Laboratoire

Guide de filtration de l'eau

déc. 3 2018

L’évaluation de la qualité de l’eau pour détecter les contaminants préoccupants potentiels donne du fil à retordre aux techniciens sur le terrain. Il est en effet difficile de savoir s’il convient de filtrer les échantillons ou non pour les paramètres du programme d’analyse. Le présent guide contient des recommandations et explique brièvement les exigences réglementaires à l'échelle du Canada pour vous aider à atteindre vos objectifs en matière de qualité des données de vos projets.

Bureau Veritas reçoit des échantillons d’eau prélevés sur divers types de sites, dont les sites d’enfouissement, les sites contaminés, les exploitations minières, les effluents industriels, etc. On entend par échantillon d’eau, l’eau potable, les eaux usées industrielles, les eaux de surface et les eaux souterraines. Les résultats d’analyse sont parfois transmis à des organismes de réglementation pour vérifier la conformité et d’autres fois ils ne servent qu’aux enquêtes préliminaires, donc leur caractère défendable sur le plan juridique est moins préoccupant. Voilà pourquoi il est impossible de formuler une seule recommandation sur la filtration qui permettrait d’assurer le respect de tous les programmes d’échantillonnage. De là l’importance de bien définir les paramètres à mesurer dans vos objectifs relatifs à la qualité des données.

La science de la filtration

Selon la méthode de préparation de l’échantillon d’eau, les paramètres sont mesurés sous quatre formes, soit totaux, dissous, mobiles ou en suspension. Les échantillons peuvent être analysés non filtrés et protégés d’un agent de conservation (paramètres totaux) ou filtrés à travers une membrane allant de 0,2 à 5 μm pour mesurer les paramètres de suspension, de mobilité ou de dissolution. Par le passé, l’industrie optait pour une approche plus globale qui consistait à analyser les matières dissoutes dans les eaux souterraines pour pouvoir déterminer les niveaux de contaminants mobiles. Les eaux de surface, l’eau potable et les eaux usées, quant à elles, étaient généralement analysées pour les paramètres totaux, et ce, sans aucune filtration, afin d’évaluer l’exposition aux contaminants ou leur charge totale.

Toutefois, cette méthode a évolué au fil des ans pour se transformer en approche visant l’analyse d’une forme précise d’un analyte pouvant avoir différents degrés de toxicité. Depuis, la liste de modifications apportées à la méthode d’origine ne cesse de s’allonger. Par exemple, les organismes de réglementation en Alberta exigent souvent que les eaux souterraines provenant d’un aquifère d’eau potable soient analysées pour les paramètres totaux et dissous. Ils veulent probablement évaluer le risque de transport de métaux sous forme de particules supérieures à 0,45 μm.

Les normes réglementaires provinciales précisent les paramètres qui doivent être analysés sous forme dissoute, pour lesquels les échantillons doivent être filtrés au préalable. Voici les plus communs :

  • métaux dissous
  • mercure dissous
  • chrome VI dissous
  • carbone organique dissous (COD)
  • phosphore dissous (phosphate)
  • chlorophylle-a
  • azote dissous

Eaux souterraines

L’EPA mentionne dans presque tous ses guides que la filtration des échantillons d’eau souterraine ne suffit pas pour pallier les puits de surveillance mal conçus ou mal construits, les développements du puits insuffisants, les mauvaises techniques d’échantillonnage ou les échantillons en quantité insuffisante. La réalité fait en sorte que dans bon nombre de régions canadiennes, l’introduction de particules dans les puits de surveillance est inévitable en raison de la présence d’argile et de till. Pour obtenir des concentrations dissoutes ou mobiles, une filtration est donc requise.

Le terme dissous est un peu trompeur, surtout dans le cas des métaux, comme leurs véritables formes dissoutes ou d’ions libres excluent toute particule supérieure à 1 nm (grosseur normale des ions métalliques hydratés). L’analyse des métaux dissous sert donc à remédier à la mobilité environnementale accrue dans les systèmes d’eaux souterraines qui pourrait éventuellement atteindre un milieu récepteur.

La grosseur des particules dites mobiles fait l’objet d’un long débat dans la communauté technique. La membrane filtrante par défaut a été fixée à 0,45 μm, toutefois, il existe très peu de données scientifiques pour valider cette approche. Elle se retrouve maintenant dans la plupart des règlements des provinces et du CCME. Il importe cependant de préciser que, les filtres fournis pour la filtration sur le terrain varient entre 0,2 et 5 μm. Il est possible de se procurer tout le matériel nécessaire auprès de divers fournisseurs, dont Waterra.

Composés organiques

Les procédés de filtration, que ce soit sur le terrain ou en laboratoire, ne peuvent pas être appliqués aux échantillons destinés à l’analyse des composés organiques à faible solubilité, comme les hydrocarbures, les BPC, les HAP et les dioxines. Plusieurs études, dont celles réalisées par Bureau Veritas, ont révélé que ce type de composés se fixe à la membrane filtrante, faussant ainsi les données vers le bas. C’est pourquoi les résultats obtenus pour ces composés doivent être considérés comme totaux. Ce qui complique sérieusement les choses, puisque les résultats d’analyse pour les composés à faible solubilité, tel que le benzo[a]pyrène et les BPC, dépassent généralement les limites de solubilité.

La majorité des juridictions interdisent la décantation des échantillons pour séparer les particules en suspension, car les résultats peuvent être faussés vers le bas. De nombreux composés organiques sont hydrophobes et ont tendance à se fixer à la paroi interne du verre. Ils restent donc dans le contenant au moment de la décantation. La plupart des filtres utilisés sur le terrain sont en polyéthersulfone, matière à base organique possédant une forte affinité pour l’absorption des matières organiques. Les procédés de filtration peuvent toutefois convenir aux échantillons destinés à l’analyse des matières organiques hydrosolubles, telles que les phénols et les herbicides de type phénoxy. Contactez-nous pour obtenir plus d’information.

Filtration sur le terrain ou filtration en laboratoire

La réglementation canadienne recommande toujours une filtration sur le terrain et l’oblige même pour certaines analyses précises dans les eaux souterraines. Pour les eaux de surface, le choix entre la filtration sur le terrain et en laboratoire semble moins restrictif. Les changements de concentration d’oxygène, de température et de pH après le prélèvement entraînent certains éléments (comme le fer) à se séparer de la solution par précipitation. Ce qui donne lieu à des résultats considérablement faussés vers le bas si les échantillons ne sont pas filtrés et conservés immédiatement. C’est particulièrement important pour les eaux souterraines et c’est pour cette raison que les organismes de réglementation exigent souvent une filtration sur le terrain.

La filtration des eaux de surface peut, quant à elle, être effectuée de plusieurs façons et Bureau Veritas recommande de consulter les guides du CCME pour obtenir plus d’information. L’une de ces techniques, soit celle à l’aide d’une seringue, s’applique plus particulièrement aux échantillons à faible turbidité. Dans tous les cas, la filtration sur le terrain permettra d’obtenir les résultats les plus représentatifs et de la plus grande qualité qu’il soit. Cependant, pour les méthodes à très faibles concentrations, il est souvent difficile de filtrer les échantillons sur le terrain sans introduire de contaminants.

Si la filtration sur le terrain n’est pas une option, Bureau Veritas propose la filtration en laboratoire (si les règlements locaux le permettent). Les échantillons seront donc filtrés et conservés dès que possible à leur arrivée au laboratoire. Prendre note que certaines provinces et certains territoires exigent que la filtration et la conservation aient lieu dans un délai précis après le prélèvement. C’est le cas au Québec, où le délai prescrit est de 24 heures. Pour connaître la tarification de Bureau Veritas applicable à la filtration en laboratoire, consultez le dernier tableau.

Circonstances particulières

Carbone organique dissous (COD)

Le carbone organique dissous est formé de plusieurs types de composés, principalement de substances humiques, et se retrouve dans la plupart des eaux souterraines naturelles. Il est très important de s’assurer que les filtres utilisés sur le terrain n’entraînent pas de contamination par COD.

D’après ce que Bureau Veritas a constaté, les filtres à base de composés organiques libèrent du carbone organique à des concentrations supérieures aux seuils de détection. Toutefois, leur étanchéité est généralement certifiée par le fournisseur, mais seulement pour les métaux et le mercure. Nous vous recommandons de demander à votre fournisseur de matériel de filtration de vous conseiller sur le type de membrane qui vous convient. Comme pour tout filtre, nous suggérons également d’inclure un blanc dans votre programme d’AQ-CQ pour s’assurer que les résultats positifs pour les échantillons filtrés ne sont pas causés par les membranes.

Aluminium dissous dans les eaux de surface (OPQE de l’Ontario)

Les objectifs provinciaux de qualité de l’eau (OPQE) de l’Ontario exigent que les échantillons d’eau de surface soumis à une analyse de l’aluminium soient préalablement filtrés à l’aide d’une membrane de 0,2 μm pour retirer l’argile. Cette pratique permet d’isoler les formes d’aluminium toxiques pour la vie aquatique dans les régimes à faible pH. L’aluminium inorganique, surtout l’aluminium monomère inorganique, est la forme la plus toxique dans les environnements soumis à un stress acide, l’aluminium organique étant relativement non toxique.

L’utilisation d’une membrane de 0,2 μm permet de réduire la quantité d’argile et d’aluminium monomère inorganique présente, composés qui peuvent fausser les résultats vers le haut par rapport au seuil recommandé. Veuillez consulter le document détaillé du MOE pour obtenir plus d’information.

Chrome hexavalent dissous (chrome VI)

Dans un milieu neutre ou acide, le chrome VI constitue un oxydant fort qui réagit avec le carbone organique et les métaux oxydables (comme le fer ferreux) pour former le chrome trivalent. Si les échantillons ne sont pas conservés immédiatement après le prélèvement sur le terrain, les résultats seront grandement faussés vers le bas. La filtration doit donc être effectuée dès que possible après le prélèvement pour ensuite procéder à la conservation avec une base pour stabiliser le chrome VI.

Mercure dissous

Dans son guide sur la caractérisation (tableau 3B du volume 4), le CCME exige une filtration et l’ajout d’un agent de conservation sur le terrain pour les échantillons destinés à l’analyse du mercure. Comme la conservation doit être faite rapidement pour éviter que les données soient faussées vers le bas, il est fortement recommandé de filtrer l’échantillon destiné à l’analyse du mercure dissous pour procéder à la conservation le plus rapidement possible. Si la filtration est impossible, elle peut être réalisée au laboratoire, toutefois, une mise en garde sur l’utilisation de ces résultats sera inscrite au dossier. Prendre note que la réglementation de certaines provinces et certains territoires interdit la filtration en laboratoire pour l’analyse du mercure.

Réglementation provinciale concernant la filtration

Nous avons passé en revue la réglementation ou le protocole de chaque province et fait un résumé de nos constatations dans le tableau ci-dessous pour référence rapide.

Colombie-Britannique

RÉFÉRENCES EXTRAITS DE LA RÉGLEMENTATION
BC Environmental Laboratory Manual CSR, Sample Preservation and Holding Time Summary Table, Nov 2015
  • Les échantillons destinés à l’analyse des métaux et du mercure par ICP-MS doivent être filtrés sur le terrain. S’ils le sont au laboratoire, une mise en garde sur l’utilisation des résultats est ajoutée au rapport.
  • Aucune filtration sur le terrain n’est requise pour le chrome VI, toutefois, une conservation immédiate est exigée.
  • Les échantillons destinés à l’analyse du phosphore dissous peuvent être filtrés sur le terrain ou en laboratoire sans l’ajout d’une mise en garde au rapport.
  • Si les échantillons d’eau destinés à l’analyse des métaux totaux ne sont pas conservés sur le terrain, le laboratoire doit ajouter du HNO3 aux contenants d’origine (dans les 14 jours suivant le prélèvement) et doivent être stabilisés au moins 16 heures avant le sous-échantillonnage ou l’analyse. Sinon ils sont considérés comme « reçus sans agent de conservation ». Cette pratique s’applique également aux échantillons destinés à l’analyse des métaux dissous s’ils sont filtrés sur le terrain, mais qu’aucun agent de conservation n’a été ajouté. Elle ne s’applique pas aux échantillons destinés à l’analyse du mercure.


Ontario

RÉFÉRENCES EXTRAITS DE LA RÉGLEMENTATION
Rég. 153 Protocole des méthodes d’analyse, juillet 2011 Objectifs provinciaux de qualité de l’eau, février 1999 Pratiques de collecte et de traitement des échantillons d’eau potable, avril 2009
  • Les échantillons destinés à l’analyse des métaux, du Hg et du Cr VI par ICP-MS doivent être filtrés. S’ils le sont au laboratoire, une mise en garde sur l’utilisation des résultats est ajoutée au rapport.
  • Les échantillons destinés à l’analyse du Hg (0,45 μm) et de l’aluminium (0,2 μm) doivent être filtrés avant l’analyse.
  • « Les échantillons d’eau potable ne doivent pas être filtrés sur le terrain ni au laboratoire avant de procéder. Comme on ne s’attend pas à ce que le consommateur filtre son eau avant de la boire, l’analyse d’échantillons non filtrés permet d’obtenir des résultats plus représentatifs. » [Traduction libre]


Québec

RÉFÉRENCES EXTRAITS DE LA RÉGLEMENTATION
Guide d’intervention, Politique de protection des sols et de réhabilitation des terrains contaminés, MDDELCC, juillet 2017
  • Il est recommandé de filtrer et de conserver les échantillons destinés à l’analyse des métaux, dont le Cr VI.
  • Il faut souligner qu’il est mentionné à la page 3 du Guide d’intervention, que si les échantillons NE SONT PAS filtrés sur le terrain, ils doivent l’être au laboratoire, en plus d’être conservés, et ce, dans les 24 heures suivant le prélèvement.


Provinces et territoires respectant les recommandations du CCME

RÉFÉRENCES EXTRAITS DE LA RÉGLEMENTATION
Guide sur la caractérisation environnementale des sites dans le cadre de l’évaluation des risques pour l’environnement et la santé humaine, CCME, volume 4, 2016
  • Le CCME définit le filtre de terrain comme suit : lorsque cela est requis, les échantillons d’eau doivent être filtrés à l’aide d’un filtre à membrane de 0,45 μm le plus tôt possible après le prélèvement puis immédiatement conservés (lorsque la conservation est nécessaire). Note : Un diamètre de pore de 0,45 μm est le diamètre par défaut utilisé pour séparer des espèces dissoutes, sauf indication contraire dans la méthode pour un paramètre donné.
  • Métaux dissous, incluant le mercure, le méthylmercure et le chrome hexavalent : en général, les eaux souterraines requérant de telles analyses sont filtrées et conservées sur le terrain. Les eaux de surface et les eaux potables sont généralement conservées non filtrées et analysées pour détecter la présence de métaux totaux. Les échantillons qui nécessitent une analyse pour détecter la présence de métaux dissous, de mercure, de méthylmercure, ou de chrome hexavalent dans les eaux souterraines sont filtrés au moyen d’un filtre de 0,45 μm puis immédiatement conservés sur le terrain [...]. Lorsqu’il est impossible de procéder à la filtration/conservation sur le terrain, les échantillons peuvent être filtrés et conservés dès que possible au laboratoire. Toutefois, cet écart doit être indiqué sur le certificat d’analyse avec une mise en garde que les valeurs pourraient ne pas refléter les concentrations au moment de l’échantillonnage. Il est important de noter que dans certaines provinces ou certains territoires, la filtration de métaux dissous en laboratoire n’est pas autorisée. Les échantillons conservés, mais non filtrés ne peuvent être filtrés en laboratoire.
  • Le temps de rétention sans agent de conservation pour le chrome hexavalent est de 24 heures selon le tableau 3B.
  • Consultez le tableau 3B pour obtenir plus de renseignements sur les exigences relatives à la filtration et à la conservation selon chaque paramètre.

Grille tarifaire 2018 pour la filtration en laboratoire

PARAMÈTRES GROSSEUR DU FILTRE PRIX PAR ÉCHANTILLON (COMPREND LE PRIX DU FILTRE ET DE LA MAIN D’OEUVRE)
Métaux (ICP, ICP-MS, etc.) 0,45 μm 10 $**
Mercure* 0,45 μm 10 $**
Aluminium (OPQE de l’Ontario) 0,2 μm 10 $**
Carbone organique dissous 0,45 μm 10 $**
Chrome hexavalent dissous* 0,45 μm 10 $**
Nutriments dissous (phosphore, azote, DCO) 0,45 μm 10 $**
Ahlorophylle-a 0,45 μm (1,2 μm au Québec) 10 $**

*La filtration et la conservation sur le terrain sont fortement recommandées comme les résultats peuvent être faussés vers le bas si la conservation n’est pas faite immédiatement. Si les échantillons sont filtrés au laboratoire, une mise en garde sur l’utilisation des résultats est ajoutée au rapport. Prendre note que la réglementation de certaines provinces et certains territoires interdit la filtration en laboratoire pour l’analyse de ces paramètres.
**Des frais supplémentaires peuvent s’appliquer si d’autres paramètres sont demandés.

Note : Le type de filtre est choisi en fonction des exigences, de la réglementation, des paramètres et des méthodes d’analyse propres à chaque province et territoire. Bureau Veritas vous fournit un résumé des exigences relatives à la filtration à titre indicatif seulement. Nous n’assumons toutefois aucune responsabilité pour l’information divulguée dans ce document et vous recommandons de consulter la réglementation officielle le cas échéant.