Campagne d’échantillonnage

La campagne d’échantillonnage est inévitable afin de mener à terme les phases II et III de la caractérisation d’un terrain. La première étape de cette campagne consiste à élaborer une stratégie d’échantillonnage.

Les critères considérés lors de la planification d’une stratégie d’échantillonnage sont : 1) les objectifs de l’étude de caractérisation, 2) la distribution anticipée de la contamination selon l’historique du site et les études antérieures réalisées à ce site, 3) l’accessibilité et la dimension du terrain et 4) la présence d’infrastructures ou de chemins préférentiels de transport des contaminants (MENV, 2003).

L’étape de l’élaboration d’une stratégie d’échantillonnage demeure primordiale au sein du processus de caractérisation puisque c’est au cours de cette étape que la localisation à la fois en plan et en coupe, la quantité et le type d’échantillons à prélever sont déterminés. La stratégie d’échantillonnage débute par une localisation en plan des stations, suivi d’une localisation en coupe des points de prélèvement et finalement le prélèvement même des

échantillons de sol. L’ensemble de cette procédure est décrite dans les guides du MDDELCC (MDDEP, 2008; 2010; MENV, 2003) et est reprise ici dans ses grandes lignes.

1.2.1.1 Localisation en plan des stations d’échantillonnage

Une campagne d’échantillonnage efficace requiert une disposition adéquate des stations d’échantillonnage (forages, puits d’exploration et/ou tranchées). Pour ce faire, il existe plusieurs approches afin de localiser ces stations en plan. La figure 1.1 schématise quatre de ces approches : a) l’échantillonnage aléatoire systématique, b) l’échantillonnage aléatoire simple, c) l’échantillonnage aléatoire stratifié et d) l’échantillonnage ciblé.

Figure 1.1 Localisation en plan des stations d’échantillonnage selon diverses approches Adaptée de BRGM (2004)

L’approche d’échantillonnage est dite systématique lorsque la localisation en plan des stations est établie par rapport à une grille. Lorsque le positionnement de chacune des stations d’échantillonnage au sein de chaque cellule de la grille ou lorsque le point de départ de la grille est choisi au hasard, l’approche est dite aléatoire systématique. La grille peut aussi être établie selon les obstacles présents sur le site ou également en fonction d’une dimension prédéterminée des cellules. Le positionnement des stations d’échantillonnage pourrait aussi être situé à l’intersection des mailles de la grille (tel que montré à la figure 1.1a) ou au centre des polygones (ou cellules) formés par la grille. Dans le guide de caractérisation du MDDELCC (MENV, 2003), on mentionne que, basé sur les expériences passées pour les sols, le choix pour la dimension des polygones est habituellement de 15 à 25 m de côté. Dans la pratique québécoise actuelle, le choix de 25 m de côté pour la dimension des polygones est fortement répandu (ce qui correspond à une surface tributaire de l’ordre de 625 m2 par station d’échantillonnage) et sert notamment de valeur comparative de référence concernant l’évaluation actuelle de l’exhaustivité d’une caractérisation.

L’approche d’échantillonnage est dite aléatoire simple lorsque la localisation des stations est purement aléatoire, c’est-à-dire sans aucune grille. Elle est rarement employée du fait qu’elle nécessite des outils informatiques particuliers et ne permet pas d’obtenir une couverture spatiale uniforme. Toutefois, elle permet d’obtenir un ensemble de données parfaitement aléatoire pour un traitement statistique ultérieur.

L’approche d’échantillonnage stratifié se distingue des autres approches par le découpage du terrain en secteurs (ou strates). À l’intérieur de chacun des secteurs prédéterminés, différentes approches peuvent être réalisées et combinées. Le cas présenté à la figure 1.1c est celui d’un échantillonnage par une stratification en trois secteurs, chacun des secteurs étant échantillonné par une approche aléatoire simple. On parle alors d’une approche d’échantillonnage aléatoire stratifié. La séparation en secteurs est possible lorsque, par exemple, la caractérisation préliminaire de phase I a souligné une diversification des activités antérieures ayant eu lieu sur le terrain ou également une différenciation des propriétés

géologiques présentes. Chacun des secteurs pourrait présenter ainsi une population statistique distincte qui pourrait faire l’objet d’un traitement statistique distinct.

L’approche d’échantillonnage est dite ciblée lorsque les stations sont localisées dans des zones où la contamination est soupçonnée. Ces zones reposent sur la revue de l’information existante et l’historique du terrain qui ont été effectués lors la caractérisation préliminaire de phase I. Le choix de ces zones est ainsi basé sur le jugement et de manière générale, fait ressortir les zones les plus contaminées du terrain. De ce fait, il est donc impossible, par cette approche, de mener vers un traitement statistique des données dont les résultats seront applicables à l’ensemble du terrain (par exemple en vue d’obtenir la concentration moyenne du terrain).

1.2.1.2 Localisation en coupe des points de prélèvement

Une fois que la localisation en plan des stations d’échantillonnage est accomplie, il est alors possible de localiser en coupe les points de prélèvement, c’est-à-dire les endroits à échantillonner verticalement au droit d’une même station. De manière générale, au moins un point de prélèvement doit être réalisé à chaque unité stratigraphique rencontrée, à chaque horizon dont la contamination est perceptible et par maximum 0,5 m de profondeur (MENV, 2003). Chaque unité stratigraphique correspond à un matériau distinct, soit d’origine naturelle, soit d’origine anthropique.

La figure 1.2 présente une schématisation de la localisation en coupe des points de prélèvements pour une même station d’échantillonnage. À partir de ce profil vertical, trois unités stratigraphiques ont été prédéterminées. Pour les unités 1 et 3, un seul point de prélèvement a été effectué pour chacune d’elles en raison, par exemple, d’une épaisseur d’unité inférieure à 0,5 m. Par contre, pour l’unité 2, deux points de prélèvement distincts ont été déterminés.

Figure 1.2 Localisation en coupe des points de prélèvements à partir d’un profil vertical 1.2.1.3 Prélèvement d’échantillons

À la suite de la localisation en coupe des points de prélèvement, on peut procéder au prélèvement d’échantillons de terrain ou également appelés « échantillons primaires ». Chaque échantillon primaire provient d’un même point de prélèvement et peut être constitué d’un seul ou de plusieurs incréments (ou petites portions de sol). Par exemple, l’échantillon prélevé au point de prélèvement B présenté à la figure 1.2 est constitué de 5 incréments (chaque incrément est représenté par un cercle). L’échantillon primaire est ensuite transféré dans un contenant approprié pour être conservé et transporté au laboratoire d’analyse dans les

délais spécifiques aux contaminants d’intérêt. Dans la pratique actuelle, la masse de l’échantillon primaire prélevé à chaque point de prélèvement est limitée par la taille du contenant utilisé. En général, cette masse est de l’ordre de 300 grammes de sol à l’état humide lorsque ledit échantillon est destiné à des analyses environnementales. Par ailleurs, l’échantillon est généralement prélevé par grappillage, ce qui sera discuté plus en détail à la section 1.4.3.