Caractérisation des matières organiques par les sondes spectrophotométriques UV-Vis

Afin d’améliorer la qualité de l’évaluation de l’état chimique des eaux, des méthodes alternatives aux méthodes de prélèvement et d’analyses classiques se développent. Parmi ces techniques alternatives, les systèmes spectrophotométriques UV-visible, permettant des mesures in situ et en continu, sont de plus en plus utilisés. Des sondes commercialisées permettent d’obtenir des teneurs en matières en suspension (MES), nitrates, demande chimique en oxygène (DCO) ou carbone organique à partir des spectres UV-visible enregistrés. De nombreuses études montrent qu’il semble possible d’accéder, à partir des spectres UV-vis, à d’autres types d’informations sur la qualité de la matière organique comme le degré d’aromaticité ou la taille globale des molécules organiques.

Ce rapport d’étape explore le potentiel de la mesure spectrophotométriques UV-visible pour apporter des informations sur la qualité de la matière organique de différents types d’eaux et avec des scénarios différents. Pour cela, une expérimentation préliminaire a été réalisée en laboratoire : plusieurs eaux résiduaires (eaux brutes non traitées et eaux traitées) de deux stations de traitement ont été caractérisées avec deux systèmes de mesure différents (sonde spectro::lyser et système Pastel Uviline). Ces eaux ont été physiquement fractionnées (par tamisage et filtration) afin de voir l’influence des différentes classes de particules ou de molécules organiques sur les spectres UV-vis.

Les premiers résultats montrent une bonne concordance entre les deux systèmes de mesures pour l’analyse des paramètres majeurs comme MES, nitrates, DCO, DBO et COT. Ces analyses pourraient être améliorées en prenant en compte une calibration locale.

Un ensemble d’indicateurs a été estimé à partir des spectres : SUVA, rapports d’absorbance (250/365nm ; 465/665nm), pentes spectrales sur les domaines 275-295 nm et 350-400 nm. Ces indicateurs montrent clairement que la qualité de la matière organique des deux stations est différente, et qu’elle évolue aussi au cours du temps de prélèvement pour une même station. Les évolutions de ces indicateurs dans les différentes fractions semblent cohérentes avec les résultats attendus sur les changements de poids moléculaire, de degré d’aromaticité ou d’humification.

Enfin, une analyse de l’ensemble des spectres par des outils statistiques descriptifs (type analyse en composantes principales) permettent clairement de différencier les différentes eaux et fractions en fonctions des caractéristiques des eaux et de la matière organique qu’elles contiennent. Ce type d’analyse de données permettrait d’observer des variations de qualité de matière organique comme une évolution dans le temps ou la détection de rejets dans le milieu naturel.