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Autres méthodes pour l’évaluation du lessivage du sol des substances perfluoroalkyliques et polyfluoroalkyliques
Nathan Hagelin, Jim Feild, Bethany Flynn
Wood Technical Consulting Solution
L'objectif de cette présentation est de présenter deux exemples d’études de cas sur l’élaboration de critères sur la lixiviation des sols propres à un site.  
Abstract

Alors que notre attention se tourne de la caractérisation à l’assainissement des sites pour la classe émergente de contaminants, les substances perfluoroalkyliques et polyfluoroalkyliques (SPFA), nous nous interrogeons non seulement sur les enjeux du traitement que ces composés rémanents présentent, mais aussi sur l’ampleur du problème et sur l’absence d’un consensus sur jusqu’où va l’assainissement. Avec des lignes directrices et des normes pour les milieux aqueux établies à une faible concentration de parties par billion, les quelques normes par défaut pour le lessivage des sols sont très basses. De plus, les méthodes normales de lixiviation, comme la méthode de lixiviation par précipitation synthétique (SPLP), produisent des SPFA détectables à compter de sols à très faibles concentrations de SPFA, à des mesures de moins de 10 parties par milliard. Par contre, ces approches sont-elles techniquement justifiables afin de déterminer la responsabilité en matière d’assainissement ou sont-elles des méthodes trop conservatrices qui entraîneraient la faillite des parties responsables si elles étaient appliquées ? Les zones de diffusion des SPFA varient considérablement en ce qui concerne le mécanisme et la source. Plusieurs de ces substances sont vieilles et pourraient être à un point d’équilibre à l’égard de la lixiviation dans les eaux souterraines. Plusieurs facteurs propres aux sites ont une influence sur le comportement complexe des SPFA dans les zones de diffusion. La rétention des SPFA est contrôlée par les propriétés des SPFA, la longueur de la chaîne des composés, les groupes fonctionnels, les co-contaminants, la stratigraphie ou la géologie du site, la profondeur de l’eau et les propriétés du sol, y compris la taille des particules du sol, la capacité d’échange de cations et d’anions, la teneur en carbone organique et le pH. L’analyse des propriétés physicochimiques du sol est utilisée pour évaluer la façon dont la teneur en argile, la présence de matières organiques, les capacités d’échange de cations et d’anions et le pH affectent la sorption des SPFA dans le sol. Le calcul des niveaux de détection des valeurs du sol (NDVS) particulier aux sites à l’aide de la calculatrice du niveau de filtrage régional de la Environmental Protection Agency des États-Unis peut obtenir de très faibles NDVS ; toute détection de SPFA peut nécessiter l’atténuation afin de protéger les eaux souterraines. La mesure directe de la lixiviation des sols par lysimétrie peut fournir la mesure la plus précise et particulière au site à l’égard de la lixiviation des sols. Les données sur les eaux interstitielles provenant des lysimètres peuvent fournir une mesure définitive des rejets en masse sur les lieux intégrés géographiquement des SPFA dans les eaux souterraines et tenir compte des processus et des taux de rétention du sol propres au site. Les processus de rétention pertinents pour les SPFA comprennent les interactions hydrophobes avec la matière organique du sol, les interactions électrostatiques avec les phases minérales du sol et le cloisonnement interfaciale air-eau. Ces processus sont non linéaires, irréversibles dans une certaine mesure et dépendent de la composition de la solution de sol (la composition des cations et des anions et les matières dissoutes totales [MDT]). Cette présentation exposera deux exemples d’études de cas sur l’élaboration de critères sur la lixiviation des sols propres à un site. La première est une évaluation récemment achevée sur le site d’une aire de formation à la lutte contre les incendies (AFLCI) où des données propres au site ont été utilisées pour calculer les NDVS. Cet exemple laisse entendre que les sols bien asséchés à une AFLCI mise hors service pourraient ne plus contribuer aux effets sur les eaux souterraines. La deuxième étude de cas présente une méthode d’utilisation de la lysimétrie comme outil pour comprendre les rejets en masse particuliers au site des SPFA dans les eaux souterraines dans zones source de mousses à formation de pellicule aqueuse (AFFF). Les sites seront instrumentés avec des paires de lysimètres peu profonds et profonds et l’eau interstitielle sera recueillie pendant quatre trimestres pour effectuer l’analyse de 16 composés de SPFA. Dans le cadre de l’enquête, le profil vertical du sol sera caractérisé par l’utilisation d’un outil de profilage hydraulique pour déterminer l’emplacement des zones transmissives et pour l’enregistrement visuel du sol avant l’installation. Les échantillons de sol seront prélevés à la même profondeur que le lysimètre sera installé et seront analysés pour la présence de 16 composés de SPFA. Des échantillons de sol provenant de chaque zone seront également analysés afin de déterminer la capacité totale en carbone organique, l’analyse granulométrique, la perméabilité, le pH et l’échange d’anions et de cations. Ces études ont pour but de faire progresser des méthodes d’évaluation techniquement robustes pour la lixiviation des sols qui concentreront les efforts d’assainissement sur les sols qui présentent en fait un risque permanent aux eaux souterraines. Nathan Hagelin, ingénieur principal et chef technique mondial, assainissement environnemental, Wood Nathan Hagelin est ingénieur principal et chef technique mondial de l’assainissement de l’environnement chez Wood. Il est le chef de file des technologies d’assainissement du groupe de travail sur les contaminants émergents de Wood. Il est géologue certifié, professionnel de l’environnement agréé et chercheur environnemental agréé qui travaille depuis 30 ans dans le domaine de l’assainissement de sites industriels et d’installations militaires contaminés. Il possède de l’expérience antérieure en tant qu’hydrologue au sein de la division des ressources en eau de la Geological Survey des États-Unis.

Essais pour les émissions atmosphériques de SPFA : Méthodes, procédures et enjeux
Jennifer Son1, Tara Bailey1, John Kirby2, Johnsie Lang2
1Arcadis Canada inc.
2Arcadis U.S.U.S. Inc.
L'objectif de cette présentation est de fournir des éclaircissements sur les émissions atmosphériques et les dépôts associés de SPFA diffusés sur de grandes régions géographiques, ainsi que de présenter les inspections de cheminée pour la présence de SPFA et la série d’enjeux liée à l’incertitude associée à la liste d’analytes, aux limites de détection faibles requises, à l’absence de méthodologies établies et aux coûts.  
Abstract

Les substances perfluoroalkyliques et polyfluoroalkyliques (SPFA) sont incorporées dans un large éventail de produits et de procédés de fabrication, en plus d’être contenues dans les mousses à formation de pellicule aqueuse (mousses AFFF). Bien que des enjeux de méthodes d’analyse demeurent, les analyses du sol et de l’eau pour la présence de SPFA (eau souterraine et eau de surface) deviennent de plus en plus courantes. On soupçonne des émissions atmosphériques potentielles et des dépôts associés de SPFA diffusés sur de grandes régions géographiques à un nombre croissant de sites. Les analyses de cheminées pour la présence de SPFA présentent une série d’enjeux, ce qui reflète les incertitudes liées à la liste d’analytes, aux faibles limites de détections exigées, à l’absence de méthodologies établies et au coût. L’absence générale d’un cadre de réglementation et de normes d’émission complique davantage les objectifs et les résultats des programmes d’analyse de cheminées. Afin de prévenir ces enjeux, l’on prévoit que des exigences réglementaires pour l’analyse de cheminées seront bientôt en vigueur.

Une procédure modifiée de la méthode 23 de l’Environmental Protection Agency (EPA) des États-Unis est la pratique d’analyse de cheminées actuellement acceptée qui suit généralement une méthodologie pour les dioxines et les furanes. Toutefois, cette procédure actuelle comprend une analyse de 7 fractions qui exige que chaque partie de l’ensemble d’échantillonnage de l’analyse de cheminées soit récupérée, placée dans un conteneur, étiquetée et analysée sous forme d’échantillons distincts séparés. L’élaboration aux procédures actuelles d’analyse de cheminées pour la présence de SPFA peut permettre la réduction globale des fractions d’échantillon. La recherche et le développement de la procédure d’analyse continuent d’entraîner l’évolution de la méthodologie.

Les procédures isocinétiques d’analyse de cheminées sont communément utilisées afin de mesurer les émissions de SPFA puisque les émissions de SPFA comprennent typiquement des particules ou des aérosols (c.-à-d., des particules condensables). Des considérations supplémentaires pour l’analyse de cheminées comprennent l’exigence pour un débit d’écoulement direct laminaire (distances minimales de distillation directe de 2,5 diamètres sont nécessaires). De plus, l’humidité provenant de sources de combustion, la durée de l’échantillonnage pour atteindre les niveaux d’émissions ciblés et l’accès sécuritaire aux ports d’analyse de cheminée avec des supports structuraux pour les ensembles d’échantillonnage (qui peuvent peser jusqu’à 70 lb [31,75 kg]) sont des préoccupations nécessaires lors de la planification d’un programme d’analyse de cheminées pour les SPFA. La capacité d’analyser les échantillons recueillis à l’aide d’une analyse de fraction d’échantillon réduite peut réduire considérablement les coûts d’analyse en laboratoire et les coûts globaux totaux. Des concentrations de détection des composés de SPFA très faibles sont prévues, semblablement aux normes établies de faibles concentrations dans l’eau potable pour plusieurs composés de SPFA. Des programmes robustes d’assurance et de contrôle de la qualité sont également nécessaires afin d’identifier la contamination croisée et assurer des mesures précises.

À mesure que les connaissances scientifiques de l’analyse des sources pour les SPFA sont développées, elles aideront à renseigner les intervenants dans leur évaluation des émissions potentielles de SPFA provenant de cheminées. Combinées à des normes réelles pour les émissions et les sols, cela permettra d’évaluer les risques et de prendre des décisions éclairées en matière d’atténuation.

Jennifer Son, ingénieure principale en environnement, Arcadis Canada inc.
Jennifer Son est ingénieure principale en environnement (P. Eng. ON) chez Arcadis Canada inc. avec plus de 18 ans d’expérience professionnelle. Elle dirige actuellement le Secteur de services-conseils en agroenvironnement stratégique et travaille en étroite collaboration avec la communauté de pratique des sciences atmosphériques au Canada.

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