CHAPITRE 1 : SYNTHÈSE
3. LES SITES POLLUÉS ET LES SOLUTIONS DE TRAITEMENT
3.1. La prépondérance des métaux dans les sites répertoriés
De nombreux sites répertoriés pour leur réhabilitation en Amérique du Nord et en Europe sont contaminés par les métaux (Chapitre 2). En terme d’occurrence, les 3 principaux métaux discernés dans les 1000 sites prioritaires aux États-Unis (sites Superfund) sont As, Cr et Pb (USEPA, 2004); dans les 7600 sites répertoriés au Québec sont Pb, Cu et Zn (MDDEP, 2007); dans les 4000 sites répertoriés en France sont Pb, Cr et Cu (MEDD, 2008). Aux États-Unis, la fréquence de contamination par les métaux dans les principaux programmes de réhabilitation est souvent plus importante que celle causée par les produits organiques (Tableau 1).
Tableau 1. Comparaison de la fréquence de contamination par les métaux et les composés organiques pour les principaux programmes de réhabilitation de sites aux États-Unis (sources : USEPA, 2004)
Programme de réhabilitation Nbr. Total de sites Fréquence Métaux Fréquence COV Fréquence COSV
NPL (Superfund) 1 000 77% 78% 71%
U.S. DOD (Défense) 9 000 72% 64% 57%
U.S. DOE (Énergie) 5 000 55% 38% 38%
COV= Composés Organiques Volatils (ex: COV halogénés, BTEX, HAP) COSV= Composés Organiques Semi-Volatils (ex: PCB, phénols)
Figure 2. Comparaison du pourcentage de sites contaminés par les HAP et les métaux pour les programmes de réhabilitation aux États-Unis, au Québec et en France.
HAP= Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques
aUSEPA, 2004 bMDDEP, 2006 cMEDD, 2008
dNombre total de sites répertoriés dans le cadre des programmes de réhabilitation
0 20 40 60 80 100
US Superfund Sites Quebec France HAP Metaux % de sit es co nt am in és 44% 77% 13% 19% 18% 18% (Pb) 6055 sitesd 3900 sitesd Québecb HAP Francec Métaux 20 60 100 US Superfund Sitesa 1000 sitesd
HAP= Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques
aUSEPA, 2004 bMDDEP, 2006 cMEDD, 2008
dNombre total de sites répertoriés dans le cadre des programmes de réhabilitation
0 20 40 60 80 100
US Superfund Sites Quebec France HAP Metaux % de sit es co nt am in és 44% 77% 13% 19% 18% 18% (Pb) 6055 sitesd 3900 sitesd Québecb HAP Francec Métaux 20 60 100 US Superfund Sitesa 1000 sitesd
Les inventaires récents des sites contaminés par les agences environnementales du Québec et de la France indiquent que la fréquence de contamination par les métaux est comparable à celle des HAP (Figure 2). Cependant, les hydrocarbures pétroliers sont les polluants les plus fréquents en France (MEDD, 2008) et au Québec (MDDEP, 2006). Aux États-Unis, la plupart des sites sont affectés par une contamination mixte : pollution simultanée par des métaux et des composés organiques (Chapitre 2).
3.2. La gestion des SCM aux États-Unis et en Europe
Malgré les efforts fournis au cours des vingt dernières années dans le développement des technologies de traitement des SCM, l’enfouissement/confinement demeure l’option de gestion la plus utilisée en Amérique du Nord (Chapitre 2). L’enfouissement/confinement n’est pas une solution environnementale satisfaisante, alors que la gestion par le traitement s’intègre dans une politique de développement durable. Contrairement aux polluants organiques, les métaux ne peuvent pas être dégradés ou détruits. Les procédés sont limités à deux principes d’action: (1) l’immobilisation (fixation; isolation; ou réduction de la mobilité/toxicité des métaux); (2) l’extraction (séparation des métaux de la matrice du sol).
La Figure 3 résume ces différentes stratégies et les technologies pertinentes pour traiter spécifiquement les SCM. Le Chapitre 2 de ce document récapitule les différents avantages, inconvénients, limites d’utilisation et efficacité selon la forme des métaux pour chaque technologie de dépollution. L’utilisation des traitements ex-situ se révèle pertinente pour la décontamination des sites urbains, car les terrains à réhabiliter sont souvent de petite taille et doivent être rapidement disponibles (poussée immobilière, échéance de projets de revitalisation, etc.). Aux États-Unis, la solidification/stabilisation (S/S) ex situ est énormément utilisée pour traiter les SCM (Chapitre 3 et Chapitre 4). L’association canadienne du ciment (ACC) relate
également quelques applications récentes de la S/S au Canada, en particulier en Colombie- Britannique et en Ontario (ACC, 2008). La S/S est encore peu employée en Europe pour gérer les sols contaminés, son utilisation concernant surtout les déchets (Chapitre 2 et Chapitre 4). La S/S ex situ ne résout pas définitivement le problème de la contamination, car le procédé débouche sur l’enfouissement.
Figure 3. Schéma synthétique des technologies de traitement des sols pollués par les métaux
Les technologies alternatives d’extraction telles que les méthodes biologiques ou physicochimiques de lavage de sol sont parmi les plus prometteuses, mais la production des résidus de traitement peut engendrer une augmentation des coûts de dépollution et d’autres nuisances environnementales (Chapitre 3). Une revue exhaustive des travaux de recherche et des applications réelles des méthodes de lavage des sols (physiques et chimiques) a permis d’actualiser la synthèse des connaissances acquises au cours des 15 dernières années et de
préciser la pertinence des différentes techniques en fonction de la spécificité des métaux et des caractéristiques du sol (Chapitre 3). Les technologies de lavage de sol ont été peu employées dans le cadre des projets de décontamination en Amérique du Nord comparativement aux méthodes d’enfouissement ou d’immobilisation (Chapitre 2 et Chapitre 4). Les procédés de lavage de sol sont plus intensément utilisés en Europe du Nord, principalement aux Pays-Bas, en Allemagne, en Norvège et en Suède (Chapitre 3). La combinaison des technologies doit être privilégiée, car une seule technologie ne suffit pas à décontaminer efficacement le sol.
Les méthodes d’extraction in situ (la phytoextraction et la décontamination électrocinétique, lavage de sol in situ ou soil flushing) sont appropriées aux formes adsorbées, ioniques ou facilement extractibles des métaux. La phytoextraction est en plein développement surtout aux États-Unis où elle est disponible à l’échelle commerciale (Chapitre 2). L’utilisation in situ d’agents de chélation est souvent requise afin d’améliorer les taux d’extraction des métaux (fraction disponible) par les plantes hyper accumulatrices (Cooper et al., 1999; Lestan et al., 2008; Liu et al., 2008). L’utilisation du traitement électrocinétique in situ est limitée à la restauration des sols saturés et argileux (Chapitre 2). La technologie électrocinétique a permis de décontaminer 10–15 sites en Europe (surtout aux Pays-Bas), tandis que cette technique a été peu utilisée aux États-Unis, et ce, malgré une dizaine de projets pilotes supervisés par le Département de la Défense (Chapitre 2).
Dans le cas où l’extraction des métaux est techniquement difficile ou peu rentable économiquement, les techniques de stabilisation in situ des métaux (utilisant des plantes, des microorganismes, des stabilisants biologiques et/ou chimiques) peuvent être employées pour réduire efficacement et durablement la mobilité, la toxicité ou le potentiel de lixiviation des métaux (Chapitre 4).
3.3. La gestion des SCM au Québec
La gestion des sols contaminés au Québec repose sur l’utilisation de critères génériques de sol. Le règlement sur la protection et la réhabilitation des terrains fixe les valeurs limites (critères A, B, C) pour une gamme de contaminants et détermine les catégories d’activités acceptables pour l’utilisation du site et du sol (MDDEP, 1999). En plus des critères génériques, une valeur limite pour l’interdiction d’enfouissement a été introduite plus récemment afin de limiter l’importation de sols contaminés. Les valeurs limites établies par le MDDEP pour les métaux sélectionnés dans la discussion sont présentées dans le Tableau 2.
Il importe de noter qu’il y a peu d’informations sur la gestion des SCM au Québec pour plusieurs raisons. D’une part, seulement 19% des sites répertoriés sont affectés par les métaux dont 11% présentent une contamination mixte (MDDEP, 2006). D’autre part, l’enfouissement sécurisé semble être le mode de gestion le plus utilisé pour les SCM. Il n’est donc pas étonnant de constater que, au Québec, les 2/3 des dépôts de sols et de résidus industriels sont affectés par les métaux (MDDEP, 2006). De plus, la pratique de la S/S n’est pas généralisée sur les SCM bien que la technologie soit disponible (ACC, 2008; Stablex, 2008). Le CEMRS, localisé à Montréal, a permis la démonstration de diverses technologies de décontamination pour enlever les métaux de sols en milieu urbain: la phytoextraction et deux procédés de lavage de sol (CEMRS, 2008). La phytoextraction, ainsi que les techniques électrocinétiques ne sont pas utilisées au Québec. La phytoextraction a été testée à travers plusieurs projets pilotes sur le terrain (Biogénie, 2000; Inspec-Sol, 2004), mais les résultats de ces expériences sont mitigés (la fraction non disponible des métaux peut être importante et l’utilisation d’agents chélateurs augmentent les coûts de traitement). Les techniques de lavage de sol ne sont pas employées dans les projets de
réhabilitation, bien que différentes technologies aient été testées à l’échelle pilote ou à l’échelle commerciale (6 applications reportées dans le Chapitre 3).
Tableau 2. Critères génériques pour les sols et valeurs limites d'enfouissement établis par le MDDEP
Métaux Critère Aa Critère Ba Critère Ca Critère Db
As 6 30 50 250 Cd 1.5 5 20 100 Cr 85 250 800 1500 Cu 40 100 500 2500 Ni 50 100 500 2500 Pb 50 500 1 000 5000 Zn 110 500 1 500 7500 A : Teneur de fond
B : Limite maximale acceptable pour des terrains à vocation résidentielle, récréative et institutionnelle. C : Limite maximale acceptable pour des terrains à vocation commerciale et industrielle.
D : Limite maximale acceptable pour l’enfouissement du sol
a Critères génériques pour les sols (MDDEP, 1999) b Valeurs limites d'enfouissement (MDDEP, 2008)