Water Rangers vs. sondes professionnelles

Ce que disent les résultats …

Selon des chercheurs de l’Université Carleton, nos testkits peuvent être utilisés pour prendre des mesures précises du pH, de la température, de la conductivité et de l’oxygène dissous dans l’eau!

Cet article a été rédigé par Jose Atienza, Benson Chan, Steffani Guenette, Sofia Herczegh, Ashley LeBreton et Keith Pettinger en 2017. Ces étudiants de l’Université Carleton terminent leurs études en sciences de l’environnement sous la direction du Dr Jesse Vermaire, superviseur. Cette étude est en cours d’adaptation pour être publiée sous forme de livre blanc. Tu remarqueras que plus de 20 échantillons ont été prélevés. Merci aux autres testeurs qui ont fourni des données supplémentaires à cette étude, y compris Melissa Dakers de Watersheds Canada, Stéphanie Milot de la Fédération des Lacs de Val-des-Monts, Katarina Furlanetto de Cataraqui Conservation Authority et d’autres échantillons utilisant des sondes de Rideau Valley Conservation Authority et Office de protection de la nature de la vallée du Mississippi.

L’équipe d’étude sur la qualité de l’eau de l’Université Carleton travaille d’arrache-pied

Résumé

Dans notre monde d’aujourd’hui, il est très important de connaître la qualité de notre eau douce. Le développement et l’agriculture dans le monde entier menacent les ressources en eau de la planète. Les scientifiques recueillent des données pour la surveillance de la qualité de l’eau afin de s’assurer que l’eau est salubre pour la consommation et les loisirs, ainsi que pour la santé des plantes et des animaux. Ce ne sont pas seulement les scientifiques qui jouent un rôle dans la propreté des voies navigables, mais aussi les citoyens! Water Rangers est un organisme à but non lucratif qui fournit aux gens les outils nécessaires pour collecter et partager des données sur la qualité de l’eau afin d’en apprendre davantage sur la santé des lacs ou des rivières qui les intéressent. Les testkits Water Rangers sont une méthode abordable, conviviale et précise de déterminer la qualité de l’eau qui peut être utilisée par les scientifiques ainsi que par les membres du public.

Nous avons mené une expérience pour voir si le testkit de Water Rangers était aussi précis qu’une sonde YSI que les scientifiques utilisent couramment pour prendre des mesures sur le terrain d’indicateurs importants de la qualité de l’eau tels que le pH, la conductivité, la température et l’oxygène dissous. Nous avons échantillonné différents plans d’eau à Ottawa et à Gatineau avec un testkit et une sonde YSI, puis nous avons comparé les résultats pour évaluer comment le testkit de Water Rangers se compare à un équipement professionnel qui coûte des milliers de dollars de plus.

On se prépare à prélever de l’eau avec la sonde YSI!

Nous avons déterminé que les testkits étaient très précis pour mesurer la qualité de l’eau et étaient comparables aux résultats que nous avons obtenus avec une sonde YSI. Ceci nous indique que les testkits Water Rangers peuvent être utilisés pour une collecte de données fiable par des scientifiques citoyens.

Introduction

La surveillance de la qualité de l’eau est très importante pour comprendre les changements dans la santé des lacs et des rivières. Sans données de suivi, il est impossible de dire quel impact les activités humaines ont eu sur un écosystème aquatique ou si les projets de conservation ont un effet positif. Si nous ne disposons pas de données de surveillance régulières, il est difficile de dire si la santé des lacs et des rivières s’améliore ou s’aggrave au point où boire, nager ou même pêcher dans l’eau devient dangereux. Tout comme les gens devraient consulter un médecin pour suivre les changements dans leur santé, nous avons besoin que les gens surveillent la santé des lacs et des rivières pour s’assurer que ces précieux écosystèmes restent en bonne santé. Une partie de ce travail est effectuée par des programmes gouvernementaux, mais ceux-ci ne surveillent qu’un très petit nombre de lacs et de rivières, là où les scientifiques citoyens peuvent aider. La science citoyenne est un élément important de Water Rangers, en encourageant la participation de la communauté à la surveillance de la santé de l’eau et en enregistrant des données qui aident les gens à en apprendre davantage sur la santé de leur lac ou rivière.

Il existe différents types de testkits que les Water Rangers proposent au public d’acheter ou de louer, et notre équipe a utilisé le testkit d’explorateur d’eau douce, qui coûte 350 $. Il mesure l’oxygène dissous, la conductivité, le pH et la température de l’eau pour déterminer sa santé et sa qualité.

Niveaux de référence d’oxygène dissous et bande-test de pH de notre kit de test Water Rangers!

Oxygène dissous

Différentes espèces d’eau douce ont divers besoins en oxygène dissous: certaines ont besoin de niveaux élevés et d’autres ont besoin de faibles niveaux d’oxygène dissous dans leurs habitats aquatiques. Cependant, sans suffisamment d’oxygène, de nombreuses espèces comme les poissons, les grenouilles et les insectes pourraient ne pas pouvoir survivre. Lorsque l’eau devient vraiment polluée par des nutriments, tels que le phosphore, les niveaux d’oxygène peuvent chuter à 0, créant des zones mortes dans les lacs où peu d’animaux peuvent vivre.

Température de l’eau

La température de l’eau affecte également le fonctionnement des organismes aquatiques et peut contrôler la quantité d’oxygène qui se dissout dans l’eau. La température peut également changer la façon dont les organismes réagissent à la pollution, quand ils se reproduisent et comment ils migrent, il était donc important pour nous de mesurer également la température de l’eau.

Conductivité

Le testkit de Water Rangers mesure également la conductivité, la capacité de l’eau à conduire un courant électrique. Une conductivité plus élevée signifie qu’il y a plus d’ions dissous dans l’eau, ce qui est généralement associé à plus de pollution.

pH

Enfin, le kit mesure également le pH, ce qui est très important car de nombreuses espèces d’eau douce ne peuvent survivre que si le pH de leur habitat se situe dans une plage spécifique, par exemple la plupart des poissons vivent dans une eau avec un pH compris entre 6 et 9.

Il existe de nombreux tests qui peuvent être effectués pour surveiller la qualité de l’eau et si tu en a fait avec les Water Rangers ou une autre organisation, tu es un scientifique citoyen! Ces données peuvent être très utiles aux citoyens scientifiques et aux utilisateurs du lac qui peuvent les utiliser pour décider de la santé de nos habitats d’eau douce.

Méthodes

En équipe, nous avons choisi 20 sites pour échantillonner l’eau douce dans la région d’Ottawa-Gatineau. Ces points de données ont ensuite été combinés avec des données obtenues par des scientifiques des autorités de conservation voisines en utilisant la même méthodologie et inclus dans nos analyses.

Un des sites où nous avons échantillonné la qualité de l’eau douce!

Nous avons échantillonné l’eau à chaque site de la couche supérieure autour du coude profond (environ 30 cm). La conductivité et la température de l’eau ont été mesurées en utilisant la sonde portative du kit Water Rangers et le pH a été mesuré en plongeant les bandes-tests dans l’eau et en faisant correspondre leur couleur aux exemples de couleurs sur le récipient. En utilisant les ampoules d’oxygène dissous du testkits, nous avons cassé une ampoules dans l’échantillon d’eau, mélangé l’ampoule et comparé sa couleur aux exemples de nuances de bleu.

Après avoir utilisé le testkit pour ces quatre mesures, nous avons à nouveau mesuré la température, l’oxygène dissous, la conductivité et le pH avec la sonde YSI pour comparer.

Résultats

Nous avons utilisé un programme informatique appelé R pour analyser la proximité des résultats du testkit par rapport à ceux de la sonde YSI et tracé la relation pour les quatre paramètres (température, pH, oxygène dissous et conductivité). Plus les valeurs sont proches d’une ligne à 45 degrés, meilleurs sont les résultats.

Oxygène: très bon

Notre premier graphique montre à quel point le testkit la mesure d’oxygène dissous est bonne par rapport à la sonde YSI. Tu peux voir une équation avec une valeur R2, qui est un moyen de montrer la force de la relation, avec 1,00 signifiant que le testkit a mesuré les mêmes valeurs d’oxygène dissous que la sonde YSI. Les points de données sont assez proches de leur ligne de tendance et cela montre que le testkit de Water Rangers s’est bien comporté face à la sonde YSI.

[visualizer id= »1462″]

Les résultats de la comparaison de l’oxygène dissous dans l’eau entre le testkit Water Rangers et la sonde de test YSI étaient bons. La valeur R2 de la représentation graphique des données est de 0,8589, ce qui signifie qu’ils ont tous deux donné des nombres très similaires. Plus la valeur R2 est proche de 1,00, plus les données entre les testkits et le YSI sont similaires.

pH: bon

Nous avons représenté graphiquement nos résultats de pH pour le teskit et la sonde YSI, qui avait une valeur R2 inférieure d’environ 0,2, ce qui signifie que les résultats du testkitont montré des valeurs de pH différentes par rapport au compteur YSI. En conséquence, les points de données ne sont pas aussi proches de leur ligne de tendance que pour l’oxygène dissous.

[visualizer id= »1463″]

Les mesures de pH différaient entre les deux méthodes de test. La valeur R2 pour la similitude entre les bandes-tests de pH du testkit et la sonde YSI était de 0,2026, ce qui signifie qu’elles n’étaient pas aussi similaires que l’oxygène dissous, la conductivité ou la température. Les testkits Water Rangers étaient toujours précis pour mesurer le pH, mais pas aussi précis pour les sondes YSI.

[E.D. Note de Kat Kavanagh: On a choisi ces bandes-tests, car elles ont obtenu de meilleurs résultats que les autres bandes-tests (voir cette mini-étude sur la précision des bandes-tests). Cependant, beaucoup ont dit qu’elles étaient parfois difficiles à lire et que l’humain interprétant les lectures change donc les résultats. Au cours de la prochaine année, on testera de nouvelles méthodes de collecte de mesures de pH, y compris des capteurs bon marché qui ne nécessitent pas d’étalonnage et l’utilisation de caméras pour aider les scientifiques citoyens à interpréter la couleur.

Conductivité: excellente

Ce graphique compare les valeurs de conductivité enregistrées à partir du testkit et de la sonde YSI, qui avaient un excellent niveau de similitude et une valeur R2 d’environ 0,96. Les points de données collectés sont presque tout le long de leur ligne de tendance et cela signifie que les résultats du testkit sont presque les mêmes que ceux enregistrés à partir de la sonde YSI.

[visualizer id= »1459″]

La conductivité était très bonne! La valeur R2 était de 0,9955, presque 1,00, ce qui signifierait une correspondance parfaite avec l’YSI. Les conductimètres du testkit se sont avérés très précis.

[E.D. Note de Kat Kavanagh: En plus de cette étude, le chimiste Conrad Gregoire a testé la reproductibilité à court, moyen et long terme de la précision de ce compteur sur 50 jours. Les résultats montrent une conductivité avec un taux de précision de 99,2% (pdf en anglais).]

Température: excellent

Le quatrième paramètre que nous avons représenté sur le graphique était la température de l’eau, qui avait une valeur R2 d’environ 0,98 et des points de données suivaient de très près leur ligne de tendance. Les valeurs du testkit Water Rangers étaient très proches des valeurs de la sonde YSI, avec une grande similitude.

[visualizer id= »1461″]

La température de l’eau mesurée par les kits et les sondes YSI était également presque la même. La valeur R2 était de 0,9847. La température mesurée par le compteur était très précise et similaire aux valeur de la sonde YSI.

Conclusions

Cette étude montre que les testkits Water Rangers peuvent être utilisés pour prendre des mesures précises du pH, de la température, de la conductivité et de l’oxygène dissous dans l’eau. La similitude de mesure la plus faible entre le testkit et la sonde YSI concernait le pH, mais avec une différence de moins d’une demi-unité de pH, le testkit peut toujours être utilisé pour indiquer la différence entre les eaux avec des valeurs de pH élevées ou faibles. Les valeurs d’oxygène dissous que nous avons enregistrées à l’aide du testkit étaient assez proches de celles enregistrées à partir de la sonde YSI, ce qui signifie que le testkit peut être utilisé pour mesurer avec précision la qualité de l’eau et surveiller les tendances dans les écosystèmes d’eau douce.

Les testkits Water Rangers sont abordables, faciles à utiliser et peuvent être un outil pour éduquer le public sur les problèmes de qualité de l’eau. Une sonde YSI nécessite un étalonnage ainsi qu’une formation de l’utilisateur; les testkits sont un outil inestimable dans l’analyse de la qualité de l’eau car ils sont comparables à un YSI pour la précision, mais sont beaucoup plus abordables et nécessitent une formation minimale. Les testkits Water Rangers sont fiables et cette étude illustre leur crédibilité dans les programmes de science participative de la qualité de l’eau. Adaptés à une utilisation par les associations de lacs et comme outils éducatifs, les testkits augmenteront la sensibilisation aux problèmes de qualité de l’eau et influenceront grandement la propreté de notre eau à l’avenir.

Note finale de Kat Kavanagh, directrice exécutive de Water Rangers

Merci à tous pour votre travail acharné pour avoir préparer cette étude! Grâce aux résultats, on peut être ouverts et transparents avec les utilisateurs sur l’efficacité de nos kits. On travaille également à améliorer la précision du pH à l’aide de l’appareil photo de notre téléphone (car la comparaison des couleurs peut être difficile). Reste à l’écoute pour des mises à jour!

Futurs tests prévus:

  • Testkits par rapport à plusieurs sondes: à quel point les sondes sont-elles corrélées les unes aux autres?
  • Prendre une photo de bandes-tests améliore-t-il la précision de la lecture du pH?
  • Quels autres tests oeut-on ajouter qui sont précis, faciles à faire et peu coûteux?
  • Dans quelle mesure les testeurs inexpérimentés suivent-ils les protocoles et obtiennent-ils de bons résultats?

Si tu es étudiant à la recherche d’un projet ou tu as des questions sur nos programmes, contacte-nous.