Protocoles de test de dépistage de l’eau pour le guidage MS4 des eaux pluviales utilisant des techniques colorimétriques et turbidimétriques

APERÇU

Les eaux pluviales sont généralement définies comme l’eau créée à la suite d’un événement de précipitations. Cette eau peut s’écouler par n’importe quel chemin (ravin, ruisseau, conduit, canal, etc.) ou zone adjacente sujette à des débordements ou à l’inondation générés par cet événement. Cette eau traverse une grande variété d’environnements naturels ou artificiels, emportant souvent des constituants organiques et inorganiques dans le cours d’eau via les systèmes municipaux de drains pluviaux. Ces environnements peuvent inclure des projets de pipelines, des chantiers de construction, des zones paysagées, des ruissellements agricoles, des fossés d’irrigation, des sites industriels et une variété d’autres sources. Dans la plupart des cas, ce matériau est finalement injecté dans un ruisseau, une rivière ou un autre cours d’eau, contribuant ainsi à la charge totale de polluants dans ce plan d’eau.

Bien que l’échantillonnage sur site et les tests hors site puissent être réalisés sur plusieurs jours, la source de cet écoulement continue de contaminer le cours d’eau avec des constituants inorganiques et organiques lors des précipitations ultérieures. Un moyen est nécessaire pour filtrer le rejet afin de déterminer potentiellement sa source, la contribution qu’il apporte à la charge polluante et la bonne conduite à suivre.

Des systèmes d’instrumentation et de réactifs sont actuellement disponibles pour effectuer les mesures nécessaires afin d’effectuer un dépistage préliminaire de l’écoulement et déterminer s’il contribue à la charge globale de polluants en ce qui concerne les constituants inorganiques. Dans de nombreux cas, ces mesures peuvent être effectuées près de la source, à l’aide d’instruments portatifs, de tests et/ou de réactifs, ce qui peut fournir une indication sur la source et le contenu de l’écoulement, ou indiquer quels tests supplémentaires sont nécessaires.

EXEMPLES DE SORTIES

Les sorties attribuables à un événement d’eau de pluie peuvent se produire dans plusieurs environnements différents.

Celles-ci incluent :

Ruissellement agricole

Sites industriels

Chantiers de construction

Ruissellement de l’irrigation

Parkings et chaussées

Autres

Bien que les rejets illicites de divers constituants chimiques dans les drains pluviaux représentent une partie du problème global, ils ne sont généralement pas définis comme des événements d’eaux pluviales. Ces sorties peuvent contenir une grande variété de contaminants inorganiques et organiques, et doivent être prises en compte lors de la caractérisation de la source de sortie. Les constituants inorganiques peuvent souvent fournir un indicateur de ces sorties lorsqu’ils sont utilisés de manière à prendre en compte tous les indicateurs.

En cas de questions ou de préoccupations, soit générées par l’utilisation d’indicateurs inorganiques, soit lorsqu’il y a des soupçons concernant des contaminants organiques, des échantillons doivent être envoyés pour une analyse approfondie.

Bien que les mesures individuelles puissent être utilisées efficacement pour filtrer les sorties, les tendances à long terme sont importantes après avoir établi des valeurs de référence pour les indicateurs inorganiques (et les indicateurs organiques selon les besoins).

RÉALISATION DES MESURES

Colorimétrique

Les méthodes colorimétriques reposent sur la mesure de l’intensité de la couleur d’un produit chimique ou réactionnel de la cible colorée. L’absorbance optique est mesurée à l’aide d’une lumière d’une longueur d’onde appropriée. La concentration est déterminée au moyen d’une courbe d’étalonnage obtenue à partir des concentrations connues du déterminant.

Turbidimétrique

Les méthodes turbidimétriques (également appelées néphélométrie) utilisent un instrument pour mesurer la concentration de particules en suspension dans un liquide. Un néphélomètre (turbidimètre) mesure les particules en suspension en utilisant un faisceau lumineux (faisceau source) et un détecteur lumineux placés sur un côté (90 degrés) et/ou directement en face (180 degrés) du faisceau source. La densité des particules dépend alors de la lumière réfléchie et/ou dirigée vers les détecteurs par les particules.

Titrimétrique

En titration volumétrique, les produits chimiques sont analysés par titration avec un titrant standardisé. Le point final de titration est identifié par le développement de la couleur résultant de la réaction avec un indicateur, par le changement de potentiel électrique ou par le changement de la valeur du pH.

Électrode sélective d’ions

L’ISE est un transducteur (ou capteur) qui convertit l’activité d’un ion spécifique dissous dans une solution en un potentiel électrique, qui peut être mesuré par un voltmètre ou un pH-mètre. La partie de détection de l’électrode est généralement fabriquée comme une membrane spécifique à l’ion, accompagnée d’une électrode de référence.

INDICATEURS

L’EPA américaine recommande de tester les paramètres indicateurs suivants, selon le processus d’autorisation MS4 :

Ammoniac

L’ammoniac est un bon indicateur des eaux usées, car sa concentration y est bien plus élevée que dans les eaux souterraines ou les eaux du robinet. Des concentrations élevées d’ammoniac peuvent également indiquer des déchets liquides provenant de certains sites industriels. L’ammoniac est relativement simple et sûr à analyser. Parmi les défis figurent la tendance de l’ammoniac à se volatiliser et sa génération potentielle à partir de sources non humaines, telles que les animaux domestiques ou la faune.

Couleur

La couleur est un calcul numérique de la couleur observée dans un échantillon de qualité de l’eau, mesurée en unités cobalt-platine (APHA, 1998). Les déchets liquides industriels et les eaux usées ont tendance à avoir des valeurs de couleur élevées.

Malheureusement, certains types de flux « propres » peuvent aussi avoir des valeurs de couleur élevées. Les tests sur le terrain ont révélé des valeurs de couleur élevées associées à tous les écoulements contaminés, mais aussi de nombreux écoulements non contaminés, ce qui a donné de nombreux faux positifs. Dans l’ensemble, la couleur peut être un bon premier écran pour les issues problématiques, mais doit être complétée par d’autres paramètres indicateurs.

Conductivité

La conductivité, ou conductance spécifique, mesure la facilité avec laquelle l’électricité peut circuler à travers un échantillon d’eau. La conductivité est souvent fortement corrélée à la quantité totale de matière dissoute dans l’eau, appelée solides dissous totaux. comme indicateur dépend de l’augmentation des concentrations dans les eaux « naturelles » ou propres. En particulier, la conductivité est un mauvais indicateur d’un écoulement illicite dans les eaux estuariennes ou dans les régions du nord où des sels de dégivrage sont utilisés (les deux ont des lectures de conductivité élevées).

La conductivité a une certaine valeur pour détecter les décharges industrielles pouvant présenter des lectures de conductivité extrêmement élevées.

Dureté

La dureté mesure les ions positifs dissous dans l’eau et inclut principalement le magnésium et le calcium dans les eaux naturelles, mais elle est parfois influencée par d’autres métaux. Les essais sur le terrain suggèrent que la dureté a une valeur limitée comme paramètre indicateur, sauf lorsque les valeurs sont extrêmement élevées ou basses (ce qui peut indiquer la présence de certains déchets liquides). La dureté peut être applicable dans les communautés où les niveaux de dureté sont élevés dans les eaux souterraines en raison du terrain karstique ou calcaire. Dans ces régions, la dureté peut aider à distinguer les écoulements naturels des eaux souterraines présents dans les déversements de l’eau du robinet et d’autres types de débit.

pH

La plupart des types d’écoulement sont neutres, avec un pH autour de 7, bien que les concentrations d’eau souterraine puissent varier quelque peu. Le pH est un indicateur raisonnablement fiable pour les déchets liquides issus des industries, qui peuvent avoir un pH très élevé ou bas (allant de 3 à 12). Le pH de l’eau de lavage résidentielle tend à être assez basique (pH de 8 ou 9).

Le pH d’un écoulement est très simple à surveiller sur le terrain avec des bandelettes ou sondes à faible coût. Bien que les données de pH ne soient souvent pas concluantes en elles-mêmes, elles peuvent identifier les conséquences problématiques qui justifient des investigations de suivi utilisant des indicateurs plus efficaces. L’eau de pluie normale a un pH d’environ 5,6

Potassium

Le potassium se trouve à des concentrations relativement élevées dans les eaux usées, et à des concentrations extrêmement élevées dans de nombreuses eaux industrielles. Par conséquent, le potassium peut servir de bon premier criblage pour les déchets industriels, et peut également être utilisé en combinaison avec de l’ammoniac pour distinguer les eaux de lavage des déchets sanitaires.

Turbidité

La turbidité est une mesure quantitative de la trouble dans l’eau, et elle est normalement mesurée avec un petit mètre de champ. Bien que la turbidité elle-même ne puisse pas toujours distinguer les types d’écoulement contaminés, elle constitue un indicateur de tamisage potentiellement utile pour déterminer si le rejet est contaminé (c’est-à-dire si elle n’est pas composée d’eau du robinet ou d’eau souterraine).

Facteur d’essai	Méthodologie	Limite d’action
Azote ammoniac	L’ammoniac forme un complexe coloré avec le réactif de Nessler proportionnel à la quantité d’ammoniac présente dans l’échantillon. Le sel de Rochelle est ajouté pour prévenir la précipitation de calcium ou de magnésium dans les échantillons non distillés.	≥50 mg/L
Couleur	La couleur est déterminée par un posemètre calibré avec des étalons de couleur de concentration connue de platine-cobalt. La vraie couleur, la couleur de l’eau dans laquelle la turbidité a été éliminée, est mesurée.	≥500 unités de couleur
Conductivité	La conductivité est déterminée en mesurant la quantité de courant conduite par les ions dans l’échantillon.	≥2000 μS/cm
Dureté	Le calcium et le magnésium réagissent dans un milieu fortement tampon avec un indicateur pour développer une couleur violette pâle proportionnellement à la concentration.	≤10 mg/L en CaCO3 ou≥ 2 000 mg/L en CaCO3
pH	Le pH-mètre mesure la différence de potentiel entre l’électrode et l’électrode de référence et convertit la lecture en unités de pH.	≤5 ou ≥9
Potassium	Le potassium réagit avec le tétrapénylborate de sodium pour former un précipité blanc colloïdal en quantités proportionnelles à la concentration de potassium.	≥20 mg/L
Turbidité	L’intensité d’un faisceau lumineux traversant un échantillon turbide est comparée à l’intensité d’un faisceau lumineux traversant un échantillon sans turbidité à 180 degrés de la source lumineuse.	≥1 000 NTU