Protocole d'échantillonnage des sols urbains pollués par du plomb.

Protocole d'échantillonnage des sols urbains pollués par du

plomb

BRGMIRP-52928-FR Mars, 2004

Étude réalisée dans le cadre des opérations de Service public du BRGM 2004-POLA07

V. Laperche, J.R. Mossmann

Georciincer povrvnelerri durable

8 brgm

Mots dés : Echantillonnage, analyse, plomb, sol pollué

En bibliographie, ce rapport sera cité de la façon suivante :

Laperche V.. Mossmann J.R. (2004) - Prdocole d'échantillonnage des sols pollués par du plomb. RP-52928-FR, 26 p, 9 ill.

0 BRGM. 2W4, œ document ne peut ête repmduii en iolalil6 ou en partie sans I'autorisation expiasse du BRGM.

BRGMIRP-52928-FR - Rapport provisoire

Résumé

Le présent rapport a été élaboré par le BRGM à la demande du Ministère de l'Écologie et du Développement Durable dans le cadre des opérations de Service public du

Ce rapport fait d'abord le point sur les méthodes et normes d'échantillonnage les plus souvent utilisées pour les sols, avant de proposer une méthode d'échantillonnage plus adaptée à l'investigation des sols pollués au plomb.

Dans le cadre des sites et sols pollués, on distingue les sites industriels, les sols agricoles. les jardins potagers et les sols urbains. Les sols urbains font l'objet de nombreux usages mais ont été peu étudiés. La composition chimique et la texture de ces sols sont très diverses, pouvant aller de celles proches des sols naturels a celles de sols très anthropisés. L'hétérogénéité spatiale est une caractéristique des sols urbains.

Ce rapport se limite aux sites potentiellement pollués par du plomb. II représente une synthèse sur les principes généraux d'échantillonnage de sols, mais ne peut se substituer à un guide d'échantillonnage de terrain, qui nécessiterait de prendre en compte des spécificités locales par rapport aux usages à l'environnement socio- économique du site, et à la nature des informations recherchées.

Le plomb peut être introduit dans les sols soit par le remblaiement de matériaux naturels ou non, souillés par du plomb soit par des retombées atmosphériques. Le plomb peut représenter un risque potentiel au regard de la santé des populations.

La stratégie d'échantillonnage à mettre en place pour procéder à l'investigation de sols (potentiellement) pollués par du plomb est guidée plus par la nature des informations recherchées, que par le type de sol auquel on s'intéresse, même si ces deux variables sont partiellement liées : l'échantillonnage effectué pour évaluer la qualité d'un sol agricoles (norme NF X31-100) est, par exemple, adapté aussi pour évaluer le risque potentiel d'un sol urbain par rapport à son usage. Cependant, ce type d'échantillonnage ne permet pas toujours d'apporter tous les éléments d'information suffisants sur l'état des sols, en particulier dès lors que des mesures de gestion ou de réhabilitation doivent être entreprises, ou si on considère l'impact d'une contamination des SOIS sur les autres milieux d'exposition comme l'eau ou l'air.

Pour cela, une démarche systématique portant sur l'ensemble de la parcelle est préférable, en utilisant une méthodologie axée sur la répartition spatiale de la contamination. Cette démarche, qui nécessite la réalisation d'un grand nombre d'analyses, se trouve allégée par l'utilisation d'outils analytiques portables, ou par le recours aux données de l'étude historique du site. Ainsi, suivant l'homogénéité ou l'hétérogénéité du site, un nombre plus ou moins restreint de prélèvements de sol sera en fait nécessaire pour être analysés par les techniques classiques de laboratoire.

BRGM 2004-POlAO7.

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Sommaire

1. Introduction ............................................................................................................... 5

2. Méthodes d'échantillonnage .................................................................................... 7

2.1. MÉTHODES, VALEURS GUIDES EXISTANTES ET NORMES ............................ 7

2.l.l.Stratégie d'échantillonnage dans le cadre des Evaluations Simplifiées

2.1.2. Règles usuelles d'échantillonnage en agronomie (Norme AFNOR X 31-

2.1.3.Projet de norme : ISO 10381-5 : Qualité des sols - Echantillonnage -

des Risques (ESR) ......................................................................... 7

100) . .. . .... ..................................................... 10

Partie 5 : Lignes directrices relatives a l'investigation des sols pollués en sites urbains et industriels ..................................................... II

2.2. CAS D'ÉTUDES ................................................................................................... II

2.2.1.Stratégie d'échantillonnage et analyse des sols dans le cadre du ..................... 1 1

2.2.2.Stratégie d'échantillonnage et analyse des sols dans le cadre des sols agricoles potentiellement pollués ............................................................ 12

2.2.3.Stratégie d'échantillonnage et analyse des sols dans le cadre des sols pollués autour de MétalEurop et d'Union Minière .................................. 13

2.3. TRANSPOSITION AU CAS DES SOLS CONTAMINES .................................. 13

3. Proposition de stratégie d'échantillonnage dans le cadre des sols pollués par le plomb ........................................................................................................................ 15

programme ASPITET _._.__._. ... .. .. ... . . . . . . . . . . . . .

3.1. PRÉSENTATION .......... ............. ............................................................................ 15

3.2. PROTOCOLE PROPOSÉ .................................................................................... 15

3.2.1.ldentification des besoins ........................................................................ 16 3.2.2. Identification des stratégies d'échantillonnage ....................................... 18 3.2.3.Adéquation des techniques d'échantillonnage aux besoins exprimés ... 18 3.2.4.Choix du plan d'échantillonnage ............................................................. 21

4. Conclusion .............................................................................................................. 26


Liste des illustrations

Illustration 1 - Evaluation des stratégies d'échantillonnage en fonction de I'objedi (EPA,

Illustration 2 - Probiématique des sols contaminés par le plomb. ............................................... 10

Illustration 3 - Liste des cas possibies et niveau d'adaptation de la stratégie

1991) ....................................................................................................................... 9

d'échantillonnage des sols agricoles (norme NF X 31-100) au cas des sols urbains à usage récréatifs contaminés par du plomb. ................................. 14

Altlastenverordnung (BbodSchV, Allemagne, 12 juillet 1999) pour les profondeurs d'investigation des sols. en fonction des voies de transfeil

Illustration 5 - Tableau récapitulatif des objeetis de I'khantillonnage, des besoins. et

Illustration 6 - Démarche générale proposée pour l'analyse et I'échantillonnage des sols

Illustration 7 : Plans d'échantillonnages adaptés à différents aspect du probléme de la

Illustration 8 - Mode de mesure in situ (directe) sur le sol après avoir dégagé la

Illustration 9 - Mode de mesure on site après homogénéisation du prélèvement (a),

Illustration 4 - Recommandation extraite du BundesBodenschuh- und

prépondérantes et des usages assocjés. ............................. _ _ 16

des stratégies d'échantillonnages possibles. ....................................................... 19

urbains. ................................................................................................................. 20

caractérisation des sols (d'après Wawer. 1997). ................................................ 21

couverture végétale. ..................... ...... ......................... 25

tamisage à 2 mm (b) et analyse (c). ..................................................................... 25

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1. Introduction

La présente méthode d'échantillonnage des sols urbains potentiellement pollués en plomb a été élaborée par le BRGM à la demande du Ministère de l'Écologie et du Développement Durable dans le cadre des opérations de Service public du BRGM

Le plomb peut être introduit dans les sols soit par le remblaiement de matériaux naturels ou non, souillés par du plomb soit par des retombées atmosphériques. Le plomb peut représenter un risque potentiel au regard de la santé des populations.

Les sols urbains font l'objet de nombreux usages mais ont été peu étudiés. La composition chimique et la texture de ces sols sont très diverses, pouvant aller de celles proches des sols naturels à celles de sols très anthropisés. L'hétérogénéité spatiale est une caractéristique des sols urbains.

Ce rapport fait d'abord le point sur les mbthodes et normes d'échantillonnage les plus souvent utilisées pour les sols, avant de proposer des méthodes d'échantillonnage plus adaptée à l'investigation des sols en général, contaminés par du plomb.

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2. Méthodes d'échantillonnage

Les sols peuvent être pollués par des retombées atmosphériques, des eaux de ruissellement, des apports de matériaux extérieurs d'origine naturelle ou non, ou avoir subi des remaniements ayant modifié la répartition initiale de pollutions existantes. L'échantillonnage des SOIS doit donc être spécifique car il s'adresse à des voies d'exposition qui ne sont pas les mêmes, selon que l'on s'intéresse au sol en tant que milieu d'exposition potentielle, ou au sol en tant que milieu d'exposition potentielle et source potentielle de danger pour les autres milieux.

Par conséquent, il convient de définir au préalable la nature des besoins qui justifient l'investigation du sol, et, de là, de déterminer l'approche la mieux adaptée. Enfin, la procédure de terrain la plus appropriée pour mettre en œuvre les solutions retenues peut être recherchée.

II existe plusieurs méthodes et normes d'échantillonnage et d'analyses des sols, pouvant peut-être être adaptées, ou simplifiées, pour l'étude des sols pollués par le plomb.

2.1. MÉTHODES, VALEURS GUIDES EXISTANTES ET NORMES

2.1 .l. Stratégie d'échantillonnage dans le cadre des Evaluations

Rappel des définitions des VDSS et VCI utilisées dans les ESR

Valeur de Définition de Source Sol (VDSSl : il s'agit d'une valeur guide arbitrairement définie, qui peut être utilisée dans le caüre d'une Evaluation Simplifiée des Risques, pour délimiter des sources sol potentielles sur des sites de grande taille (au moins 1 ha). La VDSS pour le plomb est de 200 mg kg-'.

Valeur de Constat d'lmoact (VCIj Dour /es sols : cette valeur permet de constater l'importance de I'impact du milieu sol pour un usage donné dans le cadre d'une ESR. Les usages retenus sont de 2 types ; usages dits sensibles du sol et usages dits non sensibles du sol. Pour le plomb, les VCI sol usage sensible sont reprises des valeurs réglementaires allemandes pour les usages résidentiels (Prüherte Wohngebiet = 400mgkg-') et les VCI sol usage non sensible sont extraites de la même réglementation, pour les sols industriels (Prüfwerte lndustriellegebiet = 2000 mg kg-'). Ces valeurs réglementaires allemandes reposent sur des études de toxicité des polluants et sont dérivées de scénarii d'exposition génériques.

Simplifiées des Risques (ESR)

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Extraits de l'annexe 5A du Guide Gestion des sites (potentiellement) pollués, (MEDD,

Dans le cas de la caractérisation de sols comme source de iDollution, on devra faire appel à des échantillons de sol ponctuels (constitués à partir de prélèvements sur une méme hauteur), qui seront analysés afin de comparer les concentrations sur site aux valeurs de définition de source - sol (VDSS). La stratégie d'échantillonnage devra étre adaptée à la taille du site (nombre O' raisonnable " d'échantillons par site), mais surtout aux modes d'exposition possibles. L'épaisseur sur laquelle les prélèvements seront réalisés pour constituer les échantillons ponctuels sera variable, selon qu'il s'agira de rechercher une source enterrée ou une source en surface. Dans certains cas, il pourra être nécessaire de procéder à des prélèvements d'échantillons sur foute l'épaisseur de la zone non satur4e. selon un espacement métrique à adapter en fonction des conditions de terrain.

Pour les besoins de la notation, la superficie de sol concernée peut étre inférieure à 1 ha, comprise entre 1 et IO ha ou supérieure à 10 ha. Elle poum, si nécessaire, étre approchée par une stratégie itérative d'échantiîlonnage (répartition d'un petit nombre d'échantillons sur le site, complétée par des échantillons autour de tous ceux présentant des concentrations supérieures aux VDSS), dans le cas où il serait nécessaire de préciser la valeur da la superficie par rapport à ces limites. Dans le cas de sources constituées par des réseaux enterrés, la superficie pourra étre approchée par la taille de la zone collectée. La qualité de l'analyse historique sera donc fondamentale.

Pour caractériser un sol en tant que milieu d'exposition (constat et évaluation d'un impact), seule la tranche superficielle du sol (0-30 cm) est conczmée à ce stade de l'étude. Les personnes n'étant pas exposées en permanence à un point unique du milieu sol, on évaluera l'impact sur ce milieu d'exposition non plus à partir d'une valeur ponctuelle, mais à partir d'une moyenne de valeurs représentant le milieu d'exposition.

les différentes stratégies d'8chantillonnage pouvant étre développées pour les différents milieux susceptibles de faire l'objet d'investigations dans le cadre du diagnostic initial sont présentées en annexe 6 du Guide Gestion des sites (potentiellement) pollués (MEDD, 2002).

Dans l'annexe 8 du Guide Gestion des sites (potentiellement) pollués, (MEDD, 2002), il est mentionné qu'aucune démarche systématique ne peut étre proposée, chaque site étudié nécessitant une adaptation. Rappelons toutefois que, dans le cadre de l'étape B de l'étude des sols, seules des investigations légères sont envisagées.

2002) :


L'illustration 1 ci-apks donne une grille d'évaluation des différents types d'approches en fonction des objectifs définis.

Stratégie : Commentaires : 1 : la plus adaptée 2 : possible de terrain 3 : peu adaptée 4 : la moins adaptée

A ; à appliquer avec une technique de criblage analytique

B : adaptée seulement si des tendances sont connues C : validation statistique si l'ensemble du site est couvert D : possible si le site est supposé propre (plusieurs

techniques)

Illustration 1 - Evaluation des stratégies d'échantillonnage en foncüon de I'objedif (EPA, 1991).

Ce tableau montre clairement qu'il n'existe pas qu'une stratégie unique d'échantillonnage permettant d'aborder tous les besoins pour lesquels une investigation du sol est jugée nécessaire.

Par conséquent, il convient de définir au préalable la nature des besoins qui justifient l'investigation du sol, et, de là. de déterminer l'approche la mieux adaptée. Enfin, la procédure de terrain la plus appropriée pour mettre en œuvre les solutions retenues peut être recherchée.

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Quel que soit la superficie de la zone, il est recommandé d'effectuer au minimum 14 à 16 prélèvements élémentaires.

Le prélèvement doit correspondre à la profondeur du labour ou à la zone explorée par les racines (prairie permanente).

Chaque prélèvement élémentaire doit être homogénéisé et les éléments grossiers (> 2 cm) doivent a re éliminés.

L'échantillon de laboratoire doit être composé d'environ 50 g de chacun des prélèvements élémentaires, homogénéisé et quarté pour obtenir un échantillon d'environ 500 9.

2.1.3. Projet de nome : ISO 103$1-5 : Qualité des sols - Echantillonnage - Partie 5 : Lignes di-rices relatives à l'investigation des sols pollués en sites urbains et industriels

Pour mémoire le 29/08/2002. la France a voté négativement mais le texte a été adopté par 10 voix contre 14. Au cours de la rbunion du 18/07/2002, la Commission a décidé de ne pas reprendre cette norme IÇO dans la collection des normes françaises.

2.2. CAS ~ É T U D E S

En pratique, il semble que les stratégies d'échantillonnage les plus utilisées pour évaluer la pollution des sols autour d'un site pollué soit des adaptations libres de la norme AFNOR X 31-100.

2.2.1. Stratégie d'échantillonnagie et analyse des sols dans le cadre du programme ASPITET

Stratégie d'échantillonnage

Cette étude a pour but de fournir des références sur les teneurs en éléments traces dans les sols français. Cette étude ne concerne que les sols des zones rurales (sols cultivés ou forestiers) et chaque prélèvement (d'environ 1 kg) correspond à un horizon pédologique (il ne s'agit pas d'échantillon composite ) rélevé dans une fosse (sauf pour les prélèvements en profondeurs qui, parfois, ont été faits a la tarière). Chaque horizon a été repéré, décrit et prélevé selon les régles habituelles en pédologie (Baize. 1997).

Analyse des sols

La préparation des sols a consisté en un séchage a i'air et un concassage a la main des agrégats dans un mortier en porcelaine avant un tamisage à 2 mm (trous ronds).

L'analyse du plomb total à été faite par spectrométrie ICP après une mise en solution a l'acide fluorhydrique et perchlorique (Norme NF X 31-147).


En plus de l'analyse du plomb, les analyses suivantes ont été réalisées : teneur en carbone organique, carbonate total, pH, capacité d'échange cationique, dosage du cadmium, du zinc, du fer et du manganèse.

Une aliquote est broyée à 0,315 mm pour les mises en solution. Les échantillons ont subi une calcination à 450°C avant leur mise en solution à l'acide fluorhydrique et perchhlorique selon la norme NF X 31-147. L'analyse du plomb à été faite par spectrométrie d'absorption atomique avec atomisation électrothermique.

Les résultats du programme ASPITET ont été rassemblés dans un ouvrage (Baize, 1997).

2.2.2. Stratégie d'échantillonnage et analyse des sols dans le cadre des

La présentation de la stratégie d'échantillonnage utilisé par I'INRA est extraite d'une u Etude de l'impact dune usine sur les teneurs en plomb des sols environnants - Commune de Nouan-le-Fuzelier (Loir et Cher) D faite par Baize (2002).


Les prélèvements ont été effectués selon une grille de trois cercles centrés sur la source de pollution à une distance respective de 300, 600 et 1000 m selon six directions à 60" à partir d'un axe NE-SW qui tient compte des vents dominants. Les prélèvements ont été faits à deux profondeurs : l'horizon de surface (O à 25 cm) et un horizon siteé un peu plus en profond (40 à 65 cm). Ces emplacements théoriques ont pu être modifiés en fonction des conditions locales (éloignement volontaire des voies de chemins de fer et des routes pour éviter des pollutions au plomb secondaires : essence au plomb...).

Trois " carottes " ont été prises en triangle à environ 20 cm les unes des autres, à l'aide dune tarière, constituant ainsi un prélèvement d'environ 1 kg.

Analyse des sols

La préparation des sols a consisté en un séchage à l'air avant un tamisage à 2 mm (passage forcé à travers une passoire à trous ronds).

L'analyse du plomb total à été faite par spectrométrie ICP après une mise en solution à l'acide fluorhydrique et perchlorique (Norme NF X 31-147).

En plus de l'analyse du plomb, les analyses suivantes ont été réalisées : teneur en carbone organique, pH, capacité d'échange cationique, dosage du cadmium, du zinc, du fer et du manganèse.

Les résultats des teneurs en plomb ont été donnés sous forme de tableau, de figure (teneurs en Pb en fonction de la distance) et de catie avec les points géoréférencés.

sols agricoles potentiellement pollués

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2.2.3. Stratégie d'échantillonnage et analyse des sols dans le cadre des sols pollués autour de M&lEurop et d'Union Minière

La présentation de la stratégie d'échantillonnage utilisé par I'ISA de Lille et I'Ecole des Mines de Douai est extraite d'une étude réalisée dans le cadre du Programme de Recherches Concertées (Douay et al.. 2001).


Les prélèvements ont été réalisés dans les horizons organo-minéraux de parcelles agricoles labourées et sous prairie (selon la norme AFNOR X 31-100). L'épaisseur de l'horizon organo-minéral peut varier entre les sols labourés (25 à 30 cm d'épaisseur) et les prairies permanentes (15 à 25 cm d'épaisseur). Les prélèvements ont été faits selon deux protocoles : soit des prélèvements ponctuels soit des échantillons composites constitués à partir d'au moins une dizaine de prélèvements de terre. Les prélévements ont été réalisés en fosses ou au moyen d'un tarière ou d'une béche.

Anaiyse des sois

La préparation des sols a consisté en un séchage a une température inférieure à 4 0 T , suivie d'un concassage et d'un tamisage à 2 mm. Une aliquote est broyée à 0,315 mm pour les mises en solution.

Les échantillons ont subi une calcinatian à 450°C avant leur mise en solution à l'acide fluorhydrique et perchhlorique selon la norme NF X 31-147. L'analyse du plomb à été faite par spectrométrie d'absorption atomique avec atomisation électrothermique.

En plus de l'analyse du plomb, les analyses suivantes ont été réalisées : teneur en carbone organique (norme NF X 31-108). pH (NF ISO IO-390), calcaire total (NF ISO IO-693), capacité d'échange cationique (NF X 31-130), dosage du cadmium et du zinc.

Les résultats des teneurs en plomb ont été donnés sous forme de tableau, de cartes (courbes d'iso-concentration en plomb par la méthode de l'inverse des distances et par la méthode de krigeage).

2.3.

Faut-il envisager une norme spécifique. mieux adaptée aux différents types de sols contaminés en plomb que la norme NF X31-100 utilisée pour les sols agricoles, ou bien les stratégies d'échantillonnage retenues dans ces études, et, en particulier, celle de la norme NF X31-100, sont-elles adaptées à la problématique des sols en général ?

Le tableau de l'illustration 3 présente I'epplicabilité de la stratégie d'échantillonnage de la norme NF X 31-100 par rapport aux différents objectifs qui peuvent motiver l'investigation d'un sol urbain.

TRANSPOSITION AU CAS DES SOLS CONTAMINES


Cas possible

1 Evaluation du risaue I Oui I Applicabllité de la norme NF X 31-100

1 Identification des sources I Délimitation de l'extension dune source

Perspectives de déconiamination

Non I Non

Oui dans certains cas pour évaluer la nécessité de décontamination

Non Dour délimiter les zones à traiter

1 Contrôle de la dbntamination 1 Oui I llluslraüon 3 - iisfe des cas possibles ef niveau d'adapfaüon de la sfrafégie d'échanfi/lonnage

des sols agricoles (nome NFX 31-100) au cas des sols urbains à usage récréaiifs contaminés par du plomb.

Ainsi, la stratégie d'échantillonnage préconisée dans la norme NF X 31-100 n'est que partiellement adaptée aux besoins potentiels d'investigation. En effet, elle permet d'évaluer la qualité globale d'une parcelle (par rapport à des besoins agricoles, ou d'évaluation de risques), et la constitution d'échantillons composites n'est pas un inconvénient. s'agissant de contaminations par des substances comme le plomb, non volatiles. Elle semble donc adaptée aux besoins de l'évaluation des risques présentés par le sol, ce qui est l'objectif recherché.

Cependant, elle n'informe que sur la qualité globale de la tranche superficielle de la parcelle. Cette information est suffisante s'il s'avère que la qualité du sol ne représente pas un risque inacceptable. Dans le cas contrai're, il faut procéder à un traitement ou prendre des mesures d'urbanisme adaptées. Pour cela, il faut alors mettre en œuvre une approche spécifique permettant de délimiter les zones à risque. Or, cette stratégie n'est pas adaptée pour un tel objectif.

De plus, l'approche de la norme NF X31-100 est assez lourde à mettre en œuvre sur le terrain, et nécessite des délais assez longs, ce qui peut être un handicap s'agissant de réaménagements urbains

Ainsi, la stratégie dévaluation globale de la qualité dune parcelle n'est-elle que partiellement adaptée à la problématique qui nous intéresse. Une démarche mieux adaptée aux différents problèmes posés peut être proposée.

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3. Proposition de stratégie d’échantillonnage dans le cadre des sols pollués par le plomb

3.1. PRÉSENTATION

Les sols peuvent être pollués par des retombées atmosphériques, des eaux de ruissellement, des apports de matériaux extérieurs d’origine naturelle ou non, ou avoir subi des remaniements de terrain ayant modifié la répartition initiale de pollutions existantes. Selon les cas, les premiers centimètres seulement du sol peuvent être concernés par la pollution, ou potentiellement l’ensemble de l’épaisseur du sol. Pour les usages du sol, c’est généralement la qualité de la tranche superficielle du sol qui est susceptible de représenter un risque potentiel pour la population humaine. Dans le cas d‘actions au niveau de la source, ou de prise en compte d’autres milieux d’exposition potentiels comme les eaux ou l’air, il peut être nécessaire de s’intéresser à l’ensemble de l’épaisseur du sous sol.

L’échantillonnage des sols doit donc être spécifique car il s’adresse à des voies d’exposition qui ne sont pas les mêmes, selon que l’on ne s’intéresse qu’au sol en tant que milieu d’exposition potentielle, ou au sol en tant que milieu d’exposition potentielle et source potentielle de danger pour les autres milieux d’exposition.

Les principales voies d‘exposition concernées, pour les usages du sol, sont :

l’inhalation de poussières,

Ainsi, pour ces quatre voies d’exposition, c’est la qualité globale de la tranche superficielle du sol qui représente le paramètre principal, qu’il s‘agisse d’un sol agricole, urbain ou industriel. L’épaisseur de cette tranche superficielle n’est pas définie ici de manière formelle, car elle doit être appréciée au cas par cas : s’agissant d‘évaluer le sol par rapport à un risque d’e contact direct ou d’envol de poussières, la tranche superficielle à considérer ne représente que quelques centimètres (typiquement O à 10 dans certains pays européens, comme l’Allemagne). une épaisseur trop importante pouvant aboutir à un effet de a dilution B trop important, si la contamination en plomb résulte de seules retombées atmosphériques ; s’agissant d’évaluer la qualité du sol pour un usage de type agricole, la tranche superficielle a considérer est généralement plus importante, typiquement quelques dizaines de centimètres (trente centimètres au niveau du diagnostic initial, trente à soixante en Allemagne, selon qu’il s’agit d‘un jardin ou d’un champ labouré en profondeur) (BbodSchV, 1999, ill. 4).

l’ingestion de sol ou de poussières du sol,

le contact cutané avec le sol ou des poussières du sol,

la consommation de fruits et légumes produits sur le sol contaminé.

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Voie de transfert 1 Usage 1 Profondeur d'investigation 1 Aires de ieux. I 0-10 cm (1) habitations Parcs et aires de loisirs Industrie et zone d'activités Zones cultivées, jardins potagers Prairies

Sol -Homme

Sol -Plantes

10-35 cm (2) 0-10 cm (1)

0-10 cm (1)

0-30 cm (3) 30-60 cm

0-1 O cm (4) 10-30 cm

1) zone de contact pour l'inoculation du polluant par voie orale ou

2) 0-35 cm: Profondeur moyenne pouvant être atteinte par des enfants 3) zone cultivée 4) zone racinaire

dermale, nonobstant la voie inhalation (0-2 cm)

Illustration 4 - Recommandation extraite du Bundes-Bodenschuk- und Altlastenverordnung (BbodSchV, Allemagne, 12 juillet 1999) pour les profondeurs d'investigation des sols, en

fonction des voies de transfert prépondérantes et des usages associés.

Dans ces deux cas, ce qui importe aussi, est d'évaluer la qualité moyenne du sol, à partir de plusieurs prélèvements individuels.

En France, on retiendra les trois premier centimètres du sol pour évaluer l'exposition potentielle par le plomb issu de retombées atmosphériques sur des sols qui ne font pas habituellement l'objet d'un remaniement comme les espaces récréatifs) et 20 cm pour les sols faisant l'objet d'un remaniement conduisant à leur homogénéisation superficielle (jardins potagers, sols agricoles).

3.2. PROTOCOLE PROPOSÉ

3.2.1. Identification des besoins

L'investigation de sols peut répondre à différents types de besoins, qui peuvent s'exprimer séparément ou ensemble. Différentes stratégies d'échantillonnage peuvent répondre à ces besoins, et différents outils ou protocoles d'échantillonnage peuvent correspondre à ces stratégies. II n'est donc pas exclu de devoir procéder à plusieurs campagnes d'échantillonnage s'appuyant sur des stratégies différentes, en réponse a des besoins spécifiques. II est rare de pouvoir couvrir l'ensemble de la problématique des sols contaminés avec un seul type d'échantillonnage.

Les différents besoins que l'on peut identifier pour les sols :

La vérification de l'état du sol par rapport à un usage existant (ou défini et arrêté, dans le cas d'un projet d'aménagement). Dans ce cas, c'est essentiellement la


tranche superficielle du sol qui est concernée. Cette vérification peut également intervenir pour s'assurer qu'au moins la tranche superficielle du sol (celle qui peut étre en contact direct ou indirect avec les populations) après réhabilitation, est conforme à l'usage de la parcelle.

La recherche de zones susceptibles de contenir des teneurs en plomb incompatibles avec l'usage prévu (ou connu du site). Selon le type d'usage, il s'agit généralement, comme précédemment. de tester la couche superficielle du sol. La différence entre ce cas et le cas préchdent repose sur le schéma conceptuel du site : dans le premier cas on pense que l'état du sol est adapté à l'usage et on cherche à le vérifier, dans le second cas, on pense que l'état du sol n'est pas partout adapté à l'usage, et on cherche à vérifier cette hypothèse, en vue d'adopter des mesures de traitement ou de gestion adaptées.

La délimitation de zones contaminées à traiter, afin de permettre un usage défini du sol. Si la vérification de l'hypothèse formulée précédemment montre que certaines parties du site ne sont pas adaptées à l'usage qui en est fait, il s'agit alors de délimiter les zones devant faire l'objet dune intervention (traitement, excavation, servitudes ...) de façon à maitriser le risque potentiel d'exposition des populations. En cas d'excavation, l'échantillonnage doit permettre de définir les surfaces et les profondeurs de sol à excaver.

L'identification de zones contenant du plomb, pour lesquelles des précautions particulières doivent ëtre envisagées lors de travaux sur le site : précaution par rapport aux personnes travaillant au réaménagement du site (plan de prévention). mais aussi précautions pour éviter la dissémination de la contamination par les engins de chantier, ou l'envol de poussières ... II s'agit ici de définir les zones polluées jusqu'à une profondeur au moins égale à celle des travaux.

Si, dans beaucoup de cas, c'est la tranche superficielle du sol qui est plus particulièrement concernée. du fait des usages généralement retenus pour les sols, il y a des cas où les investigations de terrain doivent porter également sur l'épaisseur du sol. Pour ces cas là, une stratégie d'échantillonnage qui pouvait étre adaptée pour évaluer l'état global de la surface, peut se trouver être complètement inadaptée pour appréhender l'état d'un sol en profondeur. On peut noter également qu'il est rare que l'on puisse se contenter d'un examen de la seule tranche superficielle du sol, sauf s'il se trouve qu'aucune excavation ou action particulière d'aménagement n'est nécessaire.

En d'autres termes, s'il s'avère que l'état de la tranche superficielle du sol n'est pas compatible avec l'usage existant du site. une nouvelle campagne d'échantillonnage visant à identifier les sources et à délimiter les volumes à traiter doit étre envisagée, à moins de pouvoir faire appel à d'autres options de gestion.

Enfin, l'exécution de travaux de terrassement ou daménagement d'un site contaminé par du plomb, peut amener en plus a la réalisation de recherches de zones conlaminées enfouies, susceptibles d'étre mises a jour par les travaux. Dans ce cas, si des précautions ne sont pas prises pour cause de leur méconnaissance, la

BRGM/RPS292&FR - Rappori provisoire 17

contamination pleut être exportée du site lors des phases de travaux (circulation d'engins, envol de poussières, ruissellement. ..), ou les travailleurs peuvent être inutilement expcisés à des niveaux de contamination excessifs. II est à noter que ce cas peut se présenter, même si, en surface, la qualité du sol est bonne au seul regard des usages du site (cas de sources enfouies, remblais...).

3.2.2. Identification des stratégies d'échantillonnage

Une fois les besoins définis, on dispose de plusieurs types de stratégies d'échantillonnage :

Pour évaluer la qualité de la tranche superficielle du sol par rapport à un usage de type récréatif ou résidentiel (plus particulièrement pour l'habitat individuel avec ou sans jardin potager), une stratégie d'échantillonnage telle que celle pour évaluer la qualité des sols agricoles peut être appropriée. Selon le type d'infomation recherchée, et le niveau de connaissance sur le site, ce protocole s'adressera à un nombre plus ou moins important de prélèvements, et devra porter sur une épaisseur compatible avec les voies d'exposition retenues et les processus d'introduction du plomb dans les sols.

Pour évaluer le sol en profondeur et plus particulièrement, pour rechercher (identifier) une source, ou pour délimiter les volumes a excaver ou à traiter, une approche spécifique doit ètre envisagée. Cette approche est basée sur un maillage dans les trois dimensions, la densité dépend du niveau de précision souhaité et du niveau de connaissance acquise sur le site (en particulier si un diagnostic initial étape A a déjà été réalisé). L'épaisseur d'investigation à prendre en compte dans ces cas là n'est, en principe, pas limitée.

3.2.3. Adéquation des techniques d'échantillonnage aux besoins

Un tableau, permettant de croiser les besoins potentiels avec les stratégies d'échantillonnage correspondantes, peut représenter un outil d'aide à la décision, quant aux choix à retenir (iii. 5) .

Commentaires sur le tableau de l'illustration 5.

La vérification de la qualité globale d'un sol peut nécessiter la mise en œuvre d'un nombre limité de prélèvements, si suffisamment d'éléments existent pour supposer qu'il n'existe pas (ou plus, après traitement) de sources possibles d'exposition. Dans ce cas, des prélèvements ciblés (zones après traitement, zones moins documentées, zones considérées comme non contaminées. ..) suffisent pour effectuer la vérification. Cependant, si le niveau de connaissance est trop incertain, ou si on désire réaliser une cartographie de la qualité des sols en surface, une approche systématique (par lignes ou par maillage) doit être envisagée, éventuellement complétée par une approche ciblée (iii. 6).

exprimés

BRGM/RP-5292û-FR - Rapport provisoire

La recherche de zones en surface susceptibles de contenir des teneurs en plomb incompatibles avec l'usage existant du site peut 5tre le complément d'une vérification de la qualité des sols n'ayant pas confirmé l'absence de risque d'exposition compte tenu des usages déclarés. Elle peut également être initiée suite à des constatations de terrain, un diagnostic antérieur (étude historique en particulier), ou en cas de découverte fortuite de source(s) de plomb. Sa mise en œuvre correspond typiquement à la démarche de l'illustration 5. et peut se limiter à la couche superficielle du sol.

Vérificaoon de I'81at du 4.

Recherchede zones en surfaat suyz@itiblas de mntenir des teneun en plomb inwmpiitiblesavec I'usageexistantou mnnu

Wmitaoon de zonesamiamindes (sou-).

Identification des zonescontamin&es (sourap)ensurfaœ et en pdondeur.

Objectifs

S'assurer que la q d k du sdes(confomàl'lsage.

Evaluerldenüfier des zones dexpoûition potentielles. si une vérification de la q d k du sol aboutità une réponse négative. ou si indications existantes (étude historique. données existantes, mnstatations ...).

Mise en Deum de sduüons de gestion ou de réhabilitation (traitement, excavati on...). Evaluation de: besoins techni- économiques.

Idenoficationdeszonesà risque pour &ter la dispersion de amiammant. ou I'exposiüon des travailleursipopulations à la contanination. I m de kavaux daménaaement.

Evaluaüon de la qUaht.+dunsol agiicde (NF X31- 100):adaptée (-- davoir défini i'wsseur üinvesügaùon).

Evaluation de la qudité d'un sol agride (NF X31- 100) : adaptée (sous réserve davoirdéfini I'épilisseur dinbestigation)

Echanüllonnage ponduel sysiématiqw.

Echanüllonnage ponduel S y s h a t i q U e .

Commentaire

Selon le omtexie. le nomaedepoinLsde prélkRment à réaliser peut elle vaiiable. Peut nécessiteruelle complété par une approche @%que. en cas de kpns? négative.

Approche systérrratique par mriiiage (densiIe selon besoin) CU lignes.

~

UOlisaliMi #un maillage. Lecasécheant [excavaiion. baitement) considérer la prdondeur.

R m r s à un maillage selon les k i s d i ~ s i o n s .

///ustration 5 - Tableau récapitu/afif des objectifs de /'échanti//onnage, des besoins el des sfrafégies d6chaniNonnages possibles.

BRGM/RP-52928-FR -Rapport provisoire 19

4. Conclusion

L'échantillonnage de sols urbains ne consiste pas seulement à prélever une certaine quantité de sol et à l'analyser en laboratoire, mais doit répondre à une nécessité, liée au contexte du site et à son occupation.

Les besoins d'échantillonnage ne sont pas les mêmes selon que l'on souhaite vérifier la qualité d'un sol en surface par rapport à son usage, ou rechercher des zones contaminer devant faire l'objet d'un traitement.

Si dans certains cas un protocole d'échantillonnage adapté à l'évaluation de la qualité des sols agricoles peut être également adopté pour évaluer la qualité de sols urbains, une approche ponctuelle spécifique peut être nécessaire dans d'autres cas.

L'adéquation des plans d'échantillonnage au problème traité, de la stratégie de prélèvement, et l'utilisation de matériel d'analyse portable directement sur le terrain, sont susceptible de réduire significativement les coûts et les délais des campagnes d'échantillonnage à mettre en œuvre.


Bibliographie

AFNOR (1996) - Qualité des sols. Méthodes d'analyses. Recueil de normes françaises, 3"e édition, 534 p.

Baize D. (1997) - Teneurs totales en éléments traces métalliques dans les sols. Ed. INRA, 408 p.

Baize D. (2002) - Etude de l'impact d'une usine sur les teneurs en plomb des sols environnants - Commune de Nouan-le-Fuzelier (Loir et Cher).

Bundes - Bodenschutz- und Altlastenverordnung (BBodSchV) (1999) - 12 juillet 1999, Bundesanzeiger Nr 161a, 63 p.

Douay F., Perdrix E., Fourrier H., Plaisance H. (2001) - Cartographie des teneurs en cadmium, plomb et zinc dans les horizons organo-minéraux des parcelles agricoles autour des sites métallurgiques de Noyelles-Godault et Auby. Rapport de fin de contrat, Convention FEDER OBJ1-99.2-02-N085/ï2, Institut Supérieur d'Agriculture et Ecole des Mines de Douai, Décembre 2001,27p.

ISO 10381-5 : Qualité des sols - Echantillonnage - Parie 5 : Lignes directrices relatives à l'investigation des sols pollues en sites urbains et industriels.

Ministère de l'Aménagement du Territoire et de l'environnement (2002) - Gestion des sites (potentiellement) pollués, version 2, Editions BRGM.

Sterckeman T, Douay F, Proix N, Fourrier H. (2000) - Vertical distribution of Cd, Pb, and Zn in soils near smelters in the north of France. Environmental Pollution, 107, 3, 377-390.

Sterckeman T, Douay F. Proix N. Fourrier H. (2002a) - Contamination des sols vers la profondeur à Noyelles-Godault et Auby, chap. 14, 237-254. Les éléments traces métalliques dans les sols. approches fonctionnelles et spatiales, D. Baize et M. Tercé (Coord.). INRA Ed., 565p.

Sterckeman T., Douay F., Proix N., Fourrier H., Perdrix E. (2002b) - Aççeççment of the contamination of cultivated soils by eighteen trace elements around smelters in the North of France. Water, air and soi1 pollution, 135 , no 1-4, 173-194.

Wavrer Ph., (1997) - Méthodologies et stratégies d'échantillonnage des sols. Etude bibliographique. Rapport CNRSSP/l997/11, décembre 1997, 51 p.

BRGMIRP-52928.FR - Rapport provisoire 27

Protocole d'échantillonnage des sols urbains pollués par du plomb.

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