MOOC Estimation des incertitudes de mesure en analyse chimique
14. Autres ressources
14.2. Estimation de l'incertitude de mesure lors de la détermination de la teneur en oxygène dissous
L'oxygène dissous (OD) est l'un des gaz dissous les plus importants dans l'eau. Une concentration suffisante d'OD est essentielle à la survie de la plupart des plantes et des animaux aquatiques [3] ainsi qu'au traitement des eaux usées. La concentration en OD est un paramètre clé caractérisant les eaux naturelles et les eaux usées et permettant d'évaluer l'état de l'environnement en général. Outre la concentration de CO2 dissous , la concentration en OD est un paramètre important qui façonne notre climat. Il est de plus en plus évident que la concentration d'OD dans les océans diminue [4 - 7].
Des mesures précises de la concentration d'OD sont très importantes pour étudier ces processus, comprendre leur rôle et prévoir les changements climatiques.
Les capteurs électrochimiques et optiques sont les moyens les plus répandus de mesure de la concentration d'OD. Les deux sont largement utilisés, mais les effets de différentes sources d'incertitude sur les résultats sont remarquablement différents et l'estimation de l'incertitude n'est pas simple. Afin d'aider les praticiens dans ce domaine, une validation comparative complète de ces deux différents types d'analyseurs d'oxygène dissous (DO), ampérométriques et optiques, a récemment été effectuée sur la base de deux analyseurs commerciaux représentatifs de l'OD et publiée: I. Helm, G. Karina, L. Jalukse, T. Pagano, I. Leito, Environ Monit Assess 2018 , 190 : 313 (réf [1]).
Un certain nombre de caractéristiques de performance ont été évaluées, notamment la dérive, la précision intermédiaire, la précision de la compensation de température, la précision de la lecture (dans différentes conditions de mesure), la linéarité, la dépendance au débit de la lecture, la répétabilité (stabilité de la lecture) et les effets matriciels des sels dissous. Les effets de la matrice sur les lectures dans des échantillons réels ont été évalués en analysant la dépendance de la lecture sur la concentration en sel. Les analyseurs ont également été évalués dans les mesures d'OD d'un certain nombre d'eaux naturelles. Les contributions à l'incertitude des principaux paramètres d'influence ont été estimées dans différentes conditions expérimentales. Il a été constaté que les incertitudes des résultats pour les deux analyseurs sont assez similaires, mais les contributions des sources d'incertitude sont différentes. Les résultats impliquent que l'analyseur optique peut ne pas être aussi robuste qu'on le suppose généralement, cependant, il a une meilleure stabilité de lecture, une dépendance à la vitesse d'agitation plus faible, et nécessite généralement moins d'entretien. D'autre part, l'analyseur ampérométrique a une réponse plus rapide et une plage linéaire plus large. L'approche décrite dans ce travail sera utile aux praticiens effectuant des mesures d'OD pour assurer la fiabilité de leurs mesures.
La méthode de titrage Winkler est considérée comme la méthode la plus précise pour la mesure de la concentration d'OD. Une analyse minutieuse des sources d'incertitude pertinentes pour la méthode Winkler a été effectuée et les résultats sont présentés sous la forme d'un «rapport sur l'amélioration de la méthode Winkler de haute précision pour la détermination de la concentration en oxygène dissous» .
Dans ce rapport, il est décrit comment la méthode Winkler a été optimisée pour minimiser autant que possible toutes les sources d'incertitude. Les améliorations les plus importantes ont été: la mesure gravimétrique de toutes les solutions, le prétitrage pour minimiser l'effet de la volatilisation de l'iode, la détection précise du point final ampérométrique et la prise en compte minutieuse de l'oxygène dissous dans les réactifs. En conséquence, la méthode développée est probablement la méthode la plus précise de détermination de l'oxygène dissous disponible. En fonction des conditions de mesure et de la concentration en oxygène dissous, les incertitudes-types composées de la méthode se situent dans la plage de 0,012 à 0,018 mg.dm -3 correspondant à l'incertitude élargie k=2 dans la plage de 0,023 à 0,035 mg.dm -3 (0,27 - 0,38%, relatif). Ce développement permet un étalonnage plus précis des capteurs électrochimiques et optiques d'oxygène dissous pour l'analyse de routine que ce qui était possible auparavant. La plupart de ce rapport est basé sur l'article I. Helm, L. Jalukse, I. Leito, Anal. Chim. Acta. 2012 , 741 : 21-31 (réf [2]).
Le contenu de ce cours en ligne peut être utilisé comme base pour effectuer l'évaluation de l'incertitude de mesure décrite dans le rapport susmentionné. En particulier, le Test 9.2A et le Test 9.2B sont directement liés à la mesure de la concentration d'OD.
La préparation du rapport susmentionné a été soutenue par le programme européen de recherche en métrologie (EMRP), projet ENV05 "Métrologie pour la salinité et l'acidité des océans".
- Helm, G.Karina, L.Jalukse, T.Pagano, I.Leito, Environ Monit Assess 2018 , 190 : 313.
- I. Helm, L. Jalukse, I. Leito, Anal. Chim. Acta. 2012 , 741 : 21-31.
- RF Keeling, HE Garcia, PNAS, 2002 , 99 (12): 7848 - 7853.
- G. Shaffer, SM Olsen, JOP Pedersen, Nat. Geosci. 2009 , 2 : 105-109.
- RF Keeling, A. Körtzinger, N. Gruber, Annu. Rév. Mar. Sci. 2010 , 2 : 199-229.
- D. Gilbert, NN Rabalais, RJ Diaz, J. Zhang, Biogeosci. Discuter. 2009 , 6 : 9127–9160.
- JPA Hobbs, CA McDonald, Journal Fish Biol. 2010 , 77 : 1219-1229.