De : Services publics et Approvisionnement Canada
Le recouvrement in situ consiste à recouvrir les sédiments contaminés par une ou plusieurs couches de matières comme du sable, du gravier ou des géomembranes dans le but d’isoler chimiquement ou physiquement les contenants et de les immobiliser. Le recouvrement in situ permet de réduire rapidement les risques d’exposition, permettant le délai le plus court comparativement au suivi du rétablissement naturel (SRN), au dragage et à l’excavation. En isolant les sédiments contaminés et en réduisant au minimum les processus de transport de l’eau dans les sédiments, le recouvrement in situ élimine les voies d’exposition entre les contaminants et la communauté benthique. Cela réduit considérablement les risques potentiels liés à l’exposition aux contaminants dans les sédiments.
Les recouvrements peuvent être perméables, semi-perméables ou imperméables. Les options quant aux matériaux de recouvrement comprennent les sédiments propres, le limon, le sable ou le gravier, ainsi que des matériaux imperméables comme l’argile. Des couches synthétiques spécialisées (par exemple les géomembranes) peuvent être utilisées en combinaison avec des matières naturelles afin d’accroître l’efficacité des recouvrements. Des géosynthétiques sont parfois déployés sur des sédiments à faible dispersion afin de soutenir le matériau de recouvrement, généralement composé de sable. Une couche d’enrochement protectrice, souvent constituée d’un matériau grossier (gravier, pierres) peut être installée sur le matériau de recouvrement (sable) afin de prévenir la mise en suspension et l’érosion de la couche de recouvrement dans les zones instables (par exemple les endroits vulnérables à l’érosion). La surface de la couche de recouvrement peut également être conçue de façon à améliorer la valeur écologique du substrat en servant d’habitat à la faune et à la flore indigènes.
Lorsque le recouvrement ne suffit pas à gérer les objectifs d’assainissement, des amendements peuvent être intégrés au matériau de recouvrement, afin d’en améliorer l’efficacité. On a démontré que divers amendements réduisaient la perméabilité et le flux par l’intermédiaire du recouvrement, renforçaient la capacité de sorption de la couche de recouvrement et rehaussaient la transformation et la dégradation des contaminants. Il est possible d’incorporer directement des amendements aux sédiments contaminés (ce qu’on appelle traitement in situ) ou dans le matériau de recouvrement (ce qu’on appelle recouvrement modifié). Il peut s’agir par exemple d’argiles de faible perméabilité, de bentonite ou d’argiles organophiles (efficaces pour le confinement des liquides en phase non aqueuse), de carbone activé, de nutriments et de médias riches en nutriments, comme le compost, et des minéraux comme l’apatite, les zéolites et le fer à valence 0.
Le recouvrement convient parfaitement aux zones contaminées situées dans des environnements stables, où les fluctuations climatiques (tempêtes, inondations, tremblements de terre) et les activités d’utilisation futures (dragage, création d’une nouvelle infrastructure) sont prévisibles et peuvent être incluses dans les considérations liées à la conception. On a souvent recours au recouvrement après le dragage des sédiments portuaires, comme moyen d’isoler les contaminants ou de gérer les résidus. Le recouvrement dans les lacs et les rivières a gagné en popularité aux États-Unis, mais est toujours relativement peu répandu au Canada.
Les objectifs de conception du recouvrement in situ comprennent la stabilisation et l’isolation chimique et physique :
L’obtention de résultats fructueux avec le recouvrement de sédiments requiert une conception technique bien pensée, ainsi qu’une mise en œuvre et une surveillance soigneusement planifiées. La détermination de l’étendue du recouvrement et des matériaux à utiliser dépendra des conditions du site, des contaminants présents et des caractéristiques des sédiments.
En général, le processus d’élaboration d’un système de recouvrement in situ peut comprendre les éléments suivants :
Les entrepreneurs peuvent créer des tas de matériel de recouvrement avant la mise en place. Les articles entreposés sur place sont généralement de petites quantités de carburant et de lubrifiant (on utilise généralement une citerne mobile pour faire le plein de carburant), ainsi que diverses fournitures de chantier.
Les matériaux de recouvrement communs sont le sable, le limon, l’argile, le gravier, les pierres de protection et les géotextiles. Ces matériaux devraient être empilés et recouverts sur le site, afin de réduire au minimum la poussière et de les protéger contre les précipitations.
Lorsque le recouvrement comprend des composants de traitement, il est possible d’entreposer aussi ces matières de traitement sur place. Certains des amendements communément employés sont le carbone activé, l’apatite, l’argile organophile, les zéolites, les argiles de faible perméabilité, les nutriments et le fer à valence 0.
Sans objet.
Remarques :
Il est recommandé de réaliser des essais géotechniques en laboratoire pour établir le comportement des sédiments et des matériaux de recouvrement.
Nous devons connaître les courants, l’action des vagues et les profils des marées si nous voulons estimer la perte potentielle d’oxydants dans les eaux sus-jacentes.
Le recouvrement s’applique aux contaminants organiques et inorganiques et constitue une option envisageable pour l’assainissement des sites contaminés dans les conditions suivantes :
L’assainissement des sites dans les environnements du Nord pose des défis particuliers. Les sites sont intrinsèquement éloignés et parfois difficiles d’accès. La majorité de l’équipement requis pour l’assainissement des sites doit être transportée par bateau ou avion, possiblement en provenance d’endroits situés à des centaines de kilomètres, et à prix fort. Les restrictions climatiques (par exemple les températures froides et l’état des glaces) et les brefs créneaux saisonniers pour l’exécution des travaux peuvent limiter les options d’assainissement.
L’assainissement peut nécessiter l’imposition de restrictions ou de limites concernant la consommation d’organismes indigènes en présence de sédiments contaminés. Comme il se peut que les collectivités locales comptent sur les animaux aquatiques (par exemple, les phoques et les baleines) et les poissons comme une importante source de nourriture, ces restrictions peuvent avoir une incidence importante sur les collectivités.
L’emplacement et l’adéquation des matériaux de recouvrement, ainsi que l’équipement spécialisé requis pour la mise en place du recouvrement, peuvent être des facteurs limitatifs clés pour celle-ci dans les régions éloignées et les environnements du Nord. La surveillance à long terme requise pour le recouvrement des sédiments pourrait poser des problèmes logistiques pour les régions éloignées et de coûter très cher si des visites fréquentes aux sites sont nécessaires.
Les zones côtières peu profondes des environnements du Nord sont aussi souvent touchées par l’affouillement glacial des icebergs et de la glace de mer, ce qui limite la faisabilité du recouvrement. Les effets des changements climatiques revêtent une importance particulière pour la gestion à long terme des recouvrements sur les sites nordiques, comme les conditions conceptuelles sont susceptibles d’être modifiées, influant sur la durée de vie du recouvrement.
Commentaires : La mise en place prend habituellement d’un à quatre mois. Des inspections fréquentes sont requises durant les six premiers mois, période durant laquelle des défaillances du recouvrement ont le plus de risques de se produire.
La plupart des défaillances de l’intégrité du recouvrement se produisent dans les six premiers mois suivant sa pose (PASCF 2013). Après l’installation du recouvrement, l’environnement naturel exercera une action sur les sédiments et les matériaux de recouvrement, donnant lieu à des changements dans les couches du recouvrement. La bioturbation, l’intrusion d’eaux souterraines, la migration des contaminants et l’érosion peuvent toutes influer sur le succès du recouvrement. Les événements périodiques, tels que des inondations ou des changements des niveaux d’eau, peuvent également modifier les couches du recouvrement. Le succès à long terme du recouvrement des contaminants est possible moyennant une surveillance et un échantillonnage soutenus des matériaux afin d’évaluer l’efficacité et l’intégrité du recouvrement. Les programmes de surveillance du rendement et de la maintenance devraient être financés aussi longtemps que les risques posés par les contaminants demeurent (ce qui peut être à perpétuité) afin de veiller à l’atteinte des objectifs de rendement suivants :
La mise en œuvre de contrôles institutionnels (par exemple des interdictions d’ancrage ou de chalutage dans la zone recouverte) peut être nécessaire au succès du recouvrement aux endroits où on peut s’attendre à une activité humaine. L’USEPA (2005) recommande des vérifications annuelles de l’intégrité physique, ainsi qu’un relevé de toute la zone tous les cinq ans.
Le recouvrement peut créer des conditions anaérobies dans la couche supérieure des sédiments, entraînant la production de méthane et de sulfure gazeux sous le recouvrement. La biodégradation en anaérobiose de certains composés risque de générer des sous-produits dangereux. Randall et al. (2013) ont découvert que du métylmercure s’était produit sous un recouvrement de sédiments in situ contenant du mercure métallique. Parmi les autres produits chimiques comportant des métabolites, citons le tétrachloroéthène (PCE), une substance commune utilisée dans le nettoyage à sec, ainsi que le dichlorodiphényltrichloroéthane (DDT), un insecticide couramment employé avant 1970. Les métabolites peuvent être préoccupants pour ce qui est du rejet de ces gaz dans l’environnement et du risque que les bulles de gaz forment des fissures ou des fentes compromettant la stabilité du recouvrement.
Le principal inconvénient du recouvrement, c’est que les contaminants restent en place, entraînant un risque permanent de pertes de contaminants, de réexposition ou de perturbation des sédiments contaminés. Parmi les autres contraintes liées à l’utilisation du recouvrement comme stratégie d’assainissement, on note :
Les effets nocifs potentiels comprennent les suivants :
Le rendement du recouvrement peut être amélioré par un prétraitement in situ des sédiments, comme la biodégradation ou l’oxydation chimique (Palermo et al., 1998 et ITRC 2014). Avant le recouvrement, le dragage ou l’excavation peut permettre d’éliminer les points sensibles en ce qui concerne les contaminants ou la contamination hautement mobile.
Une forme améliorée de recouvrement, considérée comme un recouvrement modifié, consiste à intégrer des amendements de sédiments et des oxydants au matériau de recouvrement. Le recouvrement modifié emploie les mêmes réactifs que la biodégradation et l’oxydation chimique et peut apporter des améliorations semblables à celles associées aux traitements in situ en tandem. Les réactifs sont par exemple des adsorbants, des oxydants, des déchlorinateurs, des accélérateurs, des biodégradants et des produits qui diminuent la conductivité hydraulique du matériau de recouvrement (par exemple bentonite) et réduisent au minimum le rejet de contaminants dans les zones de bioturbation ou dans la colonne d’eau (ITRC 2014).
Aucun traitement secondaire n’est requis, outre la surveillance de la stabilité de la zone recouverte et de la qualité physicochimique de l’eau sus-jacente et du matériau de recouvrement.
Des exemples d’applications sont disponibles à ces adresses :
Le rendement du recouvrement in situ varie en fonction de sa conception, de la consolidation des sédiments, de l’advection, des additifs utilisés, des caractéristiques particulières du site cible et du type de contaminants présents. Pour cette raison, l’efficacité du recouvrement repose sur l’adéquation de la conception et la qualité de l’installation. La durée de vie des projets de recouvrement est tributaire du type et de la quantité de contamination, ainsi que du devenir des contaminants et des mécanismes de transport à l’œuvre dans le recouvrement. L’expérience a montré que la durée de vie prévue était de l’ordre de décennies (Palermo et al. 1998). Les modèles conçus pour l’évaluation du rendement à long terme du recouvrement aux fins de surveillance de la conception ou du recouvrement se sont également améliorés. Lampert et al. (2013) ont pu démontrer les niveaux exacts de contaminants à long terme dans les sites recouverts qui sont contaminés par des HAP, au moyen d’un dispositif d’échantillonnage passif à base de polydiméthylsiloxane et en comparant les résultats aux concentrations d’eau porale mesurées.
Les effets potentiels sur la communauté benthique comprennent des changements aux caractéristiques des sédiments, tels que les nutriments et les ressources alimentaires disponibles, une structure et une disponibilité modifiées des habitats et des changements à la salinité, à l’oxygène dissous et à la température. Ces changements peuvent conduire à l’échouement, au déplacement et à la mortalité des organismes benthiques. Des mesures d’atténuation peuvent être envisagées afin de réduire la mortalité benthique et de favoriser le réaménagement et la restauration des habitats. Elles comprennent l’utilisation des sédiments d’origine afin de favoriser le réaménagement, ainsi que l’enlèvement et le remplacement des organismes et des habitats menacés ou vulnérables.
Les activités et les agents de stress associés au recouvrement in situ des sédiments contaminés susceptibles d’avoir des répercussions sur les poissons et leur habitat comprennent les suivants :
Les modifications des échéanciers des projets (par exemple programmer les activités de façon à éviter les périodes importantes pour la santé aquatique), la mise en œuvre de mesures de protection de l’environnement (par exemple contrôles institutionnels afin de prévenir l’exposition humaine, enlèvement et remplacement des espèces en péril) et attendre les conditions de site optimales pour la mise en place du recouvrement (par exemple durant les périodes de faible énergie ou débit) sont tous des mesures à même de réduire l’occurrence de répercussions sur l’environnement et la santé humaine découlant de la mise en place du recouvrement.
Grandes voies d’exposition et santé humaine
Traitement in situ
Amendements (par exemple éléments nutritifs, microbes)
Contact avec la peau, inhalation de particules et ingestion accidentelle
Sélection d’amendements non toxiques, dans la mesure du possible Éducation du personnel concernant la sécurité et fourniture d’un équipement de protection individuel approprié et de matériel de protection (par exemple absorbants carrés), au besoin. Suivi des mesures en place pour l’entreposage et la manipulation en toute sécurité afin de réduire au minimum l’exposition, tel que l’énoncent les fiches techniques sur la sécurité du matériel.
Empilement des matériaux utilisés pour le recouvrement
Poussière
Inhalation de particules
Couverture de l’empilement et utilisation d’eau pour supprimer la poussière, au besoin Port d’équipement de protection individuel pendant la manipulation des matières
Sédiments (ruissellement menant à une sédimentation des eaux de surface)
Ingestion d’eau potable; contact direct durant la baignade.
Couverture de l’empilement pour réduire au minimum le ruissellement Surveillance de la charge sédimentaire aux sources d’eau de surface Surveillance des indicateurs visuels de l’érosion des bâtiments (par exemple rigoles : chenaux peu profonds découpés dans le sol par l’action érosive) Utilisation de filtres à limon et d’autres barrières de confinement au besoin
Installation du recouvrement
Éviter l’utilisation de matériaux très secs pour la formation de la couche de recouvrement. Appliquer les matériaux de façon qu’ils aient un impact minime pour réduire la formation de poussière. Le personnel devrait être doté d’ÉPI afin de prévenir l’exposition.
Contact avec du béton ou de l’asphalte
Contact avec la peau (brûlures chimiques, brûlures thermiques)
Éducation du personnel concernant la sécurité et fourniture d’un équipement de protection individuel approprié et de matériel de protection (par exemple absorbants carrés), au besoin. Suivi des mesures en place pour l’entreposage et la manipulation en toute sécurité afin de réduire au minimum l’exposition, tel que l’énoncent les fiches techniques sur la sécurité du matériel.
Surveillance
Émanations de gaz de sédiments sous le recouvrement
Inhalation de produits chimiques et odeurs désagréables
Surveiller les niveaux de gaz si des évents ont été installés dans le recouvrement. Surveiller les émanations de gaz au regard des préoccupations liées à la santé humaine et mettre en place des contrôles institutionnels au besoin. Dans la mesure du possible, envisager le torchage du gaz (combustion contrôlée des gaz inflammables au bout d’une torchère, dans le but de réduire le volume de gaz et de maîtriser les odeurs) comme moyen de réduire les odeurs associées à certains composés (méthane, sulfures, etc.).
Fiche rédigée par : Bruno Vallée M.Sc, LVM inc.
Dernière mise à jour par : Bruno Vallée, M.SC., LVM inc. and Ashley Hosier, Ing., Collège militaire royal
Date de mise à jour : 3 février 2017
