L’Analyse physico-chimique de l’eau

C’est quoi une analyse Physico-chimique ? Définition

Les analyses physico-chimiques désignent toutes les actions de détermination d’une valeur sur un échantillon, qu’il s’agisse d’analyses, de mesures, d’observations, etc… effectuées en laboratoire ou sur le site de la station de mesure.

L’analyse physico-chimique de routine de l’eau potable comprend la détermination des paramètres suivants : couleur, odeur, turbidité, pH, alcalinité, calcium, chlorure, conductivité, fer, magnésium, sulfate, total des solides dissous (TDS), dureté totale et dureté calcique et magnésienne.

Pourquoi faire des analyses physico-chimiques ?

L’analyse chimique de l’eau donne un aperçu de la santé et du fonctionnement des lacs, des rivières, des océans et des eaux souterraines. Elle montre également les limites de la capacité d’un plan d’eau à absorber un certain niveau de pollution sans nuire au système d’eau, à ses plantes et animaux aquatiques et aux humains qui peuvent utiliser l’eau.

Quelles sont les propriétés physico-chimiques de l’eau ?

Composé chimique de formule H₂O, l’eau se rencontre à la surface du globe, sous les trois états de la matière. Bien connue sous la forme de glace ou de neige, l’eau solide est également présente dans d’innombrables minéraux, les hydrates naturels. Les eaux naturelles sont des mélanges, le dioxyde d’hydrogène étant souillé par des impuretés minérales ou organiques.

La vapeur d’eau est un important constituant de l’atmosphère. Bien que très étudiées, les propriétés physico-chimiques de l’eau se révèlent encore relativement complexes. Liquide aux propriétés thermodynamiques anormales, c’est cependant l’eau qui est, encore aujourd’hui, l’élément de référence dans la définition de l’échelle thermométrique Celsius. Ces mêmes propriétés ont cependant déterminé la nature de notre monde physique et biologique. source (Universalis).

Explication des trois principaux types de paramètres de qualité de l’eau

Paramètres physiques de la qualité de l’eau : Turbidité / Température /Saveur et odeur/ Solides / Conductivité électrique

Turbidité

Bien que moins utilisée que certains des autres paramètres de qualité de l’eau de cette liste, la turbidité désigne le degré de trouble de l’eau. Lorsque vous utilisez des capteurs de turbidité, ces dispositifs sont conçus pour mesurer la capacité de la lumière à traverser l’eau. Des niveaux élevés de turbidité peuvent résulter d’une forte concentration de limon, d’argile et de matières organiques. Le principal problème de la turbidité de l’eau est qu’elle a mauvaise apparence. Personne ne veut boire de l’eau trouble. Les autres problèmes causés par une turbidité élevée sont les suivants :

-Les coûts de traitement de l’eau seront plus élevés
Les niveaux élevés de particules peuvent agir comme un bouclier pour les micro-organismes nuisibles, ce qui rend plus difficile l’élimination de ces contaminants.
-Les matières en suspension peuvent endommager les branchies des poissons, réduire les taux de croissance et diminuer la résistance aux maladies.
-Diverses particules en suspension peuvent agir comme des supports d’adsorption pour le mercure, le cadmium, le plomb et d’autres métaux lourds.
-La concentration d’oxygène dissous va probablement diminuer.

La turbidité commence à être visible dans l’eau lorsque les capteurs fournissent des lectures de plus de cinq NTU. Quant à l’eau boueuse, elle peut avoir des lectures de turbidité de plus de 100 NTU.

Température :

Parmi les aspects de la qualité de l’eau qui sont influencés par la température de l’eau figurent les odeurs, les réactions chimiques, la solubilité, la palatabilité et la viscosité. Ainsi, la demande biologique en oxygène, la sédimentation et la chloration dépendent toutes de la température de l’eau. La température idéale de l’eau se situe entre 50 et 60 degrés Fahrenheit.

Saveur et odeur :

Il est possible que le goût de l’eau change et que des odeurs se développent à la suite de l’introduction de matières étrangères dans l’eau. Ces matières peuvent comprendre des matériaux organiques, des gaz dissous et des composés inorganiques. La plupart de ces matières proviennent de sources agricoles, naturelles et domestiques.

Solides :

Les solides peuvent être en suspension ou en solution lorsqu’ils entrent dans l’eau. Si vous faites passer un échantillon d’eau dans un filtre en fibre de verre, les solides en suspension resteront en haut de ce filtre. En revanche, les solides dissous passeront à travers et resteront dans l’eau. Lorsque l’on mesure le nombre de solides dans l’eau, il est courant de mesurer les solides dissous totaux. Vous pouvez identifier la quantité de matière organique présente dans l’eau en mesurant les solides dissous totaux. Les trois différentes classifications d’eau pour les solides dissous totaux sont les suivantes :

-Eau douce – Moins de 1 500 mg/L milligramme par litre de TDS
-Eau saumâtre – 1 500 à 5 000 mg/L milligramme par litre de TDS
-Eau salée – Plus de 5 000 mg/L milligramme par litre de MDT.

Conductivité électrique :

Un autre paramètre physique essentiel que vous devez connaître concerne la conductivité électrique, qui mesure la capacité d’un échantillon d’eau ou d’une solution similaire à transporter ou conduire des courants électriques. Les niveaux de conductivité augmentent en même temps que la quantité d’ions dans l’eau.

Il s’agit de l’un des principaux paramètres de mesure de la qualité de l’eau, car il est facile de détecter les niveaux de contamination de l’eau en mesurant la conductivité de l’eau. Une conductivité élevée signifie que l’eau contient une grande quantité de contaminants. En revanche, l’eau potable et l’eau ultra-pure sont pratiquement incapables de conduire un courant électrique. Les principales unités de mesure de la conductivité électrique sont le micromhos/cm et le milliSiemens/m, ce dernier étant abrégé en mS/m.

Paramètres chimiques de la qualité de l’eau

PH
Lorsque vous mesurez la qualité de l’eau, le pH est l’une des premières mesures que vous devez prendre. Le pH de l’eau est mesuré à l’aide d’un simple capteur de pH ou d’un kit de test, qui vous indiquera le degré d’acidité ou de basicité de l’eau. Une eau acide sera invariablement composée d’un plus grand nombre d’ions hydrogène. En revanche, une eau basique contient plus d’ions hydroxyle.

Les niveaux de pH peuvent varier de 0 à 14. Si vous obtenez une valeur de 7,0, cela signifie que l’eau est neutre. Toute valeur inférieure à 7,0 est acide, tandis que toute valeur supérieure à 7,0 est alcaline. L’eau pure a un pH neutre. Cependant, les précipitations sont un peu plus acides et ont généralement un pH de 5,6. On considère que l’eau est potable si son pH est compris entre 6,5 et 8,5. Les nombreux effets que les changements de pH peuvent avoir sur les plantes et les animaux sont les suivants :

-La majorité des plantes et des animaux aquatiques sont capables de vivre dans une eau ayant un pH spécifique, ce qui signifie que de légers changements pourraient détériorer leur qualité de vie.
-Une eau légèrement acide peut irriter les branchies des poissons, endommager leurs membranes et réduire le nombre d’œufs éclos.
-Une eau au pH extrêmement élevé ou extrêmement bas est fatale pour les plantes et les animaux aquatiques.
-Un pH faible peut tuer les amphibiens car leur peau est sensible aux contaminants.

Acidité
Il s’agit de la mesure de la quantité d’acides présents dans une solution spécifique. L’acidité de l’eau est la capacité quantitative qu’elle a de neutraliser une base à un certain niveau de pH. L’acidité est généralement causée par la présence d’acides minéraux, de sels hydrolysés et de dioxyde de carbone. Lorsque des acides sont introduits dans l’eau, ils peuvent influencer de nombreux processus différents, qui vont des activités biologiques aux réactions chimiques en passant par la corrosion. L’acidité de l’eau est mesurée à l’aide d’un capteur de pH.

Alcalinité
L’alcalinité indique la capacité de l’eau à neutraliser les acides. La raison la plus courante de mesurer l’alcalinité d’un échantillon d’eau est probablement de déterminer la quantité de soude et de chaux à ajouter à l’eau pour l’adoucir. Le processus d’adoucissement de l’eau est particulièrement bénéfique pour atténuer la corrosion dans les chaudières.

Dans le cas où l’eau est alcaline, cela signifie qu’elle a un pH au moins supérieur à 7,0. La présence d’ions bicarbonate, d’ions carbonate et d’ions hydroxyde augmente l’alcalinité de l’eau. Si vous constatez que vos échantillons d’eau ont une alcalinité ou une acidité élevée, cela indique que l’eau est contaminée d’une manière ou d’une autre.

Chlore
Bien que le chlore ne soit pas présent naturellement dans l’eau, il est couramment ajouté aux eaux usées à des fins de désinfection. Même si le chlore de base est un gaz toxique, la solution aqueuse est totalement inoffensive pour l’homme. Si l’on trouve une petite quantité de chlore dans l’eau, cela indique que l’eau est propre et essentiellement exempte de contaminants. Vous pouvez mesurer le chlore résiduel à l’aide d’un spectrophotomètre ou d’un kit de test à comparateur de couleurs.

Dureté
La dureté se produit lorsque l’eau contient des niveaux élevés de minéraux. Si l’on n’y prend garde, les minéraux dissous dans votre eau peuvent créer des dépôts calcaires sur les tuyaux d’eau chaude. Si vous prenez une douche avec une eau à forte teneur en minéraux, vous aurez peut-être du mal à faire mousser le savon que vous utilisez. La dureté de l’eau est principalement due à la présence d’ions magnésium et calcium, qui peuvent pénétrer dans l’eau à partir de la roche et du sol. Dans la plupart des cas, les eaux souterraines sont plus dures que les eaux de surface. Vous pouvez mesurer la dureté de l’eau à l’aide d’un colorimètre ou d’une bandelette de test.

Oxygène dissous
Il s’agit d’un paramètre essentiel de la qualité de l’eau qui peut vous aider à déterminer le degré de pollution des rivières, des lacs et des ruisseaux. Lorsque l’eau présente une forte concentration d’oxygène dissous, vous pouvez être certain que la qualité de l’eau est élevée. L’oxygène dissous est dû à la solubilité de l’oxygène. La quantité d’oxygène dissous que vous pouvez trouver dans l’eau dépend de nombreux facteurs, dont les principaux sont la salinité, la pression et la température de l’eau. Il est possible de mesurer les niveaux d’oxygène dissous à l’aide d’un colorimètre ou de la méthode électrométrique.

Demande biologique en oxygène
Les micro-organismes comme les bactéries utilisent la matière organique comme source de nourriture. Lorsque cette matière est métabolisée, de l’oxygène est consommé. Si ce processus se déroule dans l’eau, l’oxygène dissous dans un échantillon d’eau sera consommé. Si l’eau contient une quantité importante de matières organiques, de grandes quantités d’oxygène dissous seront consommées afin de s’assurer que la matière organique se décompose. Cependant, cela crée des problèmes car les plantes et les animaux aquatiques ont besoin d’oxygène pour survivre. Vous pouvez mesurer la demande biologique en oxygène par la méthode de dilution. Si les niveaux de DBO sont élevés, l’eau est contaminée.

Bactéries
Les bactéries sont des plantes unicellulaires qui peuvent ingérer de la nourriture et se reproduire à un rythme rapide si le pH de l’eau, l’approvisionnement en nourriture et la température sont idéaux. Comme les bactéries peuvent se développer rapidement, il est presque impossible de compter le nombre de bactéries dans un échantillon d’eau. Dans la plupart des cas, les bactéries se reproduisent à un rythme lent dans une eau plus froide. Il existe de nombreuses maladies hydriques dangereuses qui peuvent être causées par des quantités élevées de bactéries dans l’eau, notamment le choléra, la tularémie et la typhoïde.

Algues
Les algues sont des plantes minuscules et microscopiques composées de pigments photosynthétiques. Ces plantes sont capables de subvenir à leurs besoins en transformant efficacement la matière inorganique en matière organique, grâce à l’énergie du soleil. Pendant que ce processus se déroule, les algues consomment du dioxyde de carbone et libèrent de l’oxygène.

Les algues sont également essentielles dans les processus de traitement des eaux usées qui utilisent des bassins de stabilisation. Les principaux problèmes causés par les algues sont les odeurs étranges et les problèmes de mauvais goût. N’oubliez pas que certaines espèces d’algues peuvent présenter de graves risques pour la santé publique. Par exemple, il est possible que les algues bleues tuent le bétail.

Virus
Les virus sont de minuscules structures biologiques qui peuvent nuire à la santé d’une personne. Seuls des microscopes électroniques puissants sont capables de voir les virus. Tous les virus ont besoin de parasites pour vivre. En raison de leur petite taille, les virus sont capables de passer à travers la majorité des filtres. Certains virus véhiculés par l’eau peuvent provoquer des hépatites et des problèmes de santé similaires. Malgré la difficulté du traitement des virus, la plupart des installations de traitement de l’eau devraient être en mesure d’éliminer les virus au cours du processus de désinfection.

Comprendre les trois principaux types de paramètres de qualité de l’eau peut s’avérer utile lorsque vous souhaitez traiter l’eau et éliminer les nombreux contaminants qui peuvent s’y trouver. Que votre eau présente une turbidité élevée, un pH faible ou une grande quantité de bactéries, il existe un éventail de solutions que vous pouvez utiliser pour éradiquer ces problèmes pour de bon.

Méthodes d’analyse de la chimie de l’eau

Les méthodes d’analyse couramment utilisées permettent de détecter et de mesurer les éléments naturels et leurs composés inorganiques ainsi qu’une vaste gamme d’espèces chimiques organiques à l’aide de techniques telles que la chromatographie en phase gazeuse, la spectrométrie de masse, la chromatographie ionique, la spectrophotométrie à plasma à couplage inductif et la colorimétrie automatisée.

Dans les stations de traitement des eaux produisant de l’eau potable et dans certains processus industriels utilisant des produits au goût et à l’odeur distinctifs, des méthodes organoleptiques spécialisées peuvent être utilisées pour détecter les odeurs à de faibles concentrations.

L’eau peut être analysée à l’aide de différentes techniques :

• Colorimétrique – est utilisée pour trouver la concentration d’un élément chimique dans une solution à l’aide d’un réactif coloré. Elle s’applique aussi bien aux composés organiques qu’aux composés inorganiques.
• Titrométrique – est une technique où une solution de concentration connue est utilisée pour déterminer le niveau d’une solution inconnue.
• Dispositifs électroniques – notamment les compteurs numériques, les colorimètres et les photomètres sont disponibles comme dispositifs électroniques pour l’analyse de l’eau.

Comment faire une analyse physico-chimique des eaux naturelles ( Odeur – Couleur )

Prélèvement de l’eau et conservation

L’échantillon doit être homogène, représentatif et obtenu sans modifier les caractéristiques physico-chimiques de l’eau . Étant donné que dans la plupart des cas le responsable du prélèvement n’est pas l’analyste, il convient que le préleveur ait une connaissance précise des conditions du prélèvement et de son importance pour la qualité des résultats analytiques. Globalement, il est donc nécessaire de mettre en place une organisation structurée, de disposer d’un personnel qualifié, de développer une méthodologie adaptée à chaque cas, de procéder à un choix judicieux des points de prélèvement et d’utiliser le matériel convenable. En outre, s’il est bien évident qu’un prélèvement correct est indispensable à l’obtention de résultats analytiques significatifs, il est tout aussi important de connaître le devenir de l’échantillon entre le prélèvement et l’arrivée au laboratoire.

Le prélèvement instantané n’est qu’un reflet de la composition de l’eau qui a un caractère évolutif, surtout vis-à-vis des phénomènes de pollution. Le prélèvement en continu, grâce à des dispositifs automatiques dont il existe de nombreux types dans le commerce peut donner une représentation moyenne de ces phénomènes qui n’est toutefois pas une photographie de l’amplitude des variations, celles-ci pouvant être écrêtées. Les erreurs susceptibles de rendre difficile l’interprétation des résultats sont plus souvent liées à un échantillonnage non satisfaisant qu’à des erreurs analytiques proprement dites. En pratique, le préleveur évitera de constituer un échantillon moyen s’étalant sur plus de 24 heures.

Le matériel de prélèvement doit faire l’objet d’une attention particulière. L’emploi de flacons neufs en verre borosilicaté ou en polyéthylène haute densité avec des bouchons en téflon lavés avec une solution détergente à chaud et rincés avec de l’eau déionisée puis séchés, est recommandé. Ces flacons sont susceptibles de réutilisation après un lavage adéquat si l’échantillon n’est pas excessivement pollué. Les flacons destinés au prélèvement pour l’analyse des éléments minéraux seront traités à l’acide nitrique environ N, puis rincés abondamment, égouttés, fermés mais non séchés.

Le maintien d’une atmosphère humide permet, par rinçage du flacon au moment du prélèvement, d’éliminer une contamination éventuelle du flacon. L’emploi de mélange sulfochromique est à bannir du fait de la transformation du chrome 6 en chrome 3 facilement adsorbé par le verre et en raison de la toxicité du réactif. Au moment du prélèvement, pour l’analyse chimique, les flacons seront de nouveau rincés 3 fois avec de l’eau à analyser puis remplis jusqu’au bord. L’usage de flacons jetables en verre ou en matière plastique s’est largement répandu, en raison des facilités qu’ils présentent pour le transport et de la possibilité de leur usage unique étant donné leur prix compétitif.

Les flacons neufs doivent normalement être traités à l’acide nitrique dilué au 1/10, rincés à l’eau déionisée jusqu’à cessation de toute acidité au papier de tournesol . Pour les analyses bactériologiques, les flacons en verre seront stérilisés par la chaleur, soit à l’autoclave à 120 °C pendant 1 heure, soit au four Pasteur à 180 °C pendant 1 h 30. La stérilisation des flacons en matière plastique peut s’effectuer par irradiation avec une dose intégrée de 25 kGy . Le mode de prélèvement variera suivant l’origine de l’eau.

S’il est nécessaire de se servir d’un vase intermédiaire pour le prélèvement, ce vase sera au préalable lavé et rincé soigneusement. Il existe des dispositifs permettant d’ouvrir les flacons à un niveau déterminé et ainsi de prélever l’eau en un point donné. Le mélange de plusieurs échantillons ainsi recueillis peut donner un échantillon moyen.

Par contre, si le but de l’analyse est de contrôler la concentration de certains éléments relargués par la canalisation, tels que zinc, plomb, cuivre, il convient de laisser l’eau stagner dans celle-ci pendant toute la nuit et de prélever l’eau immédiatement à l’ouverture du robinet. En particulier, les éléments minéraux considérés comme toxiques ayant des concentrations maximales admissibles très faibles sont susceptibles d’erreurs de dosages significatives. En effet, ces éléments peuvent exister à plusieurs degrés d’oxydation, sous forme soluble, insoluble, complexée, ou encore plus ou moins adsorbée sur les matières en suspension. De même, les traitements au cuivre ou à l’argent étant susceptibles de gêner le contrôle bactériologique, ces éléments seront bloqués par l’ajout d’une solution d’acide éthylène-diamine tétracétique.

Pour faciliter le travail de l’analyste et l’exploitation des résultats tout en évitant les erreurs, il convient d’étiqueter ou de numéroter très soigneusement les prélèvements. Chaque flacon doit être accompagné d’une fiche signalétique permettant de rassembler les renseignements utiles au laboratoire ainsi que les observations relevées au cours des opérations. Il est aujourd’hui possible de transmettre des informations saisies sur le terrain
directement au laboratoire par voies informatiques. Il aura cependant à se préoccuper de la fixation de certains éléments à l’état de traces sur les précipités et les dispositifs filtrants et il devra indiquer, dans le bordereau d’analyse, le mode opératoire choisi. Il conviendra de s’assurer par des tests que le filtre utilisé n’est pas susceptible d’introduire des éléments traces.

Principaux renseignements à fournir pour une analyse d’eau

• 1) Identité du préleveur.
• 2) Date et heure du prélèvement.
• 3) Particulier ou autorité demandant l’analyse.
• 4) Motif de la demande d’analyse (analyse initiale ou contrôle périodique, pollution, intoxication, épidémie, etc.) et usages de l’eau (boisson, lavage, abreuvage, incendie, industrie, etc.).
• 5) Ville ou établissement que l’eau alimente ; le cas échéant, le type de traitement utilisé.
• 6) Nom du point d’eau et localisation précise.
• 7) Origine de l’eau (source, puits, forage, rivière, lac, barrage, citerne, etc.).
• Aspect particulier (couleur, débris, irisation, odeur, etc.).
• 8) Température de l’eau à l’émergence et celle de l’atmosphère au moment du prélèvement. Conditions météorologiques du moment (précipitations, vent, pression atmosphérique, etc.).
• 9) Débit approximatif à la minute ou à la seconde. Dans le cas d’une nappe souterraine, préciser la profondeur et l’épaisseur de cette nappe, la durée du pompage et le débit, le nombre de renouvellements de l’eau d’un piezomètre avant prélèvement.
• 10) Nature géologique des terrains traversés, aspect du milieu naturel.
• 11) Causes de souillures permanentes ou accidentelles auxquelles l’eau paraît exposée (établissement agricole ou industriel, rejet de ville ou d’usine, puits perdu, cimetière, etc.).
• 12) Enregistrer les remarques des usagers ou riverains concernant les variations d’aspect ou de débit ainsi que les modifications provoquées par les pluies ou la fonte des neiges.

Principales analyses à effectuer sur site

De nombreuses réactions (chimiques, physiques ou biologiques) peuvent se produire au sein d’un échantillon destiné à l’analyse, modifiant sensiblement les concentrations de certains éléments. Les principaux facteurs de variation sont associés :

• – aux variations de température et de pression, influençant en particulier la solubilité des gaz dissous dans l’eau,
• – à la dissolution d’anhydride carbonique, qui pourra provoquer des modifications du pH et éventuellement de la conductivité,
• – à des réactions de dégazage, affectant par exemple la teneur en oxygène dissous ou encore la concentration de composés hautement volatils (Hg, cyanures, solvants chlorés, trihalométhanes…),
• – à des réactions d’oxydation par l’oxygène dissous (par l’oxygène de l’air ou par celui présent dans l’échantillon), réactions qui peuvent affecter
• aussi bien des composés minéraux (FeII par exemple) que des molécules organiques,
• – à la dissolution d’oxygène, modifiant sa teneur dans le milieu avec éventuellement des incidences sur les perturbations par oxydation,
• – à des réactions de précipitation, souvent influencées par des variations de pH, elles-mêmes généralement associées à des variations de la teneur en anhydride carbonique dissous.

Détermination des connexions hydrauliques et des propriétés des aquifères : utilisation de traceurs

Les techniques de traçage destinées à mettre en évidence les connexions hydrauliques entre deux milieux reposent sur un concept simple : il s’agit de marquer l’eau à l’aide d’un traceur artificiel et d’observer l’évolution de cette entité au sein de l’aquifère, ce qui permettra de suivre son déplacement et d’étudier les caractéristiques de cette migration. La réalisation d’un essai de traçage consiste donc à injecter un traceur en un point et à mesurer, au
cours du temps, l’évolution de la concentration de ce traceur dans l’eau en un ou plusieurs points de prélèvement.

Utilisation de traceurs : Objectif des essais de traçage

L’utilisation de traceurs artificiels pour marquer une eau constitue, dans ce domaine, un outil essentiel, qui permet d’apporter aux gestionnaires des informations nombreuses et variées pour la détermination des systèmes d’écoulement et la caractérisation des processus de mobilité des solutés.

Les questions majeures qui peuvent être résolues par l’usage de traceurs artificiels concernent par exemple :

• – la connaissance des écoulements souterrains,
• – la détermination de paramètres hydrauliques des écoulements (vitesse d’écoulement, coefficient de dispersion),
• – la mise en évidence d’écoulements préférentiels,
• – le cheminement et le contrôle des eaux d’infiltration,
  – la détermination de l’origine des infiltrations,
• – la délimitation des bassins d’alimentation pour la définition des périmètres de protection des captages,
  – la délimitation des périmètres de protection des captages d’eau potable,
• – la détermination de la vulnérabilité des captages d’eau potable,
• – la recherche d’une connexion hydraulique entre une installation ou un cours d’eau et un captage,
  – l’étude de structures aquifères en milieu fissuré,
• – la détermination du temps de transfert d’un polluant (temps de séjour moyen, vitesse apparente de migration, taux de restitution), pour simuler une pollution accidentelle ou la propagation de polluants,
• – la recherche de la provenance de pollutions,
• – les contrôles d’étanchéité dans les réseaux,
• – la recherche de fuites sur des barrages,
• – la mesure des débits des cours d’eau,
• – etc.

Principaux traceurs utilisés

Ils sont généralement classés en 3 catégories :

1. – les traceurs solubles dans l’eau, parmi lesquels se trouvent :
   • des sels minéraux,
   • des colorants et principalement des molécules à propriétés fluorescentes,
2. – les particules insolubles,
3. – les traceurs radioactifs.

Techniques d’analyse des traceurs

Les techniques de traçage ont largement bénéficié du développement des méthodes instrumentales d’analyse. Les mesures sont progressivement devenues plus rapides, plus simples et plus sensibles. L’abaissement des limites de quantification permet actuellement de réduire significativement
les quantités de traceurs utilisées.

Les méthodes varient selon les traceurs et si les analyses de laboratoire prédominent, des analyseurs de terrain sont parfois disponibles,
autorisant dans certains cas un suivi en continu du traceur (cf. tableau ci-dessous).

Interprétation des essais de traçage

Un des objectifs majeurs des essais de traçage consiste à déterminer le temps de séjour (ou temps de transit de l’eau à travers un milieu donné et
donc de déterminer sa vitesse d’écoulement.

Dès que le traceur est injecté au point d’injection choisi, on procède donc au cours du temps à des prélèvements aux différents points d’échantillonnage choisis. Pour chaque point d’échantillonnage l’analyse permet l’obtention de différents paramètres. Le premier concerne la courbe dite courbe de restitution du traceur (voir figure ci-dessous), qui représente la concentration en traceur en fonction du temps passé après l’injection.

– le temps de transit minimum ou temps de 1re apparition du traceur,
– le temps de transit du pic tpic, qui correspond au temps pour lequel la concentration en traceur détectée est maximale,
– la valeur médiane (tmoyen), qui correspond à la restitution de 50 % de la quantité de traceur détectée au point d’échantillonnage.

Mesure des débits

Mesure des hauteurs d’eau

La mesure des hauteurs d’eau (limnimétrie) ou de la variation d’un plan d’eau s’effectue généralement de manière discontinue par la lecture d’une règle graduée (échelle limnimétrique) fixée sur un support. Pour connaître en continu les variations d’un plan d’eau, on utilise des limnigraphes qui fournissent un enregistrement continu des variations du niveau d’eau dans la rivière en fonction du temps.

Le limnimètre : Le limnimètre est l’élément de base des dispositifs de lecture et d’enregistrement du niveau de l’eau.

Le limnigraphe à flotteur :
Le limnigraphe à flotteur est un appareil qui maintient un flotteur à la surface de l’eau grâce à un contrepoids, par l’intermédiaire d’un câble et d’une
poulie. Le flotteur suit les fluctuations du niveau d’eau, qui sont reportées sur un graphe solidaire d’un tambour rotatif (allant d’un tour par 24 h à un
tour par mois). La précision de la mesure est de 5 mm environ.

Le limnigraphe « bulle à bulle » : Le limnigraphe à pression ou « bulle à bulle », mesure les variations de pression liées aux changements de niveau d’eau..

Mesure des débits

Il existe un grand nombre de méthodes de mesures des débits, dont la mise en œuvre variera selon les situations (petit ou très fort débit ; écoulement en régime fluvial ou torrentiel pour un cours d’eau…).

Cinq méthodes peuvent être citées :

1. Les méthodes volumétriques, (jaugeage capacitif).
2. Les méthodes par exploration du champ de vitesse dans une section droite d’écoulement : la vitesse de l’écoulement est déterminée en différents points de la section.
3. Les méthodes hydrauliques, qui utilisent les principes qui régissent les écoulements, et qui englobent les mesures avec mise en place de déversoir.
4. Les méthodes physico-chimiques, dites « chimiques » ou « par dilution », qui consistent à injecter un composé en solution dans l’eau, de concentration connue, et à mesurer l’évolution de sa concentration au cours du temps à une certaine distance en aval du point d’injection en s’assurant que le mélange est satisfaisant. Ces méthodes sont appropriées pour des régimes torrentiels.
5. La méthode à effet Doppler, dite ADCP (pour Acoustic Doppler Current Profiler), qui repose sur une technologie utilisant la propagation d’ondes acoustiques de haute fréquence.

Goût, saveur, flaveur (Référence de qualité « Eau potable »)