techniques d’échantillonnage des cov
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Techniques d’échantillonnage des COV
TECHNIQUE DE CARACTÉRISATION ET MÉTHODES DE PRÉLÈVEMENT INNOVATRICES
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
CARACTÉRISTIQUES DES COV
Composé Formule Chimique Pvapeur (@ 20⁰C)HA
CChlorure de vinyle (CV) 340 kPa
Trichloroéthène (TCE) 7.7 kPa
Tétrachloroéthène (PCE) 1.9 kPa
BTEX
Benzène (B) 10.0 kPa
Toluène (T) 2.9 kPa
Éthylbenzène (E) 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
ÉTAT DES COV DANS LE SOL
SOL
DissouteAdsorbée
Gazeuse
ÉCHANTILLONNAGE ET ANALYSE AU QUÉBEC
GC‐MS
« Head Space » « Purge and trap »
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.
CAUSES DES PERTES DE COV
Volatilisation des COV en raison:
CAUSES DES PERTES DE COV
Volatilisation des COV en raison:– De l’exposition à l’air lors de l’échantillonnage
PERTES DE COV: EXPOSITION À l’AIR
SOL
DissouteAdsorbée
Gazeuse
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
SOL
DissouteAdsorbée
Gazeuse
PERTES DE COV: DÉSAGRÉGATION DE LA STRUCTURE DU SOL
SOL
DissouteAdsorbée
PERTES DE COV: DÉSAGRÉGATION DE LA STRUCTURE DU SOL
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
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
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
CAUSES DES PERTES DE COV
• Volatilisation
Hewitt, 1996
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
CAUSES DES PERTES DE COV
• Biodégradation
± 21ºC ± 4ºC
TCETCE
PCE
PCETDCE
TDCE
T
B, T, E, p‐X
B
o‐X
Hewitt
E
p‐Xo‐X
CAUSES DES PERTES DE COV
• Biodégradation
± 21ºC ± 4ºC
TCETCE
PCE
PCETDCE
TDCE
T
B, T, E, p‐X
B
o‐X
Hewitt, 1999
E
p‐Xo‐X
QUELQUES DONNÉES….
État de l’échantillon
Concentration TCE (mg/kg)%
RécupérationPréservation en chantier
Approche actuelle
Humide 1,7 0,633 37
Agrégat 2,11,7
0,0880,05
4,23,0
Fracturé 3,411
<0,0030,015
‐0,14
• 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
MÉTHODOLOGIE
Hewitt, 1994
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
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
MÉTHODE 5035A
• Publiée en 1997 par l’EPA (EPA Method 5035), dans la 3ième 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.
MÉTHODE 5035AType de sol ?
Cohésif Non‐cohésif Cimenté
Briser en aggrégats qui peuvent entrer dans
une fiole de 40mL avec un outil. Transférer rapidement l’aggrégatdans une fiole avec
agent de conservation.
Échantillonner rapidement avec une spatule et transférer dans une fiole de
40mL avec agent de conservation.
Échantillonner avec carotteur et transférer
dans une fiole de 40mL avec agent de
conservation.
Échantillonner avec carotteur et sceller hermétiquement l’échantillon.
Analyser par GC‐MS. Analyser par GC‐MS.Analyser par GC‐MS.
Chantier
Laboratoire Extraire l’échantillon du contenant scellé et le transférer dans une fiole de 40mL avec
agent de conservation.
MÉTHODE 5035AType de sol ?
Cohésif Non‐cohésif Cimenté
Échantillonner rapidement avec une spatule et transférer dans une fiole de
40mL avec agent de conservation.
Échantillonner avec carotteur et sceller hermétiquement l’échantillon.
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.
Chantier
Laboratoire
Carotteur et préservationen chantier
Briser en aggrégats qui peuvent entrer dans
une fiole de 40mL avec un outil. Transférer rapidement l’aggrégatdans une fiole avec
agent de conservation.
Échantillonner avec carotteur et transférer
dans une fiole de 40mL avec agent de
conservation.
Carotteurs et préservation en chantier
MÉTHODE 5035AType de sol ?
Cohésif Non‐cohésif Cimenté
Échantillonner avec une spatule et
transférer dans une fiole de 40mL avec
agent de conservation.
Échantillonner avec carotteur et
transférer dans une fiole de 40mL avec
agent de conservation.
Échantillonner avec carotteur et sceller hermétiquement l’échantillon.
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.
Chantier
Laboratoire
Contenanthermétique
Briser en aggrégats qui peuvent entrer dans
une fiole de 40mL avec un outil. Transférer rapidement l’aggrégatdans une fiole avec
agent de conservation.
Contenants hermétiques
Délai de conservation: 48 h
ESS Core N’One
En Core® Sampler
MÉTHODE 5035AType de sol ?
Cohésif Non‐cohésif Cimenté
Échantillonner rapidement avec une spatule et transférer dans une fiole de
40mL avec agent de conservation.
Échantillonner avec carotteur et transférer
dans une fiole de 40mL avec agent de
conservation.
Échantillonner avec carotteur et sceller hermétiquement l’échantillon.
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.
Chantier
Laboratoire
Matériaux non‐cohésifs ou denses
Briser en aggrégats qui peuvent entrer dans
une fiole de 40mL avec un outil. Transférer rapidement l’aggrégatdans une fiole avec
agent de conservation.
AGENTS DE CONSERVATION
Méthanol Eau avec bisulfate
‐ 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
‐ Limite de détection plus faible que le méthanol
‐ Permet de quantifier le dibromométhane
‐ 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
AVAN
TAGES
INCO
NVÉ
NIENTS
LES COÛTS…Pour un forage de 8 m: 20 échantillons à prélever
ITEMS Méthodeactuelle
EPA 5035APréservationen chantier
Contenanthermétique
($/échantillon) 0 $ 3,75 $ 15,00 $
Coûts pour 20 échantillons 0 $ 75,00 $ 300,00 $
TempsChantier1 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 $
Matériel
Hono
raire
s et fo
reuse
1: 250 $/h pour le technicien et l’équipe de foreurs
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
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 présententdes biais, surtout pour la fraction légère
Composé Critères de la Politique
Approche actuelle (mg/kg) Préservation en chantier(mg/kg)
A B C Échantillon1
Échantillon 2
Échantillon1
Échantillon2
Benzène0,1 0,5 5 0.04 <0.02 2.78 0.13
Toluène0,2 3 30 0.48 0.84 31.2 9.6
Ethylbenzène0,2 5 50 6.83 1.09 31.1 10.5
m et p Xylènes
0,2 5 50
30.1 7.67 97.5 51.3
o-Xylène15.6 3.32 44.2 18.3
RÉSULTATS‐ Exemple de données obtenues
Chromotogramme‐ Préservation méthanol
Chromotogramme – Approche actuelle
Composés de la fraction légère
Approche actuelle
Préservation en chantier
• Augmentation significative des concentrations des composés de la fraction légère qui fait la différence entre un site “propre” oucontaminé (benzène et toluène)
• Concentration des composés de la fraction légère peuventaugmenter 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.
CONCLUSIONS DE L’ÉTUDE
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
APPLICATION‐ ÉTATS‐UNIS
Requise Permise Aucune action
APPLICATION‐ CANADACCME – 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 2014. “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. “
APPLICATION‐ Canada
Obligatoire
depuis 2011
Obligatoirejuin 2014
Obligatoireà court terme
APPLICATION‐ Canada
Obligatoire
depuis 2011
Obligatoirejuin 2014
Obligatoireà court terme
À l’étude
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
IMPACTS PRATIQUES ‐ CHANGEMENT DE MÉTHODEPériode de transition
– Pour les laboratoires– Pour les consultants– Pour le MDDEFP
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?
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 5035.”
• 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.”
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.
IMPACTS PRATIQUESMÊME 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?
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
Conclusion‐ Avantages et Inconvénients
Méthode actuelle Préservation en chantierContenant hermétique
Concentrations obtenues moins représentatives de celles
réellement présentes dans les sols en raison de la volatilisation et de la
biodégradation des COV
‐ Légèrement plus dispendieux que la méthode actuelle
‐ Implique une adaptation à une nouvelle méthode
‐ Interprétation des anciennes données
‐ 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
AVAN
TAGES
INCO
NVÉ
NIENTS
Conclusion‐ Avantages et Inconvénients
Méthode actuelle Préservation en chantierContenant hermétique
Concentrations obtenues moins représentatives de celles
réellement présentes dans les sols en raison de la volatilisation et de la
biodégradation des COV
‐ Légèrement plus dispendieux que la méthode actuelle
‐ Implique une adaptation à une nouvelle méthode
‐ Interprétation des anciennes données
‐ 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
AVAN
TAGES
INCO
NVÉ
NIENTS
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 DE TRANSITION?
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.
MERCI À NOS COMMANDITAIRES
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