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La pollution en ville
L'eau de mer
 
 
Thème : la pollution en ville

Question :
     Ces questions sont apparues suite à l'interdiction de pratiquer des activités sportives dans la cour, un jour de grande pollution...
1. Pourquoi les nuages "bloquent" la pollution alors qu'ils laissent passer l'air, la lumière?
     Quentin 
2. Est ce que les arbres "aspirent" la pollution comme ils le font avec l'air ?
     Louise 
3. Existe t'il un moyen simple de mesurer la pollution dans notre cour ?
     Marc 

Marc Nomérange, école élémentaire Jean Vilar, Saint-Denis
 

Réponse :
Réponse aux questions : 1 2 3
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1. Pourquoi les nuages "bloquent" la pollution alors qu'ils laissent passer l'air, la lumière ? Quentin
     A quoi est liée la pollution : à la présence de plusieurs gaz ou des poussières que l'homme a générés et libérés dans l'atmosphère. Ce sont principalement : les fumées de cheminées d'usines ou de maisons - dioxyde de soufre (charbon, fioul, gasoil), ils ont diminué de plus de 50% depuis 15 ans, les pots d'échappements des voitures - monoxyde d'azote NO et dioxyde d'azote, NO2, monoxyde de carbone CO, les poussières - particules en suspension issues des chauffages, incinérations, véhicules... elles peuvent transporter des composés toxiques dans les voies respiratoires et les métaux (le plomb, essence...).
     Beaucoup sont responsables des pluies acides. Depuis quelques années, la concentration de certains de ces gaz dans l'air a diminué (monoxyde de carbone, plomb...). En revanche, des progrès restent à réaliser pour les oxydes d'azote, les hydrocarbures et la pollution particulaire (les poussières). 
     Il y a aussi une autre pollution qui s'ajoute (on l'appelle la pollution secondaire) qui est liée à la formation d'ozone qui résulte de la réaction chimique du gaz carbonique (CO2), du monoxyde de carbone (CO) et des autres gaz présents, avec le rayonnement solaire intense (UV). Ces dernières années la concentration d'ozone a augmenté dans les villes et les banlieues. L'ozone est un gaz très agressif qui pénètre facilement jusqu'aux voies respiratoires les plus fines. Il peut entraîner des problèmes respiratoires chez les personnes sensibles. 
     Quand la ville est recouverte de nuages, tous ces gaz ne peuvent s'échapper et restent concentrés au-dessus des habitations. Le bassin parisien est une cuvette. Quand des nuages stagnent au-dessus de ce bassin, c'est comme s'il y avait un couvercle de casserole posé au-dessus de la ville. Si le vent se lève, la pollution est alors moins importante puisque les gaz sont entraînés vers l'extérieur. 
     Ceci est plus ou moins important en fonction de la saison en raison de la température. C'est pourquoi, à la fin du printemps et en été, en période de pollution, les activités sportives intensives sont déconseillées lorsque l'ensoleillement est maximal (après-midi et début de soirée), en particulier aux personnes sensibles à la pollution atmosphérique. En revanche, ces sports peuvent être pratiqués sans problème le matin, le taux d'ozone s'accroissant au fil de la journée sous l'action du soleil. 
     De même, lors d'épisode de pollution, il est important que les enseignants (instituteurs, professeurs d'éducation physique, entraîneurs) et les responsables de collectivités d'enfants planifient les activités sportives et réservent les disciplines et les jeux fatigants le matin. 
     Pour informations :
Les réactions de l'organisme exposé se manifestent avec plus de rapidité et d'intensité en cas d'activité physique intense, car la réponse de l'organisme à l'ozone dépend du volume d'air inhalé, qui est fonction des activités menées :
- au repos : 6 litres par minute
- marche : 15
- bicyclette promenade :15
- marche rapide : 30 à 40
- montée d'escalier : 30 à 40
- tennis de table : 30 à 40
- vélo intensif ou en côte : 30 à 100
- course d'endurance : 60 à 100
Jusqu'à des concentrations en ozone de 360 microgrammes par m3, il n'y a donc aucune contre-indication à avoir des activités physiques légères. A partir de 360 mg/m3, les personnes les plus sensibles à l'ozone devraient limiter leur séjour en plein air.

2. Est-ce que les arbres "aspirent" la pollution comme ils le font avec l'air ? Louise
     Non.
     S'ils "aspirent" l'air comme le dit Louise, c'est pour respirer et aussi pour fabriquer des sucres dont ils ont besoin pour se nourrir.
     1 - Les feuilles sont les poumons de l'arbre, elles captent l'oxygène et rejettent du gaz carbonique comme nous, de jour comme de nuit.
     2 - Le jour, les feuilles de l'arbre captent aussi l'énergie, la transforment et fabriquent des produits (des sucres) avec les minéraux et l'eau apportée par les racines, et le gaz carbonique de l'air. Elles rejettent donc de l'oxygène dans l'air. Elles utilisent comme source d'énergie la lumière solaire (UV). C'est ce qu'on appelle la photosynthèse.
     Les arbres purifient donc l'air des villes mais ne peuvent pas éliminer tous les autres gaz générés par l'activité des hommes. 

3. Existe t'il un moyen simple de mesurer la pollution dans notre cour ? Marc
     Non, je ne pense pas. Les appareils nécessaires pour cela sont trop complexes. Il faut aller visiter le centre qui se trouve, je crois, dans le square Ménilmontant dans le 20ème arrondissement de Paris. 
     En Ile-de-France, l'association AIRPARIF mesure les polluants en continu à partir de capteurs placés au bord de la voirie, en des lieux de forte fréquentation, et en des points représentatifs de la pollution de fond. Cette surveillance est renforcée par le Laboratoire d'Hygiène de la Ville de Paris et le Laboratoire Central de la Préfecture de Police. Les résultats sont donnés régulièrement tous les soirs à FR3 à la télé. On peut les trouver sur Minitel aussi, 3615 AIRPARIF.

Voici les sites intéressants que vous pouvez consulter :
Site sur la pollution 
Airparif : site de airparif qui vous décrit un peu les différents tests effectués et comment.
Site sur les polluants et la santé
Site sur l'effet de serre
Site sur les effets sur l'homme
Site sur la pollution
Site de Sciences Techniques Innovations Pédagogiques

 

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Thème : l'eau de mer

Question :
     Je travaille en tant qu' accompagnatrice scientifique avec une classe de CM2 de Villemomble sur l'eau de mer. 2 questions se sont posées :
-comment conserver l'eau de mer? (y a-t-il un risque de développement de bactéries?...) 
-comment tester si les expériences réalisées ont bien permis de dessaler l'eau autrement qu'en la goûtant? (les règles de précaution en chimie voulant que l'on ne goûte pas les produits des expériences) 
     Merci pour vos réponses.

Floriane Torchin, accompagnatrice scientifique
 

Réponse 1 :
     Bonjour, voici des éléments de réponse à vos deux questions : 
     Première question : 
     L'eau de mer conservée à température ambiante sans précautions particulières, cultive ; elle contient en effet suffisamment de sels minéraux et de matière organique pour permettre la proliférations de micro-organismes (algues et bactéries). Pour une conservation à court terme (moins d'une semaine), il est possible de conserver l'eau de mer au réfrigérateur (l'obscurité et le froid empêche le développement des algues et le froid (4 à 10°C dans un frigo) ralentit la proliférations des bactéries). Pour une conservation à plus long terme (quelques mois), il est nécessaire de stériliser. 
     Il y a plusieurs manières 
- filtration sur filtre de 0,2 micron de porosité et conservation dans un récipient stérile - ajouter à l'eau de l'azide de sodium (NaN3) à la concentration de 0,0002 % (2 milligrammes par litre). Attention, ce produit est très toxique ! 
- distillation à volume constant Ou le plus simple pour une classe de CM2 : 
- mesurer le volume initial avec une éprouvette graduée, faire bouillir dans une cocotte minute (la cocotte siffle) pendant 10 minutes (ou moins si le volume est inférieur à 1 litre, laisser refroidir (ça peut être long selon le volume d'eau), mesurer à nouveau le volume, en déduire la perte par évaporation, ajouter le double de la perte en eau, refaire bouillir en laissant la cocotte siffler exactement le même temps que précédemment. Laisser refroidir et conserver la cocotte au réfrigérateur sans retirer le bouchon rotatif (scottcher les orifices quand la cocotte est redevenue tiède). Tant que la cocotte n'est pas ouverte, l'eau de mer qui y est contenue peut se conserver très longtemps. 
     Deuxième question :
     Pour vérifier que l'eau de mer a été dessalée, plusieurs possibilités : 
- Mesurer la conductivité de l'eau (l'eau de mer a une forte conductivé électrique, l'eau distillée en une faible). On peut illustrer ceci par l'expérience suivante : brancher une petite ampoule sur une pile 4,5 V, l'un des fils d'alimentation étant interrompu par un verre contenant l'eau. Avec l'eau de mer, l'ampoule doit s'éclairer, avec l'eau distillée elle doit rester quasiment éteinte. 
- Ajouter quelques gouttes d'une solution de nitratre d'argent (AgNO3) à la concentration d'environ 150 grammes par litre. Si l'eau contient des chlorures (c'est le cas de l'eau de mer), un " nuage " blanc apparaît immédiatement, l'eau distillée quant à elle reste limpide. 
     Sincères salutations

Thierry Avramoglou, Maître de conférences Université Paris-Nord, Institut galilée, Laboratoire de Recherches sur les Macromolécules
 

Réponse 2 :
     Bonjour, 
     Voici les réponses que je peux vous donner concernant l'eau de mer : 
     1 - > -comment conserver l'eau de mer? (y a-t-il un risque de développement de bactéries?...) En général, il faut stériliser l'eau de mer si on veut la conserver longtemps. Pour ce faire vous pouvez utiliser la cocotte minute, il faut mettre l'eau de mer dans un récipient qui ne claque pas à la chaleur (verrre épais, laisser un volume d'air important au dessus du niveau d'eau, bouchon pas trop étanche) et le faire chauffer comme vous le feriez pour faire cuire des légumes à la vapeur, c'est à dire mettre le récipient dans le panier à légumes, mettre de l'eau en fond en quantité suffisante pour maintenir une atmosphère humide et amener le tout à ébullition et le garder 15 minutes. 
     Sinon une solution adoptée pour les aquariums est de filtrer de façon continue l'eau sur charbon actif ou bien sur des billes contenant des bactéries qui filtreront l'eau. Mais vous ne pouvez pas empêcher les organismes de s'y développer. 
     2 - > -comment tester si les expériences réalisées ont bien permis de dessaler l'eau autrement qu'en la goûtant? (les règles de précaution en chimie voulant que l'on ne goûte pas les produits des expériences) Sachant qu'un litre d'eau de mer contient environ 30 grammes de sel (à ma connaissance), sa densité sera donc différente de celle d'un même volume d'eau pure. Vous pouvez toujours dosés aussi les sels par dosages colorimétriques. Vous prenez un volume donné d'eau et ajoutez des réactifs qui vont réagir de façon spécifique avec certains ions comme les chlores par exemple, et produire une coloration de l'eau dont la densité sera proportionnelle à la concentration en ions. 
     Vous avez aussi d'autres tests qui donnent une coloration différente en fonction de la concentration en sel. Grace à une échelle fournie avec le test, vous pouvez calculer vous même la concentration en sel de votre eau. Le mieux est de vous rendre dans un magasin d'aquariophilie spécialisé dans les aquariums d'eau de mer et d'acheter un de ces tests qui sont très simples à faire car prévus pour des non initiés. En général ces tests sont très peu précis et plusieurs expériences effectuées sur le même échantillon d'eau ne vous donnent pas du tout le même résultat. Les couleurs sont instables. Vous avez par exemple * des Tests colorimètriques du calcium comme le test Salifert (il contient 3 réactifs dans une boite rectangulaire aux couleurs vives, et une seringue de 1 ml) qui permet des mesures précises à 5 ppm près avec une grande régularité et un grand confort d'utilisation. * des Tests colorimètriques de l'alcalinité :Aquamerck 14653 (Laboscope, Paris MARS <../Shopping.html), ou bien LAPIS + EUROPET + TROPIC OCEAN (je ne le connais pas!) * des Tests colorimètriques des phosphates : pour des valeurs <= 0,3 ppm utilisez SERA ou AQUARIUM SYSTEMS. pour des bas niveaux de phosphates (0,025 / 0,05 / 0,075 ppm) SEACHEM. 
     voilà bon courage

Catherine Boisson-Vidal, Unité INSERM 428, Faculté des Sciences Pharmaceutiques

Réponse 3 :
>-comment conserver l'eau de mer? (y a-t-il un risque de développement de bactéries?...)

L'eau de mer est évidemment un milieu de vie qui contient un grand nombre d'organismes, vivants (plancton animal ou végétal, bactéries, etc) ou morts, plus de la matière organique dissoute. Elle ne se conservera pas mieux qu'un camembert ou un morceau de viande... à ceci près que la quantité de matière organique est très faible ; il n'y a donc pas de risque sanitaire, ou que ça sente le pourri ! Donc la conservation de l'eau de mer n'est pas a priori un problème ; pour être sûr de son coup, on peut la stériliser, par la chaleur ou avec de l'alcool ou tout autre produit de ce type qui détruira les micro-organismes

>-comment tester si les expériences réalisées ont bien permis de dessaler l'eau autrement qu'en la goûtant ? (les règles de précaution en chimie voulant que l'on ne goûte pas les produits des expériences).

Là, j'ai mis en moment avant de découvrir que la meilleure solution était la plus simple ! Il y a 2 pistes qui sont des simplifications des méthodes scientifiques de mesure de la salinité :
- la méthode électrique : l'eau pure est un isolant électrique, alors que la présence d'ions dans l'eau la rend conductrice ; on peut donc tenter de faire passer un courant électrique. Dans la réalité d'une expérience avec des enfants, ça risque d'être un peu plus compliqué que ça, et je ne suis pas sûr que cette méthode soit très applicable (j'essaierai ce week-end chez moi)
- la méthode chimique, qui consiste à faire précipiter le nitrate d'argent : pas de précipité dans l'eau pure, qui est dépourvue d'ions chlorure. Le principal problème c'est que ne nitrate d'argent est un produit assez cher et qu'on n'a pas forcément ça sous la main...

Ces deux méthodes ne sont pas seulement compliquées, mais elles ont ont aussi l'inconvénient de reposer sur des propriétés que les enfants ne peuvent pas connaître ni même comprendre : leur intérêt pédagogique en est évidemment assez limité... Par contre, on peut faire plus pédagogique, plus sûr et moins cher en faisant observer directement le sel par évaporation : en chauffant doucement, on fait évaporer une petite quantité d'eau, et on observe ce qui reste sous la loupe binoculaire. Dans un cas (eau de mer) on voit des cristaux de sel, dans l'autre non. Quoi de plus efficace comme démarche scientifique pour des enfants ?
Voilà, excusez-moi d'avoir mis plus d'un mois pour t'apporter la réponse...

Bertrand Maurice Fay, Institut de Recherche pour le Développement

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