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Méthodes avancées de - · PDF filed’un sondage à l’autre • Délimiter la contamination de façon ... verticale Confinée Élévation maximale de la nappe Élévation minimale

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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.

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Groupe Qualitas inc.

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Le Groupe Solroc

Qualilab Inspection inc.

Solmatech inc.

Valusol inc.

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MERCI À NOS COMMANDITAIRES

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

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