Évaluation des facteurs influant sur la mesure électrochimique par électrode à ions spécifiques (EIS) des sulfures libres totaux dans les sédiments marins
Évaluation des facteurs influant sur la mesure électrochimique par électrode à ions spécifiques (EIS) des sulfures libres totaux dans les sédiments marins
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- dc.contributor.author
- Secrétariat canadien des avis scientifiques
- Canada. Ministère des pêches et des océans. Région de la capitale nationale
- dc.date.accessioned
- 2023-05-26T10:23:21Z
- dc.date.available
- 2023-05-26T10:23:21Z
- dc.date.issued
- 2023
- dc.description.abstract - fr
- Les concentrations de sulfure dans les sédiments sont utilisées comme indicateur de l’état oxique et de la biodiversité des sédiments meubles. En vertu du Règlement sur les activités d’aquaculture (RAA) du MPO et des règlements provinciaux, les exploitants de l’industrie de l’aquaculture sont tenus d’effectuer la surveillance des sulfures dans les sédiments marins près des sites de pisciculture. Les concentrations de sulfure dans les sédiments sont utilisées pour évaluer l’impact potentiel des matières organiques sur le milieu benthique. Si les seuils réglementaires sont dépassés, des mesures de gestion sont nécessaires. La méthode de l’électrode à ions spécifiques (EIS) est la méthode prescrite pour la mesure des concentrations de sulfure dans les échantillons de sédiments dans la norme de surveillance associée au RAA, ainsi que dans les documents provinciaux de réglementation de l’aquaculture propres au Nouveau-Brunswick et à la Nouvelle-Écosse. Les concentrations de sulfure dans les sédiments marins sont difficiles à mesurer parce qu’elles peuvent changer lorsqu’elles sont exposées à l’oxygène, ce qui est susceptible de se produire pendant l’échantillonnage ou l’analyse. De multiples facteurs augmentent le taux d’erreur et la variabilité des résultats générés à l’aide de la méthode par EIS. Il s’agit notamment des différences dans les procédures (p. ex., échantillonnage, entreposage des échantillons et protocoles d’analyse), ainsi que du manque possible d’uniformité dans la mise en œuvre par les analystes et les laboratoires à l’échelle du pays, ce qui entraîne des niveaux variables de différences dans les concentrations mesurées de sulfure. Comparativement aux sulfures libres totaux mesurés immédiatement après le prélèvement de l’échantillon, l’effet de l’entreposage des échantillons de sédiments sur la mesure des sulfures libres totaux par EIS est imprévisible et inconstant. En l’espace de quatre heures, l’ampleur des différences peut dépasser une diminution ou une augmentation de 15 % par rapport à la mesure initiale et, dans certains cas, peut être beaucoup plus grande que la mesure initiale. Les sulfures dans différentes compositions de sédiments réagissent différemment aux mêmes conditions d’entreposage et à la même durée. Afin de réduire au minimum les incertitudes associées à l’entreposage des sédiments, les mesures par EIS sur des échantillons de sédiments devraient idéalement être effectuées dès que l’échantillon est prélevé. Lorsque cela n’est pas possible, l’interprétation des résultats devrait tenir compte de l’incertitude associée à l’entreposage. Pour le moment, on n’a pas déterminé les conditions d’entreposage et les temps d’entreposage qui donneraient lieu à des mesures attendues des sulfures libres totaux à ± 5 %, 10 % ou 15 % de la valeur obtenue en mesurant les sulfures libres totaux immédiatement après la collecte des échantillons. L’amélioration et l’adoption à l’échelle nationale d’une procédure opérationnelle normalisée mise à jour pour la mesure par EIS des sulfures libres totaux dans les sédiments marins réduiront l’incertitude. Lorsque l’équipement est correctement étalonné et que les échantillons ne sont pas entreposés, la précision associée à la méthodologie d’analyse fondée sur l’EIS est généralement d’un ordre de grandeur inférieur à la variabilité spatiale entre les échantillons de sédiments prélevés à divers endroits autour d’un site de pisciculture en milieu marin ou d’un site de référence. Malgré les incertitudes, la méthode par EIS a la capacité de résoudre les différences entre des concentrations de sulfure faibles (p. ex., des centaines de µM, c’est-à-dire un état oxique) et élevées (p. ex., des milliers de µM, c’est-à-dire un état anoxique) caractéristiques des sédiments enrichis. Cependant, dans les fourchettes moyennes, il y a une variabilité accrue en raison de l’irrégularité des dépôts organiques et d’autres sources de variabilité. Dans ce cas, le plan d’échantillonnage peut être modifié pour tenir compte de cette variabilité. Il est recommandé que la méthode par EIS soit formellement validée pour son utilisation dans le suivi réglementaire et la prise de décision afin d’améliorer la robustesse des résultats en ce qui a trait aux seuils réglementaires et la confiance à leur égard. Les forces et les faiblesses des mesures des sulfures fondées sur l’EIS dans le contexte des méthodes de mesure de rechange possibles et des seuils réglementaires pourraient également être examinées pour déterminer s’il existe des solutions de rechange plus appropriées ou supplémentaires.
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- Sediment sulfide concentrations are used as an indicator of oxic state and biodiversity in soft sediments. Under the DFO Aquaculture Activities Regulations (AAR) and provincial regulations, aquaculture industry operators are required to conduct monitoring of marine sediment sulfide near finfish aquaculture sites. Sediment sulfide concentrations are used to assess the potential impact of organic matter on the benthic environment. Should regulatory thresholds be exceeded, management actions are required. • The ion-selective electrode (ISE) method is the prescribed method for the measurement of sulfide concentrations from sediment samples in the monitoring standard associated with the AAR, as well as provincial aquaculture regulatory documents specific to New Brunswick and Nova Scotia. • Sulfide concentrations in marine sediment are difficult to measure because they can change when exposed to oxygen, which is likely to occur during sampling and/or analysis. Multiple factors increase the error and variability of results generated using the ISE method. These include differences in procedures (e.g., sampling, sample storage, and analysis protocols), as well as potential lack of consistency in the implementation by analysts and laboratories across the country, resulting in varying levels of differences in measured sulfide concentrations. • As compared to the total free sulfide measured immediately after sample collection, the effect of storing sediment samples on the measurement of total free sulfide by ISE is unpredictable and inconsistent. Within four hours, the magnitude of the differences can exceed either a decrease or increase of 15% relative to the initial measurement and, in some cases, can be much greater than the initial measurement. Sulfide in different sediment compositions responds differently to the same storage conditions and duration. • To minimize uncertainties associated with sediment storage, ISE measurements on sediment samples ideally should be conducted as soon as the sample is collected. Where this is not feasible, the interpretation of the results should take into account the uncertainty associated with storage. At this time, it has not been determined which storage conditions and/or durations result in expected total free sulfide measurements within ± 5%, 10% or 15% of the value obtained from measuring total free sulfide immediately following sample collection. • The refinement and nation-wide adoption of an updated standard operating procedure (SOP) for ISE measurement of total free sulfide from marine sediment will reduce uncertainty. • When equipment is properly and newly calibrated and samples are not stored, the precision associated with the ISE analytical methodology is typically about an order of magnitude less than the spatial variability among sediment samples collected at various locations around a marine finfish aquaculture site or reference site. • Despite the uncertainties, the ISE method has the ability to resolve differences between low (e.g., hundreds µM, i.e., oxic) and high (e.g., thousands µM, i.e., anoxic) sulfide concentrations characteristic of enriched sediments. However, in the middle ranges there is increased variability due to the patchiness of organic deposition and other sources of variability. In this case, sampling design may be modified to account for this variability. • It is recommended that the ISE method be formally validated for its use in regulatory monitoring and decision-making to ensure increased robustness and confidence in results with respect to regulatory thresholds. • The strengths and weaknesses of ISE-based measurements of sulfide in the context of potential alternative measurement methods and regulatory thresholds could also be examined to determine if more suitable or additional alternatives exist.
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- MPO. 2023. Évaluation des facteurs influant sur la mesure électrochimique par électrode à ions spécifiques (EIS) des sulfures libres totaux dans les sédiments marins. Secr. can. des avis sci. du MPO. Avis sci. 2022/049.
- dc.identifier.govdoc
- Fs70-6/2022-049F-PDF
- dc.identifier.isbn
- 9780660474670
- dc.identifier.issn
- 1919-5117
- dc.identifier.uri
- https://waves-vagues.dfo-mpo.gc.ca/library-bibliotheque/4110108x.pdf
- https://open-science.canada.ca/handle/123456789/326
- dc.language.iso
- fr
- dc.publisher
- Pêches et Océans Canada, Secrétariat canadien de consultation scientifique
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- Évaluation des facteurs influant sur la mesure électrochimique par électrode à ions spécifiques (EIS) des sulfures libres totaux dans les sédiments marins
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- Rapport
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- 2022/049
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