Mariangela DONATI Décembre Montalieu. Interpolation : Illustration de cas concrets - Apport du couplage analyses in situ- géostatistique

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1 Mariangela DONATI Décembre Montalieu Interpolation : Illustration de cas concrets - Apport du couplage analyses in situ- géostatistique

2 Renaissance de site : étape longue, coûteuse et approximative! - Analyses laboratoires chères, délais élevés - Intervention (foreuses) - Échantillonnage à l aveugle - Diminution du nombre d analyses - Diminution du nombre de point de prélèvement - Interpolation : absence incertitude de d estimation Comment améliorer la caractérisation des sites pollués? Analyse in situ - «Moindre coût» - Rapide - Facile d utilisation Géostatistique - Estimer la teneur en polluant (corrélation spatiale) - Quantifier l incertitude Campagne de terrain rationalisée Meilleur estimation zones polluées Précision des volumes à dépolluer augmentée! 1

3 Introduction Site 1 : HAP Site 2 : COHV Propriétés polluants créosote, composés à étudier? Utilisations: - traitement industriel préventif du bois - les traverses de chemin de fer, les poteaux électriques et les clôtures en bois Composition: -créosote de bois, de houille - certains cas mélange de créosote + mazout -catégorie de composés : HAP et BTEX (jusqu à 90%); phénol (1 à 3%); hétérocycliques azotés (1 à 3%); hétérocycliques soufrés (1 à 3%); hétérocycliques oxygénés (5 à 7,5%) Propriétés: - plus dense que l eau Interdictions: -dans l'annexe 1 de la directive Biocides -interdite depuis 2003 pour une utilisation grand public. 2

4 Puisards Introduction Propriétés polluants Site 1 : HAP Site 2 : COHV Zones à risque Bassin décantation Stockage de la créosote 3

5 Introduction Choix: - Zones à risque - Délimitation de la pollution - Nombre de sondages - Mailles: pas de zone vide Propriétés polluants Stratégie d échantillonnage Site 1 : HAP Site 2 : COHV - 39 sondages - 70 analyses laboratoires - 68 kits colorimétriques mesures PID 4

6 Choix des analyses in situ Critères: -Polluants -Gamme de concentration -Qualité des données -praticité -Prix malette Sécomam - Composés HAP - Extraction - Spectromètre UV - Malette + matos : 9900 euros - 8,40 euros /ech PID portable - COV totaux - Mesures directes kit colorimétrique - HCT totaux - Extraction - visuelle - Malette : 950 euros - 29,3 euros /ech rapid assay PAH test kit - Composés HAP - Immuno - Spectromètre UV - Malette : euros euros /ech 5

7 Protocoles terrains Kit colorimétrique 1) Peser 5 g de sol 2) Extraction et poudre réactif colorant 3) Comparaison de la coloration à une grille de couleurs PID portable Méthode headspace sachet 1) Malaxer 2) Perforer le sachet 3) Mesure PID dans l air du sachet 6

8 Echantillonnage sur le terrain Kit colorimétrique 2 analyses par sondage environ 68 échantillons PID portable Mesures tous les 50 cm 308 mesures PID Kit colo 7

9 Couplage analyses in situ - géostatistique Variables auxiliaires: Nature des données (qualitative, quantitative) Traitement des données Qualité des données Mise en relation avec les analyses laboratoires (mesures communes) 8

10 Couplage analyses in situ - géostatistique Kits colorimétriques - Données qualitatives Introduction Propriétés polluants Site 1 : HAP Site 2 : COHV 9

11 Introduction Propriétés polluants Couplage analyses in situ - géostatistique Kits colorimétriques - Données qualitatives - 14% des kits colorimétriques communes avec les analyses laboratoires Site 1 : HAP Site 2 : COHV 10

12 Kits colorimétriques Introduction Propriétés polluants Couplage analyses in situ - géostatistique - Données qualitatives - 14% des kits colorimétriques communes avec les analyses laboratoires - Discrétisation en 4 classes (indice de Huntsberger) Site 1 : HAP Site 2 : COHV 11

13 Introduction Couplage analyses in situ - géostatistique Mesures PID - Données quantitatives - 20% des mesures PID communes avec les analyses laboratoires - Qualité des données: mesures effectuées en triplicata Propriétés polluants Site 1 : HAP Site 2 : COHV 12

14 Krigeage 16 HAP > 70 mg/kg Introduction Propriétés polluants Site 1 : HAP Site 2 : COHV Résultats géostatistiques Elimination de la l influence des valeurs fortes Krigeage 16 HAP- écrété > 70 mg/kg 10

15 Résultats géostatistiques Krigeage 16 HAP- écrété Quantification des incertitudes Krigeage 16 HAP- écrété- incertitude 10

16 Résultats géostatistiques Krigeage16 HAP + analyses in situ - écrêté- incertitude Amélioration des incertitudes avec les analyses in situ 11

17 Résultats géostatistiques Mise en évidence de 3 zones de pollution (somme 16 HAP & analyses in situ > 70 mg/kg) A A Coupe A-A Puisards Bassin de décantation Zone de dépotage A A 12

18 Résultats géostatistiques Probabilité de dépassement du seuil de 70 mg/kg (XY) Délimitation zones sources de pollution Surfaces de pollution : Bassin décantation+puisards = 3600 m 2 15 m Zone de dépotage = 1800 m 2 20 m 45 m 80 m 13

19 Résultats géostatistiques Probabilité de dépassement du seuil de 70 mg/kg (XZ) Délimitation zones sources de pollution Puisards Bassin de décantation Zone de dépotage 4 m 6 m 2 m 6 m Profondeurs de pollution : Bassin décantation+puisards = 2 à 6 m Zone de dépotage = 6 m 14

20 Résultats géostatistiques Courbes des risques: détermination des volumes Somme 16 HAP Apport des analyses in situ Somme 16 HAP + Analyses in situ - Diminution des volumes pour P50 - Diminution des écarts entre le min et le max 15

21 Résultats géostatistiques Visualisation des zones à dépolluer : maillage adapté au terrain plan XY B B 16

22 Résultats géostatistiques Visualisation des zones à dépolluer : maillage adapté au terrain plan XZ Coupe B-B Introduction Propriétés polluants Site 1 : HAP Site 2 : COHV Puisards Bassin de décantation Zone de dépotage 17

23 Autres techniques d interpolation Plus proche voisin : Cartographie des teneurs en somme des 16 HAP > 70mg/kg 2-3 m Volume total pollué = m3 18

24 Contexte -diagnostic de pollution de sols au droit d un ancien bâtiment G2 d un site à PLAISIR (78). -activités de traitement de surfaces métalliques et de peinture pour l industrie aéronautique et automobile -Les résultats d analyses du précédent diagnostic et de plusieurs études précédentes ont mis en évidence des impacts au niveau des sols, des gaz du sol et des eaux souterraines au droit de l ancien bâtiment G2. Objectif -étude complémentaire visant à préciser la localisation des zones sources en COHV dans les sols -Faire des propositions demesures de gestion.

25 Environnement du site D après la carte géologique de Versailles n 182, le site est localisé au niveau des formations géologiques du Stampien, à l affleurement des meulières de Montmorency et des sables de Fontainebleau. Le premier aquifère rencontré au droit du site correspond aux sables de Fontainebleau du Stampien. Cette nappe est rencontrée à environ 15 m de profondeur et s écoule vers le Nord/Nord-Ouest. Investigations - Les investigations ont consisté en la réalisation de 20 sondages référencés SC12 à SC31. - Cinq sondages ont été réalisés jusqu à une profondeur de 15 m et 15 sur une profondeur de 5 m - Le choix des échantillons a été basé sur les mesures PID recueillies sur le terrain (400 mesures). - Les échantillons présentant les teneurs maximales en PID ont fait l objet d analyses ultérieures en laboratoire (62 analyses).

26 Analyses à 1, 3, 5m de profondeur Analyses à 1, 3, 5, 15m de profondeur 10m

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31 Première analyse statistique des données la plupart de données obtenues présentent des teneurs faibles ou proches au seuil de détection du laboratoire. Cependant, on observe la présence des valeurs très fortes (5500mg/kg) notamment dans la zone autour de SC22, ces valeurs fortes se trouvent principalement dans la couche située entre les côtes 95.5 et 100.5, c est-à-dire, dans la couche des silts sableux. La teneur maximale mesurée dans les sables est de 17 mg/kg au niveau de SC21.

32 -Compte tenu des observations citées précédemment et de la relation entre profondeur et concentrations mesurées, nous avons choisi de modéliser les deux couches géologiques séparément. - De plus, les deux facies ayant des caractéristiques différentes, la pollution n a pas migrée pas de la même manière ce qui influe sur la structure spatiale du phénomène.

33 La modélisation des données recueillies sur le terrain avec l outil géostatistique a été donc réalisée comme suit : - un premier dimensionnement de la source de pollution mise en évidence dans la couche silteuse a été réalisé à l aide des données PID et analytiques (réalisation d un co-krigeage), - une cartographie des données PID a été réalisée afin d évaluer l impact du dégazage des COHV dans la couche sableuse en absence de données analytiques présentant un impact par ces composés. Coef. Corrélation : 0,81

34 La carte présentée est une carte d estimation des concentrations en PCE au droit de l ancienne emprise du bâtiment G2 et dans ses abords. Elle a été réalisée par co-krigeage résultant d une combinaison linéaire des deux variables choisies (données analytiques et mesures PID). Concentrations en PCE > 5 mg/kg

35 Pour la présente étude, la taille de maille choisie est de 2.5 m x 2.5 m x 0.5 m (X, Y, Z). A partir de ces cartes, nous avons obtenu un volume de terres impactées par le PCE Cartographie terres présentant un bonne probabilité de dépassement du seuil retenu pour le PCE de 5 mg/kg

36 Volumes mesures sans PID 2250 m3 Volume max : 2700 m3 Volume mini : 1700 m3 Volumes mesures +PID 1600 m3 Volume max : 2100 m3 Volume mini : 1400 m3

37 Cartographie de la probabilité de détection du PID Les mesures obtenues dans la couche de sables ne seront pas traité avec l outil géostatistique puisque seul un point (SC21 (6.1)) dépasse le seuil retenu en PCE de 5mg/kg. Cependant on peut estimer les concentrations mesurées en PID à ce niveau Si on traite les mesures labo avec l ensemble des mesures PID on retrouve les variogrammes ci-contre On observe que le variogramme des mesures du laboratoire n est pas très bien ajusté. Cependant, celui du PID est correct

38 Si on traite les mesures PID des deux couches séparément sur l ensemble de la grille, on observe que les cartographies se recoupent, ce que nous permet de valider la cartographie de la diapo suivante : Bleu : carto générale, vert : carto PID limons rose : carto PID sables

39 Nous avons décidé de présenter les cartographies des sables ayant une probabilité supérieure à 45 % de dépassement d un seuil de 22 ppm. Les terres impactées par le PCE au niveau des gaz du sol seraient situées sous la source principale de pollution et au droit de SC13. D après le traitement géostatistique, le volume de terres ayant une probabilité de dégazage a été estimé à 3000 m 3.

40 Récapitulatif des volumes impactés par le PCE - Le traitement géostatistique de données a mis en évidence une source de pollution par le PCE au niveau de la couche limoneuse. Le volume de terres impactées à ce niveau a été estimé à 1600 m 3. - En ce qui concerne la couche sableuse, nous avons observé un dégazage sous la source de pollution principal. Le panache de pollution sur cette couche a été estimé à 3000 m 3.

41 Approche cartographique pour la dépollution Introduction Propriétés polluants Site 1 : HAP Site 2 : COHV

42 Approche cartographique pour la dépollution Introduction Propriétés polluants Site 1 : HAP Site 2 : COHV

43 Approche cartographique pour la dépollution Introduction Propriétés polluants Site 1 : HAP Site 2 : COHV

44 Approche par les polygones -Nous avons traités ces mêmes données, pour la partie des sables silteux, par l approche des polygones. -Nous avons procédés à un calcul des volumes par couche, avec un support par «point» puis à une représentation plus adaptée à une technique de dépollution par bloc. -Le volume estimé est de 750 m3

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49 Première phase de dépollution excavation des terres dans les sables silteux sauf sous le bâtiment -Estimation PID + Géostatistique m3 -Estimation Polygone -750 m3 -Dépollution réelle m3