Méthode d analyse Détermination des solides en suspension totaux et volatils dans l eau : méthode gravimétrique

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1 Centre d expertise en analyse environnementale du Québec MA. 104 S.S. 1.0 Édition : Révision : (4) Méthode d analyse Détermination des solides en suspension totaux et volatils dans l eau : méthode gravimétrique

2 Exemple de numérotation : MA As 1.0 Méthode d'analyse approuvée Numéro de l'édition Numéro de la méthode Identification du paramètre 00 - Général 01 - Air ambiant 02 - Rejets atmosphériques 03 - Eau potable, eaux naturelles, etc. 04, 14, 15 - Eaux usées (municipales, industrielles, etc.) 05, 10, 16 - Sols ou sédiments 06 - Tissus végétaux 07 - Tissus animaux 08, 09, 13 - Résidus (déchets, huiles, boues, etc.) 17 - Précipitations acides La première édition d une méthode est marquée de l indice «0». De façon usuelle, après quatre révisions successives, l'indice est augmenté de 1. Il peut également être élevé si une révision entraîne des modifications en profondeur de la méthode. La date de révision est suivie d un chiffre qui indique le numéro de la révision en cours Propriétés Métaux Matières inorganiques non métalliques Matières organiques Toxicologie Microbiologie Biologie Terrain Agricole Ce document doit être cité de la façon suivante : CENTRE D EXPERTISE EN ANALYSE ENVIRONNEMENTALE DU QUÉBEC, Détermination des solides en suspension totaux et volatils dans l eau : méthode gravimétrique. MA. 104 S.S. 1.0, Rév. 4, Ministère du Développement durable, de l Environnement et des Parcs du Québec, 2007, 10 p.

3 TABLE DES MATIÈRES INTRODUCTION 5 1. DOMAINE D APPLICATION 5 2. PRINCIPE ET THÉORIE 5 3. FIABILITÉ Interférence Limite de détection Limite de quantification Sensibilité Fidélité Justesse Pourcentage de récupération 7 4. PRÉLÈVEMENT ET CONSERVATION 7 5. APPAREILLAGE 7 6. RÉACTIFS ET ÉTALONS 8 7. PROTOCOLE D'ANALYSE Préparation du matériel Dosage 8 8. CALCUL ET EXPRESSION DES RÉSULTATS Solides en suspension totaux Solides en suspension volatils 9 9. CRITÈRES D'ACCEPTABILITÉ BIBLIOGRAPHIE 10 MA. 104 S.S de 10

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5 INTRODUCTION Les solides en suspension dans l eau sont constitués par de la matière organique et de la matière minérale. Ils proviennent de sources naturelles, d'effluents municipaux et industriels, du ruissellement des terres agricoles et des retombées de particules atmosphériques. Les solides en suspension volatils sont ceux qui sont volatilisés durant une calcination. Ils sont majoritairement composés de matière organique, mais peuvent comprendre certains sels minéraux. Les eaux avec des niveaux élevés de solides en suspension sont turbides et inesthétiques. La concentration des solides en suspension et des solides en suspension volatils est mesurée pour différentes activités et applications réglementaires. 1. DOMAINE D APPLICATION Cette méthode s'applique à la détermination des solides en suspension totaux dans les eaux potables, les eaux de surface, les eaux souterraines et les eaux usées. Deux types de filtres (porosité) sont utilisés selon les besoins ou l entente avec le client, soit des filtres de 1,2 µm, soit des filtres de 0,45 µm. Les solides en suspension volatils sont mesurés uniquement dans les eaux usées et avec des filtres de 1,2 µm. Le domaine d'application pour la mesure des solides en suspension se situe entre : 3 et mg/l lorsque le volume filtré est de 500 ml avec un filtre de 1,2 µm; 1 et mg/l lorsque le volume filtré est de 1 l avec un filtre de 1,2 µm; 5 et mg/l lorsque le volume filtré est de 500 ml avec un filtre de 0,45 µm. 2. PRINCIPE ET THÉORIE Les solides en suspension totaux sont obtenus en faisant passer une portion d un échantillon à travers un filtre préalablement séché à 105 C et pesé. Les solides retenus sur le filtre sont séchés à 105 C, puis pesés à nouveau. Le poids des solides en suspension est obtenu en faisant la différence entre le poids du filtre et des solides séchés et le poids initial du filtre, tout en tenant compte du volume filtré. La quantité de solides en suspension volatils est obtenue par la différence entre le poids du résidu calciné à 550 C et celui du résidu séché à 105 C. 3. FIABILITÉ Les termes suivants sont définis dans le document DR-12-VMC, intitulé «Protocole pour la validation d'une méthode d'analyse en chimie» INTERFÉRENCE Une eau fortement minéralisée, dont le contenu est hygroscopique, requiert un temps de séchage prolongé. Certaines matières solides très volatiles pourraient être perdues pendant le séchage. Pour MA. 104 S.S de 10

6 les solides en suspension volatils, l'interférence la plus importante est causée par la matière inorganique instable à 550 C LIMITE DE DÉTECTION La limite de détection des solides en suspension totaux obtenue par calcul est de 2,98 mg/l avec des filtres de 1,2 µm et de 4,1 mg/l avec des filtres de 0,45 µm. Pour les applications courantes, cette valeur a été augmentée à 3 mg/l pour les filtration avec filtres de 1,2 µm et à 5 mg/l pour les filtration avec filtres de 0,45 µm. La limite de détection des solides en suspension volatils obtenue par calcul est de 0,61 mg/l. Pour les applications courantes, cette valeur a été augmentée à 5 mg/l. Les données précédentes sont applicables lorsque le volume filtré est de 500 ml. Lorsque le volume est de 1 litre, la limite de détection est de 1,0 mg/l avec un filtre de 1,2 µm. NOTE La méthode qui permet d établir la limite de détection requiert l utilisation d échantillons dont les caractéristiques diffèrent de l eau usée. Pour cette raison, la limite de détection appliquée pour des échantillons d eau usée est significativement plus grande que celle calculée LIMITE DE QUANTIFICATION La limite de quantification des solides en suspension totaux obtenue par calcul est de 9,94 mg/l pour les filtres de 1,2 µm et de 13,7 mg/l pour les filtres de 0,45 µm. La limite de quantification des solides en suspension volatils obtenue par calcul est de 2,1 mg/l. Pour les applications courantes, cette valeur a été augmentée à 15 mg/l. Les données précédentes sont applicables lorsque le volume filtré est de 500 ml. Lorsque le volume est de 1 litre la limite de quantification est de 3,5 mg/l avec un filtre de 1,2 µm. NOTE La méthode qui permet d établir la limite de quantification requiert l utilisation d échantillons dont les caractéristiques diffèrent de l eau usée. Pour cette raison, la limite de quantification appliquée pour des échantillons d eau usée est significativement plus grande que celle calculée SENSIBILITÉ Sans objet FIDÉLITÉ Réplicabilité La réplicabilité d'une série de mesures de solides en suspension totaux (n = 10) a été de ± 0,73 mg/l à une concentration moyenne de 29,9 mg/l avec des filtres de 1,2 µm et de ± 1,0 mg/l à une concentration moyenne de 24,1 mg/l avec des filtres de 0,45 µm. La réplicabilité d'une série de mesures de solides en suspension volatils (n = 10) a été de ± 0,53 mg/l à une concentration moyenne de 101 mg/l. 6 de 10 MA. 104 S.S. 1.0

7 3.5.2 Répétabilité La répétabilité d'une série de mesures de solides en suspension totaux (n = 10) a été de ± 1,5 mg/l à une concentration moyenne de 48,6 mg/l avec des filtres de 1,2 µm et de ± 1,4 mg/l à une concentration moyenne de 19,5 mg/l avec des filtres de 0,45 µm. La répétabilité d'une série de mesures de solides en suspension volatils (n = 3) a été de ± 6,6 mg/l à une concentration moyenne de 41,5 mg/l JUSTESSE Lors d'essais (n = 10), la justesse moyenne obtenue pour les solides en suspension totaux a été 93 % pour une concentration attendue de 32,9 mg/l avec des filtres de 1,2 µm et de 92 % pour une concentration attendue de 26,1 mg/l avec des filtres de 0,45 µm. Lors d'essais (n = 3) la justesse moyenne obtenue pour les solides en suspension volatils a été 92 % pour une concentration attendue de 38,8 mg/l POURCENTAGE DE RÉCUPÉRATION Lors d essai (n = 5), le pourcentage de récupération moyen obtenu pour les solides en suspension a été de 99 % avec des filtres de 1,2 µm. 4. PRÉLÈVEMENT ET CONSERVATION Prélever un échantillon représentatif d environ 500 ml dans un contenant de plastique ou de verre et conserver à 4 C. Le délai de conservation entre le prélèvement et l'analyse ne doit pas excéder 7 jours. Un contenant de 1 litre est nécessaire pour abaisser la limite de détection en augmentant le volume filtré. 5. APPAREILLAGE Les marques de commerce apparaissant ci-dessous ne sont mentionnées qu'à titre de renseignement Erlenmeyer à vide et entonnoir à filtration de type Büchner 5.2. Filtre Whatman GF/C, 47 mm ou l'équivalent (1,2 µm) 5.3. Filtre Millipore, nitrocellulose, 47 mm ou l'équivalent (0,45 µm) 5.4. Étuve à une température de 105 C ± 5 C 5.5. Four à moufle à une température d environ 550 C 5.6. Dessiccateur (pour les creusets chauffés à 550 C, utiliser un dessiccateur en verre) 5.7. Balance analytique dont la sensibilité est de 0,01 mg MA. 104 S.S de 10

8 6. RÉACTIFS ET ÉTALONS L'eau utilisée est de l'eau distillée ou déminéralisée. 7. PROTOCOLE D'ANALYSE Pour toute série d'échantillons, les recommandations des «Lignes directrices concernant l'application des contrôles de la qualité en chimie», DR-12-SCA-01, sont suivies afin de s'assurer d'une fréquence d'insertion adéquate en ce qui concerne les éléments de contrôle et d'assurance de la qualité (blanc, matériaux de référence, duplicata, etc.). Tous ces éléments d assurance et de contrôle de la qualité suivent les mêmes étapes du protocole analytique que les échantillons. Un filtre témoin (blanc) devra suivre les mêmes étapes que les filtres utilisés pour les échantillons PRÉPARATION DU MATÉRIEL Aucune préparation spéciale du matériel n est requise pour cette analyse. Le matériel utilisé est nettoyé selon la procédure interne de lavage «DR SCS-03» Conditionnement des filtres Déposer le filtre dans une nacelle d aluminium pré-identifiée. Conditionner le filtre en le plaçant à l'étuve à 105 C pendant au moins 2 heures. Laisser refroidir le filtre dans un dessiccateur au moins 4 heures. Peser le filtre à l'aide d'une balance analytique (sensibilité de 0,01 mg) avant de l'utiliser DOSAGE Homogénéiser l'échantillon. Placer le filtre sur l entonnoir à filtration en notant bien son numéro. Filtrer un volume d'échantillon homogène, de préférence 500 ml, ou jusqu à ce que la vitesse de filtration diminue de façon perceptible. Le volume peut atteindre 1 litre dans le cas de faible quantité de matière en suspension et lorsque requis sur la demande d analyse. Noter le volume d'échantillon filtré. Laver le filtre avec 3 portions successives d environ 20 ml d'eau. Maintenir le vide jusqu à ce que la filtration soit complétée. Déposer le filtre dans la nacelle d aluminium pré-identifiée sur un autre filtre de même type non conditionné. (Ce filtre empêchera le filtre contenant l échantillon d adhérer à la nacelle et en facilitera la manipulation). 8 de 10 MA. 104 S.S. 1.0

9 Sécher le tout pendant la nuit, ou au moins 6 heures, à l'étuve à 105 C. Sortir la nacelle du four et laisser refroidir au moins 4 heures au dessiccateur. Peser le filtre sec et noter le poids. Pour la détermination des solides en suspension volatils, replacer le filtre dans un creuset de porcelaine pré-identifié et calciner pendant 2 heures dans un four à moufle dont la température aura été réglée à 550 C. Cette procédure n est applicable qu avec un filtre de 1,2 µm de porosité (constitué de fibre de verre). Sortir le creuset du four et le laisser refroidir au dessiccateur en verre durant au moins 8 heures. Peser le filtre et noter le poids. 8. CALCUL ET EXPRESSION DES RÉSULTATS Les résultats sont exprimés d'après les équations suivantes SOLIDES EN SUSPENSION TOTAUX A B D C = E où C : concentration des solides en suspension dans l'échantillon (mg/l); A : poids du filtre et des solides (g); B : poids du filtre (g); D : différence de poids du filtre témoin (g); E : volume d'échantillon utilisé (ml); : facteur de conversion entre ml et l et entre g et mg SOLIDES EN SUSPENSION VOLATILS G H D C = E où C : concentration des solides en suspension volatils dans l'échantillon (mg/l); G : poids du filtre et des solides avant la calcination (g); H : poids du filtre et des solides après la calcination (g); D : différence de poids du filtre témoin (g); E : volume d'échantillon utilisé (ml); : facteur de conversion entre ml et l et entre g et mg. MA. 104 S.S de 10

10 9. CRITÈRES D'ACCEPTABILITÉ Les critères d acceptabilité sont appliqués comme suit : Élément de contrôle Matériaux de référence Duplicata et réplicat Blanc Ajouts dosés Critère d acceptabilité La valeur obtenue doit être à l intérieur de la moyenne ± 2 écarts type. Une vérification du processus est amorcée lorsque le résultat est compris entre ± 2 et ± 3 écarts type. Les valeurs obtenues ne doivent pas différer de plus de 15 % de la valeur moyenne de la concentration analysée. La valeur (poids) du témoin est soustraite systématiquement de tous les échantillons. Il n y a donc pas de critère d acceptabilité pour le blanc de méthode. Le pourcentage de récupération lorsque des ajouts dosés sont faits doit être entre 80 % et 120 %. Les chimistes peuvent valider les résultats des analyses à partir de l ensemble des données du contrôle de la qualité, même s il y a dépassement des critères. 10. BIBLIOGRAPHIE AMERICAN PUBLIC HEALTH ASSOCIATION, AMERICAN WATER WORKS ASSOCIATION AND WATER POLLUTION CONTROL FEDERATION, Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 2540 Solids, 21st Edition, CENTRE D'EXPERTISE EN ANALYSE ENVIRONNEMENTALE DU QUÉBEC, Lignes directrices concernant l application des contrôles de la qualité en chimie, DR-12-SCA-01, Ministère de l Environnement du Québec, Édition courante. CENTRE D'EXPERTISE EN ANALYSE ENVIRONNEMENTALE DU QUÉBEC, Protocole pour la validation d une méthode d analyse en chimie, DR-12-VMC, Ministère de l Environnement du Québec, Édition courante. ENVIRONNEMENT CANADA, DIRECTION GÉNÉRALE DES EAUX INTÉRIEURES, DIRECTION DE LA QUALITÉ DES EAUX, Références sur la qualité des eaux, Guide des paramètres de la qualité des eaux, de 10 MA. 104 S.S. 1.0