La phytoremédiation,une solution d’avenir pour le Québec

Texte intégral

(1)LA#PHYTOREMÉDIATION,#UNE#SOLUTION#D’AVENIR#POUR#LE#QUÉBEC# # # # # par# Émilie#Chevrier# # # # Essai#présenté#au#Centre#universitaire#de#formation#en#environnement## en#vue#de#l’obtention#du#grade#de#maître#en#environnement#(M.#Env.)# # # # # Sous#la#direction#de#Monsieur#Michel#Labrecque# # # # # MAÎTRISE#EN#ENVIRONNEMENT# UNIVERSITÉ#DE#SHERBROOKE# # # # # # Septembre#2013.

(2) #. SOMMAIRE( MotsWclés#:#. Bioremédiation,#. décontamination,#. gestion,#. méthode#. de#. réhabilitation,#. phytoremédiation,#phytotechnologie,#plante,#Québec,#sol#contaminé.# Depuis# la# Révolution# industrielle,# l’intensification# des# activités# polluantes# a# contribué# à# la# contamination#des#sols#et#elle#s’étend#à#l’échelle#planétaire.#Les#risques#et#incidents#reliés#à#cette# problématique#mènent#donc#les#instances#gouvernementales#à#la#création#de#documents#législatifs# encadrant#la#gestion#des#sols#contaminés.#La#principale#préoccupation#étant#de#protéger#la#santé# humaine#et#l’environnement#en#exécutant#des#travaux#de#réhabilitation.#Au#Québec,#la#Politique)de) réhabilitation) des) terrains) contaminés) publiée# en# 1988# fut# le# premier# outil# légal# qui# permit# d’encadrer# les# interventions# sur# les# terrains# ayant# été# contaminés# et# plusieurs# autres# outils# suivirent.## Compte#tenu#de#la#pollution#des#sols,#certains#végétaux#ont#développé#la#capacité#d’accumuler#des# contaminants# dans# leurs# tissus.# Néanmoins,# ce# n’est# que# très# récemment# que# la# phytoremédiation,# qui# se# désigne# comme# étant# un# ensemble# de# techniques# biologiques# in) situ# utilisant#les#plantes#afin#d’extraire,#de#dégrader#ou#d’immobiliser#les#contaminants#présents#dans# les#sols,#a#vu#le#jour#en#tant#que#méthode#de#réhabilitation#des#sols#contaminés.#Cette#technique# émergente#est#une#option#de#plus#en#plus#intéressante#pour#les#propriétaires#de#sites#contaminés# puisqu’elle# est# économique# et# que# peu# d’impacts# environnementaux# y# sont# associés# comparativement#aux#techniques#conventionnelles.#En#effet,#l’excavation#et#l’enfouissement#sont# les# techniques# les# plus# utilisées# au# Québec# puisqu’elles# offrent# une# solution# rapide,# mais# le# problème#de#contamination#est#alors#reporté#au#lieu#d’être#traité#sur#le#champ.#Ainsi,#dans#le#but# de# démontrer# l’efficacité# et# la# faisabilité# de# la# phytoremédiation# comme# étant# une# approche# appropriée#aux#conditions#particulières#du#Québec,#cet#essai#analyse#cette#technologie#verte#selon# les#aspects#technique,#économique,#social,#durable#et#légal.#De#plus,#elle#est#confrontée#aux#seize# principes# de# développement# durable# fixé# par# la# Loi) sur) le# développement) durable# afin# d’en# faire# ressortir# les# possibilités# d’améliorations.# Bref,# il# est# recommandé# de# favoriser# l’application# de# la# phytoremédiation# au# sein# des# démarches# gouvernementales# entre# autres# en# imposant# 10#%# d’augmentation#des#cas#au#Québec#d’ici#2020#et#d’encourager#la#recherche#et#le#développement# de#cette#technologie#d’avenir#afin#de#la#rendre#compétitive#face#aux#autres#méthodes.#. #. i#.

(3) REMERCIEMENTS( Tout#d’abord,#je#tiens#à#remercier#mon#directeur#d’essai,#monsieur#Michel#Labrecque#qui#m’a#pris# sous#son#aile#afin#que#je#puisse#réaliser#ce#travail#qui#porte#sur#un#sujet#me#tenant#à#cœur,#et#ce,# depuis# la# première# fois# où# j’ai# assisté# à# une# de# ses# conférences# sur# la# phytoremédiation.# Son# expertise# et# ses# commentaires# ont# été# d’une# grande# utilité# et# m’ont# permis# d’en# apprendre# davantage#sur#la#situation#de#la#phytoremédiation#au#Québec.# En#second#lieu,#je#voudrais#remercier#madame#Hélène#Trudeau,#professeure#en#droit#à#l’Université# de# Montréal,# qui# a# répondu# à# mes# questions# avec# tact# et# qui# s’est# montrée# disponible# en# tout# temps.# Son# savoir# en# droit# environnemental# et# ses# connaissances# qui# regroupent# entre# autres# la# phytoremédiation# et# la# législation# québécoise# m’ont# permis# de# développer# plusieurs# aspects# légaux#en#lien#avec#mon#essai.# Ensuite,#je#ne#peux#passer#à#côté#de#l’homme#qui#partage#avec#moi#sa#vie#au#quotidien#et#qui#a#su# m’encourager#tout#au#long#de#ma#rédaction.#Il#a#eu#la#patience#de#m’endurer#dans#les#moments#les# plus#durs#comme#dans#les#moments#les#plus#motivants#et#il#a#su#trouver#les#mots#pour#me#rappeler# que#dans#la#vie#ce#sont#les#efforts#soutenus#qui#nous#mènent#à#la#réussite.# Aussi,#je#tiens#à#remercier#mon#père#pour#ses#conseils#judicieux,#les#mille#et#une#propositions#afin# d’améliorer# mon# texte# et# tout# le# temps# qu’il# a# pris# pour# relire# mon# travail.# Merci# de# me# transmettre#ta#joie#de#vivre#et#ton#envie#du#savoir.## Finalement,# un# gros# merci# à# ma# famille,# mes# amis# et# mes# collègues# de# la# maîtrise# pour# leurs# encouragements#qui#ont#été#d’une#importance#capitale#dans#mon#cheminement.# # # # # # # #. #. ii#.

(4) TABLE(DES(MATIÈRES( INTRODUCTION ...................................................................................................................................1! 1! MISE#EN#CONTEXTE.......................................................................................................................3! 1.1! La#problématique#des#sols#contaminés#au#Québec ...............................................................3! 1.2! Les#contaminants ...................................................................................................................4! 2! LES#MÉTHODES#DE#RÉHABILITATION#DES#SOLS#CONTAMINÉS .....................................................7! 2.1! Méthodes#physiques,#chimiques#et#physicoWchimiques ......................................................10! 2.2! Méthodes#thermiques .........................................................................................................12! 2.3! Méthodes#biologiques .........................................................................................................14! 3! LA#PHYTOREMÉDIATION .............................................................................................................17! 3.1! Le#rôle#des#plantes ...............................................................................................................17! 3.2! Les#techniques#de#phytoremédiation ..................................................................................19! 3.2.1! Rhizofiltration ...............................................................................................................20! 3.2.2! Phytostabilisation .........................................................................................................22! 3.2.3! Phytoextraction ............................................................................................................23! 3.2.4! Phytodégradation .........................................................................................................25! 3.2.5! Rhizodégradation..........................................................................................................26! 3.2.6! Phytovolatilisation ........................................................................................................28! 3.3! Efficacité ..............................................................................................................................29! 3.4! Avantages ............................................................................................................................29! 3.5! Limites..................................................................................................................................30! 3.6! Coûts ....................................................................................................................................31! 3.7! Plantes,#microorganismes#et#autres#amendements ............................................................31! 4! LÉGISLATION ...............................................................................................................................34! 5! UNE#APPROCHE#APPROPRIÉE#AU#CONTEXTE#QUÉBÉCOIS ..........................................................37! 5.1! Niveau#technique.................................................................................................................37! 5.2! Niveau#économique .............................................................................................................40! 5.3! Niveau#social ........................................................................................................................42! 5.4! Niveau#durable.....................................................................................................................43!. #. iii#.

(5) 5.5! Niveau#légal .........................................................................................................................44! 5.6! Analyse#de#la#phytoremédiation#selon#les#principes#de#développement#durable ...............46! 6! CAS#DE#PHYTOREMÉDIATION#DANS#LE#MONDE .........................................................................55! 6.1! Cas#réalisés#ailleurs#qu’au#Canada .......................................................................................56! 6.1.1! PHYTOSTAB ...................................................................................................................56! 6.1.2! Spring#Valley .................................................................................................................58! 6.1.3! La#compagnie#EnsignWBickford ......................................................................................59! 6.2! Cas#réalisés#au#Canada.........................................................................................................62! 6.2.1! The)Schneider)Electric)site.............................................................................................62! 6.2.2! Essais#menés#par#InspecWSol..........................................................................................63! 6.2.3! Ancien#site#industriel#à#Montréal..................................................................................64! 6.3! Ce#que#l’on#retient#des#essais#précédents ...........................................................................66! 7! GESTION#DE#LA#DÉCONTAMINATION#PAR#PHYTOREMÉDIATION ...............................................67! 7.1! Évaluation ............................................................................................................................67! 7.2! Sélection#de#la#méthode#de#décontamination#appropriée ..................................................69! 7.3! Conception#et#mise#en#place................................................................................................71! 7.4! Maintenance#et#suivi ...........................................................................................................72! 7.4.1! Méthodes#de#disposition#de#la#biomasse .....................................................................73! 7.5! Fermeture ............................................................................................................................73! 8! RECOMMANDATIONS .................................................................................................................74! CONCLUSION.....................................................................................................................................76! RÉFÉRENCES ......................................................................................................................................78! BIBLIOGRAPHIE .................................................................................................................................91! # # # # #. #. iv#.

(6) LISTE(DES(FIGURES( Figure#1.1#:#Graphique#représentant#le#pourcentage#de#présence#des#catégories#de#contaminants# présentes#dans#les#sols#ou#les#eaux#souterraines#d’un#terrain#contaminé#selon#les# dossiers#inscrits#au#Système#GTC#en#2005#et#2010# .........................................................6! Figure#2.1#:#Répartition#des#techniques#de#réhabilitation#utilisées#selon#les#inscriptions#dans#le# Système#GTC ....................................................................................................................8! Figure#2.2#:#Schéma#du#principe#de#l'oxydation#chimique#in)situ,#par#injection ................................12! Figure#3.1#:#Schéma#synthétisant#les#flux#potentiels#de#polluants#au#sein#de#la#plante#et#dans#son# environnement,#ainsi#que#les#flux#de#sèves#brute#et#élaborée ......................................18! Figure#3.2#:#Processus#de#la#rhizofiltration ........................................................................................21! Figure#3.3#:#Représentation#de#la#phytostabilisation ........................................................................22! Figure#3.4#:#Processus#de#phytoextraction,#absorption#des#contaminants#présents#dans#le#sol.......24! Figure#3.5#:#Phytodégradation#des#contaminants#organiques ..........................................................25! Figure#3.6#:#Mécanisme#de#rhizodégradation....................................................................................27! Figure#3.7#:#Schéma#de#la#phytovolatilisation ...................................................................................28! Figure#5.1#:#Visualisation#des#liens#entre#la#phytoremédiation#et#les#principes#de#développement# durable...........................................................................................................................51! Figure#6.1#:#Disposition#des#neufs#parcelles#du#projet#d'expérimentation#PHYTOSTAB#selon#le#type# d'amendement#et#plantes#utilisées# ..............................................................................57! Figure#6.2#:#Localisation#des#zones#de#traitement#(1#à#5)#et#la#distribution#des#concentrations#en# plomb#dans#le#sol ...........................................................................................................60! Figure#6.3#:#Disposition#des#parcelles#selon#les#zones#de#traitement,#le#type#d’amendements#et#les# plantes#utilisés ...............................................................................................................61! Figure#7.1#:#Arbre#décisionnel#quant#à#l'emploi#des#techniques#de#phytoremédiation#sur#un#site# contaminé......................................................................................................................70! Figure#7.2#:#Organigramme#visant#à#identifier#la#phytotechnologie#appropriée#selon#le#type#de# contamination ...............................................................................................................71! #. #. v#.

(7) LISTE(DES(TABLEAUX( Tableau#2.1#:#Comparaison#des#statistiques#des#bilans#des#années#2001,#2005#et#2010#selon#le#type# de#réhabilitation ..............................................................................................................9! Tableau#2.2#:#Méthodes#de#réhabilitation#physicoWchimique#des#sols#contaminés ..........................11! Tableau#2.3:#Méthodes#de#réhabilitation#thermique#des#sols#contaminés.......................................13! Tableau#2.4#:#Méthodes#de#réhabilitation#biologique#des#sols#contaminés......................................15! Tableau#3.1#:#Vue#d'ensemble#des#différentes#technologies#de#phytoremédiation..........................20! Tableau#5.1#:#Grille#de#cadrage#d’un#projet#de#phytoremédiation#en#fonction#des#principes#de# développement#durable ................................................................................................47! Tableau#5.2#:#Présentation#des#forces#et#faiblesses#de#la#phytoremédiation#et#des#possibilités# d'amélioration#associées#à#ses#faiblesses ......................................................................52! Tableau#6.1#:#Caractérisation#chimique#initiale#des#échantillons#prélevés#du#sol#contaminé ...........65! # # # # # # # # # # # # # #. #. vi#.

(8) LISTE(DES(ACRONYMES,(DES(SYMBOLES(ET(DES(SIGLES( ACEE#. Agence#canadienne#d’évaluation#environnementale#. ADEME#. Agence#de#l'environnement#et#de#la#maîtrise#de#l'énergie##. ADIT#. Agence#pour#la#diffusion#de#l’information#technologique#. AID#. Activité#industrielle#désignée#. AUES). American)University)Experiment)Station##. BAPE#. Bureau#d’audiences#publiques#sur#l’environnement#. BPC#. Biphényles#polychlorés#. CA#. Certificat#d’autorisation#. COV#. Composés#organiques#volatils#. cm#. Centimètre#. DC#. District#de#Columbia##. DCDOH##. #. Health)Department)of)the)District)of)Columbia##. DD#. #. Développement#durable#. #. EA#. Endomycorhiziens#à#arbuscules##. EBAD#. EnsignCBickford)Aerospace)&)Defense##. EDTA#. Acide#éthylène#diamine#tétraacétique##. ÉES#. Évaluation#environnementale#de#site#. EPA#. United)States)Environmental)Protection)Agency#. ÉTM#. Éléments#traces#métalliques##. FCM#. Fédération#canadienne#des#municipalités##. FMV#. Fond#municipal#vert#. FRTR#. Federal)Remediation)Technologies)Roundtable##. FUDS#. Formerly)Used)Defense)Site##. g#. Gramme#. GES#. Gaz#à#effet#de#serre#. ha#. Hectare#. HAM#. Hydrocarbure#aromatique#monocyclique#. HAP#. Hydrocarbure#aromatique#polycyclique#. INERIS#. Institut#national#de#l’environnement#industriel#et#des#risques#. ITRC#. Interstate)Technology)&)Regulatory)Cooperation)Work)Group#. #. vii#.

(9) IRBV#. Institut#de#recherche#en#biologie#végétale#. kg#. Kilogramme#. LCPE#. Loi)canadienne)sur)la)protection)de)l’environnement#. LESC#. Lieu#d’enfouissement#des#sols#contaminés#. LQE#. Loi)sur)la)qualité)de)l’environnement#. 2#. Mètre#carré#. 3. m#. Mètre#cube#. MDDEFP#. #Ministère#du#Développement#durable,#de#l’Environnement,#de#la#Faune#et# des#Parcs#. MDDEP#. Ministère#du#Développement#durable,#de#l’Environnement#et#des#Parcs#. mg#. Milligramme#. mm#. Millimètre#. PESC#. Parc#d’entreprises#de#la#PointeWSaintWCharles#. pH#. Potentiel#hydrogène#. pi#. Pied#. ppm#. Partie#par#million#. PPSRTC). Politique)de)protection)des)sols)et)réhabilitation)des)terrains)contaminés#. RÉEIE#. Règlement)sur)l’évaluation)et)l’examen)des)impacts)sur)l’environnement#. RESC#. Règlement)sur)l’enfouissement)de)sols)contaminés). RMC#. Royal)Military)College). RMD#. Règlement)sur)les)matières)dangereuses). RPRT#. Règlement)sur)la)protection)et)la)réhabilitation)des)terrains##. Système#GTC#. Système#de#gestion#des#terrains#contaminés#. TCE#. Trichloréthylène#. µg#. Microgramme#. USACE#. U.S.)Army)Corps)of)Engineers). VLR#. Valeurs#limites#règlementaires##. m. #. #. viii#. #.

(10) LEXIQUE( Bioremédiation#. La# bioremédiation# est# un# terme# générique# qui# regroupe# plusieurs# technologies# qui# utilisent# les# propriétés# dépolluantes# des# microorganismes#comme#les#bactéries#et#les#champignons#qui#sont# soient# présents# sur# le# site# contaminé# ou# ajoutés# manuellement# dans#le#but#de#dépolluer#le#sol,#l’eau#et,#même,#l’air#(Agence#pour# la# diffusion# de# l’information# technologique# (ADIT),# 2006;# Génome# Québec,#2013a).##. # Contaminant#. Toute# substance# physique,# chimique,# biologique# ou# radioactive# exerçant# un# effet# néfaste# sur# le# milieu# (air,# sol# ou# eau).# Toute# substance# chimique# dont# la# concentration# dépasse# la# concentration# de# fond# ou# qui# n’existe# pas# à# l’état# naturel# dans# l’environnement#(Portail#des#sites#contaminés#fédéraux,#2012).#. # Phytoremédiation##. La# phytoremédiation# est# un# terme# générique# qui# regroupe# plusieurs# technologies# qui# utilisent# les# plantes# afin# d’extraire,# de# dégrader# ou# d’immobiliser# les# contaminants# organiques# et# inorganiques# contenus# dans# les# sols,# les# sédiments,# les# boues,# les# eaux# de# surface# et# souterraines# (UNEP,# 2002;# Peer# et# autres,# 2006).##. # Réhabilitation#. Amélioration# d’un# site# contaminé# pour# prévenir,# réduire# au# minimum# ou# atténuer# les# dommages# à# la# santé# humaine# ou# à# l’environnement.#La#réhabilitation#implique#l’élaboration#et#la#mise# en# œuvre# d’une# démarche# planifiée# pour# enlever,# détruire,# confiner# ou# réduire# les# contaminants# et# protéger# les# récepteurs# vulnérables.#(Office#national#de#l’énergie,#2011).#. #. #. ix#.

(11) Rhizosphère#. La#zone#entourant#les#racines#des#végétaux#est#d’environ#1#mm#de# large.# Un# nombre# significatif# de# microorganismes# y# vivent# et# l’activité#microbienne#est#élevée.#(EPA,#2000;#LinesWKelly,#2005).#. # Site#contaminé#. Selon# la# Fédération# canadienne# des# municipalités# (FCM),# un# site# contaminé# est# une# friche# commerciale,# industrielle,# ou# institutionnelle#vacante#et#abandonnée#ou#sousWutilisée,#où#se#sont# déroulées#des#activités#ayant#entrainé#de#la#contamination#ou#des# risques# pour# la# santé# ou# la# sécurité# publique# réels# ou# perçus,# et# présentant# de# réelles# possibilités# de# réaménagements# (FCM,# 2009).#. # Traitement#in)situ#. Un# traitement# in) situ# est# un# traitement# qui# ne# nécessite# pas# l’excavation# et# le# transport# du# matériel# contaminé# vers# un# autre# lieu#(Federal)Remediation)Technologies)Roundtable#(FRTR),#2008).#. # # # #. #. x#.

(12) INTRODUCTION( La#problématique#des#sols#contaminés#est#un#fardeau#environnemental#qui#touche#plusieurs#pays.# Elle# résulte# entre# autres# du# développement# industriel# intense# durant# le# dernier# siècle# dont# les# pratiques# industrielles# étaient# dans# bien# des# cas# inadéquates.# La# contamination# des# sols# peut# entraîner# de# multiples# problèmes,# dont# la# détérioration,# ou# la# disparition# de# certaines# fonctions# des# sols# et# la# possibilité# de# polluer# les# eaux# de# surface# et# les# eaux# souterraines# (Agence# de# l’environnement#et#de#la#maîtrise#de#l’énergie#(ADEME),#2013).#Ces#sites#contaminés,#lesquels#sont# évalués#à#plus#de#30#000#au#Canada,#perdent#une#grande#partie#de#leur#valeur#commerciale#et#ont# tout#intérêt#à#être#restaurés#(Trudeau,#2012;#Horizon#Environnement,#2013).## Récemment,#au#milieu#des#années#1980,#le#Québec#s’est#heurté#à#l’urgence#de#protéger#la#santé# humaine#et#l’environnement,#et#ce,#même#si#la#contamination#actuelle#des#terrains#est#le#résultat# d’activités#industrielles#qui#datent#de#plusieurs#décennies.#En#raison#des#nombreuses#découvertes# de#sites#contaminés#et#à#la#médiation#de#cellesWci,#le#gouvernement#québécois#a#été#contraint#de# développer#des#documents#législatifs#qui#régissent#l’encadrement#des#terrains#contaminés#et#leur# gestion# (Lavallée,# 2006).# Depuis,# l’excavation# et# l’enfouissement# sont# les# techniques# les# plus# communément# utilisées# au# Québec# et# d’ailleurs# elles# sont# très# bien# encadrées# par# voie# règlementaire#(Hébert#et#Bernard,#2013).#Cependant,#ces#techniques#bien#qu’efficaces#et#rapides,# sont# très# coûteuses# et# ont# des# impacts# non# négligeables# sur# l’environnement.# C’est# pourquoi# le# développement# de# technologies# alternatives# dites# «#vertes#»# a# récemment# vu# jour# au# sein# de# projets# de# réhabilitation# de# sites# contaminés.# Ces# technologies# émergentes# comme# la# phytoremédiation# sont# des# options# de# choix# qui# répondent# aux# principes# de# développement# durable# (DD).# En# fait,# l’utilisation# des# plantes# dans# le# but# de# restaurer# les# sols# n’est# pas# récente.# Depuis#des#milliers#d’années,#plusieurs#espèces#de#végétaux#ont#su#évoluer#et#su#s’adapter#à#des# sols#contenant#naturellement#des#quantités#élevées#de#métaux.#La#phytoremédiation#mise#sur#ce# potentiel.### L’intégration#de#la#phytoremédiation#au#sein#de#la#réalité#québécoise#devrait#être#facilitée#vu#les# nombreux# avantages# qu’elle# procure.# Ainsi,# cet# essai# a# pour# but# de# présenter# et# d’évaluer# la# phytoremédiation# dans# un# contexte# québécois# et# de# formuler# des# recommandations# afin# de#. #. 1#.

(13) faciliter# son# implantation# sur# les# sols# contaminés# du# Québec.# Enfin,# cet# essai# répondra# à# la# question#suivante#:#la#phytoremédiation#estWelle#une#approche#appropriée#au#Québec?# Tout# d’abord,# un# portrait# de# la# problématique# des# sols# contaminés# fera# état# de# la# situation# au# Québec.# Les# différents# contaminants# qui# sont# susceptibles# de# se# retrouver# dans# les# sols# seront# aussi# présentés.# En# second# lieu,# les# méthodes# de# réhabilitation# des# sols# contaminés# (physiques,# chimiques,#physicoWchimiques,#thermiques#et#biologiques)#seront#décrites#dans#leur#ensemble#afin# de# constater# celles# qui# sont# les# plus# utilisées.# Ensuite,# la# phytoremédiation# et# ses# différentes# techniques# spécifiques# de# réhabilitation# des# sols# seront# détaillées# dans# le# but# de# comprendre# le# fonctionnement#de#chaque#technologie#verte#et#de#faire#ressortir#leurs#forces#et#faiblesses.#Puis,#la# législation# québécoise# touchant# à# la# gestion# des# sols# contaminés# sera# passée# en# revue# afin# de# connaître# l’utilité# des# lois,# règlements,# politiques# et# autres# documents# normatifs.# Enfin,# la# phytoremédiation#sera#confrontée#aux#aspects#technique,#économique,#durable,#social#et#légal#afin# d’évaluer# si# cette# technologie# émergente# est# une# approche# appropriée# au# Québec.# Elle# sera# analysée# selon# les# principes# du# DD# qui# ont# été# établis# en# 2006# dans# la# Loi) sur) le) développement) durable.# Enfin,# plusieurs# cas# de# phytoremédiation# dans# le# monde# (France,# ÉtatsWUnis# et# Canada)# seront#exposés#afin#de#démontrer#l’efficacité#de#cette#technologie#ailleurs#dans#le#monde#et#selon# les# caractéristiques# spécifiques# pour# chaque# site# à# l’étude.# Finalement,# un# projet# de# phytoremédiation# doit# comme# tout# projet# être# géré# adéquatement# afin# d’assurer# l’atteinte# des# objectifs# fixés.# Cinq# étapes# de# gestion,# dont# l’évaluation,# la# sélection# de# la# méthode# de# décontamination,# la# conception# et# la# mise# en# place,# la# maintenance# et# le# suivi# et# la# fermeture# seront# expliqués# afin# d’en# comprendre# leur# importance# et# d’être# en# mesure# de# les# mettre# en# pratique.# Pour# conclure,# des# recommandations# seront# proposées# afin# d’encourager# la# réhabilitation# par# phytoremédiation# au# Québec# dans# le# but# d’augmenter# le# pourcentage# d’utilisation#de#cette#technologie#in)situ#émergente.##. #. 2#.

(14) 1 MISE(EN(CONTEXTE( Ce# chapitre# a# pour# but# de# faire# état# plus# spécifiquement# de# la# problématique# qui# entoure# la# contamination# des# sols# québécois.# Plusieurs# types# de# contaminants# sont# identifiés# lors# d’une# caractérisation# d’un# site# potentiellement# contaminé.# Ainsi,# une# description# des# contaminants# les# plus# fréquents# dans# les# sols# québécois# et# de# leurs# propriétés# sera# faite.# Les# méthodes# de# décontamination#sont#nombreuses,#mais#elles#présentent#toutes#leurs#avantages#et#inconvénients.# La#phytoremédiation#est#la#méthode#qui#sera#promue#tout#au#long#de#cet#essai.## 1.1. La(problématique(des(sols(contaminés(au(Québec(. Le# dernier# siècle# nous# a# fait# legs# de# plusieurs# sites# contaminés,# en# raison# du# développement# industriel# et# technologique# intense# qui# s’y# produit.# Les# pratiques# industrielles# inadéquates# et# les# déversements# de# substances# diverses# laissent# imprégner# dans# les# sols# des# concentrations# de# contaminants# qui# peuvent# présenter# des# risques# parfois# importants# pour# l’environnement# et# la# santé# humaine# (Lavallée,# 2006).# La# problématique# des# sols# contaminés# est# devenue# une# préoccupation# environnementale# et# économique# à# la# suite# de# plusieurs# évènements# catastrophiques.#Par#exemple,#au#Québec,#au#milieu#des#années#1980,#on#découvrit#sur#le#site#de# l’ancienne# décharge# de# déchets# de# la# ville# de# LaSalle,# des# sillons# remblayés# avec# des# déchets# industriels#depuis#plus#de#vingt#ans#(Menger#et#autres,#2005).#Puisqu’un#quartier#résidentiel#y#était# maintenant#érigé,#c’est#dans#l’urgence#que#les#autorités#québécoises#décidèrent#de#développer#des# critères# de# contamination# inspirés# de# la# méthode# utilisée# aux# PaysWBas# afin# de# pouvoir# agir# adéquatement#(Lavallée,#2006).#Dans#les#années#qui#suivirent#cette#médiation#de#la#problématique# des# sols# contaminés,# le# Québec# mit# en# place# plusieurs# documents# législatifs# (décrits# dans# le# chapitre#4)#afin#d’encadrer#la#gestion#des#terrains#contaminés.# En#2003,#une#étude#de#la#Table#ronde#nationale#sur#l’environnement#et#l’économie#révélait#que#le# Canada#est#aux#prises#avec#plus#de#30#000#sites#urbains#contaminés#présentant#un#potentiel#pour# le# réaménagement.# En# outre,# au# Québec,# on# dénombre# approximativement# 6# 000# sites# contaminés# dont# plus# de# 2# 400# appartiennent# au# gouvernement# québécois# (Trudeau,# 2012).# Le# bilan)sur)la)gestion)des)terrains)contaminés#en#date#du#1er#février#2005,#réalisé#par#le#Ministère#du# Développement# durable,# de# l’Environnement# et# des# Parcs# (MDDEP),# présente# les# données# compilées#depuis#1991#dans#le#Système)de)gestion)des)terrains)contaminés#(Système#GTC).#D’après#. #. 3#.

(15) ce#bilan,#près#de#la#moitié#des#dossiers#inscrits#au#Système#GTC#sont#répartis#dans#les#régions#de# Montréal#et#de#la#Montérégie#(Hébert,#2006).#Plusieurs#de#ces#sites#contaminés#sont#abandonnés,# ils# représentent# donc# une# perte# économique# importante# en# plus# de# constituer# un# fardeau# visuel# pour#les#gens#résidant#à#proximité.#Il#suffit#de#procéder#à#la#décontamination#de#ces#sites#afin#de# pouvoir# profiter# du# potentiel# de# réaménagement# qu’ils# possèdent# et# de# restaurer# la# qualité# de# l’environnement.#Toutefois,#cette#affirmation#n’est#pas#si#facile#à#réaliser#sur#le#plan#pratique.#La# réhabilitation# des# sites# contaminés# doit# franchir# plusieurs# étapes,# dont# une# évaluation# environnementale#de#site#(ÉES)#qui#consiste#à#déterminer,#en#phase#2,#les#types#de#contaminants# qui#se#retrouvent#sur#le#site.## 1.2. Les(contaminants(. Plusieurs# types# de# polluants# sont# susceptibles# d’être# retrouvés# dans# les# sols# contaminés# étant# donné#la#diversité#des#sources#de#pollution#anthropique.#Les#sols#peuvent#entre#autres#être#pollués# par# des# infiltrations,# des# fuites# ou# des# déversements,# des# épandages# lors# de# pratiques# agricoles,# des# pulvérisations# localisées# afin# d’entretenir# la# voirie# et# les# sites# industriels# ainsi# que# des# retombées# au# sol# d’émissions# atmosphériques# (Zmirou# et# autres,# 2003).# Ces# polluants# se# présentent#sous#deux#catégories#:#les#polluants#organiques#et#inorganiques.#D’abord,#les#polluants# organiques#sont#principalement#des#substances#créées#par#l’homme#et#plusieurs#d’entre#elles#sont# toxiques# ou# même# cancérigènes# dans# certains# cas.# Les# solvants,# les# produits# pétroliers,# les# explosifs,# les# pesticides# et# les# herbicides# sont# des# substances# qui# font# partie# de# la# catégorie# des# polluants#organiques#(PilonWSmits,#2005).#Les#contaminants#organiques#doivent#être#présents#sous# une#forme#biodisponible#dans#les#sols#afin#que#les#organismes#puissent#les#assimiler.#L’absorption# de# ces# contaminants# ne# nécessite# aucun# transporteur# spécifique# puisqu’ils# sont# absorbés# par# diffusion#qui#est#définie#comme#un#processus#dépendant#des#propriétés#chimiques#des#composés# (Batty#et#Dolan,#2013).#Généralement,#les#contaminants#organiques#sont#moins#toxiques#pour#les# plantes# puisqu’ils# ne# s’accumulent# pas# aussi# facilement# et# sont# moins# réactifs# que# les# contaminants#inorganiques,#c’est#pourquoi#les#organismes#présents#dans#les#sols#les#décomposent# plus#aisément#(PilonWSmits,#2005).# À# l’opposé,# certains# polluants# inorganiques,# comme# les# éléments# traces# métalliques# (ÉTM),# peuvent#s’accumuler#dans#les#plantes.#On#les#retrouve#naturellement#dans#la#croûte#terrestre#à#des#. #. 4#.

(16) concentrations# inférieures# à# 0,1#%# sans# qu’ils# aient# d’effet# négatif# sur# l’environnement# (Baize,# 2013).#Mais,#ils#peuvent#aussi#provenir#de#diverses#activités#humaines,#telles#les#activités#minières,# industrielles#et#agricoles.#Bien#que#certains#ÉTM#soient#essentiels# au#développement#des#plantes# (bore,#cuivre,#fer,#manganèse,#molybdène,#nickel#et#zinc)#si#leur#concentration#est#trop#élevée,#ils# peuvent#devenir#nocifs#(Giroux#et#autres,#2008).#Dans#l’ensemble,#les#contaminants#inorganiques# sont#représentés#par#les#métaux#lourds#comme#l’arsenic,#les#métalloïdes,#les#nitrates,#les#cyanures,# etc.#Généralement,#les#polluants#inorganiques#sont#absorbés#par#les#plantes#sous#forme#d’ions#et# nécessitent#des#protéines#de#transport#spécialisées#afin#de#traverser#les#membranes#(PilonWSmits,# 2005).#Leur#assimilation#dépend#grandement#de#leur#biodisponibilité#dans#le#sol,#qui#peut#d’ailleurs# être# augmentée# par# la# production# de# chélateurs# (Abdelly,# 2006).# Ces# chélateurs# peuvent# entre# autres# provenir# de# la# plante# ou# être# insérés# artificiellement# dans# les# sols.# Une# fois# absorbés# les# métaux#peuvent#s’accumuler#dans#les#racines#ou#être#transportés#dans#les#parties#aériennes#de#la# plante#par#le#xylème#(Peer#et#autres,#2006).# D’après,#le#dernier#bilan#fourni#par#le#Ministère#du#Développement#durable,#de#l’Environnement,# de# la# Faune# et# des# Parcs# (MDDEFP),# nommé# Bilan) sur) la) gestion) des) terrains) contaminés) au) 31) décembre)2010#on#constate#qu’au#Québec,#65#%#des#sites#contaminés#le#sont#aux#hydrocarbures# pétroliers# C10# à# C50.# Ces# contaminants# sont# représentés# par# la# catégorie# Paramètres) intégrateurs# dans#la#figure#1.1#(Hébert#et#Bernard,#2013).#Cette#figure#permet#de#comparer#le#pourcentage#de# présence# pour# chaque# catégorie# de# contaminants# dans# les# sols# et# les# eaux# souterraines# d’un# terrain# contaminé# inscrit# au# Système# GTC# en# date# de# 2005# et# de# 2010.# Il# faut# noter# que# la# sommation# des# catégories# est# auWdelà# de# 100#%# puisque# les# sites# répertoriés# sont# souvent# contaminés# par# plusieurs# substances,# donc# inscrits# dans# plus# d’une# catégorie.# Toujours# selon# le# bilan#de#2010,#les#hydrocarbures#aromatiques#monocycliques#(HAM),#les#métaux#et#les#métalloïdes# arrivent#en#deuxième#position#à#égalité#avec#26#%.#La#catégorie#qui#arrive#en#troisième#position#est# représentée#par#les#hydrocarbures#aromatiques#polycycliques#(HAP)#avec#23#%#des#dossiers#inscrits# possédant# une# contamination# aux# HAP.# La# catégorie# Autres,# est# représentée# par# des# acides,# des# bases,#des#solvants#et#des#produits#pétroliers#qui#sont#des#regroupements#de#contaminants#qui#ne# sont# pas# spécifiés# dans# la# Grille# des# critères# génériques# pour# les# sols# (MDDEP,# 2002).# Ces# autres# contaminants# sont# présents# dans# plus# de# 23#%# des# sites# contaminés# au# sein# du# Système# GTC.# D’autres#catégories#de#contaminants,#outre#ceux#mentionnés#dans#la#figure#1.1#ont#été#inventoriés#. #. 5#.

(17) auprès#des#dossiers#inscrits#dans#le#Système#GTC.#Leurs#proportions#sont#cependant#inférieures#à# 1#%,# on# parle# ici# des# composés# phénoliques# chlorés# volatils,# les# composés# benzéniques# non# chlorés,#les#chlorobenzènes,#les#dioxines#et#furanes,#les#pesticides,#les#composés#phénoliques#non# chlorés# et# les# autres# substances# organiques# (Hébert# et# Bernard,# 2013).# Finalement,# d’après# les# données#présentent#dans#le#bilan)sur)la)gestion)des)terrains)contaminés)en)date)du)1er)février)2005) et# le# bilan) sur) la) gestion) des) terrains) contaminés) au) 31) décembre) 2010,# on# note# que# dans# la# majorité#des#cas#la#contamination#des#sites#est#uniquement#de#type#organique.##. # Figure(1.1(:(Graphique(représentant(le(pourcentage(de(présence(des(catégories(de(contaminants( présentes(dans(les(sols(ou(les(eaux(souterraines(d’un(terrain(contaminé(selon(les( dossiers(inscrits(au(Système(GTC(en(2005(et(2010((inspiré#de#:#Hébert,#2006;#Hébert# et#Bernard,#2013)(. #. 6#.

(18) 2 LES(MÉTHODES(DE(RÉHABILITATION(DES(SOLS(CONTAMINÉS( Il#existe#une#grande#variété#de#méthodes#de#réhabilitation#des#sols#contaminés,#possédant#toutes# des#avantages#et#des#inconvénients#avec#lesquels#on#doit#composer.#Or,#la#méthode#choisie#devra# être#en#mesure#de#traiter#la#source#de#pollution,#de#maîtriser#les#impacts#et#de#protéger#les#cibles# exposées# (Colombano# et# autres,# 2010).# Elle# devra# aussi# permettre# d’améliorer# la# qualité# de# l’environnement,#d’assurer#la#protection#de#la#santé#humaine#et#de#promouvoir#la#réutilisation#de# ces#terrains#décontaminés#(Lavallée,#2006).#Vu#la#grande#diversité#de#méthodes#de#réhabilitation,# certains# auteurs# ont# tenté# de# les# classifier# selon# différents# critères.# Toutefois,# il# n’y# a# pas# de# classification# universelle# qui# prédomine# sur# celle# présentée# dans# ce# chapitre.# Ces# méthodes# peuvent#d’ailleurs#être#classées#en#fonction#du#lieu#de#traitement,#du#devenir#des#polluants#et#de#la# nature#des#procédés#employés#(Colombano#et#autres,#2010).#De#plus,#il#est#important#de#noter#que# les# différentes# méthodes# de# réhabilitation# citées# dans# ce# document# ne# sont# pas# exclusives# et# qu’elles# peuvent# être# utilisées# en# combinaison# avec# d’autres# méthodes# afin# de# maximiser# la# décontamination.# Sans# oublier# que# la# meilleure# approche# de# réhabilitation# sur# le# plan# environnemental# varie# selon# les# sites# et# qu’il# est# important# de# tenir# compte# des# paramètres# particuliers# (risques,# parties# prenantes,# objectifs# de# décontamination,# faisabilité,# coûts,# acceptabilité# sociale,# etc.)# du# site# avant# de# prendre# une# décision# (Trudeau,# 2012).# D’ailleurs,# certaines# méthodes# vont# être# en# mesure# de# traiter# un# contaminant# bien# spécifique# tandis# que# d’autres#vont#pouvoir#traiter#un#éventail#de#polluants.#C’est#pourquoi#une#caractérisation#du#site# est#préalable#au#choix#du#ou#des#traitements#qui#seront#appliqués#sur#le#site.### La#figure#2.1#présente#la#répartition#des#techniques#de#réhabilitation#utilisées#au#Québec#en#date# du# 31# décembre# 2010.# Cette# répartition# est# basée# sur# l’ensemble# des# inscriptions# (4# 371# inscriptions#dont#on#connaît#la#technique#de#réhabilitation#utilisée)#faites#auprès#du#Système#GTC.# On#constate#que#dans#62#%#des#cas,#l’enfouissement#est#la#technique#favorisée.#Elle#peut#donc#être# qualifiée#comme#étant#la#technique#la#plus#utilisée#au#Québec.#La#majorité#des#inscriptions#utilisant# les#techniques#d’enfouissement#vont#avoir#recours#à#l’élimination#dans#un#lieu#d’enfouissement#où# la#loi#le#permet.#De#plus,#on#notera#que#l’enfouissement#dans#un#lieu#à#sécurité#accrue#n’est#plus# permis# depuis# l’entrée# en# vigueur# du# Règlement) sur) l’enfouissement) des) sols) contaminés) (RESC).# On# constate# également# que# plusieurs# traitements# sont# possibles,# mais# que# seulement# 33#%# des# inscriptions#ont#fait#appel#aux#techniques#de#réhabilitation#par#traitement.#La#bioventilation#et#les#. #. 7#.

(19) traitements# biologiques# sont# les# techniques# les# plus# utilisées# dans# la# catégorie# «#traitement#».# Finalement,#seulement#5#%#des#inscriptions#ont#eu#recours#à#la#valorisation.##. # Figure(2.1(:(Répartition(des(techniques(de(réhabilitation(utilisées(selon(les(inscriptions(dans(le( Système(GTC((tiré#de#:#Hébert#et#Bernard,#2013,#p.15)( Le# tableau#2.1# quant# à# lui# présente# les# statistiques# des# trois# derniers# bilans,# soit# celui# de# 2001,# 2005#et#2010.#On#peut#ainsi#comparer#les#différents#types#de#réhabilitation#utilisés#au#cours#de#ces# années.# On# constate# alors# que# l’enfouissement# a# diminué# de# 9#%# entre# 2001# et# 2010,# que# le# traitement#a#augmenté#de#4#%#et#que#la#valorisation#qui#a#débutée#(selon#les#données#du#Système# GTC)#en#2005#avec#seulement#2#%#est#maintenant#à#5#%#suite#au#recensement#du#dernier#bilan#de# 2010.# # # # # #. #. 8#.

(20) Tableau(2.1(:(Comparaison(des(statistiques(des(bilans(des(années(2001,(2005(et(2010(selon(le( type(de(réhabilitation((tiré#de#Hébert#et#Bernard,#2013,#p.27)( Bilan(décembre(2001( (5(125(inscriptions)(. Bilan(février(2005( (6(240(inscriptions)(. Bilan(décembre(2010( (8(334(inscriptions)(. Traitement#. 29#%#. 31#%#. 33#%#. Enfouissement#. 71#%#. 67#%#. 62#%#. Valorisation#. 0#%#. 2#%#. 5#%#. Type(de(réhabilitation(. D’abord,#si#l’on#classe#les#techniques#de#réhabilitation#selon#le#lieu#de#traitement#on#distingue#deux# types#de#traitements#:#ex)situ#et#in)situ.#Les#traitements#ex)situ#nécessitent#que#l’on#excave#le#sol# pollué,#il#peut#par#la#suite#être#transporté#vers#un#autre#lieu#où#il#sera#traité#dans#des#installations# appropriées# ou# traité# sur# place# par# une# unité# mobile# (on) situ).# Les# coûts# associés# à# ce# type# de# traitement#sont#généralement#plus#élevés#étant#donné#que#l’excavation#requiert#de#l’équipement# ou# des# matériaux# supplémentaires# et# dans# quelques# cas,# des# permis# (Pavel# et# Gavrilescu,# 2008).# Au#contraire,#les#traitements#in)situ#ne#nécessitent#pas#l’excavation#des#sols#pollués.#Il#s’agit#plutôt# d’extraire,# de# dégrader# ou# de# fixer# les# polluants# dans# le# sol# directement.# Ces# traitements# ne# demandent# donc# aucun# transport# des# sols# traités,# ce# qui# permet# de# faire# de# grandes# économies# sur# l’ensemble# du# projet# de# décontamination.# Cependant,# le# temps# de# décontamination# est# généralement# plus# long# pour# un# traitement# in) situ# qu’ex) situ# et# leur# certitude# par# rapport# à# l’uniformité#de#la#décontamination#est#moins#élevée#étant#donné#la#variabilité#des#sols.#Certaines# technologies# vont# faire# appel# aux# traitements# in) situ# et# ex) situ# simultanément.# Finalement,# les# contaminants#présents#dans#les#sols#pollués#peuvent#être#confinés#sur#le#site.#Bien#que#ce#ne#soit# pas# une# méthode# de# décontamination# à# proprement# parler# puisqu’aucun# traitement# n’est# appliqué,#cette#méthode#est#tout#de#même#utilisée#en#dernier#recours.#Le#confinement#consiste#de# façon# générale# à# empêcher# ou# à# limiter# la# migration# des# polluants# par# l’utilisation# de# barrières# physiques#ou#en#modifiant#les#conditions#physicoWchimiques#du#sol#(Colombano#et#autres,#2010).# En# second# lieu,# si# l’on# classe# les# techniques# de# réhabilitation# selon# le# devenir# des# polluants,# on# distingue#deux#possibilités,#soit#l’immobilisation#ou#la#destruction#partielle#ou#totale#des#polluants# présents#dans#les#sols.#L’immobilisation#permet#de#modifier#la#mobilité#ou#la#toxicité#des#polluants# ou# les# deux# dans# certains# cas.# Ces# modifications# peuvent# être# effectuées# en# agissant# sur# le# polluant#directement#ou#sur#le#milieu#récepteur.#Les#options#d’enfouissement,#d’excavation#ou#de# confinement# font# partie# des# techniques# qui# permettent# l’immobilisation# des# contaminants.# Ce#. #. 9#.

(21) sont# les# techniques# de# décontamination# les# plus# utilisées# au# Québec# (Trudeau,# 2012).# Selon# le# bilan# sur# la# gestion# des# terrains# contaminés# publié# en# avril# dernier,# 311#718# tonnes# de# sols# contaminés# ont# été# enfouies# au# Québec,# ce# qui# représente# 39#%# de# la# quantité# totale# de# sols# traités# et# enfouis# en# 2010# (Hébert# et# Bernard,# 2013).# Malheureusement,# ces# méthodes# ne# permettent#pas#de#limiter#l’étendue#de#la#contamination#au#site#luiWmême.#Le#problème#est#plutôt# transféré#vers#les#lieux#d’enfouissement#des#sols#contaminés#(LESC)#autorisés#par#la#Loi.#À#l’opposé,# lorsque# l’on# souhaite# détruire# les# polluants# on# doit# avoir# recours# aux# traitements# physiques,# chimiques,# thermiques# ou# biologiques# (Colombano# et# autres,# 2010).# Or,# lorsque# l’on# parle# d’une# classification# en# fonction# de# la# nature# des# procédés# employés# ce# sont# ces# quatre# types# de# traitements#que#l’on#distingue.#Ces#méthodes#seront#d’ailleurs#le#sujet#principal#de#ce#chapitre#et# elles#seront#toutes#détaillées.#Finalement,#bien#que#l’enfouissement#soit#une#technique#encore#très# exploitée,# le# pourcentage# de# cas# inscrits# auprès# du# Système# GTC# en# 2010# indique# que# l’enfouissement#a#diminué#au#Québec.#Tandis#que#la#valorisation#des#sols#contaminés#a#augmenté# de#1,7#%#à#5#%#entre#2009#et#2010.#La#valorisation#s’explique#par#la#réutilisation#sécuritaire#des#sols# contaminés#conformément#à#la#réglementation#en#vigueur#ou#par#exemple#en#incorporant#les#sols# dans#un#procédé#industriel#(Hébert#et#Bernard,#2013).## 2.1. Méthodes(physiques,(chimiques(et(physico^chimiques(. Ce#groupe#de#technologies#est#le#plus#diversifié#de#tous#les#types#de#technologies#de#réhabilitation,# il# inclut# les# traitements# par# solidification/stabilisation,# l’oxydation,# la# séparation# électrocinétique# et#plusieurs#autres#(EPA,#2006).#Les#procédés#physiques#consistent#à#séparer#les#polluants#du#sol#ou# de#les#concentrer#dans#le#sol#en#exploitant#les#propriétés#physiques#du#milieu#et#des#polluants.#Ces# procédés#ne#modifient#et#ne#détruisent#en#aucun#cas#les#polluants#présents#dans#le#sol.#L’utilisation# de# fluides# injectés# ou# déjà# en# place,# comme# de# l’eau# ou# des# gaz# est# une# pratique# courante.# Ces# fluides#agissent#ainsi#comme#vecteur#pour#transporter#les#polluants#vers#des#points#d’extraction#ou# pour#les#immobiliser#(Colombano#et#autres,#2010).#Par#ailleurs,#les#procédés#chimiques#utilisent#les# propriétés#chimiques#des#polluants#afin#de#les#rendre#inertes,#de#les#détruire#ou#de#les#séparer#du# milieu#contaminé#(Ibid).#L’effet#de#ces#traitements#permet#de#réduire#la#toxicité#des#contaminants# afin# de# les# rendre# moins# nocifs# pour# l’environnement.# Le# tableau#2.2# identifie# plusieurs# types# de# méthodes#de#réhabilitation#des#sols#contaminés,#mais#elles#ne#sont#pas#exclusives.#. #. 10#.

(22) Tableau(2.2(:(Méthodes(de(réhabilitation(physico^chimique(des(sols(contaminés((modifié#de#:# FRTR,#2008)( Méthode(de(réhabilitation(physico^chimique((. Ex#situ#. In#situ#. Séparation#électrocinétique#. #. X#. Fracturation#. #. X#. Lessivage#de#sols#. #. X#. Extraction#vapeur#. #. X#. Réduction/Oxydation#chimique#. X#. X#. Solidification/Stabilisation#. X#. X#. Extraction#chimique#. X#. #. Déhalogénation#. X#. #. Lavage#. X#. #. Les# traitements# physiques/chimiques# ou# physicoWchimiques# peuvent# être# implantés# à# des# prix# raisonnables# tout# en# atteignant# un# niveau# de# décontamination# acceptable# dans# un# court# délai# (FRTR,# 2008).# Certains# de# ces# traitements# in) situ# sont# sensibles# à# la# composition# des# sols,# par# exemple#la#présence#d’argile#cause#souvent#des#variations#au#niveau#des#paramètres#hydrauliques,# ce#qui#influence#le#niveau#de#performance#des#traitements#(FRTR,#2008).# L’oxydation# chimique# est# la# technologie# de# traitement# in) situ# la# plus# utilisée# entre# 2003# et# 2010# selon# les# inscriptions# faites# auprès# du# Système# GTC# (Hébert# et# Bernard,# 2013).# La# figure#2.2# schématise# ce# principe# qu’est# l’oxydation# chimique# in) situ,# par# injection.# Ce# traitement# convertit# les# contaminants# en# composés# moins# toxiques,# plus# stables,# moins# mobiles# ou# inertes# (Pavel# et# Gavrilescu,#2008).#Le#principe#consiste#à#injecter#un#oxydant#dans#le#sol#non#excavé,#cet#additif#va# permettre#de#solubiliser#et#ultimement#de#dégrader#les#contaminants.#Les#agents#oxydants#les#plus# communs#sont#l’ozone,#le#peroxyde#d’hydrogène,#le#permanganate#et#le#persulfate#de#sodium#ou# de# potassium# (EPA,# 2012a).# Le# choix# de# l’agent# est# fait# en# fonction# du# type# de# sol# et# des# contaminants#à#traiter.#Suite#à#la#solubilisation#et#la#dégradation#des#contaminants#dans#le#sol,#les# gaz#et#liquides#produits#seront#captés#pour#ensuite#être#traités#à#la#surface.#Le#temps#de#traitement# pour#les#sols#contaminés#est#court,#on#peut#d’ailleurs#l’évaluer#en#mois,#et#ce,#sans#dépasser#un#an.# Le#tout,#offrant#une#efficacité#de#traitement#d’environ#90#%#(FRTR,#2008).##. #. 11#.

(23) # Figure(2.2(:(Schéma(du(principe(de(l'oxydation(chimique(in#situ,(par(injection((tiré#de#:# Colombano#et#autres,#2010,#p.111)( 2.2. Méthodes(thermiques(. Les#méthodes#thermiques#utilisent#la#chaleur#afin#de#détruire#les#polluants,#de#les#isoler#ou#de#les# rendre# inertes# (Colombano# et# autres,# 2010).# Cette# chaleur# administrée# à# la# zone# contaminée# va# augmenter# la# volatilité# des# contaminants# présents# dans# le# sol.# Généralement,# les# traitements# thermiques# offrent# une# décontamination# rapide,# mais# à# un# prix# assez# dispendieux# comparativement# aux# autres# traitements# (Pavel# et# Gavrilescu,# 2008).# Les# coûts# associés# à# ces# traitements#sont#régis#par#l’énergie,#l’équipement#ainsi#que#les#suivis#qui#sont#incontournables#à#la# réhabilitation.# Le# tableau#2.3# énumère# différents# procédés# de# décontamination# thermique# que# l’on#peut#retrouver#sur#le#marché.## # # # #. #. 12#.

(24) Tableau(2.3:(Méthodes(de(réhabilitation(thermique(des(sols(contaminés((modifié#de#:#FRTR,# 2008)( Méthode(de(réhabilitation(thermique((. Ex#situ#. In#situ#. Traitements#thermiques#(résistance#électrique,# injection#de#vapeur,#fibre#optique,#etc.)#. #. X#. Vitrification#. X#. X#. Incinération#. X#. #. Pyrolyse#. X#. #. Désorption#thermique#. X#. #. Décontamination#des#gaz#chauds#. X#. #. De# façon# générale,# les# traitements# thermiques# permettent# d’atteindre# un# niveau# de# décontamination# acceptable# assez# rapidement,# c’est# d’ailleurs# pour# une# de# ces# raisons# que# les# technologies#de#réhabilitation#thermiques#sont#une#option#intéressante.#De#plus,#si#l’on#augmente# la# température# de# traitement,# la# volatilisation# des# contaminants# est# améliorée,# ce# qui# permet# d’obtenir#un#niveau#de#décontamination#plus#élevé#(Lemming#et#autres,#2013).#Cependant,#ce#sont# les#traitements#les#plus#coûteux#en#raison#de#leurs#exigences#en#énergie,#le#besoin#d’équipements# et# la# nécessité# d’avoir# du# personnel# en# place# afin# d’assurer# l’opération# et# la# maintenance# du# traitement.## Les# traitements# thermiques# in) situ# peuvent# être# utilisés# dans# différentes# situations,# par# exemple# sur#des#sols#argileux#et#limoneux#qui#sont#des#sols#où#d’autres#méthodes#de#décontamination#ne# sont# pas# efficaces.# Ils# peuvent# traiter# plusieurs# types# de# contaminants,# dont# les# solvants# et# les# hydrocarbures,#et#ce,#même#lors#d’une#contamination#profonde#ou#sous#les#immeubles.#L’énergie# utilisée#lors#des#traitements#thermiques#in)situ#peut#être#introduite#sous#forme#de#chaleur#dans#les# sols# selon# plusieurs# techniques#:# résistance# électrique,# fréquence# radio,# conduction# thermique,# injection#d’eau,#d’air#ou#de#vapeur.#Cette#chaleur#produite#va#permettre#de#détruire#efficacement# les#contaminants#faisant#partie#de#la#famille#des#phases#liquides#non#aqueuses#directement#dans# les#sols.#Les#gaz#récupérés#par#un#système#de#puits#seront#pompés#afin#d’être#traités#ou#disposés# vers#un#lieu#prévu#à#cet#effet.#Par#ailleurs,#les#traitements#thermiques#ex)situ#nécessitent#que#l’on# excave#les#sols,#ceuxWci#vont#permettre#d’atteindre#une#décontamination#plus#rapide#et#uniforme# comparativement# aux# traitements# in# situ# (EPA,# 2013).# Plusieurs# méthodes# peuvent# être# employées,# par# exemple# la# désorption# thermique# qui# va# permettre# de# séparer# les# contaminants#. #. 13#.

(25) des# sols# par# évaporation# et# l’incinération# qui# consiste# plutôt# à# détruire# les# contaminants.# En# d’autres#mots,#la#désorption#thermique#consiste#à#extraire#les#composés#volatils#contenus#dans#les# sols# excavés# par# chauffage.# Il# existe# deux# types# de# variantes#:# les# procédés# à# haute# température# (plus# de# 100#degrés# Celsius)# et# les# procédés# à# basse# température# (moins# de# 100#degrés# Celsius)# (Colombano# et# autres,# 2010;# FRTR,# 2008).# Le# choix# de# la# température# et# du# temps# d’incubation# vont#dépendre#des#contaminants#à#traiter#(Ibid).#Le#principe#étant#que#les#sols#contaminés#soient# chauffés#afin#que#les#contaminants,#comme#les#hydrocarbures#pétroliers,#les#solvants#chlorés,#les# huiles,#les#biphényles#polychlorés#(BPC),#les#pesticides#et#les#HAP#s’évaporent#sous#forme#gazeuse.# Ensuite,# un# système# conçu# pour# capter# les# gaz# et# les# liquides# extraits# permet# de# transporter# ces# substances# afin# de# les# traiter.# Les# traitements# possibles# sont# la# condensation,# la# collecte# ou# la# combustion.# Les# étapes# qui# consistent# à# condenser# et# à# collecter# les# contaminants# sont# habituellement#faites#hors#du#site#tandis#que#l’option#de#combustion#peut#être#exécutée#sur#place# (Naval#Facilities#Engineering#Service#Center,#1998).## 2.3. Méthodes(biologiques(. L’utilisation#des#méthodes#biologiques#permet#entre#autres#de#favoriser#la#dégradation#totale#ou# partielle#des#polluants.#Ces#techniques#peuvent#utiliser#les#bactéries,#les#champignons,#les#levures# et# les# végétaux# afin# de# décontaminer# un# site# pollué.# Les# organismes# utilisés# lors# de# traitements# biologiques# ont# la# capacité# de# transformer# les# polluants# en# des# substances# moins# toxiques# pour# l’environnement.#De#plus,#certaines#plantes#ont#la#capacité#d’accumuler#de#grandes#quantités#de# métaux# dans# leurs# tissus.# Le# tableau#2.4# démontre# différents# traitements# biologiques# possibles# pour#les#sols#contaminés.## # # # # # # #. #. 14#.

(26) Tableau(2.4(:(Méthodes(de(réhabilitation(biologique(des(sols(contaminés((modifié#de#:#FRTR,# 2008)( Méthode(de(réhabilitation(biologique(. Ex#situ#. In#situ#. Bioventilation#. #. X#. Bioremédiation#. #. X#. Phytoremédiation#. #. X#. Atténuation#naturelle#contrôlée#. #. X#. Biopiles#. X#. #. Compostage#. X#. #. Bioréacteur#. X#. #. Les#traitements#biologiques#in)situ)sont#des#traitements#qui#requièrent#qu’on#laisse#le#système#en# place#pendant#de#longues#périodes#de#temps.#Un#des#grands#avantages#de#ces#traitements,#c’est# qu’ils#peuvent#être#implantés#à#un#prix#modique#(FRTR,#2008).#Quant#aux#traitements#biologiques# ex) situ,# ceuxWci# vont# généralement# nécessiter# un# temps# de# décontamination# plus# court# que# les# traitements#biologiques#in)situ.## La# bioventilation# est# le# traitement# le# plus# utilisé# selon# le# bilan# sur# la# gestion# des# terrains# contaminés# d’avril# 2013.# Près# de# 851# cas# inscrits# auprès# du# Système# GTC# ont# fait# appel# à# la# bioventilation# en# 2010.# Ce# traitement# biologique# in) situ# consiste# à# injecter# ou# à# aspirer# de# l’air# dans#la#zone#non#saturée#d’eau#du#sousWsol#contaminé#et#a#pour#effet#de#stimuler#la#dégradation# microbienne.#Le#système#de#bioventilation#peut#être#anaérobique#par#l’utilisation#d’hydrogène#ou# de# dioxyde# de# carbone# ou# aérobique,# en# fournissant# de# l’oxygène# (EPA,# 2012a).# Cette# technique# utilise#simultanément#ou#de#façon#séquentielle#les#principes#de#volatilisation#et#de#biodégradation.# L’injection# d’air# est# nécessaire# pour# extraire# les# contaminants# les# plus# volatils# et# permet# de# développer#des#conditions#propices#pour#la#croissance#des#microorganismes#capables#de#dégrader# les# composés# moins# volatils# (Ministère# de# l’Environnement,# 1999).# Ce# traitement# vise# plus# particulièrement# les# hydrocarbures# pétroliers,# les# solvants# non# chlorés,# quelques# pesticides,# et# d’autres#composés#organiques#(FRTR,#2008).## Une#autre#technique#de#réhabilitation#des#sols#contaminés#très#prometteuse#pour#le#Canada#doit# aussi# être# considérée,# on# parle# ici# de# la# bioremédiation.# La# bioremédiation# permet# la# décontamination# du# sol# in) situ# par# l’introduction# de# microorganismes# dans# le# sol# comme# les#. #. 15#.

(27) bactéries,# les# microbes# et# les# champignons# (Trudeau,# 2012).# Les# microorganismes# sont# utilisés# depuis#plus#d’un#siècle#dans#le#traitement#des#eaux#usées#et#des#composts#alors,#pourquoi#ne#pas# les#utiliser#afin#de#traiter#les#sols#pollués#(Abdelly,#2006).#C’est#d’ailleurs#ce#que#le#projet#GénoRem# (une#initiative#regroupant#seize#chercheurs#de#l’Université#de#Montréal#et#de#l’Université#McGill#et,# qui#est#financée#par#Génome#Canada)#tente#d’approfondir.#Ce#projet#de#recherche#a#pour#objectif# d’identifier#la#ou#les#meilleures#combinaisons#plantes/champignons/bactéries#afin#d’en#développer# un# produit# qui# permettrait# d’améliorer# le# processus# de# phytoremédiation.# C’est# pourquoi# on# s’intéresse#de#plus#près#au#rôle#que#jouent#les#champignons#mycorhiziens#dans#les#sols#pollués.#En# effet,# les# champignons# endomycorhiziens# arbusculaires# (EA)# qui# font# partie# du# phylum# des# Glomeromycota#sont#les#organismes#les#plus#abondants#sur#la#planète.#Ces#champignons#forment# obligatoirement#des#associations#symbiotiques#avec#les#plantes#vasculaires#et#sont#observés#dans# presque#tous#les#écosystèmes#végétaux#(Schuber#et#autres,#2001;#Read,#1991).#En#s’associant#avec# ces#plantes,#ils#permettent#d’accroître#les#capacités#fonctionnelles#de#cellesWci.#Ils#vont#entre#autres# permettre# aux# plantes# d’accroître# leur# surface# de# contact# avec# le# sol# et# ainsi# pouvoir# capter# une# quantité#plus#élevée#des#contaminants.#Bien#entendu,#le#taux#de#dégradation#des#contaminants#va# dépendre#de#plusieurs#facteurs#comme#l’humidité#du#sol,#la#température,#le#potentiel#d’hydrogène# (pH),#la#quantité#de#nutriments,#etc.## La#phytoremédiation#fait#elle#aussi#partie#des#traitements#biologiques.#En#effet,#c’est#un#traitement# biologique#in)situ)qui#permet#de#décontaminer#un#sol#à#l’aide#de#végétaux#possédant#les#capacités# d’emmagasiner#les#contaminants#dans#ces#tissus.#Différentes#phytotechnologies#sont#associées#à#la# phytoremédiation,# par# exemple# la# phytoextraction# qui# consiste# à# extraire# les# contaminants# des# végétaux# en# les# récoltant# ou# la# phytodégradation# qui# va# permettre# la# destruction# des# contaminants# grâce# à# des# exsudats# racinaires# sécrétés# par# les# végétaux.# Ces# phytotechnologies# seront#détaillées#dans#le#chapitre#suivant.##. #. 16#.

(28) 3 LA(PHYTOREMÉDIATION( La# phytoremédiation# est# définie# comme# étant# un# groupe# de# technologies# qui# utilise# les# plantes# pour#réduire,#enlever,#dégrader,#ou#immobiliser#les#contaminants#présents#dans#les#sols,#les#boues,# les#sédiments,#les#eaux#de#surface,#les#eaux#souterraines#ainsi#que#les#eaux#usées.#Ces#techniques# sont#applicables#à#une#variété#de#contaminants,#incluant#les#hydrocarbures#pétroliers,#les#solvants# chlorés,#les#métaux,#les#radionucléides,#les#nutriments,#le#pentachlorophénol#et#les#HAP#(Vishnoi#et# Srivastava,#2008).#Les#plantes#ont#grandement#été#étudiées,#et#ce,#dans#le#but#de#comprendre#les# mécanismes# qui# régissent# leur# capacité# à# décontaminer# les# milieux# pollués# et# le# rôle# qu’elles# y# jouent.## 3.1. Le(rôle(des(plantes(. Les#plantes#sont#des#organismes#dits#autotrophes#puisqu’ils#fabriquent#de#la#matière#organique#à# partir#de#matière#inorganique.#Ce#processus#de#conversion,#appelé#photosynthèse,#consiste#en#la# transformation# de# l’énergie# solaire# en# énergie# chimique# afin# de# fixer# le# carbone# sous# forme# de# composés# organiques.# Voici# une# représentation# abrogée# de# la# photosynthèse#:# 3CO2# +# 6H2O# +# Lumière##C3H6O3#+#3O2#+#3H2O#(Raven#et#autres,#2007).#Le#dioxyde#de#carbone#que#les#plantes# prélèvent#par#les#stomates#provient#de#l’atmosphère#tandis#que#l’eau#et#les#minéraux#nécessaires#à# leur# développement# sont# captés# au# niveau# des# racines# dans# le# sol.# Dans# les# sols# contaminés,# on# retrouve# une# multitude# de# contaminants# pouvant# être# absorbés# par# les# plantes# sous# différentes# formes.# Ainsi,# les# polluants# présents# en# excès# dans# les# sols# peuvent# être# dégradés# par# plusieurs# mécanismes# biologiques,# soit# par# la# plante# elleWmême# ou# dans# la# rhizosphère# par# les# microorganismes.## Il# existe# des# interactions# spécifiques# et# non# spécifiques# entre# les# plantes# et# les# microorganismes# présents# dans# le# sol# (Sicillano# et# Germida,# 1998).# Ces# associations# permettent# entre# autres# aux# bactéries# et# champignons# d’avoir# accès# à# une# source# importante# de# carbone.# Cette# grande# disponibilité# d’énergie# fait# en# sorte# que# d’importantes# populations# de# microorganismes# dans# la# rhizosphère#se#développent#à#proximité#des#racines.#Or,#plusieurs#avantages#sont#observés#grâce#à# ces#associations.#Notamment,#elles#procurent#une#forme#de#protection#au#niveau#des#racines#face# aux#agents#pathogènes#présents#dans#le#sol,#cette#barrière#a#pour#fonction#de#les#détruire#(ITRC,# 2009).#De#plus,#les#microorganismes#peuvent#rendre#disponibles#certains#nutriments#nécessaires#à#. #. 17#.

(29) la# croissance# des# plantes# et# du# même# coup# faciliter# leur# absorption# par# les# racines.# Sans# oublier# que#certaines#bactéries#ont#la#capacité#de#réduire#la#toxicité#des#contaminants#afin#que#les#plantes# puissent# croître# sans# effet# négatif# (Sicillano# et# Germida,# 1998).# L’utilisation# d’organismes# vivants# afin# de# décontaminer# les# sols# est# une# avenue# qui# permet# de# réduire# les# coûts# associés# aux# techniques# de# décontamination# traditionnelles,# et# les# plantes# en# font# partie.# Elles# sont# utilisées# afin#de#décontaminer#les#sols#puisque#leur#système#racinaire#permet#d’explorer#un#large#volume#de# sol#et#d’absorber#les#polluants#qui#y#sont#présents.#La#figure#3.1#schématise#l’entrée#des#polluants# dans# les# plantes,# elle# peut# se# faire# par# les# racines# qui# sont# en# contact# avec# la# solution# du# sol# ou# simultanément# par# les# feuilles# qui# sont# en# contact# avec# l’atmosphère# (INERIS,# 2002).# Leur# absorption# s’effectue# entre# autres# en# fonction# de# la# biodisponibilité# des# contaminants# et# des# mécanismes#qui#opèrent#l’entrée#vers#la#plante.##. # Figure(3.1(:(Schéma(synthétisant(les(flux(potentiels(de(polluants(au(sein(de(la(plante(et(dans(son( environnement,(ainsi(que(les(flux(de(sèves(brute(et(élaborée((modifié#de#:#Larousse,# 2013)(. #. 18#.

(30) Certaines#plantes#ont#d’ailleurs#développé#des#mécanismes#de#résistance#contre#certains#polluants,# que#ce#soit#par#la#capacité#de#stocker#des#contaminants#dans#des#zones#non#vitales#de#la#plante#ou# par# la# capacité# de# les# rendre# moins# nocifs# pour# l’environnement# (San# Miguel,# 2011).# C’est# d’ailleurs# le# cas# pour# les# plantes# dites# hyperaccumulatrices# qui# peuvent# emmagasiner# dans# leurs# tissus# des# quantités# de# contaminants# normalement# toxiques# pour# la# majorité# des# végétaux.# La# moutarde# indienne# (Brassica) juncea)# fait# partie# de# cette# catégorie# de# plantes# puisqu’elle# peut# accumuler# des# quantités# significatives# de# plomb# et# de# cuivre# (Labrecque# et# Lefebvre,# 2006).# De# plus,#d’autres#types#de#végétaux#que#l’on#nomme#plantes#à#croissance#rapide,#comme#les#saules#et# les# peupliers# peuvent# aussi# être# utilisés# afin# de# réhabiliter# les# sites# contaminés.# De# nombreuses# qualités#sont#associées#à#ces#plantes#ligneuses,#dont#les#principales#sont#les#suivantes#:#leur#grand# pouvoir#d’évapotranspiration,#leur#rapidité#de#croissance,#l’étendue#de#leur#système#racinaire#ainsi# que# leur# facilité# de# propagation# végétative# (Kuzovkina# et# Volk,# 2009).# Or,# ces# qualités# procurent# aux# plantes# à# croissance# rapide# un# avantage# unique# quant# à# leur# efficacité# de# décontamination.# D’ailleurs,# les# espèces# faisant# partie# de# la# famille# des# Salicacées# sont# reconnues# pour# avoir# un# système#racinaire#très#étendue,#qui#leur#permet#de#capter#beaucoup#plus#d’eau#et#de#nutriments# (Fortier,# 2008).# Des# études# menées# par# l’Institut# de# recherche# en# biologie# végétale# (IRBV)# ont# démontré#que#certaines#espèces#de#saules#et#de#peupliers#possédaient#la#capacité#d’absorber#de# grandes# quantités# de# métaux# (Labrecque# et# Lefebvre,# 2006).# C’est# pourquoi# leur# utilisation# en# phytoremédiation#est#de#plus#en#plus#fréquente,#sans#oublier#que#ces#végétaux#peuvent#du#même# coup#résoudre#plusieurs#autres#problèmes#environnementaux.# 3.2. Les(techniques(de(phytoremédiation(. Les#différents#types#de#phytoremédiation#ne#sont#pas#exclusifs,#c’estWàWdire#qu’ils#peuvent#s’opérer# simultanément.#Le#tableau#3.1#fait#état#des#différents#mécanismes#qui#peuvent#s’opérer#lors#de#la# décontamination#par#phytoremédiation.#Dans#les#prochaines#sections,#les#différentes#technologies# seront# décrites# plus# en# détail# afin# de# faire# ressortir# certains# éléments# comme# leur# efficacité,# les# avantages# et# inconvénients,# les# limites# et# les# coûts# que# le# choix# de# cette# phytotechnologie# en# question#engendre.# # #. #. 19#.