1 : Suivi de la diffusion du dioxygène à travers divers sédiments à l’aide d’une chaine EXAO.

Source : d'après une idée de M.Roux, professeur de SVT

 Élaboration d’un protocole EXAO utilisant la sonde O2 pour mesurer la diffusion de l’O2 à travers différents types de sédiments (gravier, sable, argile) : TP testé avec le matériel JEULIN et un système d’agitation automatique.

Préparation du matériel :

Console FOXY, avec la sonde O2

• caler la sonde sur le bord d’un bécher de 600 ml, de manière à ce que la membrane soit à 0.5 cm du fond. remplir de sédiment jusqu’à la graduation 100 ml, puis compléter avec de l’eau jusqu’à la graduation 500ml. Comme sédiments, utiliser des graviers de granulométrie connue.

• préparer l’agitation : pour cela utiliser un mini agitateur magnétique (d’une valeur de 100€ environ), fixé à l’envers à l’aide d’un support et d’une pince. scotcher 2 touillettes à café en long et au bout, fixer (au scotch aussi) un barreau aimanté. Avant de lancer la manip, régler l’agitateur de manière à ce que l’agitation puisse amener de l’oxygène au milieu sans soulever trop de sédiments, puis l’éteindre s’il a un interrupteur ou le débrancher pour ne pas toucher au réglage. régler la hauteur de l’ensemble pour que la touillette trempe de 0,5 cm. (J’ai testé avec un batteur électrique et avec une visseuse mais cela tourne trop vite ou pas assez régulièrement.)

• A l’aide d’une cuillère, mélanger l’eau et les sédiments, en faisant attention à la sonde, et en faisant en sorte que les sédiments la recouvrent au final.

• lancer la manipulation sur 10 min, laisser les sédiments décanter pendant les 5 premières minutes puis brancher l’agitation (je ne touche pas à la vitesse de rotation pour qu’elle soit uniforme dans toutes les manips). refaire la même manip pour des sédiments de granulométries différentes et avec seulement de l'eau pour avoir un témoin.

• Résultats :

le logiciel permet de mesurer le coefficient directeur de chaque courbe       on peut tracer la courbe liant la concentration d’O2 et la granulométrie

 Astuces:

Je n’ai pas utilisé l’argile mais un sable très fin pour pouvoir travailler sur la granulométrie des sédiments, parce que le logiciel me permet de tracer la courbe liant la concentration d’O2 et la granulométrie.

On peut jouer sur l’épaisseur du sédiment pour le phénomène d’enfoissement et sur la profondeur de la sonde pour le phénomène de subsidence.

Utilisation de la console FOXY : Cliquer sur le lanceur foxy Passer par le module généraliste (icône la grenouille)
Paramétrage du logiciel Le logiciel reconnait les capteurs branchés : ici l’oxymètre Dans les paramètres de l’oxymètre, dans l’onglet calibre, cliquer sur la fonction O2 eau Dans les paramètres du temps, choisir la durée (ici 10 min)
Lancement de l’acquisition Cliquer sur le feu de signalisation
Pour étudier la concentration d’O2 en fonction de la granulométrie : Onglet affichage → traitement des données →courbe paramétrique (à la verticale à gauche de l’écran). Dans le menu déroulant, choisir pente. Le curseur de la souris se transforme en droite : la placer à t = 5 min, cliquer cela vous donne le point de début des mesures. Idem pour la fin des mesures, choisir un temps qui correspond à la nette variation de direction des courbes (ici 9 min). Le logiciel vous donne directement le coefficient directeur (la pente) correspondant à chaque courbe  noter la valeur du paramètre (ici la granulométrie des sédiments en mm) pour chaque courbe. Grandeur abscisse : granulométrie des sédiments en mm Grandeur ordonnée : concentration d’O2 en mg/L Cliquer sur tracer

2 : Mise en évidence de la diffusion du dioxygène à l’aide du  Bleu de Méthylène réduit (sans EXAO):

Le bleu de méthylène  est un composé organique qui est fortement coloré (bleu). Cette molécule peut être réduite par l’hydrosulfite  de sodium ; la forme réduite qui est incolore s'oxyde facilement à l'air pour redonner la forme oxydée (bleue).

Matériel :

Pour observer la diffusion ou non de dioxygène en dessous des sédiments, j’utilise ce montage :

 Becher de forme haute 400 ml

  Je mets un turbulent au fond du bécher, je rentre le pot à prélèvement dans le bécher puis je remplis avec 300 ml de B de M décoloré. En préparer 1 L pour avoir la même quantité d’hydrosulfite dans tous les montages. Plusieurs montages identiques pour plusieurs grosseurs de sédiment; ici, j’ai travaillé sur 2 échantillons de gravier (pour l’argile, voir plus bas).

Je mets le montage sur un agitateur magnétique et au goutte à goutte je dépose de l’hydrosulfite de sodium en solution jusqu’à obtenir de nouveau une décoloration du B de M. Je rajoute la valeur d’un petit chinois de sédiment.

Résultats :

à T=0                                                     

 début de l'expérience, le B de M est incolore en surface et en profondeur, sous les sédiments

à T= 10 min

fin de l'expérience, le B de M est coloré en surface et en profondeur, seulement sous les sédiments les plus grossiers.

Astuces:

J’ai testé avec un bout de collant à la place de la moustiquaire pour pouvoir utiliser des sables plus fins.

Avec le collant, il faut mettre un élastique pour le maintenir, la bague est trop lâche.

Pour l’argile, il faut tartiner le collant de la même quantité (un chinois ici) avant de mettre le dispositif dans le bécher, sinon elle se disperse dans le B de M.