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L'eau à découvert

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Agathe Euzen
, 
Catherine Jeandel
, 
Rémy Mosseri

Cinquième partie. Qualité de l'eau

7. À la recherche de micropolluants dans les cours d’eau : l’échantillonnage

Fabrizio Botta

Texte intégral

1La directive-cadre européenne sur l’eau 2000/60/CE vise à atteindre un bon état des masses d’eau en 2027 pour l’ensemble des milieux aquatiques européens. Dans ce cadre réglementaire, plusieurs indicateurs sont suivis afin de mesurer entre autres la qualité chimique des eaux. Parmi ces indicateurs, on retrouve les métaux et les micropolluants organiques. L’acquisition des données nécessaires pour évaluer l’état des milieux, ou pour faire une étude de diagnostic, se déroule en plusieurs étapes : échantillonnage dans les cours d'eau (figure), analyse, stockage dans les bases de données et interprétation. La qualité et la maîtrise des données acquises ont une importance capitale, non seulement pour comparer des résultats à des valeurs seuils, mais également pour identifier avec un degré de confiance suffisant l’évolution temporelle des concentrations des polluants. Une maîtrise insuffisante de la première étape, l’échantillonnage, peut engendrer des résultats de mesure non fiables, biaisés, erronés, non représentatifs ou non comparables. Ils peuvent alors mener à des conclusions inexactes, des actions inutiles et induire des coûts non justifiés.

Répartition des stations d’échantillonnage dans le cadre du suivi qualitatif des cours d’eau français. © MEDDE/ONEMA

2Pour l’échantillonnage des micropolluants dans l’eau, il faut donc disposer de compétences nécessaires, mais aussi d’outils d’échantillonnage inertes, c’est-à-dire qui ne causent pas une pré-contamination de l’échantillon d’eau. Les normes et protocoles d’échantillonnage encadrent la technique de prélèvement et la conception des outils de prélèvement, lesquels peuvent assurer la représentativité de l’échantillon. Selon le cadre des activités, trois types sont pratiqués : ponctuel manuel (figure 2), automatique et intégratif (échantillonneurs passifs). L’échantillonnage ponctuel et manuel présente une photographie à un instant donné alors que l’échantillonnage automatique permet de refléter une exposition moyennée, permettant de mieux prendre en compte certains pics de pollution. Ce dernier est réalisé grâce à des pompes programmables en fonction du débit ou par rapport au temps (par exemple sur 24 heures ou tout au long d’un événement pluvieux). Toutefois, des limites en termes de représentativité spatio-temporelle de ces dernières méthodes ont amené au développement récent de nouveaux outils intégratifs. Pour l’instant la première des trois approches reste la plus utilisée, en particulier dans le cadre de la surveillance réglementaire des milieux aquatiques. L’utilisation des appareils automatiques est par contre assez développée dans le suivi des rejets industriels et des stations d’épuration. (cf. V.16).

Les essais collaboratifs pour l’échantillonnage

3Les opérations d’échantillonnage sont encore peu harmonisées du fait de l’absence de formation spécifique et des normes parfois incohérentes.

4Les notions de comparabilité des données et d’estimation des incertitudes de mesures sont abordées par les laboratoires à travers la participation aux essais d’aptitude analytique*. Cependant, de tels essais, portant sur les aspects « échantillonnage », sont pour l’instant peu nombreux. Depuis 2007, le consortium AQUAREF, le laboratoire national de référence pour la surveillance des milieux aquatiques créé pour renforcer l'expertise française dans le domaine, s’est focalisé sur l’amélioration et l’harmonisation des pratiques d’échantillonnage.

5Plusieurs essais collaboratifs d’intercomparaison ont été organisés par AQUAREF avec des organismes de prélèvement sur différentes catégories d’eau (eaux de surface, eaux souterraines, eaux de rejet canalisé…) et représentent une nouveauté au niveau national. Certains de ces essais collaboratifs sur l’échantillonnage d’eau, comme celui organisé sur plan d’eau pour étudier l’impact des opérations de prélèvement sur la qualité des résultats d’analyse, ont été une première au niveau européen. L’impact des opérations de prélèvement sur la qualité des données pour certaines substances réglementées dans les réseaux de surveillance des masses d’eau (zinc par exemple) a été clairement mis en évidence. La variabilité liée aux opérations de prélèvement est significative, et parfois plus importante que celle observée sur l’analyse, en cohérence avec les essais collaboratifs antérieurs. Un essai sur le système de prélèvement à l’aide d’une eau exempte de contaminants permet d’identifier ou non une contamination éventuelle des outils d’échantillonnage. Ces travaux ont conduit à intégrer de nouvelles recommandations dans les guides techniques nationaux et à mettre en place des référentiels de formations « échantillonnage ». Le choix de l’outil d’échantillonnage joue un rôle clé dans ce processus. Ce choix dépend de plusieurs contraintes, comme l’accessibilité du site, la famille de paramètres à rechercher et l’objectif de l’étude. La mise en œuvre systématique des étapes de nettoyage et de conditionnement pour le matériel d’échantillonnage s’avère également primordiale dans les années à venir. La maîtrise de ces opérations peut passer par plusieurs années d’expériences sur le terrain ou par une formation initiale.

Les outils innovants d’échantillonnage

6Les difficultés analytiques liées à la mesure de micropolluants traces dans les eaux naturelles ou urbaines ont conduit au développement de divers systèmes d’échantillonnage intégratifs et/ou in situ, dans le but de faciliter l’échantillonnage, la détection et la quantification des micropolluants dans les eaux. Ce type d’échantillonnage est basé sur le piégeage en continu des contaminants entrant en contact avec l’échantillonneur pendant la durée de son exposition au milieu étudié. Pour capter les différentes classes de polluants, différents adsorbants* et membranes peuvent être utilisés dans les échantillonneurs. Grâce aux échantillonneurs passifs, il est possible d’obtenir un échantillon moyenné sur le temps d’exposition et d’atteindre des limites de quantification plus basses que les outils traditionnels. Les dispositifs actuellement existants permettent d’échantillonner des composés inorganiques, tels que les métaux libres et certains complexes. Ils permettent également l’accumulation, le suivi intégré des concentrations des substances organiques hydrophobes ou hydrophiles neutres. En revanche, des études commencent à paraître sur l’échantillonnage des composés organiques très solubles (certains herbicides ou pharmaceutiques). L’échantillonnage passif présente des avantages, mais aussi des limites : d’un point de vue pratique, pertes (à cause du courant de l’eau par exemple), vol ou vandalisme. Toutefois, l’inconvénient majeur des échantillonneurs passifs reste dans l’immédiat la difficulté de calibration que nécessite la prise en compte des conditions environnementales (température, turbulences…), pouvant faire varier leur taux d’échantillonnage.

7Ces échantillonneurs passifs ne sont pas seulement utilisés pour améliorer la sensibilité et la représentativité des analyses chimiques, mais ils sont de plus en plus utilisés comme support pour des bio-essais in vitro, afin d’améliorer la biodétection des perturbateurs endocriniens* dans les milieux aquatiques. En conclusion, l’amélioration des techniques d’échantillonnage de l’eau pour la recherche des micropolluants constitue l’un des enjeux majeurs pour une fidèle caractérisation de l’état des milieux aquatiques.

Bibliographie

Références bibliographiques

• F. BOTTA, J.-P. BLANQUET, R. CHAMPION, C. FERRET, N. GUIGUES, J. LAZZAROTTO et B. LEPOT – Impact des opérations de prélèvements sur la variabilité des résultats d’analyses. Essai inter-comparaison sur le prélèvement en plan d’eau 2010. Rapport AQUAREF, 2010.

• J.-L. GONZALEZ, L. FOAN, A. TOGOLA, E. UHER, J. GUYOMARCH, D. MUNARON, N. TAPIE et H. BUDZINSKI – Bilan des opérations "grande échelle" (utilisation des échantillonneurs passifs DGT, POCIS, SPMD, SBSE) : substances DCE et pharmaceutiques. Rapport AQUAREF, 2013.

Table des illustrations

Légende Répartition des stations d’échantillonnage dans le cadre du suivi qualitatif des cours d’eau français. © MEDDE/ONEMA
URL http://books.openedition.org/editionscnrs/docannexe/image/9990/img-1.jpg
Fichier image/jpeg, 96k

Auteur

Hydrogéologue, Ingénieur d’études et de recherche à l’INERIS, Verneuil-en-Halatte, p. 214.
fabrizio.botta@ineris.fr

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