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Contamination des sols et des eaux souterraines

Contamination des sols et des eaux souterraines : un problème à la fois ancien et nouveau qui doit être résolu

L’industrialisation telle que nous la connaissons a commencé dans les années 1700 et a fait son chemin dans notre monde moderne sans répit. Ce qui a été un catalyseur de notre progrès, de notre avancement économique et de la mondialisation s’est accompagné d’un sous-produit : la pollution de l’environnement. En effet, au fil des siècles, diverses activités industrielles ont craché de la poussière, des gaz toxiques et des produits chimiques dans notre environnement, laissant un « héritage négatif » pour les générations futures. Nous connaissons le réchauffement climatique et son impact sur notre climat. De même, nous sommes conscients que l’eau douce devient une ressource rare et que les terres étant utilisées pour l’agriculture et l’urbanisation à haute intensité, nos sols sont en voie de disparition. Ainsi, nous ne devons pas détourner notre regard de ce qui se pollue près de chez nous : nos sols et nos nappes phréatiques.

Contamination des sols et des eaux souterraines

Contamination des sols et des eaux souterraines

Aujourd’hui, les pays en développement qui se sont lancés dans la course à la mondialisation mettent tout en œuvre pour rattraper les régions développées. Les acteurs de cette course ne cessent de changer ; cependant, ils négligent la quantité de polluants produits et rejetés de manière incorrecte dans l’environnement. Cela contribue à l’augmentation constante des niveaux de contaminants (métaux lourds, composés organiques et autres substances toxiques) présents dans le sol et les eaux souterraines. Pendant ce temps, les pays développés remédient à leur empreinte de déchets des décennies précédentes en publiant des réglementations et en définissant des normes sur la concentration de substances toxiques autorisées à être présentes dans la terre et l’eau.

 

Polluants : domestiques et industriels

La contamination des sols et des eaux souterraines est étroitement liée à la société humaine en raison de son impact direct sur la santé de la population et les activités socio-économiques. Les contaminants toxiques peuvent pénétrer dans le corps humain par la chaîne alimentaire, l’eau que nous buvons et l’air que nous respirons. Près de chez nous, nous avons des sites d’enfouissement, ou des sites de décharge à ciel ouvert dans le pire des cas, où les substances toxiques provenant des déchets organiques, des piles, des appareils électroniques, des plastiques, etc. s’infiltrent dans le sol et, au fil du temps, s’accumulent et se retrouvent dans l’eau douce. ruisseaux. De même, les engrais chimiques et les pesticides dans l’agriculture, les colorants dans l’industrie textile, les additifs et les huiles dans l’industrie cosmétique, les métaux lourds, les minéraux et les déchets radioactifs de l’industrie de l’énergie et des transports, les antibiotiques utilisés dans les soins de santé et les animaux producteurs d’aliments ont quitté une marque durable dans l’environnement.
Alors, comment ces substances une fois déversées dans le sol atteignent-elles les nappes phréatiques ? Prenons l’exemple d’une décharge à ciel ouvert. Les contaminants déversés sont absorbés dans le sol et lorsqu’il pleut, ces composés sont chassés par l’eau de pluie, qui l’enfouit plus profondément dans le sol ou l’emporte pour rejoindre de plus grands bassins d’eau. Dans l’agriculture, les engrais et les pesticides sont continuellement emportés lors de l’irrigation et pénètrent dans les ressources en eau potable des populations voisines, les rendant finalement malades. Il est important de garder à l’esprit que tout ce qui est déversé/déversé dans le sol n’est pas emporté. Comme une tache, il reste dans la terre, s’accumule et continue de se déverser dans l’eau.

Une collaboration entre la science et l’ingénierie est nécessaire si nous voulons trouver des méthodes de remédiation viables et durables. L’utilisation de micro-organismes pour la bioremédiation en est un bon exemple. Un autre peut être l’immobilisation à l’aide de minéraux.

À l’échelle industrielle, des substances polluantes (colorants, produits chimiques, métaux lourds, composés organiques volatils (COV), etc.) ont été rejetées dans l’environnement en raison de retards dans la réglementation et/ou d’accidents fortuits. Les exigences législatives définissant les niveaux admissibles de polluants sont définies par chaque gouvernement. Cependant, dans certains pays, celles-ci sont plus strictes que dans d’autres, ce qui signifie que si d’un côté nous diminuons la contamination, de l’autre, les quantités éliminées ne s’équilibrent pas. Dans les pays où la gestion des déchets n’est pas strictement réglementée, la concentration de contaminants rejetés dans l’environnement est si élevée que les populations vivant à côté des sols et des eaux souterraines contaminés en subissent les conséquences sur leur santé. Vous pensez peut-être encore que ces petites quantités ne sont rien comparées à la taille des masses d’eau, mais avec le temps, ces produits chimiques, comme chaque grain de sable dans le désert, s’accumulent et deviennent un énorme tas de pollution, si la substance toxique n’est pas naturellement biodégradable et la toxicité ou la toxicité élevée est maintenue.

Caractérisation et remédiation de la contamination
Les déchets provenant de différents endroits contiennent différents contaminants et divers types de sols (sableux, limoneux, tourbeux, crayeux, limoneux et argileux) compliquent encore le problème de la contamination des sols et des eaux souterraines. Une fois que les contaminants polluent le sol, il est assez difficile de les éliminer, car ils sont absorbés dans le sol et, dans certains cas, changent de forme chimique. Cela ajoute à la difficulté de caractériser et d’estimer le niveau de chaque contaminant présent pour un nettoyage ultérieur. À la lumière de cela, les chercheurs ont développé des technologies de caractérisation de la contamination via des outils de chimie analytique et des techniques de spectrométrie. Ensuite, le bon type de traitement de remédiation est choisi. Dans certains cas, un seul polluant peut devoir être éliminé, par exemple le plomb, l’amiante, le pétrole ou les isotopes radioactifs, tandis que dans d’autres cas, un mélange de polluants peut devoir être manipulé simultanément, ainsi divers processus d’élimination séquentiels sont utilisés pendant le nettoyage. .

Une approche interdisciplinaire
Les méthodes d’assainissement des contaminants comprennent le rinçage des contaminants du sol avec de l’eau et le traitement ultérieur de l’eau, des solvants chimiques pour éliminer la contamination, l’incinération pour détruire le contaminant, etc. Ces méthodes, bien que réussies, ont l’implication supplémentaire d’utiliser des substances dures et nocives pour l’environnement qui doivent être éliminées en conséquence. Par conséquent, des méthodes d’assainissement plus durables ont été étudiées, telles que l’utilisation de micro-organismes pour décomposer les contaminants ou l’ajout de matériaux naturellement disponibles dans les sols pour adsorber et immobiliser les contaminants afin d’empêcher leur propagation.

L’utilisation de micro-organismes pour la bioremédiation en est un bon exemple. Le bon candidat, dans ce cas celui qui peut “consommer” le contaminant, doit être identifié : qu’il s’agisse d’archées, de bactéries, de microalgues ou de levures, ou d’un consortium de ceux-ci (un groupe de micro-organismes symbiotiques). Il a été démontré que des consortiums bactériens dégradent simultanément le dichlorométhane, le benzène et le toluène, en dessous de leurs limites de détection par biodégradation aérobie. Dans des conditions plus compliquées qui incluent les trois contaminants ainsi que quatre autres contaminants – le perchloroéthylène, le trichloroéthylène, le cis-1,2-dichloroéthène et le chlorure de vinyle – la biodégradation anaérobie-aérobie intégrée est une approche prometteuse pour faciliter la biodégradation. Les micro-organismes de bioremédiation sont également utilisés pour augmenter la biomasse des déchets, utilisés plus tard pour la production de nutraceutiques (suppléments nutritionnels) et de biofertilisants, faisant d’une pierre deux coups. Cependant, le processus repose sur des «êtres vivants» et peut être lent et difficile à reproduire car les micro-organismes sont fortement affectés par leur environnement. Ainsi, une gestion prudente des conditions environnementales est nécessaire. Les matériaux porteurs sont capables de capturer le contaminant et de le retenir jusqu’à ce qu’ils soient exposés aux bonnes conditions pour le libérer.

Dans le même ordre d’idées, des groupe travaillent à l’identification de minéraux susceptibles d’immobiliser les contaminants. Des équipes ont examiné les propriétés chimiques de ces minéraux qui les rendaient distincts dans la capture de composés spécifiques. Il s’agit d’une technique très utile pour décontaminer l’écosystème des métaux lourds, tels que l’arsenic, le plomb et le cadmium, qui sont répandus dans les sites d’enfouissement ainsi que dans les déchets industriels et agricoles. Les matériaux d’immobilisation, tels que les matériaux naturellement disponibles et le biochar, agissent comme des pièges à pression en capturant le contaminant dans leur matrice et en le verrouillant en place. De cette façon, les chercheurs sont capables de contenir le contaminant et de le séparer de la source non contaminée. Une fois collecté, le matériau d’immobilisation ne libérera le contaminant que lorsqu’il sera exposé aux bonnes conditions et sera réutilisé à nouveau.

Législation et communication des risques
L’archivage de la remédiation durable n’est pas une tâche facile, car les problèmes environnementaux sont très compliqués et l’intégration des connaissances dans différents domaines est nécessaire et importante. Au niveau législatif, le nombre de substances toxiques désignées par les lois nationales concernant la contamination des sols et des eaux souterraines diffère d’un pays à l’autre. Par exemple, en Europe, les substances dangereuses désignées sont classées en métaux lourds, hydrocarbures aromatiques, composés organochlorés, hydrocarbures aromatiques polycycliques et huiles minérales. Au Japon, cependant, les substances dangereuses désignées ne sont divisées qu’en trois catégories qui se réfèrent respectivement aux COV, aux métaux lourds, aux produits agrochimiques et aux PCB, et il n’y a pas de réglementation pour les huiles minérales par la loi. Ainsi, ce qui est considéré comme un contaminant de niveau d’alerte élevé dans un pays ne l’est pas dans un autre. Les réglementations se concentrent principalement sur les substances dangereuses désignées, qui représentent la plus petite partie de la contamination de l’environnement. Cependant, les produits chimiques plus gros et moins dangereux sont peu réglementés. Ceci, en temps voulu, contribue à la contamination de l’environnement. La communication des risques est primordiale ; éduquer le public à œuvrer pour prévenir le rejet de ces substances dans l’environnement et utiliser des techniques de remédiation biosourcées réduirait le fardeau des coûts en capital tout en protégeant à la fois l’écosystème et la santé humaine.

La bioremédiation est généralement applicable aux sites où la concentration de contaminants est faible et la zone est immense, ce qui ne peut pas être efficacement assaini avec d’autres technologies. Avec une stratégie bien conçue, la bioremédiation peut être utilisée avec succès pour nettoyer plusieurs contaminants.

La stabilité d’une immobilisation dépend essentiellement des conditions redox et de pH. Comment maintenir la condition de stabilité à long terme et la fonction d’utilisation des terres sont les principaux défis.

Le diagnostic pollution des sols phases 1 et 2 permet d’identifier les pollutions, mais aussi sources de pollution des sols.

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