Capteur de turbidité : Sonde de qualité de l’eau
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Pourquoi mesurer la turbidité ?
La turbidité est une indication de la quantité de lumière qui passe à travers une colonne d’eau. Les eaux claires ont une faible turbidité ; les eaux contenant beaucoup de matières en suspension ont une turbidité élevée.
La turbidité est mesurée pour plusieurs raisons. Tout d’abord, la turbidité est un indicateur brut de la valeur esthétique d’une masse d’eau – une rivière avec une turbidité élevée semble boueuse et décolorée. Une turbidité élevée est l’une des principales raisons de l’établissement d’une liste TMDL.
Deuxièmement, une faible turbidité maximise la transmission de la lumière solaire nécessaire à la productivité photosynthétique – les lacs clairs auront une productivité biologique plus élevée parce qu’un minimum de lumière solaire est bloqué par les particules en suspension.
Troisièmement, une turbidité élevée réduit la capacité des formes de vie supérieures, telles que les poissons, à se nourrir et à se reproduire. D’autre part, une faible turbidité rend les petits poissons plus vulnérables à la prédation.
Les changements dans les tendances à long terme de la turbidité peuvent indiquer la nécessité d’une étude chimique plus détaillée de l’eau et de ses sources de contamination.
Comment mesure-t-on la turbidité ?
Dans les eaux naturelles, la turbidité est le plus souvent mesurée par un capteur optique conformément à la norme ISO 7027 – la quantité de lumière diffusée par les particules en suspension à 90 degrés par rapport à un faisceau de lumière infrarouge. Dans les eaux très propres, peu de lumière est diffusée et la turbidité est faible. Dans les eaux turbides, une grande partie de la lumière est diffusée par les particules en suspension et la turbidité est élevée.
La mesure de la turbidité pose au moins cinq problèmes :
- La turbidité n’a pas de définition analytique, il n’y a donc aucun moyen d’établir si une mesure de turbidité est « correcte ».
- La spécification de conception de la norme ISO 7027 offre une grande latitude, de sorte que même les capteurs conformes à la norme ISO 7027 peuvent donner des résultats différents.
- Il existe plusieurs façons de linéariser la sortie du capteur, notamment en faisant correspondre le turbidimètre Hach 2100, les dilutions de formazine et les dilutions d’étalons de billes de polymère.
- Il existe plusieurs solutions d’étalonnage, notamment la formazine, les billes de polymère et quelques solutions personnalisées formulées par des fabricants individuels.
- Il existe une douzaine ou plus d’unités de mesure de la turbidité, y compris NTU (unité de turbidité néphélométrique), FTU (unité de turbidité formazine), NTMU (unité de turbidité néphélométrique multifaisceaux), FAU (unité d’atténuation formazine), et FNU (unités néphélométriques formazine) etc. qui compliquent les comparaisons des bases de données sur la turbidité.
La plupart des instruments multiparamètres utilisent la norme ISO 7027 et donnent des résultats en FNU ou en NTU. Une autre technique, appelée rétrodiffusion optique, est parfois utilisée à la place de la norme ISO 7027, car elle permet de mesurer des turbidités correspondant à 7 000 NTU ou plus, alors que le capteur ISO 7027 est limité à environ 3 000 NTU.
La turbidité utilise un étalonnage en deux points ; un point est le zéro (eau sans turbidité), et l’autre point doit être un étalon correspondant approximativement à la turbidité de l’eau que vous avez l’intention de surveiller. Pendant l’étalonnage, il faut veiller à ce que les effets externes soient réduits au minimum et à ce qu’il y ait suffisamment d’étalon d’étalonnage pour couvrir le « volume optique » du capteur – imaginez une balle de tennis collée à l’extrémité du capteur ; assurez-vous qu’il n’y a rien d’autre dans le volume représenté par cette balle que la solution d’étalonnage.
Solinst Eureka recommande des solutions d’étalonnage à base de billes de polymère et des étalons de formazine.
Capteur de turbidité pour les sondes de qualité de l’eau
- Gamme de produits
0 à 4000 FNU - Précision
±.3 FNU ou ±2% de la valeur lue, 0 – 1000 FNU
±4% de la valeur lue, 1000 – 4000 FNU - Résolution
0,01 - Unités
FNU (NTU en option) - Etalonnage
deux points avec un échantillon qualifié de laboratoire, Formazin,
ou une solution de billes de polymère. - Entretien
nettoyage et calibrage
remplacement occasionnel de l’élément racleur - Durée de vie du capteur
3 ans - Type de capteur
Norme ISO 7027 avec racleur intégré
Que dois-je savoir sur la mesure de la turbidité ?
Les mesures de turbidité ne sont pas fortement affectées par d’autres conditions de l’eau (telles que la température). Cependant, toute matière (algues, sédiments, etc.) qui s’accumule sur les surfaces optiques du capteur de turbidité ne peut être distinguée de la matière contenue dans l’eau ; c’est pourquoi la plupart des capteurs de turbidité sont équipés d’essuie-glaces pour nettoyer la (les) fenêtre(s). Les capteurs de turbidité ne nécessitent pas d’entretien régulier, hormis le nettoyage, le remplacement occasionnel des racleurs et l’étalonnage. La ou les fenêtres du capteur doivent également être inspectées périodiquement pour vérifier qu’il n’y a pas d’éraflures susceptibles d’affecter les relevés.
Caractéristiques de la sonde de turbidité Solinst Eureka
Tous les capteurs de turbidité ISO 7027 fonctionnent de manière similaire, mais ils sont tous intrinsèquement non linéaires. La sortie du capteur de turbidité Solinst Eureka a été linéarisée avec de la formazine, choisie comme milieu de linéarisation en raison de son rôle dans la quantification de la turbidité.
Même si deux capteurs de turbidité ISO 7027 de fabricants différents sont étalonnés avec le même étalon de formazine, chacun étant linéaire sur toute la plage du capteur, ils peuvent toujours indiquer des valeurs de turbidité différentes lorsqu’ils sont mesurés côte à côte dans les mêmes eaux de terrain. L’ampleur de la différence varie en fonction de la composition de l’eau. Aucun des capteurs n’est bon ou mauvais – ils sont simplement différents en raison de la marge de manœuvre dans la définition de la turbidité, ainsi que des diverses méthodes de linéarisation et de filtrage utilisées. Eureka propose une solution de « correction ». La sortie du capteur de turbidité d’Eureka peut être modifiée afin que ses données soient comparables à celles que vous avez déjà recueillies avec un capteur utilisé précédemment – ou peut-être un capteur d’un modèle encore utilisé. Cette opération s’effectue à l’aide de la fonction « paramètre personnalisé » du logiciel Manta. Un facteur de correction (déterminé à partir d’essais sur le terrain côte à côte) est appliqué pour corriger le léger décalage. Bien que l’on ne s’attende pas à un décalage notable, cela permet de signaler les valeurs attendues, sur la base des données historiques de turbidité.
Le capteur de turbidité de Solinst Eureka utilise une fonction de filtrage modeste pour éliminer les pics de données (positifs et négatifs) causés par des objets relativement grands, tels que les bulles et les débris de feuilles, qui ne sont généralement pas considérés comme des particules de turbidité et dont les pics ne devraient pas apparaître dans les données de turbidité. La période de filtrage (cinq secondes) est courte, ce qui permet de préserver avec précision les véritables tendances de la turbidité dans les eaux naturelles.
L’élément racleur du capteur de turbidité de Solinst Eureka est construit comme une raclette de laveur de vitres ; les racleurs des autres fabricants sont généralement des tampons absorbants ou des brosses, qui sont plus susceptibles d’entraîner des gravillons qui rayent la fenêtre optique du capteur. L’essuie-glace du capteur de turbidité d’Eureka est facilement remplaçable pour un coût minime.
Total des solides en suspension (TSS)
Il n’existe pas de méthode directe pour mesurer les MES, car les particules de matières en suspension (MES) sont de tailles, de formes et de couleurs très diverses. Toutefois, si votre situation en matière de MES est relativement stable, c’est-à-dire si vos MES ne sont pas constituées de minuscules particules d’argile un jour et de grosses particules organiques le lendemain, vous pouvez créer un graphique mettant en relation les données relatives aux MES et à la turbidité.
Mesurez la turbidité d’un litre de votre eau « typique », puis déterminez son TSS par des moyens de laboratoire conventionnels. Ensuite, diluez votre échantillon d’eau original avec 50 % d’eau déionisée et répétez les analyses de turbidité et de MES. Enfin, diluez à nouveau l’échantillon dilué de 50 % et répétez les analyses de turbidité et de MES. Vous disposez à présent de trois mesures de turbidité, chacune assortie d’une valeur de TSS. Si vous avez de la chance, vous constaterez qu’il existe une relation linéaire entre la turbidité et les MES. Dans le cas contraire, vous devrez peut-être déterminer une relation plus complexe pour estimer les MES à partir des relevés de turbidité, par exemple à l’aide de la fonction de ligne de tendance d’Excel.
La procédure ci-dessus utilise la méthode de dilution en série (50 %) pour obtenir trois paires de données, mais vous pouvez utiliser n’importe quel ensemble de dilutions et n’importe quel nombre de dilutions.
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