Échantillons prélevés et mesures réalisées

Mesure de la salinité par conductivité

 

 

Les mesures à bord

 

Les mesures au laboratoire

 

Principe du salinomètre

 

Utilisation du salinomètre

 

 

Les mesures à bord

A bord des navires océanographiques, des mesures des eaux de surfaces sont aussi réalisées en continue.

Des échantillons de ces eaux de surface, ont été prélevés à bord de l'Astrolabe lors de la campagne 2013 lors du trajet de retour : Dumont d’Urville - Hobart.

Figure 1 : Les mesures à bord peuvent être suivies en direct par les océanographes  © Astrolabe Logging System

        Figure 2 : Pour chaque échantillon d'eau prélevée on enregistre les coordonnées géographiques du lieu de prélèvement de l'échantillon. La température et la salinité sont mesurées en direct par le thermosalinographe du bord. Les deux dernières colonnes indiquent les mesures réalisées au laboratoire LOCEAN.  © Astrolabe Logging System

 

Les mesures au laboratoire

Depuis les années 60-70, les mesures par chlorinité ont été abandonnées au profit des mesures par conductivité.
Un conductimètre mesure une conductance G (en Siemens, S) qui correspond à l’inverse de la résistance d’une solution électrolyte lorsqu’on lui applique une différence de potentielle entre des électrodes. G correspond donc au rapport entre l’intensité du courant circulant entre les électrodes et la tension appliquée: G = I / U
Cette valeur dépend de la nature et de la concentration des ions présents, de la température, mais aussi de la cellule conductimétrique (surface et distance entre les électrodes, état de surface des électrodes, effet de bords..).
Un conductimètre classique affiche directement une conductivité d’un électrolyte: σ (en S/m-1). Elle correspond au rapport de la conductance par la constante de cellule. σ = G/k. Cette constante de cellule k peut être donnée par le constructeur mais il est nécessaire d’étalonner le conductimètre,  avec des solutions connues car cette valeur varie (état de surface des électrodes par exemple).
Si la constante de cellule est parfaitement définie, la conductivité est une grandeur caractéristique de la solution, elle ne dépend plus de la constante de cellule. Elle dépend alors de la concentration des ions, de la nature de la solution ionique et de la température de la solution. Une relation de proportionnalité entre concentration C et conductivité σ peut alors être appliquée.

 

Principe du salinomètre

La mesure par un salinomètre n’est pas une mesure par conductivité absolue d’où l’on déduirait une concentration mais une mesure de rapport de conductivité avec une solution étalon. Ce qui présente plusieurs avantages :

  • La dépendance à la constante de cellule utilisée est ainsi éliminée : on a alors le rapport des concentrations en relation directe avec le rapport des conductivités.

C échantillon / C étalon = σ échantillon / σ étalon

  • La conductivité dépend fortement de la température, pour réaliser toutes les mesures à la même température, le salinomètre est thermostaté.
  • La solution étalon adoptée comme référence pour l’échelle pratique de salinité (PSS78) permet une référence commune à tous les laboratoires d’océanographie.

 

Solution étalon afin d’éliminer les erreurs systématiques, un stock d’eau de mer normale avait déjà été constitué dès 1900, afin que les différents laboratoires océanographiques puissent s’y référer lors de la mesure de la chlorinité. Voir méthode de Mohr-Knudsen.

L’échelle pratique de la salinité adoptée en 1978 a impliqué un changement de définition. La salinité est définie en termes de ratio de conductivité électrique à 15°C et 1 atmosphère relative à une solution de KCl contenant 32.4356 g kg-1. Sa conductivité est de 4,2914 siemens.m-1 ou 42,914 mS cm-1 (cette concentration a été choisie de telle sorte que cette solution est identique à l’eau de mer normale de salinité S= 35,000).

L'eau de mer standard (Standard seawater) actuellement utilisée, est fournie par le fournisseur « IAPSO » elle provient d’une eau de l’Atlantique Nord , en bouteille de 200mL sur laquelle est étiquetée sur chaque bouteille la valeur du K15 et la salinité, précisément calibrée.

 Par exemple pour  l’eau standard ci-dessus : K15 = 0,99982 correspond à K15 =σ (eau standard,15,0) / σ (KCl,15,0)σ (eau standard, 15 , 0) est la conductivité à 15°C , à la pression atmosphérique. Soit une conductivité σ = 4,2906 Sm-1La salinité est déduite par un polynôme :S =0.0080 - 0.1692 K151/2 + 25.3851 K15 + 14.0941 K153/2 -7.0261 K152 + 2.7081 K155/2  pour  2 ≤ S ≤ 42Pour K= 1 on obtient bien S=35 soit, pour cette eau standard  S= 34.993

 

REMARQUES :

Afin d’ éviter les variations de températures, les salinomètres sont thermostatés à une valeur proche de la température de la pièce .

Le rapport de conductivité se nomme alors Rt =σ (échantillon,t,0) / σ (échantillon,t,0)

Au polynôme précédent est ajouté un terme correctif ΔS

 

S = S =0.0080 - 0.1692 R151/2 + 25.3851 R15 + 14.0941 R153/2 -7.0261 R152 + 2.7081 R155/2  + ΔS

ΔS =[(t - 15) / (1 + 0.0162(t - 15))] (0.0005 - 0.0056 Rt1/2 - 0.0066 Rt- 0.0375 Rt3/2 + 0.636 Rt2 - 0.0144 Rt5/2 ) pour 2°C≤T≤35°C

 

Utilisation du salinomètre

Étape 1 : Préparation de l’appareil

 

Étape 2 : Étalonnage de l'appareil, utilisation de l'eau standard

L’appareil de mesure et les solutions sont placés dans une salle thermostatée de façon à ne pas avoir d’écarts de température importants.

Il dispose d’un thermostat interne permettant de réaliser toutes les mesures à la même température, ici 24°C.

Les électrodes sont rincées à l’eau distillée.

L’eau standard est utilisée pour rincer les électrodes avant la mesure. La mesure est réalisée avec l’eau standard et la valeur « Ratio » est modifiée pour afficher iciK 15 = 0 ,99982 étiqueté sur le flacon. ( S= 34.993)

 

Étape 3 : Mesures

Chaque échantillon est :

- agité avant emploi

- passé dans la cellule pour rinçage avant mesure

 

 

 

Last modified: Tuesday, 22 January 2019, 3:49 PM