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Méthodes avancées de caractérisation de sites :
Systèmes de détection
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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)
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Premier systèmeSondes à interface membranaire
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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
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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
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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
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• 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
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Intensité du signal selon la profondeur
Conductivité électrique
des sols selonla profondeur
Sonde à interface membranaire
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Sonde à interface membranaire
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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
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Résultats en 3 D
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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
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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
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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
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Second systèmeSondes à balayage optique
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• 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
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Inefficaces pour la détection de :
– concentrations en phase dissoute;– cycles benzéniques simples (benzène, toluène,…)
– BPC
Sondes à balayage optique
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• 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).
Sondes à balayage optique
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• 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
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Sondes à balayage optique
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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
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• 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
Sondes à balayage optique
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• 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).
Sondes à balayage optique
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• 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
Sondes à balayage optique
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Visible Fluorescence
Sondes à balayage optique
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Système UVLED®
Sondes à balayage optique
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Système UVOST®(Ultraviolet Optical Screening Tool)Développé début 1990 par:US Army Corps of engineers
Sondes à balayage optique
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Système UVOST®Équipement:‐ Tige de poussée
(Geoprobe)‐ Câble à fibre optique‐ Sonde munie d’un
prisme (saphir)
Sondes à balayage optique
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SystèmeTarGOST®(Tar‐specific Green Optical
Screening Tool)
Sondes à balayage optique
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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.
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Profilage de carburant selon UVOST
Profil type diesel
Profil type huile lourde
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Migration de LLPNA
Perchée Migrationverticale
Confinée
Élévation maximalede la nappe
Élévation minimalede la nappe
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Étude de cas : Profilage d’un panache de LLPNA
LLPNA observé présentementLLPNA observé historiquementLLPNA jamais observé
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Étendue interprétéeDirection d’écoulement
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Ancien parc de réservoirs
Modèle conceptuel de site LLPNA
Réservoirs à usage quotidien Rue Principale
Écoulement souterrain(sort de la page)
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Visualisation en 3‐D des LLPNA
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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.
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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.
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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.
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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.
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Questions ???
• Que pensez vous de l’application de ces méthodes?
• Envisagez‐vous l’utilisation de tels systèmes dans le futur?
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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
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