Carbone organique total / COT (HU)

Traduction anglaise : Total Organic Carbon / TOC

Dernière mise à jour : 16/4/2020

Quantité de carbone organique contenu dans un échantillon d'eau. On parlera de carbone organique total (COT) ou de carbone organique dissous (COD) selon que l'eau aura été filtrée ou non.

Méthodes de détermination

L'oxydation totale d'un échantillon d'eau a comme conséquence la transformation de tout le carbone organique contenu dans l'échantillon en dioxyde de carbone. La mesure de la quantité de dioxyde de carbone produite permet donc d'obtenir la valeur du COT, exprimée en mg/L. Cette oxydation peut se faire de différentes façons :

• oxydation chimique dite "humide" car elle se fait directement sans l'échantillon d'eau ;
• oxydation thermique en phase gazeuse ;
• photo-oxydation en phase gazeuse.

Oxydation chimique

Plusieurs oxydants peuvent être utilisés, en général on utilise le persulfate de sodium ($ Na_2S_2O_8 $) ou plus souvent le permanganate de potassium ($ KMnO_4 $). L'efficacité d'oxydation est généralement accélérée par une augmentation de la température (oxydation chimique à chaud).

Oxydation en phase gazeuse

Dans le procédé d'oxydation en phase gazeuse, une goutte d'échantillon vaporisé est mélangée à l'oxygène et passée au-dessus d'un catalyseur approprié, par exemple de l'oxyde de cobalt, à 950°C. Le CO₂ résultant est mesuré directement avec un analyseur infrarouge non dispersif ou avec un détecteur d'ionisation à flamme après réduction en méthane. Les problèmes principaux liés à cette méthode sont la complexité de l'instrumentation et une limite de détection de 0,5 mg C/L due aux restrictions sur la taille de l'échantillon. Il y a également une possibilité de contamination du catalyseur par certains matériaux inorganiques qui peuvent être présents dans l'échantillon d'eau. Pour empêcher de possibles interférences avec des carbonates inorganiques, ceux-ci doivent être enlevés de l'échantillon acidifié au début de l'opération et ceci peut entraîner la perte de certains composés organiques volatils. urbain, les rapports DCO/COT peuvent être élevés du fait de la présence de substances inorganiques réductrices qui affectent la mesure de la DCO.

Photo-oxydation

Cette méthode consiste à déterminer le COT en utilisant la photo-oxydation par des ultraviolets suivie de l'évaluation du dioxyde de carbone produit par des mesures de résistivité. Cette méthode présente des avantages de simplicité opérationnelle et de taille d'échantillon. Elle permet de réduire la température de chauffage pour enlever les carbones inorganiques, et de diminuer ainsi les risques de perte de composés organiques volatils. Cependant, on a observé des interférences avec des ions nitrate, chlorure et magnésium. Des difficultés ont également été évoquées pour des échantillons fortement troubles. Les instruments employant cette technique ont des limites de détection qui peuvent être abaissées à 0.05mg C/L avec une répétitivité de ± 5% au-dessus de 1 mg C/L et ± 10% au-dessous de 1mg C/L.

Liens entre mesure du COT et mesure de la DCO ou de la DBO

Le temps nécessaire pour une détermination du COT est considérablement moindre que celui nécessaire pour la mesure de la demande chimique en oxygène (DCO) et de la demande biochimique en oxygène (DBO). Par conséquent il peut être intéressant de déterminer des rapports types DBO / COT et DCO / COT pour des échantillons d'un type d'eau donnée, de façon à obtenir des évaluations rapides des valeurs de DBO et de DCO. Le rapport théorique fondé sur les poids moléculaires des composants de la réaction

$ O_2 + C = CO_2 $

est $ O_2/C = 2{,}7 $.

Dans le ruissellement urbain, les rapports DBO/COT inférieurs à la valeur théorique sont normaux du fait de la présence de matières organiques qui ne subissent pas aisément la dégradation biochimique. Toujours dans le ruissellement urbain, les rapports DCO/COT peuvent être élevés du fait de la présence de substances inorganiques réductrices qui affectent la mesure de la DCO.

Pour en savoir plus :

• Petitjean, P., Henin, O, Gruau, G. (2004) : Dosage du carbone organique dissous dans les eaux douces naturelles : Intérêt, Principe, Mise en Œuvre et Précautions Opératoires ; Cahiers Techniques de Géosciences-Rennes, 2-914375-18-2. insu-01193114 ; 64 p.