Convertir les unités de concentration en analyse de l’eau
Une erreur d’unités est l’une des fautes les plus fréquentes et les plus coûteuses dans le travail sur les données de l’eau - car les différentes sources expriment les concentrations de manières différentes. Quelques règles permettent de convertir librement et d’éviter les faux pas.
Conversions de masse de base
| De | Vers | Facteur |
|---|---|---|
| mg/l | µg/l | × 1000 |
| µg/l | mg/l | ÷ 1000 |
| mg/l | ppm | × 1 (eau douce, masse volumique ≈ 1 kg/l) |
| µg/l | ppb | × 1 (idem) |
| g/m³ | mg/l | × 1 |
| mg/l | g/l | ÷ 1000 |
L’égalité ppm = mg/l est une approximation fondée sur une masse volumique de l’eau de ≈ 1 kg/l. Pour l’eau douce aux températures usuelles, l’erreur est inférieure à 1 % et sans portée pratique ; pour les saumures et l’eau chaude, elle en a une.
Masse contre moles
Passer entre mg/l et mol/l exige la masse molaire de la substance :
concentration [mol/l] = concentration [g/l] ÷ masse molaire [g/mol]
Exemple : pour les nitrates (NO₃⁻, environ 62 g/mol), 1 mg/l ≈ 0,016 mmol/l. Il en va de même pour les phosphates, l’ammoniac, etc.
Attention à la « forme » - N et P
Le piège le plus fréquent avec les nutriments : le résultat est-il exprimé en composé entier ou en élément ?
- l’azote nitrique s’écrit N-NO₃ (la masse de l’azote seul) ou NO₃ (l’ion entier),
- de même N-NH₄ vs NH₄, P-PO₄ vs PO₄.
Ces valeurs diffèrent d’un facteur constant égal au rapport des masses molaires :
| Forme | Masse molaire de l’ion | Élément | forme élémentaire → ion | ion → forme élémentaire |
|---|---|---|---|---|
| NH₄⁺ / N-NH₄ | 18,039 g/mol | N (14,007) | × 1,288 | × 0,776 |
| NO₃⁻ / N-NO₃ | 62,004 g/mol | N (14,007) | × 4,427 | × 0,226 |
| NO₂⁻ / N-NO₂ | 46,005 g/mol | N (14,007) | × 3,284 | × 0,304 |
| PO₄³⁻ / P-PO₄ | 94,970 g/mol | P (30,974) | × 3,066 | × 0,326 |
Un exemple de l’ampleur de l’erreur : 10 mg/l de NO₃ font 2,26 mg/l de N-NO₃ - confondre les formes donne un écart de plus de quatre fois, c’est-à-dire une autre réponse sur l’état de l’eau, et non un problème d’arrondi. Les mêmes masses molaires sont intégrées à notre convertisseur d’unités de concentration : les deux côtés concordent.
Règles pratiques
- Gardez une seule unité et une seule forme dans toute la série et notez-les explicitement.
- En important depuis des sources différentes, standardisez d’abord, comparez ensuite.
- Rappelez-vous le séparateur décimal à l’export (voir export vers Excel).
🧮 Outil : Convertisseur d’unités de concentration - mg/l, µg/l, mmol/l, ppm et les formes de l’azote et du phosphore (NO₃ ↔ NO₃-N, PO₄ ↔ PO₄-P).
D’où viennent ces masses molaires
Les masses atomiques proviennent des tables de l’IUPAC (Atomic weights of the elements, mises à jour périodiquement - d’où les petits écarts à la troisième décimale entre sources) : CIAAW - Atomic weights of the elements. Pour les eaux de surface et destinées à la consommation, un arrondi à trois chiffres significatifs suffit largement : l’incertitude analytique de la méthode est d’un ordre de grandeur supérieure à l’écart entre versions des tables.
En pratique
Le moins d’erreurs survient quand chaque indicateur a une unité attribuée à l’avance. Dans LimnoLog, vous gardez un indicateur dans l’unité choisie de façon cohérente tout au long de la série, si bien que comparaisons et graphiques sont sans ambiguïté. Sur la lecture des résultats en général, nous écrivons dans l’article Comment interpréter les résultats d’une analyse d’eau.
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