Carbone organique dissous

Le carbone organique dissous ou COD (en anglais, dissolved organic carbon ou DOC) est un paramètre global de la chimie de l'eau utilisé pour caractériser et suivre l’évolution du taux de carbone dissous dans les eaux (douces, saumâtres ou marines), ou la pollution organique des milieux aquatiques. C'est une fraction parfois importante du Carbone organique total (COT). La pollution par certaines matières organiques et le carbone dissous tend à augmenter dans le monde, dont en France, en Bretagne par exemple^[1]. Sa teneur dans l'océan a été longtemps sous-estimée^[2]^,^[3] et commence à être mieux modélisée dans les années 1990^[4]. Avec d'autres éléments tels que les nitrates ou la silice, il peut être utilisé comme indicateur ou traceur de dégradation des écosystèmes, d'un massif forestier (incendié ou ayant subi une coupe rase, ou d'agrosystèmes dégradés par l'érosion dans les bassins versant alimentant un cours d'eau ou une masse d'eau^[5]. Son comportement dans les milieux karstiques^[6] ou dans les sols hydromorphes^[7] est différent. Il contribue au cycle du carbone et à l'alimentation de certains microorganismes situés en aval de la source d'origine de ce carbone^[8]. À condition de disposer d'autres éléments et des oligoéléments indispensable le carbone dissous est l'un des nutriments du bactérioplancton^[9] qui peut directement se nourrir du carbone organique extracellulaire d'autre organismes phytoplanctoniques (capacité qui varie beaucoup selon les bactéries^[9]). Ce paramètre physico-chimique interfère directement et indirectement avec le goût et la sécurité sanitaire de l'eau et c'est l'une des raisons du fait qu'il soit pris en compte par la réglementation de l'eau (par exemple en Ontario, « L’objectif organoleptique pour le carbone organique dissous (COD) est établi à 5 mg/l. Une teneur élevée en COD peut dénoter une détérioration de la qualité de l'eau durant son emmagasinage et sa distribution, car le carbone est un élément nutritif pour les bactéries et champignons aquatiques qui forment des films biologiques encroutant et surtout mucilagineux^[10]. Une forte teneur en COD peut aussi dénoter des problèmes liés aux sous-produits de la chloration » (ou d'un traitement UV^[11])

La réglementation européenne (directive-cadre européenne sur l'eau 2000/60/DCE), recommande l'utilisation de l'indicateur COD (Carbone Organique Dissous) dans la définition du bon état écologique des eaux (en vigueur depuis 2014). Cette mesure est plus facile à mettre en œuvre que celle du COT, car de nombreux analyseurs physico-chimiques ne peuvent oxyder la totalité du carbone particulaire non-dissous^[12].

La teneur en COD peut être réduite en amont par une gestion plus écologique des bassins versant, et en station d'épuration, par exemple au moyen de traitements coagulants ou d'une filtration sur membrane spéciale (nanofiltration à haute pression)^[13]^,^[14]^,^[15].

↑ * G. Gruau, F. Birgand, E. Novince, E. Jardé, S. Le Roy, T. Panaget (2006) Pollution des rivières de Bretagne par les matières organiques. État des lieux, Trajectoires d'évolution et causes possibles. Dans Savoirs et pratiques dans les bassins versants, Ph. Mérot, Coordinateur. Publication de l'INRA, coll. « Update Sciences & Technologies », p. 61-66.
↑ Cauwet, G., Sempere, R. et Saliot, A. (1990). Carbone organique dissous dans l'eau de mer: confirmation de la sous-estimation antérieure. Comptes rendus de l'Académie des sciences. Série 2, Mécanique, Physique, Chimie, Sciences de l'univers, Sciences de la Terre, 311(9), 1061-1066.
↑ Avril, B. (1995). Le carbone organique dissous en milieu marin (Doctoral dissertation).
↑ Aumont, O. (1998). Étude du cycle naturel du carbone dans un modèle 3D de l'océan mondial (Doctoral dissertation, Paris 6).
↑ Idir, S., Probst, A., Viville, D. et Probst, J. L. (1999). Contribution des surfaces saturées et des versants aux flux d'eau et d'éléments exportés en période de crue: traçage à l'aide du carbone organique dissous et de la silice. Cas du petit bassin versant du Strengbach (Vosges, France). Comptes Rendus de l'Académie des Sciences-Series IIA-Earth and Planetary Science, 328(2), 89-96.
↑ Emblanch, C. (1997). Les équilibres chimiques et isotopiques du carbone dans les aquifères karstiques. Étude en région méditerranéenne de montagne sur le bassin expérimental de la Fontaine de Vaucluse (Doctoral dissertation).
↑ Jaffrezic, A. (1997). Géochimie des éléments métalliques, des nitrates et du carbone organique dissous dans les eaux et les sols hydromorphes Agriculture intensive et qualité des eaux dans les zones humides en Bretagne (Doctoral dissertation).
↑ Jansson, M., Bergström, A. K., Blomqvist, P., Isaksson, A. et Jonsson, A. (1999). Impact of allochthonous organic carbon on microbial food web carbon dynamics and structure in Lake Örträsket. Archiv für Hydrobiologie, 144(4), 409-428.
↑ ^{a et b} Kormas, K.A (2005), growth on extracellular organic carbon from marine microalgal cultures. Cahiers de biologie marine, 46(3), 241-251 (résumé Inist-CNRS).
↑ Wetzel, R. G., Ward, A. K. et Stock, M. (1997), Effects of natural dissolved organic matter on mucilaginous matrices of biofilm communities, Archiv für Hydrobiologie, 139(3), 289-299 (résumé)
↑ Shaw, J. P., Malley, J. P. et Willoughby, S. A. (2000), Effects of UV irradiation on organic matter, Journal-American Water Works Association, 92(4), 157-167.
↑ GEPMO (2007), Évaluation de la qualité « matière organique » des eaux destinées à la consommation humaine. Éléments plaidant en faveur d’une évolution réglementaire ; Note technique 1, décembre 2007, chap. 4, De la difficulté de mesurer le COT : plaidoyer pour l'utilisation du COD comme indicateur, p. 6/10
↑ Document d’aide technique pour les normes, directives et objectifs associés à la qualité de l’eau potable en Ontario, juin 2003, révisé en juin 2006, PIBS 4449f01PDF, 44 p.
↑ Agbekodo, K. (1994), Élimination par nanofiltration des composés organiques d'une eau de surface prétraitée. Caractérisation du carbone organique dissous avant et après nanofiltration (Doctoral dissertation), résumé.
↑ Agbekodo, K. M., Croué, J. P., Dard, S. et Legube, B. (1996), Analyse par HPLC et CG/SM des constituants du carbone organique dissous (COD), du COD biodégradable (CODB) et des composés organohalogénés (TOX) d'un perméat de nanofiltration , Revue des sciences de l'eau/Journal of Water Science, 9(4), 535-555.

[1] * G. Gruau, F. Birgand, E. Novince, E. Jardé, S. Le Roy, T. Panaget (2006) Pollution des rivières de Bretagne par les matières organiques. État des lieux, Trajectoires d'évolution et causes possibles. Dans Savoirs et pratiques dans les bassins versants, Ph. Mérot, Coordinateur. Publication de l'INRA, coll. « Update Sciences & Technologies », p. 61-66.

[2] Cauwet, G., Sempere, R. et Saliot, A. (1990). Carbone organique dissous dans l'eau de mer: confirmation de la sous-estimation antérieure. Comptes rendus de l'Académie des sciences. Série 2, Mécanique, Physique, Chimie, Sciences de l'univers, Sciences de la Terre, 311(9), 1061-1066.

[3] Avril, B. (1995). Le carbone organique dissous en milieu marin (Doctoral dissertation).

[4] Aumont, O. (1998). Étude du cycle naturel du carbone dans un modèle 3D de l'océan mondial (Doctoral dissertation, Paris 6).

[5] Idir, S., Probst, A., Viville, D. et Probst, J. L. (1999). Contribution des surfaces saturées et des versants aux flux d'eau et d'éléments exportés en période de crue: traçage à l'aide du carbone organique dissous et de la silice. Cas du petit bassin versant du Strengbach (Vosges, France). Comptes Rendus de l'Académie des Sciences-Series IIA-Earth and Planetary Science, 328(2), 89-96.

[6] Emblanch, C. (1997). Les équilibres chimiques et isotopiques du carbone dans les aquifères karstiques. Étude en région méditerranéenne de montagne sur le bassin expérimental de la Fontaine de Vaucluse (Doctoral dissertation).

[7] Jaffrezic, A. (1997). Géochimie des éléments métalliques, des nitrates et du carbone organique dissous dans les eaux et les sols hydromorphes Agriculture intensive et qualité des eaux dans les zones humides en Bretagne (Doctoral dissertation).

[8] Jansson, M., Bergström, A. K., Blomqvist, P., Isaksson, A. et Jonsson, A. (1999). Impact of allochthonous organic carbon on microbial food web carbon dynamics and structure in Lake Örträsket. Archiv für Hydrobiologie, 144(4), 409-428.

[Kormas2005-9] {a et b} Kormas, K.A (2005), growth on extracellular organic carbon from marine microalgal cultures. Cahiers de biologie marine, 46(3), 241-251 (résumé Inist-CNRS).

[10] Wetzel, R. G., Ward, A. K. et Stock, M. (1997), Effects of natural dissolved organic matter on mucilaginous matrices of biofilm communities, Archiv für Hydrobiologie, 139(3), 289-299 (résumé)

[11] Shaw, J. P., Malley, J. P. et Willoughby, S. A. (2000), Effects of UV irradiation on organic matter, Journal-American Water Works Association, 92(4), 157-167.

[12] GEPMO (2007), Évaluation de la qualité « matière organique » des eaux destinées à la consommation humaine. Éléments plaidant en faveur d’une évolution réglementaire ; Note technique 1, décembre 2007, chap. 4, De la difficulté de mesurer le COT : plaidoyer pour l'utilisation du COD comme indicateur, p. 6/10

[13] Document d’aide technique pour les normes, directives et objectifs associés à la qualité de l’eau potable en Ontario, juin 2003, révisé en juin 2006, PIBS 4449f01PDF, 44 p.

[14] Agbekodo, K. (1994), Élimination par nanofiltration des composés organiques d'une eau de surface prétraitée. Caractérisation du carbone organique dissous avant et après nanofiltration (Doctoral dissertation), résumé.

[15] Agbekodo, K. M., Croué, J. P., Dard, S. et Legube, B. (1996), Analyse par HPLC et CG/SM des constituants du carbone organique dissous (COD), du COD biodégradable (CODB) et des composés organohalogénés (TOX) d'un perméat de nanofiltration , Revue des sciences de l'eau/Journal of Water Science, 9(4), 535-555.

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