Cet article a été co-rédigé avec Monique Henry du CEGEP de St-Laurent (Québec).

De nombreux composés organiques que l'on retrouve dans les eaux naturelles et traitées absorbent fortement dans l'ultra-violet (UV): c'est le cas des tanins, de la lignine, des matières humiques et de plusieurs dérivés aromatiques comme les phénols. On observe donc des corrélations entre l'absorbance UV et le carbone organique total (COT) mais aussi avec la couleur, les précurseurs des trihalométhanes (THM) ou d'autres sous-produits de désinfection.

L'absorbance UV constitue donc en soi un critère de qualité de l'eau et c'est aussi un indice de la  "demande en UV" c'est-à-dire la quantité de rayonnement UV nécessaire pour décontaminer une eau.

Dans une eau naturelle, cette mesure ne permet évidemment pas de déterminer la concentration d'une substance en particulier mais elle renseigne sur le contenu global de l'eau en matières organiques et sur l'efficacité de traitements visant à les éliminer et à inactiver les pathogènes. Cependant, les interférences sont nombreuses car les matières en suspension (MES) et des substances inorganiques comme le fer, les nitrites-nitrates, l'ozone absorbent également dans l'UV...

Les stations qui désinfectent par les rayons UV doivent donc suivre ce paramètre. En effet, l'inactivation des micro-organismes est réalisée en quelques secondes par l'irradiation UV; les lampes les plus utilisées sont à basse pression et à vapeur de mercure (253,7 nm); les lampes à moyenne pression émettent dans un spectre plus large (180 à 1370 nm). Ce mode de désinfection se répand car ses avantages sont multiples :

-Inactivation très bonne pour les virus, acceptable pour les kystes de Giardia et excellente pour les oocystes de Cryptosporidium;

-Pas de formation de résidu ni de sous-produits de désinfection;

-Pas d'influence du pH, de l'alcalinité ou de la température.

Les limitations de ce type de désinfection sont les suivantes :

-La protection du réseau de distribution exige l'ajout d'un désinfectant supplémentaire, qui permet une concentration résiduelle qui perdure, comme le chlore,

-Il faut s'assurer de l'efficacité du procédé (énergie réellement transmise) qui peut être considérablement réduite par l'encrassement des manchons en quartz  protégeant les lampes et dû à des pellicules chimique ou biologique - en particulier en eaux dures (Ca, Mg, Fer, Mn...).

La dose de référence utilisée pour valider les réacteurs est de 40 mJ/cm2, dose normalement suffisante pour inactiver 3 logs de Giardia et de Crypto. Cette dose passe à 60 mJ/cm2 dans le cas des eaux non filtrées du fait de la présence de turbidité et de matières humiques et peut augmenter considérablement selon la "demande" de l'eau à traiter.

-Il faut surveiller le vieillissement des lampes dont l'intensité diminue avec le temps;

-Étant donné le très faible temps d'exposition, il faut éviter tout court-circuitage de l'eau dans le réacteur;

-La dose d'irradiation doit tenir compte des possibilités de "réactivation" en réseau.

On peut décider de critères de qualité d'une eau selon son absorbance à 254 nm - ou selon le pourcentage de transmission de la lumière  puisque :  Abs = - logT

Quand %T = 90% ou 0,90 l'absorbance vaut :  - log 0,90 = 0,046

Niveau de qualité de l'eau brute                 Absorbance (unités/cm)                       %Transmission    

                  Excellente                                             0,022                                             95%               

                   Bonne                                                  0,071                                            85%                

                  Passable                                                0,125                                           75%                

Ainsi, on admet qu'une eau dont le % de transmission est inférieur à 70 ou 75% ne doit pas être désinfectée aux UV car ces derniers seront absorbés plutôt que d'assurer l'inactivation recherchée.

L'absorbance UV se mesure simplement (et beaucoup plus économiquement que le COT!) - à l'aide d'un photomètre UV (généralement à 254 nm) où l'échantillon est placé dans une cellule en quartz transparente aux UV de 1 cm d'épaisseur.

On prépare des solutions étalons à base de biphtalate de potassium pour vérifier la réponse du photomètre. Ainsi par exemple, la solution de vérification du pourcentage de transmission de 95% est préparée en introduisant dans un flacon jaugé de 100 mL contenant environ 80 mL de solution tampon phosphate (pH : 7,0) exactement 3,0 mL d'une solution étalon à 100 mg/L de biphtalate de potassium et en complétant à 100 mL, toujours avec le tampon phosphate. Les diverses solutions de vérification contiennent ainsi de 1,0 à 20,0 mL de la solution étalon à 100 mg/L. Enfin, le réglage du 100% de lumière transmise doit être effectué avec de l'eau "ultra-pure".

On utilise parfois l'absorbance spécifique définie comme le rapport entre l'absorbance UV et le carbone organique dissous (COD) car on a observé que, pour une eau donnée, il existe souvent un rapport sensiblement constant entre ces deux grandeurs. Par exemple, pour une masse d'eau particulière, le rapport Abs UV/ COD vaut 0,030 et une mesure d'absorbance de 0,125 (ou 75% de transmission) permet d'estimer grossièrement le COD à 0,125/0,030 = 4,2 mg/L. On considère le COD (donc avec l'échantillon filtré sur membrane de 0,45 ou 0,22 microns) pour éviter l'interférence des matières en suspension.

En fait, comme pour plusieurs paramètres de surveillance, ce sont les variations de l'absorbance de l'eau brute ou de l'eau traitée qui sont particulièrement utiles à l'exploitant et la mesure de l'absorbance UV devrait être une mesure de routine quotidienne.

[TECHEAUA]