La filtration de l'eau et la recherche de bactéries

Auteurs : Patrick Bouchareine(plus d'infos)
Résumé :
[Témoignage] - Les élèves cherchent à rendre propre de l'eau sale puis cherchent à savoir si cette eau est potable. Ce travail a été réalisé dans le cadre du projet de cycle 3 "générer des comportements responsables".
Objectif :
- Sensibiliser les élèves aux notions d'environnement : la pollution et la dépollution de l'eau. - Leur faire prendre conscience des dégradations infligées par l'homme à cet environnement. - Trouver des solutions pour retrouver une eau de qualité. - Faire la différence entre eau limpide (ou propre) et eau potable. - Comprendre le rôle du sol et du sous-sol en tant que gigantesques filtres à eau. - Comprendre la nécessité et le fonctionnement d'une station de traitement ou d'épuration de l'eau. - Générer des comportements responsables. - Devenir acteur dans la résolution d'une problématique.
Durée :
1er problème : 3 séances.2ème problème : 10 minutes d'observations quotidiennes pendant 5 à 6 jours, entre 2 séances.
Matériel :

- bouteilles en plastique coupées au 3/4, la partie avec le goulot est retournée sur la base,
- passoires
- filtres à café
- sable
- gravier
- coton
- chinois
- papier essuie tout
- charbon de bois,
- tubes de culture (gélose) fournis par un laboratoire d'analyses.

Copyright :
Creative Commons France. Certains droits réservés.

 

Notions scientifiques

Eau propre (d'aspect clair) et eau potable (consommable), purifiée, filtrée...(1 er problème)
Bactéries, microbes, tube de culture, gélose. (2 ème problème)

Démarche pédagogique

Situation déclenchante

En classe, un texte accompagné de croquis sur le pompage de l'eau d'une rivière et d'une nappe phréatique a été étudié. Les élèves ont également regardé des photos de fleuves pollués par des déchets puis ont observé l'eau du Canal du Midi, situé près de l'école, après de fortes pluies et des vents assez violents.

Des questions sont alors posées :
- Peut-on boire de l'eau claire, transparente ? Comment être sûr qu'une eau est potable ?
- D'où vient la pollution de l'eau ? Comment l'éviter ?
- Pourquoi l'eau des nappes souterraines est-elle claire ?

Les élèves proposent un certain nombre de réponses :
-« On peut boire une eau quand elle est claire. » D'autres ajoutent : « Si elle ne sent pas mauvais. » Certains pensent que pour être sûr de la boire il faut ajouter de l'eau de javel.
-« Les péniches polluent le Canal, les gens jettent trop de déchets dans le Canal. »
- « Une eau n'est pas bonne à boire si les poissons meurent, une eau est sale quand il y a de la boue. »
- « L'eau d'une nappe souterraine est claire quand elle passe par une couche de sable. »

Il est alors décidé de résoudre deux problèmes :

  • Comment transformer une eau boueuse, trouble, sale avec des déchets en une eau propre, limpide ?
  • Pouvons-nous boire cette eau, est-elle potable ?

1er problème : transformer une eau sale en eau propre

Hypothèse

Il faut filtrer l'eau avec différentes matières qui retiendront les impuretés.

Expériences proposées par les élèves

  • Les élèves proposent de réaliser des filtres en posant différentes matières dans des bouteilles en plastique découpées.
  • Dans un premier temps, ils proposent de filtrer l'eau une seule fois (regarder ce qui se passe pour chaque filtre) et ne pensent pas à utiliser les différents filtres en complément les uns des autres.
  • Certains ont pensé qu'il fallait laisser reposer l'eau pour que les matières tombent au fond du récipient.

Préparation des expériences (1 séance)

  • Nous récupérons de l'eau du Canal du Midi, boueuse et pleine d'impuretés, nous la versons dans des bassines et la laissons reposer.
  • Les élèves cherchent individuellement, à l'aide de documents sur la filtration, des idées de filtres à réaliser. Puis ils discutent en groupes de la pertinence de leurs choix.
  • Ils notent alors le matériel nécessaire.

Expériences réalisées par les élèves

  • Les élèves constatent que des impuretés se sont déposées au fond mais que l'eau reste encore trouble et ne sent pas bon. Cette eau laissée au repos toute une nuit constitue une première étape.
  • Des matières plus légères flottent sur l'eau et certains se servent de passoires pour les enlever.
  • Ils essaient de récupérer l'eau sans trop bouger les bassines afin de laisser les particules au fond.
  • Ils filtrent cette eau avec une passoire, un filtre à café, du sable, du gravier, du coton, un chinois, du papier essuie tout.

Analyse des résultats, conclusion

  • Confrontation des résultats : l'eau obtenue après filtration est très différente d'un filtre à un autre. Les élèves se rendent compte de la nécessité de filtrer l'eau plusieurs fois en utilisant les différents filtres.
  • Discussion sur les problèmes rencontrés et l'efficacité des filtres. Certains ont dû laver le sable avant et après filtration : « Il faut le mettre dans un filtre à café ou le chinois sinon il passe à travers la bouteille avec l'eau. » -« Le gravier est à employer en début d'opération, il doit être propre. » -« Il faut utiliser des filtres de plus en plus fins afin de filtrer les plus petites particules. » Pour beaucoup l'eau est devenue limpide mais une mauvaise odeur persiste. Des élèves se souviennent avoir lu lors de la recherche documentaire qu'on pouvait utiliser du charbon. L'expérience est alors réalisée, l'odeur disparaît.
  • Conclusion : On peut rendre propre une eau sale en la filtrant à l'aide de différents matériaux qui retiennent les impuretés. Remarque : La question de savoir si elle est potable, reste posée.

2 ème problème : savoir si l'eau est potable

Discussion

Qu'est-ce qu'une eau potable ? Les élèves ne sont pas tous du même avis. Ils ne font pas tous la différence entre eau propre (claire, limpide, qui ne sent pas) et potable (que l'on peut boire sans tomber malade). Il était donc nécessaire de bien préciser ces deux termes.

Hypothèses faites par les élèves

  • Pour certains l'eau filtrée obtenue précédemment est potable. Ils proposent de l'envoyer à un laboratoire pour qu'ils vérifient qu'elle ne contient pas de microbes.
  • Pour d'autres, elle n'est pas potable mais contient des microbes. Pour s'en débarrasser, ils proposent d'ajouter du chlore ou de faire bouillir l'eau.

Expériences proposées

  • L'enseignante propose alors aux élèves de rechercher en classe si l'eau contient des microbes. Elle leur présente des tubes contenant un milieu de culture (gélose) et leur demande s'ils en connaissent l'utilité. Certains pensent que si on dépose de l'eau sur la gélose et qu'elle contient des microbes alors ils se développeront. Donc si l'eau n'est pas potable, on le verra.

Expériences réalisées par les élèves

Les élèves par groupe de quatre réfléchissent aux expériences à réaliser. Puis ils confrontent en classe entière leurs idées et proposent, afin d'établir des comparaisons, de réaliser les cultures suivantes :

  • une culture de l'eau du Canal rendue propre par filtration
  • une culture de l'eau sale du Canal
  • une culture de l'eau rendue propre, plus de l'eau de javel
  • une culture de l'eau rendue propre puis bouillie
  • une culture avec de l'eau du robinet

Analyse des résultats, conclusion

  • Pendant cinq à six jours, observation quotidienne des tubes qui sont placés au-dessus du radiateur de la classe (apporter un appareil qui chauffera en continu si vous ne faites pas ces séances en hiver). Prise de notes et dessins.
  • Comparaison des résultats avec les anticipations des enfants avant les expériences
  • Synthèse sur le cahier après formulations des résultats par les élèves (les résultats obtenus n'ont pas été transmis par l'enseignante).
  • Conclusion : Une eau claire et transparente sans odeur n'est pas forcément potable. Il peut y avoir des germes, des virus et des bactéries nuisibles pour la santé.

Le mot du maître

Les tubes de milieu de culture m'ont été fournis gratuitement par un des laboratoires d'analyses médicales de notre ville.
Ces expériences ont permis aux enfants de devenir acteurs de leurs apprentissages en réinventant un processus de traitement de l'eau.

Documents utilisés

La main à la pâte, sous la direction de G. Charpak - Flammarion.
L'eau notre planète - Livres de l'environnement, Gallimard.
Méga expériences - L'encyclopédie vivante, Nathan.
Eau et vie - Documentation par l'image, Nathan.
L'eau - R. Tavernier
Okapi, De l'eau pour tous - Bayard.
Mic Doc, L'eau - Milan.
Agence pour l'eau, Adour Garonne.

Prolongements

Découverte du fonctionnement de la station de traitement naturel de Blagnac qui permettra aux enfants de retrouver une application à leurs recherches.
Recherche sur l'origine des pollutions et leurs conséquences. Puis travail sur l'eau du robinet. Est-elle de bonne qualité (nitrates) ? Comment la protéger ? Les pays de sécheresse.
Exposé sur Pasteur, son travail sur les microbes.
Voir la séquence :

Filtration de l'eau boueuse