Meilleure compréhension de la dispersion dans un sol fortement hétérogène
Highlights
- Meilleure compréhension de la dispersion dans un sol fortement hétérogène
- Grande variation verticale du flux à courte distance
- Quantification de la charge polluante dans les différentes couches du sol
- Étude de validation des mesures de flux
Situation
Solvants chlorés (HCOV)
Source: Site de production industriel
Partenaire : éOde, OFEV, Canton du Jura, Institut Géotechnique, Ineris
Localisation: Jura, Suisse
Le site est situé dans le canton du Jura, en Suisse. Il s'agit d'un ancien site de production avec une longue histoire. Il est implanté sur un terrain de 6500 m². En raison de ces activités, une contamination par des solvants chlorés est apparue à divers endroits. Le site se trouve dans une zone de protection des eaux souterraines et est donc classé comme nécessitant un assainissement.
En plus des mesures traditionnelles de concentration, des mesures iFLUX ont été réalisées au début 2020 pour mieux comprendre la dynamique des eaux souterraines et des contaminations dans un sol très hétérogène. L'étude a également permis de tester l'applicabilité des mesures iFLUX sur le terrain et de décrire les possibilités et le champ d’application des mesures. L’étude réalisée peut donc également être considérée comme une étude de validation. Le rapport de cette étude de validation est disponible sur le site de l'administration suisse. (https://www.bafu.admin.ch/bafu/fr/home/themes/sites-contamines/publications-etudes/etudes.html).
Des analyses microbiologiques supplémentaires ont été réalisées par éOde pour déterminer le potentiel de dégradation.
Le sous-sol est très hétérogène, avec sous la couche de couverture, des alluvions constituées de graviers, de sables et de limons, et en dessous un paquet de sables limoneux reposant sur un aquitard constitué de molasses. La molasse est localement légèrement à fortement altérée à la limite avec le sable limoneux. La nappe phréatique se trouve à environ 3 m de profondeur et la molasse peu perméable à environ 10 m de profondeur.
Échantillonnage
Au total, 31 échantillonneurs iFLUX composés d'une cartouche pour la mesure de la vitesse d’écoulement de l'eau et d'une autre pour la détermination du flux de HCOV ont été installés sur 18 points. Les piézomètres sont situés le long de trois transects perpendiculaires à la direction d'écoulement attendue (BB', CC' et DD') et un transect parallèle à la direction d'écoulement (EE').
Les échantillonneurs ont été installés le 14/01/2020 et récoltés le 11/02/2020. Le temps de d’exposition, déterminé sur la base des données disponibles de concentrations et des propriétés géohydrologiques, était de 28 jours.
Figure 1: Schema du site avec indication des zones sources connues, des piézomètres et transects où les échantillonneurs iFLUX ont été installés. ©eOde
« L'utilisation des échantillonneurs iFLUX a permis de mieux comprendre la distribution de la contamination et les grandes différences dans le profil de profondeur dues au contexte hydrogéologique contrasté. De plus, les échantillonneurs iFLUX sont pratiques et faciles à installer »
Challenges
Dispersion et potentiel de dégradation inconnus
- Structure du sol fortement hétérogène
- Sources et noyaux de contamination non connus précisément, compte tenue de l’histoire du site
- Dispersion et potentiel de dégradation de la contamination non connus
Solutions
Mesures des flux pour mieux comprendre la dispersion
- Mesure des flux (eau et polluants) afin d’identifier les zones sources
- Mesurer à différentes profondeurs et distances afin d’identifier les voies d’écoulement préférentiels
- Détermination des flux en produits parents et de produits de dégradation dans les eaux souterraines afin d'obtenir une meilleure compréhension du potentiel de dégradation de la contamination. Analyse de la microbiologie en parallèle.
Résultats
Vitesse d’écoulement
La vitesse mesurée de l'eau souterraine varie entre 15 et 107 cm/jour. La vitesse la plus élevée a été mesurée dans les dépôts alluviaux (moyenne de 72 cm/jour) par rapport à une vitesse légèrement inférieure dans la formation de sable limoneux reposant sur la molasse plus ou moins altérée (moyenne de 38 cm/jour).
Les vitesses et flux de masse peuvent varier verticalement sur de courtes distances.
Figure 2: Profil vertical montrant les vitesses d’écoulement (flux de Darcy) et le flux de masse en FCR26 et FCR 25, tous deux situés proches du transect CC'.
Flux de masse
La somme des flux en HCOV mesurée dans les différentes cartouches varie fortement, à savoir de 8 à 6211 mg/m²/jour. Dans l'ensemble, des flux plus élevés ont été trouvés avec le produit mère, c'est-à-dire le PCE. Celui-ci plonge et s'étend dans la formation plus profonde avec le sable limoneux reposant sur la molasse altérée. Des flux en produits de dégradation ont été détectés en aval, mais dans une moindre proportion que le produit parent. Les produits de dégradation se trouvent principalement dans les dépôts alluviaux et, dans une moindre mesure, dans la formation sous-jacente avec le sable limoneux et la molasse altérée. Le flux de masse élevé dans le transect CC' indique la présence d'une zone source supplémentaire entre les transects BB' et CC'. Localement (FCR 26), un flux de masse élevé à mettre en relation avec une faible vitesse d’écoulement de l’eau a été mesuré. Cela pourrait indiquer la présence de DNAPL.
Figure 3: Schema du site avec indication du flux de masse mesuré
Charge polluante
La charge polluante au travers des transects a été déterminée par interpolation statistique des données de flux (réalisée par éOde). Des zones au travers desquelles se déplace une forte charge polluante ont clairement été identifiées. La charge totale de HCOV dans la formation inférieure avec les sables limoneux est à peine plus élevée que celle des dépôts alluviaux. Ceci contraste avec les vitesses d’écoulement mesurées globalement plus faibles dans la formation plus profonde. Cela indique la présence locale de zones d'accumulation de la contamination et la présence possible de zones sources (secondaires).