TECHNIQUE DE CARACTÉRISATION ET MÉTHODES DE PRÉLÈVEMENT INNOVATRICES. Techniques d échantillonnage des COV

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2 TECHNIQUE DE CARACTÉRISATION ET MÉTHODES DE PRÉLÈVEMENT INNOVATRICES Techniques d échantillonnage des COV

3 PLAN DE LA PRÉSENTATION MISE EN CONTEXTE Caractéristiques des COV Échantillonnage et analyse au Québec Inconvénients reliés à la méthode actuelle DESCRIPTION DE LA MÉTHODE 5035A Échantillonnage des sols, laboratoire Impacts sur les concentrations mesurées APPLICATION DE LA MÉTHODE IMPACTS PRATIQUES CONCLUSION ET PÉRIODE DE QUESTIONS

4 CARACTÉRISTIQUES DES COV Composé Formule Chimique P vapeur (@ 20⁰C) Chlorure de vinyle (CV) 340 kpa HAC Trichloroéthène (TCE) 7.7 kpa Tétrachloroéthène (PCE) Benzène (B) 1.9 kpa 10.0 kpa BTEX Toluène (T) Éthylbenzène (E) 2.9 kpa 1.0 kpa o Xylène (o X) 0.9 kpa Pression de vapeur: pression à laquelle la phase gazeuse d'une substance est en équilibre avec sa phase liquide ou solide à une température donnée dans un système fermé. Composé volatil: Pression de vapeur supérieure à 0,01 kpa à 20 ⁰C

5 ÉTAT DES COV DANS LE SOL Gazeuse SOL Dissoute Adsorbée

6 ÉCHANTILLONNAGE ET ANALYSE AU QUÉBEC

7 GC MS «Head Space» «Purge and trap»

8 ÉCHANTILLONNAGE ET ANALYSE AU QUÉBEC INCONVÉNIENTS La littérature rapporte que la méthode actuelle peut entraîner la perte de plus de 90 % des COV initialement présents dans le sol.

9 CAUSES DES PERTES DE COV Volatilisation des COV en raison:

10 CAUSES DES PERTES DE COV Volatilisation des COV en raison: De l exposition à l air lors de l échantillonnage

11 PERTES DE COV: EXPOSITION À l AIR Gazeuse SOL Dissoute Adsorbée

12 CAUSES DES PERTES DE COV Volatilisation des COV en raison: De l exposition à l air lors de l échantillonnage De la désagrégation de la structure du sol qui favorise le contact avec l air et la création de chemins préférentiels

13 PERTES DE COV: DÉSAGRÉGATION DE LA STRUCTURE DU SOL Gazeuse SOL Dissoute Adsorbée

14 PERTES DE COV: DÉSAGRÉGATION DE LA STRUCTURE DU SOL SOL Dissoute Adsorbée

15 CAUSES DES PERTES DE COV Volatilisation des COV en raison: De l exposition à l air lors de l échantillonnage De la désagrégation de la structure du sol qui favorise le contact avec l air et la création de chemins préférentiels De la présence d espaces d air ou «head space» dans les contenants d entreposage

16 CAUSES DES PERTES DE COV Volatilisation des COV en raison: De l exposition à l air lors de l échantillonnage De la désagrégation de la structure du sol qui favorise le contact avec l air et la création de chemins préférentiels De la présence d espaces d air ou «head space» dans les contenants d entreposage Du manque d étanchéité du contenant d entreposage causé par la présence de particules de sols sur les filets

17 CAUSES DES PERTES DE COV Volatilisation des COV en raison: De l exposition à l air lors de l échantillonnage De la désagrégation de la structure du sol qui favorise le contact avec l air et la création de chemins préférentiels De la présence d espaces d air ou «head space» dans les contenants d entreposage Du manque d étanchéité du contenant d entreposage causé par la présence de particules de sols sur les filets De l exposition à l air lors des manipulations au laboratoire

18 CAUSES DES PERTES DE COV Volatilisation Hewitt, 1996

19 CAUSES DES PERTES DE COV Biodégradation Surtout pour les composés aromatiques (benzène, toluène) Accentué par la désagrégation de la structure du sol qui favorise l apport en oxygène

20 CAUSES DES PERTES DE COV Biodégradation TCE TCE o X TDCE TDCE PCE PCE o X T E p X ± 21ºC ± 4ºC B B, T, E, p X Hewitt

21 CAUSES DES PERTES DE COV Biodégradation TCE TCE o X TDCE TDCE PCE PCE o X T E p X ± 21ºC ± 4ºC B B, T, E, p X Hewitt, 1999

22 QUELQUES DONNÉES. MÉTHODOLOGIE Échantillons contaminés par du TCE prélevés avec 1) l approche actuelle 2) avec une seringue et préservation des échantillons en chantier Délai d entreposage de 3 jours RÉSULTATS État de l échantillon Concentration TCE (mg/kg) Préservation en chantier Approche actuelle % Récupération Humide 1,7 0, Agrégat Fracturé 2,1 1,7 3,4 11 0,088 0,05 <0,003 0,015 4,2 3,0 0,14 Hewitt, 1994

23 CONCLUSIONS Trois principales étapes impliquant la perte des COV Échantillonnage des sols en chantier Entreposage Sous échantillonnage au laboratoire Considérations pour limiter les pertes de COV Limiter l exposition du sol à l air, en chantier, lors de l entreposage et au laboratoire Utiliser des outils de prélèvement qui permettent de garder la structure du sol intacte Limiter le processus de biodégradation

24 PLAN DE LA PRÉSENTATION MISE EN CONTEXTE Caractéristiques des COV Échantillonnage et analyse au Québec Inconvénients reliés à la méthode actuelle DESCRIPTION DE LA MÉTHODE 5035A Échantillonnage des sols, laboratoire Impacts sur les concentrations mesurées APPLICATION IMPACTS PRATIQUES CONCLUSION ET PÉRIODE DE QUESTIONS

25 MÉTHODE 5035A Publiée en 1997 par l EPA (EPA Method 5035), dans la 3 ième édition du compendium SW 46 Test Methods for Evaluating Solid Waste, Physical/Chemical Methods. Révisée en 2002 EPA Method 5035A. Propose différentes méthodes de prélèvement et de manipulation afin de limiter les pertes de COV, du chantier jusqu au laboratoire.

26 MÉTHODE 5035A Type de sol? Cohésif Non cohésif Cimenté Échantillonner avec carotteur et transférer dans une fiole de 40mL avec agent de conservation. Échantillonner avec carotteur et sceller hermétiquement l échantillon. Échantillonner rapidement avec une spatule et transférer dans une fiole de 40mL avec agent de conservation. Briser en aggrégats qui peuvent entrer dans une fiole de 40mL avec un outil. Transférer rapidement l aggrégat dans une fiole avec agent de conservation. Chantier Laboratoire Extraire l échantillon du contenant scellé et le transférer dans une fiole de 40mL avec agent de conservation. Analyser par GC MS. Analyser par GC MS. Analyser par GC MS.

27 MÉTHODE 5035A Type de sol? Carotteur et préservation en chantier Cohésif Non cohésif Cimenté Échantillonner avec carotteur et transférer dans une fiole de 40mL avec agent de conservation. Échantillonner avec carotteur et sceller hermétiquement l échantillon. Échantillonner rapidement avec une spatule et transférer dans une fiole de 40mL avec agent de conservation. Briser en aggrégats qui peuvent entrer dans une fiole de 40mL avec un outil. Transférer rapidement l aggrégat dans une fiole avec agent de conservation. Chantier Laboratoire Extraire l échantillon du contenant scellé et le transférer dans une fiole de 40mL avec agent de conservation. Analyser par GC MS. Analyser par GC MS. Analyser par GC MS.

28 Carotteurs et préservation en chantier

29 MÉTHODE 5035A Type de sol? Contenant hermétique Cohésif Non cohésif Cimenté Échantillonner avec carotteur et transférer dans une fiole de 40mL avec agent de conservation. Échantillonner avec carotteur et sceller hermétiquement l échantillon. Échantillonner avec une spatule et transférer dans une fiole de 40mL avec agent de conservation. Briser en aggrégats qui peuvent entrer dans une fiole de 40mL avec un outil. Transférer rapidement l aggrégat dans une fiole avec agent de conservation. Chantier Laboratoire Extraire l échantillon du contenant scellé et le transférer dans une fiole de 40mL avec avec agent de conservation. Analyser par GC MS. Analyser par GC MS. Analyser par GC MS.

30 Contenants hermétiques ESS Core N One Délai de conservation: 48 h En Core Sampler

31 MÉTHODE 5035A Type de sol? Matériaux non cohésifs ou denses Cohésif Non cohésif Cimenté Échantillonner avec carotteur et transférer dans une fiole de 40mL avec agent de conservation. Échantillonner avec carotteur et sceller hermétiquement l échantillon. Échantillonner rapidement avec une spatule et transférer dans une fiole de 40mL avec agent de conservation. Briser en aggrégats qui peuvent entrer dans une fiole de 40mL avec un outil. Transférer rapidement l aggrégat dans une fiole avec agent de conservation. Chantier Laboratoire Extraire l échantillon du contenant scellé et le transférer dans une fiole de 40mL avec avec agent de conservation. Analyser par GC MS. Analyser par GC MS. Analyser par GC MS.

32 AGENTS DE CONSERVATION AVANTAGES Méthanol Excellent solvant, permet l extraction efficace des VOC qui débute lors de la mise en contact avec le sol L échantillon peut être analysé plusieurs fois Eau avec bisulfate Limite de détection plus faible que le méthanol Permet de quantifier le dibromométhane INCONVÉNIENTS Limite de détection plus élevées que pour l eau avec le bisulfate en raison d un facteur de dilution Affinité du méthanol pour la contamination ambiante blanc de terrain Extraction moins efficace que le méthanol L échantillon ne peut être analysé qu une seule fois Non applicable dans les sols calcaires Possibilité de réaction avec les composés humiques du sol pour former de l acétone

33 LES COÛTS Pour un forage de 8 m: 20 échantillons à prélever ITEMS Méthode actuelle Préservation en chantier EPA 5035A Contenant hermétique Matériel Honoraires et foreuse ($/échantillon) 0 $ 3,75 $ 15,00 $ Coûts pour 20 échantillons 0 $ 75,00 $ 300,00 $ Temps Chantier 1 2 h 2,5 h 2,5 h Coûts pour un forage 500,00 $ 625,00 $ 625,00 $ TOTAL 500,00 $ 700,00 $ 925,00 $ 1: 250 $/h pour le technicien et l équipe de foreurs

34 PLAN DE LA PRÉSENTATION MISE EN CONTEXTE Caractéristiques des COV Échantillonnage et analyse au Québec Inconvénients reliés à la méthode actuelle DESCRIPTION DE LA MÉTHODE 5035A Échantillonnage des sols, laboratoire Impacts sur les concentrations mesurées APPLICATION IMPACTS PRATIQUES CONCLUSION ET PÉRIODE DE QUESTIONS

35 ÉTUDE DE AGAT Étude réalisée en Ontario Participation de 15 firmes de consultants Plus de 100 échantillons de sols dupliqués prélevés 1) avec la méthode actuelle et 2) préservés en chantier Généralement, les échantillons propres demeurent propres (avec des exceptions) Les échantillons contaminés présentent des biais, surtout pour la fraction légère

36 RÉSULTATS Exemple de données obtenues Composé Critères de la Politique Approche actuelle (mg/kg) Préservation en chantier (mg/kg) A B C Échantillon 1 Échantillon 2 Échantillon 1 Échantillon 2 Benzène 0,1 0, < Toluène 0, Ethylbenzène 0, m et p Xylènes o-xylène 0,

37 Chromotogramme Préservation méthanol

38 Chromotogramme Approche actuelle

39 Composés de la fraction légère Approche actuelle Préservation en chantier

40 CONCLUSIONS DE L ÉTUDE Augmentation significative des concentrations des composés de la fraction légère qui fait la différence entre un site propre ou contaminé (benzène et toluène) Concentration des composés de la fraction légère peuvent augmenter d un facteur de 100 ou plus Moins d impact pour les COV plus lourds Augmentation typique des concentrations de 2X à 10 X pour les autres composés s (i.e. éthylbenzène and xylènes) Les résultats ont un impact sur l évaluation de la qualité des sols en fonction des critères ou valeurs limites applicables.

41 PLAN DE LA PRÉSENTATION MISE EN CONTEXTE Caractéristiques des COV Échantillonnage et analyse au Québec Inconvénients reliés à la méthode actuelle DESCRIPTION DE LA MÉTHODE 5035 Échantillonnage des sols, laboratoire Impacts sur les concentrations mesurées APPLICATION IMPACTS PRATIQUES CONCLUSION ET PÉRIODE DE QUESTIONS

42 APPLICATION ÉTATS UNIS Requise Permise Aucune action

43 APPLICATION CANADA CCME Méthode recommandée dans la version révisée du GUIDE POUR L ÉCHANTILLONNAGE, L ANALYSE DES ÉCHANTILLONS ET LA GESTION DES DONNÉES DES LIEUX CONTAMINÉS qui devrait paraître en Soil and sediments samples requiring analysis for VOCs, BTEX, PHCs (F1), and THMs are preserved in the field with methanol or collected using hermitically sealed sampling devices. For BTEX and PHC (F1), this is an accepted deviation from the CCME method. An additional sample collected in a glass jar is required for moisture content determination. Each batch of methanol preserved soil samples requires an additional vial pre charged with methanol for the field/travel blank.

44 APPLICATION Canada Obligatoire juin 2014 Obligatoire à court terme Obligatoire depuis 2011

45 APPLICATION Canada Obligatoire juin 2014 Obligatoire à court terme Obligatoire depuis 2011 À l étude

46 PLAN DE LA PRÉSENTATION MISE EN CONTEXTE Caractéristiques des COV Échantillonnage et analyse au Québec Inconvénients reliés à la méthode actuelle DESCRIPTION DE LA MÉTHODE 5035 Échantillonnage des sols, laboratoire Impacts sur les concentrations mesurées APPLICATION IMPACTS PRATIQUES CONCLUSION ET PÉRIODE DE QUESTIONS

47 IMPACTS PRATIQUES CHANGEMENT DE MÉTHODE Période de transition Pour les laboratoires Pour les consultants Pour le MDDEFP

48 IMPACTS PRATIQUES CHANGEMENT DE MÉTHODE Que fait on avec les sites déjà caractérisés et/ou réhabilités avec les techniques d échantillonnage actuelles pour lesquels les concentrations en COV mesurées sont vraisemblablement plus faibles que les concentrations réelles? Est ce qu on doit ouvrir les dossiers et caractériser/réhabiliter les sites de nouveau?

49 IMPACTS PRATIQUES Différentes approches Ohio: Ohio EPA will not require sampling and analysis plans and closure plans that were approved prior to June 30, 1998 to be modified to reflect the changes in soil sampling that is outlined in Method Illinois: The Illinois EPA will not investigate sites closed (i.e., No Further Remediation Letter, etc.) using the previous method for VOC sampling and analysis unless additional contaminants are identified that pose a threat to human health or the environment.

50 IMPACTS PRATIQUES Connecticut: DEEP anticipates that the vast majority of data generated before the effective date of this will be acceptable without the need for resampling and analysis for VOCs. However, environmental professionals should evaluate the old data in the context of their site specific conceptual model to determine whether potentially low biased results for VOCs that may be present in soil at the site would create a significant data gap or whether the possible low bias might result in a potential significant risk to human health. Based on this evaluation, additional investigation and/or remediation may be warranted. Evaluation des données Type, toxicité et durée de vie des COV présents Importantes concentrations dans l eau souterraine laissent supposer la présence d une source de contamination Présence de récepteurs sensibles à proximité du site.

51 IMPACTS PRATIQUES MÊME DANS LE CAS OÙ LES DOSSIERS NE SONT PAS RÉOUVERTS SUITE AU CHANGEMENT DE MÉTHODE: Est ce qu un éventuel acheteur sera intéressé par un terrain réhabilité avec la procédure actuellement utilisée? Est ce que des transactions conclues pour des sites réhabilités avant le changement de méthode pourraient être l objet de litiges?

52 PLAN DE LA PRÉSENTATION MISE EN CONTEXTE Caractéristiques des COV Échantillonnage et analyse au Québec Inconvénients reliés à la méthode actuelle DESCRIPTION DE LA MÉTHODE 5035 Échantillonnage des sols, laboratoire Avantages et inconvénients APPLICATION IMPACTS PRATIQUES CONCLUSION ET PÉRIODE DE QUESTIONS

53 Conclusion Avantages et Inconvénients INCONVÉNIENTS Méthode actuelle Concentrations obtenues moins représentatives de celles réellement présentes dans les sols en raison de la volatilisation et de la biodégradation des COV Préservation en chantier Contenant hermétique Légèrement plus dispendieux que la méthode actuelle Implique une adaptation à une nouvelle méthode Interprétation des anciennes données AVANTAGES Moins dispendieux Aucune adaptation à une nouvelle méthode Minimise les pertes de COV en chantier et au laboratoire et permet l obtention de résultats plus représentatifs

54 Conclusion Avantages et Inconvénients Méthode actuelle Préservation en chantier Contenant hermétique INCONVÉNIENTS AVANTAGES Concentrations obtenues moins représentatives de celles réellement présentes dans les sols en raison de la volatilisation et de la biodégradation des COV Moins dispendieux Aucune adaptation à une DE nouvelle TRANSITION? méthode Légèrement plus dispendieux que la méthode actuelle Implique une adaptation à une nouvelle méthode Interprétation des anciennes données EN CONSIDÉRANT QUE LA MÉTHODE D ÉCHANTILLONNAGE ACTUELLE PEUT ENGENDRER LA PERTE DE 90 % DES COV PEUT ON SE PERMETTRE DE REJETER L APPLICATION DE NOUVELLES MÉTHODES EN RAISON DE DIFFICULTÉS RELIÉES À LA PÉRIODE Minimise les pertes de COV en chantier et au laboratoire et permet l obtention de résultats plus représentatifs

55 MERCI À NOS COMMANDITAIRES LVM inc. Inspec-Sol inc. Maxxam Analytique Groupe Qualitas inc. Les Services exp inc. Exova Le Groupe Solroc Qualilab Inspection inc. Solmatech inc. Valusol inc. Chemco inc.

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