Le potentiel redox

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Le potentiel redox

Message  Joé le Lun 9 Nov 2015 - 19:30

Bonsoir à tous,

voici quelques explications concernant le potentiel redox dans nos bacs.

Source: Mergus "Atlas de l'aquarium marin".

Lors d'une réaction chimique, il y a transfert d'électrons d'une substance à une autre. La substance qui fournit les électrons est alors réduite, celle qui les accepte est oxydée. Au sein d'un mélange d'une telle complexité que l'eau de mer se déroulent d'innombrables réactions d'oxydoréduction. Le potentiel rédox (ou tension rédox) donne un ordre de grandeur relatif de la capacité d'oxydation ou de réduction d'un complexe. Il s'agit d'une différence de potentiel, qui s"exprime en mV(millivolt) ou en V(volt). On définit comme point de neutralité (potentiel redox nul) la tension de référence de l'électrode à hydrogène. Le potentiel redox correspond à la différence de potentiel qui s'établit entre le milieu et la sonde étalonnée.

En eau de mer, l'oxygène, très naturellement, est l'élément oxydant le plus important, et exerce l'influence la plus déterminante sur le potentiel redox, lorsque le milieu est bien oxygéné, le potentiel redox est très élevé, dans le cas inverse, il est faible, voire négatif.

Dans un aquarium sain, ce potentiel est de l'ordre de 200 à 300mV. D'un point de vue général, la nécessité de maintenir le potentiel rédox à des niveaux élevés (de l'ordre de 450mV) est loin de faire l'unanimité. Pour notre part, nous pensons que ces valeurs sont exagérées, même si elles permettent l'éradication des algues bleues et des algues filamenteuses dans l'aquarium, car il existe d'autres solutions, moins agressives, pour parvenir à un résultat identique:
osmoser l'eau du robinet, par exemple, afin d'abaisser sa charge nutritive, ou encore modérer les rations alimentaires.

Potentiel redox et dénitrification:

A l’intérieur d'un dénitrateur règnent des conditions d'anaérobiose, pour les raisons exposées dans le chapitre consacré à la dénitrification, cette condition est nécessaire pour que les bactéries prélèvent l'oxygène présent dans les molécules de nitrates pour satisfaire les besoins de leur respiration. Dans de telles conditions, le potentiel redox chute à des valeurs négatives. Un dénitrateur à l'optimum de ses capacités possède un potentiel redox de -200 mV. S'il atteint -300mV, cela signifie que tous les nitrates sont consommés et que les bactéries s'alimentent en oxygène aux dépens des sulfates (gaz désagréable d’œufs pourris).  

Conclusion: Il y a donc une relation directe entre le taux d’oxygène présent dans le milieu et le potentiel d’oxydoréduction : plus un milieu est riche en oxygène et plus il a tendance à être oxydant, inversement plus un milieu est pauvre en oxygène et plus il a tendance à être réducteur. En ce sens la mesure du potentiel Redox traduit la capacité du milieu aquarium à “fixer” l’oxygène pour son usage.

De nombreuses fois, Jean Jaubert a insisté sur l'importance du taux d'oxygène dans les couches profondes du sédiment. Si celui-ci est trop important, le processus de dénitrification ne fonctionnera pas correctement.

Mais comment mesurer ce taux d'oxygène dans un bac Jaubert sans se ruiner?

Eh bien, je pense avoir trouvé, même si la qualité de l'appareil n'est peut-être pas au niveau de celle d'un redox-mètre de laboratoire.

Il s'agit de ce modèle:   http://jadefrance.fr/en/296-orp-metre-redox-metre-d-aquarium-169f.html

Pour info, je l'utilise depuis deux jours en eau libre et il m'indique 320 mV. Il est possible de l'utiliser en  reliant la sonde au plénum dans une crépine pour la protéger, car il y a suffisamment de fil. Ce petit système pourrait devenir (un jour!) indispensable pour régler nos systèmes d'éclairage et de brassage (sursaturation en oxygène) afin d'être certain que le lit de sable remplit efficacement son rôle de dénitrificateur.    

@+


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Re: Le potentiel redox

Message  Iudo le Mar 10 Nov 2015 - 4:57

Salut Joé,

On peut déduire l’oxygène dissout d'une mesure ORP comme un oxymetre?

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Re: Le potentiel redox

Message  Joé le Mar 10 Nov 2015 - 8:34

Bonjour Iudo,

non, malheureusement cela donne une valeur approximative du taux d'oxygène dissous. Si par exemple, tu trouves 300mV en pleine eau et 250 mV dans le plénum, tu peux en déduire que le taux d'oxygène est trop important pour obtenir une dénitrification optimale.

Bien sûr, il existe des oxymètres dans le commerce, mais l'investissement n'est pas le même:

http://www.conrad.fr/ce/fr/overview/0601107/Qualite-de-lair-oxymetre?perPage=100#?sort=Price-asc&perPage=100&view=gallery

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Re: Le potentiel redox

Message  Iudo le Mar 10 Nov 2015 - 11:16

Merci Joe,

Tu vas faire des expériences avec la sonde ORP?

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Re: Le potentiel redox

Message  Stomias le Mar 10 Nov 2015 - 11:58

Merci Joé pour cet exposé très intéressant, connaître le taux d'oxygène du plénum est important. Mais une fois le bac installé, est-il possible d'introduire la sonde dans les couches profondes sans perturber le biotope en place?
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Re: Le potentiel redox

Message  Joé le Mar 10 Nov 2015 - 12:19

En ce qui me concerne, cela risque d'être difficile, car je n'ai pas envie de démonter mon bac pour installer la sonde dans le plénum. Pour l'instant, je l'utilise uniquement en eau libre (ce matin 320mV).

En revanche, pour ceux qui ont des nouveaux projets c'est tout à fait possible. Et puis, ce n'est pas un gros investissement.

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Re: Le potentiel redox

Message  Joé le Mar 10 Nov 2015 - 18:51

Ah j'oubliais, il existe aussi des tests JBL et TETRA pour mesurer le taux d'oxygène dissous. Il s'agit d'une solution intermédiaire intéressante, mais il faudrait trouver un moyen de prélever facilement de l'eau dans le plénum.

@+
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Re: Le potentiel redox

Message  Stomias le Mar 10 Nov 2015 - 21:56

Joé a écrit:Ah j'oubliais, il existe aussi des tests JBL et TETRA pour mesurer le taux d'oxygène dissous. Il s'agit d'une solution intermédiaire intéressante, mais il faudrait trouver un moyen de prélever facilement de l'eau dans le plénum.

@+
Le problème est là, comment prélever de l'eau du plénum. Je vais essayer de chercher de ce coté là, on devrait bien pouvoir trouver un moyen de le faire.
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Re: Le potentiel redox

Message  Iudo le Mer 11 Nov 2015 - 2:44

Joé a écrit:Ah j'oubliais, il existe aussi des tests JBL et TETRA pour mesurer le taux d'oxygène dissous. Il s'agit d'une solution intermédiaire intéressante, mais il faudrait trouver un moyen de prélever facilement de l'eau dans le plénum.

@+

Ça ne serait pas plus "sécuriser" et plus pratiqud de se baser sur les paramètres de l'eau de "surface"?


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Re: Le potentiel redox

Message  Joé le Mer 11 Nov 2015 - 12:37

Bonjour Iudo,

non, le résultat serait beaucoup trop aléatoire.

@Stomias: peut-être avec un tube et une seringue.

@+
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Re: Le potentiel redox

Message  Iudo le Mer 11 Nov 2015 - 13:13

Aléatoire c'est à dire?


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Re: Le potentiel redox

Message  Max44 le Mer 11 Nov 2015 - 22:45

Le but est d'avoir un potentiel redox haut dans l'eau du bac et faible (négatif) dans le plenum. Du coup tester l'eau du bac ne réponds pas vraiment à la question, non ?
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Re: Le potentiel redox

Message  Iudo le Jeu 12 Nov 2015 - 3:25

Tester uniquement le plénum ne réponds pas au but d'avoir un potentiel redox haut dans l'eau du bac.

Cas 1: L’oxygène peut être à une valeur haute mais pas trop dans le haut du bac et bas mais pas trop dans le bas(le cas idéal?)
Cas 2: Il peut être sursaturé dans le haut et relativement haut dans le bas( c'est le cas discuter içi?)
Cas 3: Il peut être relativement bas dans le haut et bas dans le bas.
Cas 4: En tout cas il ne sera pas bas dans le haut et haut dans le bas.

C'est le cas 3 qui pourrait poser problème si on test uniquement dans le plénum.
Tester l'eau du bac apporte plus de sécurité non?
L'idéal serait de mesurer les 2, mais l'eau du bac est suffisant pour en déduire se qui se passe dans le bas, après il faut une méthode...

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Re: Le potentiel redox

Message  Joé le Jeu 12 Nov 2015 - 9:21

Hello,

effectivement, l'idéal serait de mesurer les deux, mais une sonde dans le plénum pourrait déjà nous indiquer si nous sommes ou pas dans les bonnes valeurs permettant une dénitrification optimale (-200mV).

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Re: Le potentiel redox

Message  Iudo le Jeu 12 Nov 2015 - 11:27

Il doit y avoir quelque chose qui m’échappe.

Les tests de nitrate ne permettent pas de déduire si la dénitrification se passe bien?
L'avantage de la sonde dans le plénum et de pouvoir se passer des tests?

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Re: Le potentiel redox

Message  Stomias le Jeu 12 Nov 2015 - 11:48

@ Joé
Si j'ai bien tout compris, ce qui reste à vérifier, les tests NO2 et NO3 sont là pour nous confirmer que le plénum fonctionne correctement, si ces derniers sont mesurés à 0.
Par contre si le taux NO2/NO3 étaient trop élevés et constants sans pouvoir les baisser au niveau 0, la sonde Redox pourrait alors nous venir en aide.
Elle pourrait donc nous indiquer si l'eau du plénum contient de l'oxygène, sachant que ce dernier doit en être exempt, et ainsi nous aider à trouver une solution au problème. Le problème venant peut-être du mauvais réglage du brassage et (ou) de l'éclairage, souvent à l'origine de la sur-oxygénation de l'eau et su sable.
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Re: Le potentiel redox

Message  Joé le Jeu 12 Nov 2015 - 12:20

Bonjour Stomias,

c'est bien ça! De nombreuses fois, je suis obligé de dire à un aquariophile du forum qu'il faut baisser le brassage ou l'éclairage sans aucune certitude de l'origine du problème. De plus, il faut garder à l'esprit que tous les bacs sont différents (sable, décante ou pas, éclairage LED ou T5, brassage puissant ou faible, surpopulation, etc) et il devient parfois difficile de s'y retrouver.
Avec une mesure précise, nous saurons si le problème est lié à un taux d'oxygène dans les couches profondes du sédiment, car c'est la condition "sine qua non" pour que le processus de dénitrification soit optimal dans un bac Jaubert.

Pour information, Jean Jaubert n'a jamais mesuré le redox dans ses aquariums. D'après lui, les recherches bibliographiques récentes qu'il a faites ne lui ont pas permis de trouver de relation exploitable entre p02, dénitrification et redox dans les sédiments marins carbonatés perméables.

Pour que la dénitrification et (ou) l'ANAMMOX fonctionnent correctement, il précise qu'il faudrait que la pO2 soit inférieure à 1 mg/l dans le plénum.

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Re: Le potentiel redox

Message  Iudo le Jeu 12 Nov 2015 - 12:58

Il n'y a que moi qui trouve ça plus sécurisant pour le bac de se baser sur une mesure d’oxygène dans l'eau du bac plutôt que sur une mesure d’oxygène dans le plénum?

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Re: Le potentiel redox

Message  Joé le Jeu 12 Nov 2015 - 13:06

Désolé Iudo, mais Jean Jaubert parle de l'eau contenu dans le plénum.

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Re: Le potentiel redox

Message  Iudo le Jeu 12 Nov 2015 - 13:38

Il parle bien de l'oxygène dissout dans l'eau du bac, il y a bien un rapport...

Par exemple, si on mesure une sursaturation en oxygène dans l'eau du bac pendant x heure par jour.
Et on test 20mg/litre de NO3.
On décide par exemple de réduire l'éclairage ou d'ajouter un buller etc. Pendant 1 heure par jour, on vérifie que le taux d'oxygène dissout diminue bien dans le temps sans être dangereux pour le vivant.
Au bout d'une semaine on mesure les NO3 en baisse avec les même apports qu'avant.
C'est pas valable ?

On peut vérifier directement que le taux d'oxygène n'est pas dangeureux, contrairement à une mesure dans le plénum.
Une sonde uniquement dans le plénum, je vois ça comme une incitation à vouloir une valeur base à tout pris puisque ça veut dire que ça denitrate...
C'est pas plus sécurisant ?

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Re: Le potentiel redox

Message  Joé le Jeu 12 Nov 2015 - 16:15

Ok, mais dans ce cas, comment vas-tu évaluer le taux d'oxygène avec les différences d'épaisseur de substrat et de granulométrie du sable? Le taux d'oxygène dans le plénum n'est pas seulement lié au brassage et à l'éclairage.

Je suis d'accord avec toi sur le fait qu'il serait plus facile de mesurer le taux d'oxygène en eau libre, mais j'ai bien peur que cette option n'offre pas la même précision.

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Re: Le potentiel redox

Message  Iudo le Jeu 12 Nov 2015 - 16:56

On ne l’évalue pas, ou plutôt si mais indirectement par rapport à l’oxygène dissous dans l'eau du bac.
C'est les tests NO3 qui donnent la précision et montre si ça diminue ou pas
Si ça diminue on peut supposer que ça se passe bien/mieux en bas et que les paramètres qu'on a modifiés sont bénéfiques pour la dénitrification et pas problématique voir dangereux pour le vivant dans le bac.

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Re: Le potentiel redox

Message  Joé le Ven 13 Nov 2015 - 8:10

Hello,

effectivement, le test nitrate est un indicateur, mais les nitrates peuvent venir aussi d'un apport extérieur en eau polluée, de la nourriture, des fèces de poissons et pas seulement par un problème lié au fonctionnement du substrat.

@+
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Re: Le potentiel redox

Message  Iudo le Ven 13 Nov 2015 - 9:20

Tu ne te places plus dans le cas initial ou tu soupçonne un problème d’oxygène?
Joé a écrit:
De nombreuses fois, Jean Jaubert a insisté sur l'importance du taux d'oxygène dans les couches profondes du sédiment. Si celui-ci est trop important, le processus de dénitrification ne fonctionnera pas correctement.
C'est un peu pousser le vice d'ajouter de l'eau polluer en NO3 sans le tester, alors qu'on a un problème de NO3.
Mais même là on s'en rendra compte en fonction des paramètres modifiés, si le taux diminue, reste stable, ou augmente. non?

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Re: Le potentiel redox

Message  Joé le Ven 13 Nov 2015 - 13:22

Iudo a écrit:Tu ne te places plus dans le cas initial ou tu soupçonne un problème d’oxygène?

Bien sûr que si et je recherche surtout un moyen abordable, autre qu'un oxymètre, afin de vérifier si les couches profondes du sédiment sont hypoxiques

Iudo a écrit:C'est un peu pousser le vice d'ajouter de l'eau polluer en NO3 sans le tester, alors qu'on a un problème de NO3.

Oui, mais il y a quelques jours un membre du forum a pourtant rencontré ce problème à cause d'un osmoseur défectueux.

Iudo a écrit:Mais même là on s'en rendra compte en fonction des paramètres modifiés, si le taux diminue, reste stable, ou augmente. non?

Oui, mais à chaque fois que l'aquariophile va effectuer un changement d'eau, le taux de nitrates va augmenter ce qui risque de compliquer les recherches.


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