Un entraînement militaire « vert », est-ce réaliste...

Recherche et développementpour la défense Canada

Defence Research andDevelopment Canada Canada

Un entraînement militaire « vert », est-ce réaliste ?

Isabelle Poulin, PhD14e Colloque annuel du Chapitre St-Laurent

Le 27 mai 2010

R & D pour la défense Canada • Defence R&D Canada




• Majorité de nos munitions sont tirées àl’entraînement (donc chez nous !)

• Fermeture du Massachusetts Military Reservation (MMR) en 1999 par l’EPA


Camp Bonneville, WAHand Grenade Range

CFB Gagetown,New BrunswickTraining Ranges

CFB-Shilo, ManitobaBattlerun

CFB-Wainwright, Alberta

Training RangesPetawawa, Ontario

Training Ranges

Massachusetts Military Reservation, MA

Fort Lewis, WATraining Ranges

Camp Guernsey, WYArtillery Range

Yakima Training Center, WATraining Ranges

Fort Leonard Wood, MOHand Grenade Range

Fort Bliss, NMTraining Ranges

Fort Greely, AK(Donnelly Training Area)

Test Ranges

Fort Wainwright, AKHand Grenade Range

Fort Richardson, AKTraining Ranges

CFB Valcartier, QuebecTraining Ranges

JeffersonProving Ground, IN

Artillery Range

Fort Polk, LATraining Ranges

Schofield Barracks, HITraining Ranges

Pohakuloa MilitaryReservation, HITraining Ranges

Fort Ord, CAAnti-Tank Range

29 Palms, CAMarine Corps Training Ranges

Fort Hood, TXTraining Ranges

Fort Carson, COArtillery Range

Cold Lake Air Weapons Range, Alberta

Air-Surface Range

Holloman AFB, NMBombing Range

Eglin Air Force Base, FL Air-Surface Range

Camp Shelby, MS Training Ranges

Sites d’entraînements US/CAN


Missions

• COMPRENDRE ET MINIMISER LES IMPACTS ENVIRONNEMENTAUX DES MUNITIONS

• SOUTENIR L’ENTRAÎNEMENT À TIR RÉEL


Depuis 17 ans…

• Caractérisation des sites d’entraînement• Étude des sources de contamination• Étude du devenir environnemental des constituants

(écotox, transport dans la vadose, etc.)• Synthèse de nouveaux explosifs• Développement de concepts pour les aires

d’entraînement• Démilitarisation


Caractérisation des sites : problématiques

Sites vastesSites vastes

Dispersion Dispersion hhééttéérogrogèènene des des contaminantscontaminants

Usage variable des sitesUsage variable des sites

Performance des munitionsPerformance des munitions PratiquesPratiques de destructionde destructiondes munitions des munitions ppéérimrimééeses

ClimatsClimats varivariééss


Les défis de l’échantillonnage


Les défis de l’échantillonnage

1 km x 1 km


Sites à caractériser

• Positions de tir– Site facile d’accès – Résidus de poudre propulsive (ex. NG, NC, 2,4-DNT)– Parfois à l’arrière du tireur

• Zones d’impact– Accès limité (danger !)– Grande aire– Résidus d’explosifs (charge principale, ex. TNT, RDX)– Résidus de métaux (petit calibre surtout)

• Sites de démolition– Accès limité (danger !)


Échantillonnage

• Multi-Increment Sampling®• Méthode EPA 8330b


Développement de la chimie analytique

• Majorité des analyses par HPLC• Traitement de l’échantillon : homogénéisation de TOUT

l’échantillon (broyage ou acétone), sous échantillon (10g) extrait dans acétonitrile (vortex + bain ultrason 18h)

• Dilution 1:1 H2O : Acn, filtration 0,45�m

• HPLC Agilent HP 1100• Colonne : Supelcosil LC-8 column 25 cm x 3 mm x 5 �m, 25�C,

injection 20 �L

• Éluant : 15:85 isopropanol/eau (v/v), débit 0,75 mL/min• Détecteur : UV (205, 230 et 250 nm).

R & D pour la défense Canada • Defence R&D CanadaMinutes

0.0 2.5 5.0 7.5 10.0 12.5 15.0 17.5 20.0 22.5 25.0 27.5 30.0 32.5 35.0 37.5 40.0 42.5 45.0 47.5 50.0

mA

U

-100

-50

0

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150

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600

mA

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600

HM

X

1

,3,5

-TN

B

TN

T

Té

tryl

2-A

-4,6

-DN

T

4-A

-2,6

-DN

T

DAD: Signal C, 230 nm/Bw:16 nm Ref 550 nm/Bw:100 nm25 ppm

Name

HM

X1,

3,5-

TN

B

TN

TT

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T

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X

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B

NG

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DN

T

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DN

T

2-N

T, 4

-NT

3-N

T


Identification et étude des sources


Hydrogéologie des sites

• Protection des récepteurs (eau potable, irrigation)

• Puits pour programmes de surveillance • Paramètres de l’eau souterraine (élévation,

débit, direction, qualité, etc.)• Modélisation, cartes de risques


Transport des matériaux énergétiques


• Biotransformation (J. Hawari)

Devenir environnemental des matériaux énergétiques

Fournier et al (2002) Appl. Environ. Microbiol. 68: 166-172Bhushan et al (2003) Appl. Environ. Microbiol. 69: 1347-1351Hawari et al (2002), ES&T 36: 5117-5123

N

N NO2N

H

H

OH

OH

HH

N

N NO2N

N

N NNO2

O2N

+Biotique

Dénitrification

+ C2H5N3O3

NO2-

N2O + biomasse

N

N N

NO2

NO2O2N

biomasse+N2O

NO2-

NH2CHODécomposition

NH3

2 H2O

CO2

RDXDécomposition par:

• Rhodococcus

• Cytochrome P450

• Hydrolyse alcaline

• Photolyse

4-nitro-2,4-diazabutanal

Dénitrification



• Sites de rejet en mer

Halifax

Site de

dépôt



• Sites de rejet en mer

• Identification de bactéries dégradant les explosifs

• Aucun explosif détecté dans les sédiments

Shewanella sediminis sp.

HAW-EB3T


Tests de toxicité (sols)Institut de Recherche en Biotechnologie

• Test de toxicité chronique• Lolium perenne

•Croissance après 19 jours•Masse (fraîche et sèche)•Contrôle positif = acide borique•ASTM, 2002; USEPA, 1989

• Test de toxicité aigue

• Eisenia andrei

• Survie après 14 jours• Contrôle positif = KCl• USEPA, 1988

• « Screening test »• Eisenia andrei

• Significatif si > 80% d’évit.• 48 h• Contrôle positif = acide borique• Env. Can., 2007

Croissance de plantes Mortalitévers de terre

Comportement d’évitement


Croissance d’algues(eau douce)

Tests de toxicité (eau et sédiments)

Phagocitose

Microtox Survie de la lentille d’eau

Survie des moules Peroxidation lipidique


Normes pour les matériaux énergétiques

• Contexte particulier : usage militaire• Pas de norme officielle publiée• Gestion des sites ? • Implication de l’IRB


Recommandations préliminaires de la qualitédes sols en fonction de la santé humaine et des fonctions écologiques pour les sites d’entraînement militaire


Développement de solutions « vertes »

• Capteur de balles

• Système de brûlage pour poudres propulsives sans contamination du site


Développement de solutions « vertes »

• Capteur de balles

• Système de brûlage pour poudres propulsives sans contamination du site

• Développement de formulations moins toxiques


Conclusions

Nos bases militaires :• Meilleure connaissance des sources de

contamination• Meilleure connaissance de l’état de nos sites • Outils de gestion• Développement de munitions moins polluantes

Entraînement durable


Remerciements• Équipe à RDDC Valcartier

– Sonia Thiboutot– Guy Ampleman– Sylvie Brochu– Emmanuela Diaz– Annie Gagnon– André Marois

• Collaborateurs nationaux– Institut national de la recherche scientifique (INRS-ÉTÉ) : Richard Martel et ses

étudiants– Institut de recherche en biotechnologies (IRB-CNRC) : Jalal Hawari, Geoffrey

Sunahara, Pierre-Yves Robidoux, Fanny Monteil-Rivera, Sylvie Rocheleau, et les autres

– Centre de recherche industrielle du Québec (CRIQ) : Sylvain Savard, Richard-François Caron

• Collaborateurs internationaux– Cold Region Research and Engineering Laboratory – United States Army Corps of

Engineers (CRREL) : Thomas Jenkins, Alan Hewitt, Michael Walsh, Marianne Walsh, Suzan Taylor, Sue Bigl, Dennis Lambert, Nancy Perron

– Accord trilatéral (Canada – Suède – Pays Bas): M. Ahlberg, N. Van Ham, A. Creemer, M. H. Wingfors, C. Edlund, L. Hägglund, A. Walejj, J. Sjöström, R. Karlsson, P. Leffler, U. Qvarfort, R. Karlsson, J. Sjöström, K. Bladfält, W. Duvalois.


Remerciements

• Équipes de déminage• Personnel au Contrôle des champs de tir des diverses bases

militaires et les officiers d’environnement• Équipes d’échantillonnage • Commission géologique du Canada• Environment Canada• General Dynamics – Produits de défense et Systèmes tactiques

- Canada

• RDDC Vecteur « Sustain »• US Department of Marine R&D• Directeur Environnement Terrestre • Directeur Général Environnement • SERDP/ESTCP (USA)

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