Kits colorimétriques : de la précision sur le terrain

Les besoins pour des analyses de terrain simples à mettre en œuvre par du personnel non spécialisé concernent les eaux destinées à la potabilisation, les eaux potables, le contrôle des ouvrages d’eaux potable après des opérations d’entretien, les eaux usées, mais aussi des eaux de procédés dans l’industrie et notamment dans l’agroalimentaire, des analyses de terrains (sols agricoles, sols pollués...), des procédés biologiques (méthanisation et autres processus de digestion) la pisciculture.

La plupart des ions simples (calcium et autres métaux, chlorures) complexes (ammonium, phosphates, nitrates, chromates, bromates etc.), des espèces chimiques minérales ou organiques (formaldéhyde, glucose, acide lactique, alcools, acides gras volatils...) ou des paramètres globaux : pH, DCO, DBO... sont concernés. Le phénomène exploité par

Ces kits reposent sur l’apparition d'une couleur plus ou moins intense, analysée soit par l’œil en comparaison avec une échelle colorimétrique, soit par un photomètre ou un spectrophotomètre.

Le large spectre de kits aujourd'hui disponible correspond à l'immense variété des demandes des exploitants dont les besoins sont très divers. La réglementation, toujours plus exigeante sur la fréquence des analyses, la précision, la sensibilité en concentration et la traçabilité, joue également un rôle important.

Les kits colorimétriques : prêts à servir

Ces kits se présentent sous la forme de mallettes contenant tout ce qui est nécessaire à la réalisation de l’analyse : tube, tube gradué, burette, gants, ampoule ou pochette de réactif, spatule de prélèvement, parfois balance (analyse de sol) ou filtre sommaire pour éliminer des particules solides. L’opérateur n’a pas à rechercher quelque complément que ce soit. Cet usage unique peut laisser penser que ces analyses présentent un coût important à la longue.

En réalité, le coût d'un kit n’est pas significatif. Il faut mettre en balance de nombreux paramètres tels que le temps économisé, le coût horaire du personnel qui pratique l’analyse, des frais de transports s'il s'agissait d’envoyer des prélèvements ; sans parler, si un procédé est en jeu, des économies sur le fonctionnement d'une installation ou d'une pollution évitée.

Dans le cas d’analyse de sols par exemple, une analyse rapide de contamination aux hydrocarbures (ou autre substance) évitera parfois d’envoyer des échantillons au laboratoire.

« Ces analyses répondent à trois grands types de demandes : qualitatif, c’est-à-dire présence ou non d'une espèce, semi-quantitatif avec l'évaluation grossière d’une concentration ou quantitatif s’il s’agit de déterminer beaucoup plus précisément une concentration. À chaque attente correspond un format de test précis » explique Jérôme Porquez, Chef des ventes chez Macherey-Nagel.

Une offre variée qui correspond à des besoins très divers

Ces supports d’analyses se présentent sous plusieurs formes : papier en rouleau, bandelettes à tremper dans le milieu et qui changent de couleur de manière plus ou moins marquée selon la concentration ; Palintest, Chemetrics, Aqualytic, Merck Millipore distribué en France par VWR, Macherey-Nagel proposent une large gamme de papier et bandelettes. Pour certaines analyses, des dispositifs de préparation d’échantillon sont prévus. Même pour les bandelettes, on voit apparaître des lecteurs. Macherey-Nagel a sorti fin 2011 le Quantofix Relax pour la lecture des bandelettes du même nom. Après trempage dans le fluide et développement de la couleur (quelques secondes), la languette est analysée par réflectométrie. « La précision de lecture est meilleure, plus fiable, un ticket est imprimé (valeur mesurée, date, nom d’échantillon...), archivable dans un cahier, et la mesure est aussi mémorisée (200 mesures) et chargeable sur ordinateur » explique Jérôme Porquez.

La gamme de tests de Macherey-Nagel inclut également les kits de terrain Visocolor Eco. Cette catégorie de réactifs est écologique (les réactifs ne nécessitent pas de traitement spécifique pour leur élimination et peuvent être directement rejetés) et économique. De plus, en fonction de la précision et de la traçabilité attendues, ces tests sont exploitables aussi bien visuellement.

Qu’à l'aide d’un lecteur portable de type Nanocolor PF12, ce dernier système est bien adapté à l’analyse de terrain car il est compact, étanche et permet l’analyse de plus de 100 paramètres. La société a présenté à Pollutec 2012 le Nanocolor PF3, dérivé du PF12, mais spécialisé par domaine d'utilisation : piscine, eau potable, station d’épuration... Plus spécialisés, ils sont aussi plus économiques pour un usage donné. Dans tous les cas, tout est fait pour simplifier la manipulation afin de garantir le meilleur résultat.

Merck Millipore développe également une offre très importante commercialisée en France par VWR. Les tests Microquant® sont ainsi dédiés aux eaux industrielles, eaux de refroidissement et de chaudière, aux eaux turbides ou colorées grâce à son principe léger de transmittance de témoin blanc. Un comparateur de couleurs en plastique permet d'utiliser ses tests dans des environnements humides. Les kits Aquaquant® sont dédiés à l’analyse des eaux souterraines, de l'eau potable, des eaux brutes et des eaux industrielles. La caractéristique spéciale de cette gamme réside dans la mesure de basses concentrations : avec les tests Aquaquant®, les exploitants peuvent détecter des concentrations en dessous du ppb. Ces sensibilités de mesure sont rendues possibles grâce à une plus grande épaisseur de couche et à la conception spéciale du comparateur Aquaquant®. Merck propose également des laboratoires compacts pour la détermination de l’ammonium, de la dureté carbonatée (capacité à lier les acides), de la dureté totale et résiduelle, des nitrates, nitrites, du pH, des phosphates, de la température, de l’oxygène et de la consommation d’oxygène.

Hanna Instruments a également développé des trousses d’analyses mono ou multi-paramètres permettant d’effectuer facilement et rapidement des analyses de bonne sensibilité à un coût compétitif. La méthode exclusive “Hanna Checker Disc”, avec comparatif à disque spectral intégré, offre une résolution et une exactitude accrues. Elle repose sur une comparaison de couleur grâce à un disque teinté en continu de l’extrême pâle au foncé. Le tube de référence et le tube de test sont placés dans le comparateur ; le résultat se lit par comparaison visuelle de couleur avec le disque coloré.

Cifec propose également une large gamme de kits colorimétriques sous la forme de mallettes complètes prêtes à l'emploi, de trousses, de coffrets ou de réactifs associés à des comparateurs visuels, des colorimètres ou des photomètres. Eau potable, eaux usées, eaux industrielles et eaux de piscines, la plupart des paramètres sont couverts.

Cifec propose aussi des prestations de maintenance et d’étalonnage des photomètres de terrain, ainsi que des étalons de couleur et des étalons chimiques (chlore, pH...), permettant de vérifier le bon fonctionnement des photomètres et des réactifs. Depuis décembre 2012, Cifec commercialise le kit de terrain TriChlorAir permettant l’analyse par colorimétrie des ppb ou mg/m³ de trichloramines dans l’air des piscines couvertes.

Libios commercialise de son côté des kits pour la détection des PCB (gamme Dexsil) dans les fluides isolants à base d’huiles minérales (huiles de transformateurs électriques) ainsi qu’un kit de détermination des nitrates basé sur la réduction des nitrates en nitrites par l’enzyme Nitrate Réductase (NaR), à l'aide du donneur d’électrons naturel NADH. Les nitrites réagissent avec des réactifs en phase acide pour développer une couleur visible. La concentration en nitrates dans l’échantillon à analyser est déterminée en mesurant l'absorbance de l’échantillon à 540 nm par rapport à une gamme standard nitrates.

Les nitrates peuvent être déterminés dans les échantillons aqueux, les extraits de tissus végétaux, dans le sol et dans les aliments. Le test est conçu pour mesurer les nitrates dans la gamme de 2,0 à 44 ppm nitrates.

Orchidis (groupe Aqualabo), distributeur de matériel et de produits d’analyse de chez Hanna, Hach-Lange ou Macherey Nagel, fabrique également ses propres kits d’analyses, et, fait notable, en France. Orchidis fabrique également son propre photomètre. « Nos kits sont proposés sous forme de petits kits ou trousses mono-paramètres, ou bien de mallettes multiparamètres » explique Cyril Bellaiche, Chef de Produit chez Orchidis Laboratoire. « Nous couvrons la plupart des paramètres pour les eaux potables, usées, industrielles, piscine... ». Orchidis propose également des mallettes d’analyses sur mesure personnalisées à la demande dont l’ensemble du contenu est fabriqué en France.

Côté distributeurs, Labo Moderne, Isitec-Lab, Grosseron ou Fisher Scientific proposent une gamme de kits aptes à traiter un large spectre de besoins tandis que d’autres acteurs sont très spécialisés à l’image d’Environnement Process & Analyse qui propose des kits d’analyse colorimétriques capables de détecter les hydrocarbures pétroliers dans le sol ou encore de Cillit et d’Aqualux qui commercialisent tous deux des kits dédiés à l’analyse des eaux de piscines. Ils permettent d’analyser le pH, le chlore libre (DPD1), le chlore total (DPD1+DPD3) et le stabilisant (acide isocyanurique) ; ces données sont consignées de façon journalière dans le carnet sanitaire conformément à l’arrêté du 7 avril 1981.

Plus de précision et de traçabilité

Un mouvement vers la précision et la traçabilité est confirmé par Frédéric Soumet de Hach-Lange qui propose des tests en tube : « Si dans l’eau potable, la demande est assez stable avec des mallettes à façon pour des usages donnés (pH, turbidimétrie, chlore...), en eau usée, les stations ont tendance à regrouper leurs échantillons vers des laboratoires centraux qui les traitent en grande série grâce à l’automatisation de la photométrie. ». Les tests en tube facilitent les manipulations sur le terrain et protègent aussi les opérateurs de la chimie utilisée dans les tubes. Cette manière de faire profite aux microméthodes qui mettent en jeu beaucoup moins de produits. Pour la DCO, la microméthode est même une méthode de choix, car reconnue par la normalisation et plus précise aux basses concentrations. Le phosphore en bénéficie depuis peu.

Les kits biologiques se développent

La biologie se met aussi aux kits pour détecter des polluants chimiques (pesticides, toxines, tensio-actifs...) ou des microorganismes et leurs métabolites. L’avantage décisif des kits est la rapidité du résultat comparé aux méthodes classiques de la microbiologie par mise en culture et identification visuelle (plusieurs jours à plusieurs semaines) par un personnel très expérimenté. Les kits utilisent les microplaques à puits.

(généralement 96 puits) au fond desquels se trouvent les réactifs, ou des bandelettes. On n’échappe pas entièrement aux exigences de la biologie puisqu’il faut souvent des périodes d’incubation et de développement de la réaction colorée (une demi-heure à une vingtaine d’heures selon le paramètre) indiquant la présence ou l’absence d'une substance ou d’un micro-organisme. Les produits de Novakits basés sur les méthodes Elisa (représentant Abraxis) détectent les toxines de micro-algues (cyanobactéries et phycotoxines marines) en une à trois heures ; un test de terrain pour les microcystines (libres et totales) utilise des bandelettes pour un résultat en 1 heure. La société propose aussi des tests immuno-enzymatiques pour les pesticides des principales familles (triazines, glyphosate, chloroacétamides, phénylurées) sous forme microplaques ou en tube avec particules magnétiques sensibilisées ; là encore la durée d’analyse est de l’ordre de l'heure. Les résidus chimiques (hormones, phénols, tensioactifs…) sont également détectés par des tests Elisa.

Idexx a développé de son côté des tests d'autocontrôle rapide des eaux de consommation et de baignade Colilert-18/Quanti-Tray pour le dénombrement des E. coli et des coliformes en 18 h seulement (incubation indispensable). Colilert-18 est certifié AFNOR eau de consommation (2009), eaux de baignade (2012) et normé ISO 9308-2:2012. La société propose aussi les Enterolert-E et DW pour les entérocoques en 24 h et Pseudalert pour les Pseudomonas aeruginosa en 24 h. Selon Fabrice Le Gendre, la demande pour ces kits progresse fortement car ils répondent à des besoins de terrain : valider l'efficacité du nettoyage de réservoirs et châteaux d’eau, contrôler un réseau avant sa mise ou remise en service, mesurer les performances de traitements. Ces méthodes légères requièrent toutefois une étuve et une lampe UV pour exciter la fluorescence et visualiser le résultat.

Envolure utilise aussi la fluorescence dans ses kits de caractérisation des eaux résiduaires et déchets organiques (potentiel méthane). Enverdi est un kit utilisant une microplaque 96 puits pour déterminer en 15 h seulement la valeur de DBO, qui, par définition, demande 5 jours ; la lecture de résultat nécessite un lecteur de microplaque (qui sert aussi à l’incubation) relié à un microordinateur. Le kit a été validé par le SIAAP (voir l'article EIN n° 346).

Les phosphates sont analysés par le kit Enalyse (P) en microplaque également. Le kit GH couvre les concentrations de 3 à 86 mg/L P-PO4 et le P de 15 à 350 µg/L P-PO4. Il est utilisable notamment pour suivre la précipitation-récupération des phosphates en struvite. L’analyse ne prend que 5 minutes.

Pour la méthanisation d’effluents, deux kits sont disponibles pour la détermination du potentiel méthane avec le kit Envital en moins de 2 jours (et non 20 à 40 jours de la méthode NF EN ISO 11734) et avec l'Envifa pour celle des acides gras volatils lors de la méthanisation en deux gammes, de 30 à 400 mg éq acétate/L et 100 à 4000 mg éq acétate/L en un quart d’heure. Selon Yves Dudal, « Ces méthodes rapides, simples et peu coûteuses suscitent un énorme intérêt chez les industriels qui passent actuellement en phase de transfert sur leurs sites d'exploitation ».