# Prélèvement et échantillonnage des substances prioritaires et émergentes dans les eaux usées. Les prescriptions techniques du projet de recherche AMPERES

J.M. Choubert, S. Martin Ruel, Marina Coquery

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J.M. Choubert, S. Martin Ruel, Marina Coquery. Prélèvement et échantillonnage des substances prioritaires et émergentes dans les eaux usées. Les prescriptions techniques du projet de recherche AMPERES. TSM. Techniques Sciences Méthodes – Génie urbain, génie rural, 2009, 4, pp.88-101. hal-02591897

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# Prélèvement et échantillonnage des substances prioritaires et émergentes dans les eaux usées

## Les prescriptions techniques du projet de recherche AMPERES

■ J.-M. CHOUBERT<fnref n="1" />, S. MARTIN RUEL<fnref n="2" />, M. COQUERY<fnref n="1" />

**Mots-clés** : prélèvement et conditionnement d'échantillons, substances prioritaires et émergentes, eaux usées et traitées, boues, stations d'épuration

**Keywords** : sampling, priority and emerging substances, wastewater, treated water, sludge

## Introduction

Depuis l'adoption de la directive cadre communautaire sur l'eau (DCE 2000/60/CE) [1], plusieurs programmes de surveillance et projets de recherche s'attachent à la mesure de substances chimiques<fnref n="3" /> prioritaires et émergentes présentes en très faible concentration dans les matrices environnementales de nature complexe (eaux résiduaires brutes et traitées, boues de stations d'épuration). Les objectifs poursuivis concernent, le plus souvent, la quantification des flux de substances rejetés vers les milieux aquatiques superficiels et l'évaluation des flux éliminés par les stations d'épuration.

Les faibles niveaux de concentration de ces substances imposent de prendre des précautions spécifiques en amont de l'analyse, afin d'assurer la qualité des données produites : par exemple, la nature et le conditionnement du matériel d'échantillonnage, le prétraitement *in situ* des échantillons, les blancs de prélèvement, l'acheminement des échantillons et leur conservation. Des compromis doivent souvent être trouvés lors de la définition de la stratégie d'échantillonnage afin de satisfaire aux objectifs fixés, tout en respectant les contraintes de faisabilité dans l'application des opérations d'échantillonnage sur stations d'épuration (STEP).

Les prescriptions techniques relatives aux précautions à prendre lors de la recherche de substances à

l'état de trace sont souvent disséminées dans divers documents. Les consignes indispensables et adaptées aux conditions de terrain ont été rassemblées dans cet article et émanent du travail mené dans le cadre du projet AMPERES, intitulé « Analyse de micropolluants prioritaires et émergents dans les rejets et les eaux superficielles », soutenu par l'Agence nationale de la recherche (ANR PRECODD).

L'objectif de ce document est de présenter les éléments techniques permettant de mener les différentes étapes des opérations d'échantillonnage et de conditionnement des échantillons, afin de rechercher des substances prioritaires et émergentes dans les stations d'épuration. La préparation de campagnes d'échantillonnage et leur mise en œuvre sont successivement examinées. Les éléments abordés dans ce document s'appuient principalement sur des recommandations de l'Ineris [2] et de la US Geological-Survey [3], enrichis des discussions entre les partenaires du projet AMPERES et de la norme sur le prélèvement d'eau résiduaire [4].

## 1. Objectifs

Le projet AMPERES concerne 120 substances chimiques à rechercher dans les matrices environnementales (eaux usées, traitées, boues). Il a pour objectifs de déterminer les concentrations et les flux de substances émis par équivalent-habitant (en entrée et en sortie de station), d'évaluer les rendements d'élimination en substances prioritaires et émergentes par différentes filières de traitements biologiques (eau et boue), et enfin de comparer les performances des

<footnote n="1">1 Cemagref, UR QELY - 3 bis, quai Chauveau - CP 220 - F-69336 Lyon.
E-mail: marina.coquery@cemagref.fr.</footnote>

<footnote n="2">2 CIRSEE - Suez Environnement - 38, rue du président Wilson - F-78230 Le Pecq.</footnote>

<footnote n="3">3 Aussi dénommées micropolluants.</footnote>
<table><thead><tr><th rowspan="2">Famille de substances (méthode d'analyse)</th><th colspan="2">Eau brute ou traitée Point intermédiaire</th><th colspan="2">Retour en tête</th><th rowspan="2">Boue</th></tr><tr><th>dissous</th><th>particulaire</th><th>dissous</th><th>particulaire</th></tr></thead><tbody><tr><td>Recherchée sur échantillon moyen</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>prioritaires (multirésidus)</td><td>X</td><td>X</td><td>X</td><td></td><td></td></tr><tr><td>chlorophénol</td><td>X</td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>antibiotiques (HPLC)</td><td>X</td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>pesticides (HPLC)</td><td>X</td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>chloroalcanes</td><td>X</td><td>X</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>PBDE</td><td>X</td><td>X</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>bisphenol A</td><td>X</td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>triclosan</td><td>X</td><td>X</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>alkylphénols (LC/ESI/MS)</td><td>X</td><td>X</td><td>X</td><td></td><td></td></tr><tr><td>pharmaceutiques (GC/MS)</td><td>X</td><td>X</td><td>X</td><td></td><td></td></tr><tr><td>hormones (LC/MS/MS)</td><td>X</td><td>X</td><td>X</td><td></td><td></td></tr><tr><td>bétabloquants (LC/MS/MS)</td><td>X</td><td>X</td><td>X</td><td></td><td></td></tr><tr><td>métaux (ICP/MS)</td><td>X</td><td>X</td><td>X</td><td></td><td></td></tr><tr><td>mercure (AFS)</td><td>X</td><td>X</td><td>X</td><td></td><td></td></tr><tr><td>organo-étain</td><td>X</td><td>X</td><td>X</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

<table><caption>Tableau I. Substances recherchées dans les phases dissoute et particulaire des eaux usées et dans les boues (projet AMPERES)</caption><thead><tr><th colspan="2">Recherchée sur échantillon ponctuel</th></tr></thead><tbody><tr><td>substances volatiles</td><td>brut</td></tr></tbody></table>

différents types de traitements (secondaires et tertiaires conventionnels, ou avancés).

En fonction des propriétés physico-chimiques des substances, il a été choisi d'analyser les phases dissoute et particulaire séparément, ou bien la phase dissoute seulement (tableau I).

Une méthodologie spécifique d'échantillonnage et de conditionnement, constituant un exemple de transfert des contraintes de laboratoire aux conditions de terrain, a été développée (figure 1). Elle concilie les contraintes de chacun des intervenants de la chaîne de production des résultats.

La démarche a été développée afin d'évaluer les concentrations et les flux de substances dans les eaux brutes et traitées des procédés d'épuration conventionnels et avancés, fonctionnant en conditions « normales » (temps sec). La variabilité des concentrations (variations interjournalières) a également été examinée. La méthodologie se traduit par un effort matériel et humain important déployé pour fiabiliser les mesures de débit des installations étudiées (vérification systématique), ainsi que les résultats des

analyses chimiques, grâce à des précautions prises lors du choix et de l'utilisation du matériel, de l'échantillonnage et du conditionnement des échantillons. Ainsi, l'échantillonnage des eaux et des boues est confié à deux équipes spécialisées dans le fonctionnement des procédés d'épuration (CIRSEE ou Cemagref). La préparation et le traitement des échantillons sont confiés à trois équipes spécialisées dans l'analyse (LPTC, CIRSEE, Cemagref et sous-traitants).

<figure><img src="image_2.png" /><figcaption>Figure 1. Représentation schématique de la méthodologie d'échantillonnage et de conditionnement des échantillons (projet AMPERES)</figcaption></figure>
<figure><img src="image_3.png" /><figcaption>Figure 2. Schématisation de la stratégie de positionnement des points d'échantillonnage pour la file eau et la file boue</figcaption></figure>

En pratique, la méthode est appliquée à la file eau [entrée (EB), point intermédiaire (EI), sortie (ET)] et à la file boue [liquide (BL) et sèche (BS), retour en tête (RET)] d'une vingtaine de STEP (figure 2).

Les échantillons constitués sont :

- des échantillons moyens journaliers prélevés pendant deux à trois jours consécutifs pour les eaux brutes et traitées des procédés primaire, secondaire ou tertiaire ;

- des échantillons « moyens 2 heures » prélevés pendant 4 h consécutives pour les procédés avancés ;

- des échantillons composites constitués de trois à cinq prélèvements ponctuels sur la journée pour les boues liquides, ou bien moyennés spatialement pour les boues solides. Les débits d'eau et de boue sont systématiquement vérifiés pour avoir une image fiable des volumes traités et adapter au mieux le rythme des prélèvements à partir des cumuls horaires des débits. Enfin, le dispositif développé permet de disposer de volumes d'échantillons d'une vingtaine de litres homogénéisés pour réaliser un sous-échantillonnage à destination des cinq laboratoires, pour la recherche des 120 substances. Les échantillons sont expédiés sous 24 heures aux laboratoires.

## 2. Préparation spécifique

La démarche mise en œuvre (figure 2) nécessite une phase de préparation s'appuyant sur trois étapes : acquisition d'informations (§ 2.1.), acquisition de matériel spécifique (§ 2.2.) et vérification systématique (§ 2.3.).

### 2.1. Collecte de caractéristiques du site à étudier (visite préliminaire)

Une visite préliminaire du site est réalisée avant la campagne de mesure proprement dite, afin que le responsable de la campagne se procure auprès de l'exploitant les informations nécessaires à garantir

les conditions optimales pour la réalisation de la campagne d'échantillonnage.

#### 2.1.1. Vérification des dispositions constructives et d'accessibilité

Il s'agit en premier lieu d'obtenir une description de la filière de traitement (procédés, capacité et charge nominales, type d'aérateur, durée d'aération), du réseau de collecte des eaux usées (longueur, nature, proportion de rejets industriels, proportion d'eau claire parasite) et du milieu récepteur (niveaux de rejet, nature du milieu naturel où a lieu le rejet, nom et débit moyen de la rivière).

L'accessibilité des points de prélèvements et les conditions de sécurité pour intervenir sont des points clés pour réaliser un bon échantillonnage. La visite préliminaire permet de localiser les points de prélèvements pour la filière eau et la filière boue et d'en vérifier l'accès. Nous vérifions notamment la localisation de la canalisation du retour en tête (traitement boue, silo...). En effet, celle-ci doit impérativement être située en aval du point de prélèvement d'entrée de la station d'épuration et du canal de comptage du débit d'entrée, afin que les mêmes flux de micropolluants ne soient pas comptabilisés plusieurs fois.

Les données d'autosurveillance de la station et celles des capteurs en ligne des deux mois précédant la visite préliminaire sont également recueillis pour diagnostiquer le bon fonctionnement des installations.

#### 2.1.2. Période d'intervention sur site et sécurité d'accès

Il s'agit de déterminer la période favorable à la réalisation de la campagne d'échantillonnage. Il est en effet important de tenir compte de contraintes particulières telles que :

- une activité industrielle saisonnière non représentative d'un fonctionnement classique (vendanges, par exemple) ;

- l'indisponibilité de l'exploitant (ex. : formation, congés) dont la présence sur le site est indispensable pour des raisons pratiques et de sécurité ;

- la prévision de travaux (ex. : arrêt des installations pour mise à niveau de tableau électrique ou autre) ;

- le rythme des extractions de boues imposé par l'exploitant ;

- les bilans stations en prévision (ex. : Satese).
Chaque campagne doit être réalisée en temps sec, afin d'évaluer les procédés dans des conditions de fonctionnement comparables. En cas de prévision météorologique clairement défavorable, la campagne est reportée. Un pluviomètre est installé sur le site afin de quantifier un événement pluvieux non prévu et de décider de la validité des prélèvements correspondants. Si la pluviométrie est supérieure à 10 mm sur la journée et/ou le débit arrivant à la station est supérieur de 15 % au débit moyen de temps sec sur la période précédente, la journée est considérée comme non représentative.

La visite préliminaire permet également de connaître les consignes de sécurité en vigueur sur le site (plan de prévention) et les conditions d'accès (horaires, badge, clé, système d'alarme). Enfin, l'usage des équipements de base en matière d'hygiène et de sécurité est indispensable (tenue de protection, chaussures de sécurité, gants, casque, détecteur H₂S).

## 2.2. Prescriptions matérielles spécifiques

La recherche de nombreuses substances (de surcroît présentes à l'état de trace) nécessite l'utilisation de matériel spécifique, permettant de fournir un volume de 25 litres d'échantillon moyen correctement homogénéisé, et la mise en œuvre de précautions particulières lors de l'échantillonnage et du conditionnement des échantillons.

### 2.2.1. L'échantillonnage

L'échantillonnage (figure 3) consiste à confectionner les échantillons liquides ou solides, représentatifs des flux transitant au point d'investigation. Des échantillonneurs automatiques réfrigérés sont utilisés pour

les échantillons liquides ; une série de prélèvements ponctuels manuels sont mélangés pour constituer les échantillons de boues. Les échantillons sont délivrés dans des contenants à homogénéiser.

### 2.2.2. Le conditionnement

Le conditionnement (figure 4) inclut toutes les étapes menant de l'échantillon moyen à sa mise en flacons envoyés aux laboratoires d'analyses : homogénéisation mécanique, pompage, mise en flacons et mise en glacières.

### 2.2.3. Échantillonneur automatique et ligne de conditionnement des échantillons liquides

Pour les prélèvements de la filière eau, un modèle commercial d'échantillonneur automatique réfrigéré (figure 5) a été choisi pour sa capacité à délivrer un volume d'échantillon moyen journalier d'une vingtaine de litres, permettant de mener l'ensemble des analyses sur les phases dissoute et parti-

<figure><img src="image_4.png" /><figcaption>Figure 5. Échantillonneur automatique réfrigéré Bühler 5010 - dimensions 1,40 m (H) x 0,86 m (L) x 0,86 m (L), volume d'environ 1 m³, poids de 100 kg à vide</figcaption></figure>

culaire. Compte tenu du poids à vide d'environ 100 kg de cet équipement, des dispositions particulières de manutention sont indispensables (ex. : roues, diable à six roues, palan, haillon éléveur, transpalettes). Les échantillonneurs ont les caractéristiques suivantes conformes à la norme ISO 5667-10 [5] :

- diamètre du tuyau d'échantillonnage d'au moins 9 mm ;

- prélèvement par bol placé sous vide avec vitesse d'aspiration supérieure à 0,5 m/s ;

- reproductibilité du volume d'échantillonnage (± 5 % du volume désiré) ;

<figure><img src="image_5.png" /><figcaption>Figure 3. Représentation schématique des matériels de l'étape d'échantillonnage</figcaption></figure>

<figure><img src="image_6.png" /><figcaption>Figure 4. Représentation schématique des matériels de l'étape de conditionnement</figcaption></figure>
– refoulement avant et après chaque étape de prélèvement ;

– température maintenue entre 2 et 4 °C à l'intérieur de l'enceinte.

Trois échantillonneurs automatiques réfrigérés sont utilisés (entrée, point intermédiaire et sortie de STEP), chacun étant doté de deux séries de 24 flacons de deux litres. Le contenu de ces flacons permet de constituer l'échantillon moyen journalier en assemblant, dans une bonbonne de 34 litres, les sous-échantillons prélevés. L'échantillon est ensuite placé sous agitation mécanique, puis réparti par pompage dans les flacons destinés aux laboratoires d'analyses.

### 2.2.4. Choix du matériel d'échantillonnage

Des matériaux inertes et peu adsorbants sont utilisés pour l'échantillonnage afin d'éviter toute modification des concentrations. La nature des matériaux doit être adaptée en fonction des substances recherchées :

– pour les substances organiques telles que les alkylphénols et les phtalates, l'utilisation du polychlorure de vinyle (PVC) et autres plastiques est prohibée. On peut utiliser du verre ou du Téflon PFA (perfluoroalkoxy) ou EPF (éthylène-propylène perfluoré) ;

– pour les métaux, le plastique PEHD (polyéthylène haute densité) ou PEBD (basse densité), ou PP (polypropylène), ou le Téflon (PFA ou EPF) sont les matériaux de choix ;

– pour les substances pharmaceutiques, l'utilisation du plastique, du verre et du Téflon est possible.

Dans le cas de la recherche des substances perfluorées, le Téflon est prohibé.

Les tuyaux en Téflon (PFA et EPF) sont de nature rigeide. Dans le commerce, on en trouve des « annelés » beaucoup plus souples. Nous ne les avons cependant pas utilisés en raison des dépôts de matière particulière qui s'opère à la jonction des anneaux.

#### Choix pour les eaux résiduaires

Le stockage des échantillons liquides au sein des échantillonneurs automatiques s'effectue dans des flacons en verre propres. Le maximum d'éléments d'origine avec lesquels les échantillons sont en contact est remplacé par des matériaux de fonction équivalente, mais de nature inerte. Le compromis adopté est donc le suivant : les échantillonneurs sont équipés de flacon

cons et d'un bol d'aspiration en verre, d'une crépine et d'un tuyau d'aspiration en Téflon PFA, d'un plateau distributeur plastique que nous avons téflonné. Le tuyau (silicone) de la vanne à pincement nécessaire pour faire le vide d'aspiration et l'électrode (métal) de détection du niveau dans le bol restent des pièces d'origine.

Le contenu de chacun des flacons de l'échantillonneur est ensuite homogénéisé, puis transféré au moyen d'éprouvettes en verre (figure 6, gauche) dans un récipient collecteur en verre (figure 6, droite). Ces recommandations sont à distinguer de celles qui concernent les flacons à envoyer aux laboratoires (§ 2.4.).

L'échantillon contenu dans la bonbonne de verre est transféré dans les flacons destinés aux laboratoires d'analyses (sous-échantillons) à l'aide d'une pompe péristaltique connectée à des tuyaux Téflon PFA, où seule la partie d'écrasement est en silicone. Pendant le conditionnement, un agitateur mécanique muni d'une pale inox recouverte de Téflon permet l'homogénéisation de l'échantillon.

#### Choix pour les boues

Les boues liquides sont échantillonnées avec une canne de prélèvement au bout de laquelle est fixé un flacon de verre propre de deux litres.

Les boues pâteuses sont échantillonnées à l'aide de

cuillères en inox en différents points du stockage. Les prélèvements sont ensuite placés et homogénéisés dans un cristallisoir en verre (figure 7).

#### Précautions

Pour limiter les contaminations, chaque type d'échantillon possède son matériel (ex. : entrée de

<figure><img src="image_7.png" /><figcaption>Figure 6. Transfert depuis les flacons de l'échantillonneur vers le flacon collecteur, *via* une éprouvette en verre. Flacon collecteur 34 l en verre agité mécaniquement et pompage.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_8.png" /><figcaption>Figure 7. Cristallisoir en verre pour l'échantillonnage et le conditionnement des boues pâteuses</figcaption></figure>
STEP uniquement, ou sortie uniquement). Ainsi, trois chaînes d'échantillonnage et de conditionnement différentes sont utilisées pour l'entrée, le point intermédiaire (si applicable) et la sortie de l'installation d'épuration. Tous ces éléments sont nettoyés avant chaque campagne d'échantillonnage (protocole présenté au § 2.2.5.)

## 2.2.5. Préparation et lavage du matériel

### Au laboratoire

Une campagne de deux jours consécutifs, avec trois points échantillonnés sur la filière eau, nécessite : douze caisses de douze flacons en verre propres (échantillonneurs automatiques), six à dix récipients collecteurs en verre de 34 litres (échantillon moyen et boues liquides), trois éprouvettes graduées (verre), deux cristallisoirs (verre) et deux cuillères de prélèvement (inox), soit environ 2,5 m³ de flaconnage et usensiles.

Ces éléments subissent le protocole de nettoyage décrit ci-après :

- lavage grossier à l'eau du robinet, grattage des dépôts au goupillon, rinçage à l'acétone de récupération, rinçage à l'eau ;

- lavage en machine à laver avec de l'eau chaude, du détergent alcalin (Elvetec ACA 15), de l'eau acidifiée (acide acétique 80 % dilué au quart), puis rinçage à l'eau déminéralisée ;

- rinçage à l'acétone ultra pure (Pestipur SDS Carlo Erba) avant de les placer sous hotte ;

- après évaporation de l'acétone, les flacons sont protégés avec du papier aluminium, puis placés en caisses plastiques fermées dans un lieu de stockage propre.

### Sur site

Les parties en contact avec l'effluent dans chaque échantillonneur automatisé et ligne de conditionnement sont nettoyées sur site avant chaque début de campagne avec les mêmes réactifs que ceux utilisés au laboratoire :

- détergent alcalin, eau acidifiée, acétone pour le bol d'aspiration (verre) et les tuyaux de prélèvement des échantillonneurs ou ceux de la pompe de conditionnement ;

- détergent alcalin, eau acidifiée pour les plateaux distributeurs (plastique téflonné), tuyaux souples de la vanne de pincement (silicone), tuyaux d'écrase-

ment de la pompe de conditionnement (usage de l'acétone prohibé pour ces matériaux).

Ces éléments sont abondamment rincés à l'eau déminéralisée avant d'être mis en contact avec l'eau à échantillonner.

Lorsque nous lavions les bonbonnes en verre sur site, nous avons constaté qu'un séchage incomplet de l'acétone entraînait une contamination de la mesure de la DCO de l'échantillon moyen. Aussi, un rinçage des bonbonnes avec l'échantillon a été appliqué avant utilisation.

## 2.3. Vérification de la chaîne d'échantillonnage/conditionnement (blancs de prélèvement)

Étant donné les très faibles niveaux de concentrations recherchées, des éléments de vérification systématique ont été mis en place pour s'assurer de la bonne représentativité et de la qualité des résultats générés.

### 2.3.1. Définition et mise en pratique

L'absence de modification de la composition en substances prioritaires et émergentes des effluents a été régulièrement vérifiée. Ces « blancs » de prélèvement permettent d'évaluer la contamination éventuelle des échantillons, ainsi que l'adsorption éventuelle de ces substances sur les matériaux servant aux prélèvements. Les blancs de terrain sont réalisés toutes les trois campagnes sur l'une des chaînes de prélèvement/conditionnement disponibles. Nous avons inclus tous les éléments rentrant en contact avec l'échantillon : crépine (Téflon) + tuyau d'aspiration (Téflon) + bol d'aspiration (verre) + tuyau souple de distribution (silicone) + plateau distributeur (plastique téflonné) + flacons du préleveur (verre) + éprouvette (verre) + flacon collecteur (verre) + pale d'agitateur (inox téflonné) + tuyau de conditionnement (Téflon) + tuyau d'écrasement (silicone).

### 2.3.2. Méthodologie

- Les pertes par adsorption sont évaluées en analysant la composition d'une eau résiduaire brute (eau usée) avant et après passage dans la chaîne d'échantillonnage/conditionnement ;

- Les apports par relargage sont évalués de manière similaire en utilisant de l'eau d'Évian, dont le pH est proche de celui des eaux résiduaires. Cette eau est appliquée à un système qui auparavant a prélevé de
l'eau résiduaire. Elle est analysée avant et après passage dans le préleveur automatique et la chaîne de conditionnement;

– L'analyse d'eau d'Évian avant et après passage dans le système d'échantillonnage/conditionnement et venant de subir l'étape de nettoyage permet d'évaluer l'efficacité de la procédure de nettoyage.

Deux bonbonnes propres sont utilisées : l'une contenant 30 litres d'eau avant passage dans l'échantillonneur (eau usée ou bien eau d'Évian) avec une homogénéisation mécanique modérée. Le premier litre pompé par l'échantillonneur automatique est jeté. 14 litres sont ensuite collectés dans les flacons en verre de l'échantillonneur, puis versés via des éprouvettes dans une bonbonne propre. Les échantillons de chaque bonbonne étaient ensuite transvasés dans les flacons fournis par les laboratoires à l'aide d'un tuyau Téflon et d'une pompe identiques à ceux utilisés sur site.

### 2.3.3. Retour d'expérience

Une synthèse des valeurs mesurées sur les blancs du système d'échantillonnage/conditionnement a été établie. Aucune contamination ou adsorption n'est mesurée pour les substances pharmaceutiques. Des contaminations de la phase dissoute ont pu être dé

tectées dans quelques échantillons pour le fer, le cuivre, le zinc, le mercure, le DEHP, le benzothiazole, et le 4tert-butylphénol, mais à des niveaux de concentration au plus similaires aux concentrations les plus faibles observées dans les eaux résiduaires traitées. Pour les alkylphénols, une très faible adsorption de quelques ng/l a été constatée.

À noter que certaines substances détectées dans les blancs de terrain (ex. : 4tert-butylphénol, DEHP) le sont également dans les blancs de laboratoire.

## 2.4. Définition du flaconnage destiné aux laboratoires (volume, nature, préparation)

Lors de la préparation des campagnes, il est indispensable d'interroger les analystes des laboratoires sur les points suivants, afin d'organiser le conditionnement et l'acheminement des échantillons :

- volume nécessaire pour l'analyse en mentionnant les phases à analyser (dissous, particulaire, brut, dissous et particulaire séparément);

- conditions de conservation, y compris délais entre échantillonnage et arrivée aux laboratoires.

Les prescriptions en termes de volumes d'échantillons à fournir, de nature des flacons et de conditionnement sont présentées dans les tableaux II et III. Celles-ci sont imposées par les limites de quantifications

<table><thead><tr><th>Paramètre</th><th>Laboratoire</th><th>Volume du flacon (l)</th><th>Fraction à remplir (%)</th><th>Nombre de flacons par point</th><th>Nature</th><th>Conditionnement du flacon</th><th>Type d'échantillonnage</th></tr></thead><tbody><tr><td>COVs</td><td>CIRSEE</td><td>0,04</td><td>100 %</td><td>2</td><td>Verre</td><td>Sel acide dans le flacon à remplir sans bulle</td><td>Manuel (ponctuel)</td></tr><tr><td>MES, % MVS, DCO, DBOS, NTK, Ptot, NH NO NO PO</td><td>Cemagref ou CIRSEE</td><td>2</td><td>100 %</td><td>1</td><td>PP</td><td>Lavage en machine</td><td></td></tr><tr><td>COD, COP</td><td>Cemagref ou CIRSEE</td><td>0,25</td><td>100 %</td><td>1</td><td>Verre</td><td>Lavage en machine 90°C, fermé à chaud</td><td></td></tr><tr><td>Antibiotiques et pesticides</td><td>CIRSEE</td><td>1</td><td>100 %</td><td>1</td><td>PP</td><td>Neuf</td><td></td></tr><tr><td>Prioritaires (sauf métaux) et chlorophénols</td><td>CIRSEE</td><td>1</td><td>100 %</td><td>1</td><td>Verre ambré</td><td>Neuf</td><td></td></tr><tr><td>Chloroalcanes</td><td>CIRSEE</td><td>1</td><td>100 %</td><td>1</td><td>Verre ambré</td><td>Lavage en machine</td><td></td></tr><tr><td>PBDEs</td><td>CIRSEE</td><td>0,25</td><td>100 %</td><td>1</td><td>Verre</td><td>Lavage en machine</td><td></td></tr><tr><td>Glyphosate/AMPA</td><td>CIRSEE</td><td>0,1</td><td>100 %</td><td>1</td><td>PP</td><td>Neuf</td><td></td></tr><tr><td>Hormones et bétabloquants</td><td>Cemagref</td><td>2,5</td><td>80 %</td><td>2 (EB) 3 (EI, ET)</td><td>Verre ambré</td><td>Lavage en machine</td><td></td></tr><tr><td>Métaux et organoétains</td><td>Cemagref</td><td>2</td><td>100 %</td><td>1</td><td>PP</td><td>Neuf</td><td></td></tr><tr><td>Mercure</td><td>Cemagref</td><td>0,5</td><td>100 %</td><td>1</td><td>Téflon EPF</td><td>Eau acide (HCI), à vider avant remplissage et enfermer dans poche plastique</td><td>Automatique (moyen 24 h)</td></tr><tr><td>Alkylphénols et pharmaceutiques</td><td>LPTC</td><td>1</td><td>70 %</td><td>3</td><td>Verre</td><td>Lavage en machine, passage au four</td><td></td></tr></tbody></table>

Volume total à fournir : environ 20 l (EB), 25 l (EI & ET) incluant 2 l pour les lavages des flacons chimie.

<caption>Tableau II. Caractéristiques des flacons des laboratoires pour les échantillons d'eau résiduaire brute (EB), intermédiaire (EI) ou traitée (ET)</caption>
<table><thead><tr><th>Paramètre</th><th>Laboratoire</th><th>Volume du flacon (l)</th><th>Fraction à remplir (%)</th><th>Nombre de flacons par point</th><th>Nature</th><th>Conditionnement du flacon</th><th>Type d'échantillonnage</th></tr></thead><tbody><tr><td>MS, % MV</td><td>Cemagref ou CIRSEE</td><td>1 l (BL)<br>0,5 l (BS)</td><td>100 %</td><td>1</td><td>PP</td><td>Lavage en machine</td><td rowspan="6">Manuel (moyen par mélange de prélèvements ponctuels)</td></tr><tr><td>Antibiotiques, pesticides, prioritaires (sauf métaux), chlorophénols</td><td>CIRSEE</td><td>2 l (BL)<br>0,5 l (BS)</td><td>100 %</td><td>1</td><td>PP</td><td>neuf</td></tr><tr><td>Chloroalcanes et PBDEs</td><td>CIRSEE</td><td>2 l (BL)<br>0,5 l (BS)</td><td>100 %</td><td>1</td><td>PP</td><td>Neuf</td></tr><tr><td>Hormones et bétabloquants</td><td>Cemagref Lyon</td><td>2 l (BL)<br>0,1 l (BS)</td><td>75 %</td><td>1</td><td>Verre Duran</td><td>Lavage en machine</td></tr><tr><td>Métaux, organoétains, mercure</td><td>Cemagref Lyon</td><td>2 l (BL)<br>0,25 l (BS)</td><td>75 %</td><td>2</td><td>PP</td><td>neuf</td></tr><tr><td>Alkylphénols et pharmaceutiques</td><td>LPTC</td><td>2 l (BL)<br>0,5 l (BS)</td><td>50 %</td><td>2</td><td>Verre</td><td>Lavage en machine, passage au four</td></tr></tbody></table>

Volume total à fournir : environ 10 l (BL) et 2,5 l (BS).

<caption>Tableau III. Caractéristiques des flacons des laboratoires pour les échantillons de boue liquide (BL) ou solide (BS)</caption>

tion à atteindre et les caractéristiques techniques des appareils d'analyse. Pour les échantillons de la file « eau », les cumuls (incluant deux litres pour le rinçage de chaque flacon d'analyses) représentent 20 litres pour l'eau résiduaire brute (EB) et 25 litres pour l'eau traitée (ET) et le point intermédiaire (EI). Pour les boues (tableau III), une quantité de matières sèches supérieure à 40 g est visée pour alimenter quatre laboratoires (10 g par laboratoire). Des volumes d'échantillons d'environ 10 l et 2,5 l sont nécessaires pour les boues liquide et solide, respectivement.

Les flacons propres sont fournis par les laboratoires d'analyses. À réception par les équipes des prélèvements, ces derniers sont rassemblés, étiquetés et numérotés (figure 8) par une référence unique à l'ensemble des campagnes.

## 2.5. Préparation du transport des échantillons

Cinq glacières étaient expédiées chaque jour à cinq laboratoires, pour un volume total d'environ 0,5 m³. Dès l'étape de préparation, il est donc nécessaire de prévoir le mode de transport et le matériel nécessaires pour le rapatriement des échantillons vers les laboratoires d'analyses.

<figure><img src="image_9.png" /><figcaption>Figure 8. Flacons destinés aux laboratoires d'analyses pour les eaux (à gauche) et les boues (à droite)</figcaption></figure>

Les échantillons sont acheminés en glacières avec accumulateurs de froid (ex. : pains de glace) par transporteur express. La température visée dans l'enceinte isotherme est de 5 ± 3 °C [4]. Nous disposons également d'un congélateur transportable d'une capacité de 25 litres, que nous mettons en fonctionnement sur site au minimum 48 heures avant l'utilisation des pains de glace.

La logistique de transport est un point critique pour le succès des campagnes. Il est important de bien identifier les transporteurs pertinents proches du site de prélèvement, de manière à assurer une arrivée aux laboratoires moins de 24 heures après la prise d'échantillon. Les glacières sont amenées au centre régional d'expédition, compte tenu de la difficulté de les tenir prêtes pour 11 heures du matin (aléas d'une campagne de prélèvement), de la localisation souvent approximative des stations d'épuration sur les cartes, et des créneaux étendus fournis pour l'enlèvement par les compagnies de transport.

## 3. Échantillonnage et conditionnement sur site réel

Avant le démarrage de l'échantillonnage, une journée est consacrée à la mise en place du matériel de prélèvement : pose et réglage des échantillonneurs, des débitmètres, vérification de l'absence de dysfonctionnement sur le site étudié. Cette journée sert également à recueillir des informations sur les rythmes de fonctionnement du traitement des boues et sur le rythme d'admission de matières de vidange ou de curage.
À partir du profil du cumul horaire des débits et des 24 flacons associés, nous reconstituerons les échantillons « moyens journaliers » proportionnellement au débit passé. Cette méthodologie présente l'avantage, par rapport à l'usage d'un monoflacon, de permettre de vérifier que tous les prélèvements ont bien été réalisés et de faire suffisamment de prélèvements à petits débits (ex. : nuit). Puis, les échantillons sont conditionnés en flacons et envoyés aux laboratoires d'analyses. Les informations nécessaires pour la caractérisation du fonctionnement de l'installation sont également notées. Le dispositif de mesure des débits horaires permet d'estimer le débit d'eau claire par site à partir du débit horaire nocturne.

## 3.1. Réglage et positionnement des matériels de mesure et d'échantillonnage automatique

### 3.1.1. Dispositif de comptage (débit horaire)

<figure><img src="image_10.png" /><figcaption>Figure 9. Canal de comptage, débitmètre bulle-à-bulle ISCO 4230 et acquisition Endress-Hauser</figcaption></figure>

Selon l'installation, nous utilisons soit le débit d'eau admis, soit le débit d'eau traitée pour constituer les échantillons moyens journaliers.

Dans le cas des installations d'épuration pour lesquelles les débits horaires ne sont pas disponibles au sein de l'automate de la station d'épuration, l'installation d'un débitmètre avec totalisateur horaire est indispensable (figure 9). Ainsi, la relation hauteur/débit du canal (fournie par l'exploitant) est intégrée dans l'appareil. Dans le cas où les valeurs des débits horaires sont disponibles sur l'automate de la station, ces valeurs sont utilisées à condition d'avoir vérifié que la hauteur mesurée par l'appareil en place était correcte, et de l'avoir comparée avec la valeur enregistrée par l'automate. Il n'est pas rare d'avoir une mauvaise détection des hauteurs d'eau très faibles. Par exemple, en période de lavage pour les filières de type biofiltration, cela entraîne une surestimation des

volumes d'eau traitée en raison du comptage d'eau qui en pratique ne s'écoule pas.

Les vérifications suivantes sont réalisées :

- étanchéité du canal et hauteur d'eau mesurée conforme à la hauteur d'eau réelle ;

- débit mesuré réellement nul en l'absence d'écoulement. Cette vérification s'effectue par arrêt de l'alimentation de la STEP.

En l'absence de canal de comptage, c'est la durée de fonctionnement horaire de la pompe de relevage qui est enregistrée. Le débit instantané de cette dernière est systématiquement mesuré en déterminant la variation du niveau d'eau entre le démarrage et l'arrêt du relevage sans alimentation de la bâche. La vérification avec un débitmètre massique est souvent trop peu précise.

Nous vérifions aussi que toutes les sources d'eau sont comptabilisées par le débitmètre d'entrée de la station. Notamment, l'absence d'utilisation d'eau de forage pour le lavage de filtre à bandes est vérifiée, car ces sources sont souvent non comptabilisées en entrée de station, mais comptées en sortie. La mise en arrêt de la vidange automatique de bassin d'orage est vérifiée, ainsi que l'absence d'apports externes comme des boues, des matières de vidange ou de curage, des graisses sur la file eau ou la file boue. Lorsqu'il y en a, leur quantification et leur caractérisation sont mises en œuvre par prélèvement et mesure de débit additionnels.

### 3.1.2. Position des échantillonneurs automatiques

Les échantillonneurs, leurs 24 flacons (verre) et leur tuyau (Téflon) sont placés en entrée, en sortie et, si nécessaire, en un point intermédiaire de la station d'épuration à étudier (figure 10). En entrée, le prélèvement est réalisé prioritairement à l'aval du dégrillage, de façon à limiter les risques de bouchage du tuyau du préléveur d'entrée station. Une zone bien mélangée est choisie

pour assurer le bon prélèvement des matières en suspension. Pour les mêmes raisons de risque d'encrassement ou de décantation de la pollution particulaire, nous évitons les prélèvements en bâche de relevage.

<figure><img src="image_11.png" /><figcaption>Figure 10. Échantillonneur avec tuyau Téflon PFA installé en sortie d'un clarificateur secondaire</figcaption></figure>
Une zone où il y a toujours de l'eau à prélever est également choisie.

Les autres points sont situés dans le canal de comptage (sortie de la filière eau) et au niveau de l'exutoire final des boues de la station (ex. : benne de stockage). L'échantillonnage du point d'entrée de la filière boue ainsi qu'au niveau du retour en tête, permet de quantifier l'abattement de la filière boue, de calculer des rendements réels d'élimination des réacteurs et, enfin, d'expliquer certains rendements faibles ou négatifs.

### 3.1.3. Programmation de l'échantillonnage

Les 24 flacons des échantillonneurs sont remplis en 24 heures (ex. : entre 8 h J1 et 8 h J2). Cette méthodologie permet de vérifier que tous les prélèvements sont bien réalisés et de faire suffisamment de prélèvements à petits débits, contrairement à l'utilisation d'un monoflacon.

Les préleveurs sont réglés pour prélever 170 ml d'effluent toutes les six minutes, soit dix prélèvements par heure, de façon à disposer d'un volume horaire de 1,7 l par flacon. Ce réglage (déduit de la figure 11) permet de disposer du volume minimal de 25 l d'échantillon moyen 24 h dans le cas d'un coefficient de pointe ($C_p=Q_{max}/Q_{moy}$) de $C_p = 1,5$. Pour $C_p = 1,9$ un prélèvement unitaire de 190 ml est recommandé.

<figure><img src="image_12.png" /><figcaption>Figure 11. Volume d'échantillon moyen disponible en fonction de la prise d'essai de chaque prélèvement (un prélèvement toutes les six minutes)</figcaption></figure>

## 3.2. L'échantillonnage

### 3.2.1. Échantillonnage proportionnel au débit au point de prélèvement

Eaux provenant de procédés primaire et secondaire

L'échantillonnage est déclenché dès le lundi matin pour faire parvenir les échantillons aux laboratoires le plus tôt possible dans la semaine. Au bout d'une première période de 24 heures, les flacons remplis sont remplacés par des flacons propres, et l'échan-

tillonnage est de nouveau enclenché.

Les flacons remplis (1,7 l chacun) sont en-suite transportés en caisses fermées depuis chaque préleveur jusqu'au site, où l'échantillon moyen est constitué en bonbonne de

34 l. Cette étape doit être effectuée avec précautions pour éviter le transfert de liquide d'un flacon à l'autre lors du transport sur le site (malgré le poids des caisses et les passages inclinés).

Dans chaque flacon, un volume proportionnel au débit transitant au point de prélèvement pendant l'heure correspondante est prélevé. Avant le sous-échantillonnage, le contenu de chaque flacon de deux litres est homogénéisé pour garantir un sous-échantillonnage représentatif des matières en suspension. Le mélange est réalisé par transvasement d'éprouvette à deux reprises. Une durée minimale d'environ une demi-heure par échantillon est ensuite nécessaire pour confectionner l'échantillon moyen.

L'application de cette méthodologie sur vingt stations d'épuration a montré que rare fut la casse des conteneurs en verre, malgré les conditions contraignantes rencontrées sur le terrain (ex. : petits chocs, froid).

Dans certains cas particuliers, le mode de prélèvement doit être adapté :

- dans le cas d'entrées multiples sans accès au point d'homogénéisation ou au répartiteur avant injection dans les ouvrages de traitement, un échantillonneur est placé à chacune des entrées. Les échantillons sont caractérisés séparément ou bien mélangés au prorata des débits journaliers transitant par chaque entrée ;

- dans le cas d'apports externes (ex. : matières de vidanges, produits de curage), seul un échantillon ponctuel est prélevé ;

- dans le cas de filières comportant plusieurs bassins de traitement alimentés simultanément, l'amont et l'aval de l'ensemble des files parallèles sont échantillonnés, tout en vérifiant d'éventuelles différences de fonctionnement entre elles. Dans le cas de dysfonctionnement de l'une des files, on positionne l'échantillonneur en sortie de la file qui fonctionne le mieux.

<figure><img src="image_13.png" /><figcaption>Figure 12. Flacons en verre du préleveur automatique après une période de prélèvement de 24 heures (flacons horaires contenant l'eau résiduaire brute)</figcaption></figure>
## Cas des procédés avancés

Pour ces procédés, deux échantillons moyens de deux heures, proportionnels au débit, sont confec- tionnés en entrée et en sortie, ceci lors de la pointe de charge matinale (ex. : entre 8 h et 12 h). Les échantillons sont des assemblages de prélèvements manuels de deux litres, réalisés toutes les dix mi- nutes. En raison des très faibles concentrations en matières en suspension (MES) en entrée de procédé avancé, les analyses ont été ensuite menées sur la phase dissoute uniquement, et sur les boues.

## Cas des boues

Les échantillons sont des assemblages de prélève- ments manuels réalisés à l'entrée et à la sortie de la filière boue et dans le refus aqueux, aussi nommé retour en tête (ex. : centrat, percolat de filtre, conden- sat de sécheur).

- Pour les boues liquides (ex. : boues activées), une vingtaine de litres est prélevée manuellement à l'aide d'une canne de prélèvement équipée d'un flacon en verre propre, ceci après 30 minutes d'aération pour ga- rantir un bon brassage du réacteur. Les boues sont en- suite concentrées par décantation statique pendant deux à trois heures. Le surnageant est retiré à l'aide d'une pompe péristaltique connectée à des tuyaux Téflon.

- Pour les boues solides (ex. : sortie déshydratation mécanique), l'entrée et la sortie sont séparées. Pour les lits de séchage de boue, les points se conçoivent plus difficilement : l'entrée de la filière est l'horizon supérieur du lit de séchage en alimentation ; la sor- tie de la filière est l'horizon inférieur du lit de séchage au repos depuis le plus longtemps. Avec une cuillère en inox propre, quatre litres de boue au total sont prélevés en six points répartis autour du point d'alimentation, puis déposés dans un cristallisoir en verre propre avant d'être mélangés.

- Pour le retour en tête, l'échantillon moyen est consti- tué en mélangeant dix prélèvements ponctuels de deux litres, prélevés avec un flacon verre propre, lors du fonctionnement de la filière. Il est important d'adapter la fréquence de prélèvement lors de variations du débit (ex. : percolat de filtre planté de roseaux) parfois plus rapide en début qu'en fin de cycle.

## 3.2.2. Échantillonnage ponctuel pour le dosage des substances volatiles

Le système d'échantillonnage automatique moyen 24 h ne convient pas aux prélèvements des molécules volatiles (benzène, 1,2-dichloroéthane, dichloromé- thane, trichlorométhane, tétrachlorure de carbone, tétrachloroéthène, trichloroéthène), car il utilise un pompage par dépression, ainsi qu'une chute de 30 cm lors du déversement dans les flacons horaires, entraî- nant une volatilisation des substances volatiles. Le compromis consiste à faire des prélèvements manuels de trois échantillons ponctuels au cours de la jour- née en entrée, en point intermédiaire (s'il y a lieu) et en sortie de STEP. Pour chaque prélèvement, les deux flacons de 40 ml (en verre) sont plongés et refermés dans le liquide, de façon à ce qu'ils ne contiennent pas de bulles d'air.

## 3.3. Le conditionnement

<figure><img src="image_14.png" /><figcaption>Figure 13. Pompe, flaconnage et tuyau Téflon pour le conditionnement des échantillons liquides dans les flacons d'analyses</figcaption></figure>

En pratique, un délai maximal de cinq heures se déroule entre le démarrage de la constitution de l'échantillon et le mo- ment où les flacons destinés aux labora- toires de chimie sont confiés au transpor- teur. Ainsi, aucun prétraitement des échantillons (ex. : fil- tration) n'a été mis en

œuvre sur site, de façon à minimiser le délai de four- niture des échantillons aux laboratoires. Les diffé- rentes spécificités nécessaires pour l'ensemble des fa- milles de substances (nature des filtres et des sup- ports) auraient été trop compliquées à mettre en œuvre sur le terrain, avec de surcroît un risque im- portant de contamination.

Les difficultés principales de l'étape de conditionne- ment sont essentiellement la casse de flacons en verre, remplis d'échantillons, et la contamination par les différentes manipulations. Autre piège : dans le cas d'un coefficient de pointe $C_p < 1,4$ on fera atten- tion à ce que le volume total prévu lors de la constitu-
tion de l'échantillon moyen ne dépasse pas le volume
du flacon collecteur de 34 litres.

3.3.1. Mode de conditionnement des échan-
tillons liquides.

Les échantillons moyens journaliers sont conditionnés
dans les flacons d'analyses dans l'ordre suivant : eau
traitée, point intermédiaire, eau brute, retour en tête.
Un brassage mécanique de l'échantillon assure la
représentativité du conditionnement des matières
en suspension lors de la constitution des sous-
échantillons de liquides à faire parvenir aux labora-
toires d'analyses. Les flacons (tableau II) sont rincés
deux fois, puis remplis un par un. Les bouchons des
flacons ne doivent pas être interchangés en raison des
lavages et traitements préalablement reçus. Lorsque
la membrane en aluminium fournie sur les flacons
était détériorée, du papier d'aluminium neuf a été uti-
lisé (sans passage préalable à 550 °C). Les flacons ont
été prérefroidis au réfrigérateur avant l'expédition
(notamment l'été). Les numéros des flacons sont en-
registrés sur les formulaires d'analyses qui accompa-
gnent les échantillons envoyés aux laboratoires.

Dans le cas des procédés tertiaires où les analyses portent exclusivement sur les formes dissoutes des substances, l'échantillon moyen est transvasé via un entonnoir (verre) propre dans les flacons destinés aux laboratoires.

3.3.2. Mode de conditionnement des boues

Le transfert des échantillons de retour en tête et celui
des échantillons de boue d'entrée est effectué à l'aide
d'une pompe et d'un entonnoir (verre) respective-
ment, en appliquant un brassage mécanique.

Pour les boues solides, les macrodéchets (ex. : racines,
feuilles, cailloux, vers de terre) contenus dans les
échantillons composites sont retirés manuellement à
l'aide d'une grande cuillère en inox. L'échantillon est
ensuite mélangé soigneusement, puis réparti dans les
flacons destinés aux laboratoires d'analyses (tableau III).

3.3.3. Précautions indispensables pour limiter
les risques de contamination des échantillons

Afin d'obtenir des résultats fiables, il est indispensable
que l'ensemble des opérateurs soit conscient des risques
de contamination et qu'il prenne les mesures adaptées
pour les minimiser. Les premières précautions sont la
protection contre l'influence de l'ambiance atmosphé-
rique, des matériaux utilisés et de l'opérateur. On mi-

nimise l'exposition de l'ensemble du matériel utilisé lors
de l'échantillonnage et du conditionnement à l'atmo-
sphère ou au milieu environnant. Le matériel « propre »
est protégé jusqu'au prélèvement (ex. : bonbonnes et
flacons fermés hermétiquement, ustensiles enfermés
dans des sacs en plastique propres).

De plus, toutes les précautions sont prises pour limiter
l'apport de molécules volatiles contenues dans l'air
ambiant :

- ne pas fumer pendant le conditionnement, ni à proximité des préleveurs ;

- ne pas échantillonner dans une pièce pouvant contenir un désodorisant chimique (type salle de bains, WC) de composition identique à certaines substances recherchées.

L'opérateur porte des gants non talqués (en polyé-
thylène ou en nitrile) pour limiter la contamination
par les mains. Il évite également tout contact avec les
échantillons et les contenants.

Une bonne traçabilité des opérations d'échantillon-
nage (ex. : matériels utilisés, protocoles) permet, en
cas de contamination identifiée, de retrouver plus
facilement l'origine de la contamination et de déter-
miner quels matériels sont concernés. Les contami-
nations entre échantillons doivent aussi être évitées :
le matériel est dédié au type d'échantillons prélevés ;
entre deux journées d'échantillonnage et de condi-
tionnement, le matériel est nettoyé (§ 2.2.4.). Le
rinçage de l'ensemble du matériel avec plusieurs
aliquotes de l'échantillon à analyser est impératif.

3.4. Acheminement

Les flacons sont expédiés aux laboratoires d'analyses
par transporteurs rapides avec garantie de délais de li-
vraison et suivi du déplacement du colis. La traçabilité
est assurée par une feuille d'accompagnement des
échantillons précisant aux laboratoires destinataires :
l'organisme de prélèvement, le numéro de la campagne,
le point et le jour du prélèvement pour chaque numéro
d'échantillon.

Le plus grand soin
est accordé à l'embal-
lage et à la protection
des échantillons afin
d'éviter toute perte
par casse (plastique à
bulles, alternance fla-

<figure><img src="image_15.png" /><figcaption>Figure 14. Containers isothermes pour l'acheminement des échantillons aux laboratoires par transporteurs en 24 heures</figcaption></figure>
con verre/flacon plastique, mousse). Ces protections sont à placer entre les flacons, mais aussi dans l'espace vide compris entre le haut des flacons et le couvercle de chaque glacière pour limiter la casse en cas de retournement des glacières et mouvement des pains de glace. La fermeture des glacières est, par ailleurs, systématiquement confortée avec du scotch.

## Conclusion

Le présent document rassemble l'ensemble des éléments techniques relatifs au prélèvement et au conditionnement des échantillons mis en œuvre dans le cadre du projet AMPERES portant sur l'étude des substances prioritaires et émergentes dans les stations d'épuration. Les modes de prélèvement et de conditionnement définis constituent un exemple original d'adaptation des contraintes de laboratoires aux conditions de terrain. L'application des procédures retenues sur une vingtaine de stations d'épuration a montré que la démarche et les

compromis choisis étaient bien adaptés, mais nécessitaient des équipements et une préparation spécifiques, ainsi qu'une main d'œuvre spécialement formée. La description des éléments techniques met également en évidence des contraintes organisationnelles très différentes de celles s'appliquant aux campagnes de mesures portant sur les paramètres classiques (DCO, DBO...), pour ce qui concerne la préparation et l'organisation, mais également le nombre et les volumes d'échantillons nécessaires.

## Remerciements

Les auteurs remercient très vivement Cécile Miège, Marc Ezperenza, Hélène Budzinski, Auguste Bruchet, Jean-Marc Perret, Jean-Pierre Canler, Alain Liénard, Alain Héduit, Pascal Molle et Maxime Pomiès pour leurs contributions à la réflexion. Également, sont remerciés Jean-Luc Beckert, Clément Crétollier et Mohamed Hadjab pour la mise en œuvre pratique de cette procédure et les suggestions d'amélioration.

## Bibliographie

[1] COMMUNAUTÉ EUROPÉENNE (2000) : Directive 2000/60/CE du Parlement européen et du Conseil du 23 octobre 2000 établissant un cadre pour une politique communautaire dans le domaine de l'eau. *Journal officiel n°L 327 du 22/12/2000 p. 1-73.*

[2] INERIS-DRC-CHEN-25580-P06-Mco/02.0603 (2002) : « Cahier des charges technique des opérations de prélèvements et d'analyses des rejets de substances dangereuses dans l'eau en application de la circulaire du MATE (NOR : ATE C0210066C) du 4 février 2002 relative à l'action nationale de recherche et de réduction des rejets de substances dangereuses dans l'eau par les installations classées ».

[3] US GEOLOGICAL SURVEY (2005) : *Handbooks for Water Resources Investigations. National field manual for the collection of water-quality data*. Techniques of Water Resources Investigations, Livre n°9. Chapitres A.1 à A.6.

[4] FD T90-523-2 (2008) : *Guide de prélèvement pour le suivi de la qualité des eaux dans l'environnement*. Partie 2 : « Prélèvement d'eau résiduaire ». Norme AFNOR. 21 p.

[5] DELATTRE C., GALHAUT S., HUMBEL X., JANDIN P., LAZZAROTTO P., SCHNEIDER K. (2004) : « Substances prioritaires de la directive cadre européenne. Vers une meilleure maîtrise des prélèvements d'effluents ». *Techniques Sciences et Méthodes* n°11, pp. 23-31.

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Résumé

J.-M. CHOUBERT, S. MARTIN RUEL, M. COQUERY

Prélèvement et échantillonnage des substances prioritaires et émergentes dans les eaux usées. Les prescriptions techniques du projet de recherche AMPERES

Les exigences liées à la directive cadre euro-
péenne sur l'eau (DCE 2000/60/CE) se traduisent
par de nombreux projets d'investigation sur les
substances chimiques prioritaires ou émer-
gentes présentes en faible concentration dans
les eaux résiduaires brutes et traitées, ainsi que
dans les boues. Pour ces actions, le respect de
précautions spécifiques en amont de l'analyse
est indispensable, afin d'assurer la qualité des
données produites. Or, aucun protocole complet,
réellement applicable et adapté au domaine des
analyses de substances présentes à l'état de
trace dans les stations d'épuration, n'a été rendu
public à ce jour.

Ce document décrit la stratégie et les éléments
techniques développés et mis en œuvre sur une
vingtaine de stations d'épuration pour répondre à

ces besoins dans le cadre du projet AMPERES : pré-
paration par une visite préliminaire, recomman-
dations vis-à-vis des matériels à utiliser, proto-
coles de vérification, règles d'installation du ma-
tériel pour la mesure des débits, méthodologie
d'échantillonnage, de conditionnement et d'ache-
minement des échantillons. Les informations dé-
tailées s'appuient sur des éléments bibliogra-
phiques et sur des expériences pratiques mises
en commun par les professionnels de l'analyse et
du domaine de l'assainissement. Enfin, le docu-
ment attire l'attention sur les contraintes organi-
sationnelles très différentes de celles relatives à
un diagnostic portant sur les paramètres clas-
siques, notamment en ce qui concerne la prépa-
ration et l'organisation en amont, mais également
en termes de logistique sur site.

Abstract

J.-M. CHOUBERT, S. MARTIN RUEL, M. COQUERY

Sampling and sample-processing strategy for the quantification of priority and emerging substances in wastewater. Focus on the AMPERES project

The requirements of the European Water Frame-
work Directive (WFD 2000/60/CE) have increa-
sed the interest in studying priority and emer-
ging substances in raw and treated wastewater,
as well as in sludge. As far as the analysis is
concerned, specific recommendations need to
be applied to prevent sample contamination and
to provide good quality data. Nevertheless, no
detailed protocol, adapted enough to be carried
out in wastewater treatment plants, have been
published yet.

This document describes technical solutions de-
veloped and carried out on twenty wastewater

treatment plants in order to meet the objectives
of the AMPERES project: preparation by a prelimi-
nary visit, requirements for the equipments, in-
flow rate measurement, sampling, processing,
transport of samples. Information was drawn
from literature and from the practical expe-
rience of analytical chemists and process engi-
neers. This document focuses on specific organi-
zing obligations that are very different from the
ones that are faced when conventional parame-
ters are measured, particularly for the prepara-
tion step, and also for on-site collection and
sampling.
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de la législation autour de ces thèmes ?
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