AVANT-PROPOS

Lorsqu’il y a dix ans nous avons publié, pour la première fois, le petit ouvrage dont nous donnons aujourd'hui la quatrième édition, nous signalions avec confiance les avantages que Fhydrotimétrie devait offrir pour la connaissance et le choix éclairé des eaux de sources et de rivières considérées au point de vue de leurs différents usages, et il était évident pour nous que la simplicité des procédés hydrotimétriques, leur rapidité, leur sensibilité extrême et leur caractère essentiellement pratique ne tarderaient pas à les vulgariser.

Le succès a dépassé nos espérances; rhydrotimétrie a fait son chemin par elle-même, par la seule force d’expansion natuturelle d’une idée juste et utile.

Aujourd’hui l’hydrotimètre est partout, en France comme à l’étranger, entre les mains des chimistes, des ingénieurs, des industriels, des marins et de toutes les personnes intéressées à connaître et à doser les matières terreuses contenues dans les eaux de sources et de rivières et à constater la qualité de ces eaux.

Rien de plus facile à exécuter que la méthode hydrotimétrique, rien de plus sûr que ses indications et les conséquences qui peuvent en être déduites. Cependant on a fait quelques objections au sujet de l’importance que nous avons attribuée à

cette méthode pour apprécier la qualité des eaux. Notre nouvelle édition nous offrait une occasion toute naturelle d’affirmer de nouveau la véritable valeur de l’hydrotimétrie, et de rappeler, à l’appui de nos arguments, les nombreuses et utiles observations qu’elle a fournies à l’hydrologie ; nous n’avons pas du hésiter à en profiter.

Les eaux de sources et de rivières, abstraction faite des eaux dites minérales ou médicinales, se divisent naturellement en deux groupes, les eaux potables ou alimentaires, c’est-à-dire propres à la boisson et à la préparation des aliments, et les eaux propres aux divers emplois industriels, tels que le savonnage, la teinture, les machines à vapeur, l’irrigation, etc.., etc.

Les conditions que les eaux doivent remplir pour chacune de ces applications ne sont pas exactement les mêmes, mais c’est à la bonne qualité des eaux potables que se rattachent les intérêts les plus considérables, et d’ailleurs on peut dire, d’une manière générale, que les eaux potables de bonne qualité se prêtent à peu près à tous les emplois industriels, tandis que des eaux convenables pour certaines industries peuvent être impropres à l’alimentation de l’homme et des animaux.

Examinons quelles sont les conditions que doit offrir une bonne eau potable.

Voici la définition que M. Wurtz en a donnée récemment dans son Traité de chimie médicale : « Être fraîche, limpide, « sans odeur, d’une saveur faible mais agréable, et qui ne soit « ni fade, ni salée, ni douceâtre, cuire les légumes en les ramol- « lissant, dissoudre le savon, telles sont les qualités d’une bonne « eau potable. »

Ges conditions peuvent être reconnues par les personnes les plus étrangères à la science, et assurément toutes les eaux qui

les réalisent peuvent être considérées comme potables; mais si Ton compare ces eaux entre elles, combien ne trouve-t-on pas de degrés différents dans leur qualité !

Quelle distance entre telle eau qui cuit les légumes en les ramollissant assez pour qu’ils soient mangeables, et l’eau distillée ou l’eau de pluie, ou même certaines eaux de sources qui jouissent au plus haut point de la propriété de les ramollir ! Quelle distance et combien de degrés intermédiaires entre l’eau pure qui n’exige qu’un décigramme de savon par litre pour devenir mousseuse et blanchir le linge, et l’eau du puits de Grenèîle, par exemple, ou celle de la Seine qui exigent, la première 11 décigrammes, et la seconde 18 à 20 décigrammes de savon, pour acquérir la même propriété, ou telle autre qui, bien qu’elle absorbe une proportion beaucoup plus considérable de savon, s’emploie encore, faute de mieux, pour le blanchissage! La définition que nous avons citée donne une idée générale des qualités essentielles que doivent offrir les eaux pour être bonnes à boire, mais elle ne donne aucun moyen précis de les comparer entre elles et d’estimer leur valeur réelle. Pour en faire une appréciation plus approfondie, il faut recourir à l’analyse chimique qui signale la nature et les proportions des matières diverses qui s’y trouvent en dissolution.

Or quand on examine les nombreuses analyses d’eaux de sources et de rivières que fournissent les annales de la science, on voit que parmi les substances minérales fixes contenues dans ces eaux il n’y a, sauf quelques cas extrêmement rares, que les sels de chaux et de magnésie qui puissent exercer une influence réelle sur leur qualité et qui méritent de fixer l’attention à cet égard.

La connaissance exacte de la nature et des proportions des

sels de chaux et de magnésie contenues dans les eaux que leur limpidité et leur saveur agréable peuvent faire classer à priori parmi les eaux potables, est donc le seul enseignement que fournisse, au point de vue de leur qualité, l’analyse chimique la plus délicate des eaux de sources et de rivières, lorsqu’on se borne à considérer les matières minérales qu’elles contiennent.

Ceci admis, il devient facile de démontrer que la méthode hydrotimétrique remplit à cet égard le même but que l’analyse chimique, avec une simplicité de moyen, une rapidité et une sûreté d’exécution qui ne laissent rien à désirer. En effet, le degré hydrotimétrique d’une eau fait connaître immédiatement : 1° son titre, c’est-à-dire son rang dans l’échelle hydrotimétrique des eaux ; 2° la proportion des matières terreuses qu’elle contient, et par conséquent sa dureté; 3° la proportion de savon qu’elle consommera pour le savonnage; 4° sa valeur réelle comme eau potable et propre à la cuisson des légumes et à la préparation des aliments.

Si, poussant plus loin l’application de la méthode hydrotimétrique, on a recours à l’ébullition pour précipiter et doser le carbonate de chaux ; à l’oxalate d’ammoniaque pour isoler la chaux et la magnésie et en reconnaître les proportions, il ne reste plus, pour compléter l’analyse, qu’à employer l’azotate de baryte pour juger si l’eau contient ou non du sulfate de chaux, et lorsqu’elle en contient, pour se rendre compte de sa proportion, soit immédiatement et à simple vue, par le trouble plus ou moins sensible que le réactif produit dans. la liqueur, soit par une nouvelle application des procédés hydrotimétriques.

Toutefois, bien que la série de ces expériences exige peu de temps, il n’est pas toujours nécessaire de l’exécuter tout entière, et un simple titrage hydrotimétrique suffit le plus ordinairement

pour donner une idée juste de la qualité d’une eau de source ou de rivière, lorsqu’on s’est assuré par l’azotate de baryte qu’elle ne contient pas de sulfate de chaux, ou n’en contient que des traces.

Ainsi, M. l’ingénieur Belgrand, dans cette immense enquête qu’il a entreprise pour rechercher des eaux propres à l’alimentation de Paris, s’est borné en général à constater les degrés hydrotimétriques des sources et rivières qu’il a explorées, et ses observations, groupées d’après la nature des terrains d’émergence ou de parcours des eaux, ont servi non-seulement à le guidçr très-sûrement dans ses choix, mais encore à former cet ensemble de documents précieux que, grâce à son obligeance, nous publions aujourd’hui sur les eaux d’une contrée considérable de l’empire (1 ).

De son côté, M. Robinet, dans les recherches hydrotimétriques qu’il poursuit avec tant d’ardeur et de persévérance pour composer le Dictionnaire hydrographique qui doit faire connaître toutes les eaux douces de la France, se borne souvent aussi à indiquer leurs degrés hydrotimétriques, bien convaincu qu’à défaut de renseignements plus complets, ces titres ont à eux seuls une signification très-précieuse.

Quelles ressources d’ailleurs ne trouve-t-on pas dans l’hydrotimétrie pour résoudre une foule de questions générales, particulières ou incidentes !

C’est à l’aide de l’hydrotimétrie que M. Robinet a pu reconnaître les différences que présente l'eau de Seine prise en plein courant, sur la rive gauche ou sur la rive droite; constater la lenteur avec laquelle s’opère son mélange avec les eaux de la Marne dont le titre est plus élevé, suivre ses variations jour par

(1) Voir page 67.

jour, établir son titre moyen pour une année entière, dans l’intérieur de Paris, et démontrer que dans certains points de la Seine on puise de l’eau de la Marne, dans d’autres de l’eau de l’Oise, même à une distance assez considérable de leur jonction avec le lleuve (1).

L’hydrotimètre a été fort utile encore à notre savant collègue pour établir ce fait remarquable, et qui doit certainement conduire à des applications intéressantes, que les sels terreux peuvent être complètement éliminés de l’eau par la congélation, et par exemple, que la glace recueillie pendant l’hiver sur le lac du bois de Boulogne, pour les glacières de la ville de Paris, donne par la fusion une eau à 0° hydrotimétrique, comme l’eau distillée la plus pure, tandis que beau du lac elle-même titre 30 degrés.

D’autre part, mettant à profit les facilités que donne l’hydrotimètre pour multiplier les expériences les plus délicates, M. Robinet a observé les eaux de pluie de Paris et leurs variations hydrotimétriques suivant les saisons (2), et a reconnu que ces variations étaient comprises pour l’année 1862 entre 2°, 15 observés comme moyenne au printemps, et 4°, 04 représentant la moyenne de l’hiver.

Enfin, l’un de nous, en étudiant avec M. l’ingénieur Mille la question de l’épuration des eaux par la chaux, s’est servi avec le plus grand succès de l’hydrotimétrie pour déterminer avec précision les proportions de bicarbonate de chaux contenues dans les eaux, la quantité de chaux nécessaire pour le préei-

(1) Journal de pharmacie et de chimie , 1865, t. I, p. 209.

(2) Journal de pharmacie et de chimie, 1863, t, XLVI, p. 27Z».

piter et les titres des eaux ainsi adoucies et dépouillées de leurs propriétés incrustantes (1 ).

Nous ne citerons ici que pour mémoire les recherches de M. Filhol sur les eaux de la Haute-Garonne, de M. Cailletet sur celles du département des Ardennes, de M. Bardy sur celles du département des Vosges, de M. l’ingénieur Dieudonné sur les eaux de toutes les stations du chemin de fer de l’Est, de M. Bricemoret sur celles du département de l’Indre, de MM. Brauwers, Viltard et Dupuis sur les eaux de la Lombardie (2), et sans parler de tant d’autres qui ont été exécutées dans ces dernières années, nous nous hâtons d’aborder la question des matières organiques contenues dans les eaux : il nous importe, en effet, d’exprimer notre pensée sur ces matières, puisque c’est en leur attribuant le rôle principal , au point de vue de la qualité des eaux, que l’on a prétendu réduire les enseignements de l’hydrotimétrie à un intérêt secondaire.

Nous venons de démontrer par des faits que ces enseignements, même bornés au simple titre hydrotimétrique, suffisent, dans le plus grand nombre des cas, pour établir la qualité des eaux, lorsque d’ailleurs elles sont limpides, sans odeur ni saveur, et que plus complets ils répondent à toutes les exigences de la pratique à l’égard de la nature et des proportions des sels terreux. Ces applications de notre méthode sont assez importantes pour que nous puissions nous en applaudir, ce sont les seules que nous ayons revendiquées, et jamais nous

(1) F. Boudet, Rapport sur les travaux du Conseil de salubrité de la Seine, 1861, p. 34. — A l’aide de la chaux, le degré hydrotimétrique de l’eau de Seine a été abaissé de 20°, 5 à 4°; celui de l’eau d’Ourcq de 30° à 9*.

(2j Journal de pharmacie et de chimie , t. XXXVII, p. 324.

n'avons prétendu qu’elles pussent s'étendre au delà de ces limites et lournir aucune lumière sur les matières organiques.

L'hydrotimètre est pour les eaux de sources et de rivières, comme l'alcoomètre pour les spiritueux, une commune et rigoureuse mesure. Le premier indique les proportions des sels terreux, le second celles de l'alcool; tous deux servent à établir, dans des conditions bien déterminées, la valeur des liquides auxquels ils s’appliquent.

Mais, a-t-on dit, au point de vue de la qualité et de la salubrité des eaux potables, les matières organiques ont une importance tout à fait prépondérante; l’hydrotimétrie n'embrasse que le petit côté de la question, et une eau peut être infiniment supérieure à une autre pour ses qualités les plus essentielles, bien qu'elle ait un titre hydrotimétrique beaucoup plus fort.

Oui, sans aucun doute, lorsqu’on envisage des cas particuliers, lorsqu’on examine une eau infectée par les égouts d'une immense capitale, comme celle de la Seine, sous Paris, il ne suffit pas de connaître son degré hydrotimétrique et les divers sels terreux qu'elle contient pour apprécier sa qualité ; il est nécessaire de prendre en grande considération les matières organiques dont elle est souillée. Mais est-il juste d’apprécier une méthode générale dans des conditions aussi extraordinaires? Peut-on dire qu'une eau manifestement altérée, qu’une eau prise au voisinage d’un grand égout, soit une eau de rivière dans la généralité du mot? Est-il besoin d’essais chimiques pour juger une eau si évidemment altérée? Ne sait-on pas ce que lui apportent les affluents impurs qu’elle reçoit? Est-il besoin d'y constater la présence de l’urée pour savoir qu'elle est mélangée de déjections dégoûtantes? Est-elle limpide, sans odeur ni saveur? N’est-il pas hors de doute à priori qu’elle est mau-

vaise, impure et insalubre? Dans de pareilles circonstances, l’analyse chimique si délicate qu’elle soit, ne devient-elle pas insignifiante en présence des caractères que l’on peut tirer de l’aspect, de l’odeur et de la saveur de l’eau?

Mais s’il s’agit des eaux de sources et de rivières en général et notamment de l’eau de la Seine elle-même, en amont de Paris, alors qu’elle est claire, limpide, sans odeur ni saveur, le titre hydrotimétrique est certainement de la plus grande importance et suffit pour établir la qualité de ces eaux ; toutefois, lorsqu’on veut approfondir davantage la question des matières organiques qui peuvent se trouver en dissolution dans les eaux, on peut, comme l’a fait remarquer M. Dumas, comme l’a pra*tiqué M. Girardin, laisser pendant vingt à trente jours une certaine quantité d’eau dans une jarre ou dans un ballon, à la température de 20 à 25 degrés, et si à la fin de l’expérience l’eau a conservé sa limpidité et son goût agréable , surtout si les premiers produits de sa distillation n’offrent ni odeur ni saveur, l’épreuve est décisive, la plus fine analyse n’apprendrait rien de plus : cette eau est exempte de matières organiques ou n’en contient que des traces, et présente à ce point de vue les plus complètes garanties de salubrité.

Le titrage hydrotimétrique des eaux, leur dégustation immédiate, puis après un mois d’exposition à une température de 20 à 30 degrés, et l’essai par l’azotate de baryte, sont donc en somme les seules épreuves nécessaires pour distinguer les eaux qui peuvent être considérées comme potables et être employées à l’alimentation, de celles qui doivent être exclues de ces usages, et même pour avoir une mesure exacte de la qualité des premières.

Loin de nous toutefois la pensée de dédaigner les autres pro-

cédés d’investigation propres à taire pénétrer plus avant dans la connaissance des matières organiques en dissolution dans les eaux et à constater leurs proportions; mais il n’est pas hors de propos d’examiner ici ces procédés afin d’attribuer à chacun d’eux le degré d’importance qui lui appartient.

Dans l’examen des matières organiques que contiennent les eaux il y a trois choses à considérer: 1° leur proportion; 2° leur nature et leur état d’altération ou de fermentation; 3° leur insalubrité.

Pour déterminer les proportions de la matière organique dans les eaux, la méthode la plus simple, ce nous semble, est celle qui a été employée par l’un de nous dans ses recherches sur la salubrité de l’eau de la Seine (4).

Cette méthode consiste à évaporer une certaine quantité d’eau, à dessécher le résidu à 110 degrés, à le peser, à le calciner ensuite pour détruire la matière organique, à régénérer par le carbonate d’ammoniaque les carbonates que la calcination peut avoir décomposés, à sécher à 110 degrés et à peser de nouveau ; la différence entre les deux pesées indique le poids de la matière organique.

Yeut-on se rendre compte de la nature de cette matière? Son examen ne peut fournir que des indications très-vagues, car elle est toujours un mélange plus ou moins complexe de produits extractifs d’origine végétale ou animale; aussi après l'avoir obtenue à l’état sec par évaporation de l’eau, se borne-t-on or-

(1) F. Boudet, Discours à l'Académie de médecine. [Journal de pharmacie et de chimie , t. XLI1I, p. 289.) — Tableau d'analyses [Journal de pharmacie , 1861, t. XL, p. 355).

dinairement à constater si elle a une odeur plus ou moins désagréable et si elle dégage des vapeurs ammoniacales quand on la chauffe avec la potasse.

Le degré d’altération ou de fermentation de la matière organique offre plus d’intérêt, car indépendamment de la répugnance qu’elle inspire, toute matière altérée ou en voie de décomposition est avecraispn réputée insalubre. Or la fermentation de la matière organique se révèle par l’ammoniaque qui en est le produit le plus caractéristique et qui peut en quelque sorte servir à en mesurer le développement. Aussi en distillant l’eau dont il s’agit, et dosant l’ammoniaque dans les premiers produits, à l’aide d’un acide titré, conformément au procédé de M. Boussingault, on apprécie avec une grande exactitude l’état de fermentation de la matière organique et le degré d’insalubrité qu’elle présente.

Telles sont les seules* épreuves chimiques qu’il soit utile de tenter sur la matière organique des eaux, et il faut avouer qu’elles n’offrent un véritable intérêt et ne sont réellement motivées qu’autant qu’il s’agit de comparer entre elles des eaux plus ou moins insalubres. La dégustation pratiquée immédiatement ou après un mois de conservation, sur l’eau elle-même, et mieux encore sur les premiers produits de sa distillation, est tout à fait suffisante et plus sûre, lorsqu’il s’agit de constater si une eau est bonne à boire et propre à l’alimentation.

En définitive, et c’est là ce que nous avons eu pour but de démontrer dans cet avant-propos, l’hydrotimétrie donne les moyens de résoudre, au point de vue chimique, toutes les questions relatives à la qualité des eaux de sources et de rivières, en tant que ces eaux se trouvent dans les conditions ordinaires et ne sont {pas altérées par des circonstances accidentelles ; et en de-

hors de ces conditions elle fournit encore des données extrêmement importantes.

Au reste, toutes les épreuves vraiment utiles pour déterminer la qualité des eaux peuvent être résumées dans les termes suivants :

1° Observer la limpidité des eaux;

2° Constater si elles sont odorantes, si elles ont une saveur agréable, en les dégustant immédiatement d’abord, puis après un mois de conservation à une température de 20 à 30 degrés, et même après les avoir soumises à une distillation fractionnée pour concentrer leur odeur et leur saveur dans les premiers produits et les rendre plus sensibles 5

3° Prendre le degré hydrotimétrique, et reconnaître la présence ou l’absence des sulfates par l’azotate de baryte;

4° Déterminer hydrotimétriquement la nature et les proportions des sels de chaux et de magnésie ;

5° Évaporer une certaine quantité d’eau et examiner si en chauffant le résidu avec la potasse on obtient un dégagement d’ammoniaque ;

6° Doser l’ammoniaque contenue dans l’eau elle-même, par le procédé deM. Boussingault, avec une liqueur acide titrée;

7° Doser la matière organique par calcination du résidu de l’évaporation, en suivant le procédé ci-dessus décrit, page 14.

Dans la plus grande généralité des cas, les trois premières épreuves suffisent pour apprécier la qualité d’une eau potable ainsi que sa valeur pour la préparation des aliments et la plupart des applications industrielles ; il n’est besoin de recourir aux autres épreuves que dans des circonstances spéciales.

IIYDROTIMÉTRIE.

NOUVELLE MÉTHODE

POUR DÉTERMINER

LES PROPORTIONS DES MATIÈRES MINÉRALES