Cours de Prélèvement - Partie 2 - PDF

Chapitre 1 : Echantillonnage (Partie 2) 1. MODIFICATIONS DE L'ECHANTILLON APRES PRELEVEMENT 1.1 Modifications possibles de l'échantillon Le fait de prélever un échantillon d’eau et de le séparer de son milieu naturel entraîne des modifications plus ou moins importantes selon les par...

Chapitre 1 : Echantillonnage (Partie 2) 1. MODIFICATIONS DE L'ECHANTILLON APRES PRELEVEMENT 1.1 Modifications possibles de l'échantillon Le fait de prélever un échantillon d’eau et de le séparer de son milieu naturel entraîne des modifications plus ou moins importantes selon les paramètres chimiques j certains peuvent être considérés comme stables à l’échelle de temps à laquelle on travaille (quelques heures à quelques jours), d’autres au contraire varient très rapidement :  La mesure de la température : une augmentation ou une diminution de température entraîne une modification des constantes d’équilibre des éléments en solution. Afin d’établir de nouveaux équilibres chimiques à température ambiante, des réactions chimiques se font, pouvant entraîner la précipitation de sels, favoriser la mise en solution de gaz, modifier les rapports ioniques,... Mise en contact avec l’air et décompression sont également responsables des changements qui peuvent avoir lieu au sein de la solution.  La mesure de la conductivité : chaque espèce ionique participant à la conductivité totale d’une solution pour une part proportionnelle à sa concentration équivalente, toute modification des équilibres chimiques, donc des proportions relatives des éléments dissous, entraîne une modification de la conductivité (ou de la résistivité). Un enregistrement de la résistivité et de la température d’une eau de rivière figure. 1 par une station de mesures automatiques de la température t et de la résistivité de l'eau, montre nettement la relation qui existe entre ces deux paramètres (BRGM). De même, toute variation des équilibres chimiques d’une eau au cours de son transport au laboratoire et de son stockage se traduit par une modification de la conductivité. La figure 2 montre cette variation entre le lieu de prélèvement et le laboratoire. Sur cette figure, les conductivités mesurées sur le terrain sont en général plus fortes que celles déterminées en laboratoire : ces variations reflètent entre autre dans ce cas la précipitation de sels de Fe que contenaient les eaux. 1  La mesure des gaz dissous : le gaz carbonique en solution a d'autant plus tendance à s’échapper que la température de l’eau est plus élevée ; le départ de C02 peut provoquer la précipitation de carbonates, entraînant une variation du pH. Il n’est pas toujours possible de prévoir ni le sens, ni l’importance de la variation du pH entre le lieu de prélèvement et le laboratoire (variation fonction de la nature de l’eau, du soin apportée au prélèvement et de la pression initiale de l’eau...). La figure 3 montre que ces variations peuvent être importantes.  La mesure du potentiel d’hydrogène (pH) Potentiel d’hydrogène : H L’acidité relative de l’eau est mesurée sur l’échelle du pH (mesure de la concentration d’ions hydrogène), comprise entre 0 et 14. Un pH de 0 correspond à une acidité maximale, et un pH de 14, à une alcalinité maximale. L’eau pure a un pH de 7 (neutre). Cette échelle est logarithmique : la baisse ou la hausse d’une unité de pH signifie que l’acidité est respectivement multipliée ou divisée par 10. Une eau dont le pH est de 6 est cent fois plus acide qu’une autre dont l’eau a un pH de 8. Le pH d’un cours d’eau dépend généralement de la géologie teneur en CO2 et les pollutions de surface, (les rejets d’eaux usées et les eaux de drainage) peuvent le faire baisser.  La mesure du Eh (potentiel d'oxydo-réduction) Le potentiel d’oxydo-réduction, ou potentiel rédox, est une mesure qui indique le degré auquel une substance (eau dans notre cas) peut oxyder ou réduire une autre substance. Le potentiel redox se mesure en millivolts (mV) en utilisant un rédox-mètre. Une mesure de potentiel rédox positive indique qu’une eau est un agent oxydant. Plus la mesure est élevée, plus elle est oxydante. Une eau avec une mesure de potentiel redox de +400 mV est quatre fois plus oxydante qu’une substance avec une mesure de potentiel rédox de +100 mV. Une mesure de potentiel rédox négative indique que le milieu est réducteur. Plus la mesure est basse, plus elle est antioxydante. Une eau avec une mesure de potentiel rédox de -400 mV est quatre fois plus antioxydante qu’une substance avec une mesure de potentiel rédox de -100 mV. La plupart des types d’eau, y compris l’eau du robinet et l’eau embouteillée, sont des agents oxydants et la valeur de leur potentiel rédox est positive. 2  1.2 Préparation de l'échantillon après prélèvement : Afin de limiter au maximum les modifications que peut entraîner le prélèvement (il n'est pas possible de les supprimer totalement), il est recommandé :  de faire plusieurs échantillonnages si des anions d'une part, des cations d'autre part, doivent être dosés ;  d'ajouter au prélèvement destiné à la détermination des cations majeurs et traces, quelques centimètres- cubes d'acide fort (HCl ou HNO3 ) afin de stabiliser la solution et d'éviter les précipitations donc la disparition d'éléments de la solution ;  d'ajouter au prélèvement destiné au dosage des anions quelques gouttes de chloroforme afin de réduire l'activité bactérienne susceptible de modifier la composition anionique de la solution (NO 3 , SO4) ;  de transporter et conserver les eaux dans un endroit frais (glacière 4° C) : le froid joue le même rôle que le chloroforme ;  de faire les analyses le plus rapidement possible pour éviter l'influence du temps et de la nature du récipient sur la qualité des résultats analytiques. On peut estimer que dans ces conditions, les échantillons peuvent être conservés 3 mois au maximum La congélation C'est un moyen drastique pour bloquer l'activité biologique. Cette méthode de conservation ne doit être employée qu'avec discernement car les effets sur la composition chimique en éléments majeurs est importante. En effet, différents minéraux précipitent lors du processus de congélation. Ces minéraux ne seront pas solubilisés lors de la décongélation et la composition chimique de la solution sera très affectée. Le stockage à l'abri de la lumière et au frais Quelle que soit la technique retenue pour le conditionnement, on aura tout intérêt à stocker les échantillons à l'abri de la lumière et à la fraîcheur. L'activité photosynthétique liée à l'exposition à la lumière peut modifier sa teneur en nitrates et le COD. Précautions particulières pour les isotopes ( 18O, 2H, 13C,....) Pour les isotopes stables de l'eau, le point important est de limiter l'évaporation des solutions. Ceci passe par la:  qualité de la fermeture (bouchon à double pas de vis énergiquement vissé sur un flacon rigide i.e. verre)  le stockage de tous les flacons ensemble dans une poche plastique hermétiquement fermée.  l'empoisonnement des solutions pour les isotopes de C et N Remarque : la filtration de l'échantillon sur le terrain est discutée. Si l'échantillon contient des particules en suspension qu'on ne filtre pas, l'acidification peut entraîner le passage en solution d'éléments constitutifs des sédiments. Si on n'acidifie pas, des éléments de l'eau tels que Fe, Mn, peuvent précipiter et être entraînés avec les sédiments lors du filtrage au laboratoire. Il est donc important de fournir à l'analyste tout renseignement sur les opérations réalisées après prélèvement et sur l'existence ou non de dépôt lors du prélèvement. 3