Demande chimique en oxygène / DCO (HU)

Traduction anglaise : Chemical Oxygen Demand / COD

Dernière mise à jour : 25/11/2022

Quantité d'oxygène qu'il faut fournir à un échantillon d'eau pour oxyder, par voie chimique, les matières oxydables qu'il contient.

La DCO s'exprime en milligrammes par litre (mg/L). La DCO, de même que la DBO (Voir Demande biochimique en oxygène) sont deux paramètres expérimentaux importants pour caractériser la quantité totale de matière organique contenue dans l'eau et les risques induits de désoxygénation du milieu.

Que représente la DCO ?

La mesure de la DCO d’un échantillon d’eau permet de quantifier la quantité de matières oxydables qu’il contient grâce à la mesure de la quantité d’oxygène requise pour les oxyder jusqu’au niveau maximal que l’on peut rencontrer dans un milieu naturel, souvent qualifié de « stade normal » (l’oxydation des halogènes, comme le chlore, ne va pas au-delà de celui d’halogénure, comme les chlorures). Ces matières oxydables se composent d’une grande partie des substances organiques (à l’exception notable de certains hydrocarbures aliphatiques à chaîne droite, de certains hydrocarbures aromatiques, de la pyridine et de certains composés benzéniques) et des matières inorganiques présentes sous forme réduite. Certaines matières organiques peuvent ne pas être complètement oxydées (acides gras, acide acétique, alcools, etc.).

Différence entre DCO et DBO

La DCO est donc un paramètre indicateur quantifiant un effet potentiel de consommation en oxygène, et n’est donc pas équivalent à une concentration de substance donnée dans un effluent. La DCO s'exprime en milligrammes d’oxygène par litre (mg O₂/L). La mesure de la DCO est rapide, reproductible mais ne caractérise pas le caractère toxique ou inhibiteur d’un effluent. Contrairement à la DBO, la DCO ne simule pas la biodégradation de la matière organique facilement décomposable par les bactéries et autres micro-organismes présents dans un milieu naturel, susceptible d’induire une désoxygénation rapide d’un milieu aquatique.

Comment mesurer de la DCO ?

Méthode classique

En France, le protocole de mesure est défini dans la norme NF T.90.101. Le protocole initié par les travaux de Moore et ses collaborateurs (1949-1951) repose sur une oxydation effectuée pendant 2 heures, à chaud (150°C), par du bichromate de potassium, en présence d'acide sulfurique concentré et de sulfate d'argent qui joue le rôle de catalyseur (oxydation plus efficace de certaines substances comme les acides gras). L’emploi de sulfate mercurique proposée par Dobbs et Williams en 1963 permet de bloquer l’oxydation des ions chlorures si leur concentration demeure inférieure à 3 g/L. Le bichromate en excès est mesuré par titrimétrie ou potentiométrie, en utilisant un agent réducteur (sulfate ferreux d'ammonium) et la quantité de bichromate consommée permet de calculer simplement la DCO. La limite de quantification de la DCO est de 30 mg/L.

Méthodes en tubes fermés

Une autre méthode de détermination de la DCO appelée ST-DCO, ou méthode petite échelle en tubes fermés (ST pour sealed-tube), est aussi de plus en plus souvent utilisée et fait également l'objet d'une norme (norme NF ISO 15705). Le volume sur lequel se fait l’analyse n’est que de 2 mL (10 mL pour la méthode NF T.90.101), ce qui diminue la représentativité de l’échantillon dans un effluent contenant de façon significative des matières en suspension (MES), comme les eaux résiduaires. Cette méthode permet d’estimer la DCO des effluents pour lesquels elle est inférieure à 30 mg O₂/L. Le dosage peut se faire par titrimétrie ou de façon plus simple et plus rapide par détection photométrique à 600 nm.

Comparaison entre DCO et ST-DCO

La méthode en tube fermé semble aboutir, pour des eaux peu chargées, (DCO < 200 mg O₂/L et MES < 100 mg/L) à des valeurs de ST-DCO inférieures de 5 à 25% aux valeurs de DCO. Au contraire, pour des eaux plus chargées et correspondant à des eaux résiduaires (DCO > 100 mg O₂/L et MES > 100 mg/L) les valeurs de ST-DCO semblent un peu supérieures (entre 0 et 5%) à celles de la méthode normalisée NF T.90.101 (voir figures 1 et 2 extraites de AGLAE, 2013). L'écart de +/- 5% pour des valeurs de DCO < 100 mg O₂/L est cependant tout à fait acceptable.

Figure 1 : Comparaison des valeurs de DCO et de ST-DCO par rapport à la valeur de demande chimique en oxygène ; Source : AGLAE (2013).

Figure 2 : Comparaison des valeurs de DCO et de ST-DCO par rapport à la concentration en MES ; Source : AGLAE (2013).

Mesure en continu par méthodes optiques

Des méthodes optiques (turbidimétrie ou plus récemment spectrométrie UV/visible) sont également utilisées pour mesurer en continu les concentrations en DCO (et également celles d'autres indicateurs). Ces méthodes sont particulièrement intéressantes en hydrologie urbaine du fait de la variabilité des concentrations au cours d'un même événement pluvieux (Lepot, 2012). Un étalonnage préalable de l'appareil est indispensable. Même si l'incertitude est beaucoup plus grande pour chaque mesure élémentaire que par les autres méthodes, le fait de suivre en continu l'évolution du phénomène permet au final d'avoir une bien meilleure connaissance des masses de DCO par temps de pluie que par les techniques classiques utilisant des préleveur-échantillonneurs.

Bibliographie :

• AGLAE (2013) : Note technique n°1 : Comparaison des mesures de DCO par méthodes classiques et en tubes fermés ; décembre 2013 ; 19pp ; disponible sur http://www.association-aglae.fr/sites/default/files/aglae-note_technique-comparaison_dco_st-dco.pdf
• Lepot, M (2012) : Mesurage en continu des flux polluants en MES et DCO en réseau d’assainissement ; thèse INSA Lyon ; N° d’ordre 2012ISAL0086 ; disponible sur : https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00782324/document