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Ermittlung- und Berechnung des Eintrages von Schwermetallen in Fliessgewässer : Probennahme mittels DGT-Methode und automatischem Probenahmesystem = Investigation et estimation de la charge des métaux lourds dans des eaux courantes

Müller, Christian ; Cicciarelli, Romolo (Dir.)

Mémoire de diplôme HES : Haute Ecole d'Ingénierie, 2006.

Objectif Le but du travail est d'examiner les possibilités et les limites d'un système d'échantillonnage passif pour les éléments Cd, Co, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb et Zn. La méthode DGT (diffusive gradients in thin-films) permet une prise d'échantillons in situ. Dans cette méthode les cations des métaux lourds sont sélectivement accumulés sur une résine échangeur d'ion. La précision,... Plus

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    Résumé
    Objectif Le but du travail est d'examiner les possibilités et les limites d'un système d'échantillonnage passif pour les éléments Cd, Co, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb et Zn. La méthode DGT (diffusive gradients in thin-films) permet une prise d'échantillons in situ. Dans cette méthode les cations des métaux lourds sont sélectivement accumulés sur une résine échangeur d'ion. La précision, le recouvrement et l'incertitude au laboratoire et sur le terrain sont investigués. Sur le terrain, la technique DGT a été comparée sur une période de 3 jours avec un échantillonneur automatique. La charge en métaux lourds a pu être estimée par une mesure de l'écoulement en continu. Résultats Avec la méthode DGT, les taux de recouvrement des éléments Cd, Co, Mn, Ni, Pb et Zn dans des solutions standards sont supérieurs à 85%. Le Cr et le Cu ont clairement montré des rendements inférieurs. La précision de l'échantillonneur passif DGT se situe au laboratoire en-dessous de 10% et sur le terrain en-dessous de 17%. Dans l'eau courante, les métaux complexés par de substances humiques pour la technique DGT ne sont pas décelables. La portion des métaux détectables par DGT se situe autour de 15-90% et dépend du métal, du pH, de la force ionique et des produits organiques dissous (DOC). Les eaux examinées ont mis en évidence à 20- 50mg/l une forte charge en produits organiques (DOC). L'incertitude dans l'intervalle de confiance de 95% se situe à 20% au laboratoire et à 26% sur le terrain. En outre, le calcul de la charge doit tenir compte de l'erreur sur la mesure de l'écoulement. Ceci atteind environ 40%.
    Zusammenfassung
    Ziel Ziel der Arbeit war, die Möglichkeiten und Grenzen eines passiven Probennahmesystems anhand der Elemente Cd, Co, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb und Zn zu überprüfen. Die DGT-Methode (diffusive gradients in thin-films) erlaubt eine in situ Probennahme. Hierbei werden Schwermetallkationen selektiv auf einem Ionenaustauscher Harz akkumuliert. Die Präzision und Wiederfindung dieser Technik, sowie die Messunsicherheit, wie sie im Labor und im Feld zu erwarten sind, wurden ermittelt. Im Feld wurde die DGT-Technik über eine Zeitperiode von 3 Tagen mit einem automatischen Probensampler verglichen. Durch eine kontinuierliche Abflussmessung konnte die Schwermetallfracht abgeschätzt werden Resultate Bei den Elementen Cd, Co, Mn, Ni, Pb und Zn betrug die Wiederfindungsrate in Standardlösungen mit der DGT-Methode über 85%. Cr und Cu zeigten deutlich kleinere Wiederfindungen. Die Präzision der DGT-Passivsampler lag im Labor unter 10% und im Feld unter 17%. In Flusswasser sind die Metalle durch organische komplexierende Huminstoffe für die DGT-Technik nicht mehr verfügbar. Der Anteil an DGT verfügbaren Metallen liegt bei 15-90% und ist abhängig vom Metall, pH-Wert, der Ionenstärke und dem gelösten organischen Kohlenstoff (DOC). Das untersuchte Gewässer zeigte mit 20-50mg/l eine starke Belastung an organischem Kohlenstoff (DOC) auf. Die Messunsicherheit bei 95% Vertrauensintervall lag im Labor bei 20% und im Feld bei 26%. Bei der Frachtberechnung muss zusätzlich der Fehler der Abflussmessung berücksichtigt werden. Dieser betrug rund 40%.