Salinité

La salinité de l’eau de mer conditionne la vie de toutes les espèces vivantes marines progressivement adaptées à ce milieu depuis des millénaires. L’aquariophile marin en fait l’une de ses priorités. Il la mesure indirectement par d’autres grandeurs telles que la densité, la réfraction, la conductivité ou celle du total de solides dissous (TDS) qu’il  doit exploiter en connaissance de cause.                   

1. Salinité des océans

La salinité représente le taux de sels dissous dans l’eau. Elle s’exprimait en g/kg (gramme de chlorure de sodium NaCl par kilogramme d’eau) ou en parties pour mille (‰) ou encore en en psu (practical salinity unit). Face à la difficulté de mesurer la teneur des sels en laboratoire, elle représente maintenant le rapport entre la conductivité électrique de l’échantillon d’eau de mer et celle d’une solution de chlorure de potassium (KCl) de référence. On évoque alors la salinité pratique de symbole S, une mesure sans unité (ex. S=35).

La composition chimique de l’eau de mer est identique dans tous les océans du monde, seule la quantité de sel varie et dans une moindre mesure quelques éléments. Elle Indépendante de la température.

La salinité moyenne des océans et des mers non fermées est S35. Elle diffère selon les régions : plus élevée dans les zones tropicales à fort taux d’évaporation et plus faible dans les zones subpolaires où les précipitations sont plus intenses

L’illustration montre une salinité de surface plus forte dans l’Atlantique Nord que dans le Pacifique Nord, résultant d’un transfert de vapeur d’eau de l’Atlantique vers le Pacifique. Ainsi, avec la température, elle contribue aux grands flux océaniques et influe sur le climat de la planète. Les variations de salinité s’expliquent également par la configuration des mers plus ou moins fermées, la profondeur ou plus localement par la proximité des estuaires.

2. Salinité dans l’aquarium

La concentration du sel est un paramètre particulièrement important puisqu’il conditionne indirectement le taux de tous les composants de l’eau : calcium, magnésium, carbonates etc. Elle doit donc être en relation avec l’écosystème reproduit, proche de S35 pour un aquarium tropical.

L’aquariophile marin doit maintenir la salinité de son eau avec le minimum de variations et jamais brutales. Outre les vérifications régulières qui peuvent conduire à des ajustements ponctuels, l’aquarium dispose d’une régulation automatique du niveau (osmolateur) permettant de compenser l’évaporation d’eau pure.

2.1. Métabolismes

La salinité influe sur le métabolisme des animaux. Trop élevée ou trop faible elle stresse l’ensemble des habitants. Invertébrés et vertébrés sont plus ou moins sensibles aux écarts, ils tolèrent de l’ordre de S30 à S38, en évitant les variations brusques.

2.2. Bioindicateurs

Une forte dérive se traduit par la réduction de la croissance des coraux, la perte de couleur, des polypes rétractés et des octocoralliaires contractés.

2.3. Ajuster la salinité d’un aquarium

Contrairement au sel de table (NaCl), qui absorbe peu l’humidité, un sel synthétique marin contient des composés très hygroscopiques, notamment des chlorures de magnésium ou de calcium. De plus, certains composants sont déjà hydratés, c’est-à-dire que leurs molécules contiennent de l’eau liée (par exemple le chlorure de magnésium hexahydraté : MgCl₂·6H₂O). Il est donc impossible de connaître avec exactitude la contribution réelle d’une masse donnée de sel synthétique à la salinité finale de l’eau.

2.3.1 Augmenter la salinité

La salinité peut être augmentée progressivement par ajout d’eau fortement salée, éventuellement via le système d’osmolation.

On estime généralement qu’il faut environ 38 g/l de sel synthétique pour obtenir une salinité S35, à condition que le sel ait été correctement conservé à l’abri de l’humidité. Toutefois, l’écart entre la théorie et la réalité peut atteindre 8 %, ce qui est trop important pour se fier uniquement au calcul. Un contrôle précis de la salinité reste donc indispensable après dissolution.

On peut souhaiter augmenter la salinité dans deux situations :

• Préparer une eau de mer synthétique à partir d’eau osmosée (salinité nulle). La dissolution doit être complète et la préparation idéalement réalisée quelques heures à quelques jours avant utilisation.
• Remonter la salinité d’une eau déjà salée. Dans ce cas, la solution préparée peut être beaucoup plus concentrée afin de limiter le volume ajouté, sans toutefois provoquer de précipitations. Une concentration de 50 g/l est généralement facile à obtenir dans une eau tempérée, et peut atteindre environ 100 g/l dans une eau légèrement plus chaude.

Dans les deux cas la situation est la même : faire passer un volume d’eau salée V_es d’une salinité initiale S_initiale à une salinité finale S_finale

1. Estimer le besoin en sel
• Calculer le poids de sel mini P_sel nécessaire sur la base d’une sous évaluation. Par exemple, supposer que 38 g/l de sel augmente la salinité de 35 unités. Ainsi, environ 1,086 g de sel par litre augmentent la salinité d’une unité.
  Le poids de sel à utiliser est alors : P_sel = 1,086 x V_es x (S_finale – S_initiale)
• Prévoir une quantité 10% plus importante pour les ajustements.
Exemples

• A : Préparer 500 litres d’eau à S35 : P_sel = 1,086 x 500 x (35 -0) = 19005 g soit 19,0 kg.
• B : Remonter 50 litres d’eau de S31 à S35 : P_sel = 1,086 x 500 x (35 – 31) = 2172 g soit 2,2 kg.
  
2. Choisir le volume du contenant de dissolution. L’eau salée doit toujours être préparée dans un récipient annexe dont le volume doit permettre d’obtenir une concentration saline suffisamment élevée mais sans risque de précipitation.
   Dans l’exemple B une solution de forte concentration à 60 g/l nécessitera V_récipient = 2200 g / 60 g/l ≈ 37 litres.
3. Dissoudre le sel dans une eau tempérée, continuellement brassée de bas en haut, idéalement dans un récipient plus haut que large afin d’éviter les zones de dépôt.
4. Tester la salinité obtenue avec précision et ajuster en conséquence.

Le surplus d’eau ajouté lors de la dilution sera ensuite compensé naturellement par l’évaporation et l’osmolation.

2.3.2. Réduire la salinité

On peut réduire la salinité initiale (S_initiale) d’un volume d’eau salée (V_es) à une salinité finale (S_finale) en ajoutant de l’eau moins saline ou un volume d’eau osmosée (V_eo) :
$$V_{\mathrm{eo}}=\left(\frac{S_{\mathrm{initiale}}\times V_{\mathrm{es}}}{S_{\mathrm{finale}}}\right)-V_{\mathrm{es}}$$

Par exemple, la salinité de 500 litres d’eau salée étant S38, pour la réduire à S35 il faut ajouter (38 x 500 / 35) – 500 = 42,9 litres d’eau osmosée.

3. Mesure de la salinité

La salinité est couramment évaluée par la mesure de sa densité, de sa conductivité (parfois traduite en taux de solides dissous : TDS) et de sa réfraction. Ces caractéristiques, dont certaines dépendent d’autres paramètres environnementaux (température, pression…), sont reliées entre elles. Le tableau et les courbes qui suivent en sont une représentation simplifiée dans des conditions normales de température à pression atmosphérique.

Correspondance entre salinité, densité et conductivité à 25°C et pression atmosphérique

Salinité	30	31	32	33	34	35	36	37	38	39	40
Densité	1.0222	1.0226	1.023	1.0241	1.0252	1.0261	1.0269	1.0276	1.0283	1.0291	1.0299
Conductivité (mS/cm)	46,25	47,62	48,99	50,36	51,71	53,07	54,41	55,75	57,08	58,41	59,73

 

4. Moyens de mesures

La salinité étant étant une caractéristique essentielle de l’eau, on la mesure en exploitant certaines caractéristiques de l’eau avec des équipement adaptés à l’aquariophilie marine, fiables et étalonnés :

• Densité : hydromètre, aréomètre, densimètre
• Réfraction : réfractomètre
• Conductivité : conductimètre
• Taux de solides dissous (TDS) : conductimètre, TDSmètre.

En savoir plus

• Propriétés physiques du milieu marin Cours de l’Institut des Sciences de l’Ingénieur de Toulon et du Var
• IES80 : équation d’état de l’eau de mer
• Algorithms for computation of fundamental properties of seawater UNESCO Technical paper in marine science
• The composition of Standard Seawater and the definition of the Reference – Composition Salinity Scale, Frank Millero – Academia.edu, 11/2007

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