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  • Les changements d’eau


    chris64
    • Les changements d’eau font un peu figure d’épouvantail de l’aquarium marin ! Alors que certains amateurs se vantent de s’en passer (presque) totalement, les plus avisés les pratiquent systématiquement au même titre que d’autres tâches de maintenance. Les changements d’eau s’avèrent aussi très utiles pour restituer l’intégrité minérale de l’eau de mer quand toutes les autres interventions échouent. Éclaircissement sur l’une des bases de l’aquariophilie marine.

    Le cycle de l’azote, tel qu’il est décrit en aquariophilie d’eau douce, se limite à la transformation des déchets azotés en nitrates, dont la concentration résiduelle dans l’aquarium est maintenue à un niveau raisonnable par des changements d’eau. En retirant une certaine quantité d’eau "sale" pour la remplacer par de l’eau neuve (et pure de surcroît), ils servent de moyen de dépollution par dissolution. Le changement d’eau, préconisé une fois par semaine, varie typiquement de 10 à 30 % du volume net selon la population de l’aquarium d’eau douce. L’objectif étant de maintenir idéalement un taux de nitrates inférieur à 10 mg/l.

     

     

    1. Un peu d’histoire

    Les premiers aquariums marins étaient filtrés de la même façon que les aquariums d’eau douce, en particulier comme ceux qui reproduisaient des biotopes de gros pollueurs tel que les grands Cichlidés. L’effort des aquariophiles devait se porter sur un système permettant une dégradation rapide en nitrate des déchets azotés les plus dangereux pour la population piscicole – c’est-à-dire ammonium/ammoniaque et nitrites - et les filtres semi-humides à ruissellement remplirent parfaitement cet emploi. En contrepartie, les changements d’eau hebdomadaires devaient être volumineux, ce qui devenait une astreinte pénible et onéreuse pour l’amateur. Les dénitrateurs hétérotrophes firent leur apparition et mirent également un éclairage nouveau sur le cycle de l’azote tel qu’on nous l’avait appris : certaines bactéries étaient donc capables de transformer les nitrates en azote gazeux, et de boucler ainsi ce fameux cycle de l’azote. L’ajout d’un écumeur, bien qu’encore peu performant à cette époque, permettait également de retirer de l’eau une partie de la pollution avant son oxydation biologique.

    L’aboutissement de l’aquarium marin de la fin des années 1980 comportait une filtration biologique semi-humide, secondée par un écumeur modeste et un dénitrateur hétérotrophe. La fréquence et l’importance des changements d’eau devenaient ainsi plus raisonnables, et l’eau neuve contribuait à maintenir l’intégrité de l’eau de l’aquarium, incluant l’alcalinité. Cette approche permit de conserver et de faire prospérer quelques corallimorphaires, des alcyonaires et des anémones en plus des poissons coralliens. La culture d’algues supérieures - qui prospéraient également très bien dans ces conditions - participait à l’exportation des nitrates et des phosphates, au fil de leur élagage.

    Pourtant, les coraux hermatypiques, plus exigeants quant à la qualité de l’eau, survivaient mal dans ces aquariums et leur maintenance semblait toujours hors de portée. Une véritable révolution eut lieu avec la méthode berlinoise et la méthode Jaubert, du nom de son inventeur. Ces méthodes reposaient sur des techniques plus naturelles, permettant de boucler le cycle de l’azote dans l’aquarium, par l’utilisation de lits de sables et de pierres vivants. La conséquence directe fut que la conservation de coraux plus délicats devint enfin possible et, corollairement, les changements d’eau perdirent beaucoup de leur raison d’être.

    À partir du moment où les polluants étaient retirés naturellement de l’eau et les éléments essentiels complémentés (réacteurs à hydroxyde, à calcaire ou solutions bi-composant), certains se firent une fierté de ne plus effectuer de changements d’eau et ce, pendant des mois, voire des années. L’usage de charbon actif permettait à l’eau de rester cristalline en adsorbant les matières organiques non écumables et jaunissantes. Des ajouts d’iode et de strontium complétaient la maintenance de ces aquariums. Mais, le temps et l’expérience montrèrent que des changements d’eau ponctuels étaient toujours bénéfiques, non plus tant pour éliminer ou diluer les nutriments mais pour rectifier et conserver l’intégrité minérale de l’eau, gage de bonne santé du bac et de ses habitants sur le long terme.

    2. Pourquoi les changements d’eau ?

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    Siphonner et nettoyer simultanément le sable.

    Si nous arrivons assez bien à maintenir la concentration des minéraux majeurs – calcium (Ca2+), magnésium (Mg2+) et bicarbonates (HCO3-) – en les contrôlant par des tests aquariophiles (à la précision certes très relative), il n’en est rien pour les autres éléments majeurs, mineurs et traces. Or, certains de ces éléments ont forcément une utilité pour le développement et la coloration des coraux, même si elle reste encore parfois à déterminer scientifiquement, et ils sont consommés par les habitants de l’aquarium et ses techniques d’épuration. Il faudra donc veiller à maintenir la concentration de ces éléments de telle sorte qu’ils ne fassent pas défaut à un moment ou à un autre. On trouve sur le marché aquariophile de nombreux produits de complémentation en oligo-éléments proposés par divers fabricants, mais ils présentent tous le même défaut : on ne sait pas exactement ce que l’on rajoute, ni en quelle quantité, ni leur utilité et on peut difficilement  les mesurer. Encore une fois, des changements d’eau partiels sur une base régulière contribuent à minimiser simplement cette dérive inéluctable des paramètres.

    3. La composition des sels de synthèse

    Comment imaginer une eau mieux équilibrée que l’eau de mer naturelle ? Pour ceux qui habitent en bord de mer, elle serait le meilleur choix si son prélèvement ne tenait pas généralement de l’exploit ! Et malheureusement, l’eau de nos côtes est souvent plus ou moins polluée – là où elle est le plus accessible – et sa densité varie selon les saisons, ce qui rend son utilisation aléatoire et représente souvent plus de risques que de bénéfices. On utilise donc majoritairement des sels de synthèse. Historiquement, Aquarium Systems et HW furent les premiers – au milieu des années 1960 – à commercialiser des sels synthétiques aux valeurs proches de celles de l’eau de mer naturelle. De nos jours, il existe pléthore de fournisseurs dont les sels contiennent plus de 60 éléments majeurs, mineurs et traces dans des proportions légèrement variables. Des analyses des sels les plus usités ont été effectués aux États-Unis et on trouve ces résultats sur Internet (voir www.zebrasomag.com). Pour faire simple, on peut distinguer deux catégories de sels : des sels dits "pauvres" (ou "marins") et des sels "enrichis" (ou "récifaux") ; ces derniers ciblent particulièrement les aquariums récifaux, où l’on cherche à récréer et conserver des valeurs plus élevés que celles de l’eau de mer naturelle, ou comme unique source de complémentation pour les bacs de petits volumes.

    4. Préparer de l’eau neuve

    Salinité
    La salinité (S) est depuis 1978 officiellement mesurée à partir de la conductivité électrique de l'eau à une certaine température et pression. La salinité d'un échantillon d'eau est donnée par le rapport K de la conductivité électrique de cet échantillon d'eau de mer à 15 °C et à la pression atmosphérique normale, avec la conductivité d'une solution de chlorure de potassium (KCl) dans laquelle la fraction en masse de KCl est 0,0324356, à la même température et même pression. Si ce rapport K est égal à 1 on dit que la salinité est de 35. La salinité n'est plus présentée comme un rapport de masse. Elle s'exprime sans unité, comme le pH, mais on trouve encore des salinités exprimées en ‰, en g/kg ou en psu (practical salinity unit).

     

    Outre les divers éléments indésirables que peut contenir l’eau de conduite (chlore, nitrates, phosphates, silicates, pesticides, plomb, cuivre, etc.), celle-ci possède une dureté carbonatée non négligeable ; elle conduit généralement à une élévation alcaline anormale de l’eau reconstituée pouvant entraîner une précipitation carbonatée, difficile à rattraper par la suite. Une eau traitée par osmose inverse est donc de rigueur et il faut parfois même y ajouter une déminéralisation avec des résines déionisantes.

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    Réfractomètre pour mesurer la salinité.

    Dans un récipient adapté au volume d’eau désiré, l’eau osmosée est portée à la température du bac, brassée et aérée. Les sels sont ajoutés dans le courant, par petites quantités, jusqu’à parfaite dissolution. Il est préférable d’attendre un jour ou deux avant son utilisation, afin que ses composants chimiques complexes s’équilibrent entre eux et que le pH se stabilise. Il est également important de savoir que les sels de synthèse contiennent une part aqueuse non négligeable de l’ordre de 13 %. Ainsi, si l’on veut reconstituer une eau de mer à une salinité de 35, il faudra diluer 40,23 g. de sels synthétiques par litre d’eau (40,23 g – 13 % = 35 g). La valeur de 35 n’est pas obligatoire et un autre choix, entre 30 et 40, est tout aussi valable du moment que l’on veille à ce que l’eau de l’aquarium ne subisse pas de variations trop brutales pouvant être nuisibles pour ses hôtes. Mais il faut être conscient également que les taux de minéraux sont logiquement plus faibles à une salinité basse. En ce cas, faire monter les concentrations de calcium, de magnésium et/ou le KH artificiellement trop haut influence négativement la balance ionique de l’eau de mer. On peut en déduire qu’avoir une salinité moyenne de 35, et même plus élevée, permet de maintenir des valeurs plus hautes naturellement et sans perturber son intégrité minérale.

    Salinité, densité et conductivité

    Il est préférable de se fier à la salinité (S) lue sur les appareils de mesure plutôt qu’à la « densité », qui est souvent une source de confusion. La densité en anglais se dit « specific gravity » (SG) ou « relative gravity » alors que la masse volumique se dit « density ». Ces deux valeurs ne sont pas calculées de la même façon. Pour une d’eau de mer à 25°C et à une salinité de 35  :
    - SG : 1,0261
    - Masse volumique : 1023,1
    - Conductivité : 53 mS/cm

    Or, pratiquement tous les appareils du marché proposent un double affichage en SG (Specific Gravity), ce qui est inscrit bien visiblement, et en ppt (part per thousand = partie par millier).

    35 est la salinité moyenne des océans, celle-ci pouvant varier de 32 à 39. Tous les éléments constituant l’eau de mer naturelle ont un rapport constant entre eux et, si au lieu de préparer son eau à S = 35, soit SG = 1,0261, on la prépare en pensant bien faire à 1023,1, les paramètres obtenus ainsi risquent de décevoir profondément. Par exemple, pour une eau à S=35 dont les paramètres seraient : Ca = 420 mg/l, KH = 7,0°all, Mg = 1 300 mg/l, pour S=31 ils deviennent : Ca = 372 mg/l, KH = 6,2°all, Mg= 1 151 mg/l.

     

    5. Changement d’eau de routine et de rétablissement

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    Installation pour préparation de l'eau salée.

    Dans un bac bien conçu et équilibré, changer un volume de 5 à 25 % par mois est une bonne base de départ. Une intervention mensuelle n’est pas trop contraignante, ce qui, en ne rebutant pas l’amateur, lui permet de maintenir une bonne régularité. Ce pourcentage est bien sur à affiner en fonction de l’état général du bac et des observations consécutives au changement partiel. On peut en profiter pour siphonner les sédiments dans le bac et la cuve technique. Si le volume remplacé est important, il est possible que les anthozoaires se trouvent momentanément hors de l’eau ; cela n’est pas inquiétant outre mesure car la plupart le supportent très bien sur une brève période. Cette opération peut aussi avoir lieu en vidant uniquement la cuve annexe de filtration, partiellement ou totalement et dépendamment de son volume, ce qui est moins perturbant pour les animaux.

    Pico-, nano-, micro-récifs
    Avec l’avènement des cuves de petit volume, et en l’absence d’écumeur, des changements d’eau de 10 % par semaine suffisent généralement à la dépollution et à la complémentation. Avec un écumeur, 10 à 20 % par mois conviendront dans la plupart des cas.

    Parfois, dans les aquariums souffrant d’un "syndrome du vieux bac" (old tank syndrome)  ou mal conçus (quantité insuffisante de pierres vivantes, écumeur sous-dimensionné, surpopulation, ajouts irrationnels de suppléments, etc.), il devient nécessaire de faire des changements d’eau dits de rétablissement. Le cas le plus courant est lorsqu’une précipitation massive de carbonates de calcium et de magnésium à lieu dans l’aquarium : ces paramètres s’effondrent et peuvent chuter en-dessous de la moitié de leurs concentrations normales. Il devient alors quasiment impossible de les rétablir par les complémentations traditionnelles. Une série de changements d’eau de 40 à 50 % à quelques jours d’intervalle est une bonne façon d’arriver sainement à un résultat satisfaisant.

    Système de changement d'eau
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    Exemple de système de changement d'eau dont certaines opérations peuvent être automatisées, pilotées par ordinateur.

     

    Un changement d’eau total serait encore plus radical mais peut représenter une impossibilité pour beaucoup d’aquariophiles. C’est toutefois faisable, sans démonter l’aquarium, si l’on dispose d’une réserve d’eau neuve d’un volume supérieur ou au moins égal au volume du bac. Dans ces conditions, on peut préparer cette eau à une température inférieure de 2 ou 3°C à celle de l’aquarium, dévier la sortie de la colonne de débordement vers une évacuation et injecter lentement l’eau neuve, plus fraîche, au fond de l’aquarium ; l’« ancienne » eau du bac, plus chaude et moins dense, sera poussée à la surface pour déborder alors que l’eau neuve restera dans la couche inférieure jusqu’à la remplacer entièrement.

    Dans l’aquarium de poissons marins (Fish Only)

    S’il est devenu plus rare de nos jours, l’aquarium dédié uniquement aux poissons marins suscite encore un intérêt qui s’explique aisément par la beauté des poissons coralliens et l’hésitation que l’on peut avoir face à la difficulté (et au coût) de faire prospérer un aquarium récifal. D’autre part, certaines espèces sont incompatibles avec les invertébrés ou tout simplement trop grands pour les volumes usuels. D’ailleurs, pour leur conservation, ces cuves devraient se mesurer en milliers de litres.

    De tels aquariums, dénommés F.O. (pour "Fish Only"), peuvent bénéficier des progrès de l’aquariophilie récifale en y adaptant une ou des colonnes de débordement afin que la partie technique soit déportée dans une cuve annexe de filtration. Elle reçoit un écumeur bien dimensionné et non pas sous-dimensionné comme on peut le lire trop souvent, un filtre biologique (éventuellement semi-humide), une filtration mécanique et un dénitrateur, hétérotrophe ou autotrophe. Une stérilisation par ultraviolets veille à une bonne prophylaxie en éliminant les éventuels agents pathogènes et les algues unicellulaires de la colonne d’eau. Du charbon actif garde l’eau limpide et une "résine" (par exemple, l’oxyde de fer) évite l’accumulation de phosphates.

    Une fois ces conditions réunies, les changements d’eau servent à conserver à l’eau sa qualité et son pouvoir tampon (KH), nitrates et phosphates étant maintenus ainsi à des concentrations basses, bien que les poissons bénéficient d’une plus grande tolérance aux nutriments. Leur volume pourra être réduit à environ 10 % par semaine, à déterminer plus précisément en fonction de la population et du degré de maîtrise des paramètres. Il est généralement préférable de faire de petits changements d’eau rapprochés plutôt que de plus importants mais espacés. Cela dit, beaucoup de propriétaires de F.O. font un changement d’eau plus massif, de 30 à 50 %, tous les mois ou un mois sur deux ; c’est moins contraignant à condition de pouvoir stocker d’assez grandes quantités d’eau neuve. On peut également envisager des bacs de plus petit volume, dédiés à des espèces particulières en vue de reproduction, d’observation ou encore d’acclimatation. Dans ce cas, la filtration peut être beaucoup moins sophistiquée et les changements d’eau augmentés à l’instar des bacs d’eau douce, par exemple sur une base hebdomadaire.

     

    Chacun adaptera sa façon de procéder aux changements d’eau en fonction du volume de sa cuve et de la configuration de son logement. Il y a donc à peu près autant de techniques que d’aquariophiles ! Et chacun trouvera ses propres petits « trucs » pour en faciliter l’exécution.

    Dans le cas ci-dessous, la majorité des changements d’eau se fait par la cuve de décantation.  L’évacuation se fait directement vers l’égout mais il reste toujours un fond de cuve où les sédiments qui ont échappés à la filtration mécanique viennent se déposer. Par exemple, un aspirateur à eau genre industriel bas de gamme rendra de bons services pour une somme modique.

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    À l’aide de l’aspirateur, les derniers sédiments de fond de cuve pourront être éliminés et un dernier coup d’éponge rendra à la cuve de filtration un aspect net.

    Quand la place le permet, une réserve d’eau importante peut être préparée à l’avance et conservée longtemps par un brassage et une oxygénation efficace, par une prise d’air sur un système venturi d’une pompe par exemple. En cas de besoin, elle permettra de pallier à un changement d’eau plus important ou même total.

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    Dans le cas cité, le remplissage se fait par la descente de la colonne de débordement de la cuve principale pour tomber dans la cuve de filtration. La pompe de remplissage pourra être branchée sur une prise télécommandée pour un meilleur contrôle à distance.

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    La cuve nettoyée et les accessoires remis en place, le remplissage peut commencer. Une fois le niveau atteint, la circulation pourra être rétablie sans avoir perturbé les animaux de la cuve principale.

    Gardez en tête que l’objectif principal est de rendre les changements d’eau le plus facile possible, garantie que vous les ferez régulièrement. Cela demande une logistique personnelle, adaptée  à ses besoins et un peu de place pour que cette opération ne soit pas une épreuve que l’on redoute et que l’on repousse parfois trop longtemps.

     

    Christian SEITZ

    Article de Christian Seitz, paru dans ZebrasO’Mag n° 3 de novembre 2007 (après correction de la rédaction n’engageant pas la responsabilité de l'auteur). Adapté par l’auteur pour Cap Récifal et publié par Cap Récifal le 16 décembre 2014

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