La turbidité
La turbidité mesure et quantifie l'état d'une eau troublée par des particules en suspension; cela s'applique à toutes les eaux : eaux douces, eaux marines, eaux saumâtres. La turbidité reflète ainsi l'état d'un liquide dû à la présence de particules en suspension, fines mais visibles, qui gênent le passage de la lumière.
Une rivière avec une forte turbidité :
La turbidité d'une eau chargée en sédiments varie de faible turbidité à turbidité intense. L'eau troublée d'une rivière en crue par des particules limoneuses dans la solution évolue jour par jour.
Généralités
La perturbation ou réduction de la pénétration de la lumière, l'abaissement des limpidités, dans l'eau trouble résulte de la présence de matière en suspension, colloïdale ou dissoute, ou de la présence d'organismes planctoniques.
La couche de sédiments détritiques déposée en une fois par un courant de turbidité à une épaisseur faible, de l'ordre du décimètre ou occasionnellement du mètre.
L'eau potable peut présenter une légère turbidité (très faible !) et nous utilisons tous cette eau du robinet pour la lessive, douches, plats, et l'élevage en agriculture. Si et lorsque les sédiments de l'eau se déposent, un traitement à l'eau de javel dans les tuyaux va aseptiser les polluants intrants de cette eau perturbée pour en améliorer la potabilité.
Une turbidité humique précise qu'une turbidité de l'eau est causée par la présence d'humus qui donne à l'eau une couleur brun foncé. Elle existe généralement lorsque l'eau d'alimentation est turbide, bien que cela puisse aussi être causé par un excès de matières organiques arrivant dans l'étang.
Une turbidité minérale désigne une turbidité de l'eau causée par une teneur élevée en limon et/ou en argile, ce qui rend l'eau brun clair et lui donne parfois une couleur rougeâtre. Cela peut intervenir lorsque l'eau d'alimentation est turbide ou que les poissons qui s'alimentent au fond de l'étang, comme la carpe commune, remuent la vase qui s'y trouve. Peut aussi résulter de l'action des vagues sur les sédiments du fond.
Une turbidité due au plancton est une turbidité de l'eau qui peut être causée par une concentration élevée de phytoplancton et de zooplancton qui donnent à l'eau différentes couleurs de brun, vert, bleu-vert ou jaune-vert, selon l'espèce de plancton dominante.
Voir aussi une turbidité humique et une turbidité minérale.
Turbidité optique
La turbidité est une détermination optique de la clarté de l'eau. L'eau trouble apparaîtra trouble, turbide ou colorée d'une autre manière, affectant l'aspect physique de l'eau. Les solides en suspension et les matières colorées dissoutes réduisent la clarté de l'eau en créant un aspect opaque, brumeux ou boueux. Les mesures de la turbidité sont souvent utilisées comme indicateur de la qualité de l'eau en fonction de la clarté et de l'estimation du total des solides en suspension dans l'eau.
La turbidité de l'eau est basée sur la quantité de lumière diffusée par les particules dans la colonne d'eau. Plus il y a de particules présentes, plus la lumière sera diffusée. Ainsi, la turbidité et le total des solides en suspension sont liés. Cependant, la turbidité n'est pas une mesure directe du total des matières en suspension dans l'eau. Au lieu de cela, comme mesure de clarté relative, la turbidité est souvent utilisée pour indiquer les changements dans la concentration totale de solides en suspension dans l'eau sans fournir une mesure exacte des solides.
La turbidité peut provenir de sédiments en suspension tels que le limon ou l'argile, de matières inorganiques ou de matières organiques telles que les algues, le plancton et les matières en décomposition. En plus de ces solides en suspension, la turbidité peut également inclure la matière organique dissoute colorée (CDOM), la matière organique dissoute fluorescente (FDOM) et d'autres colorants. Le CDOM est également connu sous le nom de tache humique. La tache humique fait référence à la couleur du thé produite à partir de plantes et de feuilles en décomposition sous l'eau en raison de la libération de tanins et d'autres molécules.
Cette décoloration se trouve souvent dans les tourbières, les zones humides ou d'autres plans d'eau avec de grandes quantités de végétation en décomposition dans l'eau. Le CDOM peut faire apparaître l'eau rouge ou brune, selon le type de plantes ou de feuilles présentes. Ces substances dissoutes peuvent être trop petites pour être comptées dans une concentration de solides en suspension, mais elles font toujours partie d'une mesure de la turbidité car elles affectent la clarté de l'eau.
Turbidité vs. clarté
La clarté de l'eau est une caractéristique physique définie par la clarté ou la transparence de l'eau. La clarté est déterminée par la profondeur à laquelle la lumière du soleil pénètre dans l'eau. Plus la lumière du soleil peut atteindre, plus la clarté de l'eau est élevée. La profondeur atteinte par la lumière du soleil est également connue sous le nom de zone photique. Plus l'eau est claire, plus la zone photique est profonde et plus le potentiel de production photosynthétique est important. La zone photique (et donc la clarté de l'eau) a une profondeur maximale de 200 m sur la base des propriétés d'absorption de la lumière de l'eau.
La clarté de l'eau est directement liée à la turbidité, car la turbidité est une mesure de la clarté de l'eau. La transparence de l'eau est affectée par la quantité de lumière solaire disponible, les particules en suspension dans la colonne d'eau et les solides dissous tels que les matières organiques dissoutes colorées (CDOM) présentes dans l'eau.
Les ions de sel peuvent provoquer l'agrégation et la sédimentation des particules en suspension au fond d'un plan d'eau.
La salinité affecte également la clarté de l'eau. Cela est dû à l'effet du sel sur l'agrégation et la vitesse de sédimentation des particules en suspension. En d'autres termes, les ions de sel collectent les particules en suspension et les lient ensemble, augmentant leur poids et donc leur probabilité de se déposer au fond. En raison de ce mécanisme, les océans et les estuaires ont tendance à avoir une plus grande clarté (et une turbidité moyenne plus faible) que les lacs et les rivières. Ces environnements marins ont également un taux de sédimentation plus élevé car les solides sont extraits de la colonne d'eau vers le fond marin.
Turbidité vs. solides en suspension
La turbidité et les matières en suspension totales font référence aux particules présentes dans la colonne d'eau. La turbidité et la clarté de l'eau sont toutes deux des propriétés visuelles de l'eau basées sur la diffusion et l'atténuation de la lumière. Ces trois paramètres sont liés aux particules dans la colonne d'eau, que ce soit directement ou indirectement.
La turbidité est déterminée par la quantité de lumière diffusée par ces particules 6. Bien que cette mesure puisse ensuite être utilisée pour estimer la concentration totale de solides dissous, elle ne sera pas exacte. La turbidité n'inclut pas les solides déposés ou la charge de fond (sédiments qui "roulent" le long du lit de la rivière comme une érosion formant des figures sédimentaires). De plus, les mesures de turbidité peuvent être affectées par la matière organique dissoute colorée. Bien que cette matière dissoute ne soit pas incluse dans les mesures du TSS, elle peut provoquer des lectures de turbidité artificiellement basses car elle absorbe la lumière au lieu de la diffuser.
Le total des solides en suspension, quant à lui, est une mesure de la quantité totale de matière solide par volume d'eau. Cela signifie que le TSS est une mesure spécifique de tous les solides en suspension, organiques et inorganiques, en masse. Le TSS comprend les solides décantables et constitue la mesure directe du total des solides présents dans un plan d'eau. En tant que tel, TSS peut être utilisé pour calculer les taux de sédimentation, tandis que la turbidité ne peut pas.
La clarté de l'eau est strictement relative à la pénétration de la lumière solaire. Bien que cela soit généralement déterminé par la quantité de solides en suspension dans l'eau, il peut également être affecté par le CDOM et d'autres solides dissous. La clarté de l'eau est la mesure la plus subjective de ces trois paramètres, car elle est généralement déterminée par l'observation humaine.
Pourquoi la turbidité et les solides totaux en suspension sont-ils importants ?
La turbidité et les solides totaux en suspension (TSS) sont les indicateurs les plus visibles de la qualité de l'eau. Ces particules en suspension peuvent provenir de l'érosion des sols, du ruissellement, des rejets, des sédiments de fond agités ou des efflorescences algales. Bien qu'il soit possible que certains cours d'eau aient des niveaux naturellement élevés de solides en suspension, l'eau claire est généralement considérée comme un indicateur d'une eau saine. Une augmentation soudaine de la turbidité dans un plan d'eau auparavant clair est une source de préoccupation. Un excès de sédiments en suspension peut altérer la qualité de l'eau pour la vie aquatique et humaine, entraver la navigation et augmenter les risques d'inondation.
Causes de l'augmentation de la turbidité
En termes de qualité de l'eau, des niveaux élevés de matières en suspension totales augmenteront la température de l'eau et réduiront les niveaux d'oxygène dissous (OD). En effet, les particules en suspension absorbent plus de chaleur du rayonnement solaire que les molécules d'eau. Cette chaleur est ensuite transférée à l'eau environnante par conduction. L'eau plus chaude ne peut pas contenir autant d'oxygène dissous que l'eau plus froide, donc les niveaux d'OD chuteront. De plus, l'augmentation de la température de surface peut provoquer la stratification, ou la stratification, d'une masse d'eau. Lorsque l'eau se stratifie, les couches supérieure et inférieure ne se mélangent pas. Comme la décomposition et la respiration interviennent souvent dans les couches inférieures, elles peuvent devenir trop hypoxiques (faibles niveaux d'oxygène dissous) pour que les organismes survivent.
La turbidité peut également inhiber la photosynthèse en bloquant la lumière du soleil. L'arrêt ou la réduction de la photosynthèse signifie une diminution de la survie des plantes et une diminution de la production d'oxygène dissous. Plus les niveaux de turbidité sont élevés, moins la lumière peut atteindre les niveaux d'eau inférieurs. Cela réduit la productivité des plantes au fond d'un océan, d'un lac ou d'une rivière. Sans la lumière solaire nécessaire, les algues et les graminées lauriers sous la surface de l'eau ne pourront pas poursuivre la photosynthèse et risquent de mourir.
Le dépérissement de la végétation sous-marine a deux effets principaux. Premièrement, à mesure que les processus photosynthétiques diminuent, moins d'oxygène dissous est produit, réduisant ainsi davantage les niveaux d'OD dans une masse d'eau. La décomposition ultérieure de la matière organique peut faire baisser encore plus les niveaux d'oxygène dissous. Deuxièmement, les algues et les plantes sous-marines sont des sources de nourriture nécessaires pour de nombreux organismes aquatiques. Au fur et à mesure qu'ils meurent, la quantité de végétation disponible pour que d'autres espèces aquatiques se nourrissent est réduite. Cela peut entraîner un déclin de la population tout au long de la chaîne alimentaire.
L'érosion des berges le long d'une rivière peut être causée par un ruissellement, une inondation ou un fort débit d'eau, formant une figure d'érosion.
Une augmentation de la turbidité peut également indiquer une érosion accrue des berges des cours d'eau, ce qui peut avoir un effet à long terme sur un plan d'eau. L'érosion réduit la qualité de l'habitat des poissons et d'autres organismes. En termes de clarté de l'eau, la pénétration réduite de la lumière due aux sédiments en suspension peut obscurcir la vision des organismes aquatiques, réduisant leur capacité à trouver de la nourriture. Ces particules en suspension peuvent également obstruer les branchies des poissons et affecter les taux de croissance.
L'érosion peut contribuer à la formation de lacs et de cours d'eau moins profonds et remplis, car certaines des particules en suspension se déposent. Ces solides décantables peuvent étouffer les organismes benthiques et les oeufs de poisson. De plus, les sédiments peuvent étouffer les larves d'insectes et d'autres sources de nourriture pour poissons. Lorsque cela intervient dans les rivières et les canaux, les charges sédimentaires accrues peuvent réduire la navigabilité des navires et des bateaux. En cas de sédimentation excessive, les solides décantables provenant de l'érosion et du ruissellement peuvent même arrêter complètement le passage des marchandises.
Les effluents d'eaux usées peuvent transporter des agents pathogènes et d'autres contaminants dans un plan d'eau s'ils ne sont pas traités correctement.
Les polluants tels que les métaux dissous et les agents pathogènes peuvent se fixer aux particules en suspension et pénétrer dans l'eau. C'est pourquoi une augmentation de la turbidité peut souvent indiquer une pollution potentielle, et pas seulement une diminution de la qualité de l'eau. Les contaminants comprennent les bactéries, les protozoaires, les nutriments (par exemple les nitrates et le phosphore), les pesticides, le mercure, le plomb et d'autres métaux. Plusieurs de ces polluants, en particulier les métaux lourds, peuvent être nocifs et souvent toxiques pour la vie aquatique. L'ajout de nutriments peut favoriser le développement de proliférations d'algues nuisibles.
Lorsque la concentration de matières en suspension est due à des matières organiques, en particulier des effluents d'eaux usées et des matières organiques en décomposition, la présence de bactéries, de protozoaires et de virus est plus probable. Ces solides organiques en suspension sont également plus susceptibles de diminuer les niveaux d'oxygène dissous lorsqu'ils se décomposent.
En rapport avec "turbidité"
Un courant de turbidité est le caractère d'une eau dont la transparence est limitée par la présence de matières solides en suspension.
Le disque de Secchi est une plaque circulaire (d'environ 20 cm de diamètre) dont la surface supérieure est divisée en quatre secteurs égaux qui sont peints...
L'eau trouble est une eau avec une apparence turbide, laiteuse, qui n'est pas nette, non limpide.
Les matières en suspension sont l'ensemble des particules solides minérales ou organiques présentes dans de l'eau.