Surveillance de Instream continu de nutriments et de sédiments dans les bassins hydrographiques agricoles

L’objectif global de cette procédure est de mesurer avec précision la qualité de l’eau des bassins versants agricoles in situ, dans un intervalle de temps choisi avec une résolution temporelle élevée. Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés dans le domaine des ressources en eau sur les variations spatiales et temporelles des charges polluantes, leurs facteurs et les processus hydrologiques et de qualité de l’eau. Le principal avantage de ce protocole est que les utilisateurs peuvent obtenir des données à haute résolution temporelle sur les nutriments et les sédiments pour étudier des problèmes environnementaux complexes.

Des renseignements exacts et opportuns sur la qualité de l’eau sont une condition préalable à la prise de décisions éclairées en matière de gestion de l’eau, car la pollution diffuse est influencée par les caractéristiques des bassins versants et le moment et l’intensité des précipitations. Bien que cette méthode puisse fournir des informations sur les bassins versants agricoles, elle peut également être appliquée à d’autres types et tailles de bassins versants, tels que les bassins versants urbains, forestiers et miniers. Tout d’abord, nettoyez soigneusement les surfaces du capteur de sonde avec des brosses douces, des tampons et du savon ou une solution de nettoyage tout usage.

Rincez les capteurs à l’eau déminéralisée. Retirez et nettoyez l’essuie-glace du capteur de turbidité et la brosse de nettoyage du capteur. Dévissez ensuite le capuchon de la jonction de référence en PTFE de la sonde de pH.

Jetez la solution d’électrolyte. Ajoutez une pastille de sel de chlorure de potassium dans le capteur et remplissez le capteur d’une solution électrolytique fraîche. Vissez le capuchon de la jonction de référence pour former un joint étanche à l’air et rincez la solution d’électrolyte déplacée.

Suspendez la sonde à 20 à 30 centimètres au-dessus de la surface de travail avec du fil d’acier et un mousqueton. Connectez la sonde à l’ordinateur de contrôle. Démarrez le logiciel et sélectionnez la sonde à calibrer.

Sous l’onglet Configuration des paramètres, définissez le nombre d’étalons à utiliser pour chaque étalonnage. Avant d’étalonner chaque capteur, rincez-le abondamment à l’eau déminéralisée et séchez-le avec des lingettes de laboratoire. Pour commencer à calibrer le capteur de conductivité, assurez-vous d’abord que la surface ovale du capteur est complètement sèche.

Sous l’onglet Étalonnage, sélectionnez la conductance spécifique et les micro-siemens par centimètre. Réglez le capteur de séchage sur zéro. Plongez ensuite le capteur dans l’étalon d’étalonnage approprié.

Une fois la lecture stabilisée, réglez le capteur sur 1 412 micro siemens par centimètre. Rincez le capteur calibré avec de l’eau déminéralisée. Ensuite, plongez la sonde de pH dans une solution étalon de pH 7.

Sélectionnez l’onglet de pH, attendez que la lecture se stabilise et réglez le capteur sur 7,0. Rincez et séchez soigneusement la sonde et répétez le processus avec une solution de pH 10. Rincez la sonde de pH et vérifiez la lecture dans la solution étalon de pH 4 pour vérifier que la courbe d’étalonnage est linéaire.

Rincez ensuite la solution étalon résiduelle du capteur avec de l’eau déminéralisée. Ensuite, remplissez la coupelle d’étalonnage de la sonde avec de l’eau déminéralisée, saturée d’air et stabilisée, et fixez-la sur la sonde. Inversez la sonde pour vous assurer que les capteurs de température et d’oxygène dissous sont recouverts par l’eau.

Sélectionnez LDO en pourcentage de saturation, attendez que la lecture se stabilise et réglez la pression barométrique sur la pression locale en millimètres de mercure. Ensuite, redressez la sonde et retirez la coupelle d’étalonnage. Placez de l’eau fraîche déminéralisée dans la coupelle d’étalonnage, en veillant à ce qu’aucune bulle d’air ne se forme, et installez la coupelle d’étalonnage sur la sonde.

Sélectionnez Turbidité dans NTU. Une fois la lecture stabilisée, réglez la turbidité à 0,6 NTU pour le premier point d’étalonnage. Répétez ce processus pour les trois étalons de turbidité afin de définir les points d’étalonnage restants, puis rincez les capteurs et séchez-les.

Ensuite, remplissez la coupelle d’étalonnage aux trois quarts avec une solution étalon de nitrate de 50 milligrammes par litre et ajustez la coupelle sur la sonde. Inversez la sonde de manière à ce que les capteurs de température et de nitrate soient couverts. Sélectionnez Nitrate en milligrammes par litre d’azote.

Une fois les lectures stabilisées, enregistrez la température en tension. Réglez le premier point d’étalonnage sur 46,2. Rincez abondamment les capteurs à l’eau déminéralisée et séchez-les avec des lingettes de laboratoire.

Répétez le processus avec la solution étalon de nitrate de cinq milligrammes par litre pour le deuxième point d’étalonnage. Vérifiez que la différence de tension est comprise entre 50 et 65 millivolts et que la différence de température ne dépasse pas cinq degrés Fahrenheit. Calibrez le capteur d’ammonium de la même manière.

Une fois l’étalonnage terminé, réinstallez l’essuie-glace et la brosse propres. Sélectionnez SelfClean dans le logiciel et calibrez l’essuie-glace et la brosse en une seule rotation. Synchronisez l’horloge de la sonde et supprimez le fichier journal de la sonde la plus ancienne.

Créez un nouveau fichier journal et sélectionnez les paramètres à mesurer. Renseignez la durée et l’intervalle de surveillance, puis enregistrez le fichier journal. Avant d’installer la sonde, vérifiez la pile de la sonde et remplacez-la si nécessaire.

Enveloppez les surfaces de la sonde dans du ruban adhésif toutes saisons. Et couvrez la protection du capteur avec du ruban adhésif ou un treillis en cuivre pour simplifier le nettoyage et réduire la croissance des micro-organismes. Pour commencer l’installation, enfoncez un tube de montage carré télescopique au niveau du thalweg du ruisseau à surveiller.

Montez solidement un capteur de vitesse surfacique sur le tube à l’aide d’une plaque d’acier et d’un support en L, de sorte que l’extrémité du capteur soit orientée vers l’amont le long des lignes d’écoulement. Si un capteur de zone de vitesse n’est pas disponible, installez un transducteur de pression à l’intérieur du poteau télescopique avec la pointe du capteur touchant juste le lit du flux. Réglez le transducteur de pression pour mesurer la profondeur de l’eau toutes les 15 minutes.

Utilisez les relevés du transducteur de pression et les mesures de débitmètre portable pour générer une courbe de décharge étagé sur une plage de débits. Ensuite, utilisez des viroles et un mousqueton pour monter la sonde sur le côté aval du poteau télescopique, avec le bas de la sonde à au moins un à 10 centimètres au-dessus du lit du cours d’eau. Assurez-vous que la sonde est toujours immergée dans l’eau.

Connectez la sonde à une source d’alimentation externe si nécessaire. Ensuite, placez un échantillonneur automatique dans un boîtier de protection contre les intempéries, installé sur un sol stable et plat au sommet de la berge du cours d’eau. Ensuite, fixez un tuyau de crépine sous l’eau du côté amont du poteau télescopique.

Connectez le tuyau de la crépine à l’échantillonneur automatique à l’aide d’un tuyau. Réglez l’intervalle d’échantillonnage souhaité et démarrez l’échantillonneur automatique. Nettoyez et calibrez la sonde à des intervalles appropriés aux conditions du cours d’eau.

Téléchargez régulièrement les données acquises, collectez des échantillons d’eau et remplacez les bocaux de collecte par des bocaux de 10 litres propres et séchés. Transporter les échantillons au laboratoire, sur de la glace, pour une analyse plus approfondie. Examinez les données à la recherche d’espaces, de dérives ou de mesures erratiques indiquant qu’une maintenance est nécessaire.

Les données sur la qualité de l’eau enregistrées, comparées aux données sur les précipitations des stations météorologiques locales. Chaque épisode de pluie a entraîné une augmentation du débit. Les multiples pics de débit locaux à l’intérieur des deux pics principaux ont été attribués à la variabilité spatiale des précipitations et aux modèles de drainage des champs de riz et de soja contribuant à l’écoulement.

La turbidité augmentait également avec le débit. La turbidité la plus élevée a été observée pendant les périodes de débit croissant sur l’hydrogramme. La concentration de nitrate a augmenté lors des premiers rinçages, ce qui indique que l’azote soluble récemment appliqué a été lavé des champs.

De petites augmentations d’ammonium lors des premiers rinçages ont également été observées. Une relation inverse a été observée entre la conductivité et le débit, ce qui suggère que le nitrate et l’ammonium n’étaient pas des contributeurs majeurs à la conductivité de l’eau. La diminution de la conductivité a été attribuée à la dilution par l’eau de pluie.

Les charges polluantes ont varié au fil du temps, les charges les plus élevées au début de l’été et à la fin de l’automne. La faible charge polluante en septembre et octobre a été attribuée à un faible débit global. Les fortes précipitations sur les champs récemment perturbés en novembre et décembre se sont traduites par des charges polluantes plus élevées et plus variables.

Les charges polluantes variaient également au fur et à mesure que l’eau se déplaçait en aval. L’encrassement biologique et l’accumulation de sédiments dans la sonde et les capteurs environnants sont vraiment le plus grand défi dans les bassins versants agricoles, principalement en raison des charges élevées de sédiments et des niveaux de nutriments. Surtout après de grandes précipitations.

Le positionnement correct du capteur et de la sonde à l’aide d’une batterie externe, l’enveloppement de la sonde avec un treillis de cuivre, le téléchargement fréquent des données, le nettoyage fréquent de la sonde et des surfaces du capteur sur le site et l’étalonnage régulier de la sonde en laboratoire sont autant d’éléments importants pour obtenir des données de qualité de l’eau élevées. La qualité des données peut être compromise par une panne de courant de la sonde, ou par l’encrassement biologique et l’accumulation de sédiments sur la sonde. Lorsque vous tentez cette procédure, il est important d’établir et de suivre un plan de projet d’assurance qualité.

N’oubliez pas que le travail sur le terrain peut présenter des problèmes de sécurité tels que des inondations, des serpents, des intempéries et la foudre. Prenez soin d’élaborer un plan de sécurité, de santé et de bien-être, en identifiant les problèmes de sécurité et la préparation aux situations d’urgence. Ceux-ci doivent être conçus et suivis.

Une fois maîtrisée, cette procédure peut produire de bonnes données continues in situ sur la qualité de l’eau qui sont nécessaires à la prise de décisions de gestion des ressources en eau dans les bassins versants agricoles et autres.