expériences assistées par ordinateur utilisant un oxymètre par alice marcotte en collaboration...
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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 : [email protected]