Catherine N. Mulligan, Ph.D., Université Concordia, Canada
Masaharu Fukue, Ph.D, Sciences et technologies marines, Université Tokai, Japon

En 2002, on a élaboré une cuve de filtration et l’on a effectué une démonstration à grande échelle de purification d’eau pendant trois mois dans une petite baie du Japon. On a fabriqué le filtre, à l’aide de certaines machines, avec deux couches de sable marin et de scories. On a ainsi réussi à purifier 6 000 m3 d’eau de mer par jour. Le filtrage a permis de réduire le niveau de matières en suspension (MS) dans l’eau de 25 mg/L à moins de 2 mg/L. Le taux d’élimination moyen était de plus de 80 %.

Dans plusieurs plans d’eau enfermés et partiellement enfermés, l’accumulation de nutriments et de substances dangereuses devient l’un des problèmes importants en matière de durabilité de l’environnement, à cause de l’eutrophication et bioaccumulation possibles. La plupart des substances dangereuses, comme les dioxines, les métaux lourds, les composés organiques, les bactéries et autres, évacuées dans le plan d’eau, sont adsorbées ou absorbées sur les surfaces des matières en suspension et se déposent au fond. Des ouvrages récents ont révélé que les substances dangereuses sont généralement de la matière organique et de la matière inorganique sous forme de particules fines, comme de l’argile, en raison des interactions actives de leurs surfaces. Ces sédiments sont cause non seulement de danger pour la vie aquatique, mais également de contamination des fruits de mer destinés à l’alimentation humaine.

Afin de réduire l’énergie nécessaire et le volume à traiter pour la restauration, on peut proposer l’élimination des matières en suspension et remises en suspension contaminées comme technique efficace possible, impliquant les processus de remise en suspension, ségrégation et filtration. Dans le présent article, il sera question de la contamination des sédiments et d’une technique servant à améliorer la qualité des sédiments à l’aide de ces processus.

La filtration est la technique la plus fondamentale et la plus efficace pour améliorer la qualité de l’eau. La raison est que les principales impuretés dans l’eau sont les matières en suspension (MS), que la filtration permet d’éliminer. Il est intéressant de constater que la plupart des autres impuretés peuvent être adsorbées sur les MS et éliminées avec ces dernières. Il est possible d’éliminer les matières dissoutes dans l’eau en répétant le processus de filtration, parce que le filtre physique devient alors un filtre bactérien grâce aux MS piégées. Cela permet même d’éliminer les matières dissoutes comme les ions et la demande chimique en oxygène (DCO).

On peut améliorer les sédiments par la double technique de la remise en suspension et de la filtration. On élabore cette technique pour les sites au Canada. On fera état de ce travail.

Bruce Noble, P.Eng., AECOM

Le Projet de restauration des étangs bitumineux de Sydney est le résultat de près de 100 ans de production d’acier à Sydney, en Nouvelle-Écosse. Lorsque la production s’est arrêtée en 2001, elle laissait un héritage de sols, de sédiments et d’eaux souterraines contaminés, contenant des contaminants comme des HAP, des COV, des hydrocarbures pétroliers, des BPC et des métaux lourds. Le mécanisme principal pour l’assainissement est la solidification/stabilisation (S/S) d’environ 700 000 tonnes de sédiments dans les étangs bitumineux. La conception finale pour les étangs bitumineux comprend un monolithe de S/S et un canal muni d’un revêtement intérieur imperméable qui conduit les eaux de ruissellement de surface et du recouvrement à travers le site, jusque dans le port de Sydney.

L’étang bitumineux du Nord, qui donne sur le port de Sydney, présente des concentrations élevées d’HAP, alors que l’étang bitumineux du Sud présente des concentrations élevées de BPC. Compte tenu de l’écart dans la taille des particules (qui sont beaucoup plus fines dans l’étang bitumineux du Sud), il fallait concevoir la S/S pour chaque étang séparément.

Au cours des deux dernières années, on a effectué des essais pilotes et au banc à deux emplacements dans les étangs bitumineux pour appuyer la conception et satisfaire aux conditions réglementaires de l’approbation de l’évaluation environnementale. Récemment, on a signalé que les essais pilotes avaient produit des résultats favorables; cela est nécessaire afin d’obtenir l’approbation réglementaire avant le traitement de S/S. Le rapport sur les essais pilotes faisait état des résultats d’essais effectués sur six recettes de ciment et d’autres réactifs dans chacun des étangs bitumineux du Nord et du Sud. Le rapport portait également sur les résultats de la surveillance de la pollution de l’air, les procédures de laboratoire et les facteurs d’extrapolation.

La conception détaillée de la restauration des étangs bitumineux est divisée en trois contrats distincts. Le premier contrat comprend les travaux préparatoires, dont la déviation des gains d’eaux de surface dans les environs des zones de travaux où la S/S aura lieu. Le deuxième contrat comprend le traitement de S/S des sédiments et la construction d’un canal artificiel muni d’un revêtement intérieur imperméable pour conduire les gains d’eaux de surface à travers le site après les travaux de construction. Le troisième contrat comprend l’installation d’un recouvrement complexe pour protéger le monolithe de S/S et gérer les eaux de ruissellement sur le site dans l’état final. Au printemps de 2009, une fois la conception détaillée terminée, on a attribué le contrat de travaux préparatoires à la S/S. Parallèlement, on faisait un appel d’offres pour un contrat distinct de traitement de S/S. On prévoit faire l’appel d’offres pour le contrat de recouvrement de surface à l’automne 2009. On choisira le moment du quatrième contrat, concernant la construction d’un pont sur le canal artificiel, de manière stratégique, afin de permettre la construction du pont pendant l’exécution des autres contrats.

Le présent exposé fournira des renseignements détaillés sur les essais pilotes et une mise à jour sur la mise en œuvre complète du traitement de S/S. Nous présenterons des détails sur la surveillance de la pollution de l’air, les contrôles de l’environnement et la mise en œuvre des contrats. De plus, étant donné que l’on exécute plusieurs contrats simultanément sur le site, le présent exposé donnera un aperçu des défis et des stratégies liés à leur mise en œuvre.

Loretta Y. Li1, Nguyen Thi-Lan Huong2, Masami Ohtsubo2
1Département de génie civil, University of British Columbia
2Département de bio-ressources et de science de l’environnement, Faculté d’agriculture, Université Kyushu, Japon

Le Vietnam est riche en terres agricoles fertiles pour la production alimentaire. Toutefois, il est difficile de maintenir la qualité des terres et d’appliquer les règlements relatifs à la planification de l’utilisation des terres et à l’environnement, compte tenu du développement économique et industriel rapide. On a transformé partiellement plusieurs villages en zones industrielles, et la pollution industrielle a eu un impact néfaste sur la qualité des sols agricoles. La présente étude a permis d’évaluer l’impact environnemental de l’urbanisation d’Hanoï, par l’examen du niveau des polluants métalliques, comme le cuivre (Cu), le plomb (Pb), le zinc (Zn), le cadmium (Cd), le chrome (Cr) et le nickel (Ni), dans les rivières Tolich et Kimnguu, les deux principales sources d’eau de la ville de Hanoï. Ces rivières sont les seules sources d’eau pour l’irrigation des zones agricoles et la pisciculture. On a prélevé des échantillons d’eau, de sédiments et de sols et l’on en a fait la caractérisation. Les résultats ont révélé que l’eau de courant était d’extrêmement mauvaise qualité, avec une demande biochimique d’oxygène (DBO) extrêmement faible, un pH aussi élevé que 11 et des concentrations élevées de métaux dépassant les normes limites vietnamiennes pour l’eau. Les concentrations de métaux dans l’eau et les sédiments sont liées directement aux décharges industrielles le long des rivières et aux activités de transport pour lesquelles on utilise toujours de l’essence au plomb. Les sols agricoles présentent également des concentrations élevées de métaux qui dépassent la norme pour les sols. De plus, on a constaté la biomobilisation des métaux lourds par la végétation comestible dans les champs. On peut estimer l’impact sur la santé humaine de la consommation de cette végétation selon la valeur obtenue.

Stephen Pinto, AECOM

Le Projet de restauration des étangs bitumineux de Sydney est le résultat de près de 100 ans de production d’acier à Sydney, en Nouvelle-Écosse. À un certain moment, la Nouvelle-Écosse produisait presque 50 % de l’acier du Canada. Lorsque la production s’est arrêtée en 2001, elle laissait un héritage de sols, de sédiments et d’eaux souterraines contaminés, contenant des contaminants comme des HAP, des COV, des hydrocarbures pétroliers, des BPC et des métaux lourds. Aujourd’hui, il reste un million de tonnes de sols et de sédiments contaminés répartis sur deux sites principaux, à savoir les étangs bitumineux du Nord et du Sud et l’ancien site des fours à coke, soit une superficie de 168 acres. Le mécanisme principal pour l’assainissement est la solidification/stabilisation (S/S) d’environ 700 000 tonnes de sédiments dans les étangs bitumineux. La conception finale pour les étangs bitumineux comprend un monolithe de S/S et un canal muni d’un revêtement intérieur imperméable qui conduit les eaux de ruissellement de surface et du recouvrement à travers le site, jusque dans le port de Sydney.

On a commencé la conception détaillée de ce projet de restauration en octobre 2006, et la date d’achèvement prévue est en 2014. AECOM a réalisé la conception préliminaire et l’étude de conception détaillée pour le projet de restauration et assure la supervision des travaux, y compris la surveillance, l’inspection et la gestion des contrats pour la construction. Récemment, on a fait des appels d’offres pour des contrats de déviation des eaux de surface (travaux préparatoires pour la S/S) et de S/S des sédiments des étangs bitumineux. On prévoit faire des appels d’offres pour deux autres contrats vers la fin de 2009; ce sera pour la construction d’un recouvrement de protection au-dessus des matériaux de S/S et d’un pont sur le canal achevé.

Comme c’est le cas pour plusieurs projets de terrassement, l’eau pose un problème important pour la construction, avec des impacts sur l’efficacité du traitement de S/S, la dispersion des contaminants et le coût des investissements. Les sources d’eau pour le projet comprennent les eaux de marée à l’intérieur des étangs bitumineux, les eaux de surface provenant de deux ruisseaux avec une zone de captage urbanisée (le ruisseau du site des fours à coke et le ruisseau Wash), les eaux souterraines et les précipitations; ce sont toutes là des sources d’eau dont il faut tenir compte pour l’approche de gestion des eaux au cours de la restauration. Durant le processus de restauration, l’objectif est d’empêcher l’écoulement d’eaux contaminées d’atteindre le port de Sydney, afin d’atténuer les impacts sur la vie aquatique, une ressource locale du cap Breton. La stratégie de gestion des eaux du projet comprend des murs parafouilles verticaux, des systèmes de pompage de contournement, des fossés de dérivation, le traitement des eaux, le contrôle de la sédimentation, des structures de dissipation des eaux et une surveillance à grande échelle, afin d’atténuer les impacts susmentionnés.

Le présent exposé fournira une description et une mise à jour sur la stratégie et les défis de gestion des eaux du plus important projet de restauration au Canada. Plus particulièrement, l’exposé présentera des renseignements détaillés sur la stratégie et sa mise en œuvre dans le cadre de quatre contrats distincts à l’intérieur des limites du site.

David Wilson1, Sonny Sundaram1, Robert McCullough1, Andrew Richardson2
1Stantec
2Ministère des Affaires indiennes et du Nord canadien

L’ancienne mine d’or à ciel ouvert Colomac est située à environ 220 km au nord de Yellowknife, dans les Territoires du Nord-Ouest. L’exploitation de la mine a duré de 1989 à 1997, et, tout au long de cette période, des rejets incontrôlés de produits d’essence et de diesel documentés sont survenus. Le ministère des Affaires indiennes et du Nord canadien (MAINC) entreprend, sur le site, la restauration relative aux impacts environnementaux et l’évaluation des risques pour l’écologie et la santé humaine. Les travaux antérieurs réalisés sur le site minier comprenaient la collecte d’une quantité importante de renseignements sur la structure souterraine et ont permis de révéler que le comportement des eaux souterraines était hautement variable et qu’il dépendait grandement des changements, précipitations et cycles de dégel saisonniers et du pergélisol irrégulier. Toutefois, on n’a pas élaboré de modèle conceptuel et fondé sur l’observation cohérent du ruissellement souterrain et de la migration des produits à l’intérieur du substrat rocheux fissuré complexe.

Afin d’améliorer cette situation, on entreprend, en 2009, une étude hydrogéologique complémentaire. La première étape de l’amélioration de l’évaluation hydrogéologique du site consiste à produire un modèle 3D de la subsurface de la zone d’intérêt, en réunissant tous les résultats de forage historiques dans un seul ensemble de données, grâce auquel on prépare une image composite du substrat rocheux actuel. On se sert du modèle 3D de la subsurface pour planifier une enquête matérielle visant à faire la caractérisation du mouvement des eaux souterraines, par l’exécution d’un programme de test de colorant (traceur). Ce programme a pour objectif de déterminer la connexion ou la communication hydraulique entre les puits dans des conditions passives et sans pompage. Le programme de test de colorant par traceurs implique l’injection de plusieurs produits chimiques traceurs persistants (chlorure de sodium, fluorescéine de sodium, bromure de sodium) à certains points désignés en amont, suivi de la surveillance régulière des puits en aval pour la collecte d’échantillons d’eaux souterraines à des niveaux multiples. Les produits chimiques traceurs colorants choisis sont ceux qui sont le moins susceptibles d’interaction chimique (c.-à-d. qu’ils sont persistants), tout en satisfaisant à l’exigence pratique de permettre l’analyse sur le terrain à des concentrations suffisamment faibles pour donner des résultats précis.

Le présent article donne un aperçu de la planification, de l’exécution et des résultats de l’étude hydrogéologique complémentaire, et, plus particulièrement, de la façon dont la production du modèle 3D de la subsurface et le programme de test de colorant par traceurs ont contribué à améliorer la compréhension du ruissellement souterrain et de la migration des hydrocarbures pétroliers sur ce site avec un substrat rocheux fissuré de pergélisol complexe.

Ian Mitchell, Meridian Environmental Inc.
Marie-Louise Geadah, Environnement Canada

On peut observer la contamination des eaux souterraines sur plusieurs sites contaminés fédéraux, particulièrement ceux qui présentent des contaminants relativement solubles et une contamination des sols s’étendant jusqu’à la nappe phréatique ou près de cette dernière. Bien que la collecte d’échantillons d’eaux souterraines et les analyses sur les possibles contaminants préoccupants soient pratiques standards sur les sites contaminés, dans le passé, on n’avait pas de lignes directrices fédérales sur la qualité des eaux souterraines auxquelles comparer les résultats des analyses des eaux souterraines. Par conséquent, on a employé diverses approches à l’égard des eaux souterraines sur les sites contaminés fédéraux, y compris l’utilisation des lignes directrices sur les eaux de surface, des lignes directrices sur l’eau potable et des lignes directrices provinciales.

Afin de promouvoir la gestion uniforme de la contamination des eaux souterraines sur les sites contaminés fédéraux, on a élaboré les Lignes directrices fédérales provisoires sur la qualité des eaux souterraines. On les a élaborées en se fondant sur l’examen des approches utilisées actuellement au Canada et à l’échelle internationale. Les lignes directrices provisoires ont pour principales caractéristiques un cadre à plusieurs niveaux et la protection d’une large gamme de récepteurs et de voies d’expositions. Le présent article fournit la justification et le fondement des lignes directrices provisoires et traite de leur application prévue aux sites contaminés fédéraux.

Andrew Mylly, Travaux publics et Services gouvernementaux Canada

Le Canada détient 20 % des ressources d’eau douce de la planète et le plus long littoral de tous les pays au monde. Traditionnellement, les établissements humains se sont toujours regroupés sur les côtes et les rivières. La contamination des sédiments est maintenant un problème environnemental répandu et important. Plusieurs sites appartenant au gouvernement fédéral ou relevant de la compétence fédérale présentent des sédiments marins ou en eau douce, et l’on prévoit que le nombre de projets de restauration de sédiments augmentera considérablement au cours des prochaines années, alors que se poursuivra la mise en œuvre du Plan d’action pour les sites contaminés fédéraux (PASCF). La gestion et la budgétisation des projets nécessitent des estimations des coûts initiales; cependant les estimations des coûts des projets relatifs aux sédiments sont reconnues pour être inexactes et grandement variables.

En réunissant les conseils d’experts, le logiciel Excel™ de Microsoft, la programmation Visual Basic et le programme de simulation de série Crystal Ball™ de Monte Carlo, Travaux publics et Services gouvernementaux Canada (TPSGC) a prouvé qu’il est possible d’élaborer des progiciels conviviaux pour l’estimation initiale de la responsabilité relative aux sédiments, qui n’exigent aucune expérience préalable des méthodes de Monte Carlo ou de la programmation. On a assemblé un exemple de boîte à outils en utilisant trois niveaux de chiffriers Excel qui, ensemble, permettent de produire des estimations de responsabilité systématiques, reproductibles et documentés, où le dragage demeure la stratégie de restauration par défaut ou de base. La programmation Visual Basic sert à guider l’utilisateur à travers une estimation du type D ou indicative, y compris un écran de faisabilité préliminaire et un aperçu de l’état de la conception et des principaux éléments de la conception qu’il reste à terminer. Visual Basic sert également à prétraiter les données pour le programme Crystal Ball et à déclencher une simulation Crystal Ball.

En général, les estimateurs remplissent les éléments d’une estimation en se servant de leur compréhension du projet et des prix courants du marché. Toutefois, ils savent que chaque valeur est sujette à variance. Par conséquent, plusieurs estimateurs calculent et recalculent leur ventilation en utilisant des valeurs de « meilleur cas» (bas), de « pire cas » (élevé) et « de cas le plus probable » (critères non définis) et en présentant souvent les résultats aux décideurs sous forme d’analyse de sensibilité.

La trousse à outils d’estimation de la responsabilité relative aux sédiments a la capacité de réaliser la tâche de calculer et de recalculer le modèle, et de le faire des milliers de fois en se servant de la probabilité pour faire varier les valeurs d’entrée. Si la probabilité qu’un paramètre donné équivaille à la valeur « X » est de 15 %, dans les multiples calculs, le logiciel utilisera cette valeur pour ce paramètre dans environ 15 % des passages.

Des milliers de coûts totaux calculés, la plupart se regroupent autour du « coût le plus probable ». Le logiciel fournit le coût le plus probable et des mesures de la variance du coût total, selon le degré d’incertitude entré (risque) pour chaque élément.

L’utilisation de la trousse à outils d’estimation de la responsabilité relative aux sédiments pour les projets types indique ce qui suit : a) un nombre relativement réduit d’éléments de projet, notamment ceux qui sont liés à la manutention et à l’élimination des matériaux, sont à l’origine d’une partie de loin la plus importante de la variabilité du coût de projet et b) en raison de l’effet cumulatif des scénarios de « pire cas », la fonction de la répartition des coûts est désaxée vers la droite (vers les valeurs plus élevées). L’utilisation de l’outil comme aide à la planification, à l’estimation des coûts et à la communication pour les projets de restauration permet de se concentrer sur les aspects qui ont la plus grande influence sur le coût total. De plus, l’outil permet de chiffrer le degré d’incertitude et d’intégrer la reproductivité à l’établissement des coûts, afin de réduire au minimum les sous-estimations initiales.

George A. Ivey, B.Sc., CEC, CES, CESA, Ivey International Inc.
Martin Beaudoin, Sanexen Environmental Services Inc.

Le présent article portera sur l’application in situ d’une technologie faisant appel à des surfactants au site d’une raffinerie en exploitation près de Montréal, au Canada. On a appliqué les surfactants afin d’améliorer le rétablissement en masse des contaminants chlorés découlant d’un déversement de liquides non aqueux denses qui, dans le passé, avait contaminé les eaux souterraines et les sols locaux. Le client avait essayé sans succès et à des coûts importants plusieurs technologies de restauration avant de tenter de restaurer le site avec des surfactants. En résumé, the surfactants ont permis d’augmenter de plus de 800 % à 1 200 % le taux de rétablissement en masse des contaminants de la contamination des sols et des eaux souterraines désignées par les panaches de liquides non aqueux denses, qui présentaient un risque important pour l’aquifère d’eaux souterraines municipal avoisinant.

L’étude de cas donne un aperçu des conditions, des sources et de l’étendue des panaches contaminants sur le site, de la conception et de l’installation du système de surfactants in situ, des données détaillées sur le rétablissement en masse, et de la conception du processus d’application à l’origine d’économies importantes de temps et de coûts pour le client.

De plus, le présent article présente un bref aperçu de la technologie des surfactants et plusieurs schémas sur l’injection des surfactants et le rétablissement des contaminants, en indiquant le rétablissement en masse correspondant pour chaque composé chloré.

Olivier Peyronnard, Mostafa Benzaazoua
Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue

Le remblayage des mines souterraines notamment à l’aide de rejets miniers (roches stériles, rejets de concentrateur) est aujourd’hui devenu une pratique largement répandue à travers le monde. À partir des années 60, l’ajout de ciment au matériau de remblayage a permis, en conférant au remblai des résistances mécaniques accrues, de développer de nouvelles techniques de minages. Trois principaux types de remblais existent : remblai rocheux, remblai hydraulique et remblai en pâte cimentée (RMPC). Ce dernier (mélange de résidu de concentrateur, d’eau de mélange et de ciment) est apparu au début des années 90 et est rapidement devenu une pratique incontournable dans la plupart des mines modernes.
Outre un rôle de support de terrain permettant une exploitation accrue du minerai, le RMPC offre une alternative au stockage en surface pour les résidus miniers (jusqu’à 60% peut être retournée sous terre). La réactivité des sulfures étant fortement amoindrie par l’incorporation des résidus miniers dans une matrice cimentaire demeurant saturée en eau, le RMPC permet de réduire fortement les risques de pollution de l’environnement liés à la génération de drainage minier acide.
Bien que présentant des avantages incontestables, le coût du ciment (pouvant représenter jusqu’à 80 % du coût de l’opération de remblayage), peut, dans certains cas, se révéler un frein à l’utilisation du RMPC. Dans un contexte technico-économique défavorable, les coûts de remblayage pourraient être réduits en substituant une fraction des ciments classiquement utilisés (Portland GU et HS et laitiers de haut-fourneaux) par des sous-produits industriels présentant des propriétés pouzzolaniques ou hydrauliques : verre post-consommation, scories de fusion du cuivre, cendres biomasses, CAlSiFrit, fluorgypsum. Hormis, l’attrait économique, une telle valorisation de sous-produits industriels présente des intérêts environnementaux indéniables : réduction de la consommation de ressources naturelles (matière première du ciment et énergie fossile), réduction de l’émission de gaz à effet de serre (combustion d’énergie fossile et décarbonatation du calcaire) et réduction des surfaces dédiées au stockage des résidus valorisés. Les résultats obtenus montrent que de bonnes performances peuvent être obtenues pour des taux de substitution des liants dispendieux (Portland et laitiers) allant jusqu’à 50 %. En perspectives, ces liants alternatifs pourraient également être utilisés pour la mitigation des rejets de concentrateur entreposés en surface.