Détection et analyse en ligne de micropolluants organiques dans les eaux naturelles

HOCER-ISInstrumentation & systèmes

Détection et analyse en ligne de micropolluants organiques

dans les eaux naturelles


Introduction

•Objet:Présentation d’un système de détection et d’analyse de micropolluants dissous dans l’eau

•Plan•Présentation du système Aquapod

•Méthodologie

•Résultats laboratoire

•Evaluation terrain

•Série de mesures

•Application à d’autres eaux


AQUAPOD

• Détection de micro-pollutions organiques– Sensibilité:

• < 0,4µg/l sur eaux de surface

• < 0,1 µg/l sur eaux à faible charge organique

– Large spectre de détection• pesticides, hydrocarbures,

phénols, HAP, lisiers, ....

– Capacité d’identification• spectrométrie UV


AQUAPOD

• Fréquence mesures– Micro-polluants: 1 / 45 mn.

– UV-direct: 12/h.

• Entretien– Autonomie 250 analyses

– Cartouche, solvant: 1/ 10j.

– Lampes UV, (1 / trimestre)

PC de contrôle

Analyse eaux brutes

Spectrophotomètre UV

Coffret de concentration

Réserves solvants


Méthode

Filtration tangentielle (0,8µm)

Fixation des Matières organiques dissoutes

Sur résine

Séparation matièreshumiques et fulviques

Analyse spectrométrie UV(Déconvolution)

Extraction produits à analyser

UV

Eau, milieu

Schéma de principe

Eluant

Pompe Echantillon

Pompe de précision

SRi SL

SRé

1

3

2

1 Chargement, rinçage, régénération 2 Elution 3 Analyse eau brute

Filtration

Rejets


Analyse UV(1)

•Le spectre UV <==> somme de spectres de référence•Un nombre restreint de spectres de référence permet, dans la plupart des cas, d’expliquer la forme du spectre UV d’un échantillon inconnu

ai. REFi ( ) r

i

p

1

Se()=

•Se(et REFi() absorbances de l’échantillon et de la référence i,

• r erreur commise dans la restitution

S=1,7356*Sa+1,4112*Sb+ 0,2506Sc+ 0,00*Sd + 0,115*Se


Analyse UV (2)

Spectres références eau

(Sans polluants)Spectre références

polluants

Modèles 1, …, n

(8 spectres/ modèles)

Recherche de la meilleure solution pour chaque modèle

Comparaison des meilleures solutions trouvées• proximité des spectres modélisés et mesurés• Moyenne des meilleurs résultats

Détermination de la mesure

Bases de référence

Résultats et indice de qualité mesures (fonction de la qualité de modélisation)


Déconvolution UV

Spectres UV éluat - Pont Ar Bled 3/07/2000

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

200 220 240 260 280 300 320 340

Longueur d'ondes (nm)

D.O

.

Mesuré

Polluants

Eaux

Modélisé

Diuron

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

200 220 240 260 280 300 320 340

Longueur d'onde (nm)

D.O

.


Produits détectés

PesticidesTriazines

Atrazine - simazine 0,24 0-10DEA 0,21 0-10Terbutam 0-10

Urées substituées

Diuron 0,21 0-10Isoproturon 0,39 0-10Chlortoluron 0,21 0-10

Pyréthrénoïdes

Cybermétrim 0-10Organo-phosphorés

Ethyl-Parathion 0-10Amides Acétochlore, alachlore, … 0-10

Hydrocarbures (1)Fuel 0-20 / 0-250Gazole 0-20 / 0-250Super 98 0-20/ 0-250Super 95 0-20 / 0-250

Phénols

Chlorophénols 0-10Para-crésol 0-10Nitro-phénols 0-10

Lisiers (2) Rejets STEP (2)

ToxinesMicrocystine L,R (3)

Mélanges complexes

Autres produitsSelon caractéristiques, à tester au préalable

ProduitsSeuil de

quantification (µg/l)

Gamme de mesure (µg/l)

Produits industriels


Résultats tests labo

Linéarité : Atraziney = 0,8915xR2 = 0,9996

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00

concentrations théoriques

conc

ent

rati

ons

m

esu

rées

Paramètres Atrazine Diuron Linéarité 0,999 0,995 Limite de détection théorique 0,03 µg/l 0,06, µg/l Limite de quantification théorique 0,1 µg/l 0,2 µg/l Répétabilité à 20% (2 µg/l) ± 0,03 µg/l - 1,5 % ±0,02 µg/l - 1,0% Répétabilité ordinaire à 7% ± 0,02 µg/l - 3% ± 0,04 µg/l – 6%

Conditions du test : Eau de faible charge organique (Evian), cuve UV de 20 mm, selon protocole ISO 15389.

Linéarité : Diuron y = 0,885x

R2 = 0,9947

0,001,002,003,004,005,006,007,008,009,00

10,00

0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00

concentrations théoriques

con

cen

trat

ion

s m

esu

rées


Dopages eaux brutes

Paramètres Atrazine Isoproturon Diuron DEA Chloro-toluron

Biais -0, 054 -0 ,097 0,000 -0,042 0,003

Limite de quantification 0,240 0,385 0,210 0,350 0,212 Plus Petit Changement Détectable

0,189 0,243 0,230 0,200 0,110

Répétabilité ordinaire à 50%

0,064 0,045 0,112 0,077 0,074

Conditions: Tests réalisés par la CU de Nantes sur des eaux de Loire, dopées après filtration.


Dopages eaux traitées

Paramètres Atrazine Isoproturon Diuron DEA Chloro-toluron

Biais -0.005 / -0,016 -0,016 -0,015

Limite de quantification 0,08 0,06 0,13 0,08 0,13 Plus Petit Changement Détectable

0.030 / 0,051 0,039 0,027

Répétabilité ordinaire à 50%

0.027 / 0,023 0,048 0,004

Conditions: Tests réalisés par la CU de Nantes sur des eaux de Loire, dopées après filtration.


Intercomparaison Laboratoire/Aquapod

Isoproturon - Intercomparaison Laboratoire - Aquapod

y = 0,8867x + 0,0448R2 = 0,9528

0

0,25

0,5

0,75

1

1,25

1,5

1,75

2

2,25

2,5

0 0,5 1 1,5 2 2,5

Laboratoire (ug/l)

Aq

uap

od

(u

g/l)

Conditions: Tests réalisés par la Générale des Eaux de Rennes sur les eaux du Meu (dopages sur eaux non filtrées)

Atrazine - Intercomparaison laboratoire-Aquapod

y = 0,9392x + 0,0274R2 = 0,8676

0

0,25

0,5

0,75

1

1,25

1,5

1,75

2

0 0,25 0,5 0,75 1 1,25 1,5 1,75 2

Aquapod (ug/l)

Lab

ora

toir

e (u

g/l)


Résultats Elorn

0

0,5

1

1,5

2

08/06 10/06 12/06 14/06 16/06 18/06 20/06 22/06

Co

nc

en

tra

tio

n (

ug

/l)

Aquapod

Laboratoire

Atrazine - Elorn Juin 2000


Résultats Elorn (2)

0

1

2

3

4

5

03/06 08/06 13/06 18/06 23/06 28/06 03/07

Co

nce

ntr

atio

n (

ug

/l)

Aquapod

Laboratoire

Diuron – Elorn Juin 2000


Autres eaux

Prise d’eau (5µg/l)

Traitement (0,3/0,4 µg/l)

Distribution (0,1 µg/l)

Eaux marines•Installation dans l’estuaire du Belon (1 mois)

•Pas de problèmes lien au sel•Forte variabilité observée (Eaux douces/eaux marines?)

Eaux potables•Meilleure sensibilité (augmentation du facteur de concentration)•Sensibilité de mesures proche de la norme (0,1 µg/l)•Détection de molécules produites par le traitement (bromoformes)

Eaux de source•Similaires aux eaux potables pour les eaux plates•Eaux gazeuses difficulté liées au gaz (variabilité de la mesure)

Documents

Détection et analyse en ligne de micropolluants organiques dans les eaux naturelles