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Version du 21 juillet 2026 à 09:38

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[[File:en_chantier.PNG|50px]]'' Article en chantier''

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Dernière mise à jour : 12/06/2026

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Dernière mise à jour : 21/07/2026

Cet article fait partie d'une série d'articles visant à présenter les moyens utilisables pour mesurer les polluants dans les milieux aquatiques. Il sera en particulier complété par un second article intitulé :

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Dans cet article, nous développerons davantage les deux premières familles de solutions qui sont de loin les plus utilisées en hydrologie urbaine.

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~~L'utilisation~~ de capteurs passifs, courante pour évaluer la qualité des milieux ~~naturelle~~, commence à être sérieusement envisagée pour les rejets des systèmes ~~d'assainissement~~, en particulier pour évaluer ~~les quantités~~ de ~~micro-polluants~~ (GRAIE, 2024).

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L’utilisation de capteurs passifs, courante pour évaluer la qualité des milieux naturels, commence à être sérieusement envisagée pour les rejets des systèmes d’assainissement, en particulier pour évaluer la présence ou l’évolution de micropolluants (GRAIE, 2024).

Les deux dernières familles de dispositifs sont habituellement utilisables pour les milieux naturels ou éventuellement pour les réseaux de distribution d'eau destinée à la consommation humaine. Des développements récents de bio-capteurs, se présentant sous la forme de piles bactériennes, permettent une utilisation en eaux usées.

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Dans cet article, nous privilégierons une présentation reposant sur la configuration et le principe de mesurage.

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Le mesurage sur site constitue un intermédiaire entre le mesurage en continu et l'approche par prélèvement et analyse~~. Il n'utilise donc pas de dispositifs spécifiques~~. Pour leur part, es outils de mesurage ''in situ'' ou en ligne utilisent les mêmes appareils~~. Il existe cependant une différence importante~~ dans ~~leur mise en œuvre~~.

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Le mesurage sur site constitue un intermédiaire entre le mesurage en continu et l'approche par prélèvement et analyse. Pour leur part, les outils de mesurage ''in situ'' ou en ligne utilisent souvent les mêmes appareils, mais dans des conditions d'installation, de représentativité et de maintenance très différentes.

Dans le cas d'une utilisation ''in situ'', le capteur est soumis aux conditions de l'écoulement. Comme la hauteur d'eau, la vitesse et le débit peuvent varier dans des proportions importantes, le choix de sa position dans l'écoulement peut modifier la représentativité des mesures. De plus le capteur est exposé et soumis à des risques de perturbations (envasement, salissure, choc avec des objets transportés par l'écoulement, accrochage de déchets comme les lingettes, etc.). Il est souvent nécessaire de doter l'appareil d'une protection (par exemple sous forme de crépine), éventuellement associée à un dispositif de nettoyage (balais, air comprimé, ultrasons, etc.). Dans le cas des mesures de fluorescence on peut utiliser un revêtement en cuivre qui limite l'encrassement biologique (''biofouling'').

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[[File:mesurage_polluant_in_situ_rocher.jpg.png|600px|center|thumb|<center>''Figure 8 : Les stations multiparamètres du projet carboSeine sont fixées sur les bouées ancrées de façon fixe sur le fleuve ; elles permettent de mesurer en continu 9 paramètres de qualité de l'eau avec des capteurs immergés et 5 paramètres météorologiques ; Source : Rocher ''et al.'' (2013).''</center>]]

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Dans le cas d'une utilisation en ligne, les conditions d'utilisation du capteur sont plus sécurisées et plus faciles à contrôler ; le matériel est également plus simple à maintenir. Il est ~~également~~ plus facile de récupérer ~~les~~ des échantillons pour une analyse en laboratoire ~~(action~~ souvent nécessaire pour recalibrer les capteurs continus). Dans ce cas, la représentativité des mesures dépend principalement de celle du prélèvement (position de la crépine, puissance de la pompe, etc.)~~. Il est cependant nécessaire~~ de ~~bien réfléchir à~~ la conception du bac de mesure et à la position des sondes ~~en fonction des objectifs recherchés~~. Même si elles sont moins exposées, les sondes doivent aussi disposer d’un système de maintenance.

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Dans le cas d'une utilisation en ligne, les conditions d'utilisation du capteur sont plus sécurisées et plus faciles à contrôler ; le matériel est également plus simple à maintenir. Il est aussi plus facile de récupérer des échantillons pour une analyse en laboratoire, opération souvent nécessaire pour vérifier ou recalibrer les capteurs continus. Dans ce cas, la représentativité des mesures dépend principalement de celle du prélèvement (position de la crépine, puissance de la pompe, etc.), mais aussi de la conception du bac de mesure et de la position des sondes dans ce bac. Même si elles sont moins exposées, les sondes doivent aussi disposer d’un système de maintenance.

Le coût de l'installation est souvent beaucoup plus important, car il est généralement nécessaire d'installer le matériel dans un bungalow en surface (''figure 9'').

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[[File:station de mesure othu.JPG|1000px|center|thumb|<center>''~~figure~~ 9 : Plan type d'une station de mesure en ligne de l'[http://www.graie.org/othu/ observatoire de terrain en hydrologie urbaine (OTHU).]''</center>]]

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[[File:station de mesure othu.JPG|1000px|center|thumb|<center>''Figure 9 : Plan type d'une station de mesure en ligne de l'[http://www.graie.org/othu/ observatoire de terrain en hydrologie urbaine (OTHU).]''</center>]]

===Différents types de capteurs mis en œuvre ''in situ'' ou en ligne===

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~~On distingue généralement~~ trois ~~familles de capteurs~~ :

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Pour une présentation introductive, on peut distinguer trois grandes approches :

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* les capteurs ~~physico-chimiques qui mesurent~~ un paramètre ~~simple~~ (température, [[Conductivité (HU)|conductivité]], [[PH (HU)|pH]]), ~~soit pour son intérêt direct~~, ~~soit pour sa capacité à caractériser la présence éventuelle d'une substance ;~~

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* les capteurs mesurant directement un paramètre physico-chimique courant (température, [[PH (HU)|pH]], [[Conductivité (HU)|conductivité]], [[Oxygène dissous / OD (HU)|oxygène dissous]], [[Redox (potentiel) (HU)|redox]], [[Turbidité (HU)|turbidité]]),

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* les capteurs électrochimiques ;

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* les capteurs électrochimiques reposant notamment sur des électrodes sélectives ou des mesures de potentiel/courant,

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* les capteurs optiques ~~qui reposent~~ sur ~~le fait que certains polluants diffusent~~ ou ~~absorbent de façon sélective certaines longueurs d'onde~~.

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* les capteurs optiques fondés sur l’atténuation, l’absorbance, la diffusion ou la fluorescence.

====Capteurs physico-chimiques====

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[[File:mesure_polluants_avantages_inconvenients.png|800px|center|thumb|<center>''Figure 16 : Avantages et inconvénients des différentes familles de solutions''</center>]]

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Notons que beaucoup de mesurages sont effectués dans un cadre normatif et dans un but de reporting. Dans ce cas, les méthodologies sont imposées et le cadre de référence est généralement la solution prélèvement-analyse.

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Notons que beaucoup de mesurages sont effectués dans un cadre normatif et dans un but de ''reporting''. Dans ce cas, les méthodologies sont imposées et le cadre de référence est généralement la solution prélèvement-analyse.

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~~Ceci est probablement dommageable car le mesurage continu~~, ~~in situ ou en ligne, permet un bien meilleur suivi de l'évolution~~ des ~~concentrations en polluants au cours du temps. Il est donc bien adapté au suivi des évènements pendant lesquels cette concentration varie rapidement et~~ pas ~~toujours~~ de ~~façon facilement prévisible~~. (Bertrand-Krajewski, 2022) ~~a d'ailleurs montré~~ que ~~l'incertitude totale sur la masse de polluant écoulée~~ pour ~~un événement~~ pluvieux ~~était beaucoup plus faible avec~~ un mesurage semi-continu ~~(pas~~ de ~~temps de 2 minutes) que par~~ une ~~stratégie, même bien conduite, de prélèvement et d'analyse. L'~~incertitude plus ~~grande~~ sur chaque ~~mesurage ponctuel~~ de concentration ~~avec le suivi en continu, est en effet largement compensée par le fait que la valeur de la concentration est connue à chaque instant~~.

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Cette approche présente toutefois une limite : lorsqu’un phénomène varie rapidement, une stratégie fondée uniquement sur des prélèvements ponctuels peut ne pas restituer correctement la dynamique de l’événement. Bertrand-Krajewski (2022) montre ainsi que, pour certains événements pluvieux, un mesurage semi-continu peut réduire fortement l’incertitude sur la masse de polluant écoulée, ceci malgré une incertitude plus élevée sur chaque mesure ponctuelle de concentration.

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Le mesurage en continu des flux polluants par capteurs in situ apporte donc une information ~~bien plus~~ riche ~~et pertinente que celle obtenue par les prélèvements classiques, chaque fois que~~ les concentrations ~~en polluants~~ peuvent être estimées ~~au moyen de~~ capteurs (pH, conductivité, turbidité, spectrométrie UV-visible, sondes spécifiques, etc.). ~~"''La pratique du mesurage en continu devrait donc se développer bien davantage~~, ~~si le poids~~ des ~~habitudes et le maintien d’exigences réglementaires dépassées ou dissuasives fondées quasi exclusivement~~ sur les analyses normalisées sur échantillons ~~ne constituaient pas des freins puissants''" (Bertrand-Krajewski, 2022)~~.

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Le mesurage en continu des flux polluants par capteurs ''in situ'' ou en ligne apporte donc une information très riche lorsque les concentrations peuvent être mesurées ou estimées par capteurs (pH, conductivité, turbidité, spectrométrie UV-visible, sondes spécifiques, etc.). Son développement reste toutefois conditionné à la disponibilité de capteurs adaptés, à la qualité des calibrations locales, à la maintenance, ainsi qu’à un cadre réglementaire encore largement fondé sur les analyses normalisées sur échantillons.

La solution de prélèvement-analyse reste cependant indispensable :

Wikhydro - Modifications récentes [fr]

Mesurage des polluants dans les milieux aquatiques : outils disponibles (HU)

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 Cet article fait partie d'une série d'articles visant à présenter les moyens utilisables pour mesurer les polluants dans les milieux aquatiques. Il sera en particulier complété par un second article intitulé :
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 Dans cet article, nous développerons davantage les deux premières familles de solutions qui sont de loin les plus utilisées en hydrologie urbaine.
-L'utilisation de capteurs passifs, courante pour évaluer la qualité des milieux naturelle, commence à être sérieusement envisagée pour les rejets des systèmes d'assainissement, en particulier pour évaluer les quantités de micro-polluants (GRAIE, 2024).
+L’utilisation de capteurs passifs, courante pour évaluer la qualité des milieux naturels, commence à être sérieusement envisagée pour les rejets des systèmes d’assainissement, en particulier pour évaluer la présence ou l’évolution de micropolluants (GRAIE, 2024).
 Les deux dernières familles de dispositifs sont habituellement utilisables pour les milieux naturels ou éventuellement pour les réseaux de distribution d'eau destinée à la consommation humaine. Des développements récents de bio-capteurs, se présentant sous la forme de piles bactériennes, permettent une utilisation en eaux usées.
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 Dans cet article, nous privilégierons une présentation reposant sur la configuration et le principe de mesurage.
-Le mesurage sur site constitue un intermédiaire entre le mesurage en continu et l'approche par prélèvement et analyse. Il n'utilise donc pas de dispositifs spécifiques. Pour leur part, es outils de mesurage ''in situ'' ou en ligne utilisent les mêmes appareils. Il existe cependant une différence importante dans leur mise en œuvre.
+Le mesurage sur site constitue un intermédiaire entre le mesurage en continu et l'approche par prélèvement et analyse. Pour leur part, les outils de mesurage ''in situ'' ou en ligne utilisent souvent les mêmes appareils, mais dans des conditions d'installation, de représentativité et de maintenance très différentes.
 <u>Dans le cas d'une utilisation ''in situ''</u>, le capteur est soumis aux conditions de l'écoulement. Comme la hauteur d'eau, la vitesse et le débit peuvent varier dans des proportions importantes, le choix de sa position dans l'écoulement peut modifier la représentativité des mesures. De plus le capteur est exposé et soumis à des risques de perturbations (envasement, salissure, choc avec des objets transportés par l'écoulement, accrochage de déchets comme les lingettes, etc.). Il est souvent nécessaire de doter l'appareil d'une protection (par exemple sous forme de crépine), éventuellement associée à un dispositif de nettoyage (balais, air comprimé, ultrasons, etc.). Dans le cas des mesures de fluorescence on peut utiliser un revêtement en cuivre qui limite l'encrassement biologique (''biofouling'').
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 [[File:mesurage_polluant_in_situ_rocher.jpg.png|600px|center|thumb|<center>''<u>Figure 8</u> : Les stations multiparamètres du projet carboSeine sont fixées sur les bouées ancrées de façon fixe sur le fleuve ; elles permettent de mesurer en continu 9 paramètres de qualité de l'eau avec des capteurs immergés et 5 paramètres météorologiques ; <u>Source</u> : Rocher ''et al.'' (2013).''</center>]]
-<u>Dans le cas d'une utilisation en ligne</u>, les conditions d'utilisation du capteur sont plus sécurisées et plus faciles à contrôler ; le matériel est également plus simple à maintenir. Il est également plus facile de récupérer les des échantillons pour une analyse en laboratoire (action souvent nécessaire pour recalibrer les capteurs continus). Dans ce cas, la représentativité des mesures dépend principalement de celle du prélèvement (position de la crépine, puissance de la pompe, etc.). Il est cependant nécessaire de bien réfléchir à la conception du bac de mesure et à la position des sondes en fonction des objectifs recherchés. Même si elles sont moins exposées, les sondes doivent aussi disposer d’un système de maintenance.
 Le coût de l'installation est souvent beaucoup plus important, car il est généralement nécessaire d'installer le matériel dans un bungalow en surface (''figure 9'').
-[[File:station de mesure othu.JPG|1000px|center|thumb|<center>''<u>figure 9</u> : Plan type d'une station de mesure en ligne de l'[http://www.graie.org/othu/ observatoire de terrain en hydrologie urbaine (OTHU).]''</center>]]
+[[File:station de mesure othu.JPG|1000px|center|thumb|<center>''<u>Figure 9</u> : Plan type d'une station de mesure en ligne de l'[http://www.graie.org/othu/ observatoire de terrain en hydrologie urbaine (OTHU).]''</center>]]
 ===Différents types de capteurs mis en œuvre ''in situ'' ou en ligne===
-On distingue généralement trois familles de capteurs :
+Pour une présentation introductive, on peut distinguer trois grandes approches :
-* les capteurs physico-chimiques qui mesurent un paramètre simple (température, [[Conductivité (HU)|conductivité]], [[PH (HU)|pH]]), soit pour son intérêt direct, soit pour sa capacité à caractériser la présence éventuelle d'une substance ;
+* les capteurs mesurant directement un paramètre physico-chimique courant (température, [[PH (HU)|pH]], [[Conductivité (HU)|conductivité]], [[Oxygène dissous / OD (HU)|oxygène dissous]], [[Redox (potentiel) (HU)|redox]], [[Turbidité (HU)|turbidité]]),
-* les capteurs électrochimiques ;
+* les capteurs électrochimiques reposant notamment sur des électrodes sélectives ou des mesures de potentiel/courant,
-* les capteurs optiques qui reposent sur le fait que certains polluants diffusent ou absorbent de façon sélective certaines longueurs d'onde.
+* les capteurs optiques fondés sur l’atténuation, l’absorbance, la diffusion ou la fluorescence.
 ====Capteurs physico-chimiques====
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 [[File:mesure_polluants_avantages_inconvenients.png|800px|center|thumb|<center>''<u>Figure 16</u> : Avantages et inconvénients des différentes familles de solutions''</center>]]
-Notons que beaucoup de mesurages sont effectués dans un cadre normatif et dans un but de reporting. Dans ce cas, les méthodologies sont imposées et le cadre de référence est généralement la solution prélèvement-analyse.
+Notons que beaucoup de mesurages sont effectués dans un cadre normatif et dans un but de ''reporting''. Dans ce cas, les méthodologies sont imposées et le cadre de référence est généralement la solution prélèvement-analyse.
-Ceci est probablement dommageable car le mesurage continu, in situ ou en ligne, permet un bien meilleur suivi de l'évolution des concentrations en polluants au cours du temps. Il est donc bien adapté au suivi des évènements pendant lesquels cette concentration varie rapidement et pas toujours de façon facilement prévisible. (Bertrand-Krajewski, 2022) a d'ailleurs montré que l'incertitude totale sur la masse de polluant écoulée pour un événement pluvieux était beaucoup plus faible avec un mesurage semi-continu (pas de temps de 2 minutes) que par une stratégie, même bien conduite, de prélèvement et d'analyse. L'incertitude plus grande sur chaque mesurage ponctuel de concentration avec le suivi en continu, est en effet largement compensée par le fait que la valeur de la concentration est connue à chaque instant.
+Cette approche présente toutefois une limite : lorsqu’un phénomène varie rapidement, une stratégie fondée uniquement sur des prélèvements ponctuels peut ne pas restituer correctement la dynamique de l’événement. Bertrand-Krajewski (2022) montre ainsi que, pour certains événements pluvieux, un mesurage semi-continu peut réduire fortement l’incertitude sur la masse de polluant écoulée, ceci malgré une incertitude plus élevée sur chaque mesure ponctuelle de concentration.
-Le mesurage en continu des flux polluants par capteurs in situ apporte donc une information bien plus riche et pertinente que celle obtenue par les prélèvements classiques, chaque fois que les concentrations en polluants peuvent être estimées au moyen de capteurs (pH, conductivité, turbidité, spectrométrie UV-visible, sondes spécifiques, etc.). "''La pratique du mesurage en continu devrait donc se développer bien davantage, si le poids des habitudes et le maintien d’exigences réglementaires dépassées ou dissuasives fondées quasi exclusivement sur les analyses normalisées sur échantillons ne constituaient pas des freins puissants''" (Bertrand-Krajewski, 2022).
+Le mesurage en continu des flux polluants par capteurs ''in situ'' ou en ligne apporte donc une information très riche lorsque les concentrations peuvent être mesurées ou estimées par capteurs (pH, conductivité, turbidité, spectrométrie UV-visible, sondes spécifiques, etc.). Son développement reste toutefois conditionné à la disponibilité de capteurs adaptés, à la qualité des calibrations locales, à la maintenance, ainsi qu’à un cadre réglementaire encore largement fondé sur les analyses normalisées sur échantillons.
 La solution de prélèvement-analyse reste cependant indispensable :