Transport pollution chimique dissoute

 

 

►Rappels sur les effets des nitrates/nitrites sur les poissons

 

    Nous avons souhaité modéliser le transport d'un polluant chimique dissous au sein d'une zone portuaire. En effet, ce type de pollution est typique d'un port et est très présente dans ce type de zones. Ce type de pollution est constitué d'anions et de cations, issus soit des bateaux (peinture de zinc par exemple), soit des poissons (nitrites/nitrates, voir explication dans la partie "Modélisation de notre zone d'étude" ici). Nous avons focalisé notre analyse sur le transport des nitrates, sachant que cette étude pourrait être appliquée aux autres ions en solution dans le port.

 

    Les nitrates ($NO_3^-$) et les les nitrites ($NO_2^-$) sont des éléments polluants présents de façon systématique les milieux aquatiques. Ces polluants ont pour origine les rejets de déjections animales dans l'étang de l'Or, mais aussi directement en mer par les poissons. Il est intéressant de remarquer que les concentrations de ces nitrites/nitrates ne doivent toutefois pas dépasser une certaine valeur limite : au delà, ces constituants deviennent nocifs  pour les différents poissons présents dans le milieu concerné.

    En effet, les excréments des poissons sont riches en ammoniaque ($NH_3$) et en ions amonium ($NH_4^+$). La toxicité des ions amonium dépend du pH mais nous n'entrerons pas dans ces détails. L'ammoniaque va alors réagir avec le dioxygène ($O_2$) dissout dans l'eau de mer pour former les nitrites et les nitrates. Un des problèmes engendrés par cette formation de nitrites est que ces éléments empêchent les poissons d'assimiler l'oxygène nécessaire à leurs survies. Les nitrates quant à eux favorisent l'apparition d'algues vertes qui vont venir s'attacher sur les murs du port mais aussi sur les bateaux ce qui est plus gênant et détériore par conséquent la peinture de la coque des bateaux.

 

 

►Un peu de chimie à propos des nitrates/nitrites

 

    Les équations chimiques régissant ces phénomènes sont rappelées ci-dessous :

$NH_4^+ +2H_2O -> NO_2^- + 8H^+ +6e^-$   x2

$O_2+4H^++4e^- ->2H_2O$ x3

 

    Le bilan de ces équations redox donne l'équation suivante, c'est la nitrosation :

$2NH_4^++3O_2 -> 2NO_2^-+4H^++2H_2O$

    De plus, selon certaines conditions les nitrites formés vont pouvoir réagir à nouveau avec l'oxygène dissous dans l'eau pour donner des nitrates selon l'équation suivante, c'est la nitration :

$2NO_2^-+O_2 -> 2NO_3^-$

 

 

    Et le bilan final s'écrit alors :

$2NH_4^++4O_2 -> 2NO_3^-+4H^++2H_2O$

 

    Il semble légitime de supposer que la quantité molaire de $O_2$ dissoute est nettement supérieure aux quantités molaires d'ammoniaque et d'ions amonium dissous. On peut donc penser qu'au bout d'un certain temps tous les $NH_3$ et $NH_4^+$ seront consommés par le $O_2$ dissous dans l'eau pour former des nitrites et enfin des nitrates. Nous considérerons les réactions totales et rapides. De ce fait, l'étude sera faite en partant d'une concentration relative en nitrites/nitrates de 1. Nos études qui suivent permettent de simuler un déversement accidentel ponctuel de polluant dans le port.