détection et analyse en ligne de micropolluants organiques dans les eaux naturelles
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HOCER-ISInstrumentation & systèmes
Détection et analyse en ligne de micropolluants organiques
dans les eaux naturelles
HOCER-ISInstrumentation & systèmes
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
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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
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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
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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
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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
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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)
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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
.
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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
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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
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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.
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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.
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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)
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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
HOCER-ISInstrumentation & systèmes
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
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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)