Sonde à oxygène

La solubilité de l’oxygène dans l’eau va fortement dépendre de la température : Plus l’eau sera chaude moins elle contiendra d’oxygène, mais cela va dépendre également de la pression atmosphérique et de la salinité.

Cette mesure est utilisée dans l’environnement pour surveiller le taux d’oxygénation des cours d’eau, une concentration d’oxygène dissous inférieur à 3-6 mg/L est insuffisante pour la vie de la flore et de la faune aquatiques.  On retrouve la mesure d’oxygène dissous dans le domaine de l’agro-alimentaire, par exemple pour l’analyse du vin.

Trois technologies peuvent être utilisées : polarographique, galvanique et optique.

La technologie polarographique et galvanique étant quasi similaire.

• Sonde polarographique :

La sonde oxygène est composé d’une cellule où se trouve une cathode en platine et une anode en argent reliées électriquement par une solution électrolytique.  Une tension électrique est appliquée à la cathode et l’anode, ce qui va entrainer la réduction de l’oxygène à la cathode. Plus la teneur en oxygène diminue, plus le courant fourni à la cathode augmente. La quantité d'électricité requise pour réduire l'oxygène au niveau de la cathode est équivalente à la teneur en oxygène dissous.
Cette technologie, mise au point en 1956, est l’une des plus connues, cependant elles présentent certains inconvénients, notamment le délai de préchauffage obligatoire, le remplacement des membranes et le potentiel de dégradation des solutions électrolytiques.

• Sonde galvanique :

La sonde oxygène est composé d’une cellule où se trouve une cathode en argent et une anode en fer reliées électriquement par une solution électrolytique.  Le système électrodes/électrolyte génère son propre potentiel, ce qui va entrainer la réduction de l’oxygène à la cathode. Plus la teneur en oxygène diminue, plus le courant fourni à la cathode augmente. La quantité d'électricité requise pour réduire l'oxygène au niveau de la cathode est équivalente à la teneur en oxygène dissous.
Cette technologie, mise au point en 1964, élimine le délai de préchauffage que l’on retrouve avec la technologie polarographique, cependant elles présentent toujours des inconvénients, comme le remplacement des membranes et le potentiel de dégradation des solutions électrolytiques.

• Sonde optique :

Totalement différente des deux premières technologies, la sonde oxygène optique fonde son principe sur l’extinction de la fluorescence, qui est le résultat d'un transfert d'énergie entre un chromophore fluorescent et des molécules d'oxygène. La sonde mesure l'oxygène dissous en émettant grâce à une diode émettrice, une lumière bleue, qui va exciter le chromophore fluorescent, qui va augmenter son énergie et induire une fluorescence en émettant une lumière rouge, qui sera captée par la diode de référence. Dès lors qu’il y aura de l’oxygène dans l’eau, les molécules d’oxygène vont entrer en contact avec le chromophore fluorescent et absorber son énergie lors de l’excitation par la diode émettrice, et donc réduire l’intensité de la lumière rouge émise. Cette extinction de la fluorescence est détectée par la diode de référence qui permet de déterminer la concentration en oxygène dissous.
La fluorescence est inversement proportionnelle à la teneur en oxygène. En l'absence d'oxygène, le signal de fluorescence atteint son apogée, alors que plus on amène de l'oxygène, plus cette fluorescence diminue.

Cette technologie offre une stabilité du signal renforcée et un temps de réponse très court. De plus, la sonde ne nécessite aucun remplacement de membrane ou d'électrolyte (entretien minimal) et surtout elle ne consomme pas l’oxygène de la solution.

Ces 3 technologies offrent toutes des méthodes viables de détection de la teneur en oxygène dissous. Toutefois, la technologie optique est souvent préférée pour sa commodité et sa précision.

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