Les sondes multiparamétriques sont des instruments submersibles de surveillance de la qualité de l'eau qui intègrent plusieurs capteurs permettant de mesurer des paramètres tels que la température, la conductivité, la salinité, l'oxygène dissous (OD), le pH et la turbidité. Utilisés en milieu d'eau douce, côtier et marin, ces instruments facilitent la surveillance environnementale, l'établissement de profils de la colonne d'eau, l'évaluation de la pollution et la recherche aquatique.
Cette page présente des fournisseurs de sondes multiparamétriques conçues pour être intégrées à des navires de surface sans pilote (USV), à des véhicules sous-marins autonomes (AUV) et à des véhicules télécommandés (ROV).
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Équipements hydrographiques et océanographiques pour les navires de surface sans équipage et autonomes ainsi que pour les véhicules sous-marins
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Les sondes multiparamétriques sont des instruments submersibles conçus pour mesurer simultanément plusieurs paramètres de qualité de l’eau. Une sonde multiparamétrique de qualité de l’eau intègre plusieurs capteurs au sein d’un même instrument, permettant ainsi de mesurer notamment la température, la conductivité, la salinité, l’oxygène dissous (OD), le pH et la turbidité. Des capteurs supplémentaires peuvent mesurer la fluorescence, certains ions dissous et la pression de l’eau.
Les sondes de qualité de l’eau sont utilisées dans les milieux d’eau douce, côtiers et marins à des fins de surveillance environnementale, de recherche scientifique et d’évaluation de la qualité de l’eau. Elles permettent de réaliser des relevés de terrain à l’aide d’appareils portables, de mettre en place des installations de surveillance en continu, d’établir des profils verticaux de la colonne d’eau et de s’intégrer à des systèmes marins sans pilote. Selon la configuration, l’électronique embarquée traite et stocke les relevés des capteurs en vue d’un enregistrement autonome ou transmet les mesures via des systèmes de télémétrie connectés.
AML-6 d’AML Oceanographic
Les capteurs optiques d’oxygène dissous utilisent des techniques de mesure basées sur la luminescence pour déterminer la concentration en oxygène. L’oxygène éteint la réponse luminescente d’un matériau sensible, ce qui permet à l’instrument de calculer la concentration en oxygène dissous sans consommer d’oxygène pendant la mesure. Ces capteurs sont largement utilisés dans la surveillance environnementale à long terme.
Les capteurs électrochimiques d’oxygène dissous mesurent un courant électrique associé à la réduction de l’oxygène au niveau d’une électrode. Les configurations courantes comprennent les capteurs polarographiques et galvaniques. Les performances de mesure dépendent de facteurs tels que l’état de la membrane, l’entretien de l’électrolyte et une circulation d’eau suffisante autour de la surface de détection.
Les capteurs de pH à électrode en verre mesurent le potentiel électrique par rapport à une électrode de référence afin de déterminer le pH. D’autres technologies de détection à l’état solide peuvent également être utilisées dans des configurations de sondes compatibles. Un étalonnage régulier à l’aide de solutions tampons de référence permet de maintenir la précision des mesures.
Les capteurs de conductivité déterminent la conductance électrique de l’eau à l’aide de principes de mesure par électrode ou par induction. Les instruments appliquent un étalonnage de la cellule et une compensation de température pour fournir la conductivité, la conductance spécifique corrigée en température et les valeurs de salinité dérivées prises en charge.
Les capteurs optiques de turbidité détectent la lumière diffusée par les particules en suspension dans l’eau. La géométrie du capteur et la longueur d’onde de mesure influencent les performances, en particulier lorsque la taille, la composition et la concentration des particules varient. Un nettoyage régulier permet de garantir la fiabilité des mesures en réduisant les interférences dues aux dépôts sur les surfaces optiques.
Les capteurs à fluorescence émettent de la lumière à des longueurs d’onde sélectionnées et mesurent la fluorescence résultant des substances cibles. Parmi les applications courantes figurent la surveillance de la chlorophylle a, des pigments cyanobactériens et du fDOM. Les mesures pouvant être affectées par la température, la turbidité et d’autres interférences, les relevés basés sur la fluorescence fournissent généralement des estimations indirectes qui peuvent nécessiter une validation spécifique au site.
Les électrodes sélectives d’ions mesurent les potentiels électriques liés à l’activité d’ions dissous spécifiques. Les sondes multiparamétriques compatibles peuvent utiliser ces capteurs pour mesurer l’ammonium, les nitrates ou les chlorures. L’étalonnage, les interférences provenant d’autres ions et les caractéristiques de réponse des capteurs affectent la fiabilité des mesures, en particulier lors d’un déploiement prolongé ou en eau salée.
Les capteurs de température utilisent des composants électriques thermosensibles, tandis que les capteurs de pression mesurent la pression hydrostatique pour estimer la profondeur, en tenant compte de la pression atmosphérique si nécessaire. Ces mesures alimentent également les algorithmes de compensation utilisés par d’autres capteurs de qualité de l’eau.
Les sondes de qualité de l’eau mesurent l’évolution des conditions environnementales dans les rivières, les lacs et les réservoirs. Des paramètres tels que la température, l’oxygène dissous, la conductivité et la turbidité permettent de caractériser les variations saisonnières, le transport des sédiments et les changements liés aux précipitations ou au ruissellement. Les sondes fixes permettent également de mener des programmes de surveillance continue des bassins versants, en fournissant des mesures sur de longues périodes.
Les sondes adaptées au milieu marin mesurent la qualité de l’eau dans les environnements côtiers et les estuaires, où la salinité, la température et l’oxygène dissous peuvent varier considérablement. Les instruments adaptés à la profondeur permettent de recueillir des profils verticaux afin d’étudier la stratification de la colonne d’eau, le mélange d’eau douce et la répartition de l’oxygène.
Des sondes multiparamétriques compactes sont utilisées pour les mesures des eaux souterraines dans les puits de surveillance et les forages. Les mesures de conductivité, de pH, d’oxygène dissous (OD) et de potentiel redox (ORP) permettent de caractériser l’état des eaux souterraines et d’étudier les variations de la chimie de l’eau. Ces instruments permettent également de surveiller les sources d’eau brute utilisées pour l’approvisionnement en eau potable.
Les programmes de surveillance environnementale utilisent des sondes pour évaluer les conditions de l’eau ayant une incidence sur les organismes aquatiques et leurs habitats. Les mesures de l’oxygène dissous, de la température, du pH et de la conductivité contribuent à l’évaluation des conditions écologiques dans les zones humides, les habitats d’eau douce et les écosystèmes côtiers.
Les installations aquacoles utilisent des sondes de qualité de l’eau pour surveiller l’oxygène dissous (OD), la température, la salinité et le pH dans les environnements de production. Les sondes équipées de capteurs à fluorescence peuvent également faciliter la surveillance des proliférations d’algues nuisibles (HAB) en détectant les variations de la chlorophylle a ou de certains pigments cyanobactériens. Ces mesures fournissent des indicateurs indirects d’une activité potentielle de prolifération et peuvent nécessiter une confirmation par des analyses complémentaires.
Les sondes multiparamétriques facilitent les enquêtes sur les variations de la qualité de l’eau liées aux rejets industriels, aux activités de construction, à la perturbation des sédiments et à d’autres pressions environnementales. Les mesures en continu permettent d’identifier les variations au fil du temps, tandis que les relevés mobiles permettent d’examiner les différences spatiales autour de sources de pollution potentielles.
Les sondes multiparamétriques de qualité de l’eau peuvent être intégrées à des plateformes marines sans pilote afin de collecter des mesures environnementales lors d’opérations autonomes ou télécommandées. Les exigences d’intégration portent notamment sur les dimensions des instruments, les pressions nominales, l’alimentation électrique, les interfaces de communication et la synchronisation avec les données de navigation de la plateforme.
Les sondes intégrées peuvent compléter les instruments de mesure de la conductivité, de la température et de la profondeur (CTD), les sonars et les systèmes de navigation, bien que certaines mesures recoupent les fonctions des CTD.
L’encrassement biologique est un facteur important à prendre en compte lorsque des sondes multiparamétriques restent immergées pendant de longues périodes. La prolifération biologique et l’accumulation de sédiments peuvent interférer avec les surfaces des capteurs, réduisant ainsi la fiabilité des mesures et augmentant les besoins en maintenance.
Les mesures anti-encrassement peuvent espacer les intervalles d’entretien, mais des inspections périodiques et la vérification de l’étalonnage restent nécessaires pour garantir la fiabilité des mesures.
Les programmes de surveillance de la qualité de l’eau peuvent se référer aux normes de l’Organisation internationale de normalisation (ISO) couvrant les procédures d’échantillonnage et les méthodes de mesure spécifiques. Leur applicabilité dépend du paramètre mesuré, de la technologie des capteurs et de l’application prévue.
Les procédures d’étalonnage, les contrôles sur le terrain et les registres d’assurance qualité sont également essentiels pour l’interprétation des données recueillies par les sondes multiparamétriques. La référence à une norme particulière n’indique pas nécessairement qu’un instrument a été certifié de manière indépendante ni que chaque mise en service respecte la méthode spécifiée.
La technologie des sondes multiparamétriques continue d’évoluer pour répondre aux exigences en matière de surveillance autonome, d’intégration améliorée des capteurs et de collecte plus efficace des données environnementales.
Ces avancées favorisent des approches plus intégrées de la surveillance de la qualité des eaux douces, côtières et marines, en particulier lorsque des mesures en continu et une collecte autonome de données sont requises.
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