L'échantillonnage inapproprié est une cause d'erreur courante en matière d'analyse de la qualité de l'eau. Les analyses d'un échantillon ne peuvent que démontrer ce qui se trouve à l'intérieur de l'échantillon en question. Pour que les résultats soient utiles et valables, l'échantillon doit essentiellement contenir les mêmes composants que le plan d'eau duquel il provient. Lorsque c'est le cas, l'échantillon est considéré comme étant représentatif.
Aux fins de la planification, un échantillon représentatif correspond au nombre minimal de points de données nécessaires pour obtenir une description juste au plan statistique du plan d'eau analysé.
Exemples de principes généraux de prélèvement d'échantillons d'eau représentatifs :
- Prélever un échantillon ne contenant aucune grosse particule non homogène, comme des feuilles ou des détritus.
- Dans le cas du prélèvement d'un échantillon à un passage à gué en eau vive, placer l'appareil d'échantillonnage en amont afin d'éviter la contamination.
- Prélever un échantillon suffisamment important pour permettre d'obtenir des échantillons répétés aux fins d'analyses et de contrôle de la qualité.
Prélèvement d'échantillons représentatifs en eau vive
Pour ce qui est des petits ruisseaux, il suffit habituellement de prélever un échantillon par endroit. Pour ce qui est des ruisseaux profonds, le prélèvement d'un seul échantillon intégré en profondeur est normalement suffisant tandis que les ruisseaux peu profonds nécessitent habituellement le prélèvement d'un seul échantillon instantané au centre du courant. Lorsqu'un ruisseau est très large, il est possible de prélever deux échantillons instantanés ou plus et de les mélanger pour obtenir un échantillon composé.
Il ne faut pas s'inquiéter lorsqu'on doit procéder à l'échantillonnage d'une rivière très large puisqu'il existe de nombreuses façons de procéder. La méthode choisie dépend de la profondeur, de la largeur et de la vitesse du courant. Une méthode couramment utilisée pour échantillonner une large rivière consiste à prélever un échantillon composite dans une section transversale de la rivière. Les échantillons peuvent être prélevés à 60 p. 100 de profondeur ou intégrés en profondeur sur plusieurs points le long de la section transversale et mélangés ensuite. Habituellement, plus le nombre de points d'échantillonnage est élevé, plus l'échantillon composé sera représentatif.
Le prélèvement de plusieurs échantillons en eau vive doit toujours se faire d'aval en amont pour réduire les risques de contamination des échantillons.
Comme les caractéristiques fluviales d'un site d'échantillonnage peuvent varier en fonction des saisons, il faut prendre en compte les débits maximaux et minimaux et la possibilité d'accès à l'année au moment d'établir un point d'échantillonnage.
À moins de chercher à évaluer l'incidence d'une perturbation sur la qualité de l'eau, il est recommandé d'éviter de procéder à un échantillonnage près :
- des rejets d'effluents ou de l'entrée des affluents;
- des changements marqués des caractéristiques du chenal du cours d'eau, par exemple directement en aval d'une importante dépression;
- des structures physiques artificielles comme les barrages, les déversoirs et les murs en aile.
Prélèvement d'échantillons représentatifs en eau stagnante
Les grands plans d'eau comme les lacs et les réservoirs représentent un défi lorsqu'il s'agit de choisir les points d'échantillonnage. Lorsque l'objectif du programme d'échantillonnage est de déterminer la qualité de l'eau s'écoulant du lac et du réservoir, un échantillon doit toujours être prélevé dans la décharge du plan d'eau. Le choix des points d'échantillonnage est toutefois plus difficile lorsque l'objectif du programme d'échantillonnage est de déterminer la qualité de l'eau du lac et ce, en raison de la variabilité spatiale.
À la verticale, l'eau des lacs et des réservoirs est divisée en zones limnétiques et en zones photiques qui sont échantillonnées individuellement. Ces zones sont définies en fonction de la lumière et de la température et, occasionnellement, du taux d'oxygène dissous.
Avant d'échantillonner les zones limnétiques, il faut d'abord déterminer où elles se trouvent. Pour ce faire, on utilise des appareils électroniques pour établir les profils de température et d'oxygène. Des sondes pour chaque paramètre sont mises à l'eau et placées à des profondeurs déterminées : juste sous la surface, puis à intervalles réguliers jusqu'au dernier emplacement situé juste au-dessus du fond du lac. Une fois les profondeurs calculées, on prélève des échantillons discontinus à peu près au milieu de chaque zone. Les échantillons doivent être prélevés à l'aide d'appareils spécialisés permettant d'isoler les échantillons individuels. Il est également possible de prélever des échantillons à intervalles de profondeur précis, mais il est alors nécessaire d'en prélever un plus grand nombre que lorsqu'on ne procède qu'à un prélèvement dans chaque zone limnétique. En général, les échantillons discontinus prélevés au centre des diverses zones limnétiques ou à des intervalles réguliers de profondeur sont prélevés dans la partie la plus profonde du lac. Ceci permet d'obtenir un échantillon représentatif de l'hypolimnion.
Avant d'échantillonner les zones photiques, il faut déterminer leurs limites inférieures, soit en établissant un profil de luminosité à l'aide d'un posemètre ou en évaluant la profondeur de la limite inférieure à l'aide d'un disque de Secchi. L'échantillonnage de la zone euphotique se fait habituellement en prélevant des échantillons intégrés en profondeur de la zone à plusieurs endroits dans le lac et en les mélangeant pour obtenir un échantillon composé.
L'échantillonnage d'un lac se fait toujours de haut en bas, afin d'éviter de mélanger les eaux profondes avec les eaux de surface ou de mélanger l'eau entre les différentes zones. On prélève habituellement des échantillons jusqu'à 1 m du fond du lac. Le prélèvement d'un échantillon plus près du fond risque de déranger les sédiments ce qui pourrait fausser les résultats de l'analyse.
Les petits étangs sont sujets à la stagnation et à la stratification puisque le faible débit entrant, le vent et le courant lent ne favorisent pas le mélange de l'eau. La manière la plus courante d'obtenir un échantillon représentatif dans un petit étang est de prélever un échantillon intégré en profondeur au centre du plan d'eau, tout au long de la colonne d'eau jusqu'à un 1 m du fond. L'échantillonnage visant l'atteinte d'objectifs spécifiques peut nécessiter l'utilisation d'appareils servant à prélever des échantillons instantanés qui permettent de cibler une zone ou une profondeur donnée, notamment lorsque l'on soupçonne que l'eau souterraine a une incidence sur la qualité de l'eau.
Facteurs clés à prendre en compte au moment de choisir des points d'échantillonnage des lacs et des plans d'eau stagnante :
- Accès à des points d'échantillonnage appropriés
- Bathymétrie du plan d'eau
- Forme irrégulière du lac
- Structures physiques artificielles comme les quais