Une introduction aux questions liées aux hydrocarbures ......Solutions de rechange étude d’Amec...

Une introduction aux questions liées aux hydrocarbures biogéniques dans les sites fédéraux contaminés Le 4 juin 2015

Ordre du jour

1.  Aperçu

2.  Remerciements 3.  Définitions 4.  Contexte

5.  Solutions de rechange

6.  Résumé

7.  Références

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Aperçu

Les hydrocarbures figurent parmi les contaminants les plus importants des sites fédéraux.

Les hydrocarbures d’origine naturelle peuvent donner lieu à de faux excédents

Une surestimation du niveau de contamination des sols peut entraîner des coûts supplémentaires importants

► David Rae, Erin Smith et Jeff Braun (Amec Foster Wheeler)

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Remerciements

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► Hydrocarbures biogènes ►  Produits ou occasionnés par les organismes vivants ►  Origine naturelle ►  Éléments constitutifs ou sécrétion des plantes ou

des animaux ►  Exemples : perles, soie et charbon

► Hydrocarbures phytogènes ►  Produits dérivés des plantes ou créés par les

plantes

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Définitions

► Hydrocarbures pétrogénétiques ►  Produits de la combustion incomplète de produits

pétroliers ou rejets de produits pétroliers ►  Exemples : déversement d’essence, de carburant

diesel, de pétrole, etc.

► Hydrocarbures de sources anthropiques ►  Provenant de l’activité humaine

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Définitions

Exigences réglementaires

► Axées sur les mesures correctives afin de satisfaire aux exigences réglementaires établies par le Conseil canadien des ministres de l’Environnement quant au niveau d’hydrocarbures pétroliers (HCP) des sols

► Les exigences du standard pancanadien (SP) pour les hydrocarbures pétroliers dans le sol sont organisées en quatre étendues de fractions de carbone : ►  F1 (C6-C10) ►  F2 (C10-C16) ►  F3 (C16-C34) ►  F4 (>C34)

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Contexte

Exigences réglementaires : ►  La méthode de référence du CCME

fournit des protocoles d’analyse des substances chimiques qui permettent de produire des résultats exacts et fidèles sur les HCP dans l’ensemble du Canada.

►  Les solvants d’hexane, d’acétone et de dichlorométhane peuvent être utilisés ensemble pour extraire les composés organiques biogènes (COB) naturellement présents dans les sols biologiques.

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Contexte

Composés organiques biogènes

► Composés organiques produits par biosynthèse par les organismes vivants : ►  Alcanes ►  Stérols, stérones ►  Acides gras et alcools gras ►  Cires et esters cireux

► Sources : ►  Plantes ►  Algues ►  Bactéries ►  Animaux

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Contexte

Les plantes et les algues produisent des COB sous la forme de couches protectrices cireuses. Ces COB sont relâchés dans le sol à la fin de leur cycle de vie.

Pertinence pour les sites fédéraux

►  Les COB peuvent interférer avec les résultats en occasionnant des faux excédents de HCP

►  Surtout les F3, mais aussi les F2 et F4 ►  Surestimation de la contamination ►  Augmentation de la complexité du

projet ►  Coûts supplémentaires ►  Augmentation des perturbations d’un

site

► Préoccupation particulière pour les sites au sol tourbeux : ►  Forte teneur en matières

organiques ►  Sites éloignés, nordiques

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Contexte

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Solutions de rechange

Interprétation du chromatogramme


► Ancien site d’exploitation d’uranium de Sun Rose :

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Sol de référence

Sédiments de référence

Sol sous le baril vide

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Traitement au gel de silice


► Dépotoir de barils de l’autoroute 1

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► Le protocole du standard pancanadien (SP) comprend une étape de traitement au gel de silice : ►  Élimine les COB polaires de l’extrait final ►  Élaboré sur les sols minéraux ou vaseux

dont la teneur en matière organique est inférieure à 5 %

►  Les 5 g de gel de silice typiquement utilisés pour cette étape du traitement deviennent sursaturés par les sols à haute teneur en matières organiques (35 % - 60 % de matières organiques)

►  Les COB excédents qui ne sont pas absorbés par les 5 g de gel de silice feront partie de l’extrait final d’HCP.

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Résultats de l’eau souterraine

Un (1) traitement au gel de silice

Résultats de l’eau souterraine

Cinq (5) traitements au gel de silice

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Kelly-Hooper et coll. (2013)


Kelly-Hooper et coll. (2013) ► Résultats quantifiant les sous-fractions F3 d’HCP : ►  F3a (C16-C22) ►  F3b (C22-C34)

► Niveau de contamination déterminé en fonction du rapport F2:F3b : ►  Tourbe propre : rapport F2:F3b : <0,1; ►  Échantillons contaminés par du pétrole brut : ≥0,1

► Équation élaborée afin d’ajuster les concentrations en F3 de la tourbe

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Étude d’Amec Foster Wheeler (2015)


étude d’Amec Foster Wheeler (2015) ► Fondée sur l’étude de Kelly-Hooper et coll. (2013) ►  Tourbe propre ►  Tourbe contaminée par des HCP

►  Sable contaminé par des HCP

► Analyses : ►  F1, F2, F3a, F3b, F4 ►  F1, F2, F3a, F3b, F4, au moyen de trois traitements au gel de silice

► Résultats ►  Détection de F2, F3a, F3b et F4 dans l’échantillon de tourbe propre ►  F3b et F4 non décelés dans tous les échantillons de sable contaminé

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Étude d’Amec Foster Wheeler ►  Les chercheurs ont modifié l’approche utilisée par Kelly-Hopper et coll.,

notamment en ce qui concerne les sites étudiés, pour pouvoir l’appliquer au site de la 5e Escadre de Goose Bay. ►  Supposition que F4 est biogène ►  Calcul des ratios pour la tourbe propre servant de référence

►  F4:F1 ►  F4:F2 ►  F4:F3a ►  F4:F3b

►  Pour les échantillons de tourbe contaminés ►  F1, F2, F3a et F3b biogènes calculés en fonction des proportions indiquées ci-

dessus ►  Les niveaux d’HCP pétrogénétiques ont été calculés après avoir pris en compte

l’interférence des matières biogènes

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Étude d’Amec Foster Wheeler ► Conclusions ►  Les chercheurs ont modifié

l’approche de Kelly-Hooper. L’approche modifiée fournit des résultats plus uniformes et prévisibles que ceux que l’on obtient en utilisant le traitement au gel de silice à trois reprises

►  F4 et une bonne partie des F3 présents dans les échantillons recueillis sur le site d’essai étaient biogènes. Ainsi, aucune activité de dépollution n’est requise

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► Les composés organiques biogènes peuvent fausser les résultats sur les HCP, qui indiqueront que les concentrations sont plus élevées qu’elles le sont vraiment.

► La surestimation de la contamination des sols par les HCP occasionne des coûts supplémentaires importants et ajoute à la complexité.

► On doit tenir compte des effets potentiels des COB lorsqu’on planifie l’évaluation d’un site.

► Solutions de rechange pour aborder la question : ►  Interprétation du chromatogramme ►  Traitement au gel de silice ►  Approche de Kelly-Hooper et coll. ►  Modification propre au site de l’approche de Kelly-Hooper et coll.

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Résumé

► Kelly-Hooper et coll. (2013) Is It Clean or Contaminated Soil? Using Petrogenic Versus Biogenic GC-FID Chromatogram Patterns to Mathematically Resolve False Petroleum Hydrocarbon Detections in Clean Organic Soils: A Crude Oil-Spiked Peat Microcosm Experiment, Environmental Toxicology and Chemistry, Vol 32, No. 10, pp. 2197-2206.

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Références

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