les analyses

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Les odeurs peuvent se mesurer de deux façons :

  • par analyses chimiques ou physico-chimiques, qui nous donnent une quantification par produits (H2S, CH3SH, NH3…) ;
  • par analyses olfactométriques, qui sont fondées sur la réponse globale du nez humain et qui peuvent quantifier une gêne olfactive ressentie. Associées à des modèles de dispersion, ces mesures peuvent nous donner des cartes de nuisances.

les analyses chimiques

Il s’agit au minimum d’analyser dans l’air vicié les produits des deux familles les plus courantes, les sou­frés réduits et les azotés (à noter que les acides gras volatils, les aldéhydes et les cétones s’analysent égale­ment par des méthodes similaires à celles que nous allons décrire).

L’échantillonnage a une importance capitale pour obtenir des résultats significatifs.

Pour effectuer ces analyses dans les meilleures conditions, il faut procéder à :

  • une chromatographie en phase gazeuse effectuée in situ pour les soufrés réduits ;
  • un piégeage sur support solide ou liquide pour les azotés (idem pour AGV et aldéhydes, cétones) suivi d’une désorption avec analyse par HPLC ou CG-SM en laboratoire (voir les analyses).

Pour la chromatographie in situ, après avoir calibré l’appareil avec des gaz étalons, on peut introduire directement le tube de prélèvement dans la veine gazeuse et alimenter ainsi la colonne de chromatographie. Les résultats, exprimés en mg · m–3 ou en mg · m–3, représentent des points d’analyse instantanés.

Pour les piégeages sur des supports solides ou liquides, le tube de prélèvement est introduit directement dans la veine gazeuse à analyser, le gaz aspiré est refoulé dans le système de piégeage (barboteurs liquides ou colonne de charbon actif ou d’alumine activée) via une pompe et un compteur.

Ces pièges sont ensuite envoyés au laboratoire d’analyse qui effectue la désorption et l’analyse. Les résul­tats représentent une analyse moyenne pendant le temps de prélèvement (les pointes éventuelles de débit ne sont donc pas prises en compte).

Enfin, pour les soufrés réduits, en absence de chromatographe portable, on peut éventuellement effectuer des prélèvements en poche spéciale (en Tedlar, matière qui n’adsorbe pas ces composés) pour ramener ceux-ci au laboratoire et analyser les polluants en CG. Des règles assez strictes sont à respecter, on pourra les retrouver dans les normes NF EN 13725 et NF X 43-300.

les analyses olfactométriques

La connaissance qualitative et quantitative de la composition de l’atmosphère ne suffit pas pour connaître les propriétés odorantes du mélange (réaction du nez humain) suite à des effets « synergistiques » ou au contraire « masquants ». De plus, certains des produits odorants sont perceptibles à des concentrations si faibles que même les analyseurs les plus performants sont incapables de les déceler.

L’olfactométrie, elle, est fondée sur les seuls capteurs d’odeurs disponibles, à savoir les muqueuses olfac­tives de l’homme. Elle comporte deux types de mesure :

  • la mesure du « facteur de dilution de l’odeur au seuil de perception » qui, en France, est un nombre sans dimension appelé K50. Dans les pays anglo-saxons, ce même nombre est exprimé en OU · m–3 (unité d’odeur par mètre cube d’air) ;
  • la mesure de l'« intensité odorante d’une atmosphère » exprimée par rapport aux niveaux d’une échelle de référence.

Ces mesures s’effectuent via un traitement statistique des réponses verbales d’un jury d’experts auquel on présente des dilutions variables de l’atmosphère odorante à étudier.

La mesure est d’autant plus reproductible et fiable que le nombre de sujets composant le jury est élevé. Un compromis doit donc être recherché entre le coût et la validité des résultats. Il est recommandé d’avoir recours à au moins :

  • 16 sujets lorsqu’on désire obtenir une bonne précision ;
  • 8 sujets dans la plupart des cas.

Les sujets doivent être qualifiés en fonction de leur seuil individuel de perception pour cinq produits purs représentant les grandes classes de composés odorants : pour chacun de ces produits, le seuil de chaque sujet doit se situer dans la fourchette 0,1 à 10 fois le seuil moyen donné en référence.

Toujours crucial, le prélèvement des atmosphères odorantes est décrit dans la norme NF EN 13725.

Cette norme s’applique aussi bien aux mesures de dilution au seuil de perception qu’aux mesures d’inten­sité d’odeur.

facteur de dilution au seuil de perception

définition

Pour chaque corps pur ou mélange odorant, on définit une concentration seuil.

Pour cette concentration, 50 % des individus composant le groupe d’experts perçoivent l’odeur, et 50 %, non. Par définition, la concentration du mélange odorant est alors égale au seuil de perception (K50).

principe de la mesure

Ce principe est décrit dans la norme NF EN 13725.

Le mélange odorant est présenté, après avoir été dilué par un gaz inodore approprié, à chacun des sujets d’un jury qui indique individuellement s’il perçoit ou non l’odeur du mélange. Pour chacun des sujets, on définit, sur la base d’essais successifs, une estimation du taux de dilution pour lequel la probabilité de per­ception de l’odeur est égale à 50 %.

Le facteur de dilution est donné par la formule suivante :

Formule : analyses des odeur  - facteur de dilution

où Q1 est le débit de gaz inodore qui sert à diluer le débit Q2 de gaz odorant.

appareillage

Cette mesure nécessite un olfactomètre. C’est un dispositif qui permet de contrôler la dilution du mélange odorant par le gaz inodore et de présenter le mélange dilué à un sujet. Seuls les olfactomètres dynamiques sont retenus. Le taux de dilution doit pouvoir varier rapidement de 10 à 10 000. Un dispositif à trois canaux interchangeables est nécessaire (deux canaux de gaz inodore et un de gaz dilué à tester). Le débit de sortie conseillé est d’environ 2 Nm3·h–1. L’olfactomètre n’est donc pas un appareil de mesure (c’est le nez humain qui en fait office).

mesure de l’intensité odorante d’une atmosphère

définition

L’intensité odorante d’une atmosphère est l’intensité de la sensation. Elle est fonction de la concentration du mélange odorant.

principe de la mesure

L’intensité odorante est mesurée en unités arbitraires par des mesures psychophysiques faites par un jury d’experts dont les réponses font l’objet d’un traitement statistique.

méthodes de mesure : voir norme Afnor NF X43-103

Elle comporte l’utilisation d’une gamme d’intensités de référence réalisée à l’aide de plusieurs échan­tillons contenant soit des solutions diluées de 1-butanol, soit des solutions diluées de pyridine.

La mesure consiste à comparer l’intensité de l’odeur perçue à l’intensité des échantillons de la gamme de référence. Elle peut se faire directement dans l’environnement considéré. Les membres du jury donnent une réponse de manière confidentielle. Les résultats sont traités de manière statistique.

Par définition, le logarithme de la valeur moyenne de l’intensité odorante d’une atmosphère est la moyenne arithmétique des N valeurs de leur logarithme.

L’intervalle de confiance autour de cette valeur est calculé. Le niveau de probabilité choisi est de 0,95, c’est-à-dire que la vraie valeur de l’intensité a 95 % de chance d’être dans l’intervalle de confiance.

application aux odeurs générées par les stations

mesures à l’émission (débit d’odeur)

Le débit d’odeur d’une source est, par définition, le débit d’air de dilution qui rend la concentration des gaz odorants dans l’effluent ainsi dilué, égale à la concentration au seuil de perception.

Débit d’odeur (Nm3·s–1) = K50 × débit d’air rejeté (Nm3·s–1).

Connaissant le débit d’odeur d’une source, il est possible, avec des modèles de dispersion atmosphérique, de déterminer le secteur de détection continue de l’odeur, délimité par la distance seuil (distance à laquelle l’odeur n’est ressentie que dans 50 % des cas).

Si le débit d’odeur caractérise l’étendue de la zone polluée, c’est l’intensité à la source qui donne le niveau de pollution au voisinage de celle-ci.

Deux cas se présentent :

  • les effluents sont pris dans une gaine d’extraction avant d’être rejetés dans l’environnement, on mesure alors directement le K50 et l’intensité odorante à la source ;
  • les effluents sont dégagés dans l’air ambiant par une source surfacique, un décanteur par exemple. Des études ont montré que les émissions sont proportionnelles à la surface libre du bassin. On prélève donc un volume donné d’effluent odorant qui est introduit dans une maquette pour déterminer le facteur de dilution au seuil (K50).

mesures dans l’'environnement

Elles sont destinées à permettre une évaluation aussi quantitative que possible du niveau d’odeur dans une zone donnée. Ce niveau se mesure avec des estimations d’intensités odorantes par un groupe d’obser­vateurs entraînés.

Tout enregistrement d’intensité par le jury est complété par des informations concernant :

  • le lieu exact de cette perception ;
  • l’heure ;
  • la durée de la perception (continue ou bouffée) ;
  • un qualificatif (odeur industrielle, urbaine, agricole…).

Les résultats sont normalement donnés sous forme de cartes en couleurs (une par situation météo) sur lesquelles sont reportées les valeurs moyennes des intensités perçues.

Ces mesures qualifient l’état d’un site avant et après l’installation d’une usine ou d’une STEP par exemple. Pour évaluer le niveau de gêne ressentie par les populations riveraines d’un site, on peut utiliser des per­sonnes volontaires, choisies dans la population locale.

Fondées sur les réactions physiologiques d’un groupe, ces méthodes olfactives sont incontestablement les plus représentatives des sensations et, éventuellement, des gênes éprouvées par les opérateurs ou les riverains d’une station.

Néanmoins, ces méthodes sont coûteuses vu le nombre de « nez experts » à rassembler et la rigueur nécessaire à leur reproductibilité. Aussi, les méthodes chimiques indiscutables gardent un véritable intérêt, en particulier pour définir et vérifier les performances d’une désodorisation.

pour aller plus loin :