Pour ce type d’analyse, la législation impose deux systèmes de contrôle :
- * un système d’auto-contrôle portant sur les paramètres principaux, effectué sur site. L’auto-surveillance comporte des fréquences relativement élevées et nécessite l’emploi de méthodes analytiques, des mises en œuvre simples et des réponses rapides ;
- * une analyse complète effectuée par un laboratoire agréé par le Ministre de l’Environnement. La fréquence de ce dernier contrôle est fixée dans l’arrêté préfectoral délivré aux industriels concernés.
Des difficultés spécifiques telles que les faibles niveaux de concentration, le nombre d’éléments à doser, les risques d’interférences liés à une présence simultanée de plusieurs éléments dans un effluent, les coûts d’analyse… sont à noter dans l’analyse des rejets. Il est donc nécessaire de sélectionner les méthodes d’analyse en fonction de leur sensibilité par rapport aux limites de rejets et de disposer de matériels spécifiques et performants du type de ceux qui sont examinés ci-après.
Absorption atomique flamme et Four Zeeman
La vaporisation de l’échantillon à une température élevée provoque une rupture des liaisons moléculaires et une formation d’atomes libres, lesquels ont la propriété d’absorber des radiations lumineuses, du visible à l’ultraviolet et à des longueurs d’onde qui leur sont propres. L’absorption est proportionnelle à la quantité d’atomes traversés par la radiation, permettant ainsi, après étalonnage, d’obtenir la concentration de l’élément considéré. La source d’atomisation peut être constituée :
- * soit d’une flamme dans laquelle la solution à doser est nébulisée ;
- * soit d’un système électrothermique (ou four) permettant d’atteindre des concentrations plus faibles, dans lequel la solution à doser est injectée.
Cette méthode est utilisable pour le dosage de tous les métaux, en tant qu’élément total, sans différenciation des valences, à des teneurs pouvant descendre au milligramme par litre (mg/l) dans le cas d’une atomisation par flamme, et au microgramme par litre (µg/l) dans le cas d’une atomisation par four. C’est une méthode plus sélective, sensible et surtout rapide à mettre en œuvre.
[Photo : ICP : appareil utilisé pour le dosage rapide et sensible des métaux.]
Chromatographie ionique
C’est une technique de chromatographie liquide qui réalise le couplage de divers modes de détection (conductimétrie, spectrophotométrie, UV, …) avec les techniques de séparation sur résines échangeuses d’ions.
L’échantillon liquide est injecté dans une colonne à résines échangeuses d’ions dans un flux d’éluant permettant la migration des espèces ioniques présentes en fonction de leur affinité
[Photo : Complexation et extraction avant analyse colorimétrique.]
propre pour la résine. Cette colonne sépare les différents ions en fonction de leur temps de rétention respectifs. L’identification de l’espèce ionique est assurée par la comparaison des temps de rétention des différents pics observés avec ceux d’un mélange étalon standard. La détermination quantitative est obtenue à partir de la hauteur ou de la surface des pics.
La détection conductimétrique (technique la plus employée) permet le dosage des anions et des cations alcalins, alors que la détection UV permet le dosage des cations métalliques.
Cette méthode d’analyse est une méthode performante, sensible (mg/l) et de mise en œuvre rapide.
[Photo : Chromatographie ionique d’une eau : dosage des cations alcalins.]
Infra-rouge à transformée de Fourier
Cette méthode est utilisée pour le dosage des hydrocarbures totaux, après extraction des produits hydrocarbonés par le tétrachlorure de carbone, et séparation sur colonne garnie d’un agent absorbant. La détermination spectophotométrique de la somme des absorbances de la solution, obtenue à quatre longueurs d’onde, permet de déterminer, après étalonnage, la quantité d’hydrocarbures présents dans l’échantillon de départ.
pH métrie et ionométrie
Le potentiel d’une électrode spécifique, plongée dans la solution à analyser, est mesuré par rapport à une électrode de référence, à l’aide d’un millivoltmètre. Cette différence de potentiel entre les deux électrodes est une fonction linéaire du logarithme de l’activité de l’ion, celle-ci étant elle-même fonction de la concentration de l’ion. Cette méthode permet de quantifier la présence d’un ion à partir d’une courbe d’étalonnage.
Il existe de nombreuses électrodes spécifiques ; on utilise le plus couramment celles des fluorures et des cyanures.
Le principe de la mesure du pH d’une solution est identique à celui décrit précédemment. L’électrode utilisée est une électrode de verre perméable aux ions H+.
Colorimétrie
L’élément à doser se combine avec un réactif spécifique pour former ou détruire un complexe coloré qui peut être soluble dans l’eau ou soluble dans une phase organique. Ce complexe, lorsqu’il est traversé par un faisceau lumineux, absorbe une quantité de lumière qui est proportionnelle à sa concentration. Cette détermination est faite par un dispositif optique associé à une électronique de mesure.
Cette méthode d’analyse permet le dosage de cations et d’anions. C’est une méthode sensible, mais peu sélective car elle présente de nombreuses interférences et nécessite donc des traitements préliminaires (qui augmentent alors la durée de l’analyse) tels que l’oxydation ou la réduction des substances à doser ou des interférents, la fixation du pH à une valeur optimale, la complexation des interférents, l’évaporation, la précipitation, les extractions, ...
Appareils de mesures diverses telles que DCO, DBO5...
La mesure de la DCO (demande chimique en oxygène) se fait par titrimétrie ou volumétrie après oxydation de l’échantillon, en milieu acide et à chaud.
La mesure de la DBO5 (demande biochimique en oxygène) correspond à une mesure volumétrique ou manométrique de la quantité d’oxygène consommée par l’échantillon, cette opération s’effectuant après dilution de l’échantillon à l’aide d’une eau de dilution apportant un ensemencement, et incubation pendant 5 jours à 20 °C.
Conclusion
Les méthodes employées pour la détermination des polluants dans les effluents de traitement de surface sont donc variées et demandent des équipements de haute technologie qui doivent être impérativement utilisés par un personnel qualifié et spécialisé en matière d’analyse. Les investissements deviennent alors très coûteux ; il peut donc devenir plus judicieux pour les industriels de faire appel à la sous-traitance, qui constitue alors la solution technique et financière idéale, tant sur le plan du matériel que sur le plan du personnel.
[Publicité : P. JOHANET ET SES FILS]
