Diagnostic pollution sols, la contamination des sols

La contamination du sol ou pollution est causée par la présence de xénobiotiques chimiques (d’origine humaine) ou toute autre modification dans l’environnement naturel du sol.

La contamination des sols peut provenir de la corrosion des réservoirs de stockage souterrains (y compris la tuyauterie), de l’application de pesticides, de la percolation de l’eau de surface contaminée, du pétrole et du largage de carburant, de l’élimination des cendres de charbon, de la lixiviation des déchets provenant des sites d’enfouissement ou encore de la décharge directe de déchets industriels dans le sol.

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Les produits chimiques les plus fréquemment impliqués dans la pollution du sol sont les hydrocarbures pétroliers, le plomb, les hydrocarbures aromatiques polycycliques (tels que le naphtalène et le benzo(a)pyrène), les solvants, les pesticides et autres métaux lourds. Cette apparition est corrélée avec le degré d’industrialisation et l’intensité de l’utilisation des produits chimiques.

La cartographie des sites et sols contaminés est une tâche fastidieuse et coûteuse, nécessitant des quantités importantes de géologie, d’hydrologie, de chimie, de modélisation informatique, ainsi qu’une parfaite appréciation de l’histoire de la chimie industrielle.

C’est en Amérique du Nord et en Europe occidentale que l’étendue de la terre contaminée est la plus connue.

La croissance considérable de la République populaire de Chine depuis les années 1970 a fait payer un prix à la terre, la pollution des sols étant de plus en plus présente. Le « State Environmental Protection Administration » estime qu’il s’agit d’une menace pour l’environnement, la sécurité alimentaire et l’agriculture durable. Selon un sondage scientifique, 100 000 kilomètres carrés de terres cultivées en Chine sont pollués, l’eau contaminée est utilisée pour irriguer 21 670 kilomètres carrés, et 1 300 kilomètres carrés sont couverts ou détruits par des déchets solides. Au total, cela correspond à un dixième des terres cultivables de la Chine, principalement dans les régions économiquement développées. Environ 12 millions de tonnes de céréales sont contaminées par des métaux lourds chaque année, causant des pertes directes de 20 milliards de yuans.

Historiquement, le dépôt de cendres de charbon utilisé à des fins résidentielles, commerciales et industrielles de chauffage, ainsi que pour les procédés industriels tels que la fusion du minerai, est une source commune de contamination des zones qui ont été industrialisées avant 1960.

Le charbon concentre naturellement le plomb et le zinc au cours de sa formation, ainsi que d’autres métaux lourds dans une moindre mesure. Lorsque le charbon est brûlé, la plupart de ces métaux se concentrent dans les cendres.

La cendre de charbon et de scories peut contenir suffisamment de plomb pour être considérée comme un « déchet dangereux caractéristique », définie aux États-Unis comme contenant plus de 5 mg/L de plomb extractible en utilisant la procédure TCLP.

Les cendres de charbon contiennent généralement des concentrations variables mais significatives d’hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), par exemple le benzo(a)anthracène, le benzo(b)fluoranthène, le benzo(k)fluoranthène, le benzo(a)pyrène, l’indéno(cd)pyrène, le phénanthrène, l’anthracène et autres. Ces HAP sont connus comme cancérigènes pour l’homme et les concentrations acceptables de ceux présents dans le sol sont généralement autour de 1 mg/kg.

La cendre de charbon et de scories peut être reconnue par la présence de grains de couleur blanc cassé, gris dans le sol des sols hétérogènes, ou de cailloux de la taille de grains.

Les eaux usées traitées, sous forme de boues, connues dans l’industrie comme les biosolides, sont désormais controversées pour l’usage d’engrais des sols. Étant le sous-produit du traitement des eaux usées, elles contiennent généralement des contaminants tels que les pesticides et les métaux lourds.

Dans l’Union européenne, la directive sur les déchets et le traitement des eaux urbaines permet aux boues d’épuration d’être pulvérisées sur la terre. Le volume a doublé pour atteindre 185 000 tonnes de matières sèches en 2005.

Cela nécessite aujourd’hui de vérifier si ces micro-organismes ne pénètrent pas dans les cours d’eau, pour s’assurer qu’il n’y a pas d’accumulation de métaux lourds dans le sol arable.

Les conséquences sur la santé de l’exposition à la contamination du sol varient grandement en fonction du type de polluant, de la voie d’attaque et de la vulnérabilité de la population exposée.

L’exposition chronique au chrome, au plomb et à d’autres métaux, au pétrole, aux solvants, aux pesticides et aux herbicides peut être cancérigène, peut causer des malformations congénitales, ou peut causer d’autres problèmes de santé chroniques.

Les concentrations industrielles ou d’origine humaine de substances d’origine naturelle, comme le nitrate et l’ammoniac associés à des effluents d’élevage provenant des exploitations agricoles, ont également été identifiées comme des risques pour la santé dans le sol et les eaux souterraines.

L’exposition chronique au benzène à des concentrations suffisantes est connue pour être associée à une incidence plus élevée de leucémie.

• Le mercure et les cyclodiènes sont connus pour induire une incidence plus élevée de lésions rénales, une partie étant irréversible.
• Les PCB et cyclodiènes sont liés à la toxicité hépatique.
• Les organophosphorés et les carbamates peuvent induire une chaîne de réactions conduisant à un blocage neuromusculaire.
• De nombreux solvants chlorés induisent des changements au foie, aux reins et des dépressions du système nerveux central.
• Il y a tout un éventail de nouveaux effets sur la santé tels que céphalées, nausées, fatigue, irritation des yeux et éruptions cutanées dues aux produits chimiques.
• À des doses suffisantes, un grand nombre de contaminants du sol peut entraîner la mort en cas d’exposition par contact direct, par inhalation ou ingestion de contaminants dans les eaux souterraines contaminées par le sol.

À titre d’exemple, le gouvernement écossais a commandé à l’Institut de Médecine du Travail un examen des méthodes d’évaluation des risques pour la santé humaine de la terre contaminée. L’objectif global du projet est de trouver une orientation utile aux autorités locales écossaises pour déterminer si les sites représentent un risque important de préjudice grave (SPOSH) pour la santé humaine.

Sans surprise, les contaminants du sol peuvent avoir des conséquences néfastes pour les écosystèmes. Il existe des changements radicaux chimiques du sol qui peuvent résulter de la présence de nombreux produits chimiques dangereux même à faible concentration.

Le résultat peut être la quasi-éradication de certaines parties de la chaîne alimentaire primaire, ce qui pourrait avoir des conséquences importantes pour certaines espèces animales ou leur consommation.

La pyramide de la chaîne alimentaire peut ingérer des produits chimiques exotiques qui deviennent normalement plus concentrés pour chaque échelon consommé. La plupart de ces effets sont maintenant bien connus ; ils entraînent la mortalité et l’extinction d’espèces.

Les effets se produisent aussi sur l’agriculture des terres. Les contaminants modifient le métabolisme des plantes, ce qui provoque souvent une réduction du rendement des cultures.

Cela a un effet secondaire sur la conservation des sols, puisque les cultures qui croupissent ne peuvent plus protéger la terre contre l’érosion.

Certains de ces contaminants chimiques ont de longues demi-vies et, dans d’autres cas, des produits chimiques dérivés sont formés à partir de la décomposition des contaminants du sol primaire.

Le nettoyage et l’assainissement de l’environnement sont analysés par des scientifiques de l’environnement, qui utilisent des mesures d’analyses de sols, diagnostic pollution sols, audits environnementaux.

Des modèles informatiques sont également mis en œuvre pour l’analyse du transport et du devenir des substances chimiques du sol.

• Creuser le sol et évacuer les terres loin de tout contact humain ou écosystème sensible. Cette technique s’applique aussi au dragage des boues contenant des toxines.
• L’aération des sols contaminés sur le site (avec le risque de créer de la pollution de l’air).
• Assainissement thermique par l’introduction de chaleur pour élever la température du sous-sol afin de volatiliser les contaminants chimiques dans le sol pour permettre l’extraction de la vapeur.
• La bioremédiation, impliquant la digestion microbienne de certains produits chimiques organiques.
• Extraction de l’eau souterraine incluant une connexion électromécanique, assurant un décapage des contaminants provenant de l’extrait.
• Confinement des contaminants du sol (par recouvrement sur place).
• La phytoremédiation, ou l’utilisation de plantes (comme le saule) pour extraire les métaux lourds.

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