Recommandations pour la qualité de l'eau potable au Canada : document technique - Le chlorite et le chlorate

Partie II. Science et considérations techniques

6.0 Méthodes d'analyse

L'analyse du chlorite, du chlorate et du dioxyde de chlore dans l'eau se fait généralement au moyen de techniques spectrophotométriques ou colorimétriques, électrochimiques et chromatographiques. Les principales méthodes d'analyse du chlorite et du chlorate dans l'eau sont résumées à l'annexe A. Lorsque c'est possible, les limites de détection de la méthode, les limites de quantification, les interférences possibles et les remarques pertinentes au sujet de l'application, dont les interférences, sont aussi indiquées. Toutefois, on renvoie les utilisateurs à la description complète de la méthode pour avoir des renseignements détaillés sur les interférences précises et la portée de l'application des méthodes.

6.1 Chlorite - Méthodes approuvées par la U.S. EPA

L'Environmental Protection Agency des États-Unis (U.S. EPA) approuve les trois méthodes suivantes pour déterminer la quantité de chlorite dans l'eau potable : 1) la méthode EPA 300.0, Revision 2.1 (U.S. EPA, 1999b), 2) la méthode EPA 300.1, Revision 1.0 (U.S. EPA, 1998), et 3) la méthode normalisée 4500-ClO2 E (APHA et coll., 1998).

Dans la méthode EPA 300.0, Revision 2.1, méthode chromatographique, un petit volume d'échantillon est introduit dans un appareil de chromatographie par échange d'ions. Les anions d'intérêt sont séparés et mesurés à l'aide d'un système constitué d'une colonne de garde, d'une colonne analytique, d'un suppresseur et d'un détecteur conductimétrique ou d'un détecteur UV/visible. La méthode EPA 300.1, Revision 1.0 propose la même procédure que la méthode EPA 300.0, sauf que la colonne analytique y est de qualité supérieure, ce qui offre une sensibilité d'analyse accrue.

La méthode normalisée 4500-ClO2 E est une méthode ampérométrique de dosage du dioxyde de chlore, du chlore, du chlorite et du chlorate dans l'eau, qui se fait par l'intermédiaire de titrages successifs à différents pH avec de l'oxyde de phénylarsine ou du thiosulfate de sodium comme titrant. L'utilisation de bromure de potassium comme réducteur à une étape du titrage permet de réduire au minimum l'oxydation, par l'oxygène à pH faible, de l'iodure en iode, tandis que l'addition de cristaux d'iodure de potassium permet d'empêcher la réduction de l'iodate en iode. Aux faibles pH nécessaires pour la détermination des quantités de chlorite et de chlorate, cette méthode est sensible aux interférences du manganèse, du cuivre et des nitrites. La méthode ampérométrique est utile quand on veut connaître les différentes fractions (chlore, dioxyde de chlore, chlorite et chlorate) présentes dans un échantillon d'eau. On l'utilise généralement pour les analyses quotidiennes effectuées dans les services publics; elle exige toutefois un équipement spécialisé et des compétences poussées en analyse. Il faut savoir que le calcul final de la concentration de chlorite est sujet à de grandes erreurs cumulatives avec cette méthode. (Gates, 1998).

6.2 Chlorate - Méthodes approuvées par la U.S. EPA

La U.S. EPA approuve deux méthodes pour déterminer la quantité de chlorate dans l'eau potable : 1) la méthode EPA 300.0, Revision 2.1 (U.S. EPA, 1999b) et 2) la méthode EPA 300.1, Revision 1.0 (U.S. EPA, 1998). Ces méthodes sont brièvement décrites à la section 6.1.

6.3 Dioxyde de chlore - Méthodes approuvées par la U.S. EPA

La U.S. EPA approuve les trois méthodes suivantes pour déterminer la quantité de dioxyde de chlore dans l'eau potable : 1) la méthode normalisée 4500-ClO2 C (APHA et coll., 2005), 2) la méthode normalisée 4500-ClO2 D (APHA et coll., 1998) et 3) la méthode normalisée 4500-ClO2 E (APHA et coll., 2005). On peut utiliser cette méthode pour la surveillance quotidienne de la dose de dioxyde de chlore à l'usine de traitement.

La méthode normalisée 4500-ClO2 C est une méthode ampérométrique approuvée pour le dosage du dioxyde de chlore, mais elle peut aussi servir à déterminer le dosage du chlorite, du chlore et des chloramines dans l'eau. L'analyse se fait par l'intermédiaire de titrages successifs à différents pH avec de l'oxyde de phénylarsine comme titrant. Cette méthode est sensible aux interférences de l'iodure, du bromure, du ferricyanure, du chromate, du bichromate et des ions ferreux.

La méthode normalisée 4500-ClO2 D est une extension de la méthode colorimétrique N,N-diethyl-p-phenylenediamine (DPD) qui sert à déterminer le dosage de chlore libre. Lorsqu'on l'utilise pour déterminer la quantité de dioxyde de chlore, le chlore libre est supprimé par l'ajout de glycine avant l'ajout du réactif DPD.

La méthode normalisée4500-ClO2 E est décrite à la section 6.1; on peut l'utiliser pour la surveillance quotidienne de la dose de dioxyde de chlore à l'usine de traitement.

6.4 Autres méthodes

La U.S. EPA propose aussi trois autres méthodes pour déterminer le dosage du chlorite et/ou du chlorate dans l'eau potable, méthodes qui n'ont pas encore été approuvées : 1) la méthode EPA 317.0, Revision 2.0 (U.S. EPA, 2001a), 2) la méthode EPA 326.0, Revision 1.0 (U.S. EPA, 2002) et 3) la méthode EPA 327.0, Revision 1.0 (U.S. EPA, 2003b).

Les méthodes EPA 317.0, Revision 2.0 et 317.0, Revision 1.0 sont des techniques chromatographiques de rechange qui permettent de déterminer le dosage de chlorite et de chlorate en utilisant un système de réaction post-colonne pour accroître la spécificité et la sensibilité de la méthode.

La méthode EPA 327.0, Revision 1.0 (U.S. EPA, 2003b) est une méthode spectrophotométrique UV/visible qui sert à mesurer le dioxyde de chlore et le chlorite présents dans l'eau potable. Elle fait appel à l'utilisation de l'indicateur coloré vert de Lissamine B. Il s'agit d'une autre méthode simple pour déterminer les concentrations de chlorite habituellement retrouvées dans l'eau des usines de traitement. On ajoute le réactif vert de Lissamine B/peroxydase de raifort à l'échantillon d'eau : la peroxydase de raifort aide à catalyser la transformation du chlorite en dioxyde de chlore. Le dioxyde de chlore oxyde ensuite le colorant vert de Lissamine B et en réduit l'absorbance, laquelle est proportionnelle à la concentration originale de chlorite. On mesure cette absorbance au moyen d'un spectrophotomètre à 633 nm.

La technique d'analyse par injection dans un flux peut également être utilisée pour la détection du dioxyde de chlore, du chlorite et du chlorate dans l'eau potable (Novatek, 1991). Cette méthode est toutefois sujette à l'interférence des chloramines et d'autres oxydants présents dans l'eau potable. Elle peut être automatisée et procurer un mode de surveillance en ligne. Wang et coll. (2001) ont modifié la méthode pour analyser de faibles concentrations de dioxyde de chlore en présence de chlore et autres anions. La limite de détection de la méthode est de 20 µg/L.

Parmi les autres méthodes mises au point pour analyser le dioxyde de chlore, citons les nécessaires d'analyse DPD. Ces nécessaires d'analyse sont fondés sur la méthode colorimétrique de la méthode normalisée 4500-ClO2 G et servent généralement pour déterminer sur le terrain la quantité de dioxyde de chlore résiduel. Ces méthodes s'appliquent à des concentrations supérieures à 0,1 mg/L de dioxyde de chlore. Elles sont sujettes à l'interférence du manganèse et autres oxydants chlorés.

Une méthode utilisant le C.I. mordant violet 5 (ACVK) (Masschelein 1989) pour déterminer le dosage de dioxyde de chlore est fondée sur l'oxydation et la décoloration subséquente de l'ACVK (violet d'alizarine 3R, indice de coloration 6170) à 548 nm, et fait appel à un spectrophotomètre.

La méthode de titrage iodométrique (méthode APHA 4500-ClO2 B) permet d'obtenir une mesure très précise du dioxyde de chlore (APHA et coll. 2005). Toutefois, elle ne permet pas la spéciation des diverses espèces de chlore; par conséquent, la méthode est plus utile pour les solutions de dioxyde de chlore standard (APHA et coll. 2005).