Pollution de nappe par du fuel : recommandations d actions vis-àvis des hydrocarbures flottants Note dans le cadre des Appuis à la Police de l Eau

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1 Pollution de nappe par du fuel : recommandations d actions vis-àvis des hydrocarbures flottants Note dans le cadre des Appuis à la Police de l Eau Rapport final BRGM/RP FR Décembre 2008

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3 Pollution de nappe par du fuel : recommandations d actions vis-à-vis des hydrocarbures flottants Rapport final BRGM/RP FR Décembre 2008 Étude réalisée dans le cadre des projets de Service public du BRGM EAUG06 Anne Carn-Dheilly Vérificateur : Nom : P. Conil Date : 08/01/2009 original signé Approbateur : Nom : M. Leclercq Date : 12/01/2009 original signé En l absence de signature, notamment pour les rapports diffusés en version numérique, l original signé est disponible aux Archives du BRGM. Le système de management de la qualité du BRGM est certifié AFAQ ISO 9001:2000. I M AVRIL 05

4 Pollution de nappe au fuel : recommandations d actions Mots clés : Pollution, hydrocarbures flottants, recommandation d actions, puits, forage En bibliographie, ce rapport sera cité de la façon suivante : Pollution de nappes par du fuel : recommandations d actions vis-à-vis des hydrocarbures flottants- Rapport final BRGM/RP FR-Décembre Carn-Dheilly Anne, 12 p. 7 illustrations. BRGM, 2008, ce document ne peut être reproduit en totalité ou en partie sans l autorisation expresse du BRGM. BRGM/RP FR : rapport final 2

5 Pollution de nappe au fuel : recommandation d actions Sommaire 1. Introduction Caractérisation du fuel - étude de son comportement dans les sols et les nappes Recommandations d actions CE QUI EST DECONSEILLE Vidange du puits Analyse des hydrocarbures au robinet CE QUI EST RECOMMANDE Entreprises spécialisées Liste des illustrations Illustration 1: Schéma d accumulation de fuel derrière la buse du puits...5 Illustration 2: Schéma de fuel ayant pénétré dans le puits à la faveur de l interface entre deux buses...6 Illustration 3 : Observation du surnageant de fuel grâce à un prélèvement à la surface de l eau...8 Illustration 4 : Récupération de fuel par pompage dans la nappe et écrémage du fuel...9 Illustration 5 : Schéma de récupération d un front de pollution au moyen de deux puits...10 Illustration 6 : Liste non exhautive d entreprises pouvant intervenir d urgence pour le traitement de pollutions au fuel...11 Illustration 7 : Liste non exhautive de bureaux d études réalisant des diagnostics de sites et sols pollués...12 BRGM/RP FR : rapport final 3

6 Pollution de nappe au fuel : recommandations d actions 1. Introduction La Police de l Eau est relativement souvent consultée en urgence pour des problèmes de contamination de puits ou forages par des hydrocarbures issus de fuite de cuve à fuel de particuliers. C est pourquoi, lors de la réunion du groupe de travail Forages du 18 septembre 2008, il a été demandé au BRGM d établir des recommandations d intervention en cas de pollution de nappe par du fuel ou du gasoil dans le cadre des opérations «Appui à la police de l Eau». Cette note traite des interventions au niveau de la phase flottante. En effet, en cas de fuite de fuel domestique, il y a peu d interventions au niveau de la zone non saturée, sinon la récupération du fuel déversé, si le constat de l accident a pu être réalisé à temps et éventuellement, l excavation des terres les plus polluées en surface. La décontamination du niveau non saturé plus profond demandant une mise en œuvre d interventions importantes et complexes. Concernant la partie soluble dans l eau, il n y a d actions que lorsqu il y a un enjeu d adduction d eau potable en aval et dans ce cas également, celles-ci sont très lourdes. Après avoir décrit le comportement du polluant flottant dans le milieu naturel, des préconisations d interventions sont proposées ainsi qu une liste d entreprises pouvant traiter ce type de pollution. 2. Caractérisation du fuel - étude de son comportement dans les sols et les nappes Ce produit est issu du raffinage (c'est-à-dire schématiquement de la distillation) du pétrole. On distingue trois types de fuel classés en fonction de leur densité : - le fuel domestique avec une densité comprise entre 0,86 et 0,89 (proche du gasoil) - le fuel léger avec une densité comprise entre 0,89 et 0,92 - le fuel lourd avec une densité comprise entre 0,92 et 0,95 En cas de fuite ou de déversement de fuel, celui-ci pénètre tout d abord dans le sol. Puis, il suit un cheminement vertical, dans le sous sol non saturé (vides remplis d air et d eau), contaminant le milieu naturel. Enfin, Il rejoint la nappe (zone saturée : tous les vides sont remplis d eau) sous jacente au site pollué, à la surface de laquelle Il s étale car il est plus léger que l eau.il se déplace dès lors avec la nappe, selon le sens d écoulement, vers un exutoire : rivière, source. Il faut noter, par ailleurs, que le seuil de solubilité du fuel dans l eau est très bas, de ce fait, sa concentration dans l eau sera faible même pour une pollution importante. BRGM/RP FR : rapport final 4

7 Pollution de nappe au fuel : recommandation d actions Souvent la pollution est constatée dans un puits voisin situé en aval. Généralement, ces puits sont busés avec des éléments en béton d environ un mètre de hauteur, posés les uns sur les autres avec des joins non étanches. Tant que le niveau de la nappe ne se situe pas en face d une jonction entre deux buses, le fuel va s accumuler derrière la buse du coté amont de l écoulement. Il peut également passer de l autre coté du puits en le contournant sans y pénétrer. C est pourquoi, l eau dans un puits peut rester propre, même en pompage, alors que la pollution se situe dans sa périphérie immédiate. Fuel accumulé derrière buse la Puits «propre» sol Fuel surnageant ayant contourné le puits nappe Sens d écoulement de la nappe Illustration 1: Schéma d accumulation de fuel derrière la buse du puits Lorsque le niveau de la nappe évolue (suite à un pompage ou naturellement) et se retrouve en face d une jonction entre deux buses, le fuel pénètre dans le puits, ce qui explique qu il y ait parfois un laps de temps relativement long entre la pollution et son constat. Le niveau du fuel à l intérieur du puits tend à s équilibrer avec le niveau du fuel à l extérieur des buses. BRGM/RP FR : rapport final 5

8 Pollution de nappe au fuel : recommandations d actions Fuel ayant pénétré dans le puits sol Fuel surnageant nappe Sens d écoulement de la nappe Illustration 2: Schéma de fuel ayant pénétré dans le puits à la faveur de l interface entre deux buses Dans le cas des forages tubés, le phénomène est le même, la pollution pénétrera dans l ouvrage quand le niveau de la nappe dans celui-ci atteindra une partie crépinée du tubage. BRGM/RP FR : rapport final 6

9 Pollution de nappe au fuel : recommandation d actions 3. Recommandations d actions 3.1. CE QUI EST DECONSEILLE Vidange du puits Souvent, en cas de pollution accidentelle d un puits (ou forage) par du fuel, on a tendance à le faire vidanger dans l urgence. Ceci est vivement déconseillé car cela : - tapisse de fuel toute la hauteur dénoyée du puits. L eau de la nappe qui viendra ensuite remplir le puits après pompage sera contaminée en remontant dans les buses et le phénomène durera très longtemps - crée, par le pompage, un mélange d eau et de fuel ce qui conduit à extraire une grande quantité d eau, de ce fait, polluée par le fuel qu il faudra, ensuite, traitée avant rejet ; - ne permet d enlever qu une partie infime de la pollution, uniquement au niveau du puits sans traiter l ensemble de la nappe Analyse des hydrocarbures au robinet L absence d hydrocarbures dans l eau prélevée au robinet n est pas représentative de l absence de la pollution dans le puits pour deux raisons : - le fuel n a pas encore pénétré dans le puits en passant entre deux buses, comme nous l avons vu précédemment, - la pompe étant immergée, elle prélève de l eau en profondeur où seuls les hydrocarbures dissous peuvent alertés sur une pollution. Dans la mesure où le fuel est très peu soluble, quand la fraction dissoute est suffisamment importante pour être décelée à l odeur et/ou au goût, la pollution est déjà en place depuis très longtemps. Il faut impérativement ouvrir le puits ou le forage et faire un premier prélèvement à la surface de l eau avec un préleveur spécial, qui permet de contrôler la présence ou non de surnageant. Si tel est le cas, la pollution est constatée. S il n y a pas de surnageant, il peut alors être justifié de doser les hydrocarbures dissous dans l eau par un prélèvement direct dans le puits (ou forage). Cela pourra donner une indication sur la pollution potentielle. BRGM/RP FR : rapport final 7

10 Pollution de nappe au fuel : recommandations d actions Illustration 3 : Observation du surnageant de fuel grâce à un prélèvement à la surface de l eau 3.2. CE QUI EST RECOMMANDE Deux actions sont recommandées en tout premier lieu : 1 : il convient de s assurer que la source de pollution a bien été identifiée et «neutralisée» (vidange de la cuve qui fuit, etc.) 2 : Il s agit de limiter le plus vite possible l extension de la pollution. Il faut pour cela stopper la progression de la pollution vers l aval et récupérer au maximum les contaminants. Ceci doit être réalisé par des entreprises spécialisées. A cet effet, il faut mettre en place dans le puits un système de double pompage : - un pompage, en continu, d eau de la nappe, afin de créer une dépression qui retienne le fuel venant de l amont et récupérer celui qui s était répandu vers l aval (dans la limite du cône de rabattement engendré par le pompage) avec la difficulté de garder un niveau en face de la jonction de deux buses (ou dans la partie crépinée pour les forages) ; BRGM/RP FR : rapport final 8

11 Pollution de nappe au fuel : recommandation d actions - un pompage intermittent du fuel surnageant dans le puits dès que la hauteur concentrée le permet, avec une installation spéciale. On réalise une sorte d écrémage du fuel. eau Fuel Limite entre deux buses Illustration 4 : Récupération de fuel par pompage dans la nappe et écrémage du fuel Il peut s avérer nécessaire, selon la largeur du front de pollution, de mettre en place une série d ouvrages en ligne. Ces interventions sont, la plupart du temps, très longues (plusieurs mois ou années) car la quantité de fuel récupérée journellement est faible. Quant la quantité de fuel à récupérer ne peut plus l être par pompage, l utilisation de matériaux oléophiles (matériaux jouant le rôle de «buvard» pour les hydrocarbures), déposés à la surface de l eau permet de finaliser la dépollution. BRGM/RP FR : rapport final 9

12 Pollution de nappe au fuel : recommandations d actions Largeur du front de pollution Rayon d action du pompage de chaque puits Sens d écoulement de la nappe Illustration 5 : Schéma de récupération d un front de pollution au moyen de deux puits 4. Entreprises spécialisées Ci après est proposée une liste, non exhaustive, d entreprises locales pouvant intervenir en cas de pollution par des hydrocarbures : Le premier tableau donne des références de sociétés pouvant intervenir, en urgence, sur une pollution par du fuel pour mettre en œuvre les moyens pour récupérer le fuel et éventuellement faire une étude de diagnostic de sites et sols pollués. BRGM/RP FR : rapport final 10

13 Pollution de nappe au fuel : recommandation d actions Illustration 6 : Liste non exhautive d entreprises pouvant intervenir d urgence pour le traitement de pollutions au fuel Le second tableau donne des références de bureaux d études susceptibles de réaliser des diagnostics de sites et sols pollués. BRGM/RP FR : rapport final 11

14 Illustration 7 : Liste non exhautive de bureaux d études réalisant des diagnostics de sites et sols pollués BRGM/RP FR : rapport final 12

15 Centre scientifique et technique 3, avenue Claude-Guillemin BP Orléans Cedex 2 France Tél. : Service géologique régional Bretagne 2 rue d Jouanet Rennes Tél. :

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