La contribution de la nature dans l’assainissement des sols et des eaux souterraines contaminés par des hydrocarbures

Ian Hers

Associé principal

À l’échelle mondiale, on recense des parcelles de terrain où le sol et les eaux souterraines ont été contaminés par des hydrocarbures, comme le carburant diesel et l’essence. De tels contaminants peuvent migrer vers les eaux de surface et les eaux souterraines, ce qui nuit à l’environnement et à l’approvisionnement en eau potable. Compte tenu des coûts élevés associés à l’assainissement, bon nombre de friches industrielles autrement prometteuses demeurent inexploitées.

Golder reconnaît l’importance que revêt cette question. C’est pourquoi elle mène des recherches pour trouver des façons d’assainir les sols touchés par des contaminants constitués de liquides légers en phase non aqueuse (LLPNA), tels que les hydrocarbures pétroliers présents dans de nombreux produits pétroliers courants. Les recherches de Golder portent sur la manière dont les processus naturels d’assainissement, aussi appelés « Mère Nature », peuvent s’articuler avec des technologies actives et conçues par l’homme.

Comprendre ce que la nature apporte au processus pourrait réduire les coûts, raccourcir les délais d’assainissement et permettre l’utilisation bénéfique des propriétés de plantes qui poussent un peu partout.

Quel rôle joue l’atténuation naturelle de la zone source dans l’amélioration de l’état des sols contaminés?

Parmi les techniques actuellement utilisées pour assainir les sites contaminés par des LLPNA, mentionnons l’élimination hors site qui consiste à creuser et à déverser un sol problématique, puis à le transporter par camion jusqu’à un site d’enfouissement de matières dangereuses. Cette méthode est de moins en moins viable en raison de la hausse des coûts, de l’impact des émissions de carbone liées à la circulation des camions lourds et de la réticence croissante des exploitants de sites d’enfouissement à accepter les sols contaminés.

Les solutions de rechange à l’élimination hors site comprennent les traitements in situ, comme la biorestauration améliorée. Il s’agit d’une technique permettant de stimuler l’activité microbienne dans le milieu naturel par l’ajout d’agents. Autrement, il est possible de privilégier les procédés d’oxydation chimique ou de ségrégation physique comme l’extraction des vapeurs du sol ou le barbotage.

Malheureusement, ces méthodes d’assainissement comportent aussi des effets indésirables. Certaines technologies génèrent des déchets devant être traités et le matériel d’assainissement ainsi que les véhicules utilisés produisent des émissions de carbone. De plus, l’efficacité de la plupart des techniques de traitement tend à diminuer avec le temps.

Par conséquent, Golder effectue des recherches sur une caractéristique dépendante de la nature, soit l’atténuation naturelle de la zone source. Il s’agit d’un terme employé pour décrire les processus naturels de dissolution, de volatilisation et de biodégradation qui réduisent la masse de LLPNA en subsurface. L’atténuation naturelle de la zone source suscite un intérêt croissant, en partie grâce aux recherches effectuées par Golder et d’autres organisations, qui montrent que la nature dispose d’une incroyable capacité à traiter les sols contaminés par des LLPNA.

Selon les recherches récentes, l’atténuation naturelle de la zone source peut éliminer les LLPNA à des taux semblables, voire supérieurs dans certains cas, aux taux atteints par des systèmes d’assainissement (actifs) au cours des étapes ultérieures de l’assainissement.

Les recherches de Golder mettent en évidence quatre situations principales dans lesquelles l’atténuation naturelle de la zone source peut être approchée :

  • Elle peut servir de point de référence lors de l’évaluation des conditions naturelles, de l’efficacité et du besoin de systèmes d’assainissement physiques. Par exemple, l’utilisation de la biorestauration améliorée pourrait suffisamment stimuler l’atténuation naturelle de la zone source pour satisfaire aux normes réglementaires dans les délais impartis.
  • Elle peut faire partie d’un plan d’assainissement, dans lequel on compte sur l’atténuation naturelle de la zone source pour dépolluer les zones moins contaminées du site. Les systèmes d’assainissement peuvent être utilisés pour les portions plus problématiques de la propriété en question.
  • Elle peut être utilisée comme solution autonome si les répercussions causées par les LLPNA sont stables, si les milieux récepteurs (tels que la nappe d’eau potable, les zones humides ou les cours d’eau) ne sont pas menacés et s’il est possible de démontrer que les exigences réglementaires ainsi que les objectifs opérationnels fixés par le propriétaire du site seront satisfaits dans les délais prévus.
  • Elle peut constituer la dernière étape d’un programme d’assainissement de site après que d’autres technologies d’assainissement ont atteint leurs objectifs de conception.

Pourquoi est-il important de collaborer avec la nature par l’entremise de l’atténuation naturelle de la zone source?

On note une prise de conscience du fait que l’atténuation naturelle de la zone source peut grandement contribuer à réduire la masse de LLPNA dans les sols. Ainsi, l’intégration de l’atténuation naturelle de la zone source dans un plan de traitement peut constituer une approche de gestion des risques viable et rentable sur de nombreux sites.

Il peut donc être efficace de comparer les taux d’atténuation des méthodes actives et naturelles dans les zones sources matures et stables pour évaluer les solutions d’assainissement de rechange. Autrement, l’établissement de critères de transition technologique entre l’assainissement actif et naturel peut constituer une stratégie de gestion plus durable.

Sur ce point, il convient de trouver de meilleures façons de mesurer le soutien que la nature peut apporter au traitement des sols et des eaux souterraines contaminés. Cela suppose de comprendre la différence entre les processus naturels d’atténuation de la zone source au-dessus de la nappe phréatique, où se produisent des processus aérobies (impliquant de l’oxygène), et ceux situés au-dessous de la nappe phréatique, où l’eau dans le sol entraîne une prépondérance de processus anaérobies.

La mesure du taux de dégradation (vitesse de dégradation des composés chimiques) est facilitée par le fait que la biodégradation aérobie et anaérobie produit du dioxyde de carbone (CO2). Celui-ci s’accumule dans les gaz du sol (gaz que renferment les particules de sol) et émane en surface. Golder étudie la meilleure façon de mesurer la quantité de CO2 provenant de la surface du sol afin de comprendre la présence d’atténuation naturelle sur un site donné.

La respiration des matières organiques naturelles du sol produit également du CO2, ce qui peut causer des problèmes d’interprétation quant aux concentrations de CO2 qui émanent du sol. Golder travaille sur des moyens d’appliquer la datation au radiocarbone pour remédier à ce problème. Cette méthode se fonde sur l’activité du carbone 14 (14C), un isotope du carbone, qui tend à s’épuiser au fil du temps et qui ne se trouve donc pas dans les combustibles fossiles tels que l’essence. Le carbone contemporain est relativement riche en 14C. Ainsi, en déterminant la teneur en 14C ou la fraction du carbone 14, il est possible d’obtenir la quantité de carbone qui provient des LLPNA et de calculer la quantité de contaminants en cours de dégradation.

Les travaux de Golder liés à l’application de ces technologies à des situations réelles favorisent la compréhension des facteurs qui influencent la capacité de la nature à assainir les sols contaminés.

Cela pourrait également avoir l’avantage d’aider les propriétaires fonciers et les gouvernements à élaborer la meilleure analyse de rentabilisation possible pour la remise en état de propriétés qui, autrement, resteraient inexploitées.

Pour en savoir plus sur les recherches de Golder portant sur les processus naturels d’assainissement, découvrez nos travaux sur les technologies de réhabilitation basées sur l’action des plantes et lisez notre étude de cas sur l’utilisation des arbres pour réhabiliter efficacement les sols et les eaux souterraines contaminés.

Ian Hers

Associé principal

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