La masse d’eau contient de petites quantités d’oxygène dissous. Cet oxygène est présent en petite quantité, mais il est essentiel à la vie aquatique. La demande biochimique en oxygène indique généralement la quantité d’oxygène nécessaire pour décomposer la matière organique dans l’eau.
Le lac ou le ruisseau ordinaire contient de petites quantités d’oxygène sous forme d’oxygène dissous. Bien que l’oxygène dissous soit présent en faible quantité, jusqu’à environ dix molécules d’oxygène par million d’eau, il constitue un composant important des masses d’eau naturelles. La présence d’une concentration adéquate d’oxygène dissous est essentielle au maintien de la vie aquatique et de la qualité esthétique des cours d’eau et des lacs.
La présence de concentrations adéquates d'oxygène dissous est essentielle au maintien de la vie aquatique et à la qualité esthétique des cours d'eau et des lacs. Déterminer l'influence de la matière organique sur la concentration d'oxygène dissous dans un cours d'eau ou un lac est un élément fondamental de la gestion de la qualité de l'eau. La décomposition de la matière organique dans l'eau est mesurée par la demande biochimique en oxygène (DBO), également appelée demande chimique en oxygène (DCO). La DBO correspond à la quantité de substances oxydables présentes dans un échantillon d'eau et susceptibles de réduire la concentration d'oxygène dissous.
Certains stress environnementaux (par exemple, les températures estivales) et d’autres facteurs anthropiques (par exemple, l’application excessive d’engrais dans un plan d’eau) peuvent réduire la quantité d’oxygène dissous dans un plan d’eau, ce qui peut entraîner un stress sur la vie aquatique locale. Une mesure de la demande biochimique en oxygène est une analyse de l'eau utilisée pour mieux comprendre l'effet des bactéries et autres micro-organismes sur la quantité d'oxygène qu'ils consomment lors de la décomposition de la matière organique dans un environnement aérobie (présence d'oxygène).
Déterminer comment la matière organique affecte la concentration en oxygène dissous dans un cours d’eau ou un lac fait partie intégrante de la gestion de la qualité de l’eau. La DBO, demande biologique en oxygène, est une mesure de la quantité d'oxygène nécessaire pour éliminer les déchets organiques de l'eau pendant le processus de décomposition par les bactéries aérobies (bactéries qui vivent uniquement dans un environnement contenant de l'oxygène). Les déchets organiques sont stabilisés, ou rendus non toxiques, par décomposition par des organismes bactériens vivants qui ont besoin d’oxygène pour faire leur travail. Les analyses de la demande biologique en oxygène sont souvent utilisées dans les stations d’épuration des eaux usées comme indice du degré de pollution organique de l’eau.
La demande biologique en oxygène est un paramètre important pour évaluer la qualité de l’eau. Elle est liée à la quantité d’oxygène consommée par les organismes biologiques aérobies pour oxyder les composés organiques.
Les eaux usées contenant une demande biologique en oxygène peuvent provoquer un appauvrissement en oxygène dans les eaux réceptrices, ce qui peut entraîner la mort de certains organismes. Une demande biologique élevée en oxygène facilite les processus anaérobies, mais un excès important peut entraîner la mort des bactéries.
Les analyses de la demande biologique en oxygène imitent la demande en oxygène dans la nature en incubant un échantillon d'eau fermé à une température contrôlée (généralement 5 degrés) pendant une période de temps spécifiée (généralement 20 jours) et en déterminant la quantité d'oxygène requise par les micro-organismes aquatiques appropriés. Les systèmes et analyseurs automatiques de la demande biologique en oxygène peuvent être utilisés avec d'autres paramètres (par exemple, la valeur du pH, la turbidité, la conductivité et l'alcalinité).
En bref, lorsque des micro-organismes tels que les bactéries décomposent la matière organique dans des conditions aérobies dans les plans d’eau, ils consomment de l’oxygène. La quantité d’oxygène consommée est connue sous le nom de demande biologique en oxygène (DBO), mais est parfois également appelée demande biochimique en oxygène. Bien que l’eau contienne des molécules d’oxygène, celles-ci ne sont pas utilisées par la vie aquatique. Au lieu de cela, toute vie dans les plans d’eau utilise de l’oxygène dissous, qui est présent en petits volumes (environ 10 molécules d’oxygène par million d’eau).
L’oxygène pénètre dans les masses d’eau principalement par l’atmosphère, mais également par l’évacuation des eaux souterraines. En général, les eaux à courant rapide, comme les rivières, contiennent plus d’oxygène que les plans d’eau stagnants, comme les lacs et les étangs. En d’autres termes, l’eau a besoin de suffisamment d’oxygène dissous pour être saine.
La demande chimique en oxygène (DCO) est une méthode alternative pour estimer la quantité d’oxygène qui sera consommée par la décomposition bactérienne de la matière organique. Le test utilise un agent oxydant puissant pour oxyder chimiquement la matière organique dans un échantillon d’eaux usées dans des conditions de chaleur et d’acide fort. Les chiffres obtenus à partir de la demande chimique en oxygène (DCO) sont plus élevés que les chiffres obtenus à partir de la demande biologique en oxygène (DBO) en raison des processus impliqués.
Les niveaux d’oxygène dissous fluctuent naturellement, mais peuvent être affectés par la chaleur intense et par les engrais et autres matières organiques que les gens mettent dans l’eau. La matière organique est décomposée dans l’eau par des micro-organismes tels que les bactéries, qui consomment de l’oxygène au cours du processus. Lorsque les niveaux de matière organique augmentent, les niveaux d’oxygène dissous diminuent. Cela a un impact plus important sur les masses d’eau stagnantes que sur les rivières. Lorsque l’on ajoute à cela des étés chauds ou des périodes de sécheresse, on comprend aisément comment des conditions d’abondance des nutriments prévalent dans le milieu aquatique. En général, l’eau froide a une plus grande capacité à stocker l’oxygène dissous. L'eau appauvrie en oxygène qui en résulte crée un environnement parfait pour la prolifération d'algues, qui sont ensuite consommées par les bactéries, ce qui entraîne un appauvrissement supplémentaire en oxygène, rendant très difficile la survie de la vie aquatique, provoquant la mort du plan d'eau. Les rejets riches en nutriments dans les plans d’eau sont particulièrement préoccupants.
La demande biologique en oxygène provient de la matière organique qui se retrouve dans un plan d’eau. Certains de ces produits très naturels de l’environnement sont, par exemple, les feuilles et les branches tombées, les plantes, les graines, l’herbe, les excréments et le fumier d’animaux, et même les animaux morts. Dans le monde moderne, les sources de demande biologique en oxygène proviennent de plus en plus des activités humaines : engrais, eaux usées issues des processus industriels, déchets de papier, usines de transformation des aliments, aliments pour animaux, fosses septiques, ruissellement des eaux pluviales urbaines et autres formes de pollution.
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