Air interstitiel – Prélèvement d’échantillons et analyse
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> Air interstitiel – Prélèvement d’échantillons et analyse Un module de l’aide à l’exécution «Investigation de sites pollués»
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Publié par l’Office fédéral de l’environnement OFEV Berne, 2015
Valeur juridique La présente publication est une aide à l’exécution élaborée par l’Office fédéral de l’environnement (OFEV) en tant qu’autorité de surveillance. Destinée en premier lieu aux autorités d’exécution, elle concrétise des notions juridiques indéterminées provenant de lois et d’ordonnances et favorise ainsi une application uniforme de la législation. Si les autorités d’exécution en tiennent compte, elles peuvent partir du principe que leurs décisions seront conformes au droit fédéral. D’autres solutions sont aussi licites dans la mesure où elles sont conformes au droit en vigueur. Les aides à l’exécution de l’OFEV (appelées jsuqu’à présent aussi directives, instructions, recommandations, manuels, aides pratiques) paraissent dans la collection «L’environnement pratique».
Impressum
Editeur Office fédéral de l’environnement (OFEV) L’OFEV est un office du Département fédéral de l’environnement, des transports, de l’énergie et de la communication (DETEC).
Auteurs Jürgen Abrecht, GEOTEST AG, Zollikofen; Eckard Drewes, UmweltMess GmbH, Lützelflüh; Peter Steffen, SJ GeoTec AG, Wolfwil; Jörg Meyer, NIUTEC AG, Winterthur
Accompagnement à l’OFEV Bernhard Hammer, division Déchets et matières premières; Christiane Wermeille et Monika Schwab-Wysser, division Sols et biotechnologie
Référence bibliographique OFEV (éd.) 2015: Air interstitiel – Prélèvement d’échantillons et analyse. Un module de l’aide à l’exécution «Investigation de sites pollués». Office fédéral de l’environnement, Berne. L’environnement pratique n° 1521): 43 p.
Traduction André Carruzzo, Genève
Graphisme, mise en page Karin Nöthiger, Niederrohrdorf
Photo de couverture OFEV
Téléchargement au format PDF www.bafu.admin.ch/uv-1521-f Il n’est pas possible de commander une version imprimée.
Cette publication est également disponible en allemand et en italien.
© OFEV 2015
> Table des matières 3
> Table des matières Abstracts 5 7 Interprétation des résultats 31 Avant-propos 7 7.1 Généralités 31 Résumé 8 7.2 Facteurs influençant les concentrations de l’air interstitiel 31
7.3 Teneurs de fond naturelles en substances volatiles 32
1 Introduction 9 7.3.1 Hydrocarbures chlorés 32
7.3.2 Dioxyde de carbone, méthane et hydrogène
sulfuré 33
2 Bases légales 10 7.4 Evaluation selon la législation sur les sites
contaminés 33
7.5 Estimation calculée de la teneur en polluants de
3 Domaines d’application et substances 12 l’eau de percolation et de la teneur totale en
3.1 Sites de stockage définitif 12 polluants à partir des concentrations de gaz dans
3.2 Aires d’exploitation 13 l’air interstitiel 33
3.3 Lieux d’accident 14 7.6 Assurance de la qualité 35
3.4 Analyses de l’air ambiant 14
Annexes 36
4 Détermination des points de prélèvement 15 A1 Propriétés physico-chimiques de substances
4.1 Sites de stockage définitif 15 volatiles pouvant se trouver dans des sites pollués 36
4.2 Aires d’exploitation 16 A2 Volumes relevés lors du prélèvement des
4.3 Projets de construction 19 échantillons 38
A3 Documentation de l’échantillonnage 39 A4 Comparaison des méthodes 40
5 Prélèvement des échantillons 20
5.1 Méthode passive 20
5.2 Méthodes actives 20 Bibliographie 42
5.2.1 Prélèvement des échantillons à l’aide de Répertoire 43
sondes creuses 21
> Abstracts 5
> Abstracts The “Sampling and Analysis of Pore Air” module described in the “Examination of Keywords: polluted Sites” enforcement aid, provides information about the areas of application of Pore air, pore air measurement and includes instructions for selecting sampling sites. It also Polluted sites, describes the sampling methodology and the analysis of pore air studies of contaminat- Contaminated site ed sites. The module reflects the current status of technology, and the report also addresses the evaluation of the findings, as well as the aspect of quality assurance.
Das Modul Probenahme und Analyse von Porenluft der Vollzugshilfe Untersuchung Stichwörter: von belasteten Standorten gibt Auskunft über die Einsatzbereiche von Porenluftmes- Porenluft, sungen und enthält Anleitungen für die Festlegung der Probenahmestellen. Darüber Belastete Standorte, hinaus werden die Probenahmetechnik und die Analytik von Porenluftuntersuchungen Altlast im Bereich der Altlasten beschrieben. Dabei gibt das Modul den heutigen Stand der Technik wieder. Zum Schluss wird auf die Auswertung der Resultate und die Qualitätssicherung eingegangen.
Le module Air interstitiel – Prélèvement d’échantillons et analyse qui fait partie de Mots-clés: l’aide à l’exécution Investigation de sites pollués fournit des informations sur le do- air interstitiel, maine d’application des mesures d’air interstitiel et sur le choix des points de prélève- sites pollués, ment. Il décrit également les techniques d’échantillonnage et les méthodes d’analyse de sites contaminé l’air interstitiel dans le domaine des sites contaminés, et reflète l’état actuel de la technique. La dernière partie est consacrée à l’interprétation des résultats et à l’assurance de la qualité.
Il modulo Prelievo di campioni e analisi dell’aria interstiziale dell’aiuto all’esecuzione Parole chiave: Indagine sui siti inquinati fornisce indicazioni sui campi d’applicazione delle misura- aria interstiziale, zioni dell’aria contenuta nei pori del suolo e istruzioni per scegliere i punti di prelievo. siti inquinati, Descrive inoltre la tecnica di campionamento e i metodi di analisi dell’aria interstiziale siti contaminati nell’ambito dei siti inquinati, riflettendo lo stato attuale della tecnica. Il modulo si sofferma infine sull’interpretazione dei risultati e sulla garanzia della qualità.
> Avant-propos 7
> Avant-propos Parmi les polluants émis par les sites pollués, il n’est pas rare de trouver des substances volatiles qui aboutissent très facilement dans la phase gazeuse du sol. Si des voies de diffusion adéquates sont présentes, les polluants de l’air interstitiel peuvent atteindre des endroits où se trouvent des personnes et les mettre potentiellement en danger.
C’est pourquoi les analyses de l’air interstitiel jouent un rôle important dans les investigations et l’évaluation des sites pollués. Elles permettent ainsi de remplir l’un des objectifs de l’ordonnance sur les sites contaminés (OSites), qui est l’évaluation d’un site pollué du point de vue de la protection des personnes contre la pollution atmosphérique.
Avec ses prescriptions concernant les points de prélèvement, l’échantillonnage et les méthodes d’analyse de l’air interstitiel, la présente aide à l’exécution entend contribuer à l’harmonisation, à l’assurance de la qualité et à l’égalité juridique. L’utilisation de méthodes de prélèvement et d’analyse correspondant à l’état actuel de la technique est en outre une condition pour pouvoir obtenir des indemnités au sens de l’ordonnance relative à la taxe pour l’assainissement des sites contaminés (OTAS).
Gérard Poffet Sous-directeur Office fédéral de l’environnement (OFEV)
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> Résumé Selon l’ordonnance sur les sites contaminés (OSites), un site pollué nécessite un assainissement du point de vue de la protection des personnes contre la pollution atmosphérique si l’air interstitiel dépasse la valeur de concentration fixée et si les émissions dégagées par le site atteignent des endroits dans lesquels des personnes peuvent se trouver régulièrement pendant un certain temps.
Pour pouvoir analyser et évaluer la pollution atmosphérique engendrée par un site pollué, il faut donc procéder à des mesures de l’air interstitiel. Les résultats obtenus devraient en outre être vérifiés dans la mesure du possible par d’autres méthodes d’investigation quantitatives ainsi que par un contrôle de plausibilité (p. ex. investigation historique, hydrogéologie, géologie).
Les mesures de l’air interstitiel sont utilisées pour les substances à volatilité moyenne à légère, ne dépassant pas le point d’ébullition de 200° C. Le prélèvement d’échantillons d’air interstitiel présuppose un minimum de perméabilité du sous-sol. Condition normalement remplie par les couches d’une granulométrie allant de gravier jusqu’à sable fin dans la zone non saturée.
Dans les décharges, il est recommandé d’opter pour un échantillonnage par quadrillage régulier, tout en tenant compte des voies de diffusion potentielles (p. ex. tranchées de canalisation). Les analyses d’air interstitiel servent notamment à obtenir des indications sur l’état de dégradation de la décharge. Dans les aires d’exploitation, l’accent est mis sur la détection directe de pollutions par des solvants volatils ou des substances utilisées par l’entreprise. Ici les points de prélèvement seront plutôt choisis de façon ponctuelle, en fonction des résultats de l’investigation historique (p. ex. entreposage, transvasement, infiltration, air évacué, eaux usées).
Une distinction est faite entre méthode de prélèvement active et passive. La méthode passive ne livre que des informations qualitatives, et l’utilisation de collecteurs passifs ne s’est pas imposée. Dans la méthode de prélèvement active, les échantillons d’air interstitiel sont prélevés par aspiration soit au moyen d’une sonde creuse, soit avec un packer (combiné avec des carottages). Ici aussi, on fait une distinction entre méthode directe et procédé par enrichissement. Dans le premier cas, l’échantillon est directement prélevé dans un flacon headspace, une ampoule ou un sachet de gaz. Dans le second cas, l’air interstitiel s’écoule dans un tube d’adsorption. Les analyses sont en général effectuées avec un chromatographe en phase gazeuse.
L’interprétation des valeurs de l’air interstitiel doit tenir compte de divers facteurs tels que les conditions climatiques, l’imperméabilisation des surfaces, la géologie, la lithologie et le bruit de fond naturel.
Pour l’assurance de la qualité, il est important que le prélèvement des échantillons soit planifié et réalisé dans les règles de l’art et documenté de manière claire et compréhensible. Pour les laboratoires effectuant des analyses d’air interstitiel, une accréditation selon la norme ISO/IEC 17025 est recommandée.
1 > Introduction 9
1 > Introduction ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------
L’étude de l’air interstitiel est une méthode importante couramment utilisée pour localiser la présence de polluants volatils dans le sous-sol.
Pour obtenir des résultats pertinents, il est essentiel de bien connaître la constitution du sous-sol et l’historique du site. La stratégie de sondage doit être adaptée aux conditions locales.
Au cours de l’évaluation d’un site pollué au sens de la législation sur les sites contaminés, les résultats des études de l’air interstitiel doivent si possible être vérifiés par d’autres méthodes d’investigation quantitatives. Une évaluation du site basée uniquement sur l’air interstitiel n’est envisageable qu’à titre exceptionnel, s’il n’est pas possible de prélever des échantillons d’eau souterraine ou d’eau de percolation. Dans tous les cas, il est nécessaire de procéder à des contrôles de plausibilité en tenant compte de l’investigation historique ainsi que de la géologie et de l’hydrogéologie du site.
La présente aide à l’exécution a pour but de:
> montrer dans quelles conditions les analyses de l’air interstitiel peuvent être utilisées de manière pertinente et ciblée (possibilités et limites); > donner un bref aperçu des techniques d’échantillonnage et d’analyse de l’air interstitiel; > définir des normes pour la réalisation d’études de l’air interstitiel; > fixer les exigences minimales concernant la documentation des échantillonnages et des analyses.
Elle s’adresse par conséquent:
> aux laboratoires effectuant des prélèvements et des analyses d’air interstitiel avec leurs propres appareils; > aux bureaux d’experts mandatés pour mener des investigations sur des sites pollués et qui confient à des laboratoires les analyses d’air interstitiel; > aux autorités spécialisées qui se basent sur les résultats d’analyse de l’air interstitiel pour évaluer des pollutions et exiger au besoin des mesures supplémentaires.
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2 > Bases légales ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Conformément à l’art. 32c, al. 1, de la loi fédérale du 7 octobre 1983 sur la protection de l’environnement (LPE; RS 814.01), les cantons veillent à ce que soient assainis les décharges contrôlées et les autres sites pollués par des déchets, lorsqu’ils engendrent des atteintes nuisibles ou incommodantes ou qu’il existe un danger concret que de telles atteintes apparaissent. Les dispositions de cet article sont explicitées dans l’ordonnance du 26 août 1998 sur l’assainissement des sites pollués (ordonnance sur les sites contaminés, OSites; RS 814.680).
En vertu de l’art. 11 OSites, un site pollué nécessite un assainissement du point de vue de la protection des personnes contre la pollution atmosphérique, si l’air interstitiel dépasse la valeur de concentration mentionnée à l’annexe 2, et si les émissions dégagées par le site atteignent des endroits dans lesquels des personnes peuvent se trouver régulièrement pendant un certain temps.
Si le site dégage des émissions pour lesquelles il n’existe pas de valeur de concentration, comme des odeurs ou de la poussière, il nécessite un assainissement lorsque les émissions risquent de devenir des immissions excessives au sens de l’ordonnance du 16 décembre 1985 sur la protection de l’air (OPair; RS 814.318.142.1) (annexe 2, al. 1, OSites).
Conformément à l’annexe 2, al. 2, OSites, le prélèvement d’échantillons et l’analyse de l’air interstitiel sont soumis aux exigences suivantes:
a) le prélèvement d’échantillons doit se faire au moyen de sondes pour gaz du sol, à un nombre d’endroits représentatif de la pollution du site, en veillant à ne pas aspirer d’air environnant lors du prélèvement des échantillons; b) il suffit d’analyser, dans l’air interstitiel, les substances dont la présence sur le site est probable d’après l’investigation historique. Si l’on analyse uniquement des paramètres totaux, le critère d’évaluation valable sera toujours la valeur de concentration la plus basse des différentes substances.
Il est possible de renoncer au prélèvement d’air interstitiel si l’on dispose d’une autre preuve que les valeurs de concentration dans l’air interstitiel ne peuvent pas être dépassées, notamment si l’on connaît exactement la composition et la provenance des matériaux présents sur le site (annexe 2, al. 3, OSites).
Les valeurs de concentration pour l’air interstitiel indiquées dans l’annexe 2 de l’OSites ne peuvent servir à évaluer la nécessité d’assainir au sens de la législation sur les sites contaminés que s’il est également démontré que l’air interstitiel pollué atteint des endroits «dans lesquels des personnes peuvent se trouver régulièrement pendant un certain temps» (art. 11 OSites).
2 > Bases légales 11
Pour évaluer les atteintes causées par des substances volatiles, on considère l’eau de percolation comme lixiviat; s’il n’est pas possible de prélever des échantillons de l’eau de percolation, la concentration de cette dernière est calculée à partir des mesures de la concentration de l’air interstitiel (cf. annexe 1, al. 4, OSites).
L’Office fédéral de l’environnement édicte des directives en ce sens sur le prélèvement d’échantillons et l’analyse de l’air interstitiel ainsi que sur l’évaluation des atteintes par des substances volatiles (cf. annexe 1, al. 6, et annexe 2, al. 4, OSites).
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3 > Domaines d’application et substances ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Les analyses de l’air interstitiel sont aujourd’hui couramment utilisées pour déterminer Une méthode indicative les contaminations par des substances gazeuses au cours d’investigations sur des sites relativement peu coûteuse pollués. Il s’agit de méthodes indicatives qui permettent d’obtenir très rapidement et à relativement peu de frais des informations sur la nature de la contamination et son étendue. Bien que les résultats d’analyse fournissent généralement des données très précises sur les concentrations, ils ne peuvent être utilisés que dans certaines limites pour l’évaluation contraignante d’un site selon le droit sur les sites contaminés. Les raisons sont précisées ci-après.
Les mesures de l’air interstitiel peuvent être utilisées à différentes fins et avec différents objectifs. Le sous-sol à étudier doit présenter une perméabilité minimale pour permettre le prélèvement des échantillons. En principe, les couches de gravier jusqu’à sable fin dans la zone non saturée remplissent ces conditions. Par contre, les horizons limoneux à argileux ou les couches de tourbe très humides ne sont pas assez perméables. Lorsque le prélèvement d’échantillons d’air interstitiel est impossible, il est recommandé de prélever et analyser des échantillons solides.
En général, les études de l’air interstitiel sont utilisées au cours de l’investigation préalable. Mais elles peuvent aussi être appliquées dans le cadre d’investigations de détail ou du suivi d’assainissements dans la zone non saturée.
Les mesures de l’air interstitiel sont utilisées pour les substances à volatilité faible ou moyenne, dont le point d’ébullition ne dépasse pas 200° C. Suivant la méthode d’analyse, elles permettent de déterminer divers groupes de substances avec différents seuils de quantification.
La nature des polluants et les biens à protéger varient en fonction du site (site de stockage définitif, aire d’exploitation, etc.), tout comme les questions étudiées et les objectifs des mesures d’air interstitiel.
3.1 Sites de stockage définitif
Les mesures de l’air interstitiel sont une méthode standardisée pour mener des investi- Sites de stockage définitif: gations dans des décharges mixtes et communales, mais aussi dans d’autres décharges principalement gaz de décharge où il y a au moins suspicion d’entreposage de matériaux organiques ou de substances organiques volatiles. Elles servent d’une part à démontrer la présence des gaz typiques des décharges et d’autre part à rechercher des substances organiques volatiles stockées (p. ex. solvants).
3 > Domaines d’application et substances 13
Les deux plus importants gaz de décharge sont le méthane (gaz combustible), qui peut atteindre des concentrations de près de 100 %, et le dioxyde de carbone. Il s’agit de produits typiques des processus de biodégradation dans des sites de stockage définitifs comportant des fractions organiques. D’autres gaz peuvent être générés par les décharges. L’hydrogène sulfuré par exemple se forme en présence de déchets urbains et de gypse. Le monoxyde de carbone est produit par des feux couvants dans le corps de la décharge. Contrairement aux substances organiques volatiles entreposées comme déchets en décharge, ces gaz, de même que l’hydrogène et l’ammoniac, sont générés sur place sous l’effet de réactions dépendant en grande partie des conditions physicochimiques. Leur présence permet ainsi de tirer des conclusions sur l’état de dégradation de la décharge. Très souvent, la nature et la proportion des gaz de décharge fournissent des indications importantes sur les substances entreposées et sur l’état de dégradation des fractions organiques.
Les gaz de décharge peuvent mettre en danger la santé des personnes et des animaux soit directement en raison de leur toxicité par inhalation (p. ex. monoxyde de carbone et hydrogène sulfuré), soit indirectement dans le cas des gaz combustibles ou explosifs (comme le méthane).
Il s’ensuit que les gaz de décharge ne présentent un risque que s’ils atteignent des endroits où des personnes ou des animaux peuvent se trouver (p. ex. caves, canalisations, fossés) et que le volume de gaz est important.
3.2 Aires d’exploitation
Les investigations menées dans les aires d’exploitation visent généralement à montrer Aires d’exploitation: la présence de pollutions par des solvants volatils et/ou des substances utilisées par principalement des solvants l’entreprise (essence, pétrole, diesel, huile de chauffage). volatils et des substances utilisées par l’entreprise Pour les investigations techniques portant sur des stations-services ou des dépôts de carburants, on utilise la méthode de mesure des composants d’huile minérale des carburants (composés aliphatiques, aromatiques, MTBE).
La présence de substances organiques volatiles est déjà en soi un important indicateur de pollutions potentielles par des hydrocarbures. En général, les volumes de gaz sont faibles, mais des concentrations élevées (le plus souvent de l’ordre du ppm) sont le signe d’une pollution qui, contrairement aux gaz de décharge, touche aussi bien les matières solides que l’eau souterraine. La concentration de gaz est dans ce cas un indicateur direct du danger potentiel.
Les mesures complémentaires effectuées lors des investigations de détail servent souvent à délimiter le plus précisément possible les zones polluées et les foyers de pollution.
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3.3 Lieux d’accident
En cas d’accident ou d’avarie ayant provoqué des fuites de substances volatiles (HCC, essence, diesel, huile de chauffage), les mesures de l’air interstitiel peuvent fournir des indications sur la dispersion de ces substances dans le sous-sol.
3.4 Analyses de l’air ambiant
Les valeurs de concentration pour l’air interstitiel indiquées à l’annexe 2 de l’OSites ne Présence régulière de personnes peuvent servir à évaluer le besoin d’assainir au sens de la législation sur les sites con- pendant un certain temps taminés que s’il est démontré parallèlement que l’air du sol pollué atteint des endroits «dans lesquels des personnes peuvent se trouver régulièrement pendant un certain temps». Si l’air interstitiel accuse des concentrations élevées dépassant les valeurs de l’OSites et qu’une émission dans ce type d’endroit ne peut être exclue compte tenu des caractéristiques locales de la géologie et du bâti, des mesures de l’air ambiant sont recommandées, voire nécessaires, aussi bien pour évaluer le besoin d’assainir que pour déterminer le risque direct auquel sont exposées les personnes qui s’y trouvent. Outre les locaux fermés (p. ex. caves), il faut aussi tenir compte des espaces partiellement ouverts, comme les tranchées de canalisations et les fouilles (cf. 4.3).
Les mesures de contrôle des gaz combustibles (principalement le méthane), du mo- Mesures de contrôle des gaz noxyde de carbone, du dioxyde de carbone et de l’hydrogène sulfuré peuvent dans ces cas être effectuées sur place au moyen d’appareils portables.
Les méthodes d’échantillonnage et d’analyse de l’air interstitiel ne conviennent pas aux mesures de l’air ambiant. Il existe pour ces dernières des méthodes spécifiques, basées sur des directives et des normes de l’OFSP et de la SUVA. Ces mesures sont réalisées par des entreprises spécialisées.
4 > Détermination des points de prélèvement 15
4 > Détermination des points de prélèvement ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------
En général, la nature des polluants et les biens à protéger de même que les questions Stratégie d‘échantillonnage étudiées et les objectifs des mesures d’air interstitiel varient selon qu’il s’agit d’un site de stockage définitif ou d’une aire d’exploitation, et nécessitent une stratégie d’échantillonnage adéquate.
4.1 Sites de stockage définitif
Si des mesures de l’air interstitiel sont nécessaires et judicieuses pour les raisons indiquées ci-dessus, une stratégie d’échantillonnage doit être établie en fonction des questions étudiées. Si des bâtiments existants ou en projet sont potentiellement menacés, des mesures devront aussi être effectuées le cas échéant hors du périmètre de la décharge.
Dans le cas d’anciennes décharges, la nature et la localisation des matériaux entreposés ne sont généralement pas connues. Il est donc recommandé d’établir un quadrillage sur la surface supposée de la décharge en indiquant les points de prélèvement de gaz (fig. 1, points verts). Des points de mesure supplémentaires seront définis dans le cadre de la protection des personnes (fig. 1, points bleus et rouges).
Fig. 1 > Quadrillage pour le prélèvement d’échantillons dans une décharge
Bâtiments dans lesquels Egouts, tranchées Ancienne décharge des personnes se trouvent comblées avec des avec des déchets régulièrement pendant un matériaux perméables organiques certain temps
Remblai ou coffrage
Points de mesure dans des locaux où des personnes se trouvent régulièrement pendant un certain temps
Points de mesure pour évaluer les voies de diffusion dans les locaux où des personnes se trouvent régulièrement pendant un certain temps
Points de mesure pour délimiter les zones d’émission de gaz Source: Reto Philipp, Magma AG 2014
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Les relevés doivent couvrir si possible l’ensemble de l’aire examinée. Il est souvent Procédure par étapes judicieux de procéder par étapes, avec une première série de mesures dont les résultats servent ensuite à affiner le quadrillage dans des secteurs sélectionnés. La distance entre les points de mesure dépend de la situation locale et des objectifs visés. Cette méthode permet, selon la trame, de délimiter au moins approximativement les zones produisant beaucoup de gaz de décharge.
Si des concentrations élevées de gaz sont mesurées et que des zones très polluées peuvent être délimitées, des essais de pompage peuvent se révéler utiles en vue des mesures contre les infiltrations de gaz dans les bâtiments. Ces essais fournissent ainsi des indications sur les volumes de gaz attendus et sur les mesures à prendre.
La technique couramment pratiquée autrefois, c’est-à-dire effectuer des mesures sur l’ensemble de la décharge au moyen de «sondes tapis» pour détecter des émissions de gaz à la surface du sol, s’est révélée peu fiable. Les résultats sont en effet fortement tributaires des conditions extérieures, et une dilution avec l’air atmosphérique est pratiquement inévitable. Le recours à cette méthode est donc problématique. Dans les régions agricoles, l’observation de la végétation (troubles de croissance) peut fournir des indications plus fiables sur d’éventuelles fuites de gaz.
4.2 Aires d’exploitation
Les mesures de substances organiques volatiles toxiques servent principalement à la Détection qualitative, détection qualitative et à la délimitation spatiale d’une contamination. C’est pourquoi délimitation spatiale la stratégie d’échantillonnage doit se baser sur les résultats de l’investigation historique. Les prélèvements se concentreront dans les zones où il est avéré ou suspecté que des substances de ce genre ont été stockées, utilisées, transvasées ou se sont infiltrées[5].
Dans un premier temps, il y a lieu d’examiner de façon précise et exhaustive l’empla- Conduites industrielles cement des conduites industrielles. Il n’existe souvent plus de plan actualisé des aires industrielles ou des stations-services. Si les conduites ne peuvent pas être localisées avec certitude, il faut procéder à un sondage à un autre endroit ou effectuer des excavations manuelles pour les localiser.
4 > Détermination des points de prélèvement 17
Fig. 2 > Stratégie d’échantillonnage pour une aire d’exploitation Dépôt de matières premières (fer) Aération Dépôt de produits chimiques Dégraissage
Halle de montage Atelier
pas de sondages car
présence d’un sous-sol Egout
Bureaux
Ainsi, la procédure est déterminée en fonction du site et de l’événement. Certaines subs- Possibilités d’échantillonnage tances (en particulier les solvants halogénés) ont été utilisées surtout dans des sites limitées industriels et artisanaux et de façon ponctuelle. Les prélèvements systématiques par quadrillage sur l’ensemble de la surface sont donc généralement inappropriés et souvent irréalisables. En outre, les possibilités d’échantillonnage sont souvent limitées, en particulier dans les aires d’exploitation encore en activité. Il faut donc avant tout chercher à étudier si possible toutes les zones potentiellement polluées avec une densité d’échantillonnage suffisante. Compte tenu des propriétés et caractéristiques de diffusion spécifiques des substances organiques volatiles, il faut veiller à fixer les points de prélèvement assez proches les uns des autres (5 à 10 m, voire moins).
Les propriétés et caractéristiques de diffusion des polluants volatils peuvent être très Propriétés des substances et variables (cf. annexe A1). Pour déterminer les points de mesure, il faut notamment caractéristiques de diffusion tenir compte des paramètres suivants:
> mobilité des substances (tendance à la sorption), > tendance à suivre les voies de diffusion perméables (conduites, coffrages, etc.), > densité des gaz (direction de propagation préférentielle).
De nombreuses substances, comme les hydrocarbures halogénés, ont tendance à se concentrer dans ou au-dessus des horizons peu perméables, ce qui rend leur distribution dans le sous-sol très hétérogène et pratiquement impossible à prévoir.
Les procédures les mieux adaptées sont celles prévoyant:
> un échantillonnage en plusieurs étapes avec réduction dans un deuxième temps des distances entre les points de mesure, ou > l’utilisation d’un laboratoire d’analyse mobile.
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Le laboratoire mobile peut être utile en cas d’accident lorsque des résultats doivent être obtenus rapidement, ainsi que pour la recherche et la délimitation de foyers de pollution. Il permet de déterminer de manière ciblée les points de prélèvement en fonction des résultats de mesure. Cela permet d’éviter des campagnes de mesure supplémentaires, ce qui constitue aussi un avantage en termes de coûts. Le laboratoire mobile peut être remplacé par des mesures in situ au moyen d’un détecteur à photo-ionisation (PID), qui n’indique toutefois que la somme des composés organiques volatils.
Pour fixer la profondeur d’échantillonnage, il faut tenir compte des points suivants: Profondeur d’échantillonnage
> constitution du sous-sol (cohésif: peu perméable, sablonneux-graveleux: très perméable), > surface imperméabilisée ou non imperméabilisée, > profondeur des regards et des canalisations, > configuration du bâti, > emplacement de la nappe phréatique (si le niveau piézométrique est peu profond, faire attention lors des sondages dans les sous-sols).
Dans des conditions favorables (niveau piézométrique peu profond, zone non saturée Délimitation de panaches de suffisamment perméable), les mesures sur toute la surface selon un quadrillage déter- polluants miné peuvent servir à délimiter des panaches de polluants (p. ex. solvants halogénés) dans les eaux souterraines, car ces derniers rediffusent dans l’air interstitiel dans la zone en aval du foyer de pollution.
L’échantillonnage en profondeur permet d’obtenir des informations sur la distribution Distribution verticale des verticale des substances organiques volatiles (p. ex. lorsqu’on sait que le sous-sol pré- polluants sente une constitution hétérogène). Différentes possibilités sont envisageables:
> Prélèvement d’échantillons de gaz à la profondeur voulue, puis enfoncement d’une autre sonde creuse en acier à proximité immédiate pour échantillonner une zone plus profonde. Les sondes à pointes perdues ne peuvent pas être enfoncées plus profondément après le premier prélèvement. > En cas de forages, prélèvement d’échantillons à la profondeur voulue dans la section non tubée (p. ex. après retrait du tube de protection). Le tube doit être isolé de l’air atmosphérique à la surface du sol au moyen d’un packer. > Aménagement d’emplacements de mesures multiples à différentes profondeurs et étanches les uns par rapport aux autres («cascades»). > Utilisation de sondes MIP (Membrane Interface Probe).
4 > Détermination des points de prélèvement 19
4.3 Projets de construction
Conformément à l’art. 3 OSites, les projets de construction sur des sites pollués sont en principe possibles à condition:
> qu’aucune atteinte nuisible ou incommodante ne soit engendrée, > que le site soit assaini en même temps, ou > que le projet n’entrave pas de manière considérable l’assainissement ultérieur du site.
Pour examiner si un projet de construction sur un site pollué peut, lors de sa réalisation ou ultérieurement, engendrer un besoin d’assainissement, il y a lieu de procéder à une estimation du risque. Celle-ci se fait en général dans le cadre d’une investigation menée lors de la phase de planification du projet. Les mesures de gaz doivent être effectuées à un stade précoce au cas où des mesures bâties préventives seraient nécessaires pour prévenir des risques liés à l’air interstitiel. Le spécialiste doit donc informer le maître d’ouvrage de manière ouverte et ciblée et être associé à la planification du projet.
Souvent les projets de construction sont liés à un changement d’affectation. Il peut Projet de construction avec ainsi arriver que des locaux dans lesquels des personnes se trouvent régulièrement changement d’affectation pendant un certain temps soient construits sur des terrains non bâtis ou qui servaient de sites d’entreposage.
Les proches environs du terrain à bâtir doivent aussi être évalués. Il peut y avoir un Nouvelles voies de diffusion danger par exemple lorsqu’une fouille ou un coffrage touchent une source de pollution gazeuse à proximité et créent ainsi de nouvelles voies de diffusion de l’air interstitiel contaminé entre la source de pollution et la nouvelle construction (fig. 1).
La profondeur de prélèvement des échantillons dépend de l’ouvrage prévu. Suivant les circonstances, des mesures supplémentaires devront être effectuées ultérieurement depuis le fond de la fouille pendant la phase des travaux.
Lorsque des projets de construction se situent dans le périmètre d’anciens sites de Sécurité au travail sur les stockage, il faut faire particulièrement attention pendant les travaux aux dangers pré- chantiers sentés par les gaz de décharge (asphyxie, empoisonnement, explosion, etc.), qui peuvent s’accumuler dans la fouille, dans la fosse de fondation ou les tranchées des canalisations (cf. 3.1 et 4.1). Si ce risque existe, il faut effectuer des mesures de contrôle. La sécurité au travail sur le chantier doit faire l’objet d’une évaluation spécifique (OPair; [17], [18]).
Air interstitiel – Prélèvement d’échantillons et analyse OFEV 2015 20
5 > Prélèvement des échantillons ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Dans les techniques de prélèvement d’échantillons spécifiquement destinés aux analyses d’air interstitiel, on distingue les méthodes passives et les méthodes actives (cf. comparaison de méthodes à l’annexe A4).
5.1 Méthode passive
Dans la méthode passive, un collecteur («sampler») muni d’une couche / charge adsor- Collecteur passif bante (Tenax, charbon actif, etc.) est enterré et conservé pendant un certain temps dans le sol. Les collecteurs passifs ne permettent de tirer des conclusions que sur la qualité d’une contamination, et leur utilisation ne s’est pas imposée dans le domaine des analyses d’air interstitiel
5.2 Méthodes actives
Dans les méthodes actives, on distingue la méthode directe et la méthode par enrichissement (cf. annexe A4), auxquelles s’ajoute le procédé dit MIP, décrit au point 5.2.3.
La méthode directe consiste à collecter directement les échantillons d’air interstitiel Méthode directe dans des flacons headspace, des ampoules ou des sachets de gaz. Cette technique convient pour toutes les substances volatiles (point d’ébullition <80° C) de l’OSites, à savoir: méthane, essence et adjuvants ainsi que les groupes de substances «hydrocarbures halogénés» et «hydrocarbures aromatiques monocycliques». Le dioxyde de carbone et l’hydrogène sulfuré peuvent être mesurés directement sur place.
La méthode par enrichissement consiste à pomper un volume défini d’air interstitiel à Méthode par enrichissement travers un collecteur approprié où les analytes sont adsorbés dans des tubes d’adsorption. Cette technique convient pour la détermination des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP, y compris naphtalène et benzo(a)pyrène), de même que pour le mercure.
Parmi les différentes techniques existantes de prélèvement d’échantillons d’air interstitiel (cf. DIN [7], VDI ISO [17], ITVA [11], divers guides de länder allemands[1], [2], [13]), c’est la méthode active, adaptée en fonction des conditions du sous-sol, qui s’est
imposée en Suisse.
Deux techniques sont utilisées:
> aspiration à travers des sondes creuses, ou > aspiration à travers un packer (en association avec des carottages)
5 > Prélèvement des échantillons 21
5.2.1 Prélèvement des échantillons à l’aide de sondes creuses
La méthode active usuelle aujourd’hui en Suisse consiste à enfoncer des sondes creuses Sondages par battage en acier à pointe perdue dans le sous-sol au moyen d’un marteau électrique. La profondeur d’enfoncement se situe en général entre 1,5 m et 2,5 m (fig. 3), mais peut être augmentée selon les besoins. Les limites sont déterminées par les propriétés des matériaux du sous-sol (possibilités de battage). En cas d’utilisation de rallonges, il faut s’assurer que les raccords à vis sont étanches aux gaz afin d’éviter que de l’air interstitiel soit aspiré à ces endroits. Des profondeurs d’enfoncement plus importantes sont possibles, mais les raccords des rallonges constituent des points faibles mécaniques, et le risque de rupture de la sonde s’accroît avec la profondeur, surtout dans les graviers grossiers denses. Les sondes à pointe perdue ne peuvent pas être enfoncées plus profondément après le prélèvement de l’échantillon. Il faut donc une autre sonde pour chaque profondeur de prélèvement. Pour relever un profil de la distribution verticale des polluants, il est par conséquent préférable de recourir à la technique «Membrane Interface Probe» (MIP) (cf. point 5.2.3).
Fig. 3 > Sondage par battage pour le prélèvement d’échantillons d’air interstitiel Sondes creuses en acier Enfoncement de Fixation d’une Enfoncement Retrait jusqu’à la couche la première tige rallonge à la profondeur perméable, prélèvement finale de l’échantillon
Point de prélèvement avec
septum
Manomètre de dépression
Robinet
Sortie vers la pompe d’échantillonnage
Extracteur Humus
Sable
Gravier
Silt/argile
Gravier Zone d’aspiration théorique
Silt/argile
Air interstitiel – Prélèvement d’échantillons et analyse OFEV 2015 22
Les surfaces imperméabilisées par du béton ou des revêtements bitumineux doivent Surface imperméabilisée être préalablement ouvertes, le béton de préférence par carottage. Le diamètre de forage doit être suffisant (env. 100 mm) pour que d’éventuelles pierres d’un coffrage puissent être enlevées à la main. Si le point de prélèvement de l’échantillon se trouve dans un bâtiment, il faut s’assurer que la hauteur au-dessus de l’emplacement choisi soit suffisante pour installer le dispositif de battage (marteau électrique + sonde ≈ 2,5 m). Après le battage, la sonde creuse est retirée de 10 à 20 cm à l’aide de l’extracteur afin de libérer la pointe perdue (vérification au moyen d’une tige de contrôle). Ensuite, la tête de prélèvement équipée d’un septum, d’un manomètre à dépression et d’une sortie avec robinet est vissée sur la sonde. Toutes les parties en contact avec l’air interstitiel doivent être composées de matériaux inertes. Pour éviter le transfert de Transfert de contamination contamination, il faut utiliser une sonde propre pour chaque point de prélèvement.
Le manomètre à dépression sert à s’assurer que la zone ouverte est suffisamment Aspiration préliminaire de l’air de perméable aux gaz pour y prélever des échantillons. Si ce n’est pas le cas (argile, silt, la sonde eaux souterraines, etc.), la sonde est retirée jusqu’à un niveau où le prélèvement est possible. Un volume d’air interstitiel défini est alors pompé à la sortie de la tête de prélèvement avec une pompe à petit débit – il ne faudrait pas dépasser 2 l/min. pour éviter de produire une dépression –, en veillant à maintenir un débit le plus régulier possible. Avant le prélèvement de l’échantillon, il faut aspirer un volume égal à au moins trois fois le volume de la sonde. L’étanchéité du dispositif à l’air environnant est contrôlée pendant le prélèvement de l’échantillon par des mesures de la teneur en oxygène et en dioxyde de carbone de l’air interstitiel aspiré (fig. 4).
Fig. 4 > Représentation schématique du dispositif d’échantillonnage
Manomètre à dépression
Seringue en verre Robinet
Extracteur Pompe
5 > Prélèvement des échantillons 23
Dans le cas de la technique directe avec prélèvement d’échantillons dans des flacons Prélèvement d’échantillons dans headspace, le robinet de sortie vers la pompe est fermé après aspiration de 5 à 10 l d’air des flacons headspace ou des interstitiel. Un échantillon est alors prélevé avec une seringue en verre à travers le sachets de gaz septum de la tête de prélèvement, et injecté dans un flacon headspace vidé de son air (fig. 4 et fig. 5). Une autre possibilité est de vider et remplir le flacon headspace avec de l’air interstitiel au moyen de deux canules. L’air environnant doit avoir été échangé au moins cinq fois avec de l’air interstitiel avant le remplissage de l’échantillon (fig. 6). Il faut utiliser une seringue en verre propre pour chaque échantillon. Les seringues jetables en plastique sont à proscrire, car elles peuvent absorber ou libérer des substances à analyser. Les sachets à gaz quant à eux sont remplis à la sortie de la pompe. Ils ne conviennent pas pour le prélèvement d’échantillons de HCFC et doivent être réservés aux échantillons de gaz de décharge et d’isotopes.
Fig. 5 > Remplissage de l’échantillon d’air Fig. 6 > Remplissage de l’échantillon d’air interstitiel dans un flacon headspace vidé de interstitiel dans un flacon dont le contenu a son air auparavant été remplacé cinq fois par de l’air interstitiel Contrôle du volume Deuxième canule
La méthode par enrichissement consiste à aspirer un volume défini d’air interstitiel à Prélèvement avec des tubes travers un tube d’adsorption fixé entre la pompe et la sortie de la tête de prélèvement d’adsorption afin de charger le matériau adsorbant. Suivant la méthode, le volume d’air peut varier entre 0,5 l et 150 l. Le remplissage des ampoules s’effectue de manière analogue. Le tuyau reliant la tête de prélèvement au tube d’adsorption et à l’ampoule doit être composé d’un matériau inerte (silicone, téflon) qui ne peut pas absorber ou libérer des substances à analyser.
Air interstitiel – Prélèvement d’échantillons et analyse OFEV 2015 24
Les échantillons d’air interstitiel destinés aux analyses headspace doivent être entrepo- Entreposage des échantillons sés à l’abri de la lumière. Les tubes d’adsorption doivent en plus être conservés au frais pour éviter une désorption thermique. Les échantillons doivent être analysés dans un délai de 24 à 48 heures au maximum.
Un protocole détaillé est établi pour chaque prélèvement d’échantillon afin que la Protocole de prélèvement procédure et les conditions ambiantes soient documentées de manière complète et compréhensible. Les principaux points à consigner dans le protocole sont indiqués à l’annexe A3.
5.2.2 Prélèvement avec un packer
Les surfaces imperméabilisées par du béton ou des revêtements bitumineux doivent Prélèvement d’échantillons sur être percées pour permettre l’accès de la sonde de prélèvement. L’orifice de forage est des surfaces en dur étanchéifié avec une garniture d’étanchéité («packer») (fig. 7). L’échantillon d’air interstitiel peut être prélevé à travers le packer. Cette méthode est surtout indiquée Prélèvement à l’aide d’un tube lorsqu’une carotte est retirée à travers le trou de forage et qu’il n’est donc pas possible d’utiliser des sondes creuses. Elle comporte toutefois une incertitude concernant la provenance exacte de l’air interstitiel, car le plus gros afflux d’air proviendra de la couche à la perméabilité relative la plus élevée.
Les packers peuvent aussi être utilisés pour des prélèvements à partir de tubes perforés de points de mesure de l’air interstitiel ou des stations de mesure des eaux souterraines (fig. 8). Dans ces cas, il est important de connaître le volume mort, car il faut aspirer un volume égal à au moins deux ou trois fois celui-ci avant le prélèvement de l’échantillon.
5 > Prélèvement des échantillons 25
Fig. 7 > Prélèvement d’air interstitiel sous une surface en dur Fig. 8 > Prélèvement d’air interstitiel à partir de tubes de points de (orifice étanchéifié avec un packer) mesure de l’air interstitiel ou de stations de mesure des eaux souterraines (orifice étanchéifié avec un packer)
Point de prélèvement avec septum. Point de prélèvement avec septum. Manomètre de dépression. Manomètre de dépression Robinet Robinet
Sortie pour la pompe de prélèvement Sortie pour la pompe de prélèvement
Tube piézométrique étanchéifié avec un packer
Plaque de béton perforée, trou de Humus forage étanchéifié avec un packer
Sable Sable
Gravier Gravier
Silt/argile
Gravier
Silt/argile
Air interstitiel – Prélèvement d’échantillons et analyse OFEV 2015 26
5.2.3 Membrane Interface Probe (MIP)
Une autre technique de prélèvement et d’analyse qui a fait ses preuves depuis quelques Sondages MIP années en Suisse est le MIP, Membrane Interface Probe. Cette méthode de type directpush permet d’effectuer un screening dont le principal avantage est de fournir des données spatiales sur la distribution des substances volatiles dans le sous-sol.
A la différence des méthodes présentées plus haut qui sont spécifiquement prévues pour l’air interstitiel, le MIP permet aussi de mener des investigations dans la zone saturée. Une sonde fixée à l’extrémité d’une tige de battage est enfoncée dans le soussol. Elle est chauffée à environ 120° C pour volatiliser entièrement les polluants, qui passent à travers une membrane dans un capillaire rempli d’un gaz porteur où ils sont transportés jusqu’à des appareils d’analyse (PID, FID, DELCD). Toutes les substances avec un point d’ébullition inférieur à 120° C mesurables avec ces détecteurs peuvent ainsi être analysées de manière semi-quantitative.
Cette méthode très flexible fournit des profils à haute résolution de la distribution en profondeur des polluants. Elle donne en outre des informations sur la constitution lithologique sur la base de mesures de la conductivité. Si les sondages sont suffisamment nombreux, elle permet d’élaborer une représentation tridimensionnelle de la répartition des polluants.
A la différence des autres méthodes actives de mesure de l’air interstitiel, cette technique ne permet pas de mesurer des substances spécifiques, mais seulement la somme de groupes de polluants (hydrocarbures chlorés, BTEX). Comme toutes les méthodes par battage, le MIP montre ses limites dans les sous-sols très durs difficiles à pénétrer (p. ex. gravier grossier, moraine dure). Le battage est effectué avec une machine sur chenilles dont la taille limite les possibilités d’utilisation dans des bâtiments, en particulier dans des caves.
5.3 Volume relevé par l’échantillonnage
Le volume de sous-sol analysé autour de la sonde dépend du volume des pores et de la perméabilité de la zone concernée. L’annexe A2 donne une représentation graphique du diamètre de la sphère correspondante pour différents volumes de pores et d’air aspiré, en partant de l’hypothèse idéale d’une zone d’influence conique avec un espace poral homogène et sec.
5 > Prélèvement des échantillons 27
5.4 Assurance de la qualité
L’expérience montre que la principale source d’incertitude est l’échantillonnage luimême. Cette tâche exigeante doit être planifiée et exécutée par une personne compétente.
Les points suivants sont importants pour l’assurance de la qualité. Ils doivent être respectés par la personne prélevant les échantillons et par le laboratoire d’analyse, et consignés dans un rapport de mesure:
> description du déroulement de l’échantillonnage, des appareils utilisés, des instruments ainsi que des moyens auxiliaires nécessaires à la détermination des paramètres de terrain; > étiquetage clair des récipients contenant les échantillons; > tenue d’un registre de tous les échantillons prélevés; > prélèvement, transport et stockage appropriés des échantillons de manière à éviter autant que possible toute altération du matériel prélevé; > nettoyage ou remplacement des appareils utilisés entre les prélèvements de deux échantillons différents, afin d’éviter les transferts de contamination.
Air interstitiel – Prélèvement d’échantillons et analyse OFEV 2015 28
6 > Analyse ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------
6.1 Généralités
Les analyses de l’air interstitiel doivent être effectuées selon des méthodes standardi- Protocole d’analyse sées (DIN[6], [7], VDI[20]). En général, les échantillons sont analysés en laboratoire, mais ils peuvent aussi être étudiés sur le lieu de prélèvement dans un laboratoire mobile avec Limites de quantification des méthodes in situ. Outre les résultats avec seuils de quantification, le protocole doit également donner des indications sur les méthodes utilisées.
Pour les substances figurant à l’annexe 2 de l’OSites, l’incertitude de mesure dans les Incertitude de mesure zones de valeurs de concentration indiquées varie entre 7 % et 15 %. D’une manière générale, on considère que plus la valeur mesurée est basse, plus l’incertitude de mesure est élevée.
La valeur indiquée à l’annexe 2 de l’OSites pour l’essence exempte de composants aromatiques correspond à la somme des hydrocarbures ayant un point d’ébullition entre 80 et 200° C sans les composants aromatiques benzène, toluène, éthylbenzène et xylènes.
La valeur indiquée pour l’essence minérale légère (teneur en composants aromatiques 0 à 10 %) correspond à la somme des hydrocarbures et composants aromatiques ayant un point d’ébullition entre 70 et 90° C.
6.2 Méthodes d’analyse
Les substances organiques volatiles contenues dans l’air interstitiel sont normalement analysées par chromatographie en phase gazeuse. Les composants organiques collectés sont séparés sur une colonne de séparation, puis quantifiés au moyen d’un détecteur approprié.
Les techniques les plus utilisées sont la GC-ECD/FID: séparation par chromatographie gazeuse combinée avec un détecteur de groupes spécifiques ECD (détecteur à capture d’électrons) et un détecteur non spécifique FID (détecteur à ionisation de flamme), et la GC-MS: séparation par chromatographie gazeuse combinée avec un détecteur moléculaire spécifique MSD (détecteur de masse sélectif).
Les concentrations de méthane, de dioxyde de carbone, d’oxygène et d’hydrogène sulfuré peuvent être déterminées (en ligne) avec des appareils de mesure des gaz pendant le prélèvement de l’échantillon.
6 > Analyse 29
D’autres méthodes, comme les tubes de mesure à indication directe ou les mesures avec un détecteur à photo-ionisation (PID), fournissent des informations sur la présence de pollutions. Elles permettent d’effectuer une première estimation qualitative de la contamination mais ne se prêtent pas à des interprétations quantitatives.
6.2.1 Analyse selon la méthode directe
Cette méthode convient pour toutes les substances indiquées à l’annexe 2 de l’OSites à l’exception des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP). L’annexe A1 contient la liste des substances pour lesquelles des valeurs de concentration au sens de l’annexe 2 OSites sont disponibles.
La détermination analytique par chromatographie en phase gazeuse se fait par mesure directe du gaz à partir des flacons headspace. Le choix du détecteur et du matériel de la colonne est fonction de l’expérience et de l’infrastructure du laboratoire. Les limites de détection, la sélectivité et le nombre de substances détectables sont déterminés par la technique utilisée. La GC-MS a l’avantage de permettre une détection spécifique sur une gamme étendue de substances, alors que la combinaison GC-ECD/FID est moins coûteuse au niveau des appareils et de l’utilisation.
6.2.2 Analyse selon la méthode par enrichissement
Cette méthode convient pour les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) indiqués à l’annexe 2 de l’OSites, ainsi que pour le mercure.
Les HAP sont déterminés par chromatographie en phase gazeuse ou liquide après désorption de l’adsorbant par un solvant, ou par chromatographie en phase gazeuse après désorption thermique de l’adsorbant.
Le mercure est analysé avec un spectromètre à absorption atomique en vapeur froide (CV-AAS) après désorption liquide.
La méthode par enrichissement permet aussi d’analyser avec une meilleure limite de détection la plupart des substances de l’annexe 2 de l’OSites. L’amélioration de la limite de détection est proportionnelle à l’enrichissement dans le tube d’adsorption. Cependant, il est rare que toutes les substances organiques de l’annexe A1 puissent être déterminées simultanément avec le même résorbant à partir du même tube d’adsorption.
En raison du travail occasionné par le prélèvement et l’analyse des échantillons et des nombreux facteurs ayant une influence sur les résultats, la méthode par enrichissement est une technique compliquée et chère. En général, la méthode directe permet d’atteindre des seuils de quantification conformes aux exigences de l’OSites.
Air interstitiel – Prélèvement d’échantillons et analyse OFEV 2015 30
6.3 Assurance de la qualité
Les laboratoires d’analyse exerçant des activités dans le domaine de l’environnement doivent travailler selon la norme SN EN ISO/IEC 17025[24]. Pour les travaux en relation avec les analyses d’air interstitiel, une accréditation selon la norme ISO/IEC 17025 est recommandée.
Les éléments suivants sont importants pour l’assurance de la qualité, ils doivent être respectés par le laboratoire et consignés dans un rapport de mesure:
> Chaque laboratoire doit valider les méthodes qu’il met en œuvre. > Pour chaque procédure, il doit au moins connaître les caractéristiques suivantes: – domaine d’application – pouvoir de détection (p. ex. seuil de quantification) – précision et exactitude – incertitude de mesure – spécificité, sélectivité > Les méthodes qui ne sont pas indiquées dans le domaine d’accréditation selon la norme SN EN ISO/IEC 17025 doivent être signalées dans le rapport d’analyse.
La reproductibilité des résultats des analyses doit être attestée par l’utilisation de standards certifiés. Les appareils de mesure utilisés et les moyens de vérification doivent faire l’objet d’une calibration interne et être documentés.
7 > Interprétation des résultats 31
7 > Interprétation des résultats ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------
7.1 Généralités
Plusieurs points à prendre en considération dans les rapports sur les mesures d’air Rapport sur les mesures d’air interstitiel ont déjà été évoqués: description des bâtiments et des environs, constitution interstitiel géologique du sous-sol, régime des eaux souterraines. En règle générale, les analyses de l’air interstitiel ne représentent qu’une partie des investigations menées sur un site.
Les résultats sont interprétés en partant des questions étudiées. Il faut indiquer si le programme de mesures a été réalisé comme prévu, et dans le cas contraire il est recommandé de documenter et de justifier les changements et de présenter leurs conséquences éventuelles.
Il convient par ailleurs de discuter de la représentativité des résultats, car ceux-ci Représentativité des mesures constituent une base de décision importante pour les autorités compétentes. Les expériences faites jusqu’ici dans le domaine des mesures d’air interstitiel tout comme les réflexions théoriques montrent qu’il faut porter une attention particulière aux points suivants:
> les mesures de l’air interstitiel ne peuvent pas être simplement répétées dans les mêmes conditions, contrairement aux analyses des eaux souterraines qui sont plus facilement reproductibles; > les résultats des mesures de l’air interstitiel ne sont valables que pour un volume relativement limité, de fortes fluctuations à petite échelle sont plutôt la règle que l’exception; > les concentrations de l’air interstitiel dépendent aussi de facteurs externes; > les concentrations de l’air interstitiel ne donnent pas d’indications directes sur les volumes de gaz existants (important pour les gaz de décharge).
7.2 Facteurs influençant les concentrations de l’air interstitiel
Les principaux facteurs externes sont les conditions météorologiques, l’imperméabilisation de la surface ainsi que la perméabilité et la composition de la roche-réservoir (proportion de particules adsorbées, en particulier de carbone organique).
Pour interpréter les mesures de substances volatiles, en particulier des HCC, il faut aussi tenir compte de l’humidification du sous-sol par les infiltrations d’eau de pluie. Cette dernière influence les concentrations et diminue ainsi considérablement la reproductivité des mesures d’air interstitiel. Les fluctuations sont très marquées lorsque les échantillons sont prélevés par temps pluvieux. Dans les sols humides, les concentra-
Air interstitiel – Prélèvement d’échantillons et analyse OFEV 2015 32
tions peuvent aussi bien augmenter que diminuer, et dans des proportions pouvant facilement atteindre un facteur de cinq.
Il faut donc en tenir compte pour l’interprétation des mesures, surtout si l’on compare des valeurs relevées à des moments différents.
Si l’interprétation des concentrations d’air interstitiel sert à déterminer la pollution d’une nappe phréatique, en particulier par des HCC, les restrictions supplémentaires suivantes liées au transfert vers la phase gazeuse doivent être prises en considération:
> En présence de deux ou plusieurs niveaux de nappes différemment polluées, l’air interstitiel ne fournit d’indications que sur la nappe supérieure. > Les nappes perchées empêchent les échanges gazeux avec l’aquifère à proprement parler et ne permettent donc pas d’identifier une éventuelle pollution.
Il est important de connaître la constitution lithologique du sous-sol relevé lors des Constitution lithologique prélèvements d’air interstitiel. Il convient donc de procéder parallèlement ou éventuel- du sous-sol lement auparavant à des sondages pour obtenir une description géologique de la zone d’échantillonnage. Souvent réalisés par battage ou au moyen de petits forages, ces sondages fournissent des indications au moins qualitatives sur l’homogénéité, la granulométrie, la porosité, l’humidité et (avec des analyses complémentaires) sur la teneur en carbone organique.
7.3 Teneurs de fond naturelles en substances volatiles
7.3.1 Hydrocarbures chlorés
Les informations sur les teneurs de fond naturelles sont utiles en particulier pour Teneurs de fond des HCC l’interprétation et l’évaluation de contaminations très faibles de l’air interstitiel par des hydrocarbures chlorés. Il n’existe pas beaucoup de données dans ce domaine. Selon une synthèse réalisée en Allemagne[14], voici les teneurs de fond possibles:
Tab. 1 > Teneurs de fond des HCC
Teneur de fond Zone d’exploitation agricole et Zone forestière, pluviométrie Zone urbaine naturelle forestière annuelle élevée Tétrachloréthène <0,001–0,002 ml/m³ 0,001–0,007 ml/m³ 0,001–0,004 ml/m³ Trichloréthène <0,001–0,002 ml/m³ 0,001–0,006 ml/m³ 0,001–0,004 ml/m³ 1,1,1-Trichloréthane <0,001–0,002 ml/m³ <0,001–0,001 ml/m³ <0,001 ml/m³
Ces données permettent de constater que les teneurs de fond naturelles prévisibles sont très faibles, proches du seuil de quantification, et qu’elles ne peuvent donc pas être une source d’erreur pour l’évaluation de sites pollués. Mais elles montrent aussi que la présence de très faibles teneurs en HCC dans l’air interstitiel ne signifie pas forcément que ces substances ont été utilisées sur le site.
7 > Interprétation des résultats 33
7.3.2 Dioxyde de carbone, méthane et hydrogène sulfuré
L’air interstitiel contient du dioxyde de carbone en proportions variables, lesquelles fluctuent en fonction des conditions d’aération, de l’humidité (en conditions sèches, la production de dioxyde de carbone d’origine organique est réduite) ainsi que des particularités spécifiques du site (température, conditions d’équilibre calcaire-eau-air, dioxyde de carbone géogène). A cela s’ajoutent des fluctuations saisonnières. Il n’est pas rare que les teneurs en dioxyde de carbone atteignent 2 % dans un sous-sol bien aéré, et même nettement plus dans un sous-sol mal aéré.
La valeur de concentration pour le dioxyde de carbone selon l’annexe 2 de l’OSites est de 0,5 %. Des concentrations de cet ordre peuvent fort bien être d’origine naturelle. Par conséquent, pour l’évaluation de valeurs élevées de dioxyde de carbone dans l’air interstitiel, il faut toujours tenir compte des conditions locales, p. ex. en effectuant des mesures du niveau de fond hors de la zone d’influence de la décharge.
Dans les zones riches en substances organiques naturelles dégradables, la décomposition bactérienne en conditions anaérobies peut engendrer la formation de méthane. Il en va de même pour l’hydrogène sulfuré qui, dans des conditions très anoxiques, peut entraîner une contamination naturelle du sous-sol.
Quand l’évaluation d’un site pollué se base également sur des mesures de l’air interstitiel, il faut tenir compte des particularités mentionnées plus haut lors de la mesure de faibles concentrations de ces gaz.
7.4 Evaluation selon la législation sur les sites contaminés
La base d’évaluation des pollutions de l’air interstitiel mesurées de manière quantita- Besoin d’assainir dans les tive est l’annexe 2 de l’OSites. Les valeurs de concentration indiquées correspondent endroits où des personnes se aux valeurs (limites) moyennes d’exposition aux postes de travail (VME) de la Suva trouvent régulièrement pendant (Caisse nationale suisse d’assurance en cas d’accidents). Celles-ci règlent la concentra- un certain temps tion maximale admise d’un polluant au poste de travail (cf.[17]). Il en découle que pour qu’un assainissement soit nécessaire, il ne suffit pas qu’une valeur de concentration soit dépassée dans l’air interstitiel, mais il faut aussi que cet air pollué atteigne des endroits «dans lesquels des personnes peuvent se trouver régulièrement pendant un certain temps.» (art. 11 OSites).
7.5 Estimation calculée de la teneur en polluants de l’eau de percolation et de la
teneur totale en polluants à partir des concentrations de gaz dans l’air interstitiel
L’annexe 1, al. 4, de l’OSites prévoit que, s’il n’est pas possible de prélever des échantillons de l’eau de percolation, la concentration de cette dernière peut être calculée à partir des mesures de la concentration de l’air interstitiel. L’essentiel à retenir est que cette possibilité se réfère explicitement à l’eau de percolation et que la méthode décrite ci-dessous n’est donc pas appropriée pour calculer la pollution des eaux souterraines
Air interstitiel – Prélèvement d’échantillons et analyse OFEV 2015 34
par des substances organiques volatiles sur la base de la pollution de l’air interstitiel. Cette méthode ne devrait être utilisée qu’après un examen approfondi et en tenant compte des conditions physico-chimiques et hydrogéologiques du site.
La détermination des polluants organiques volatils dans un sous-sol non saturé d’eau part du principe que ces substances sont présentes en différentes proportions sous trois formes:
> adsorbée sur la phase solide du sol, > dissoute dans l’eau interstitielle, et > gazeuse dans l’air interstitiel.
Conformément aux lois de la thermodynamique, un équilibre va s’établir après un certain temps entre les teneurs d’une substance dans les trois phases sol, eau et air. Le temps nécessaire pour atteindre cet équilibre dépend des distances et vitesses de diffusion. Etant donné que les distances de diffusion dans un film d’eau à la surface des particules (= eau de percolation) sont faibles et que les vitesses de diffusion dans l’air interstitiel sont élevées, l’équilibre entre l’eau de percolation et l’air interstitiel s’établit très rapidement, surtout si les distances de percolation sont longues, et donc que les temps de séjour dans la zone non saturée du sous-sol sont également longs.
La concentration de la substance étudiée dans l’eau de percolation et dans la frange Equilibre de la répartition des capillaire de l’eau souterraine peut être calculée empiriquement à partir de la concen- phases tration de la phase gazeuse grâce à la loi sur l’équilibre de la répartition des phases. Le calcul se base sur la constante de Henry H spécifique à la substance, qui exprime la Constante de Henry répartition de la substance entre l’air et l’eau[4]:
Concentration d’équilibre dans la phase gazeuse [mol/l] Concentration d’équilibre dans la phase liquide [mol/l]
Pour les substances dont la solubilité dans l’eau est limitée (<10 000 mg/l), on applique en outre la formule suivante:
Pression de vapeur [Pa] 1 Solubilité [mol/m3] RT
H: constante de Henry R: constante universelle des gaz [J⋅K-1⋅mol-1] T: température absolue [K]
Comme la constante de Henry dépend de la température, la valeur H appliquée devrait être corrigée en conséquence. Les valeurs de l’annexe A2, valables pour une température de 10° C, peuvent néanmoins être utilisées pour obtenir des estimations. Cette façon de procéder correspond à la méthode par calcul prévue à l’annexe A1, al. 4, de
7 > Interprétation des résultats 35
l’OSites lorsqu’il n’est pas possible de prélever des échantillons de l’eau de percolation comme équivalent de lixiviat.
Si les trois phases sont en équilibre, la concentration totale du polluant peut aussi être calculée selon les relations d’équilibre thermodynamiques à partir de la loi de répartition de la substance entre les phases.
Dans la pratique, cette méthode en soi correcte présente toutefois de gros inconvénients, notamment pour deux raisons:
> il n’y a souvent pas d’état d’équilibre ou celui-ci reste très localisé; > d’autres paramètres doivent être connus pour pouvoir effectuer une évaluation fiable, à savoir: porosité, proportion de matière organique, proportion d’eau, masse de sorption des substances organiques sur la matrice du sol.
Si ces conditions ne sont pas remplies, la méthode fournit au mieux une évaluation grossière. Elle permet tout de même de calculer une concentration maximale de polluants en partant d’une estimation conservatrice des paramètres. Mais là encore, les résultats doivent être évalués de manière critique, car ils ne peuvent généralement pas être considérés comme représentatifs d’un site. Au mieux, l’état d’équilibre n’est que local.
Une évaluation dans le cadre de la législation sur les sites contaminés ne saurait s’appuyer uniquement sur ces estimations.
7.6 Assurance de la qualité
Les résultats des mesures d’air interstitiel et leurs interprétations devraient toujours être présentés de manière claire et compréhensible. Pour satisfaire à ces exigences, les données suivantes sont nécessaires:
> explications sur la stratégie de mesure: étant donné que le cahier des charges doit être soumis à l’avis des autorités, la stratégie de mesure devrait déjà être présentée à ce stade de la procédure ou lors de la planification d’une investigation de détail; > indication claire des points de mesure: situation, profondeur ou zone de prélèvement des échantillons gazeux; > conditions observées ou présumées du sol et du sous-sol, niveau observé ou présumé de la nappe phréatique; > documentation de l’échantillonnage: rapport de mesure ou communication des résultats du laboratoire de mesure selon l’annexe A3; > indications sur la reproductibilité des résultats, sur les possibilités d’interpolation et extrapolation avec les incertitudes correspondantes; > représentation graphique des résultats, notamment représentation sur une carte de la distribution spatiale des concentrations des substances mesurées; > justification des changements éventuels apportés par rapport au programme de mesure prévu; > pour les gaz de décharge: évaluation des risques pour les personnes avec recommandations concernant les mesures éventuellement nécessaires.
Air interstitiel – Prélèvement d’échantillons et analyse OFEV 2015 36
> Annexes A1 Propriétés physico-chimiques de substances volatiles pouvant se trouver dans des sites pollués
Tab. 2 > Propriétés physico-chimiques de substances volatiles pouvant se trouver dans des sites pollués
Substance Formule Masse Point Coefficient de partage Constante Coefficient de partage Pression Solubilité brute molaire d’ébullition carbone org./eau de Henrya n-oct./eau de vapeur
g/mol oC Koc (l/kg) KH (10° C) log fow Pa (25° C) g/l (25° C)
Substances inorganiques Mercure Hg 200.59 356.58 160a 0.00 006a Dioxyde de carbone CO2 44 -78.5 Hydrogène sulfuré H2S 34.08 -60.7
Substances organiques Essence (sans composés aromatiques) Essence légère (composés aromatiques 0–10 % vol.) Méthane CH4 16.04 -164
HC aromatiques monocycliques Benzène C6H6 78.12 80.1 92 0.115 2.1 10 200a 1.77a Ethylbenzène C8H10 106.17 136 0.135 933–1 990a 0.866a Toluène C7H8 92.15 111 250 0.124 2.4 2 910a 0.5a m-xylène C8H10 106.17 139.1 166 0.125 800a 0.16a o-xylone C8H10 106.17 144.4 48–68 0.087 667a 0.19a p-xylène C8H10 106.17 138.7 204 0.130 880a 0.18a
HC halogénés volatils Chlorobenzène C6H5Cl 112.56 132 77 0.065 1 310a 0.46a 1,1-dichloréthane C2H4Cl2 98.96 57 38 0.123 30 900 5.06a 1,2-dichloréthane (EDC) C2H4Cl2 98.96 83 31 0.019 11 200 8.65a 1,1-dichloréthène C2H2Cl2 96.94 47 0.634 79 400 2.49 cis-1,2-dichloréthène C2H2Cl2 96.94 60 38 0.087 28 100 5.09 trans-1,2-dichloréthène C2H2Cl2 96.94 60 48 0.212 40 700 6.26 Dichlorométhane (DCM) CH2Cl2 84.93 40 17 0.05 1.25 57 500 16.9 1,2-dichlorpropane C3H6Cl2 112.99 96 92 0.055 2.28 6900 2.8 1,1,2,2-tétrachloréthane C2H2Cl4 167.86 146 225 0.0056 2.72 794 3.27 Tétrachloréthène (PER) C2Cl4 165.83 121 374 0.331 2.76 2 500 0.141 Tétrachlorméthane CCl4 153.82 76.7 238 0.642 14 500 0.826 1,1,1-trichloréthane C2H3Cl3 133.42 74 119 0.362 16 600 1.3 Trichloréthène (TRI) C2HCl3 131.39 87 185 0.204 3.07 10 800 1.09
7 > Interprétation des résultats 37
Substance Formule Masse Point Coefficient de partage Constante Coefficient de partage Pression Solubilité brute molaire d’ébullition carbone org./eau de Henrya n-oct./eau de vapeur
g/mol oC Koc (l/kg) KH (10° C) log fow Pa (25° C) g/l (25° C) Trichlorméthane CHCl3 119.38 61.7 71 0.0794 1.97 25 100 8.45 Chlorure de vinyle C2H3Cl 62.50 -13.37 5 0.750 400 000 2.8
HC polycycliques aromatiques Benzo(a)pyrène C20H12 252.3 496 4 500 000 6.6–6.78 0.7*10–6 a 4.5µg/l a Naphthalène C10H8 128.19 218 790 3.37 7.2a 0.025a a de[23]
Air interstitiel – Prélèvement d’échantillons et analyse OFEV 2015 38
A2 Volumes relevés lors du prélèvement des échantillons
Fig. 9 > Diamètre de la sphère en fonction du volume des pores et de l’air aspiré
Diamètre de la sphère [m]
100 l 50 l 2 10 l
0.9 0.8 0.7 0.6
0.5
0.4
0.3
0.2 50 48 46 44 42 40 38 36 34 32 30 28 26 24 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 Volume des pores [%] SJ GeoTec AG, 2010
L’hypothèse selon laquelle la géométrie du volume pour le calcul des courbes serait de forme sphérique ne correspond pas à la réalité, car le sous-sol est rarement homogène. La géométrie du volume de l’air aspiré est en réalité très irrégulière et pratiquement impossible à prévoir.
Dans des conditions naturelles, il faut donc plutôt partir du principe que la porosité et la perméabilité dans la zone à l’extrémité de la sonde varient à petite échelle. D’autre part, la teneur en eau des pores dans la zone non saturée, qui influence aussi la perméabilité, n’est généralement pas connue. Il faut en outre considérer que l’air interstitiel se déplace comme l’eau souterraine par des voies d’écoulement préférentielles. Ces différents facteurs font que le volume de matériel concerné par le prélèvement de l’échantillon est pratiquement impossible à quantifier avec une certitude suffisante. Le diagramme fournit néanmoins des indications sur l’ordre de grandeur de la zone d’influence qui peuvent être utilisées pour l’interprétation des résultats.
7 > Interprétation des résultats 39
A3 Documentation de l’échantillonnage
Tab. 3 > Documentation de l’échantillonnage
Classement de l’échantillon Projet Désignation exacte de l’échantillon (selon schéma du site) Date et heure de prélèvement de l’échantillon Terrain – non bâti – bâti – agricole – forêt – imperméabilisé Contamination – directe – indirecte Conditions météorologiques lors du Température de l’air – intérieure/extérieure prélèvement de l’échantillon Pression atmosphérique Temps – sec – humide Technique utilisée Forage préliminaire – revêtement bitumineux – béton – carottage – hélicoïdal – profondeur Sonde à air interstitiel – sonde creuse – packer Profondeur d’enfoncement Profondeur d’aspiration Débit de pompage Volume total aspiré Dépression éventuelle pendant le prélèvement de l’échantillon Concentration de dioxyde de carbone pendant le prélèvement de l’échantillon Teneur en oxygène pendant le prélèvement de l’échantillon Observations concernant le sous-sol – Matériel adhérant à la sonde – Couche impénétrable – Blocs – Eau et autres – Odeur de l’air interstitiel aspiré, etc.
Air interstitiel – Prélèvement d’échantillons et analyse OFEV 2015 40
A4 Comparaison des méthodes
Tab. 4 > Comparaison des méthodes I
Méthodes directes Méthodes par enrichissement
Flacons headspace Ampoules/sachets de gaz Membrane Interface Probe Désorption thermique Elution par un solvant Procédure – L’échantillon de gaz est – L’échantillon de gaz est – Les échantillons de gaz – Aspiration d’air – Aspiration d’air interstitiel à prélevé de la sonde à directement aspiré de la sont prélevés à partir de interstitiel à travers un travers un petit tube fixé à l’aide d’une seringue sonde par couplage de la l’extrémité de la sonde petit tube fixé à l’extrémité de la sonde ou jetable. pompe avec le sachet ou chauffée à travers une l’extrémité de la sonde au-dessus du niveau du – Injection dans les l’ampoule de gaz. membrane dans un ou au-dessus du niveau terrain. flacons headspace capillaire où ils sont du terrain. – Le volume d’air aspiré se vidés de leur air. transportés par un gaz – Le volume d’air aspiré base sur les indications du porteur jusqu’aux se base sur les laboratoire/du fabricant. appareils de mesure à la indications du surface du sol. laboratoire/du fabricant. Opérations – Transfert de – Prélèvement de – Elution du gaz adsorbé – Elution du gaz adsorbé par nécessaires l’échantillon gazeux du l’échantillon d’air par désorption un solvant. flacon headspace dans interstitiel du sachet ou de thermique. – Injection directe du liquide le GC. l’ampoule de gaz avec – Injection directe dans le dans le GC. – Calibrage avec un gaz une seringue. GC. – Calibrage avec des standard fabriqué au – Calibrage avec un gaz – Calibrage avec des solutions standard laboratoire. standard fabriqué au solutions standard fabriquées au laboratoire. laboratoire. fabriquées au laboratoire. Sources – Septum non étanche. – Sachets ou fermetures – Transfert de – Adsorbant non – Adsorbant non approprié. d’erreur – Fuite du septum. non étanches. contamination vers le bas. approprié. – Equilibre adsorption/dé- – Pertes par adsorption et – Pertes par adsorption et – Equilibre adsorption/dé- sorption. diffusion à la surface ou diffusion à la surface ou sorption. – Propriétés influencées par à l’intérieur du septum. hors du sachet de gaz. – Propriétés influencées l’humidité. par l’humidité. – Rupture. – Rupture. Avantages – Possibilité – Possibilité d’effectuer – Possibilité d’effectuer des – Possibilité d’automa- – Possibilité d’automatiser, d’automatiser. plusieurs analyses grâce profils de polluants en tiser, limite de détection mesures multiples
– Faible coût. aux échantillons plus profondeur. très basse grâce à possibles, limite de – Analyse de substances grands. l’enrichissement. détection très basse grâce individuelles. – Analyse de substances à l’enrichissement. – Utilisable dans des individuelles. bâtiments. Inconvénients – Préparation des gaz – Préparation des gaz – Ne fournit que des – Une seule mesure – Adsorption et désorption de standard, modification standard, possibilité de paramètres globaux de possible. certains composés de la composition du modifier la composition du groupes de substances. – Désorption incomplète, éventuellement incomplète. gaz par adsorption et gaz par adsorption et – Inutilisable dans des concentrations – Pic de solvant dans le GC. condensation, durée de condensation, durée de bâtiments (sauf dans éventuellement trop stockage limitée, entrée stockage limitée; ne peut halles industrielles). élevées. d’air environnant. pas être automatisée. – Coût des appareils – Possibilités limitées – Ne convient pas aux pour les profils analyses de HCC. profonds.
7 > Interprétation des résultats 41
Tab. 5 > Comparaison des méthodes II
Sondes en acier Packer avec forage (carotte)
Sondage (fig. 3) Les sondes en acier sont enfoncées dans le sous-sol à l’aide Sur les surfaces imperméabilisées, l’air interstitiel peut être aspiré à d’un marteau électrique. travers un packer, surtout lorsqu’une carotte a été prélevée au préalable. Les sections doivent être jointes de manière étanche. Profondeur de prélèvement minimale 1 mètre. Aspiration fig. 3) L’air interstitiel est aspiré à un débit maximal de 4 l/min. Avant le prélèvement de l’échantillon, il faut remplacer un volume d’air égal à au moins deux à trois fois le volume mort de la sonde ou du trou de forage. L’étanchéité par rapport à l’atmosphère est vérifiée par des mesures de la concentration d’oxygène et de dioxyde de carbone.
Méthode directe Méthode par enrichissement Prélèvement de Flacons headpace utilisables pour les substances organiques Ampoules et sachets de gaz utilisables Tubes d’adsorption utilisables l’échantillon volatiles. pour les gaz de décharge. pour les substances organiques volatiles. L’air interstitiel est prélevé dans le courant d’aspiration avec Remplir les récipients sur le côté Installer le tube sur le côté une seringue en verre étanche aux gaz, puis transféré dans un d’aspiration avant la pompe. d’aspiration situé avant la flacon pompe et aspirer à travers lui le vidé de son air (contrôle ou rincé avec une deuxième volume d’air interstitiel indiqué. du volume) (fig. 5) canule en procédant comme suit: – échanger au moins cinq fois le contenu d’un flacon fermé avec de l’air interstitiel au moyen d’une deuxième canule, – aspirer pendant quelque temps à travers le flacon fermé avec une pompe à faible débit Entreposage, Les échantillons doivent être conservés à l’abri de la lumière. Les tubes d’échantillonnage transport doivent être conservés à l’abri de la lumière et au frais. Remarque Les échantillons doivent être analysés dans les 24 à 48 heures au plus tard.
Analyse Méthode Chromatographie en phase gazeuse; détecteurs: p. ex. détecteur à ionisation de flamme (FID), détecteur à capture d’électrons (ECD), spectromètre de masse (MS) ou détecteur par conductivité thermique (TCD).
Air interstitiel – Prélèvement d’échantillons et analyse OFEV 2015 42
> Bibliographie [13] Landesanstalt für Umweltschutz Baden-Württemberg LfU 2002: MTBE (Methyl-tertiär-butylether) als Kraftstoffzusatz – Fachgespräch am 21.2.2002 in Karlsruhe, Tagungsband Umweltbelastung durch die Nutzung von MTBE.
[1] [14] Landesanstalt für Umweltschutz Baden-Württemberg LfU 2006: Bayrisches Landesamt für Umwelt 2010: Probenahme von Boden und Bodenluft bei Altlasten und schädlichen Handlungsempfehlung Entnahme von Bodenluftproben. Bodenveränderungen für die Wirkungspfade Boden-Mensch und März 2006. Boden-Gewässer. Merkblatt Nr. 3.8/4, Stand: 15. Februar 2010. [15] Reisinger C., Grathwohl P. 1996: Formulierung einer Verfahrens- [2] Behörde für Stadtentwicklung und Umwelt, Hamburg 2001: empfehlung zur Bestimmung der Emission leichtflüchtiger Entnahme von Bodenluftproben. Merkblatt Nr. 9 Juli 2001. organischer Schadstoffe (LCKW, BTEX etc.) aus kontaminierten Böden (Berechnungsverfahren und Methoden); Im Auftrag der [3] Office fédéral de l’environnement OFEV 2011: Méthodes Landesanstalt für Umweltschutz Baden-Württemberg LfU. d’analyse dans le domaine des déchets et des sites pollués Eberhard-Karls-Universität Tübingen, Geologisches Institut, (état 2013). L’environnement pratique, déchets/sites Lehrstuhl für angewandte Geologie. contaminés, 1334, 80 p. [16] Schwille F. 1984: Leichtflüchtige Chlorkohlenwasserstoffe in [4] ChloroNet 2009: Guide des hydrocarbures chlorés (HCC). porösen und klüftigen Medien, Modelversuche. Bundesamt für Propriétés et comportement dans l’environnement. Septembre Gewässerkunde, Koblenz, 1984. 2009. [17] Suva 2013: Valeurs limites d’exposition aux postes de travail [5] ChloroNet 2011: Investigation des sites pollués. Aide pratique. 2013. Directive 1903.f, publication Suva 1903.f, Version de novembre 2013. www.suva.ch/waswo/1903.
[6] DIN 38407 Teil 5: Gemeinsam erfassbare Stoffgruppen [18] Suva 2013: Prévention des explosions – principes, prescriptions (Gruppe F). Nov 1991. Bestimmung von leichtflüchtigen minimales, zones. Feuille d’information 2153.f, édition revue et Halogenkohlenwasserstoffen LHKW durch gaschromatographi- corrigée de mai 2013, www.suva.ch/waswo/2153. sche Dampfraumanalyse (F5). [19] VDI 3865 Blatt 2: Messen organischer Bodenverunreinigungen [7] DIN 38407 Teil 9: Gemeinsam erfassbare Stoffgruppen Jan 1998. Techniken für die aktive Entnahme von (Gruppe F). Mai 1991. Bestimmung von Benzol und einigen Bodenluftproben. Derivaten mittels Gaschromatographie (F9). [20] VDI 3865 Blatt 4: Messen organischer Bodenverunreinigungen. [8] DIN ISO 10381-7: Qualité du sol – Echantillonnage. Oct. 2007 – Dez 2000. Bestimmung von niedrigsiedenden organischen Partie 7: Lignes directrices pour l’échantillonnage des gaz du sol Verbindungen in Bodenluft durch Direktmessung. (ISO 10381-7:2005) [21] Office fédéral de l’environnement OFEV 2013: Mesure des [9] Grathwohl P. 1989: Verteilung unpolarer Verbindungen in der émissions des installations stationnaires (état 2013). wasserungesättigten Bodenzone am Beispiel leichtflüchtiger L’environnement pratique n° 1320, 155 p. aliphatischer Chlorkohlenwasserstoffe (Modelversuche). [22] Ordonnance du 26 août 1998 sur l’assainissement des sites Tübinger Geowissenschaftliche Arbeiten Reihe C Nr. 1,1989. pollués (Ordonnance sur les sites contaminés, OSites) [10] Grathwohl P. 1998: Bodengasanomalien zur Schadenherderkun- (état le 1er août 2012) dung. Eberhard-Karls-Universität Tübingen Altlastenforum [23] EPA United States Environmental Protection Agency. EPA On-line Fortbildung Karlsruhe, November 1998. Tools for Site Assessment Calculation: [11] Ingenieurtechnischer Verband Altlasten e.V. ITVA 2002: Richtlinie www.epa.gov/athens/learn2model/part-two/onsite/esthenry.html Bodenluftabsaugversuch, Stand März 2002, Richtlinie H1–1/02. [24] SN EN ISO/IEC 17025, édition: 2005–07: Exigences générales Berlin 2002, 28 S. und Anhang. concernant la compétence des laboratoires d’étalonnages et [12] Landesanstalt für Umweltschutz Baden-Württemberg LfU 1985: d’essais (ISO/IEC 17025:2005). Leitfaden für die Beurteilung und Behandlung von Grundwasser- [25] VDI 3865 Blatt 1: Messen organischer Bodenverunreinigungen.
verunreinigungen durch leichtflüchtige Chlorkohlenwasserstoffe. Stuttgart, 1985. Okt. 1992. Messplanung für die Untersuchung der Bodenluft auf leichtflüchtige organische Verbindungen.
> Répertoire 43
[26] Lewitz H. 2004: Bodenluftbeprobung: Ausbreitungsmechanismen Tableaux gasförmiger Stoffe im Boden. Fachzeitschrift wlb Wasser, Luft und Boden Nr.3/4. Tab. 1 [27] Teneurs de fond des HCC 32 Hers I., Li L., Hannam S. 2004: Evaluation of Soil Gas Sampling and Analysis Techniques At a Former Petrochemical Plant Site. Tab. 2 Environmental Technology, 25:7. Propriétés physico-chimiques de substances volatiles pouvant [28] se trouver dans des sites pollués 36 United States Environmental Protection Agency EPA 2006: Comparison of Geoprobe® PRT and AMS GVP Soil-Gas Sampling Tab. 3 Systems with Dedicated Vapor Probes in Sandy Soils at the Documentation de l’échantillonnage 39 Raymark Superfund Site. November 2006. Tab. 4 Comparaison des méthodes I 40
> Répertoire Tab. 5 Comparaison des méthodes II 41
Figures
Fig. 1 Quadrillage pour le prélèvement d’échantillons dans une décharge 15
Fig. 2 Stratégie d’échantillonnage pour une aire d’exploitation 17
Fig. 3 Sondage par battage pour le prélèvement d’échantillons d’air interstitiel 21
Fig. 4 Représentation schématique du dispositif d’échantillonnage 22
Fig. 5 Remplissage de l’échantillon d’air interstitiel dans un flacon headspace vidé de son air 23
Fig. 6 Remplissage de l’échantillon d’air interstitiel dans un flacon dont le contenu a auparavant été remplacé cinq fois par de l’air interstitiel 23
Fig. 7 Prélèvement d’air interstitiel sous une surface en dur (orifice étanchéifié avec un packer) 25
Fig. 8 Prélèvement d’air interstitiel à partir de tubes de points de mesure de l’air interstitiel ou de stations de mesure des eaux souterraines (orifice étanchéifié avec un packer) 25
Fig. 9 Diamètre de la sphère en fonction du volume des pores et de l’air aspiré 38