Mesure en ligne de l ammonium pour détection de pollution Mathieu ZUG, Héloïse MONNIER, Aurélien TRIBALLIER VEOLIA EAU & Partenaires GIRAC

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1 Section interrégionale de Haute et Basse-Normandie Journée technique PROFILS DE BAIGNADE, CONCHYLICULTURE & PÊCHE A PIED DES BIVALVES Mesure en ligne de l ammonium pour détection de pollution Mathieu ZUG, Héloïse MONNIER, Aurélien TRIBALLIER VEOLIA EAU & Partenaires GIRAC

2 Pourquoi un système d alerte sur les E.coli en rivière ou collecteur d eau pluviale? 4 sites confondus(brest, ST Malo, Toulon, Antibes) Distributions des concentrations en E. coli Concentration en E. coli (NPP/100 ml) 1.0E E E E E E+04 RIV 1.0E+03 PLU 1.0E+02 ENT STEP SOR STEP 1.0E+01 UNIT 1.0E+00 0% 20% 40% 60% 80% 100% Fréquence

3 INTRODUCTION Expérimentation dans le cadre du projet GIRAC Recherche de mesure en continu dont l ammonium pour détecter des pollutions de type E.coli dans une eau de rivière Réseau EU ou EP 1) Mesure des niveaux avec sonde autonome sans fil 2) Mesure de la conductivité (à valider) Plage????? Rivière 1) Mesure spectro UV/V 2) Ammonium selon évolution matériel

4 Exemple de 3 Sondes NH4 spécifiques Coût sur 5 ans ( ) Changement d'électrode WTW Varion WTW HACH LANGE keuros keuros 3 mois à 1 an NO3-, NH4+, référence. 1 anscartouche NH4+ ENDRESS HAUSER KEuros 1 anno3-, NH4+, référence. Données constructeur Hach-Lange Endress+Hauser CAS40

5 Matériel testé sur Brest & Saint Malo Matériel Ammonium-mètre et Spectrophotomètre S::CAN Analysetoutesles3ou5mn Sondes Immergées dans une cuve spécifique après pompage dans la rivière Méthode d analyse Ammonium Electrode spécifique et compensation potassium, ph et température Arrivée eau de rivière pompée dans le Routhouan amont Sonde NH4 Spectrophotomètre

6 Performances des mesures d ammonium en ligne Site1 Site2 N H 4 La bo Site3 y = 0.981x R 2 = NH4 Labo Site NH4 WTW NH4 WTW

7 Des relations entre NH4 et E-Coli sur le pluvial PLUVIAL 1 : Ecoulement permanent AVEC Mauvais Branchements 1.E+07 1.E+06 Log(-E Coli / 100ml) 1.E+05 1.E+04 1.E NH4 (mg/l)

8 Des relations entre NH4 et E-Coli sur le pluvial PLUVIAL 2 : Ecoulement permanent 1.E+07 1.E+06 / 100 ml) Log (E Coli 1.E+05 1.E+04 1.E NH4 (mg/l)

9 Des relations entre NH4 et E-Coli sur le pluvial PLUVIAL 3: pas d'écoulement permanent 1.E+07 1.E+06 i / 100 ml) Log (E Coli 1.E+05 1.E+04 1.E NH4 (mg/l)

10 Des relations entre NH4 et E-Coli sur le SA (Aval Rivière) 1.E+06 1.E+05 Log(E Coli)/100ml 1.E+04 1.E+03 Temps Sec Temps de Pluie 1.E NH4 (mg/l)

11 Usage de l absorbance avec du dopage en eau usée? 16 Evolution de l'absorbance à 260 nm lors de dopage en eau usée dans la cuve de mesure 15 Abs 260 (nm) y = 60135x R 2 = E+03 1.E+04 1.E+05 1.E+06 Log (E coli /100ml) estimée par dilution

12 Usage de l absorbance comme alerte : pour certaines rivières ca apporte des choses E.coli SCAN (without local calibration) Correlation E.coli_Juilly 2009 y = e 6E-05x R 2 = % -30% E.coli Labo E-Coli (échelle log) 1.E E+04 1.E+03 1.E :00 3:00 6:00 9:00 12:0015:0018:0021:00 0:00 EColi-eq [/100mL] Analyses Labo Mes-eq [mg/l] Eq MES (mg/l) 12

13 Pour d autres rivières il faut ajouter NH4 a minima 5.0E+06 Comparaison E.coli estimés à partir de NH4 et DCO avec les E.coli mesurés en laboratoire - TEMPS SEC En temps sec : E.coli = f(dco, NH4) nb E.coli / 100 ml 4.0E E E E+06 E.coli (labo) E.coli (estimé) 0.0E numéro échantillon En temps de pluie: E.coli = f(dco, NH4, MES) nb E.coli / 100 ml 4.0E E E E+06 Comparaison E.coli estimés à partir de NH4, DCO et MES avec les E.coli mesurés en laboratoire - TEMPS PLUIE E.coli (labo) E.coli (estimé) 0.0E numéro échantillon

14 Mesure en ligne de l ammonium dans le réseau d eaux pluviales de Granville (présentation précédente)

15 Si le NH4 semble efficace sur du pluvial avant «dilution» dans une rivière il est difficile de mesurer en continu en amont. Conductivité et turbidité

16 Des premiers résultats sur un pluvial strict avec de la conductivité Conductivité sur le réseau Pluvial Conductivité (µs/cm) Pluviométrie à 5mn (mm) /08/ /08/ /08/ /08/ /08/ /08/ /08/2012 Conductivité sur le réseau Pluvial Conductivité (µs/cm) Pluviométrie à 5mn (mm) /8/12 0:00 17/8/12 6:00 17/8/12 12:00 17/8/12 18:00 18/8/12 0:00 18/8/12 6:00 18/8/12 12:00 Travail identique avec à faire avec la turbidité 18/8/12 18: /8/12 0:00

17 CONCLUSIONS A ma connaissance, il n existe toujours pas de mesure en continu (sauf salinité) dans l eau de mer. Et on trouve classiquement entre 10 5 et 10 6 E.coli dans du pluvial ou en rivière (donc généralement non traité), IlexistesurlemarchéanalyseuretsondeimmergéepourleNH4,mais le cout & la filtration nécessaire pour les analyseurs et les limites de détection pour les sondes immergées sont encore des limites, Il n existe pas forcément des relations évidentes entre E.coli et NH4 à l aval d une rivière, cela doit dépendre des types de pollutions et d une dilution (hypothèse.) : il faut étudier la pollution avant de choisir le système de mesure!!!! Sauf à choisir le couple absorbance et NH4. Dans du pluvial (plus ou moins contaminé en temps sec) les relations entre E Coli et NH4 sont plus évidentes (et avec des concentrations plusélevées ), Si les pluviaux ne sont pas à l abord immédiat de la plage ou de la rivière, il fautremonter «à la source»en mesurant a minima le temps pendant lequel le pluvial coule et la conductivité/turbidité est une piste à explorer dans le futur.

18 EN RESUME Réseau EU ou EP 1) Détection de surverse 2) Mesure des niveaux (estimation volume) 3) Mesure de la conductivité & turbidité Plage????? Rivière SELON LA RIVIERE!!!!!!! Ammonium (attention matériel) Mesure spectro UV/V Les deux ensemble!!!!