Objectifs et finalités des tests de surveillance de la qualité de l'eau

 Objectifs et finalités des tests de surveillance de la qualité de l'eau 

 Introduction

La surveillance de la qualité de l'eau est un outil essentiel pour évaluer la santé des corps d'eau, identifier les sources de pollution et orienter la gestion des ressources en eau. En mesurant systématiquement les indicateurs physiques, chimiques et microbiologiques, la surveillance de la qualité de l'eau fournit une base scientifique pour la protection de l'environnement, la santé publique et la production industrielle. Les différentes utilisations de l'eau (par exemple, eau potable, eau industrielle, eau agricole) ont des exigences de qualité distinctes, ce qui conduit à des finalités et objectifs de surveillance variés. Cet article détaille les finalités des tests, les objectifs et les indicateurs clés de la surveillance de la qualité de l'eau, analyse leur importance dans divers scénarios d'application et discute des tendances technologiques associées.

 Finalités des tests de surveillance de la qualité de l'eau

L'objectif de la surveillance de la qualité de l'eau est d'analyser quantitativement les types, les concentrations et les tendances des polluants dans les corps d'eau, d'évaluer les conditions de qualité de l'eau et de fournir un soutien aux données pour la protection des ressources en eau, le contrôle de la pollution et la gestion écologique. Les finalités spécifiques incluent : 

1. Garantir la santé publique

   - Surveillance de l'eau potable : Assure que les sources d'eau potable respectent les normes de sécurité, empêchant les substances nocives (par exemple, pathogènes, métaux lourds, polluants organiques) de mettre en danger la santé humaine.

   - Objectif : Surveiller les indicateurs physiques (par exemple, couleur, turbidité), chimiques (par exemple, métaux lourds, azote ammoniacal) et microbiologiques (par exemple, coliformes totaux) pour garantir la conformité avec les normes nationales, telles que les Normes pour la qualité de l'eau potable (GB 5749-2022). 

2. Protéger les écosystèmes aquatiques

   - Surveillance des eaux de surface : Évalue les niveaux de pollution dans les rivières, les lacs et les réservoirs pour prévenir l'eutrophisation, les blooms d'algues et les déséquilibres écologiques.

   - Objectif : Surveiller la demande chimique en oxygène (DCO), le phosphore total (PT), l'azote total (AT) et d'autres indicateurs pour analyser les sources de polluants et les schémas de migration, soutenant la restauration écologique et la gestion du système des chefs de rivière. 

3. Soutenir la production industrielle

   - Surveillance de l'eau industrielle : Assure que la qualité de l'eau répond aux besoins de production, prévenant des problèmes tels que la réduction de la qualité des produits ou des dommages aux équipements (par exemple, corrosion des canalisations, accumulation de tartre).

   - Objectif : Surveiller le pH, la dureté, les solides en suspension et les produits chimiques spécifiques pour garantir l'adéquation de l'eau aux processus industriels (par exemple, eau pour chaudières, eau pharmaceutique). 

4. Contrôle de la pollution et régulation

   - Surveillance des eaux usées : Surveille les rejets d'eaux usées industrielles et domestiques pour évaluer l'efficacité du traitement et assurer la conformité avec les normes d'émission (par exemple, Norme de rejet des polluants pour les stations d'épuration urbaine GB 18918-2002).

   - Objectif : Suivre les sources de pollution en surveillant la DCO, l'azote ammoniacal, le phosphore total, etc., pour renforcer la régulation et prévenir les rejets illégaux. 

5. Réponse aux urgences et surveillance des incidents

   - Événements de pollution soudains : Détecte rapidement les déversements chimiques, la contamination par le pétrole ou d'autres incidents de pollution pour évaluer leur portée et leur gravité.

   - Objectif : Fournir des données en temps réel pour orienter les réponses d'urgence et minimiser les pertes environnementales et économiques. 

6. Soutenir la recherche scientifique

   - Accumulation de données : Analyse la répartition, la migration et les schémas de transformation des polluants grâce à une surveillance à long terme pour prévoir les tendances de la qualité de l'eau.

   - Objectif : Fournir un soutien aux données pour la modélisation de l'environnement aquatique, les technologies de prévention de la pollution et les stratégies de protection écologique.

 Objectifs de la surveillance de la qualité de l'eau

Les objectifs de la surveillance de la qualité de l'eau consistent à sélectionner scientifiquement les indicateurs de surveillance et les fréquences en fonction des usages des corps d'eau et des besoins environnementaux, garantissant la représentativité, la précision et l'utilité des données. Les objectifs spécifiques incluent :

- Quantifier la qualité de l'eau : Refléter de manière exhaustive les niveaux de pollution et l'état de santé à travers des indicateurs physiques, chimiques et microbiologiques.

- Identifier les sources de pollution : Analyser les concentrations et les distributions des polluants pour suivre les sources ponctuelles (par exemple, rejets industriels) et non ponctuelles (par exemple, ruissellement agricole).

- Évaluer l'efficacité du traitement : Surveiller l'impact des stations d'épuration, des projets de restauration écologique ou des mesures de contrôle de la pollution pour optimiser les stratégies.

- Alerter sur les risques de pollution : Utiliser la surveillance en ligne en temps réel pour détecter rapidement les anomalies de qualité de l'eau et empêcher la propagation de la pollution.

- Soutenir le développement de politiques : Fournir des données pour la gestion des ressources en eau, le système des chefs de rivière et les systèmes d'eau intelligents pour promouvoir une gouvernance précise et un développement durable.

 Indicateurs clés de la surveillance de la qualité de l'eau

La sélection des indicateurs de surveillance de la qualité de l'eau dépend de l'utilisation du corps d'eau et des objectifs de surveillance, couvrant les catégories physiques, chimiques et microbiologiques. Voici les indicateurs clés courants et leur importance : 

1. Couleur

   - Définition : Reflète la couleur du corps d'eau, généralement causée par des matières organiques dissoutes, des ions métalliques ou des solides en suspension, exprimée en unités platine-cobalt (UPC).

   - Importance : Une couleur élevée affecte la qualité esthétique et la perception de l'eau potable. Les normes nationales exigent que la couleur de l'eau potable ne dépasse pas 15 UPC, les valeurs supérieures à 30 UPC provoquant l'insatisfaction des utilisateurs.

   - Méthodes de mesure : Spectrophotométrie ou comparaison visuelle des couleurs.

   - Applications : Eau potable, surveillance des corps d'eau pittoresques. 

2. Turbidité

   - Définition : Indique la clarté de l'eau, causée par des particules en suspension (par exemple, sédiments, micro-organismes), exprimée en unités de turbidité néphélométrique (UTN).

   - Importance : Une forte turbidité augmente la difficulté de désinfection, réduit l'efficacité de la stérilisation et peut transporter des bactéries ou des virus. L'eau potable nécessite généralement une turbidité inférieure à 1 UTN.

   - Méthodes de mesure : Capteurs de turbidité (diffusion de la lumière) ou spectrophotométrie.

   - Applications : Traitement de l'eau potable, traitement des eaux usées, surveillance des eaux de surface. 

3. Odeur et goût

   - Définition : L'odeur est causée par des composés organiques volatils, des sulfures ou des produits de décomposition microbienne ; le goût affecte l'expérience de consommation.

   - Importance : Les odeurs indiquent une détérioration de la qualité de l'eau, éventuellement due à la pollution de l'eau brute ou à un traitement inadéquat. L'eau potable ne doit pas avoir d'odeur perceptible.

   - Méthodes de mesure : Évaluation sensorielle ou chromatographie en phase gazeuse-spectrométrie de masse (GC-MS) pour les composés volatils.

   - Applications : Sources d'eau potable, surveillance des effluents des stations d'épuration. 

4. Matières visibles (solides en suspension)

   - Définition : Particules visibles ou matières en suspension dans l'eau, telles que des débris, des sédiments ou des résidus organiques.

   - Importance : Affecte la transparence de l'eau et la santé écologique, pouvant transporter des polluants ou des pathogènes.

   - Méthodes de mesure : Méthode gravimétrique (filtration et pesée) ou observation optique.

   - Applications : Eaux de surface, surveillance des influents des stations d'épuration. 

5. Chlore résiduel

   - Définition : Quantité de chlore efficace restant après la chloration de l'eau, exprimée en mg/L.

   - Importance : Le chlore résiduel garantit une stérilisation continue et prévient la contamination secondaire des canalisations, mais des niveaux excessifs peuvent produire des sous-produits comme le chloroforme. Le chlore résiduel dans l'eau potable est généralement contrôlé entre 0,05 et 0,5 mg/L.

   - Méthodes de mesure : Méthode colorimétrique DPD ou méthode électrochimique.

   - Applications : Stations de traitement de l'eau, surveillance de l'approvisionnement en eau secondaire. 

6. Demande chimique en oxygène (DCO)

   - Définition : Représente la quantité de matières organiques et de substances réductrices oxydées par un oxydant fort, exprimée en mg/L.

   - Importance : Une DCO élevée indique plus de polluants organiques, reflétant la gravité de la pollution. Couramment utilisée pour l'évaluation des eaux usées industrielles et domestiques.

   - Méthodes de mesure : Méthode au dichromate de potassium, méthode d'absorption UV.

   - Applications : Traitement des eaux usées, surveillance de la pollution des rivières. 

7. Nombre total de bactéries

   - Définition : Nombre total de bactéries viables dans l'eau, exprimé en UFC/mL (unités formant colonie par millilitre).

   - Importance : Reflète les niveaux de contamination microbienne. Les normes pour l'eau potable exigent un nombre total de bactéries inférieur à 100 UFC/mL.

   - Méthodes de mesure : Comptage sur plaque ou filtration sur membrane.

   - Applications : Eau potable, surveillance de la qualité de l'eau des piscines. 

8. Coliformes totaux

   - Définition : Groupe microbien indiquant une contamination fécale, exprimé en MPN/100mL (nombre le plus probable) ou UFC/100mL.

   - Importance : Des niveaux élevés suggèrent une pollution fécale et des pathogènes potentiels. Les normes pour l'eau potable limitent les coliformes totaux à 3 MPN par 100 mL.

   - Méthodes de mesure : Fermentation en tubes multiples ou filtration sur membrane.

   - Applications : Sources d'eau potable, surveillance des effluents des stations d'épuration. 

9. Coliformes thermotolérants

   - Définition : Sous-ensemble de coliformes qui se développent à 44,5°C, exprimé en MPN/100mL ou UFC/100mL.

   - Importance : Indique plus précisément une contamination fécale humaine ou animale, un indicateur clé pour la sécurité de l'eau potable.

   - Méthodes de mesure : Fermentation en tubes multiples ou milieux de culture sélectifs.

   - Applications : Évaluation de la sécurité de l'eau potable, suivi des sources de pollution. 

10. Autres indicateurs clés

En fonction des objectifs de surveillance, d'autres indicateurs peuvent inclure :

- pH : Reflète l'acidité/alcalinité de l'eau, généralement 6,5–8,5 pour l'eau potable.

- Oxygène dissous (OD) : Indique la capacité d'auto-purification de l'eau, les eaux de surface nécessitant un OD supérieur à 5 mg/L.

- Phosphore total (PT)/Azote total (AT) : Évalue le risque d'eutrophisation, crucial pour la surveillance des lacs et réservoirs.

- Métaux lourds (par exemple, plomb, cadmium, mercure) : Surveillés pour la pollution industrielle, avec des limites strictes pour l'eau potable.

- Azote ammoniacal : Reflète la décomposition organique et la pollution agricole, limité à 0,5 mg/L dans l'eau potable.

 Critères de sélection des indicateurs de surveillance

Le choix des indicateurs de surveillance de la qualité de l'eau dépend des facteurs suivants :

1. Utilisation du corps d'eau :

   - Eau potable : Mettre l'accent sur la couleur, la turbidité, le chlore résiduel, le nombre total de bactéries et les coliformes.

   - Eau industrielle : Prioriser le pH, la dureté, les solides en suspension et les produits chimiques spécifiques.

   - Eaux de surface : Prioriser la DCO, le phosphore total, l'azote total et l'oxygène dissous.

2. Normes réglementaires : Se référer à la Norme de qualité environnementale des eaux de surface (GB 3838-2002), Normes pour la qualité de l'eau potable (GB 5749-2022), etc.

3. Caractéristiques de la pollution : Sélectionner les indicateurs en fonction des sources de pollution (par exemple, rejets industriels, ruissellement agricole).

4. Fréquence et coût de la surveillance : Équilibrer la précision et le coût, en choisissant des capteurs en ligne ou une analyse en laboratoire. 

 Technologies et systèmes de surveillance de la qualité de l'eau

- Analyse en laboratoire : Spectrophotométrie, spectroscopie d'absorption atomique pour une analyse de haute précision.

- Instruments de surveillance en ligne : Capteurs multi-paramètres (pH, DCO, turbidité, etc.) pour une surveillance en temps réel.

- Systèmes de surveillance : Composés de capteurs, d'enregistreurs de données et de centres de contrôle, intégrés à l'IoT pour une gestion à distance.

- Dispositifs portables : Adaptés à la surveillance sur le terrain et à la réponse d'urgence. 

 Tendances futures

- Technologie intelligente : Utiliser l'IA pour prévoir les tendances de la qualité de l'eau et optimiser les plans de surveillance.

- Intégration multi-paramètres : Développer des capteurs intégrant plusieurs indicateurs pour réduire les coûts.

- IoT et Big Data : Permettre la transmission et le partage de données en temps réel via des plateformes cloud pour des systèmes d'eau intelligents.

- Technologie verte : Promouvoir des méthodes sans réactifs (par exemple, surveillance basée sur UV) pour réduire l'impact environnemental.

- Télédétection : Combiner satellites et drones pour la surveillance des grands corps d'eau.

 Conclusion

Les finalités des tests de surveillance de la qualité de l'eau incluent la garantie de la santé publique, la protection des écosystèmes aquatiques, le soutien à la production industrielle, le contrôle de la pollution et l'avancement de la recherche scientifique. En mesurant des indicateurs clés tels que la couleur, la turbidité, le chlore résiduel, la DCO, le nombre total de bactéries et les coliformes, la qualité de l'eau peut être évaluée de manière exhaustive pour répondre à divers besoins. Grâce aux technologies intelligentes et à l'IoT, la surveillance de la qualité de l'eau évolue vers une efficacité, une précision et une durabilité accrues, offrant un soutien robuste à la gestion des ressources en eau et à la protection de l'environnement.