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Méthodes avancées de caractérisation de sites :

Systèmes de détection

Systèmes de détection des contaminants les plus utilisés

• Sondes à interface membranaire (SIM)(membrane interface probe ‐MIP)

• Sondes à balayage optique (optical screening tools ‐ OST)

Premier systèmeSondes à interface membranaire

Sonde à interface membranaireÀ quoi peut‐elle servir? • Caractérisation complémentaire• Présence de COV • Cas complexes

Permet de :• Détecter des COV dans les sols et eaux

souterraines (phases dissoutes)• Localiser les contaminants in situ et en

temps réel• Permet de mieux diriger la campagne

d’un sondage à l’autre• Délimiter la contamination de façon

précise (sols et eaux souterraines)• Estimer plus précisément les volumes de

sols contaminés• Localiser les équipements de traitement

in situ de façon plus efficace

Gaz vecteur Détecteurs • Avance par poussée directe (Geoprobe)

• Les COV se diffusent à travers une membrane chauffée vers un gaz vecteur qui les achemine en surface jusqu’aux détecteurs

• La conductivité électrique est mesurée en continue par la sonde

* Avant un sondage la calibration estessentielle

FonctionnementSonde à interface membranaire

Les concentrations en COV peuvent être mesurées de façon semi-quantitative au moyen de divers détecteurs comme :

• à photo-ionisation (PID)

• à ionisation de flamme (FID)

• à capture d’électrons (ECD)

• de gaz d’halogène (XSD)

FonctionnementSonde à interface membranaire

• Sonde est poussée par une tige « Geoprobe » à une vitesse d’environ 30 cm/minute

• Permet la réalisation d’environ 10 sondages/jour de 6 à 10 m/sondage

• Permet la collecte de nombreuses données

• Génération d’un registre log de la contamination volatile totale en fonction de la profondeur et de la conductivité électrique

Sonde à interface membranaire

Intensité du signal selon la profondeur

Conductivité électrique

des sols selonla profondeur


Que représentent les résultats?SIM fournit plus qu’une concentration :

+ Composition du contaminant+ Perméabilité et géologie de l’aquifère+ Variabilité due à l’état de la membrane+ Présence/absence de phase libre

Donc l’interprétation des résultats nécessite des spécialistes

Résultats en 3 D

Avantages• Très utile pour la localisation de contamination en phases dissoutes

• Rapide d’utilisation et collecte de nombreux résultats semi‐quantitatifs en peu de temps

• Permet une cartographie en 3 dimensions et une interprétation plus précise des zones contaminées

Désavantages• Biais induit selon l’intégrité de la membrane, vérification régulière de son état

• Faire attention aux produits libres car peut saturer la membrane

• Nécessite la prise d’échantillons et analyse en laboratoire pour corréler et confirmer les résultats et la stratigraphie des sols

• Utilisation limitée aux sols meubles

En résumé SIM :• Un outil de dépistage

• Capable de détecter des contaminants dans des zones de faible K

• Fournit des données qualitatives et non quantitatives

Second systèmeSondes à balayage optique

• Détectent certains types d’hydrocarbures « libres » contenus dans la matrice des sols (zone vadose, zone de la frange capillaire, zone saturée du sol ou en phase flottante);

• Fournissent des résultats instantanés, qualitatifs et semi‐quantitatifs;

• S’utilisent dans la cadre de caractérisations complémentaires.

Sondes à balayage optique

Inefficaces pour la détection de :

– concentrations en phase dissoute;– cycles benzéniques simples (benzène, toluène,…)

– BPC


• Avancées dans le sol en continu par poussée;• Il y a émission d’une source d’énergie à travers une

fenêtre de la sonde;• Les hydrocarbures polyaromatiques (HAP) entrent en

fluorescence lorsqu’excités par certaines longueurs d’ondes spécifiques;

• La fluorescence émise par les contaminants présents dans les sols est captée par la sonde à travers un prisme;

• Le résultat est mesuré par le système en temps réel et exprimé en % de réponse à l’excitation (%RE).


• Détectent les contaminants à base d’hydrocarbures pétroliers contenant des HAP tels que :– essence, diesel, kérosène, liquides hydrauliques, huiles à moteur, huiles de coupe, huiles brutes;

– parfois pour le goudron, la créosote et le pentachlorophénol.


Sondes à balayage optique• Sélection de la source de longueur d’ondes et faite en fonction des contaminants recherchés

• Interférence potentielle :• Sols foncés qui absorbent l’énergielumineuse

• Carbonates / coquilles qui entrentégalement en fluorescence

• Fournissent :– l’intensité du signal (% Réponse Excitation ‐%RE)

– un spectre de détection– des indices de la dégradation temporelle

• Nécessitent une calibration constante :– à l’aide d’un étalon d’émission de référence– selon un LPNA spécifique au site


• Données peuvent être jumelées à des indices de pénétration (CPT) ou d’électroconductivité (EC);

• Cette utilisation jumelée est utile pour déduire le type de sol et sa relation avec le contaminant (zones de stockage ou de transport).


• Fluorescence induite par deux sources possibles :

• laser (Laser‐Induced Fluorescence – LIF) i.e. TarGOST

• diode à émission de lumière ultraviolette i.e. UV LED, UVOST


Visible Fluorescence


Système UVLED®


Système UVOST®(Ultraviolet Optical Screening Tool)Développé début 1990 par:US Army Corps of engineers


Système UVOST®Équipement:‐ Tige de poussée

(Geoprobe)‐ Câble à fibre optique‐ Sonde munie d’un

prisme (saphir)


SystèmeTarGOST®(Tar‐specific Green Optical

Screening Tool)


Acquisition de données en temps réel

• Fournit une densité verticale accrue de données;

• Permet la prise de décision rapide surplace;

• Permet donc une investigation “adaptative”;

Les données sortantes sont prêtes à êtreincorporées dans un modèle 3‐D.

Profilage de carburant selon UVOST

Profil type diesel

Profil type huile lourde

Migration de LLPNA

Perchée Migrationverticale

Confinée

Élévation maximalede la nappe

Élévation minimalede la nappe

Étude de cas : Profilage d’un panache de LLPNA

LLPNA observé présentementLLPNA observé historiquementLLPNA jamais observé

Étendue interprétéeDirection d’écoulement

Ancien parc de réservoirs

Modèle conceptuel de site LLPNA

Réservoirs à usage quotidien Rue Principale

Écoulement souterrain(sort de la page)

Visualisation en 3‐D des LLPNA

Désavantages• Ne permet pas la détermination détaillée de la stratigraphie des sols traversés;

• Ne permet pas (ou rarement) la détection des BPC et des solvants chlorés;

• Usage limité à du personnel expérimenté.

Avantages• Localisation des phases libres/mobiles;• Indication du type de produits pétroliers;• Détermination plus précise des limites d’une contamination et de l’estimation des volumes;

• Interprétation rapide donc programme ajustable en cours d’exécution;

• Modélisation rapide et précise en 3 dimensions;

• Coûts relativement faibles pour de grands terrains avec des problématiques complexes.

Systèmes de détection des contaminants Coûts

• Coûts de mobilisation variables pour le Québec (selon le système utilisé);

• Règle du pouce : de 2 300$ à 4 000$ /jour pour 100 à 150 m linéaire (10 à 20 sondages par jour) en surplus de l’équipement de forage.

CONCLUSION

• L’utilisation de sondes à membrane ou optiquespermet :– d’obtenir une plus grande densité de données;– de mieux comprendre la problématique d’une contamination, en continue et visible en 3 D;

– d’optimiser les programmes de caractérisation et de réhabilitation.

• Ne remplacent pas les analyses chimiques en laboratoire.

Questions ???

• Que pensez vous de l’application de ces méthodes?

• Envisagez‐vous l’utilisation de tels systèmes dans le futur?

LVM inc.

Inspec-Sol inc.

Maxxam Analytique

Groupe Qualitas inc.

Les Services exp inc.

Exova

Le Groupe Solroc

Qualilab Inspection inc.

Solmatech inc.

Valusol inc.

Chemco inc.

MERCI À NOS COMMANDITAIRES

6360, Jean-Talon Est, bureau 211, Saint-Léonard (QC) H1S 1M8

514 253-2878 | [email protected]

acle.qc.ca

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