De : Services publics et Approvisionnement Canada
Le principe de la séquestration repose sur l’ajout d’amendements, incorporés à l’eau et aux sédiments, dans le but qu’ils fixent/piègent les contaminants (adsorption) présents dans ceux-ci, altérant ainsi leurs caractéristiques physiques ou chimiques pour réduire leur dispersion dans la zone biologiquement active. Elle vise à prévenir la biodisponibilité et la mobilité des contaminants et, par conséquent, leur absorption par les organismes benthiques et les organismes aquatiques.
La séquestration implique la stabilisation, c’est-à-dire une transformation des propriétés chimiques des contaminants présents dans la matrice à traiter en diminuant leur solubilité dans l’eau, leur mobilité et, par le fait même, leur toxicité.
Elle implique aussi la solidification, une transformation des propriétés physiques de la matrice à traiter par l’ajout d’agents liants qui la compactent, modifient la taille de ses pores et réduisent sa conductivité hydraulique.
Les processus intervenant dans la séquestration des contaminants sont :
La démarche la plus fréquente, en matière de séquestration, fait appel au charbon actif pour fixer les substances chimiques hydrophobes susceptibles de bioaccumulation et de bioamplification dans l’environnement. La recherche expérimentale, les études sur le terrain et les quelques projets à grande échelle portant sur l’ajout de charbon actif aux sédiments ont démontré qu’il serait possible de réduire la biodisponibilité et la concentration des contaminants dans l’eau interstitielle des sédiments et, par conséquent, leur mobilité. En ce qui concerne les métaux, la réduction de la mobilité et la biodisponibilité provient de la précipitation et/ou de la sorption qui diminuent la solubilité. Par ces processus de précipitation et de sorption, différents composés comme les minéraux d’apatite peuvent immobiliser de nombreux ions métalliques contenus dans l’eau et les sédiments : plomb (Pb), baryum (Ba), cadmium (Cd), cobalt (Co), cuivre (Cu), magnésium (Mg), manganèse (Mn), thorium (Th), uranium (U), zinc (Zn), etc.
Liens Internet :
La mise en œuvre de cette technologie peut inclure :
L’entreposage sur le site peut inclure des carburants, des lubrifiants, des amendements et autres matériaux de chantier requis pour l’opération de la machinerie et de l’équipement pour la mise en œuvre de la technologie.
Les amendements sélectionnés sont entreposés sur place et pourraient comprendre le charbon actif, le ciment, la poussière de four, la chaux, l’argile organique et des nutriments comme l’apatite (minéral composé de phosphate de calcium), la zéolite (minéral aluminosilicaté) et la sépiolite (minéral composé de silicate de magnésium). Les amendements doivent être conservés dans des contenants hermétiques et selon les recommandations du fabricant. Il faut prendre soin d’éviter les pertes attribuables à la présence de poussières ou au contact avec les précipitations.
Si du pompage d’eau est requis, des réservoirs peuvent également être présents sur le site, tout comme une unité temporaire de traitement des eaux et/ou des vapeurs.
Les sédiments contaminés séquestrés ne sont habituellement pas considérés comme des résidus, bien qu’ils demeurent en place.
Les projets de séquestration génèrent peu de déchets. Il s’agira le plus souvent de déchets de construction (lubrifiants en quantités négligeables et contenants usagés), les contenants des amendements et d’absorbants carrés utilisés. Les rejets peuvent comprendre des amendements demeurés en suspension dans la colonne d’eau et des résidus de contaminants remis en suspension pendant le mélange. Pour éviter ces rejets et prévenir la formation de poussière, tous les amendements amoncelés doivent être recouverts et, dans la mesure du possible, mélangés aux sédiments dans une zone asséchée. Les amendements excédentaires peuvent être retournés aux fournisseurs ou éliminés de manière acceptable selon l’autorité réglementaire locale.
Remarque : Des essais sur le terrain pour mesurer la conductivité hydraulique au niveau de la barrière gelée ainsi que le rayon d'influence des tubes frigorifiques sont nécessaires avant de procéder à l'installation d'une barrière gelée.
Remarques :
Des essais pilotes in situ sont recommandés afin de déterminer :
Le processus de traitement des sédiments contaminés par séquestration a été démontré en utilisant du charbon actif comme agent de stabilisation et du béton comme agent de solidification. L’utilisation du charbon actif a été démontrée dans plusieurs essais pilotes et dans quelques applications à grande échelle. L’utilisation du béton n’a pas été examinée au-delà des études pilotes et il faudra approfondir la recherche pour la mise au point d’un processus complet de séquestration des contaminants dans les sédiments.
Les argiles organiques : bentonite modifiée avec des amines afin d’atteindre environ 30 à 35 % de carbone organique.
La séquestration s’applique dans les zones comportant des habitats sensibles et où l’extraction par excavation ou dragage serait plus nuisible à l’environnement. De plus, elle permet de traiter les contaminants qui se trouvent à la surface ou à relativement faible profondeur dans la colonne de sédiments. Les contaminations peu profondes peuvent être stabilisées à l’aide de matériel d’excavation courant. Une technique très rudimentaire consiste à utiliser une excavatrice et un godet pour mélanger les amendements à la surface. Le succès de cette technique dépend de l’expérience de l’opérateur et du temps passé à mélanger les matériaux dans chaque cellule de traitement. Des types d’équipements plus spécialisés peuvent également être utilisés, notamment des excavateurs équipés de fourches configurées à la manière d’un râteau, à travers lesquels les amendements sont injectés, et des mélangeurs rotatifs à grande vitesse qui utilisent une tête de coupe conçue pour faciliter le mélange des amendements et du milieu contaminé. Les techniques de mélange à faible profondeur sont généralement applicables à une profondeur maximale d’environ 4 mètres. Elles ne sont pas très efficaces sur les sites où il y a beaucoup de débris. Afin d’atteindre des profondeurs de contamination plus élevées, il est possible d’utiliser des mélangeurs à tarière, la profondeur est alors limitée à 20 mètres en général.
Le temps requis pour achever les activités d’assainissement varie selon la portée du projet. Le volume de contaminants, le choix des amendements et le nombre d’étapes d’application et de mélange requis sont tous des facteurs qui influencent la durée du traitement.
Un projet à grande échelle nécessite un suivi à long terme des performances de la séquestration in situ afin de valider le maintien de son efficacité. Normalement, la séquestration rend toute interaction limitée pour les contaminants et inhibe leur absorption par les organismes benthiques et la végétation aquatique. Le suivi à long terme des performances peut inclure un suivi de la qualité des eaux de surface pour s’assurer de l’absence de migration en aval des contaminants au droit des zones de sédiments séquestrés. Les sites restent néanmoins vulnérables à une nouvelle contamination si des sédiments contaminés enfouis plus profondément sont découverts ou si les conditions ambiantes à cet endroit se modifient (un changement du pH peut, par exemple, nuire à l’efficacité des sorbants chimiques). Il faut donc assurer un suivi à long terme du site et vérifier le maintien de la séquestration et du confinement.
Dans le cas de la solidification/stabilisation, les contaminants sont rendus immobiles. Ils ne sont donc pas susceptibles de se lessiver au gré des variations environnementales, telles que la bioturbation (c’est-à-dire le mélange de la couche supérieure des sédiments par les organismes benthiques) et l’érosion causée par les vagues. On doit procéder à une inspection visuelle régulière pour veiller à ce que le recouvrement des sédiments solidifiés demeure en place et s’efforcer de prévenir les pertes de contaminants sous l’effet des forces d’érosion. Un suivi à long terme pourrait également mettre au jour des situations de contaminations répétées imputables à la sédimentation.
Il n’y a pas de produits secondaires générés lors du traitement par séquestration in situ de contaminants se trouvant dans les sédiments. Les contaminants sont toujours présents dans la matrice traitée, mais ils sont immobilisés ou moins toxiques et leur disponibilité est réduite significativement. Si la conception du projet permet de maintenir ou d’améliorer la stabilité des sédiments par rapport à l’érosion, la migration et la disponibilité des contaminants séquestrés par les amendements devraient être minimales. Il est possible que les réactions engendrées par l’amendement puissent modifier le pH et le potentiel redox des sédiments, ce qui pourrait avoir un effet sur la biodisponibilité d’autres contaminants.
Dans le cas de la solidification/stabilisation, les amendements sont de type alcalin et augmentent le pH général des sédiments. Les contaminants peuvent réagir à ces changements, ils sont, cependant, promptement rendus immobiles, ce qui réduit considérablement leur disponibilité, du point de vue de l’interaction environnementale et de l’absorption par le biote.
La technologie est employée à grande échelle pour une petite quantité de projets. Des études à long terme sont nécessaires pour mettre au point les normes d’utilisation dans un objectif d’assainissement de sédiments, de même que des processus précis et les motifs du recours à cette technologie. Pour cette même raison, peu d’information est disponible sur l’efficacité à long terme de la séquestration comme méthode d’assainissement pour les sédiments.
La séquestration peut être utilisée concurremment avec d’autres technologies in situ de façon à réduire davantage la disponibilité des contaminants. Il a été démontré qu’il était possible de combiner l’adsorption à l’aide de charbon actif et la déchloration à l’aide d’agents réactifs, soit, dans leur cas, le fer/palladium (Fe/Pd), pour dégrader les biphényles polychlorés (BPC) (Choi et al., 2009). L’utilisation de charbon actif faciliterait la désorption des BPC , les rendant ainsi disponibles pour réagir par réduction avec les agents de déchloration.
Aucun traitement secondaire n’est requis si les objectifs d’assainissement ont été atteints. Sinon, la contamination résiduelle de la séquestration peut être gérée avec les technologies de traitement suivantes :
Toutefois, l’interaction entre ces technologies doit être bien maîtrisée pour assurer la réussite du projet.
Les liens suivants présentent des exemples d’applications :
Lors d’essais en laboratoire, l’apatite ainsi que des argiles organiques ont permis de retirer plus de 80 % des métaux lourds en solution (Knox et al., 2006). Un projet à grande échelle a été réalisé avec l’application de charbon actif afin d’amplifier la capacité de sorption des sédiments du lac pour réduire la bioaccumulation de BPC (Patmont et al. 2020). Le charbon actif a été appliqué durant une période de 2 semaines, un suivi a été effectué avant l’application ainsi que 1 et 3 ans après le traitement. La technologie s’est avérée efficace, des réductions de 60-80 % ont été identifiées en BPC dissous.
L’agence EPA des États-Unis (2013) donne des précisions au sujet des amendements les plus prometteurs dans ce domaine.
La solidification à base de ciment est assujettie au même processus d’érosion que les matériaux de construction de ce type. L’évaluation de la performance du traitement des sols par solidification montre qu’après dix ans, on a atteint des normes supérieures aux attentes (U.S. EPA, 2009). En revanche, on ne dispose guère d’informations sur le rendement à long terme de cette technologie dans le cas de la contamination de sédiments. Une surveillance est requise pour assurer qu’il n’y a pas de mobilisation des contaminants.
Le tableau ci-contre présente les voies d’exposition mineures et majeures potentielles pour la santé humaine.
Déclencheurs des voies d’exposition (étapes de l’assainissement)
Milieu de résidence ou de transport
Voies d’exposition du public (sur place et hors site)
Surveillance
Mesures d’atténuation selon le milieu de résidence ou de transport
Préparation du site
Poussières
Inhalation de particules
Suivi des poussières
Vapeurs
Eau de surface
Eau souterraine
Animaux et plantes
Inhalation de vapeurs
Suivi de la qualité de l’air ambiant
Injection/application des amendements
Solidification/stabilisation (mélange)
Séquestration
Eau de surface (ruissellement des amendements)
Ingestion d’eau potable
Contact cutané
Consommation d’aliments traditionnels
Suivi de la qualité des eaux de surface
Eau souterraine (migration/lixiviation des contaminants ou des amendements)
Suivi de la qualité des eaux souterraines
(incluant les poissons, les mollusques et crustacés et la faune sauvage)
Suivi des tissus d’animaux et de plantes
Suivi et analyses sur les sédiments solidifiés/stabilisés
(transfert de contaminant de la zone séquestrée)
L’utilisation d’adsorbants comme le charbon actif pour séquestrer la contamination a démontré peu d’effets sur la communauté benthique environnante, quoique certaines études ont conclu à une diminution de la croissance de la végétation. Une étude a démontré une réduction de 70 % de BCP dans les tissus des poissons suite à une application de charbon actif dans un lac (Patmont et al. 2020). Les méthodes d’application pourraient jouer un rôle plus important en ce qui a trait aux répercussions sur l’écosystème aquatique, car le mélange mécanique exerce souvent des effets très importants sur la communauté benthique supérieure. Avant de perturber les sédiments par un brassage mécanique, il faut scruter les lieux à la recherche d’organismes et d’habitats sensibles qui pourraient devoir être extraits ou interdire le recours à cette méthode à la surface des sédiments.
La solidification/stabilisation peut entraîner la destruction de la communauté benthique. Les sédiments solidifiés/stabilisés pourraient ne pas être optimaux à la réhabilitation de l’habitat par les communautés. Il faut donc les recouvrir d’un matériau de remblayage propre pour favoriser le rétablissement du benthos.
Fiche rédigée par : Bruno Vallée M.Sc, LVM inc.
Mise à jour par : Ashley Hosier, P.Eng. Royal Military College of Canada
Date de mise à jour : 12 décembre 2016
Dernière mise à jour par : Frédérick de Oliveira, Frédéric Gagnon and Sylvain Hains. WSP Canada Inc.
Date de dernière mise à jour :31 mars 2024
