La dureté totale (TH ou GH allemand)

La dureté de l’eau peut revêtir de nombreuses dénominations diverses et, cela est dû au fait qu’il existe plusieurs types de duretés ainsi que de nombreux systèmes d’unités. Voici les définitions des différentes méthodes utilisées.

La dureté de l’eau désigne la concentration des ions alcalino-terreux: essentiellement le calcium et le magnésium, qu’ils soient présents sous forme de bicarbonates, carbonates, chlorures ou sulfates. La dureté est donc directement liée à la concentration d’ions majeurs individuels et à l’alcalinité.

Normalement, une proportion d’environ 60 à 75 % de calcium contribue au TH, le magnésium représentant la seconde part significative. Enfin, on retrouve dans des concentrations moindres des sulfates de calcium ou encore des chlorures de magnésium. Le TH mesure également le zinc ou le fer mais ces substances sont négligeables.

En France ou en Belgique, la notion de dureté est exprimée par le TH, le Titre Hydrotimétrique. L'unité de mesure est le degré français (°f) et équivaut à une concentration de 10 mg/l de carbonate de calcium (CaCO3) ou 4 mg/l d'ion Calcium (Ca2+), ou encore à 2,4 mg/l de magnésium. Le TH peut se subdiviser en deux autres titres selon la substance visée: le THca pour le calcium et le THmg pour le magnésium.

En Allemagne, la dureté est exprimée par le GH (Gesamt-Härte). L’unité de mesure est de degré allemand (dGH) et équivaut à une concentration de 10 mg de CaO (oxyde de calcium) par litre soit 17,9 mg /l de CaCO3. Le degré allemand est très utilisé en aquariophilie, et les tests que vous utilisez pour mesurer l’eau de votre bassin sont certainement des tests allemands, la dureté est alors mesurée en degrés allemands ou GH. Pour convertir les unités allemandes (GH) en unités françaises TH, on utilise l'échelle : TH = 1,78 × 1 °GH.

Le degré allemand vaut 10 mg de CaO (oxyde de calcium) par litre soit 17,9 mg /l de CaCO3.

Le degré français vaut10 mg /l de CaCO3.

Le degré anglais vaut 1 grain de carbonate de calcium par gallon GB (65 mg / 4,55 l) soit 14,4 mg /l de CaCO3.

Le degré américain (°TH, pour Total Hardness) équivaut à dix milligrammes d'hydroxyde de calcium (Ca(OH)2) par litre.

Le degré américain peut aussi s'exprimer en grain par gallon (gpg)  qui vaut 1 grain de carbonate de calcium par gallon U.S (65 mg / 3,78 l) soit 17,2 mg /l de CaCO3.

Notez que l'unité internationale, la mole par kg n'est pas utilisée dans notre hobby: par contre on pourra lire une valeur exprimée en milliéquivalent par litre (meq/L). Voici un petit récapitulatif.

Concernant la gestion du bassin, la dureté totale est souvent nommée le GH et ce paramètre est à surveiller régulièrement. Il ne s’agit pas d’obtenir une valeur précise, mais bien de maintenir une minéralisation suffisante tout en évitant une dureté excessive. On considère que la valeur limite est d’environ 25 dGH.

Une eau dure procure quelques avantages: elle facilite l’osmorégulation des Koi qui doivent donc moins lutter pour maintenir l’équilibre interne eau / sel, elle diminue la toxicité des métaux lourds et permet d’obtenir des Koi dont les couleurs (blanc - Shiro- et noir - Sumi -) sont de meilleure qualité.
 
Par contre, une eau trop dure peut provoquer des calculs rénaux. Toujours concernant la couleur, selon certains, l’eau douce au contraire favorise et ravive le rouge (Hi).

Certains ions peuvent gêner la mesure, par exemple le cuivre, le zinc, le manganèse… De même, après traitement, certains médicaments laissent des traces dans l'eau: ces ions dosés en même temps faussent la mesure du T.H.

Au lieu de mesurer le T.H. donc la minéralisation, certains mesurent la conductivité de l'eau (sa capacité à conduire l'électricité). Cette mesure s'exprime en micro Siemens par centimètre carré soit: µS /cm2. Plus l'eau est minéralisée, plus cette conductivité est élevée. Pour mesurer celle-ci, on emploi un conductimètre.
 
Pour information, 1°f. de T.H. correspond environ à 15 micro Siemens/cm2.

Cette mesure est très instructive mais ne remplace en aucun cas les mesures de T.H. ou de T.A.C. car la conductivité prend également en compte d'autres éléments d'origine organique (acides humiques…). Ci-dessous, les valeurs vous permettent l’appréciation de la dureté de l’eau.

L’alcalinité (TAC - KH allemand ou la dureté carbonatée)

Techniquement, la mesure de l’alcalinité et la dureté carbonatée sont deux choses différentes et il est parfois très difficile de faire la part des choses lorsqu’il s’agit d’interpréter la valeur d’un test. Voici donc une définition de l’alcalinité avec les nuances qui méritent quelques précisions.

L’alcalinité appelée également réserve alcaline mesure la concentration totale de carbonates, bicarbonates et hydroxydes éventuellement présents et ce, quel que soit le type d’ions auxquels ils sont liés (calcium, magnésium, sodium, potassium...). Même si le sodium ou le potassium n’influencent pas la dureté, leurs sels (sulfates...) ils sont mesurés également.

L’alcalinité indique la capacité de l’eau à neutraliser les ions d’hydrogène; elle mesure donc la capacité de l’eau à bloquer ou à équilibrer des substances acides.

En France ou en Belgique, la notion d’alcalinité est exprimée par le TAC, le Titre Alcalimétrique Complet. L'unité de mesure est le degré français (°f) et équivaut à une concentration de 3,4 mg/ litre d’hydroxyde ou de 6,0 mg/ l de carbonate ou encore de 12,2 mg/ l de bicarbonate.

En Allemagne, la dureté est exprimée par le KH (Karbonat-Härte). L’unité de mesure est de degré allemand (dKH) et équivaut à une concentration de 10 mg/litre de carbonate de calcium.
 
Le degré allemand est très utilisé en aquariophilie et dans le domaine du bassin, et les tests que vous utilisez pour mesurer l’eau de votre bassin sont certainement des tests allemands.

Le tableau précédent vous permet de faire la conversion et d’établir les équivalences.

Le terme de dureté est inapproprié: en effet, la dureté est issue principalement du calcium et du magnésium, or le KH mesure également les sels de sodium ou de potassium et cela peut, dans certains cas engendrer des situations étranges où le TAC est supérieur au TH.
 
Normalement, une eau équilibrée possède un TH supérieur au TAC et l’exemple bien connu de la bouilloire entartrée permet de mettre en évidence ce phénomène: l’alcalinité provoquée par les bicarbonates précipite après ébullition et l’on nomme cette substance "dureté temporaire" ou "dureté carbonatée".
Après ébullition, il reste la "dureté permanente" de l’eau transférée dans un autre récipient, qui mesure tous les ions (calcium / magnésium) non liés aux carbonates et bicarbonates (chlorures, sulfates, nitrates, silicates...). En additionnant la dureté temporaire (TAC ou KH) et la permanente, on obtient la dureté totale soit le TH (GH qui est nommée "dureté totale").

Or, ceci n’est pas toujours vrai car il est possible d’obtenir une eau dont le TAC est supérieur au TH: c’est le cas par exemple de certaines eaux africaines (Tanganyika) ou lorsqu’un bassin mal entretenu (changements d’eau peu fréquents) est constamment "corrigé" aux bicarbonates
 
Dans le premier exemple, il s’agit d’une eau naturelle dont le pH est élevé et stable, mais dans le second exemple, en ayant un TH (GH) faible et un TAC (KH) moyen, voire élevé, il est possible de constater des variations anormales du pH. Nous verrons par la suite comment corriger idéalement chaque type de bassin.

Le carbone minéral prend des formes différentes selon la valeur du pH: pour information, voici quelques détails.

Lorsque le pH est inférieur à 4,0 tout le carbone est sous forme d’acide carbonique (H2CO3) issu de l’équilibre CO2 et eau.
Entre 4,0 et 8,2 le pourcentage d'acide carbonique décroît; dans cette plage, le pourcentage de bicarbonates augmente
A la valeur de pH 6,3 le pourcentage d’acide est égal au pourcentage de bicarbonates.
A partir de pH 6,3 et jusqu'à pH 8,2 la forme bicarbonate devient majoritaire au détriment de l’acide carbonique.
A pH 8,2 le carbone minéral est entièrement sous la forme de bicarbonates.
Entre pH 8 et 10,25, le pourcentage de bicarbonates décroît au profit des carbonates.
A la valeur pH 10,2 le pourcentage de bicarbonates est égal à celui des carbonates.
Lorsque la valeur du pH est supérieure à 10,25 le pourcentage de carbonate devient majoritaire au détriment des bicarbonates. Enfin, à pH 12 la totalité des bicarbonates sont neutralisés.

Le bicarbonate est un tampon puissant: quel que soit le pH du bassin, en y versant du bicarbonate, le pH aura tendance à monter à une valeur de 8,3 à 8,4. 

En pratique

Toutes ces explications théoriques ne doivent pas vous faire perdre de vue la chose la plus importante: maintenir un KH suffisant pour éviter des modifications brutales du pH.

Il n'y a pas de valeur précise de KH qui soit idéale pour les Koi. Les carpes vivent très bien dans une eau dont le KH est très faible comme un KH de 1 ou à une valeur bien supérieure comme un KH de 12. Le but principal du KH est simplement de maintenir un pH stable. Pour éviter de voir un pH s'effondrer, il faut juste maintenir une valeur minimale de 4 à 5° KH

En pratique, il faut donc maintenir un KH compris entre 4 et 10°KH: tout comme le GH, il ne s’agit pas de maintenir ce paramètre à une valeur précise, mais de faire un contrôle régulier en maintenant ce paramètre dans la plage mentionnée. 

C'est d'autant plus vrai que la variation normale du KH dans un bassin est de baisser, inexorablement: n'oublions pas que la transformation de 1 gramme d'ammoniac par la filtration biologique consomme 7,14 grammes de CaCO3.

Pour donner une idée plus précise, cela veut dire qu'après avoir distribué 1 kg de nourriture, les Koi produiront l'équivalent de 40 g d'ammoniac nécessitant 285 g de carbonate ! Si l'on ajoute à cela une baisse de KH par dilution à l'eau de pluie, on peut comprendre pourquoi le KH ne cesse de baisser continuellement.

La plupart du temps, cela peut se faire par changements d'eau réguliers sinon, par ajout de produits adéquats. Pour les volumes de bassins normaux, les produits du commerce sont pratiques et sûrs.
Pour de plus gros volumes d'eau, il est possible d'utiliser les produits suivants mais avec un maximum de précautions et en s'assurant d'acquérir des produits purs exempts d'additifs.
 
En suivant les dosages indiqués dans le sujet, vous pouvez utiliser les substances suivantes en tenant compte de la pureté du produit utilisé. Dans tous les cas, rétablir la minéralisation de manière progressive (1 à 2 degrés / jour maximum).

Carbonate de calcium: CaCO3 - La craie, les coccolites, la calcite, le marbre ou encore le maërl, sont des produits à base de carbonate de calcium. Le carbonate se dissout et agit lentement; les risques sont donc limités. Peut être également utilisé en lit (filtre) pour neutraliser le CO2 excédentaire. Corriger le matin de préférence.

Le bicarbonate de sodium: NAHCO3 (appelé également hydrogénocarbonate de sodium) - Pour relever le TAC, le bicarbonate est utilisé à raison de 16,9 mg/l par degré français de TAC.

Oxyde de calcium (chaux vive  > carbonate de calcium brûlé par l’oxygène): CaO - Attention, ce produit est très dangereux à manipuler ! Le port de gants et de lunettes est requis pour éviter les brûlures. La chaux vive est très soluble et son action est très rapide; utiliser des granulés plutôt que de la poudre pour rendre son action moins brutale. On utilise rarement ce produit en bassin d’ornement tellement son action est risquée; il est destiné aux professionnels (bassins de pisciculture ou de loisirs...)

Hydroxyde de calcium (chaux éteinte > oxyde de calcium qui a réagi avec de l’eau): Ca(OH)2  - L’action de la chaux éteinte est lent et la solubilité du produit est bonne. Il y a moins de risques à manipuler la chaux éteinte que la chaux vive !

Chlorure de calcium: CaCl2 - Permet de modifier uniquement la valeur du TH sans modifier le TAC: 11,1 mg/l de produit pur par degré français. Produit irritant pour les yeux, en cas de contact avec les yeux, laver immédiatement et abondamment à l’eau.

Sulfate de calcium (gypse): CaSO4 - Permet de modifier uniquement la valeur du TH sans modifier le TAC: 13,6 mg/l de produit pur par degré français.