Recommandations techniques pour la mesure de la distribution granulométrique des sédiments et matières en suspension de cours d’eau

La mesure de la distribution granulométrique est un paramètre essentiel à la caractérisation des sédiments et des matières en suspension. Les recommandations techniques pour les analyses granulométriques font très souvent référence à la norme ISO 13320. Mais de nombreuses recommandations au niveau de la procédure opérationnelle sont sujettes à l’expertise de l’opérateur et des aspects clés de l’analyse ne sont pas ou insuffisamment détaillés dans cette norme. En se basant sur des tests en laboratoire à partir d’échantillons d’eau et de matières en suspension (MES) collectés dans le Rhône et ses affluents, cette étude a permis de proposer des recommandations pour améliorer la qualité des mesures granulométriques dans les sédiments et les MES de cours d’eau.

 

Ces essais ont montré que les échantillons peuvent être conservés jusqu’à 3 mois (à ± 4°C et à l’obscurité) avant analyse, pour autant que l’échantillon n’ait pas une teneur trop élevée en matière organique (< 10 % de carbone organique particulaire). Les échantillons se conservent mieux s’ils sont solides ou pâteux (MES collectés par centrifugation ou pièges à particules) plutôt que liquides (eaux brutes de rivières).

Il est pertinent de réaliser une double analyse sur un même sous-échantillon, sans puis avec application d’ultrasons (les ultrasons permettent la désagrégation des flocs et agrégats). L’analyse sans ultrasons permet de mesurer la distribution granulométrique effective qui est proche de celle que l’on a dans le cours d’eau. Ces données sont adaptées pour des études sur le transport des particules. L’analyse avec ultrason permet de mesurer la distribution granulométrique absolue qui représente la taille des grains élémentaires. Ces données sont particulièrement adaptées dans le cas d’études sur la réactivité des particules. En cas d’échantillons riches en matière organique (> 10 % de carbone organique particulaire), les ultrasons ne sont pas suffisant pour désagréger les flocs et agrégats. Il est alors nécessaire de détruire la matière organique par ajout de peroxyde d’hydrogène.

 

Plusieurs recommandations sont émises sur le sous-échantillonnage des particules avant analyse pour les échantillons liquides (prélèvement d’un volume adéquat d’eau) et les échantillons solides humides qui peuvent être pâteux et légèrement fluides (homogénéisation puis prélèvement à l’aide d’une spatule ou d’une pipette). En cas d’obscuration trop forte (> 30 %), il est possible de diluer les échantillons directement à l’aide du système de mesure (par vidange partielle et ajout d’eau). Le sous-échantillonnage étant une des étapes les plus critiques du protocole d’analyse, il est recommandé de répéter les analyses sur des sous-échantillons différents plutôt que de répéter les analyses sur un même sous-échantillon.

 

Nous conseillons de réaliser les mesures pour tous les échantillons avec le modèle de Fraunhofer qui est plus simple à utiliser que le modèle de Mie. Il sera toujours possible de traiter les données avec le modèle de Mie ultérieurement si nécessaire.

 

Enfin, en cas d’échantillons très sableux, une analyse complémentaire par tamisage pour les plus grosses fractions (> 300-400 ?m) est préconisée. Il serait intéressant de mener des investigations supplémentaires sur l’influence des sables sur la qualité des mesures granulométriques.