Propriétés électriques des sols contaminés par des hydrocarbures pétroliers: étude en laboratoire

Dans de nombreuses villes à travers le monde, le développement urbain a atteint les franges des anciennes zones industrielles où la réduction des effectifs industriels a produit un nombre important de friches industrielles. Ce sont souvent des sites orphelins contaminés par divers polluants qui restent encore sous-développés, même après plusieurs décennies d'abandon. Ces dernières années, les friches industrielles urbaines ont commencé à être considérées comme étant bénéfique pour les occasions de réaménagement des terrains urbains, cependant, il a été reconnu que leur restauration et la réutilisation ralentissent l'étalement urbain ainsi que leurs impacts environnementaux. Par conséquent, il y a un besoin croissant d'évaluer la qualité environnementale de ces sites. Toutefois, l'évaluation environnementale des friches industrielles urbaines est difficile en raison de leurs grandes hétérogénéités physique et chimique. L'une des méthodes les plus prometteuses pour caractériser ces sites urbains (remblais hétérogènes) qui sont souvent contaminés par des polluants après plus d'un siècle d'industrialisation est la polarisation provoquée (PP en abrégé ou Induced Polarization en anglais). Dans ce projet, le potentiel de cette méthode à détecter les sols contaminés aux hydrocarbures frais est étudié en procédant à des mesures en laboratoire. Durant la première phase de ce projet, une étude approfondit et menait sur les différentes méthodes d'auscultation géophysique pour caractériser les remblais hétérogènes. Cette étude comprend la méthode de résistivité électrique et polarisation provoqué pour caractériser le sol contaminé. Une fois l'étude achevée, ces différentes méthodes analysent les propriétés électriques comme la résistivité et la chargeabilité, ainsi que les propriétés chimiques et physiques seront expérimentées en laboratoire sur des échantillons (sable et till contaminé) procurés d'un remblai urbain de Montréal. La résistivité électrique et la chargeabilité sont, en principe, sensibles à la composition minérale du sol, granulométrie, teneur en eau, chimie du fluide interstitiel, la teneur en métal et le degré de présence d'hydrocarbures. Enfin, il sera possible d'évaluer la capacité de la méthode polarisation provoquée à déterminer la concentration d'hydrocarbures et en général l'efficacité de cette méthode dans l'évaluation du comportement électrique, physique et chimique des remblais urbains (hétérogène).

Abstract

In many worldwide cities, urban development has reached the fringes of old industrial areas, whereas industrial downsizing has produced a significant number of Brownfield. These are often orphan sites contaminated with various pollutants which still remain undeveloped even after several decades of abandonment. In recent years, urban Brownfield started to be considered as been beneficial occasions for urban land redevelopment, however, it was recognized that their remediation and reuse slows down urban sprawl as well as their environmental impacts. Hence, there is a growing need to assess the environmental quality of these sites. The environmental assessment of urban Brownfield is difficult due to their large physical and chemical heterogeneity. One of the most promising methods to characterize these urban sites (heterogeneous fill) that are often contaminated by pollutants after more than a century of industrialization is the induced polarization (IP). In this project, the potential of this method to detect contaminated soil with fresh oil is investigated by doing laboratory measurements. During the first phase of this project, an exhaustive study is conducted on the different geophysical auscultation methods to characterize heterogeneous fill. This study includes the method of electrical resistivity and induced polarization to characterize the contaminated soil. After the study is completed, these methods analyze the electrical properties such as resistivity and chargeability. The chemical and physical properties will be tested on laboratory samples (sand and till) obtained from a Montreal urban Brownfield. The electrical resistivity and chargeability are in principle susceptible to the soil mineral composition, grain size, water content, pore fluid chemistry, metal content and the degree of hydrocarbons presence. Finally it will be possible to assess the IP sensitivity to hydrocarbon concentration (detection level) and in general the effectiveness of the induced polarization method to evaluate the electrical, physical and chemical behaviour of the urban fills (heterogeneous).