Version classiqueVersion mobile

Sols contaminés, sols à décontaminer

 | 
CÉDRE (Centre d'étude du droit de l'environnement)
, 
SERES (Séminaire de droit de l'urbanisme et de l'environnement) - UCL

Les notions de sols pollués et la décontamination des sols sur le plan technique

Jean-François Kreit

Texte intégral

Introduction

1La participation à ce colloque, d’un ingénieur agronome pédologue, responsable depuis quelques années d’une PME active dans le domaine des études sur la pollution des sols, a pour objet d’apporter des éléments d’ordre technique ou scientifique qui pourront contribuer à mieux cerner les concepts de sol, de sol pollué et d’assainissement des sols.

2Trois notions font l’objet de cet exposé : le sol, le sol pollué et l’assainissement du sol.

Chapitre I. La notion de sol

Section 1. Quelle définition donner à un sol ?

3Il est utile de rappeler, en premier lieu, que la protection des sols à l’égard des pollutions est une préoccupation relativement récente. Si ce soucis n’est venu que tardivement, c’est bien parce que le sol a été trop longtemps considéré comme “une boite noire”, une sorte de réceptacle inconditionnel et illimité destiné à accueillir nos déchets et les polluants générés par nos activités industrielles ou urbaines.

4Les mentalités changent, fort heureusement, et l’on reconnaît de façon de plus en plus unanime que :

  • le sol est un milieu écologiquement sensible, au même titre que le milieu “air” ou le milieu “eau” ;
  • le sol est une véritable “plaque tournante” de notre environnement, puisqu’il constitue le point d’intersection des domaines appartenant à l’atmosphère, l’hydrosphère et la biosphère et qu’il détermine directement la qualité de :
    • l’air que nous respirons (citons les émanations gazeuses à proximité des sites de décharge !)
    • l’eau que nous buvons (mentionnons les augmentations préoccupantes des teneurs en pesticides et en nitrates dans de nombreux aquifères)
    • toute la biosphère et en particulier des légumes issus de nos potagers.

Section 2. Les composants du sol et leur organisation

5Comme illustré de manière schématique dans la figure 1., le milieu “sol” se caractérise par une grande complexité et son hétérogénéité.

6En effet, l’examen macroscopique d’un sol révèle que celui-ci ne consiste pas en une entité homogène mais qu’d est constitué d’une succession de couches ou horizons aux caractéristiques physiques, chimiques et biologiques distinctes. En zone urbaine, en raison des importants remaniements du sol qui se sont échelonnés dans le temps, la superposition des différentes couches peut prendre des allures extrêmement compliquées.

7L’examen microscopique du sol révèle la variété des composants du milieu “sol”. Le sol, milieu complexe, est constitué de :

  • éléments organiques ou humus
  • éléments minéraux que l’on peut répartir en fraction grossière (sables, fragments de calcaires,...) et fraction fine du sol (argiles, oxydes de fer, de manganèse,...). Cette fraction fine joue un rôle particulièrement actif dans tous les mécanismes et toutes les réactions qui concernent les polluants dans le sol.
  • une fraction gazeuse, véritable atmosphère du sol
  • eau plus ou moins liée à la fraction solide
  • organismes vivants, animaux et végétaux, que l’on peut classer en organismes producteurs, décomposeurs, consommateurs de 1er ordre, consommateur de 2ème ordre...

Le sol : Un milieu complexe et hétérogène

Le sol : Un milieu complexe et hétérogène

Figure 1

8Ces différents composants sont organisés en :

  • agrégats solides, plus ou moins stables où se retrouvent la fraction organique et minérale et servant de support aux micro-organismes vivants
  • pores du sol remplis d’eau ou de gaz.

9Organisé de la sorte, le sol est bien un milieu discontinu ou hétérogène où sont imbriquées trois phases distinctes :

  • une phase solide où la fraction fine et organique sont responsables de phénomènes de charges électriques importants
  • une phase liquide constitué d’eau et de composés dissous
  • une phase gazeuse, atmosphère du sol.

10Au niveau des surfaces de contact entre ces trois phases, se produisent en permanence des réactions et interactions multiples : évaporation, dissolution, adsorption de molécules chargées, fixation de l’eau sur les parois solides....

11Cette complexité du sol est trop souvent ignorée alors qu’elle devrait être présente à l’esprit lors de toute analyse de la pollution du milieu terrestre. Deux conséquences de taille sont à mentionner dans le domaine précis de la pollution du sol :

  • le plan analytique, cette complexité est à l’origine du faible taux de reproductibilité qui est généralement observé sur la plupart des analyses effectuées en chimie du sol (un résultat reproduit avec une erreur de 20 % est jugé tout à fait satisfaisant).
  • sur le plan juridique, la législation sera également bien plus complexe à établir et à appliquer que pour un milieu continu et homogène comme l’eau de surface ou l’atmosphère.

12L’illustration 2 schématisant deux cas de pollution en Cuivre, donne une idée de la complexité des problèmes liés à la présence de polluants dans le sol.

13Conséquence :

  • Reproductibilité ≈ 20 %
  • Etablissement et application de la législation : problème complexe !

Illustration : cas de deux sols agricoles enrichis en cuivre par suite d’applications massives et répétées de lisier de porc. Lequel devrait être assaini ?

Illustration : cas de deux sols agricoles enrichis en cuivre par suite d’applications massives et répétées de lisier de porc. Lequel devrait être assaini ?

Figure 2

Section 3. Les Processus et les réactions au sein du sol

14Le sol est un milieu vivant et dynamique, véritable réacteur de notre environnement, doté d’une réelle capacité d’épuration.

15* En premier lieu, le milieu “sol” entretient des échanges de matière et d’énergie avec les milieux qui l’entourent.

  • avec l’atmosphère : échange de gaz et de vapeurs, transfert d’eau (précipitations) transfert d’énergie...
  • avec l’hydrosphère, transfert de masses d’eau et d’éléments dissous au niveau des contacts entre les nappes d’eau souterraines et les eaux de surface
  • avec la biosphère (plantes animaux) : exportation par les végétaux et apports par la litière,...

16Les quantités de matières qui peuvent être transférées d’un milieu vers l’autre sont extrêmement importantes.

17Par ailleurs, dans les phénomènes de transfert entre les différents milieux, le sol occupe une position centrale, véritable plaque tournante dans les différents cycles des éléments : cycle de l’eau, cycle de l’azote, cycle du carbone.

18* Au sein même du sol, un grand nombre de processus se produisent en permanence : décomposition des composés organiques par les microorganismes, adsorption des molécules chargées sur les particules solides du sol, passage en phase gazeuse des composés volatils, immobilisation de composés par précipitation, réduction de composés dans les couches profondes ou gorgées d’eau du sol,...

19Chacune de ces réactions suit une cinétique propre sous l’influence des conditions rencontrées. Ce qui implique que lorsque les conditions deviennent défavorables, certains processus deviennent extrêmement lents ou peuvent être totalement bloqués.

20L’action épuratrice du sol met en œuvre différents mécanismes. Ainsi comme illustré à la figure 3., pour un grand nombre de polluants inorganiques, tels que les métaux lourds, le sol peut agir comme simple “tampon”, pour la qualité de l’environnement et plus particulièrement des nappes d’eau souterraines grâces à la formation de liaisons chimiques particulièrement stables avec les surfaces des particules solides et l’immobilisation du polluant qui s’en suit. Pour de nombreux polluants organiques, le sol agit non seulement en qualité de filtre comme dans le cas précédent mais également en tant qu’épurateur au sens strict grâces à l’action des micro-organismes biodégradeurs du sol.

Le sol : un milieu vivant, dynamique, doté d’une capacité d’épuration.

Le sol : un milieu vivant, dynamique, doté d’une capacité d’épuration.

Figure 3

21Il est clair que dans l’un et l’autre cas, la capacité d’épuration du sol n’est pas illimitée.

22En particulier :

  • Les mécanismes présidant à l’épuration peuvent être entravés lorsque le sol est le lieu de pollutions simultanées et de natures multiples, une pollution exerçant un effet limitant sur les mécanismes d’épuration de l’autre.
  • Les conditions prévalant dans le sol, comme par exemple, l’abondance en matière organique, le pH, la présence d’éléments dissous dans la solution du sol,... peuvent réduire l’efficience des différents mécanismes invoqués. L’exemple présenté en figure 4, illustre ce type d’influence. En conditions normales, une teneur du sol en Cadmium de 2 mg/Kg, n’entraîne pas de pollution de la nappe aquifère telle que la norme de 5 μg/1 en vigueur en Région Bruxelloise pour l’eau alimentaire soit dépassée. Il en ira autrement en bordure du réseau routier par suite de l’épandage de sels et la présence de Chlorures, ou dans les sols plus acides de la forêt de Soignes.

Section 4. Le sol, un milieu dynamique

23Le sol est un milieu dynamique, dont les caractéristiques évoluent progressivement en fonction des conditions auquel il est soumis. Ainsi le sol que l’on observe est la résultante de l’interaction de différents facteurs qui se sont succédés ou ont concouru pour donner le sol d’aujourd’hui :

24Parmi les facteurs pédogénétiques ou responsable de la dynamique des sols, on peut citer :

  • les matériaux d’origine : roches, alluvions
  • les facteurs climatiques : pluies, gel...
  • le relief dont dépendent les phénomènes d’érosion,...
  • la végétation, la faune et la micro-faune

25Exemple :

Le sol mileu dynamique est la résultante de l’action de facteurs multiples

Le sol mileu dynamique est la résultante de l’action de facteurs multiples

Figure 5

26. last but not least, l’activité humaine d’apparition récente à l’échelle pédogénétique mais entraînant des changement radicaux dans les propriétés de sols.

27L’activité humaine influence l’évolution des sols de plusieurs manières :

28a) de manière ponctuelle par :

  • des phénomènes d’apports : apports d’engrais, de boues d’épuration, de remblais.... En zone urbaine comme à Bruxelles, les remblais couvrent une partie importante de la superficie (environ un tiers du territoire bruxellois est recouvert de remblais d’une épaisseur pouvant aller jusqu’à 17 m comme avenue Louise).
  • de phénomènes de perte : décapage
  • les remaniements physiques : labours, sous-solage...
  • changement des conditions physico-chimiques suite au drainage, l’irrigation, le chaulage...

29b) de manière diffuse

30par suite de la contamination généralisée du milieu ambiant qui influence le sol de manière permanente et ubiquiste.

31Les quelques considérations qui précèdent nous permettent d’introduire une mise au point :

32Un sol naturel n’est pas un sol resté en l’état depuis plusieurs ères géologiques (on parlerait alors de paléosol) mais bien un sol dont l’évolution n’est et n’a été contrôlée que par les seuls facteurs naturels à l’exclusion de tout facteur anthropique.

33Sous nos latitudes, le sol naturel est une chimère dont la recherche ressemble à la poursuite du Saint Graal. En effet, la quasi totalité de nos sols ont fait l’objet de remaniements physiques importants par suite des différentes activités économiques qui se sont succédées. Par ailleurs, le niveau de pollution diffuse, trouvant son origine dans le transport à longue distance des polluants atmosphériques, est tel que pour bon nombre de composés, les teneurs mesurées à l’heure actuelle dans le sol n’ont rien à voir avec les teneurs d’origine géogène (c.a.d. en relation avec la composition minéralogique du substrat dans lequel le sol s’est développé) ou pré-anthropiques. Paradoxalement, ce sont les zones boisées qui accusent le plus haut niveau de pollution diffuse, par suite du rôle d’interception que joue la couronne des arbres.

Chapitre II. La notion de sol pollué

Section 1. Définition du concept

34Sous nos latitudes, tous les sols sont influencés, à des degrés divers, par l’activité humaine. A partir de quand un sol doit-il être considéré comme pollué ? Comment le distinguer d’un sol resté “propre” ?

35Pour effectuer cette ségrégation de manière intrinsèque, c’est à dire en dehors de tout contexte économique, politique ou social, en première analyse, la démarche la plus naturelle consisterait à faire intervenir des critères objectifs de deux types :

36- critères descriptifs : la teneur en un composé ou une famille de composés

37ou

38- critères fonctionnels : le niveau d’activité d’un processus microbien ou enzymatique par exemple

39L’utilisation de ces seuls critères s’avère cependant malaisée. En effet,

40- en ce qui concerne les critères objectifs de type descriptif, on se heurte aux écueils suivants :

pour les composés rencontrés de manière naturelle dans l’environnement comme les métaux lourds, originellement présents dans les roches, ou les hydrocarbures aromatiques polycycliques,... des teneurs parfois extrêmement élevées sont observées dans la nature sans que l’intervention de l’homme puisse être incriminée. On peut citer comme exemple les teneurs en plomb naturellement présentes dans l’Est de la Belgique à Plombières et La Calamine, donnant naissance à des associations végétales tout à fait particulières. Ces sols sont ils à classer dans les sols pollués ?

Pour les composés de nature allogène dont la présence dans le sol résulte exclusivement de l’activité humaine (comme la plupart des organochlorés, par exemple) l’utilisation de leur seule présence comme critère discriminatoire amènerait à classer comme sol pollué une fraction importante de notre territoire comme le montre une étude récente du VITO réalisée en Flandres.

41- concernant les critères de type fonctionnel, il n’existe pas de consensus sur le ou les types de processus dont l’activité doit faire l’objet d’une mesure et sur le niveau minimum d’activité qui doit être préservé.

42En fait, il n’existe pas de définition de portée internationale permettant d’effectuer la distinction entre sol sain et sol pollué. Cette distinction est faite selon les options en matière de politique environnementale retenues dans chaque Pays ou chaque Région.

A titre d’exemple, voici rapidement quelques définitions :
Danemark, 1985, “Un sol pollué est celui qui représente une menace pour les ressources en eau souterraine et pour la santé des personnes résidentes”

Finlande 1990, “Un sol pollué est celui dont la teneur en substances nuisibles, dépasse le niveau background et dont la quantité totale est significative, ou celui dont les composants chimiques impliquent un risque important pour la santé ou l’environnement.”

Allemagne, 1981, “Un sol pollué est celui qui est susceptible d’exercer un impact négatif sur la santé et le bien-être des humains et sur d’autres ressources d’importance économique telles que le bétail, les récoltes et les ressources en eau souterraine.”

Pays-Bas, 1987, “Un sol pollué est celui contenant des substances en concentrations supérieures à celles qui sont normalement observées et où l’une ou l’autre des fonctions du sol sont affectées de manière irréversible.”

Région flamande, 1994, “la pollution du sol est la présence dans ou sur les sols de substances ou d’organismes issus d’activités humaines qui de manière licite ou illicite influencent négativement ou peuvent influencer négativement la qualité du sol.”

OTAN, CCMS, 1990, “Un sol pollué est un sol contenant des substances qui lorsque présentes en quantités ou concentrations suffisantes, sont susceptibles de causer des dommages aux humains, à l’environnement et selon les cas, à d’autres récepteurs.”

43Dresser un tableau comparatif des différentes définitions de la pollution du sol utilisées dans les différents pays industrialisés présente peu d’intérêt. Il est intéressant par contre d’identifier et de définir les concepts auxquels les différents pays font généralement appel. On peut citer par exemple :

§1 Les fonctions du sol à protéger

44Selon un rapport du Conseil de l’Europe, en 1990, six fonctions du sol peuvent être identifiées : 3 fonctions à caractère écologique et trois fonctions en relation avec l’activité humaine, à savoir :

  • la production de biomasse ou production primaire
  • la filtration, le pouvoir tampon, le stockage et la transformation des substances assurant le fonctionnement des chaînes alimentaires et la protection des eaux souterraines
  • support pour l’habitat biologique et réserve de gènes
  • support physique pour les activités humaines (routes, bâtiments) source de matières premières
  • héritage culturel (informations archéologiques...)

45Faut-il que toutes les fonctions du sol soient protégées simultanément partout ?

46A cet égard, deux écoles s’affrontent :

  • l’école “rabique” pour laquelle les Pays-Bas font figure de champion : afin de garantir un développement durable et laisser en héritage aux générations futures un environnement du qualité, la multifonctionnalité des sols doit être préservée quelque soit l’usage actuel du sol
  • l’école “casuiste”, représentée notamment par le conseil des Ministres Canadiens (CCME) et bientôt par la Région flamande : les fonctions du sol à protéger dépendent de l’usage actuel du sol et de son affectation possible

§2 Les teneurs bruits de fond ou “background”

47Sont visées par ce concept, les teneurs en composés mesurées dans le sol aux endroits considérés, a priori, comme peu touchés par la pollution (endroits écartés des sites d’activité économique intense), mais néanmoins influencés par la pollution diffuse atmosphérique.

48Selon l’interprétation qui sera donnée à ces résultats, on utilise la moyenne des teneurs ou le pourcentile 90 ou 95 %. Il s’agit donc d’une approche purement statistique permettant de dresser à l’aide de critères arbitraires le portrait robot d’un sol peu pollué.

49Il est clair qu’en milieu urbain, où les apports de matériaux d’origines très diverses donnent au sol un aspect de véritable mosaïque, ce concept statistique présente peu d’intérêt.

§3 Le risque pour la santé humaine

50De manière typique, le niveau de risque pour la santé humaine pouvant résulter de la pollution du sol est tributaire des éléments suivants :

  • le niveau d’exposition, où interviennent les facteurs suivants : quantité de substance polluante présente et disponible, type et caractéristiques des populations exposées, voies d’exposition, quantités de substance polluante concernées par chacune des voies et l’ensemble de celles-ci, quantités assimilées par les cibles les plus sensibles ;
  • la toxicité des substances présentes pour les humains et les différentes catégories d’humains
  • par intégration des deux éléments précédents : la probabilité ou vraisemblance de l’occurrence d’effets délétères pour la santé humaine.

51L’estimation de l’exposition fait intervenir des processus complexes de libération, mise à disposition, transport et assimilation des substances polluantes par les cibles humaines présentes ou susceptibles de l’être, selon des scénarios plus ou moins réalistes où interviennent le comportement des humains et certains événements d’occurrence vraisemblable. Le schémas présenté à la figure 6. illustre de manière schématique les diverses voies d’exposition à partir d’un sol pollué.

52Différents logiciels de calcul existent à l’heure actuelle afin de simplifier cette démarche analytique complexe.

§4 Le risque pour l’environnement

53Selon la définition donnée par l’OCDE, en 1989, l’évaluation de ce type de risque repose sur l’estimation quantitative ou semi-quantitative de la probabilité d’apparition d’effets clairement définis sur l’environnement, résultant de l’exposition à un produit chimique. Un exemple d’indicateur est l’estimation de la probabilité de réduction du nombre de populations.

Source : ECOTOC, Technical Report No 40, 1990

Source : ECOTOC, Technical Report No 40, 1990

54Figure 6

§5 Les risques d’autre nature

55Outre la santé humaine et la protection des écosystèmes terrestres, d’autres préoccupation peuvent entrer en ligne de compte. Il s’agit surtout du risque de dispersion de la contamination dans d’autres compartiments du milieu jusque là restés intacts (standstill principe des néerlandais) et du risque d’augmentation des coûts de remédiation en cas de prolongement de la durée de la contamination.

56Quelque soit le critère retenu, la question fondamentale qui est posée est la détermination du niveau critique que doit atteindre le paramètre-étalon afin de distinguer le sol pollué du sol sain.

57Différents systèmes discriminatoires ont été mis en place dans les pays industrialisés qui ont pour objectif d’établir cette distinction et en même temps de mettre en place une échelle de la gravité de la pollution.

Section 2. Les différents systèmes normatifs ou discriminatoires

58La comparaison entre ces différents systèmes sort du cadre de cet exposé et constitue un exercice malaisé dans la mesure où les actions déclenchées et l’obligation de mener ces actions font appel à des notions parfois très différentes.

59D’une manière très générale on peut classer les systèmes normatifs selon la grille suivante :

60D’une manière générale, on remarque que dans la plupart des systèmes la discrimination entre sol “sain” et sol “pollué” s’effectue sur la base du niveau de risque encouru par la santé ou l’environnement quelque soit l’usage auquel le sol est affecté.

61Le choix du niveau de risque (ou de la probabilité d’occurrence d’effets négatifs) discriminatoire s’effectue sur la base de la notion de “risque négligeable” ou “tolérable”. Ces niveaux sont fixés de manière arbitraire en fonction des options que la société s’est fixée en matière de qualité de vie et du milieu.

62Par exemple, faut-il considérer comme négligeable le risque découlant de la concentration dans le sol d’une substance, si la survie de 5 % ou 15 % des populations susceptibles d’être présentes dans le sol est menacée ?

63Par ailleurs, une fois la pollution du sol reconnue, la grande majorité des systèmes normatifs établissent l’échelle de gravité de la pollution, selon l’approche casuiste en prenant en compte l’usage auquel le sol est affecté.

Chapitre III. Les aspects techniques de l’assainissement des sols

64Les types de traitements des sols pollués sont aussi nombreux et variés que les types d’interventions médicales.

65Ils varient en fonction du type de polluants, du type de sol et du type de situation rencontrée sur le terrain, l’urgence du problème...

66Ainsi, si vous contactez l’Agence pour la Protection de l’environnement des Etats-Unis, vous recevez gratuitement, dans la semaine, la banque de données VISITT (Vendor Information System for Innovative Treatment Technologies) qui vous présente sur support informatique, 277 technologies d’assainissement des sols pollués disponibles auprès de 170 vendeurs américains.

67Depuis une dizaine d’années, des moyens importants sont mis à la disposition des sociétés et bureaux d’études opérant dans le secteur de l’assainissement des sols pour stimuler le développement des technologies alternatives aux premiers modes d’intervention. On peut citer à cet égard, le programme SITE lancé par l’EPA en 1986, le programme EUREKA de la DG XII et le programme LIFE de la DG XI de la Commission des Communautés européennes.

68Les questions que l’on est en droit de se poser à l’égard de ces techniques d’apparition récente sont les suivantes :

  • qu’est-ces techniques d’assainissement ont en commun ?
  • en quoi diffèrent-elles et comment les classer ?
  • en quoi consistent-elles ?
  • quel est l’impact et le résultat de leur mise en œuvre ?

Section 1. Points communs des techniques de traitement des sols pollués

69Leur objectif :

70supprimer ou du moins diminuer jusqu’à un niveau acceptable le niveau de risque que fait peser la pollution du sol sur la santé humaine, l’environnement ou tout autre cible identifiée comme d’importance. La définition du niveau acceptable dépend des options retenues en matière de qualité de l’environnement.

71La loi des rendements décroissants :

72comme l’indique le graphique classique présenté à la figure 7., plus les objectifs de réduction du risque sont contraignants, plus les coûts de traitement augmentent et l’augmentation des coûts suit en général une croissance exponentielle. Les dernières fractions de polluants présentes dans le sol sont les plus difficiles à mobiliser, à dégrader, et de ce fait, les coûts par unité de polluant détruit ou extirpé grimpent en raison des besoins croissants en temps de traitement, en énergie ou en moyens techniques.

73Le prix élevé :

74selon les objectifs finaux d’assainissement, la complexité des cas à traiter et l’échelle des chantiers, les prix unitaires (c’est à dire par m3 de sol assaini) peuvent varier de manière importante. L’ordre de grandeur des coûts d’assainissement n’en demeure pas moins très élevé puisque d’une manière générale ils se situent dans la fourchette : 2.000 BEF à 30.000 BEF par m3 de sol traité. Ce chiffre fait abstraction des études préalables, des mesures conservatoires, de la remise en état des sites après assainissement, etc...

Section 2. Type et classement des procédés d’assainissement des sols

75Les méthodes d’assainissement des sols sont fréquemment classées selon l’endroit où les processus d’assainissement sont mis en œuvre :

  • dans le sol en place : on parlera de traitement “in situ”
  • sur le site à assainir, après excavation : on parlera de procédé “on site”
  • en dehors du site à assainir : le traitement est alors qualifié de “off site”

76Graphique classique :

77concentration ou risque résiduel versus temps ou coût cumulé

RENDEMENT DES OPERATIONS D'ASSAINISSEMENT

RENDEMENT DES OPERATIONS D'ASSAINISSEMENT

Figure 7

78Une autre méthode de classement des modes de traitement repose sur le type de processus mis en œuvre : traitement par voie physique, voie chimique, voie biologique,...

79Il est possible également de classer les technologies de traitement selon l’état de leur mise au point et le degré de fiabilité quant aux résultats escomptés. On parlera alors comme l’EPA, de technologie confirmée, de technologie innovante, de technologie émergeante.

80Il nous semble plus adéquat d’opérer une discrimination sur le devenir des substances polluantes dont la présence dans le sol est à la base du risque et sur l’état du sol au sortir du traitement.

81Sans mentionner l’excavation et la mise en décharge contrôlée, qui n’est pas, à proprement parler, une méthode d’assainissement, on peut distinguer les technologies suivantes :

§1 Les technologies ne modifiant pas la quantité et la nature des substances polluantes

82Ces technologies visent essentiellement à diminuer la mobilité des substances polluantes qui sont laissées telles quelles dans le sol. Il ne s’agit pas, sensu stricto, de méthodes d’assainissement du sol, puisque celui-ci conserve son état de pollution initial et ne recouvre pas ses propriétés fonctionnelles. On pourrait qualifier ces méthodes de mesures conservatoires à rémanence plus ou moins prolongée visant à diminuer les niveaux d’exposition aux alentours des points de contamination. La pollution du sol est laissée en héritage aux générations futures. Tombent dans cette catégorie :

A. Les technologies de confinement du sol en place

83Le niveau de risque est diminué par suite de la mise en place d’un obstacle physique à la migration des substances polluantes en dehors du site pollué. Le sol est laissé en place et rien n’est mis en œuvre pour réduire la quantité et la toxicité des substances polluantes présentes. Les barrières physiques peuvent être de nature très diverse : couche de terre arborée, couche d’argile de type smectite, matériaux synthétiques (géomembrannes), création d’un gradient hydraulique par pompage, barrières électro-osmotiques,...

B. L’inertage des sols pollués

84La mobilité des substances polluantes est, cette fois, réduite en transformant le sol en matériau inerte. Ce résultat peut être obtenu par vitrification du sol (fusion de la fraction silicatée du sol en place par mise en œuvre de très hautes températures, de l’ordre de 1600 à 2000 °C, au moyen de l’application d’un courant électrique de haute intensité) ou par l’incorporation au sol de ciments organiques ou inorganiques.

§2 Les technologies qui ont pour objectif l’extraction des substances polluantes du sol

85L’objectif visé est bien de restituer au sol ses propriétés fonctionnelles et de diminuer le niveau de risque en résultat de l’extirpation d’une fraction très importante des substances polluantes hors du sol. La concentration résiduelle de polluant dans le sol dépend des objectifs de remédiation que l’on s’est fixés et est déterminante du coût des opérations.

86Les substances polluantes extraites du sol sont soit détruites, recyclées, revalorisées ou éventuellement mises en décharges.

87Le sol à traiter est soit laissé en place, soit excavé et traité sur le site ou bien traité dans des installations spécialisées.

88Un grand nombre de procédés existent, utilisés séparément ou en combinaison

A. Entraînement par la phase gazeuse

89Ces technologies adaptées aux polluants volatils favorisent la circulation des gaz dans le sol. Le gaz transitant dans le sol, peut être, selon les cas, de l’air froid, de l’air chaud, de la vapeur d’eau... Lors de son passage, le gaz se charge progressivement en vapeurs du composé polluant et est ensuite traité à sa sortie du sol. Ce type de procédé, appliqué au sol en place (Soil vapor extraction), comporte typiquement :

  • un système d’extraction de gaz au moyen de puits, galeries,...
  • une unité de traitement du gaz extrait (incinération, filtre biologique, filtre à charbon actif...)
  • éventuellement un puits d’injection de gaz dans le sol (au dessus ou sous la nappe d’eau souterraine)

90Pour le sol excavé, il est possible de pratiquer la désorption thermique des composés organiques par chauffage du sol en atmosphère contrôlée.

B. Entraînement par la phase liquide

91Des technologies très variées sont utilisées qui toutes consistent à faire passer un liquide à travers les pores du sol afin d’extraire, sous forme dissoute ou par entraînement mécanique, les substances contaminantes.

92Les liquides mis en circulation sont adaptés au type de polluant à extraire :

  • solution aqueuses pour les sels solubles (soil flushing)
  • solutions aqueuses + détergents ou solvants organiques pour les polluants organiques hydrophobes
  • solutions acides pour les métaux lourds

93Si le traitement s’effectue sur le sol en place (soil flushing), le dispositif comporte également un système d’injection, un système de pompage et un système de traitement des solutions pompées : filtration, traitement chimique,...

C. L’extraction biologique

94Les composés polluants sont extraits et accumulés par des organismes vivants spécialisés : plantes et micro-organismes. Ces procédés en sont encore au stade pilote.

D. Les autres procédés d’extraction

95Dans les procédés électrocinétiques, réalisé dans les sols en place ou dans des batteries mobiles, les substances polluantes migrent d’elles-mêmes dans la solution du sol sous forme d’ions ou de molécules chargées vers des électrodes disposées dans le sol, suite à l’application d’un champs électrique. Cette technique est extrêmement prometteuse pour les pollutions par les métaux lourds.

§3 Les procédés qui ont pour objectif la concentration du polluant dans une des fractions du sol

96La quantité et la nature du polluant ne sont pas modifiées par le traitement. Au terme de celui-ci, le sol est séparé en une fraction polluée où les polluants ont été concentrés et une fraction saine.

97La fraction polluée qui correspond la plupart du temps à la fraction organique et la fraction minérale fine est ensuite traitée d’une autre manière ou mise en décharge.

98Le lavage du sol, réalisé principalement aux Pays-Bas et en R.F.A., dans des installations gigantesques est un exemple typique de ce type de traitement.

99Les prix affichés par les entreprises de lavage varient de 3.000 à 7.000 BEF par m3

§4 Les procédés qui transforment les substances polluantes de manière à réduire leur toxicité ou leur mobilité

100La transformation du polluant peut être permanente et irréversible (altération) ou transitoire (immobilisation).

101La transformation des substances polluantes peut être réalisée dans le sol en place ou après excavation. Les substances polluantes sont transformées après extraction du sol, après concentration dans une des fractions du sol ou directement à partir de leur état initial dans le sol.

102Les produits de transformation peuvent être des molécules banales sans toxicité aucune (gaz carbonique,...) des produits de métabolismes intermédiaires à toxicité moindre, des formes fixées et inertes du polluant (hydroxydes métalliques coprécipités...).

103Selon le degré de performance atteint, le sol traité recouvre ses qualités fonctionnelles et le niveau de risque décroît. Le terme “traitement de la pollution du sol”, revêt ici tout son sens.

104Les types de traitement sont nombreux. On peut distinguer :

A. Les traitement par voie biologique

105Bien que nos connaissances n’ont pas dépassé le stade embryonnaire, il est certain que ce type de procédé représente la voie d’avenir. En effet, ces techniques sont moins coûteuses, leur impact sur l’environnement est faible et, bien menées, elles peuvent pousser la dégradation du polluant jusqu’au stade de risque négligeable puisque la fraction rémanente dans le sol n’est pas mobilisable par les organismes vivants.

106Comme tout phénomène naturel, l’altération biologique est un phénomène complexe dont la réussite dépend d’un grand nombre de facteurs qu’il convient de contrôler. De ce fait, ce type de traitement revient principalement à contrôler, à leur niveau optimum, les facteurs exerçant une influence sur la cinétique de la transformation biologique : T°, pH, présence de nutriments, présence d'O2, humidité, populations des organismes vivants intervenant de manière directe ou indirecte, homogénéité,...

107Deux règles d’or s’imposent au dépollueur :

  • pourquoi compliquer ce qui peut être simple ?
  • pourquoi se presser si le temps travaille pour vous ?

108Dans ce type de technologie, il est possible de modifier un grand nombre de paramètres de sortes que les variantes sont très nombreuses. Les principaux paramètres modulables sont les suivants :

  • organismes responsables de la transformation : bactéries, levures, champignons, autres
  • origine des organismes : originaires du sol - apportés
  • lieu du traitement : sol en place - réacteur - andains - horizon superficiel du sol (land farming),...
  • taux d’humidité : sol humide - boues - sol saturé
  • potentiel rédox : conditions oxydantes - conditions réductrices
  • source d’oxygène (accepteur d’électrons) : air, O2, H2O2 NO-3,...
  • apports de nutriments : N, P, K, méthane ou autre co-métabolite, matière organique
  • température : T° extérieure - T° contrôlée
B. Les traitements par voie thermique

109Dans ce type de technologie, les sols sont traités à haute température après excavation dans des installations spécialisées de grande taille, fixes pour la plupart. On vise à détruire les contaminants du sol par la chaleur. On distingue :

  • l’incinération : où la haute température (600 à 900 °C) entraîne la destruction directe des polluants
  • la pyrolyse : où les contaminants sont transformés en absence d’oxygène et à des t° plus modérées (<600 ° C) en molécules plus simples qui passent en phase gazeuse pour être ensuite incinérées.

110Le matériau résultant de ce traitement n’a plus grand chose de commun avec un sol et doit être reconditionné avant d’être utilisé en tant que tel.

C. Les traitements chimiques du sol

111Les contaminants présents dans le sol sont transformés en produits moins ou non toxiques au moyen de réactions chimiques déclenchées par l’addition de réactifs ou par la mise en œuvre de moyens physiques (U.V.). Les principales réactions utilisées sont :

  • l’oxydation, ex : addition d’hypochlorite pour oxyder les Cyanures en cyanates...
  • la réduction, ex transformation du Cr(VI) en Cr (III)
  • la complexation, la chélation, la coprécipitation... qui à proprement parlé diminuent la mobilité ou la disponibilité du contaminant plutôt que sa toxicité.

Section 3. Critères de sélection des procédés de traitement

112Il n’existe pas de procédé miracle et passe-partout pour l’assainissement des sols. Choisir parmi la vaste pharmacopée de la remédiation des sols reviendra toujours à effectuer un compromis.

113Les critères les plus courants qui interviennent dans ce choix sont :

  • le prix
  • l’impact global sur l’environnement ou l’éco-bilan, critère malheureusement trop souvent ignoré
  • les contraintes de temps
  • les contraintes d’encombrement des sites à traiter
  • le niveau de risque résiduel et le degré de certitude d’atteindre ce niveau dans des limites de coûts que l’on s’est fixées.

Conclusions

114Lorsqu’un juriste s’adresse aux sciences exactes, c’est, à tout le moins, afin d’obtenir une réponse qui l’est tout autant, dans le but de recueillir des éléments positifs, non discutables et reconnus par tous.

115Dans le domaine abordé aujourd’hui, ces éléments positifs sont par exemple : la concentration en substance polluante dans le sol, le niveau de pollution du sol, les dommages qui pourraient en résulter et les frais nécessaires pour la remise en l’état...

116Force est de reconnaître que dans l’état actuel de nos connaissances, les chimistes du sol sont souvent bien en peine de fournir des réponses présentant un degré de fiabilité suffisamment élevé pour que les résultats soient indiscutables et reconnus par tous.

117Le sol, rappelons-le, est essentiellement un milieu complexe et hétérogène. Les biais pouvant survenir au niveau des étapes de l’échantillonnage et de l’extraction du polluant avant sa mesure induisent des probabilités d’erreur importantes dans la détermination des teneurs réellement présentes dans le sol.

118L’estimation du risque implique l’intégration d’un ensemble complexe de phénomènes qui concourent à générer l’exposition. L’estimation quantitative du niveau d’exposition amène à introduire des hypothèses simplificatrices en fonction de scénarios choisis. Il existe des limites de validité des hypothèses et de plausibilité des scénarios qui correspondent aux situations moyennes ou normales. Une incertitude existe donc toujours, liée à l’occurrence de situations extrêmes ou exceptionnelles.

119Il en découle que le degré de pollution du sol et l’objectif d’assainissement du sol, deux éléments déterminants du niveau de risque, ne sauraient constituer des paramètres intrinsèques reposant sur une base objective et universelle. La fixation de ces paramètres sera toujours un exercice emprunt d’incertitude et d’arbitraire.

120Heureusement les progrès rapides observés de nos jours dans le domaine de la remédiation des sols pollués permettent d’augurer que cette marge d’incertitude connaîtra une décroissante rapide.

Table des illustrations

Titre Le sol : Un milieu complexe et hétérogène
Légende Figure 1
URL http://books.openedition.org/pusl/docannexe/image/12701/img-1.jpg
Fichier image/jpeg, 224k
Titre Illustration : cas de deux sols agricoles enrichis en cuivre par suite d’applications massives et répétées de lisier de porc. Lequel devrait être assaini ?
Légende Figure 2
URL http://books.openedition.org/pusl/docannexe/image/12701/img-2.jpg
Fichier image/jpeg, 100k
Titre Le sol : un milieu vivant, dynamique, doté d’une capacité d’épuration.
Légende Figure 3
URL http://books.openedition.org/pusl/docannexe/image/12701/img-3.jpg
Fichier image/jpeg, 125k
Légende Figure 4
URL http://books.openedition.org/pusl/docannexe/image/12701/img-4.jpg
Fichier image/jpeg, 114k
Titre Le sol mileu dynamique est la résultante de l’action de facteurs multiples
Légende Figure 5
URL http://books.openedition.org/pusl/docannexe/image/12701/img-5.jpg
Fichier image/jpeg, 42k
Titre Source : ECOTOC, Technical Report No 40, 1990
URL http://books.openedition.org/pusl/docannexe/image/12701/img-6.jpg
Fichier image/jpeg, 239k
URL http://books.openedition.org/pusl/docannexe/image/12701/img-7.jpg
Fichier image/jpeg, 235k
Titre RENDEMENT DES OPERATIONS D'ASSAINISSEMENT
Légende Figure 7
URL http://books.openedition.org/pusl/docannexe/image/12701/img-8.jpg
Fichier image/jpeg, 38k

Auteur

Docteur en Sciences agronomiques, Administrateur de la S.A. SITEREM

© Presses de l’Université Saint-Louis, 1996

Conditions d’utilisation : http://www.openedition.org/6540

Cette publication numérique est issue d’un traitement automatique par reconnaissance optique de caractères.
Rechercher dans OpenEdition Search

Vous allez être redirigé vers OpenEdition Search