Aperçu
De nombreuses approches différentes peuvent être utilisées au cours d'une enquête environnementale pour évaluer les conditions souterraines. Celles-ci peuvent varier en fonction du milieu à étudier et des objectifs finaux du projet. Les informations obtenues sont utilisées pour développer et affiner le modèle conceptuel de site (MCS) du projet. Le MSC est une représentation des conditions du site, de la propagation et des effets des contaminants chimiques, ainsi que des conséquences potentielles sur les récepteurs. Le MSC est un document dynamique ou une représentation visuelle du projet qui aide à établir les activités d'investigation et d'assainissement appropriées. Il n'est pas rare que les personnes impliquées dans l'évaluation et la remédiation d'un problème souterrain aient une vision incomplète du projet, les investigations doivent alors être poursuivies afin d'obtenir autant d'informations que possible dans le cadre des considérations budgétaires du projet.
Les outils d'investigation peuvent varier, et bien que chacun ait ses propres avantages, chaque approche doit être soigneusement sélectionnée en fonction des objectifs du projet. Les outils typiques d'investigation du sous-sol comprennent des sondages du sol avec un équipement de tamisage sur le terrain pour étudier le sol et l'échantillonnage des eaux souterraines via des points de captage temporaires ou des puits de surveillance permanents. Ces méthodes de collecte de données peuvent nécessiter des équipements et des fournisseurs spécialisés, être intrusives et nécessiter une importante surface de travail. En outre, ces investigations ne sont pas toujours les moyens les plus efficaces et les plus rentables de recueillir des informations superficielles et approfondies au niveau du sous-sol. Bien que les conditions du sol et/ou des eaux souterraines puissent être évaluées qualitativement par un contrôle sur le terrain (par exemple : observation visuelle, odeurs, lectures des compteurs sur le terrain), une analyse en laboratoire est généralement nécessaire pour comparer les données quantifiables ou pour pouvoir observer des éléments à plus petite échelle. Par conséquent, les travaux de sondage du sol ou d'étude des puits nécessitent souvent le recours à plusieurs fournisseurs (par exemple, des foreurs et des laboratoires).
L'échantillonnage passif des gaz du sol constitue une méthode d'investigation pouvant être mise en œuvre pour obtenir de manière relativement rentable une quantité importante de données quantitatives. Une étude passive des gaz du sol peut être utile pour évaluer les composés organiques volatils. Des échantillonneurs passifs de gaz du sol peuvent être installés dans toute la zone d'investigation sans nécessiter d'équipement ou de formation spécialisés. Comme le travail peut être effectué avec des équipements portatifs, il est plus facile d'obtenir des échantillons que lorsqu'une foreuse est nécessaire. Chaque échantillon passif de gaz du sol ne doit être installé qu'à une faible profondeur par le biais d'un trou de petit diamètre installé sous la surface du sol ; par conséquent, plusieurs emplacements peuvent être installés par une équipe formée à cette tâche, ce qui permet une plus grande couverture de la zone d'investigation. Cela permet d'évaluer la zone d'investigation au moyen d'un dispositif restituant un aperçu instantané des conditions du sous-sol et aidant à identifier les zones les plus difficiles où les investigations de suivi peuvent être ciblées.
Avant de commencer toute enquête environnementale souterraine, il convient d'élaborer un MCS pour compiler les informations connues sur le projet. Le MSC doit identifier les contaminants préoccupants (CP), la source des CP dans le sous-sol, la façon dont les CP se comportent dans le sous-sol, les trajectoires de migration et les récepteurs potentiels. La quantité d'informations connues pour le projet variera en fonction de l'étape de l'enquête. Au début du processus, une grande partie de l'information peut ne pas être connue, et des hypothèses devront être formulées. Cependant, au fur et à mesure de l'avancement de l'étude du sous-sol, des informations spécifiques au site seront incorporées pour affiner le MSC. Cela fait du MSC un outil véritablement dynamique au sein du processus d'investigation. Voici quelques éléments à prendre en compte lors de l'élaboration d'un MCS pour une étude du sous-sol :
Lorsque des informations limitées ou inexistantes sont initialement connues et que le MSC est en cours d'élaboration, il est primordial de choisir des outils d'investigation qui permettent de révéler des informations sur le site afin de bien définir le MSC et de planifier une évaluation future.
Les approches traditionnelles du début d'une enquête environnementale sont généralement axées sur l'étude des conditions environnementales reconnues (CER) ou des secteurs préoccupants (SP). Ce processus implique généralement la mise en place d'un réseau de sondages et/ou de puits de surveillance en faisant appel à un fournisseur expérimenté disposant d'un équipement hautement spécialisé pour prélever des échantillons de sol et/ou d'eau souterraine afin d'évaluer la qualité du sol et/ou de l'eau souterraine à proximité des CER/SP faisant l'objet de l'enquête. Si une contamination est présente, de nombreuses itérations supplémentaires d'échantillonnage du sol et/ou des eaux souterraines peuvent être nécessaires pour caractériser complètement le site et réaliser la délimitation conformément aux réglementations applicables. Ce plan d'action peut évoluer et prendre de nombreuses années, avec un coût de projet/d'investigation toujours plus élevé. La caractérisation complète de la contamination d'un site peut s'avérer difficile en raison de plusieurs facteurs, notamment les difficultés d'accès et les problèmes spatiaux liés à l'équipement de forage, les limites de temps quant à la quantité d'échantillons pouvant être prélevés en une journée, la perturbation des activités commerciales du site, la formation et l'expérience nécessaires pour le personnel de terrain et les multiples mobilisations sur le site dans le but de localiser des zones d'échantillonnage propres au point final. Ces difficultés peuvent entraîner un allongement des délais et des dates d'achèvement des étapes, ainsi qu'un dépassement des budgets.
Les concentrations élevées de composés organiques volatils (OV) dans le sol et/ou les eaux souterraines peuvent dépasser les déclencheurs d'intrusion de vapeur (IV) applicables, et des enquêtes d'IV peuvent être justifiées pour évaluer les gaz du sol et/ou la qualité de l'air intérieur dans les bâtiments voisins. L'échantillonnage typique de l'IV est effectué à l'aide de dispositifs de collecte d'échantillons inertes (par exemple, des bidons summa et des régulateurs de débit). L'échantillonnage des gaz du sol sous les dalles du plancher est effectué à l'aide d'outils manuels à profil bas pour le prélèvement des échantillons ; toutefois, si l'échantillonnage des gaz du sol sous la dalle ne peut être effectué à l'intérieur d'un bâtiment en raison de l'accès au site ou d'autres problèmes, l'utilisation d'une foreuse est nécessaire pour l'échantillonnage près de la dalle dans les zones extérieures adjacentes au bâtiment. L'utilisation d'une enveloppe et les procédures de test des joints sont recommandées avant le début de l'échantillonnage des gaz du sol si les conditions du site et la présence de sources de fond potentielles le justifient. En moyenne, une équipe expérimentée de deux personnes peut installer jusqu'à environ six (6) à sept (7) échantillons de gaz du sol par jour en utilisant des bidons summa et des équipements de test d'étanchéité. Les bidons d'échantillons sont encombrants, surtout si de multiples quantités sont nécessaires pour de grandes opérations d'échantillonnage. Une supervision périodique des bidons est souvent nécessaire pour assurer le bon fonctionnement et la collecte des échantillons. En outre, l'échantillonnage peut être limité par la disponibilité et la qualité de l'équipement fourni par le laboratoire. Ces complications peuvent entraîner des contraintes et des dépenses supplémentaires pour un projet. Enfin, ces méthodologies sont conçues pour collecter des données à partir d'un « instantané » dans le temps, alors que les données collectées à l'aide d'autres méthodes peuvent être recueillies sur des périodes plus longues, et la moyenne pondérée dans le temps des concentrations peut être plus représentative des tendances saisonnières des concentrations de gaz du sol sur un site.
L'échantillonnage passif des gaz du sol est une approche non traditionnelle qui peut être utilisée pour recueillir des données essentielles dans les premières phases d'un projet. Non seulement la qualité des gaz du sol est évaluée par cet échantillonnage, mais cette technologie permet à l'utilisateur de mieux développer un MSC en acquérant une connaissance de la contamination et des activités du sol et des eaux souterraines OV. L'échantillonnage peut être effectué par du personnel interne à l'entreprise et ne nécessite pas l'intervention d'un professionnel expérimenté fournissant un équipement spécialisé. La technologie est simple et nécessite peu d'expérience ou de connaissances techniques. Une équipe de deux personnes peut installer environ 25 à 50 échantillonneurs par jour, selon le revêtement du sol et les conditions du site. Après la période d'échantillonnage désignée, une personne peut récupérer environ 50 échantillonneurs par jour et restaurer la surface du sol. Les données et la connaissance d'un site obtenues à partir d'un seul échantillonnage passif des gaz du sol pourraient égaler ce qui peut être obtenu en trois (3) ou plus déplacements en utilisant des méthodes plus traditionnelles, comme le forage, ce qui permet d'économiser du temps et de l'argent. Le processus est non invasif et discret par rapport aux méthodes de forage traditionnelles, et les clients/propriétaires sont plus susceptibles d'accepter cette méthode car les impacts sur leurs opérations commerciales seront minimes.
Bien que les caractéristiques puissent varier en fonction de la marque, la technologie utilise des tubes (ou échantillonneurs) mesurant environ cinq (5) à six (6) pouces de long contenant un matériau absorbant placé dans une matrice près de la surface. Au fur et à mesure que les contaminants OV du sol et des eaux souterraines se volatilisent, l'absorbant rencontre les gaz du sol qui se déplacent dans la matrice du sol par diffusion moléculaire ou advection (transport sous pression), et ces gaz sont absorbés par le matériau. Les échantillonneurs sont généralement placés selon une grille structurée et impartiale (comprenant des zones d'accès limité) afin de couvrir la plus grande surface possible. Des emplacements supplémentaires peuvent être ajoutés pour cibler des caractéristiques spécifiques. En général, une grille avec un espacement de 25 pieds entre les emplacements d'échantillonnage est recommandée pour identifier les zones sources, mais cela peut dépendre des zones d'investigation ciblées et des budgets du projet. Un perforateur ou une perceuse électrique à marteau rotatif est utilisé pour faire un petit trou pilote (moins d'un pouce de diamètre) pour déployer les échantillonneurs dans le sol. L'échantillonneur est ensuite retiré de son contenant d'expédition et inséré au fond du trou pilote à l'aide de tiges de poussée jusqu'à la profondeur ciblée (qui ne dépasse généralement pas 24 pouces sous le niveau du sol). Un bouchon de liège ou un autre « capuchon » fixé au sommet de l'échantillonneur est tassé au ras de la surface du sol pour sceller le trou. Des tests d'étanchéité à l'hélium ou d'autres procédures de contrôle d'étanchéité ne sont pas nécessaires. Les échantillonneurs restent dans le sol pendant une période prolongée (généralement entre une semaine et un mois). La durée du dépistage dépend de plusieurs facteurs, notamment la volatilité du ou des contaminants, la profondeur du ou des contaminants et la densité du sol. Les échantillonneurs sont ensuite récupérés à la main et sont envoyés à un laboratoire pour analyse. En raison de leur petite taille, les échantillonneurs sont extrêmement faciles à transporter et à expédier par rapport aux bidons summa.
Les échantillonneurs passifs permettent de collecter des échantillons sur plusieurs jours ou semaines afin de mesurer les composés présents dans les gaz du sol. Les données sont rapportées en tant que concentrations moyennes dans le temps et peuvent être plus représentatives des conditions réelles souterraines, par opposition à un échantillon instantané, qui peut être biaisé en raison des conditions du site. Les données sont généralement rapportées en unités de masse, mais les données de concentration peuvent également être rapportées de la même manière que les méthodes traditionnelles de gaz du sol sous la dalle du plancher (analyse summa canister). L'évaluation analytique peut être réalisée à des fins de dépistage ou via une méthode EPA en vue de la comparaison des données. Ces données peuvent être compilées en une représentation visuelle des données via une carte d'isoconcentration (voir figure 1). Les emplacements des échantillons et les isoconcentrations peuvent être superposés aux plans du site existants et être utilisés en couches avec un logiciel de cartographie pour ajuster le MCS.
Bien que certains organismes de réglementation n'acceptent pas les résultats de l'échantillonnage passif des gaz du sol comme seule ligne de preuve dans l'évaluation de la voie d'IV ou la réalisation de la délimitation du sol et/ou des eaux souterraines, la quantité de données obtenues lors d'un échantillonnage passif des gaz du sol peut être impressionnante et peut vraiment dresser un tableau des conditions sous un site. Au lieu de placer des échantillons à l'aveugle, cette technologie fournit un guide à l'enquêteur sur l'endroit où placer les échantillons de confirmation en utilisant des approches d'échantillonnage traditionnelles acceptables par les agences de réglementation. Des enquêtes qui auraient normalement nécessité de multiples itérations d'échantillonnage traditionnel peuvent maintenant être réalisées avec un MSC plus précis, ce qui devrait entraîner des réductions de coûts importantes.
L'objectif principal de l'utilisation de l'échantillonnage passif des gaz du sol est d'affiner le MSC du projet. Lorsque la source des impacts souterrains n'est pas connue ou n'a pas encore été suffisamment caractérisée, l'échantillonnage passif des gaz du sol est un outil d'investigation utile pour obtenir un aperçu de l'emplacement des zones les plus touchées ou des endroits où les contaminants peuvent migrer. La mise en place d'échantillonneurs passifs dans un système de grille permet de déterminer où les activités d'investigation ciblées ultérieures doivent se concentrer. Cette grille peut être utilisée dans une CER ou un CP spécifique, ou sur une plus grande partie du site selon la phase de l'investigation. La possibilité d'affiner le MSC permet une utilisation plus efficace du budget d'enquête.
Un autre avantage de l'échantillonnage passif des gaz du sol est le volume d'échantillons qui peut être collecté par rapport aux méthodes traditionnelles d'investigation du sous-sol. Selon les conditions du site, 25 à 50 échantillonneurs peuvent être déployés par une équipe de terrain expérimentée en une journée, tandis que l'installation de 15 sondages de sol en une journée, selon les conditions du sol et la profondeur de forage, serait exceptionnelle.
En outre, les échantillonneurs passifs de gaz du sol sont installés principalement avec des équipements manuels et ne nécessitent pas d'outils de forage ou l'intervention de professionnels spécialisés, ce qui réduit les coûts globaux d'échantillonnage. De plus, l'équipement de forage nécessite une plus grande surface au sol et peut être gênant pour les opérations en cours. Grâce aux méthodes d'installation, l'échantillonnage passif des gaz du sol peut être réalisé là où les limitations d'accès interdiraient les activités de forage traditionnelles et d'une manière qui ne serait pas aussi intrusive pour les opérations en cours.
L'échantillonnage passif des gaz du sol permet de collecter efficacement une multitude d'échantillons représentatifs du sous-sol qui aident à affiner le MSC et à élaborer une méthode rentable pour la poursuite des activités d'évaluation du projet. Les procédures d'échantillonnage passif des gaz du sol permettent de réaliser ces études avec des perturbations limitées et de manière rentable.
Nous tenons à remercier Nicholas Potkalesky et Erik Weber, dont les connaissances et l'expertise ont grandement contribué à cette recherche.
Nicholas Potkalesky est chef de projet au sein du cabinet environnement, santé et sécurité de J.S. Held et professionnel de remédiation de site agréé dans le New Jersey. Nick compte plus de 15 ans d'expérience dans le secteur de la remédiation environnementale. Il est spécialisé dans les dossiers complexes de remédiation et dans les installations industrielles où de nombreux contaminants et points de contrôle sont présents. Il travaille aussi sur des sites historiques en vue de déterminer les conformités réglementaires. Évoluant depuis le siège du New Jersey auprès d'une équipe extrêmement talentueuse, il a le privilège d'aider les clients à se frayer un chemin à travers le paysage changeant de la conformité environnementale.
Vous pouvez contacter Nick à l'adresse [e-mail protégé] ou au +1 973 528 7029.
Erik Weber est scientifique spécialiste de l'environnement au sein du cabinet environnement, santé et sécurité de J.S. Held. Erik Weber a rejoint J.S. Held en 2022 après plus de dix années passées à travailler dans la remédiation environnementale sur des projets allant de petites propriétés résidentielles à de grands complexes industriels ou commerciaux. Il a participé à ces projets dans toutes leurs phases, du processus de remédiation de site au devoir de diligence initial et jusqu’à la clôture finale de l’affaire. Erik possède une vaste expérience en enquêtes environnementales et en remédiation. Dans la position qu’il occupe actuellement chez J.S. Held, Erik travaille en étroite relation avec des membres d’équipe senior et junior qui se concentrent essentiellement sur le sol, les nappes phréatiques et les enquêtes sur l’infiltration de vapeur dans des projets commerciaux et industriels dans le New Jersey.
Vous pouvez contacter Erik à l'adresse [e-mail protégé] ou au +1 732 724 5283.
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