Mesures in situ et à haute fréquence de la chimie d’un cours d’eau par spectrophoto métrie UV-visible

Abstract

La variabilité de la chimie d’un cours d’eau se manifeste sur des périodes courtes comme l’événement de crue (quelques heures), mais aussi plus longues, saisonnières, pluriannuelles et décennales. La mesure en continu de la qualité de l’eau est délicate. Les méthodes classiques et standardisées se basent sur des prélèvements d’eau dont les concentrations sont ensuite mesurées en laboratoire. Les contraintes liées au prélèvement, au stockage et aux coûts limitent donc fortement l’accès à des suivis très haute fréquence. De nouvelles technologies offrent de nouvelles alternatives pour mesurer in situ et en continu des concentrations. Un spectrophotomètre UV/Visible submersible de type spectrolyser (S::CAN) a été installé à l’exutoire du bassin versant de Kervidy-Naizin, site de l’ORE AgrHys (Observatoire de recherche en environnement - Agro Hydrosystèmes, INRA), pour caractériser les flux hydrochimiques à l’échelle des crues et sur le long terme.
L’objectif est d’une part d’acquérir des mesures à très haute fréquence (20 min) des concentrations en nitrate, COD (carbone organique dissous) et MES (matières en suspension) et d’autre part de comparer différents protocoles de calibration sur deux années hydrologiques d’acquisition (2010-2011 et 2012-2013). Par défaut, des
calibrations « globales » basées sur une régression PLS (partial least square) sont fournies par le constructeur.
En parallèle, nous avons réalisé des calibrations « locales » basées sur les concentrations en nitrate et COD analysées au laboratoire à partir des prélèvements manuels journaliers et des prélèvements automatiques en
crue. Les résultats montrent une bonne corrélation entre les données issues du laboratoire et les données du spectrophotomètre, à la fois en période d’écoulement de base et lors des événements de crue. Cette corrélation
est optimisée en passant d’une calibration globale à une calibration locale. Néanmoins en période de printemps le développement de biofilms entraîne une dérive de la mesure de COD, la fréquence des opérations de nettoyage doit alors être augmentée. En conclusion, un outil tel que le spectrophotomètre UV/Visible permet des mesures de qualité et un enregistrement à haute fréquence, mais nécessite une calibration fine in situ, un contrôle en continu et une maintenance rapprochée.