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    16-Sep-2018

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  • FICHE TECHNIQUE 1 La gestion des sols contenant du soufre

    Version 2016-10-14

    Contexte En raison de la problmatique particulire quil prsente, le soufre nest pas vis aux annexes I et II du Rglement sur la protection et la rhabilitation des terrains (RPRT), puisque ce contaminant nest pas problmatique pour la sant humaine et quil ne pose pas de risques pour les cosystmes. Par contre, comme la prsence de soufre dans les sols peut mener la production dacide sulfurique ou de sulfure dhydrogne, un critre relatif au soufre total apparat dans la grille des critres gnriques du Guide dintervention Protection des sols et rhabilitation des terrains contamins. Cette fiche prsente les orientations relatives la gestion du soufre dans les sols. Elle vise toutes les espces inorganiques soufres. La problmatique lie au soufre Les composs soufrs peuvent, selon les conditions du milieu, produire de lacide sulfurique (H2SO4) ou, plus rarement, du sulfure dhydrogne (H2S). Les problmes potentiels associs la prsence de soufre inorganique dans les sols dcoulent de leur oxydation microbienne en acide sulfurique. Lacidification du milieu favorise son tour la solubilisation et la migration potentielle des mtaux prsents, ce qui peut entraner un impact sur la qualit de leau souterraine et de surface; la prsence dacide sulfurique influence le pH du sol et peut avoir aussi un impact sur la faune et la flore, en plus de provoquer la corrosion de lquipement mtallique (ex. : des rservoirs souterrains) et la dtrioration des infrastructures en bton (ex. : fondations de btiment) ou en maonnerie. Un autre problme associ la prsence de soufre sous forme rduite est le dgagement de sulfure dhydrogne (H2S). Le sulfure dhydrogne est un gaz nausabond, corrosif, inflammable et trs toxique. Son odeur duf pourri est perue ds 0,5 partie par milliard (ppb) par certaines personnes, mais le seuil moyen de dtection est de 15,4 ppb. Le Rglement sur lassainissement de latmosphre (RAA; chapitre Q-2, r. 4.1) propose une norme de qualit dair ambiant de 4,3 ppb (6 ug/m3) pour une dure de quatre minutes. Lune des sources anthropiques de sulfure dhydrogne est le dpt de gypse (CaSO42H2O) dans des terrains qui peut produire des biogaz lors de la rduction microbienne des sulfates par les bactries sulfatorductrices. Il est noter que le sulfure dhydrogne peut tre prsent ltat naturel dans la nappe phratique. Il provient de la dcomposition des matires organiques de source vgtale ou animale. Dans les sols, le soufre peut tre prsent sous diffrentes formes inorganiques. Cependant, la forme utilise par les bactries et qui entrane la gnration dacide partir des sols est le soufre lmentaire. Par ailleurs, lorsquil y a des rsidus miniers dans un terrain, le soufre sy trouve sous la forme de sulfures mtalliques. Pour cette raison, le potentiel acidogne sera valu partir dune mthode diffrente selon quil sagit de sol ou de rsidus miniers.

    Les tests de potentiel acidogne Ltude de lhistorique du terrain devrait permettre de dduire la prsence potentielle de soufre problmatique , laquelle pourra ensuite tre confirme, le cas chant, par un test en laboratoire (mthode danalyse 310 CS 1.0). La dtermination du soufre total ne permet pas de distinguer les diffrentes formes de soufre (sulfures ou sulfates). Lorsquon suspecte quil est prsent en quantit importante (> 2 000 ppm), le dosage des sulfates (mthode danalyse 300 Ions 1.3) est recommand. Lorsque la contamination est prsente depuis de nombreuses annes, il existe une forte probabilit que le soufre total prsent ne soit plus sous une forme oxydable par les bactries. Lorsque le soufre est seulement prsent sous forme de sulfates, cela implique que le sol ne devrait pas gnrer dacide puisque tout le soufre prsent est dj sous une forme oxyde. Dans ce cas, on peut envisager de soustraire la concentration de sulfates (calcule en S) de la teneur en soufre total avant de faire la conversion en quivalent acide sulfurique. Dans le Guide dintervention Protection des sols et rhabilitation des terrains contamins (le Guide dintervention), le potentiel de gnration dacide est valu partir de sols contenant des espces soufres laide du Test de dtermination du potentiel acidogne des sols (TDPAS). Le TDPAS fait rfrence aux sections 7.4 et 8.3 de la mthode danalyse 110 - ACISOL 1.0. Si la concentration en soufre total est infrieure 2 000 ppm, lexprience montre que ce niveau de concentration dans un sol est insuffisant pour gnrer un potentiel acidifiant significatif mesur laide du TDPAS. Les sols contenant des concentrations infrieures 2 000 ppm en soufre peuvent donc tre grs sans restriction ou, sils contiennent des contaminants en concentrations suprieures aux valeurs limites des annexes I et/ou II du RPRT, selon la Grille de gestion des sols excavs du Guide dintervention. Lorsquil est tabli que les composs soufrs prsents dans le sol sont entirement sous une forme oxyde, cest--dire sous la forme de sulfates (mthode danalyse 300 Ion 1.2), le test de potentiel de gnration dacide nest pas requis.

    http://www.ceaeq.gouv.qc.ca/methodes/pdf/MA310CS10.pdfhttp://www.ceaeq.gouv.qc.ca/methodes/pdf/MA300Ions13.pdfhttp://www.ceaeq.gouv.qc.ca/methodes/pdf/MA110Acisol10.pdf

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    Le TDPAS sert dterminer en laboratoire si un chantillon de sol contenant du soufre prsente un risque de sacidifier par oxydation microbiologique. Ce test ne peut tre utilis dans le cas des rsidus miniers qui contiennent des sulfures mtalliques. Dans le cas de rsidus miniers, le test utiliser est celui du potentiel de gnration dacide prvu par la

    Directive 019 et dcrit aux sections 7.3 et 8.2 de la mthode danalyse MA 110-ACISOL 1.0. Le tableau 1 prsente les mthodes danalyse disponibles pour doser les diffrentes espces soufres.

    Tableau 1

    Mthodes danalyse requises

    Paramtre analys Limite de dtection Protocole danalyse

    Soufre total 100 ppm Dtermination du carbone et du soufre; mthode par combustion et dosage spectrophotomtrique infrarouge, MA. 310 CS 1.0

    Sulfate 2 ppm Dtermination des anions; mthode par chromatographie ionique, MA. 300 Ions 1.3

    Potentiel acidogne Essai statique --

    Dtermination du pouvoir neutralisant, du potentiel de gnration dacide et du potentiel acidogne dun solide, MA. 110 ACISOL 1.0

    Potentiel acidogne Essai cintique -- Test de dtermination du potentiel acidogne des sols, Universit Laval, 1999

    Sulfure dhydrogne -- Par exemple : Jerome 631-X Hydrogene Sulfide Analyser

    Le TDPAS doit tre ralis sur un chantillon de sol reprsentatif du milieu dune masse minimale de 50 g et prvoit deux tapes squentielles, soit un essai statique et un essai cintique. Lessai statique consiste mesurer le pH thoriquement atteint dans le sol si le soufre total est entirement oxyd en acide sulfurique. Un essai statique est positif si le pH obtenu est infrieur 5,5. Le protocole dtaill de lessai statique est disponible sur le site Web du Centre dexpertise en analyse environnementale du Qubec (mthode danalyse 110-ACISOL 1.0 section 8.3). Ce test a t conu pour les sols. Si le pH du sol est dj acide, cela signifie quil y a dj une problmatique dacidification lie au soufre et ainsi, la confirmation par le TDPAS nest pas requise.

    Un essai statique positif devrait tre confirm par un essai cintique (Test de dtermination du potentiel acidogne des sols, Universit Laval, 1999). Ce dernier consiste ajouter au sol des bactries oxydantes dans le but de transformer le soufre inorganique en acide sulfurique. Si le pH obtenu est infrieur 5,5, lessai cintique est positif et le sol prsente un potentiel acidogne. Il nest pas utile de raliser ltape cintique si le rsultat de ltape statique est ngatif. Le tableau suivant rsume linterprtation des essais statique et cintique. Par ailleurs, il est pertinent de faire galement une vrification du respect du critre de sulfure dhydrogne dans leau afin dtablir sil existe un impact sur leau souterraine ou de surface.

    Tableau 2

    Rsultats du Test de dtermination du potentiel acidogne des sols (TDPAS) pour les sols dont les concentrations en soufre > 2 000 ppm

    Essai statique Essai cintique Rsultat du test Ngatif (pH > ou = 5,5) Non requis Potentiel acidogne ngatif Positif (pH < 5,5) Ngatif Potentiel acidogne ngatif Positif (pH < 5,5) Positif (pH < 5,5) Potentiel acidogne positif

    Note : Lorsque la concentration en soufre total est infrieure 2 000 ppm, le sol est considr comme ayant un potentiel acidogne ngatif, et le TDPAS na pas tre ralis.

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    En tenant pour acquis que des chantillons reprsentatifs des espces soufres et de la matrice de sol ont t prlevs et que le TDPAS a t correctement ralis et interprt, les rgles de gestion dcrites ci-aprs sappliquent. Elles sont galement rsumes dans le schma dcisionnel prsent la figure 1. Les rgles de gestion des sols acidognes Lorsque le sol prsente un potentiel acidogne positif (voir le tableau 2), celui-ci peut tre gr selon deux options, soit le traitement ou llimination dans un lieu denfouissement de sols contamins :

    Le sol peut tre laiss en place. Il doit cependant tre trait pour neutraliser le potentiel acidogne. Le traitement peut consister notamment ajouter un produit minral alcalin (ex. : de la chaux agricole) au sol afin daugmenter sa capacit de neutralisation de lacide. Pour ce faire, le procd de neutralisation ncessite :

    un calcul stchiomtrique de la quantit de chaux agricole requise pour maintenir le pH lgrement basique moyen et long terme;

    une optimisation de la granulomtrie de la chaux agricole pour assurer une efficacit long terme;

    des essais en laboratoire sur des colonnes de sols contamins pour optimiser les conditions de traitement;

    la dtermination dune approche efficace pour incorporer la chaux dans les sols de surface (ex. : une herse);

    des essais pilotes plus grande chelle pour optimiser les conditions de traitement;

    une gestion de leau de surface (ruissellement) et un suivi de la qualit de leau souterraine et de surface.

    Le sol peut tre excav et limin dans un lieu denfouissement de sols contamins (LESC) conforme au Rglement sur lenfouissement de sols contamins (RESC) si les exigences de larticle 41 de ce rglement sont respectes (il faut vrifier notamment les concentrations des autres contaminants prsents).

    Il est noter que les sols qui prsentent un potentiel acidogne positif et des concentrations en soufre gales ou suprieures 20 000 ppm (quivalant

    1 Essentiellement, les conditions pertinentes de larticle 4 sont le

    respect de lannexe I du RESC pour les contaminants autres que le soufre et que le sol contienne moins de 25 % de matires rsiduelles aprs sgrgation. Dautres conditions relatives la teneur en liquide, la prsence dexplosifs, de matires radioactives et de BPC sont aussi mentionnes.

    10 fois le critre de 2 000 ppm du Guide dintervention) ne devraient pas faire lobjet dun traitement par neutralisation, mais devraient tre excavs et limins dans un LESC. Les rgles de gestion des sols ne gnrant ni acide ni sulfure dhydrogne Lorsque le sol prsente un potentiel acidogne ngatif (voir le tableau 2), un potentiel de gnration de sulfure dhydrogne ngatif et que les autres contaminants sont prsents des concentrations conformes aux valeurs limites applicables, il peut tre gr selon les options suivantes (aussi prsentes la figure 1) :

    Le sol, dont les contaminants autres que le soufre sont prsents en concentrations infrieures ou gales aux valeurs limites de lannexe I du RPRT (critres B du Guide dintervention), peut tre laiss en place ou remblay sur le terrain do il est excav.

    Le sol peut tre remblay sur dautres terrains vocation rsidentielle en voie de rhabilitation ou sur un terrain vocation commerciale ou industrielle, la condition que son utilisation nait pas pour effet daugmenter la contamination du terrain rcepteur.

    Le sol peut tre utilis comme matriau de recouvrement journalier ou final dans un lieu denfouissement technique (LET) autoris sil respecte les exigences des articles 422 et 503 du Rglement sur lenfouissement et lincinration de matires rsiduelles (REIMR).

    Le sol peut tre utilis comme matriau de recouvrement hebdomadaire en priode estivale dans un lieu denfouissement en tranche autoris sil respecte les exigences du paragraphe 3o de larticle 90 du REIMR.

    Le sol peut tre limin dans un LET si les exigences du paragraphe 9o de larticle 4 du REIMR sont respectes (contaminants infrieurs aux valeurs limites de lannexe I du RPRT). Il est noter que le REIMR fait rfrence aux annexes du RPRT et que le soufre total ny figure pas. Le respect de lannexe I du RPRT concerne donc les autres contaminants galement prsents.

    Le sol peut aussi tre limin dans un lieu denfouissement de dbris de construction ou de dmolition (LEDCD) si les exigences (contaminants infrieurs aux valeurs limites de lannexe I du RPRT) de larticle 101 du REIMR sont respectes.

    2 Les matriaux de recouvrement journalier doivent avoir une

    conductivit hydraulique minimale de 1 x 10-4 cm/s et moins de 20 % en poids de particules < 0,08 mm; des composs organiques volatils < critres B et les autres contaminants < critres C.

    3 Les matriaux de recouvrement final doivent avoir une conductivit hydraulique spcifique selon lusage et les composs organiques volatils < critres B et les autres contaminants < critres C.

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    Les sols contenant du soufre (> 2 000 ppm), mais qui prsentent un potentiel acidogne ngatif et qui ne dgagent pas de sulfure dhydrogne, et dont les concentrations des autres contaminants sont infrieures ou gales aux critres A peuvent tre grs sans restriction. La gestion des sols contenant du H2S

    Si ltude sommaire de lhistorique du terrain ou si les conditions quon y observe permettent de souponner le dgagement de H2S, il convient deffectuer des prlvements reprsentatifs de gaz dans le sol laide de puits dexploration adapts ou de sondes et de faire le dosage laide dun appareil de dtection de H2S dont la limite de dtection est dau moins 1 ppb.

    Le barme de rfrence considr ici est la norme de qualit de lair ambiant de 4,3 ppb ou 6 ug/m3 pour quatre minutes, du RAA adopt en 2011. Un facteur dattnuation sera utilis pour transposer les rsultats obtenus sous la surface du sol de manire pouvoir les comparer aux valeurs dair ambiant (tableau 3). Il est noter que la prsence de sulfates ne permet pas daffirmer quil y aura ncessairement production de sulfure dhydrogne (H2S) puisque le milieu ambiant est

    gnralement oxydant et que les conditions pour la production de H2S sont particulires. Celles-ci ncessitent un milieu rducteur comportant des matires organiques et caractris par une humidit adquate.

    La prsence dune odeur nausabonde (odeur duf pourri) est un indice important de la prsence de sulfure dhydrogne. La moyenne de dtection olfactive du H2S est de 15,4 ppb avec un seuil infrieur de 0,5 ppb. Il est recommand de faire lanalyse du H2S dans les pores du sol laide dune sond...

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