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Comment analyser la qualité de l’eau ? Des tests chimiques peu coûteux

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Échantillons pour analyse colorimétrique
Crédit photographique :
Chemical Heritage Foundation, sur la plateforme Flickr
sous licence Creative Commons 2.


Note de l’auteur : ce billet de blog est le deuxième d’une série consacrée aux méthodes d’analyse de la qualité de l’eau qui nécessitent peu de moyens techniques (a).

Grâce à la chimie, on peut aujourd’hui déceler des milliers de substances chimiques dans l’eau, même à des concentrations minimes. Déjà impressionnante, la liste des tests disponibles ne cesse de s’allonger et la plupart des méthodes requièrent un équipement de laboratoire de pointe. Mais, heureusement, il n’est pas besoin d’analyser tous les éléments présents dans l’eau ! Un ensemble de tests plus restreints et plus pratiques suffit pour avoir une bonne idée de la qualité chimique de l’eau. Ces dispositifs existent également dans une version plus sommaire, pour les petits budgets.
 

Les différents types de tests

Trois grandes catégories de tests portatifs permettent de mesurer in situ la composition chimique de l’eau :

  • Les bandelettes test – Il s’agit de petites bandes à usage unique qui changent de couleur pour indiquer la concentration de tel ou tel produit chimique. On « active » la bandelette en papier ou en plastique en la trempant dans l’échantillon d’eau à analyser et en l’agitant, ou en la maintenant sous un flux d’eau. Après un temps d’attente très court, on compare la couleur de la bandelette aux couleurs d’une plaquette colorimétrique et on lit la valeur correspondante. Ces kits sont extrêmement simples à utiliser, mais moins précis que d’autres méthodes, surtout si l’on ne suit pas parfaitement les instructions.
  • Les kits colorimétriques – Ils sont très nombreux. Dans la plupart des cas, il faut ajouter un sachet de poudre ou quelques gouttes d’un réactif à un échantillon d’eau dans un tube en plastique réutilisable, puis placer le tube dans un petit boîtier contenant un disque en plastique sur lequel une échelle chromatique est imprimée. On fait tourner le disque pour déterminer la couleur la plus proche de celle de l’échantillon, et on lit la valeur correspondante. Ces kits sont un peu plus complexes et plus coûteux, car il faut suivre plusieurs étapes et, bien souvent, attendre un certain temps le résultat, mais celui-ci est généralement assez précis.
  • Les appareils numériques manuels – L’eau peut aussi être analysée avec des testeurs, des colorimètres ou des photomètres numériques légers et portatifs. Ces appareils donnent les résultats les plus précis, mais sont également plus onéreux et plus difficiles à utiliser que les deux méthodes précédentes. Ils fonctionnent avec des piles et doivent être étalonnés. Ils sont utiles aux techniciens qui procèdent à des mesures sur le terrain, et ils jouent un rôle essentiel dans un réseau de suivi en continu ou à distance. Cependant, ils sont peu susceptibles de convenir pour des tests de la qualité de l’eau qui reposent sur ce que l’on appelle la « science citoyenne » ou la « science participative » (a).
 
Les paramètres de la qualité chimique de l’eau
 
La question suivante est : quels éléments chimiques faut-il rechercher ? Le Fonds des Nations Unies pour l’enfance (UNICEF) recommande (a) de surveiller en priorité la teneur en fluorure, arsenic et nitrates. Dans les zones où le sol est naturellement riche en minéraux contenant du fluor et de l’arsenic, la concentration de ces substances dans l’eau des puits peut être élevée. Or, une exposition chronique est dangereuse pour la santé humaine [1]

Comment déterminer la présence de ces éléments ?
 
  • Fluorure : il existe au moins un kit colorimétrique manuel pour le fluorure, mais, parce qu’ils sont précis, on préfère souvent les colorimètres numériques portatifs. La société Akvo a récemment présenté Akvo Caddisfly, un système de test colorimétrique qui permet d’afficher sur l’écran d’un smartphone la teneur en fluorure (a).
  • Arsenic : il existe peu de méthodes de test in situ pour l’arsenic. C’est en laboratoire que l’on mesure le mieux ce polluant. On trouve dans le commerce des kits de test, mais ils sont relativement difficiles à utiliser et le processus comporte plusieurs étapes. Cependant, malgré des « mesures » qui ne sont pas toujours précises, ils détectent la teneur en arsenic dans presque tous les échantillons où elle est supérieure à 100 microgrammes par litre (µg/l), ainsi que dans la plupart des échantillons où elle est comprise entre 50 et 99 µg/l. C’est pourquoi l’UNICEF recommande, lorsque ces kits sont utilisés, que le résultat (la présence ou l’absence d’arsenic) soit indiqué par rapport à une concentration de référence de 50 µg/l, la norme pour l’eau potable dans de nombreux pays affectés par une contamination naturelle à l’arsenic. 
  • Nitrates :  on peut recourir à des bandelettes test ou à des kits colorimétriques, ou encore à un testeur numérique. Une forte teneur en nutriments sera associée à une pollution agricole due à des engrais (azote et phosphore) ou à des déjections animales (azote). Les latrines, les eaux usées, les décharges et la pollution industrielle peuvent aussi générer de l’azote. La surveillance des nitrates constitue un moyen simple d’évaluer l’effet des déchets agricoles et humains sur la qualité de l’eau. 
 
Selon les ressources disponibles, l’UNICEF propose d’inclure trois paramètres chimiques supplémentaires dans les programmes de suivi de la qualité de l’eau : la concentration en fer et en manganèse, deux métaux d’origine naturelle, et la quantité totale de matières solides dissoutes (TDS). Le fer, le manganèse et les TDS peuvent donner à l’eau un goût et une odeur qui risquent d’inciter les consommateurs à chercher ailleurs une eau plus agréable… mais potentiellement insalubre.
  • Fer et manganèse : la concentration de ces deux métaux peut être mesurée avec des bandelettes test ou des kits colorimétriques, mais aussi avec des appareils numériques portatifs. Les tests in situ qui font appel à un équipement numérique sont jugés fiables.
  • TDS : Les TDS se composent d’un mélange de sels inorganiques, essentiellement du sodium, des chlorures, du potassium, du calcium et du magnésium. Au lieu de détecter la concentration de tel ou tel élément, on mesure la conductivité (a) de l’eau au moyen d’un testeur numérique. Il n’est pas possible d’utiliser une bandelette ou un kit colorimétrique, même s’il existe aujourd’hui au moins un système de mesure de la conductivité qui peut être utilisé avec un smartphone (a).
 
Dans les réseaux de distribution d’eau chlorée, il est important de surveiller deux autres paramètres chimiques : le pH (potentiel hydrogène) et le chlore résiduel.
  • pH : nombre de bandelettes test et de kits colorimétriques permettent de déterminer le pH. Une méthode plus coûteuse et plus sophistiquée consiste à utiliser un pH-mètre à électrode. Le pH indique la quantité d’ions d’hydrogène, c’est-à-dire l’acidité ou la basicité de l’eau. Le pH n’est pas un polluant, mais une variable chimique de base. Il influe sur le comportement d’autres éléments chimiques, et notamment sur la capacité du chlore résiduel à lutter contre la contamination microbienne. Une variation brutale du pH peut être le signe d’un dysfonctionnement de l’usine de traitement de l’eau, ou d’une pollution survenue dans une masse d’eau (à la suite, par exemple, de rejets industriels illégaux).
  • Chlore : on dispose de nombreuses méthodes simples pour mesurer le chlore résiduel, telles que des bandelettes test ou des disques colorimétriques, et même des kits d’analyse de l’eau de piscine. En outre, des testeurs numériques portatifs permettent des mesures quantitatives fiables.
 
En fonction du contexte local et de l’objectif d’un projet de suivi de la qualité de l’eau, des analyses chimiques supplémentaires peuvent être réalisées. On peut notamment mesurer l’alcalinité ou la dureté de l’eau (dont la teneur en calcium, en magnésium, etc. ; des kits de test in situ existent), le chlore (un indicateur des intrusions de sel de voirie ou d’eau saline ; des kits de tests sont disponibles), l’oxygène dissous [2], les niveaux de carbone organique (demande biologique en oxygène, demande chimique en oxygène, teneur en carbone organique), les produits agrochimiques (certains pesticides ou engrais) ou les contaminants miniers/industriels (polychlorobiphényles, cyanure…). En outre, il est souvent intéressant d’analyser au niveau local la quantité de métaux lourds comme le plomb, le mercure, le cuivre ou le chrome. 

Néanmoins, étant donné les technologies actuelles, c’est en laboratoire que ces tests supplémentaires sont le plus souvent effectués. Mais ceux qui nécessitent peu de moyens techniques – il suffit, par exemple, d’un smartphone – font l’objet de travaux de recherche, notamment en ce qui concerne le mercure (a) ou les pesticides (a) (voir également ce lien (a)).

Ne manquez pas de lire notre prochain billet de blog, qui traitera des analyses microbiennes de l’eau !
 
 
[1] Si les tests précédents indiquent que, lorsque les teneurs en arsenic et en fluorure ne sont pas préoccupantes, on peut décider de ne pas analyser ces deux éléments et de se concentrer sur des substances localement plus importantes. La contamination à l’arsenic et au fluorure peut aussi être due à l’activité humaine, par exemple à l’exploitation minière ou à des rejets industriels.
 
[2] Les méthodes d’analyse de l’oxygène dissous qui requièrent peu de moyens techniques reposent sur un processus qui comporte plusieurs étapes, notamment l’ajout d’un réactif puis un titrage goutte à goutte. Une formation peut être nécessaire, et les résultats des mesures varient davantage que ceux obtenus avec d’autres méthodes. Il existe aussi des testeurs numériques.
 

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