Page 7 : Recommandations pour la qualité de l'eau potable au Canada : document technique – l'ammoniac
Partie II. Science et considérations techniques - suite
Pour l'analyse de l'ammoniac dans l'eau potable, il existe plusieurs méthodes faisant appel à la colorimétrie, au titrage et à la potentiométrie. Le choix de la méthode d'analyse dépend principalement de la concentration d'ammoniac attendue et de la présence possible d'interférences comme de la glycine, de l'urée, des cyanates, de l'hydrazine et des amines.
En colorimétrie, l'intensité de la couleur générée par la réaction entre l'ammoniac et le phénol est proportionnelle à la concentration d'ammoniac dans l'échantillon. Pour le titrage, on utilise un indicateur coloré, et la quantité d'acide nécessaire pour le titrage est proportionnelle à la quantité d'ammoniac présente. La méthode faisant appel à une électrode sélective d'ions pour l'ammoniac est probablement celle dont l'exécution est la plus facile. La variation de potentiel électrique à l'électrode est proportionnelle à la concentration d'ammoniac. Elle peut être employée sur une plage de concentrations plus vaste que les méthodes titrimétriques, et elle est plus sensible.
On peut procéder à une distillation préalable pour préparer les échantillons lorsqu'ils contiennent des ions interférents ou lorsqu'ils sont troubles. Dans le cas de l'eau potable traitée, si l'échantillon est susceptible de renfermer du chlore résiduel, il faut utiliser un agent de déchloration pour éliminer le chlore avant l'analyse.
L'United States Environmental Protection Agency a trois méthodes pour le dosage de l'ammoniac dans l'eau potable (U.S. EPA, 1983, 1993) :
- La méthode 350.1 est une méthode colorimétrique semi-automatisée (méthode au phénate) qui repose sur la réaction entre l'ammoniac et le phénol, l'intensité de la couleur du produit de réaction (bleu d'indophénol) étant proportionnelle à la concentration d'ammoniac. La méthode peut être utilisée lorsque les concentrations d'ammoniac se situent entre 0,01 et 2,0 mg NH3-N/L (U.S. EPA, 1993). La LDM de cette méthode n'est pas indiquée, mais le National Environmental Methods Index (NEMI, 2010) indique une LDM de 0,01 mg/L.
- Pour la méthode 350.2, qui utilise une procédure soit colorimétrique (réactif de Nessler) ou titrimétrique, les LDM sont respectivement de 0,05 mg/L et de 1,0 mg/L (NEMI, 2010). Par conséquent, on privilégiera une procédure titrimétrique lorsque les concentrations d'ammoniac sont supérieures à 1,0 mg NH3-N/L, et on choisira une procédure colorimétrique lorsque les concentrations sont inférieures à 1,0 mg NH3-N/L (U.S. EPA, 1983).
- La méthode 350.3 dose la concentration d'ammoniac par potentiométrie à l'aide d'une électrode sélective d'ions dotée d'une membrane hydrophobe semi-perméable aux gaz. Cette méthode convient lorsque les concentrations d'ammoniac se situent entre 0,03 mg/L et 1 400 mg/L, et sa LDM est de 0,03 mg/L (U.S. EPA, 1983).
En outre, les méthodes suivantes, citées dans l'ouvrage Standard Methods for Water and Wastewater, sont reconnues pour le dosage de l'ammoniac dans l'eau potable (NEMI, 2010) :
- La méthode 4500-NH3 C (APHA et coll., 2005) est une méthode titrimétrique équivalente à la méthode 350.2 de l'U.S. EPA. Le volume de l'aliquote d'échantillon utilisé pour la distillation peut être ajusté en fonction de la plage de concentrations d'ammoniac attendue ou connue. La plage de concentrations d'ammoniac prises en charge par cette méthode va de 5 à 100 mg NH3-N/L.
- La méthode 4500-NH3 D (APHA et coll., 2005), qui fait appel à une électrode sélective d'ions pour l'ammoniac, est équivalente à la méthode 350.3 de l'U.S. EPA et peut être utilisée pour mesurer des niveaux de NH3-N de 0,03 à 1400 mg/L. La méthode 4500-NH3 E est une autre méthode avec électrode sélective d'ions pour l'ammonium. Elle fait intervenir l'ajout préalable d'une concentration connue d'ammoniac, et on peut l'employer lorsque la relation entre la concentration d'ammoniac et le potentiel mesuré est linéaire.
- La méthode 4500-NH3 F (APHA et coll., 2005) est une méthode au phénate similaire à la méthode 350.1 de l'U.S. EPA. L'intensité de la coloration donnée par le bleu d'indophénol, produit de réaction, est proportionnelle à la concentration d'ammoniac et est mesurée à 640 nm à l'aide d'un spectrophotomètre. Cette méthode a une réponse analytique linéaire jusqu'à 0,6 mg NH3-N/L.
- Les méthodes 4500-NH3 G et 4500-NH3 H (APHA et coll., 2005) sont deux versions en injection continue de la méthode au phénate, dans lesquelles la coloration bleue est intensifiée à l'aide respectivement de nitroprussiate de sodium et de nitroferricyanure. La méthode 4500-NH3 G peut être utilisée pour des concentrations de NH3-N/L allant de 0,02 à 2,00 mg/L.
La méthode D1426-03 A de l'ASTM est équivalente à la méthode 350.2 de l'U.S. EPA. La méthode D1426-03 B fait appel à une électrode sélective d'ions comme la méthode 350.3 de l'U.S. EPA et les Standard Methods 4500-NH3 D et 4500-NH3 E (ASTM, 2003).
La United States Geological Survey signale les méthodes I-2522-90 et I-2525-89, qui sont des méthodes de colorimétrie qui utilisent un analyseur en écoulement rapide couplé à un enregistreur potentiométrique (NEMI, 2010). L'ammoniac réagit avec des ions hypochlorite et salicylate en présence d'ions ferrocyanure pour former un analogue salicylique de l'indophénol, mesuré à 660 nm. La méthode I-2525-89 s'utilise lorsque la force ionique de l'eau est faible et que la plage de concentrations d'ammoniac se situe entre 0,002 et 0,30 mg/L, tandis que la méthode I-2522-90 s'applique à des concentrations de 0,01 à 1,5 mg/L. Aucune substance présente de manière naturelle dans l'eau ne semble interférer avec la méthode I-2525-89; cependant, les sulfures, les bromures, les nitrites ainsi que le calcium et le magnésium présents dans les eaux fortement alcalines pourraient interférer avec le dosage de l'ammoniac à l'aide de la méthode I-2522-90.
Il existe des instruments à lecture directe dans le commerce. Les analyseurs sont conçus sur la base des principes de conductivité électrique, de potentiométrie ou de colorimétrie, et font appel à des systèmes de détection de la formation d'aérosols et à la photoacoustique dans l'infrarouge.