Certaines caractéristiques de l'eau peuvent être observées grâce au goût, à la couleur et à l'odeur. Cependant, les méthodes officielles et les observations constituent la forme la plus fiable d'établir ses propriétés et son aptitude à diverses utilisations.
Le but de différencier les différents échantillons d'eau est de te permettre de mieux comprendre les questions de santé et de sécurité au travail, d'hygiène industrielle et d'environnement. Nous allons découvrir les paramètres pris en compte dans les analyses d'échantillons d'eau, les types d'analyses qui existent et quelques exemples.
Définition de l'analyse d'échantillons d'eau
Les tests d'échantillons d'eau analysent des échantillons d'eau pour déterminer leurs propriétés physiques et biochimiques.
Les échantillons d'eau sont prélevés à différents endroits du réseau de distribution d'eau, notamment dans les stations d'épuration, les réservoirs de stockage, l'eau du robinet ou une source naturelle. L'eau est ensuite testée pour détecter la présence de contaminants spécifiques.
L'analyse des échantillons d'eau fait partie intégrante de la gestion de la qualité de l'eau et permet de s'assurer que l'eau potable peut être utilisée ou consommée en toute sécurité.
L'analyse de l'eau peut être effectuée pour diverses raisons. Dans la plupart des cas, les raisons sont les suivantes :
- évaluer la qualité de l'eau
- enquêter sur la pollution de l'eau
Le but de l'analyse d'échantillons d'eau
De nos jours, l'eau peut provenir de différentes sources, notamment de fossés, de cours d'eau ou de stations d'épuration. Parfois, cette eau peut être contaminée. Elle peut entrer en contact avec des bactéries, des métaux dissous, des virus, des boues ménagères et végétales, ou d'autres éléments qui peuvent s'avérer nocifs une fois ingérés par l'homme.
Lorsque l'on parle de contamination, on se réfère aux niveaux moyens de tolérance humaine, car les différentes espèces ont des niveaux de tolérance différents pour les différents types de contamination. Au sein de la population humaine, les gens auront également des degrés variables de tolérance à des contaminants spécifiques, en fonction de l'exposition antérieure et de l'état de santé général, comme la santé du foie.
Selon le plan d'eau testé, différents indicateurs de qualité de l'eau peuvent être plus préoccupants que d'autres.
Dans de tels scénarios, l'eau peut être recueillie et testée pour détecter la présence de micro-organismes ou d'autres particules.
| Utilisation prévue pour le plan d'eau | Caractéristiques importantes |
| Usage agricole | pH de l'eau (alcalinité), taux de nutriments (sels solubles, azote), qualité microbienne (présence ou absence de pathogènes). |
| Utilisation récréative (par exemple, natation, plongée) | Composition microbiologique (virus et bactéries). |
| Aliments et boissons | Matières en suspension, toxiques (pesticides, métaux), nutriments (phosphore et azote). |
Les contaminants courants qui sont nocifs pour la santé humaine et parfois animale comprennent :
- Les bactériesEscherichia col i(E. coli) : elles proviennent principalement des matières fécales humaines et animales (y compris les animaux domestiques).
- Arsenic : un produit chimique à la fois naturel et résultant de processus industriels, qui provoque des complications de santé telles que des cancers.
- D'autres métaux lourds, tels que le plomb et l'aluminium : peuvent avoir plusieurs effets graves sur l'organisme, tels que la défaillance ou l'endommagement d'organes, des problèmes de système nerveux, des cancers et même des troubles auto-immuns.
- Les écoulements d'engrais, comme les nitrates et le phosphore : la consommation excessive de ces produits chimiques peut provoquer de graves défauts de santé chez l'homme, comme le syndrome du bébé bleu. Ils nuisent également à l'environnement, en provoquant une pollution de l'eau (qui peut tuer les poissons et autres organismes aquatiques).
Paramètres d'analyse des échantillons d'eau
Les paramètres d'analyse des échantillons d'eau indiquent les conditions ou les caractéristiques de l'eau qui sont testées. Les principaux paramètres peuvent être regroupés en trois grandes catégories.
| Paramètres de l'eau | Détails |
Paramètres chimiques | pH, oxygène dissous, métaux, métaux lourds, total des solides dissous, etc. |
Paramètres physiques | Conductivité, résistivité, analyse des effluents, etc. |
Paramètres microbiologiques | Coliformes, E.coli, entérocoques, staphylocoques, etc. |
Les principaux paramètres testés sont le pH, la température, l'oxygène dissous, le total des solides dissous (TDS), la conductivité, la turbidité et les phosphates. Ces paramètres d'analyse des échantillons d'eau sont essentiels à la qualité de l'eau car ils indiquent ce qu'elle contient et comment elle peut affecter la vie aquatique ou la santé humaine.
- Le pH mesure l'acidité ou la basicité d'un échantillon d'eau.
- La température est une mesure de la teneur en chaleur de l'eau.
- L'oxygène dissous mesure la quantité d'oxygène dissous dans un échantillon d'eau.
- La conductivité est une mesure de la capacité de l'eau à conduire l'électricité.
- La turbidité est une mesure des particules en suspension dans l'eau.
- Les phosphates sont des nutriments qui peuvent provoquer une croissance excessive des plantes aquatiques et des algues.
En plus de ces paramètres de base de la qualité de l'eau, d'autres paramètres d'analyse des échantillons d'eau peuvent être mesurés en fonction du problème de qualité de l'eau étudié, notamment les nutriments (azote et phosphore), les métaux (tels que le fer et le plomb) et les produits chimiques (tels que les pesticides et les herbicides).
Types d'analyses d'échantillons d'eau
Plusieurs méthodes peuvent être utilisées pour tester les échantillons d'eau, notamment lachromatographie, la spectroscopie, la filtration, l'analyse gravimétrique et le titrage. La méthode la plus appropriée dépendra du type d'informations requises.
Par exemple, les échantillons d'eau peuvent être testés pour déterminer les niveaux de pH, les niveaux d'oxygène dissous, les nutriments dissous, les solides en suspension, les bactéries, la présence de certains polluants, ainsi que la conductivité.
Les endroits où l'eau peut être testée comprennent :
leseaux souterraines (en particulier pour la qualité de l'eau potable)
l'eau de surface
les réserves d'eau municipales
Chromatographie
Cette méthode d'analyse de l'eau fait passer un échantillon d'eau à travers une colonne de matériau absorbant/poreux. Les contaminants sont ensuite séparés en fonction de leurs affinités avec le matériau absorbant.
Les plus petites molécules d'eau peuvent passer à travers les pores plus facilement que les plus grosses, elles sont donc séparées du reste de l'eau.
Ce processus peut être utilisé pour purifier l'eau ou pour rechercher des contaminants.
Les colonnes de chromatographie sont fabriquées à partir de différents matériaux, notamment le verre, le plastique et l'argile poreuse. Le type de colonne utilisé dépend de l'application spécifique.
Grâce à ces instruments, les chercheurs peuvent tracer et analyser les contaminants, les métaux traces et les polluants potentiels, tels que les produits pharmaceutiques et les solvants. La chromatographie met en évidence toutes ces substances, même à des concentrations à peine traçables.
Spectroscopie
La chromatographie est souvent utilisée conjointement avec la spectroscopie, qui permet de mieux identifier la présence de diverses substances dans un échantillon d'eau, y compris les métaux.
Laspectroscopie est une technique d'analyse des échantillons d'eau qui utilise des lasers pour mesurer la concentration de diverses substances dans un échantillon d'eau.
Le faisceau laser traverse l'échantillon d'eau, et la lumière qui en résulte est analysée pour déterminer les concentrations de plusieurs substances. Ces informations permettent ensuite d'identifier la contamination de l'eau et d'en déterminer la source.
La spectroscopie est un outil essentiel pour tester la qualité de l'eau, et elle peut être utilisée pour surveiller les niveaux de contamination de l'eau au fil du temps.
La filtration
Les échantillons d'eau peuvent être filtrés pour des tests microbiologiques ou des composés inorganiques. Cela implique généralement l'utilisation d'une membrane poreuse qui laisse passer l'eau mais capture les micro-organismes ou les composés pour des analyses de viabilité plus poussées.
Un filtre à membrane de cellulose peut être utilisé pour capturer les micro-organismes de l'eau. Il peut être placé sur une boîte de Pétri après que l'eau l'a traversé pour faire des cultures, à partir desquelles la qualité microbiologique de l'eau peut être évaluée.
Analyse gravimétrique
L'analyse gravimétrique détermine la concentration d'une substance chimique dans l'eau en mesurant le poids d'un composé insoluble dans l'eau qui y est précipité.
En d'autres termes, il s'agit de peser l'échantillon d'eau avant et après évaporation. La différence de poids permet de calculer le nombre de solides dissous dans l'échantillon d'eau.
La raison la plus courante d'analyser l'eau est de mesurer la concentration d'un contaminant particulier, comme le plomb ou le mercure. Cependant, l'analyse de l'eau peut également mesurer les concentrations de nutriments, de minéraux et d'autres produits chimiques dans l'eau.
L'analyse gravimétrique est généralement plus précise que les autres méthodes d'analyse de l'eau, telles que la spectrophotométrie ou le titrage. Cependant, elle prend également plus de temps et nécessite un équipement plus coûteux.
Titrage
Le titrage consiste à ajouter une petite quantité d'une solution chimique à une autre jusqu'à ce que la réaction souhaitée se produise.
Ce procédé est généralement utilisé pour déterminer la concentration chimique d'un échantillon d'eau. Le type le plus courant d'analyse d'échantillons d'eau par titrage est le titrage acide-base. Il s'agit d'ajouter un acide à un échantillon d'eau jusqu'à ce que le pH de l'eau atteigne le niveau souhaité.
L'acidité ou l'alcalinité de l'eau est mesurée sur une échelle de pH, sept étant neutre, moins de sept étant acide et plus de sept étant alcalin.
Bien que le titrage soit généralement utilisé pour déterminer la concentration d'un produit chimique inorganique dans l'eau, il peut également être utilisé pour déterminer la concentration d'autres substances, telles que les graisses ou les protéines.
Exemples d'analyses d'échantillons d'eau
Une fois que les échantillons d'eau ont été prélevés, ils sont généralement envoyés à un laboratoire pour être analysés. Les résultats des analyses d'échantillons d'eau peuvent fournir des indications précieuses sur la santé d' un écosystème et aider à identifier les problèmes environnementaux potentiels.
Les échantillons sont conservés dans des récipients scellés à basse température pour empêcher la prolifération des bactéries pendant le transport et avant qu'ils ne soient analysés en laboratoire. Les étapes générales suivies pour prélever et analyser un échantillon d'eau environnementale sont les suivantes :
Faire des observations - Sur le site de prélèvement, note ce que tu sens par l'ouïe, l'odorat, la vue, etc.
Par exemple, quels organismes utilisent la source d'eau (corbeaux, moutons) s'ils entrent dans l'eau (se baigner, se rafraîchir les pieds, boire), et qu'est-ce qui vit à l'intérieur de l'eau (poissons, crustacés) ?
Remarque les plantes de la zone (herbes, arbres, algues), le niveau de l'eau (s'il change), la stabilité des berges et la façon dont le plan d'eau observé est affecté par les facteurs environnementaux pendant les périodes d'observation (température, pluie, lumière solaire intense). Un environnement calme (pas de turbulences météorologiques) et peu d'utilisation de l'eau, par exemple par le bétail, sont les meilleurs pour l'échantillonnage de l'eau.
Prépare-toi à recueillir l'eau - Stérilise tes mains ou porte des gants propres, et utilise des bocaux de collecte stérilisés ou des récipients qui n'ont pas été touchés par des mains non stérilisées.
Trouve le point de collecte de l'eau (généralement à l'aide d'une pompe) et recueille l'eau à cet endroit.
Mesure le pH, la turbidité et la température.
Mesure et prélève plusieurs échantillons d'eau.
N'oublie pas :
- Mouvement de l'eau: si l'eau est statique, crée des mouvements circulaires, ou si l'échantillon est prélevé à partir d'un robinet, laisse d'abord couler l'eau pendant quelques secondes afin que l'échantillon ne soit pas prélevé dans de l'eau stagnante.
- Conserve les eaux recueillies à moins de 10 degrés Celsius, mais ne les congèle pas. Dans l'idéal, elles ne doivent pas être conservées plus de 24 heures.
Analyse d'un échantillon d'eau - Principaux enseignements
Les propriétés physiques et biochimiques de l'eau peuvent être établies grâce aux techniques d'échantillonnage de l'eau.
Les normes de qualité de l'eau varient selon les professions. Au Royaume-Uni, l'utilisation de l'eau à des fins agricoles autorise un faible pourcentage de bactéries e-coli d'origine naturelle lors de l'arrosage des cultures, ce qui n'est pas le cas des normes relatives à l'eau en bouteille.
L'eau souterraine, l'eau de surface, les réserves d'eau municipales ou l'eau du robinet peuvent être utilisées pour prélever des échantillons d'eau.
La chromatographie, la spectroscopie et le titrage sont quelques méthodes qui permettent d'identifier la qualité de l'eau.
La méthode la plus simple d'analyse des échantillons d'eau permet d'établir la turbidité, le pH et la température.
Références
- Comment la chromatographie peut-elle contribuer à la propreté de l'eau, 2021, https://www.chromatographytoday.com/news/liquid-chromatography/65/breaking-news/how-can-chromatography-help-with-clean-water/55693. Consulté le 17.07.22
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