De : Services publics et Approvisionnement Canada
L’excavation consiste à retirer des sédiments contaminés de plans d’eau douce, d’eau d’estuaire ou d’eau de mer en vue de l’assainissement. Elle se distingue du dragage, car elle exige un déplacement temporaire ou une redirection du plan d’eau, afin que l’on puisse retirer les sédiments grâce à la machinerie de creusage conventionnelle pour sol asséché. Comme il peut être onéreux d’éliminer l’eau, l’excavation convient mieux aux plans d’eau peu profonds ou aux milieux littoraux (ruisseaux, étangs, petites rivières, baies de petite dimension, etc.). Elle est d’une utilité particulière dans des lieux bien délimités où la contamination est élevée. Par contre, il est préférable de l’éviter dans une situation de contamination étendue, à moins de la combiner à d’autres méthodes, car elle coûte très cher et la machinerie de creusage moderne n’a pas la souplesse et la précision nécessaires.
L’excavation a, comme le dragage, l’avantage particulier de pouvoir être utilisée promptement pour atteindre les objectifs d’assainissement et de garantir un grand degré de certitude en ce qui concerne l’efficacité à long terme, du point de vue de la réalisation des objectifs de nettoyage. Comme les contaminants sont éliminés en relativement peu de temps, les mécanismes de contrôle institutionnels (restrictions de la navigation et de l’utilisation de l’eau, par exemple) ne sont généralement pas nécessaires et les possibilités d’utilisation future des sites demeurent très variées. L’excavation demeure toutefois une méthode de décontamination très invasive, qui peut avoir des répercussions négatives à long terme sur les habitats aquatiques en l’absence de mesures de contrôle et de pratiques de gestion adéquates.
En préparation de l’excavation, il faut retirer l’eau du site. On commence par isoler les lieux, puis on pompe l’eau jusqu’à ce qu’il ne reste plus que des sédiments secs. On retire ensuite les sédiments contaminés, que l’on assèche avant l’élimination ou le traitement. Les matières extraites par excavation contiennent généralement moins d’eau que celles qui sont extraites par dragage, mais il peut falloir les soumettre à la déshydratation ou à la solidification. Il est préférable de traiter et d’éliminer sur place la fraction aqueuse. Les sédiments contaminés peuvent être traités, éliminés ou recyclés avec ou sans traitement. De nombreuses méthodes de recyclage exigent toutefois un traitement et parfois une autorisation des instances réglementaires.
Les sédiments extraits par excavation peuvent être éliminés hors site, dans une installation pour déchets dangereux ou un site d’enfouissement, ou encore sur place par recouvrement terrestre, semi-aquatique ou subaquatique ou dans une installation de mise en dépôt aquatique confiné. Se reporter aux fiches d’information Recouvrement – Sédiments et Mise en dépôt aquatique confiné et installations de confinement actif – Sédiments pour en savoir plus.
ITRC, 2014. Contaminated Sediments Remediation: Remedy Selection for Contaminated Sites.
http://www.itrcweb.org/contseds_remedy-selection/
US EPA, 2005. The Contaminated Sediment Remediation Guidance for Hazardous Waste Sites. Chapter 6: Dredging and Excavation.
https://semspub.epa.gov/work/HQ/174460.pdf
Le processus de planification et de réalisation d’un projet d’excavation en vue de la récupération et de l’élimination de sédiments contaminés comprend certaines ou la totalité des étapes suivantes :
installation de moyens de recueillir les sédiments (clôtures anti-érosion, par exemple). Ces structures permettront une diminution du volume de sédiments propres se déposant dans la zone et limiteront l’éparpillement des sédiments (notamment sous l’effet du vent) pendant les travaux;
Les sédiments dont la contamination dépasse les seuils réglementaires doivent être éliminés par une méthode acceptable, traités et déposés à nouveau dans l’environnement ou réadaptés avec ou sans traitement. Les méthodes d’élimination varient selon les conditions du site, le type et la concentration des contaminants et la proximité des installations d’élimination.
On doit dans la mesure du possible envisager la réutilisation et la réadaptation, car ces options sont plus économiques si le traitement et l’élimination ne sont pas nécessaires. Parmi les méthodes de réutilisation, on note la couverture dans un site d’enfouissement, le matériau de remblayage pour la construction, la restauration de terrains miniers, la couverture de sol de fondation et le matériau de restauration (pour être recouvert de sédiments non contaminés), les matériaux de construction et le rechargement de plages.
Règle générale, la quantité de sédiments traitée aura une incidence directe sur la portée du projet, sa durée et son coût; on doit donc la réduire au minimum tout en respectant les normes relatives à la santé humaine et à celle de l’environnement.
L’excavation peut être utilisée dans un site contaminé si :
L’assainissement des sites dans les environnements du Nord pose des défis particuliers. Les sites sont intrinsèquement éloignés et parfois difficiles d’accès. La majorité de l’équipement requis pour l’assainissement des sites doit être transportée par bateau ou avion, généralement en provenance d’endroits situés à des centaines de kilomètres, et à prix fort. Les restrictions climatiques (p. ex. les températures froides et l’état des glaces) et les brefs créneaux saisonniers pour l’exécution des travaux peuvent limiter les options d’assainissement.
L’assainissement peut nécessiter l’imposition de restrictions ou de limites concernant la consommation d’organismes indigènes par les humains en présence de sédiments contaminés. Comme il se peut que les collectivités locales comptent sur les animaux aquatiques (p. ex. les phoques et les baleines) et les poissons comme une importante source de nourriture, ces restrictions peuvent avoir sur elles une incidence importante. L’ensemble de ces facteurs peut changer l’approche et les options d’assainissement pour les régions éloignées.
On a moins souvent recours à l’excavation dans les environnements du Nord, à cause du coût important de la mobilisation de l’équipement et du personnel, de la disponibilité locale limitée de l’équipement, des restrictions d’accès aux sites et de la courte saison de travail.
Par manque d’accès rapide à des laboratoires agréés, il est difficile d’exécuter la surveillance et les essais, et il faut souvent mettre au point des méthodes d’essai et d’analyse des matériaux sur le site.
Les frais de transport des sédiments contaminés vers les sites d’élimination existants et de la logistique qui y est associée sont souvent prohibitifs et rendent nécessaires le traitement et l’élimination sur place. Ce traitement coûte souvent très cher et est associé à un haut niveau d’incertitude; il faut en outre parfois y intégrer des techniques de conception propres aux environnements nordiques, telles que des tests de résistance au gel/dégel et l’affouillement glacial.
Remarques :
En général, l’excavation est une méthode très précise d’extraction de contaminants, car elle est réalisée sur un sol asséché. Il n’est habituellement pas nécessaire d’assurer une surveillance à long terme dans les lieux où elle a permis de retirer et de traiter tous les sédiments contaminés. On en aura cependant besoin là où l’excavation est suivie d’autres technologies d’assainissement ou si l’on a recours à une méthode d’élimination des sédiments sur place.
Un traitement par excavation entraîne peu de métabolites secondaires, car les sédiments contaminés sont extraits, traités et, le cas échéant, éliminés. L’excavation risque cependant d’émettre des contaminants volatils dans l’atmosphère et ceux-ci peuvent être inhalés par les travailleurs et la population environnante. L’excavation peut théoriquement introduire de l’oxygène dans des milieux anaérobiques, entraînant des changements localisés au taux d’acidité (pH); en revanche, peu d’effets nuisibles ont été documentés.
L’excavation n’est pas efficace lorsqu’il s’agit d’extraire complètement une contamination légère, mais étendue. C’est pourquoi on y a principalement recours dans des endroits bien délimités, où la contamination est intense et comporte un risque élevé. On utilise ensuite des technologies complémentaires comme celles qui sont mentionnées dans la fiche d’information Restauration naturelle – Sédiments pour lutter contre la contamination plus faible des alentours.
S’il reste des sédiments contaminés une fois l’excavation terminée, on pourra déposer un recouvrement en couche mince sur les lieux avant de laisser le plan d’eau reprendre sa place. Le recouvrement préviendra tout contact avec les contaminants, qui ne se répandront pas dans la colonne d’eau.
Parmi les traitements secondaires des sédiments extraits par excavation, citons l’élimination, le traitement et l’élimination et la réutilisation avec ou sans traitement. Les sédiments dont la contamination excède le seuil réglementaire doivent être traités et, le cas échéant, éliminés. Le traitement peut avoir lieu sur place, mais il est aussi possible de transporter les sédiments vers un autre lieu de traitement secondaire et d’élimination. Les technologies de traitement secondaire comprennent l’oxydation chimique ex situ, le recouvrement ex situ et la mise en dépôt aquatique confiné. Des fiches d’information détaillées expliquent ces technologies avec une grande précision. Par ailleurs, l’eau retirée de la zone d’excavation et celle qui a été extraite par déshydratation doivent être traitées avant de les remettre dans l’environnement.
EPA des États-Unis Élimination de BPC et de LPNA grâce à l’excavation dans la rivière Housatonic, au Massachusetts.
http://www.itrcweb.org/contseds_remedy-selection/Content/Appendix%20A/A%2027Case%20Study%20Housatonic.htm
Victoria, C.-B. Extraction de sédiments contaminés dans la baie Rock, à Victoria, grâce à l’excavation.
http://www.qmenv.com/Case-Studies/Rock-Bay
L’excavation offre une extraction très précise des sédiments contaminés, car la zone est visible et accessible avec la machinerie de construction courante. Les problèmes de remise en suspension associés à l’assainissement par dragage peuvent être réduits au minimum grâce à l’excavation en sol sec, où l’on utilise des moyens de confinement des sédiments dont on peut évaluer visuellement le rendement et que l’on peut modifier au besoin.
Travailler en sol sec coûte cher et les coûts peuvent être difficiles à maîtrise. Ceux-ci peuvent être comprimés en réduisant au minimum la quantité de sédiments à traiter et à éliminer et le volume d’eau à éliminer ou à rediriger.
On peut accroître la durabilité de travaux d’excavation de la façon suivante :
L’excavation peut modifier sensiblement le profil des sédiments et provoquer la perte totale de la communauté benthique. Il faut compter des mois, voire des années, pour une récupération complète, car l’excavation supprime les habitats et les sources nutritionnelles existants dans la zone, en plus de modifier éventuellement les niveaux de nutriments et d’oxygène à l’intérieur des sédiments.
On peut atténuer les effets négatifs sur les communautés aquatique et benthique en réalisant au préalable des études pilotes et des examens sur place. Ces études permettent de déterminer si l’excavation risque de créer des risques inacceptables pour ces communautés et s’il y a des espèces en péril sur le site. La présence de ces dernières peut signifier qu’il sera impossible d’utiliser l’excavation en vue de l’assainissement et que, si on y a recours, l’on devra capturer tous les individus et les déplacer pendant les travaux.
L’excavation peut entraîner la remise en suspension des sédiments, ce qui pourrait libérer les contaminants dans la colonne d’eau. Pour atténuer ce problème, il est possible de modifier la conception du projet et sa mise en œuvre (échéancier et étapes). Les clôtures anti-érosion et différents rajustements à l’exploitation (ralentissement du déplacement du godet, arrêt des travaux quand le vent est violent, etc.) sont des méthodes à envisager pour prévenir la remise en suspension des sédiments dans la colonne d’eau.
La surveillance du site fait partie des étapes importantes en vue d’atteindre les objectifs. Le suivi après l’assainissement facilitera la gestion des résidus et permettra la prise de mesures immédiates pour atténuer les risques. Il pourrait falloir, à cette fin, réaliser d’autres travaux d’excavation ou entreprendre un traitement secondaire (se reporter, par exemple, à la fiche d’information Recouvrement – Sédiments). En plus d’une surveillance immédiate après l’assainissement, des plans de suivi à court et à long terme devraient être élaborés pour l’entretien permanent du site. Ces activités viseront notamment la toxicité des sédiments, le rétablissement de la communauté benthique, la présence de contaminants bioaccumulatifs et les concentrations de contaminants dans le tissu des poissons. Par ailleurs, le rétablissement des milieux benthique et aquatique pourrait être avantagé par la remise en place de débris volumineux et de rochers. Les organismes aquatiques y trouveront un abri, ce qui encouragera le retour au site après la fin des travaux.
Fiche rédigée par : Ashley Hosier, Ing., Collège militaire royal
Dernière mise à jour par : Ashley Hosier, Ing., Collège militaire royal
Date de mise à jour : 24 novembre 2016
