Vers de nouveaux indicateurs rapides et à haute fréquence pour suivre les concentrations en E. coli par spectrométrie de fluorescence dans la Seine pour la gestion active de zones de baignade

Les deux dernières décennies ont vu s’intensifier le développement de nouveaux appareils de métrologie à haute fréquence pour suivre les paramètres biophysicochimiques des eaux de surface. Les sondes optiques, en particulier les sondes de fluorescence, occupent une place prépondérante dans cette démarche d’intégration de la mesure haute fréquence aux suivis environnementaux. L’estimation en continu de la concentration en bactéries indicatrices fécales (BIF) fait partie des applications émergentes associées aux sondes optiques. Ainsi, une campagne de prélèvements et d’analyses a été organisée en plein coeur de Paris à la fin de l’été 2023. Elle a permis de recueillir 135 échantillons d’eau de Seine permettant de confronter des mesures acquises par spectrométrie de fluorescence à des concentrations de BIF obtenues par les méthodes normées de référence (NF EN ISO 9308-3 et NF-EN ISO 7899-1). L’extraction de 325 variables explicatives issues des spectres de fluorescence a permis de construire de nombreux modèles de prédiction en utilisant notamment des algorithmes de Machine Learning. Les meilleurs d’entre eux (R² = 0,77) démontrent le potentiel de la spectrométrie de fluorescence pour estimer la concentration en Escherichia coli observée en Seine, à Paris. La méthodologie mise en oeuvre à l’occasion de ce travail pourra par la suite servir de référence pour calibrer de nouveaux modèles adaptés spécifiquement à d’autres sites de baignade. La spectrométrie de fluorescence, via l’utilisation de la sonde de fluorescence Fluocopée, pourra alors constituer un outil de surveillance in situ et à haute fréquence pour garantir en continu la santé des baigneurs.

Over the past two decades, there has been a notable advancement in the development of novel high-frequency metrology devices for the monitoring of biophysical and chemical parameters in surface waters. Optical probes, in particular fluorescence probes, have emerged as a central technology in this transition towards the integration of high-frequency measurement techniques into environmental monitoring. One of the emerging applications associated with fluorescence measurements is the continuous estimation of the concentration of fecal indicator bacteria. A sampling and analysis campaign was conducted in central Paris at the end of the summer season 2023. A total of 135 samples of Seine River water were collected, enabling a comparison of fluorescence spectrometry measurements with bacteriological results obtained using standard reference methods (NF EN ISO 9308-3 and NF-EN ISO 7899-1). By extracting 325 explanatory variables from the fluorescence spectra, a series of predictive models were constructed using machine learning algorithms. The most effective of these (R² = 0.77) demonstrated the potential of fluorescence spectrometry for estimating the concentration of Escherichia coli observed in the Seine within Paris. The methodology employed in this project could subsequently be applied as a reference for the development of new models specifically adapted to other bathing sites. Fluorescence spectrometry, in utilizing the Fluocopée fluorescence probe, may then be employed as an in situ, high-frequency monitoring tool to ensure the health of bathers on an ongoing basis.