Nous avons mis en place une expérience afin de déterminer réellement le pouvoir d’épuration des nitrates par la cladophora. Ainsi, nous avons réalisé une culture de l’algue en présence de liquide de Knop complet pendant 7 semaines afin de mettre en évidence l’évolution des ions nitrates : c'est notre expérience-test. En parallèle, nous avons fait deux expériences témoins : la première avec la cladophora dans du liquide de Knop sans azote (donc sans nitrate) et la deuxième avec du liquide de Knop complet sans la cladophora. L'expérience témoin sans azote servira à observer la croissance de l’algue sans nitrate et d’en déduire si celles-ci permettent bien de faire croitre plus rapidement les végétaux. L’autre expérience témoin permet quant à elle de s’assurer que la teneur en nitrates du liquide de Knop n’est pas influencée par l’air. Les conditions expérimentales sont constantes dans les 3 expériences (température, éclairage pour la photosynthèse, pH...)

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Photographie et schéma des trois expériences

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   Après 7 semaines, nous n'avons pas observé de croissance des deux cladophoras mais nous avons remarqué une apparition de micro-algues dans l'expérience-test alors que l'eau de l'expérience sans nitrate reste claire.

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Cladophora                               

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                          Micro-algues                             

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Photographie de l'expérience-test après 7 semaines

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     Nous avons cherché à démontrer par une expérience que les deux liquides de Knop, le premier étant complet et le deuxième sans azote, présentait bien la présence ou non de nitrates. Nous avons donc testé ce paramètre grâce à des bandelettes tests. Ces bandelettes initialement blanches ont la propriété de devenir rose en présence d’ions nitrates. De plus, le rose est plus ou moins foncé selon la concentration en nitrates. Nous avons eu les résultats attendus c’est-à-dire que la bandelette du liquide de Knop complet est devenue rose très foncé mettant en évidence une présence d’ions nitrates avec une concentration supérieure à 500 mg/L alors que celle du liquide de Knop sans azote est restée blanche et atteste de l’absence totale de nitrate.

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Expérience des bandelettes tests (à gauche le liquide de Knop complet et à droite celui sans azote)

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    Nous avons donc réalisé une deuxième expérience, qui est notre expérience principale. Elle consiste à déterminer la concentration en nitrates d’une solution de manière plus précise que les bandelettes qui ne proposent qu’un intervalle. Ainsi nous pourrons déterminer combien de nitrates la plante a absorbés en faisant la différence entre le relevé à T=0 et 7 semaines plus tard. Dans un premier temps nous avons réalisé une courbe d’étalonnage afin de pouvoir ensuite placer les deux relevés. Nous avons utilisé un titrage par spectrophotométrie et pour cela nous avons réalisé une solution mère de nitrate de potassium (KNO3) de concentration 1g/L.

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     Nous avons suivi le protocole suivant :

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- Peser, à l'aide d'une balance, 0,25 g de nitrate

de potassium dans une coupelle.

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- Verser ce solide dans un bécher et ajouter,

à l'aide d'une pipette jaugée, 2 mL d'acide

2,4-phénoldisulfonique (C6H6O7S2) sur les

nitrates.

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- Verser l'acide et les nitrates dans une fiole

jaugée de 250 mL, rincer le bécher avec de l'eau

distillée et récupérer les eaux de rinçages.

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- Remplir au 2/3 avec de l'eau distillée (en

faisant attention car l'acide réagit avec l'eau et

chauffe) et agiter.

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- Remplir jusqu'au trait de jauge et agiter afin

d'obtenir une solution homogène.

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- Rajouter 10 gouttes de soude (C= 10 mol/L)

afin d'accentuer la couleur du précipité.

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     On observe un précipité jaune entre l'acide 2,4-phénoldisulfonique et les nitrates.

 

    A partir de cette solution mère (Smère) nous avons réalisé 5 solutions filles (S1,S2,S3,S4 et S5) de concentration respectives : 0,75 g/L ; 0,5 g/L ; 0,4 g/L ; 0,25 g/L et 0,1 g/L en utilisant le protocole de dilution.

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     On observe une échelle de teinte allant du jaune foncé à un jaune presque transparent selon les concentrations des solutions.

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    Nous avons ensuite prélevé 2 mL de chaque solution afin de les placer dans les cuves pour la spectrophotométrie. Pour réaliser le "blanc" nous en avons rempli une d'eau distillée. Après cette étape, nous avons mesuré tour à tour l'absorbance des 6 solutions à lambda max, c'est-à-dire 400 nm car la solution est jaune donc absorbe le vert et le rouge. Puis nous avons placé les différentes valeurs sur un graphique et avons tracé la courbe d'étalonnage.

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Solutions dans cuves et lambda max des solutions

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    Disposant ainsi de notre courbe d'étalonnage, nous avons fait évaporé 250 mL de liquide de Knop complet et 250 mL de liquide de Knop après 7 semaines avec la plante. En effet, il faut avoir les ions nitrates sous forme solide car l'acide 2,4-phénoldisulfonique est en solution dans 75% d'acide sulfurique. Ainsi, s'il y a présence d'eau l'acide sulfurique détruit le précipité. Une fois les deux solutions évaporées, nous avons récupéré les dépôts blancs dans une fiole jaugée de 250 mL et nous avons réitéré le protocole de mise en évidence des nitrates.

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Évaporation des nitrates du liquide de Knop

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    Nous avons observé que la concentration de liquide de Knop complet est plus foncé que celle du liquide après 7 semaines avec la cladophora.

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Solution du liquide de Knop à T=0 (à gauche) et à T=7 semaines (à droite)

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  Ensuite, nous avons effectué les mesures d'absorbance par spectrophotométrie afin de quantifier précisément les nitrates. Nous avons obtenu 0,7 pour le liquide de Knop complet et 0,55 pour celui avec la cladophora. Cependant ces mesures ne correspondent pas avec la courbe d'absorbance car pour la première solution dont on connaît la composition (1,25 g  de nitrates), on aurait dû trouver environ 1,5. Nous en concluons donc que l'on peut effectivement affirmer qu'il y a une baisse des nitrates (0,7 --> 0,55) mais qu'il n'est pas possible de la quantifier. Nous pensons en effet que les nitrates récupérés contenaient encore de l'eau et que le précipité a été en partie détruit par l'acide sulfurique.