Dans l'eau aussi ça gaze
Objectifs :
- Comprendre quels sont les principaux gaz dans l’eau et comment ils réagissent.
- Comprendre pourquoi l’oxygénation est le nerf de la guerre en aquariophilie.
Le Dioxygène O2:
Appelé communément “oxygène” c’est le gaz de la respiration aérobie, il est indispensable à la vie dans l’aquarium et aux différents cycles biologiques.
En effet, Les habitants de l’aquarium sont tous aérobies en ont besoin pour vivre (même les plantes et les algues), c’est un facteur limitant (même si les poissons sont bien armés contre une hypoxie brève).
Son taux influe donc sur :
Conclusion :
1. Quels paramètres influencent la quantité d’O2 dans l’aquarium?
Concernant les gaz on distinguera deux notions :
- Le seuil de saturation = la quantité de gaz que l'eau peut contenir.
- Le taux de saturation = le pourcentage de remplissage en gaz de ce seuil.
2. Comment influer sur le Seuil de saturation ?
3 paramètres entrent en jeux concernant la quantité maximale d'O2 que l'eau va pouvoir contenir :
a. La température :
plus elle est ➚ plus le seuil de saturation en O2 sera ➘.
Extrait du tableau de Truesdale donnant les taux d’oxygène dissout en fonction de la température de l’eau
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b. La pression atmosphérique :
plus elle est ➚ plus le seuil de saturation en O2 sera ➚.
⚠︎
Les périodes orageuses présentent un réel danger car le combo température élevée + basse pression peut provoquer un "dégazage" de l'eau !
Il faut donc être particulièrement vigilant durant ces périodes !
c. La minéralisation :
plus elle est ➚ plus le seuil de saturation en O2 sera ➘.
En eau douce, il faut relativiser car les différences de salinité entre 2 eau douce (< 1g/l) ne sont pas assez significatives.
Par contre cela joue en milieu marin et saumâtre (différence de densité = seuils de saturation différents).
3. Comment influer sur le taux de saturation ?
L'O2 se dissout dans l'eau par diffusion, ce qui veut dire que le gaz se déplace du milieu le plus concentré vers le moins concentré.
L'air contient environs 21% de Dioxygène alors que l'eau n'en contiendra pas plus de 3%. L'O2 à donc une tendance naturelle à se dissoudre dans l'eau à partir de l'air atmosphérique.
Le premier paramètre à prendre en compte est donc l'interface Air/Eau :
Dans la nature le rapport S/V est souvent élevé :
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Dans un aquarium rectangulaire ce rapport S/V est plus faible :
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Le milieu est donc plus difficile à oxygéner.
D’ailleurs plus l’aquarium est haut plus c’est difficile.
Pour régler ce problème il faudra augmenter artificiellement cette surface, ce sera le rôle principal de la sortie du filtre !
Vous l'avez compris, toutes les formes "d’aquarium" qui présentent une petite interface Air/Eau comparé au volume d’eau ne sont pas adaptées à la vie aquatique !
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4. Comment maintenir une quantité d'O2 optimale ?
a. Concernant le seuil de saturation:
On peut difficilement influencer la pression atmosphérique et en eau douce, la minéralisation n’a que peu d’effet sur ce point.
Par contre la Température est un paramètre sur lequel on peut jouer !
Pour rappel plus elle est ➚ plus la quantité potentielle d'O2
sera ➘, ainsi à 26°c, le seuil de saturation est déjà inférieur de 5% par rapport à 23°c.
Extrait du tableau de Truesdale donnant les taux d’oxygène dissout en fonction de la température de l’eau
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De plus les animaux maintenus dans nos aquariums sont ectothermes, c’est à dire que la température de leur corps dépend de celle du milieu extérieur.
La température agit alors comme un accélérateur du métabolisme : plus elle ➚ plus leur métabolisme ➚ donc plus leur consommation d’oxygène ➚.
Conclusion sur la température :
Quand T°c ➚, la quantité d’O2 disponible ➘, alors que la consommation d’O2 ➚
b. Concernant le Taux de saturation :
α. Les moyens matériels :
Il faut avant tout bien ventiler l’aquarium, c’est à dire bien utiliser la sortie de la filtration :
Exemples de positionnements recommandés du rejet de la filtration
Filtration interne et canne de rejet
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Lorsque la situation le permet vous pouvez aussi utiliser des systèmes auxiliaires :
Schéma d'un système venturi
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Exemple de pompe de brassage
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Systèmes Oxydator®
Extracteur/Concentrateur d'Oxygène
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β. Les plantes et la photosynthèse :
Les plantes aquatiques ont de nombreuses vertus dont celle de participer à l’oxygénation de l’eau!
Attention cependant, dans de nombreux cas elles ne seront pas suffisante pour l'oxygénation.
En effet, on dit souvent que les plantes « produisent de l’oxygène dans la journée »… une phrase qui aurait sans doute fait défriser la perruque de Lavoisier.
Les plantes tout comme nous respirent, simplement la journée et lorsque toutes les conditions sont réunies elles ont un bilan oxygène positif = elles consomment alors moins d’oxygène que la photosynthèse n’en produit.
La nuit pas de photosynthèse, donc pas de production d'O2 , par contre elles continuent à respirer, leur bilan oxygène est donc négatif.
Bien que ce soit largement sous-estimé, Il n'est pas rare que les aquariums mal ventilés et très plantés (plus de 70% de la surface au sol) souffrent d'un manque d'oxygène la nuit !
Remarques:
Pour qu’une plante aquatique « produise » de l’oxygène il lui faut :
Il ne suffit donc pas de mettre des plantes il faut que l’équipement et la fertilisation suivent.
Conclusion :
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Le Dioxyde de Carbone CO2:
Appelé communément “gaz carbonique”, c’est un produit de la respiration aérobie ou de certaines réactions de fermentation.
C’est un gaz essentiel à tous les organismes photosynthétiques, (plantes, algues, cyanobactéries...) dont il sert de source de Carbone : le fameux « C » du CHONPS.
Naturellement présent en petite quantité dans l’air (à hauteur de 0.041% actuellement), il se dissout dans l'eau par diffusion selon l’équation chimique:
CO₂ + H₂O ⇔ H₂CO₃ ⇔ HCO₃⁻ + H⁺
Le CO₂ à donc 2 natures :
Comment mesurer les taux de CO2 ?
- Le CO₂ dissout dans l'eau peut libérer jusqu'à x2 H⁺, c'est donc un acide.
- Il est en plus présent sous forme de carbonates et bicarbonates, qui constituent la "dureté périssable" = le KH.
- Lorsque le CO₂ est le principal responsable de l'acidification de l'eau, on peut en déduire une relation entre pH, KH et taux de CO₂ !
En pratique, pour mesurer les taux de CO₂ on peut utiliser la table de Henderson-Hasselbach.
Table de Henderson-Hasselbach :
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Attention, cette table n’est valable que si le CO₂ est le principal acide présent
(par exemple l’utilisation d’un sol technique, de tourbe ou des taux élevés de phosphates peuvent fausser les résultats).
Pourquoi et comment injecter du CO2 ?
Le carbone est le principal constituant du vivant et le CO2 la principale source de carbone des plantes, la carence en carbone est d’ailleurs l'une de celle qui apparait le plus vite dans l’aquarium.
Il existe plusieurs façon d’obtenir du CO2 que se soit par fermentation en cultivant des microorganismes (méthode artisanale avec utilisation de fermants = levures ou bactéries), par réaction chimique (par exemple Bicarbonate et acide citrique) ou tout simplement avec du CO2 tout prêt, en bouteille sous pression.
La diffusion se fait le plus souvent à l'aide d'un "Flipper" (ou "réacteur à CO2") ou d'une cloche, ( couplée ou non à un diffuseur).
Exemples de système de diffusion : Flipper et combo Diffuseur + Cloche
Flipper à CO2
Cloche à CO2
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