Explorer la clarté de l’eau avec un disque de Secchi fait maison

Résumé

Dans cette leçon, les jeunes étudieront la clarté de l'eau en construisant un simple disque de Secchi et en effectuant des tests de base dans différents environnements. Cette activité aidera les élèvent à comprendre la clarté de l'eau et son importance dans l'évaluation de la qualité de l'eau, ainsi que la manière dont différents matériaux affectent la clarté de l'eau.

Toutes nos leçons sont conçues en deux parties: une composante en classe et une composante sur le terrain. Vous pouvez choisir de suivre les leçons successivement sur plusieurs jours, à un moment qui vous convient, ou d’enseigner l’une ou l’autre partie de manière indépendante. Les leçons sont présentées sous forme d’activités en petits groupes pour faciliter et encourager la participation active. Au bas de la page, vous trouverez une section sur les connexions entre l’océan et le monde réel, des liens externes vers des ressources d’apprentissage et des activités supplémentaires à essayer, ainsi qu’un glossaire de termes.

Années d'étude recommandées

Cette activité est recommandée les jeunes de la 4e à 6e années. Nous avons inclus des conseils pour adapter l'activité à un large éventail d'élèves tout au long de la leçon.

Résultats d'apprentissage

• Construire un disque Secchi à partir de matériaux de tous les jours.
• Utiliser le disque Secchi pour mesurer la clarté de l'eau dans différents types d'environnements.
• Découvrir les facteurs qui influencent la clarté de l’eau, notamment l’impact des matériaux, particules et minéraux ménagers et naturels.
• Reconnaître les effets de divers facteurs tels que les processus naturels, la pollution et la profondeur sur la clarté de l'eau.

Contexte

Qu'est-ce que la clarté de l'eau ?

Qu’est-ce qui affecte la clarté de l’eau ?

Plusieurs facteurs peuvent influencer la clarté de l’eau:

1. Particules: Les sédiments, tels que les roches et la terre, ou d'autres matières organiques peuvent flotter dans l'eau, réduisant ainsi sa clarté. Ces particules peuvent être naturelles, comme l’érosion des sols, ou d’origine humaine, comme les plastiques et les produits chimiques.
2. Processus naturels: Les événements naturels comme l’érosion, les précipitations, le ruissellement et les changements de débit d’eau peuvent avoir un impact sur la clarté de l’eau en ajoutant davantage de particules ou en remuant l’eau.
3. La pollution: Les activités humaines introduisent des polluants qui peuvent se dissoudre et affecter la clarté. Ces activités pourraient être le ruissellement urbain, les pratiques agricoles, les rejets industriels et l'élimination inappropriée des déchets.
4. Profondeur et ensoleillement: La clarté peut également varier en fonction de la profondeur de l’eau et de la quantité de lumière solaire qui l’atteint. Les eaux plus profondes ont tendance à être moins claires en raison d'une pénétration moindre de la lumière, tandis que la lumière du soleil peut éclairer et affecter la visibilité dans les eaux moins profondes.
5. Changements de température et de saison: Les changements de température de l’eau et les variations saisonnières peuvent avoir un impact sur la croissance des algues, du phytoplancton et d’autres formes de vie aquatique, affectant ainsi la clarté de l’eau.
6. Algues et phytoplancton: Une croissance excessive due à la pollution par les nutriments peut troubler l’eau, entraînant une prolifération d’algues qui réduisent la clarté et les niveaux d’oxygène, affectant ainsi la vie aquatique.

Comprendre ces facteurs aide les scientifiques à évaluer et à gérer la qualité de l’eau afin de garantir la santé des écosystèmes aquatiques et la sécurité de l’eau destinée à l’usage humain.

Les matériaux entièrement naturels ou fabriqués par l’homme peuvent affecter la clarté de l’eau. Assurez-vous de noter si vous avez récemment eu des précipitations ou si vous avez remarqué des événements inhabituels à proximité du site de test.

Disque de Secchi fait maison

Lieu: Dans la classe

Durée: 45 minutes

Objectif: Créez une version simple d’un outil scientifique.

Groupes: Nous recommandons des groupes de 3 à 4 étudiants par station d'échantillonnage pour cette activité.

Matériaux nécessaires

• Bouchon de bouteille transparent ou blanc 
• Marqueur permanent noir 
• Une pièce de monnaie ou quelque chose à utiliser comme petit poids plat
• Colle chaude ou ruban transparent résistant 
• Ficelle blanche ou de couleur claire 
• Règle 
• Cure-dent
• Ciseaux  
• Crayon 
• 3 morceaux de papier blanc  
• 3 grands verres  
• Tasse à mesurer (pas absolument nécessaire)
• 1 bouteille de soda de couleur foncée de 2L, ou fabriquez votre propre eau colorée avec des colorants alimentaires
• 2L d'eau
• Matériel de prise de notes pour chaque élève

Préparation

Vous pouvez préparer les verres avec les solutions avant l'activité, pendant que les élèves travaillent sur leurs disques de Secchi, ou leur demander de les préparer:

1. Sur les morceaux de papier blanc, écrivez « Échantillon 1 », « Échantillon 2 » et « Échantillon 3 ». Placez un verre au-dessus de chacun, sur la partie encore blanche.
2. En utilisant de l’eau et votre liquide coloré, réalisez trois échantillons différents. Essayez d'avoir la même quantité de liquide (ou hauteur) dans chaque verre. Vous pouvez utiliser une tasse à mesurer si disponible.
3. Remplissez les verres comme suit:
   • Échantillon 1 : 3/4 d'eau et 1/4 de soda
   • Échantillon 2 : 1/4 d'eau et 3/4 de soda
   • Échantillon 3 : seulement du soda
4. Vous pouvez réaliser plusieurs stations de ces échantillons en fonction du nombre de jeunes réalisant l'activité.
5. Vous pouvez regarder cette vidéo pour vous familiariser avec l'ensemble de l'activité.

Étapes

Fabriquer le disque de Secchi

Chaque élève doit créer son propre disque de Secchi.

1. Dessinez 4 sections sur le dessus du bouchon de la bouteille. Vous pouvez montrer un vrai disque de Secchi comme exemple ou dessiner un dessin simple au tableau que les élèves pourront copier.
2. Remplissez en noir deux morceaux opposés de la tarte avec un marqueur permanent noir. 
3. Coupez un morceau de ficelle de 30 centimètres ou distribuez des morceaux de cette longueur aux élèves.
4. Demandez aux élèves de faire un nœud à une extrémité de la ficelle.
5. Utilisez le marqueur permanent noir et la règle pour marquer la ficelle tous les centimètres après le nœud.
6. Fixez la pièce (poids) sous le capuchon à l'aide de colle ou de ruban adhésif. Cela empêchera le disque de flotter.
7. Fixez le nœud de la ficelle au milieu du disque à l'aide de colle ou de ruban adhésif. Appuyez fermement avec le cure-dent pour fixer le nœud.

Test du disque de Secchi

Montrez à la classe comment tester leur disque de Secchi, puis les élèves pourront tester à tour de rôle leurs disques de Secchi dans chaque échantillon.

1. Abaissez le disque de Secchi dans chaque verre jusqu'à ce qu'il devienne invisible.
2. Remontez-le légèrement et abaissez-le à nouveau pour trouver l'endroit exact où il disparaît.
3. Pincez la ficelle au sommet du liquide et retirez-la tout en la pinçant.
4. Comptez le nombre de marques noires depuis le nœud jusqu'à l'endroit où vous pincez la ficelle.
5. Enregistrez ensuite la valeur et le numéro d’échantillon dans votre cahier.
6. Si vous pouvez abaisser le disque jusqu'au fond, enregistrez la profondeur de l'eau au lieu de la profondeur de Secchi. Cela indique une eau très claire.
7. Répétez l’opération pour chaque échantillon.

Réflexion et discussion

• Comment la profondeur à laquelle le disque de Secchi est devenu invisible variait-elle dans les différents verres d'eau? Qu’est-ce que cela nous apprend sur la clarté de l’eau?
• Comment différents types d’eau (eau claire, eau avec quelques sédiments et eau avec une grande quantité de sédiments) affecteraient-ils la visibilité d’un disque de Secchi?
• Comment pensez-vous que la clarté de l’eau peut affecter la croissance et la survie des plantes et des organismes sous-marins?

Au cours de l'activité, nous avons constaté que le disque de Secchi disparaissait à différentes profondeurs dans les verres de mélanges d'eau et de soude. Cela nous indique que la clarté de l’eau variait. Les différences de clarté de l’eau peuvent affecter les types de plantes et d’animaux qui peuvent survivre dans le plan d’eau. De nombreux organismes aquatiques, comme les herbiers marins et le phytoplancton, ont besoin de la lumière du soleil pour la photosynthèse, le processus de production de nourriture. Si l’eau est trouble ou peu claire, la lumière du soleil risque de ne pas pénétrer suffisamment profondément pour qu’ils puissent prospérer. D’un autre côté, une eau plus claire augmente plus rapidement en température, ce qui affecte de nombreux autres paramètres que nous mesurons. Comprendre la clarté de l’eau nous aide à comprendre les conditions qui soutiennent différents types de vie aquatique!

Mesurer la clarté de l'eau à l'extérieur

Lieu: Dans un plan d'eau local, idéalement près d'un quai avec un accès facile à l'eau. Alternativement, cette activité peut être réalisée n’importe où à l’extérieur à l’aide de seaux.

Durée: 30 minutes

Objectif: Mesurer la clarté de l'eau à l'extérieur en utilisant des de disques Secchi pour observer comment différents matériaux ou facteurs naturels peuvent affecter la clarté de l'eau.

Groupes: Nous recommandons des groupes de 5 étudiants maximum pour cette activité.

Comment utiliser le disque de Secchi de Water Rangers

Si vous êtes près d'un ruisseau ou d'un étang et que c'est sécuritaire, amenez votre classe au bord de l'eau, idéalement à un quai ayant accès à des eaux plus profondes. Suivez toujours nos conseils de sécuritépour les activités au bord de l'eau. Si l'eau est plus profonde que 0,5 m, les élèves doivent porter un gilet de sauvetage ou un vêtement de flottaison individuel. Si l'accès à l'eau n'est pas disponible, vous pouvez installer de grands seaux pour l'activité et réfléchir à l'avance aux matériaux que vous souhaitez y ajouter.

Préparation à l'aide de seaux

• Pour l’installation, remplissez les seaux d’eau à l’avance.
• Pensez à avoir un groupe par seau pour des observations ciblées.
• En option, vous pouvez désigner chaque station pour qu'elle ait un mélange différent en fonction des matériaux (par exemple, des matériaux biologiques ou ménagers, etc.) et demander aux groupes de prendre des tours pour tester à chaque station.
• Encouragez la créativité en réfléchissant à l’avance au matériel avec vos élèves afin d’ajouter des éléments pour différents environnements de clarté.
• Les élèves peuvent ramasser des objets comme des roches, de la terre, des brindilles, des branches, etc. s’ils se trouvent dans une zone boisée.
• Vous pouvez également fournir des bols contenant des articles ménagers non toxiques tels que de la farine, du colorant alimentaire et du sable avec des cuillères que les élèves pourront facilement ajouter aux seaux.

Étapes

Utiliser des seaux

Les élèves peuvent utiliser leurs disques de Secchi faits maison pour cette expérience, puis utiliser à tour de rôle le disque de Secchi Water Rangers.

1. Mélangez les matériaux dans les seaux.
2. Prenez les premières mesures de clarté.
3. Attendez 5 minutes.
4. Mesurez à nouveau la clarté et observez les différences.
5. Encouragez les élèves à imiter les effets de la pluie et du vent en remuant ou en secouant doucement les seaux et en prenant immédiatement la mesure de la clarté.

Au bord d'un plan d'eau

1. Partagez des informations sur le plan d’eau où vous vous trouvez. Demandez aux élèves s’ils connaissent des faits ou ce qu’ils aimeraient découvrir plus tard.
2. Demandez aux élèves d’observer leur environnement. Encouragez-les à noter toute source qui pourrait influencer la clarté du plan d’eau. Cela peut inclure des roches, de la terre, de la végétation, des conduites d'égout, etc.
   • Que voient-ils/remarquent-ils?
   • Quels sons entendent-ils?
   • Que sentent-ils?
3. Identifiez un endroit sécuritaire pour que les élèves puissent accéder à l’eau. Montrez aux élèves comment faire une lecture:
   • Abaissez lentement le disque dans l’eau dans un endroit ensoleillé, en le laissant tomber vers le bas.
   • Soulevez légèrement le disque jusqu'à ce qu'il devienne visible, puis abaissez-le jusqu'à de qu'il disparaîsse.
   • Pincez le ruban pour marquer l'endroit où il touche la surface de l'eau et enregistrez les lectures en mètres, en arrondissant au dixième le plus proche (par exemple 1.3 m).
4. Répartissez les élèves en groupes de 2 à 4 et demandez-leur de lire à tour de rôle.
5. Si vous êtes sur un quai ou si vous disposez de plusieurs points d’accès à l’eau, les élèves peuvent mesurer la clarté à différents endroits et discuter des variations qu’ils trouvent.
6. Discutez des différences de mesures entre les groupes, en soulignant que de légères variations sont attendues en raison de la vision individuelle et de la perception des couleurs.
7. Enregistrez la clarté de l'eau à un endroit en calculant la moyenne des résultats des élèves et téléchargez les données sur notre plateforme!

Réflexion et discussion

1. Une clarté moindre signifie-t-elle que la qualité de l’eau n’est pas aussi bonne? 
   • Pas toujours! La clarté de l’eau est influencée par divers facteurs et il est important de comprendre les conditions normales du plan d’eau. Par exemple, les rivières qui coulent sur des formations rocheuses dures ont tendance à avoir une eau plus claire. De plus, les étangs entourés de feuilles peuvent avoir une couleur brune mais claire en raison des composants des feuilles en décomposition qui s'infiltrent dans l'eau. Par conséquent, une moindre clarté n’indique pas toujours une mauvaise qualité de l’eau, mais plutôt les conditions naturelles spécifiques au plan d’eau.
2. Qu’arriverait-il aux plantes si la clarté de l’eau diminuait soudainement? 
   • Si la clarté de l’eau diminue soudainement, les plantes présentes dans l’eau peuvent être confrontées à des problèmes. Les plantes sous-marines dépendent de la lumière du soleil pour la photosynthèse, qui est le processus de fabrication de nourriture. Lorsque l’eau n’est pas claire, moins de lumière solaire peut atteindre ces plantes, ce qui affecte leur croissance. Elles peuvent avoir du mal à produire suffisamment de nourriture, ce qui entraîne un retard de croissance, voire la mort. Une diminution soudaine de la clarté de l’eau peut rendre plus difficile la croissance des plantes sous-marines et avoir un impact négatif sur leur santé globale.
3. Pendant quelle saison vous attendriez-vous à une clarté moindre et pourquoi? 
   • Une plus faible clarté de l’eau est généralement attendue pendant les saisons où les précipitations ou la fonte des neiges augmentent, comme au printemps. De fortes pluies ou la fonte des neiges peuvent entraîner la terre, les débris et les polluants dans les plans d’eau. Ce ruissellement transporte des particules et de la terre, réduisant ainsi la clarté de l'eau. La présence accrue de ces particules et de ces saletés pendant les saisons avec plus de pluie ou de fonte des neiges peut troubler l'eau et entraîner une moindre clarté.

Liens vers le programme d'études

Consultez les liens avec les programmes d'études pour voir comment ces activités s'intègrent au curriculum des différentes provinces.

Glossaire

Clarté: Mesure de la clarté ou de la transparence d'une substance, telle que l'eau.

Photosynthèse: Processus par lequel les plantes convertissent la lumière du soleil, le dioxyde de carbone et l’eau en énergie et en oxygène.

Polluants :  Substances nocives introduites dans l’environnement pouvant causer des dommages aux organismes vivants et aux écosystèmes. Les polluants peuvent se présenter sous forme de gaz, de liquide, de solide ou d'énergie.

Ruissellement: L’écoulement de l’eau, y compris toutes substances dissoutes, depuis des surfaces comme les routes et les trottoirs vers les plans d’eau à proximité.

Échantillon: Une petite quantité de liquide prélevée pour des tests ou des analyses.

Sédiment: Particules solides qui se déposent au fond d'un liquide, comme du sable, des roches, des minéraux ou de la vase.

Turbidité: Trouble d'un fluide provoqué par de nombreuses particules généralement invisibles à l'œil nu.