Expériences assistées par ordinateur utilisant un oxymètre

Par Alice Marcotte

en collaboration avec Gilles Sabourin

et des élèves de Sciences de la nature du collège Ahuntsic

Quelques exemples d’expériences

Demande biochimique en oxygène des eaux usées Productivité végétale Métabolisme d’homéothermes et d’hétérothermes Respiration des levures Respiration de bactéries Respiration de graines en germination

Mesure de la demande biochimique en oxygène (DBO) des eaux usées

Question à explorer : Quel est l’impact de la matière organique dans les eaux usées?

Exemples de projets traitement physico-chimique des eaux usées

domestiques traitement par décantation et filtration biologique qualité d’eaux naturelles facteurs abiotiques d’un étang eutrophisation

Marcotte et Sabourin, Collège Ahuntsic

Demande biochimique en oxygène (DBO5) d’eaux usées à différentes étapes du traitement

non traitéedécantée

épurée

Automne 1996

Hiver 1997

Valeurs théoriques

0

20

40

60

80

100

120

140

DBO5

(mg/L)

Échantillons d'eau

Marcotte et Sabourin, Collège Ahuntsic

Comparaison des valeurs de DBO avec le volume de solides sédimentables

non traitéedécantée

épurée

Automne 1996

Hiver 1997

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Soli

des

sédi

men

tabl

es (

ml/

L)

Échantillons d'eau

A. Marcotte et G. Sabourin, Collège Ahuntsic

Comparaison des valeurs moyennes de DBO d’échantillons d'eaux usées sur quatre sessions

Affluent desdécanteurs

Effluent desdécanteurs

Effluent desbiofiltres

Automne 96

Hiver 97

Automne 97

Hiver 98

Valeurs théoriques

0

20

40

60

80

100

120

140

DB

O5

Productivité végétale Question à explorer : quelle est l’influence de la

luminosité sur le taux d’oxygène dissous dans une solution d’algues?

Bruneau, Dostaler et Ouellet, 1999

Agitateur magnétique

Capteurs reliés à l’interface Orphy : A- Oxymètre B- Luxmètre C- Thermomètre

Lumière

A

B

C

Barreaux magnétiques

Bécher rempli d’eau

Schéma du montage

Bruneau, Dostaler et Ouellet, 1999

Photosynthèse et respiration chez Chlorella

0

5

10

15

20

25

30

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

Temps (sec)

%O2

T (°C)

Lumière (W/m²)

Résultats bruts

Bruneau, Dostaler et Ouellet, 1999

Effet de l'intensité lumineuse sur la productivité nette

0

5

10

15

20

25

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000

Temps (sec)

% O2

T( oC)

u

Lumière (W/m2)

Résultats bruts

Effet de la luminosité sur la productivité

Essai du 30 novembre 2000 : résultats bruts

05

10152025303540

0 500 1000 1500

Temps

T (°C)

O2 (%)

E (W/m2)

Essai du 30 novembre 2000 : Résultats traités

Productivité nette en fonction de la luminosité

-0,01

0,00

0,00

0,00

0,00

0,00

0,01

0 10 20 30 40

Tau

x d'

oxy

gène

(%

02)

Luminosité (W/m2)

Diverses variables dans l’étude de la reproduction et de la productivité des algues

intensité lumineuse, longueurs d’onde concentration de dioxyde de carbone salinité, pH, température effet des phosphates

Métabolisme d’homéothermes et d’hétérothermes

À biomasse égale, une souris consomme-t-elle plus d’oxygène que des vers de terre?

Cantin, Desmarchais, Gaudet et Sauriol, 2000

Consommation d’oxygène par une souris dans une étuve à 32°C (avec le logiciel Portable)

Cantin, Desmarchais, Gaudet et Sauriol, 2000

Compilation de résultats bruts

Température

(Celsius)

Souris Vers

10 1,22 0,146

22 0,592 0,0183

30-32 0,397 0,109

35-36 0,807 mort

Consommation moyenne(mmoles/l*h/g d’animal)

Cantin, Desmarchais, Gaudet et Sauriol, 2000

Consommation moyenne d'oxygène par des vers et une souris à différentes températures

0

0,5

1

1,5

0 10 20 30 40 50température(C)

vers

souris

cons

omm

atio

n d'

oxyg

ène(

mm

ol/l*

h/g)

Résultats traités

Boucher, Currie, Guénette et Leroy, 2001

Respiration d’une population d’insectes

Interface

larves de ténébrions en chambre

métabolique

thermomètre

oxymètre

Schéma du montage

Boucher, Currie, Guénette et Leroy, 2001

Mesure de la consommation d’oxygène par des insectes Calcul de la pente sur l’écran avec le logiciel ACQ

Châtelain et Versailles, 2001

Étude de la respiration des levuresSchéma du montage

Châtelain et Versailles, 2001

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

Temps (sec)

Tau

x d

'oxy

gèn

e (m

g/l)

GalactoseSaccharoseFructoseMaltoseGlucoseTémoin

Vitesse de consommation d’oxygène par des levures pour différents types de sucres

Belley, Selliah et Turenne, décembre 2001

Consommation d’oxygène par des levures

Effet de la concentration de glucose sur la respiration (mise en évidence de l'effet Crabtree à 225g/l de glucose)

0

5

10

15

20

25

Temps (s)

Taux

d'o

xygè

ne e

n po

urce

ntag

e

témoin

2,5g/l

225g/l

60g/l

Respiration de bactéries

Question explorée: Existe-t-il une relation de proportionnalité

entre la concentration de solutions de bactéries et leur vitesse de consommation d’oxygène?

Schéma du montageA

B

agitation magnétique

Bouillon de culture

Barreau magnétique

Capteurs reliés à interface Orphy :A : OxymètreB : Thermomètre

 

           

 

bulleur

Variation moyenne du taux d'oxygène en fonction du temps pour différentes concentrations de bactéries E.coli

y = -0,001x + 5,29

y = -0,0022x + 4,48

y = -0,0042x + 4,84

2.5

3

3.5

4

4.5

5

5.5

0 100 200 300 400 500T en (sec)

O2

en

(mg

/l) dilution 1/4

dilution 1/2

non-dilué

Résultats bruts

Résultats Traités

Relation entre le nombre de bactéries E.coli et leurs vitesses de consommation d'oxygène

y = 1E-15x + 0,0005

y = 5E-15x + 0,0008

0,0005

0,001

0,0015

0,002

0,0025

0,003

0,0035

0,004

0,0045

0 5E+11 1E+12 1,5E+12 2E+12 2,5E+12

[bactérienne]/cm3

V c

on

so

mm

ati

on

O2

en

(m

g /

l)

expérience du 10 avril

expérience du 17 avril

Exemple d’activité d’exploration

Merci de partager les résultats que vous obtenez avec votre oxymètre : alice.marcotte@collegeahuntsic.qc.ca