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Couplage de mesures géophysiques et d'analysesde gaz pour la détection de polluants organiques

sur deux anciennes cokeries

Programme national CRITERRE

Étude réalisée dans le cadre des opérations de Service public du BRGM 2002-POL-D02

juin 2002BRGM/RP-51726-FR

Couplage de mesures géophysiques et d'analysesde gaz pour la détection de polluants organiques

sur deux anciennes cokeries

Programme national CRITERRE

Étude réalisée dans le cadre des opérations de Service public du BRGM 2002-POL-D02

J.C. Gourryavec la collaboration deR. Jeannot et E. Proust

juin 2002BRGM/RP-51726-FR

Détection de polluants organiques sur deux anciennes cokeries. Programme national CRITERRE

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Mots clés : Pollution organique, Géophysique, Potentiel spontané, Polarisationprovoquée, Résistivité électrique, Analyse de gaz, HAP.

En bibliographie, ce rapport sera cité de la façon suivante :

Gourry J.C., Jeannot R. et Proust E. (2002) - Couplage de mesures géophysiques etd'analyses de gaz pour la détection de polluants organiques sur deux anciennescokeries. Programme national CRITERRE. BRGM/RP-51726-FR, 92 p., 27 fig.,4 tabl., 5 ann.

© BRGM, 2002, ce document ne peut être reproduit en totalité ou en partie sans l’autorisation expresse du BRGM.


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CRITERRE / FICHE SIGNALÉTIQUE

TITRE : Couplage de mesures géophysiques et d'analyses de gaz pour la détection depolluants organiques sur deux anciennes cokeries. Programme nationalCRITERRE

DOSSIER N° :

DATE D’ÉTABLISSEMENT : juin 2002

AUTEUR(S) : J.C. Gourry (BRGM), R. Jeannot (BRGM), E. Proust (BRGM)

THÈME DE RATTACHEMENT : Thème 2 : Détection des pollutions dans les sols en géniecivil

LETTRES DE COMMANDE : 00/CRT/TR3/037 et 01/CRT/TR4/052


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Synthèse

'objectif de l’étude est de mener des tests de géophysique et d'analyse de gaz, envue de comparer et valider ces méthodes non destructives pour la détection de

pollutions organiques. L’étude s’inscrit dans le cadre du projet national « CRITERRE »financé par le ministère de l’Equipement.

Ainsi, le BRGM a mené plusieurs missions de reconnaissance de géophysique etd'analyses de gaz sur deux anciennes cokeries de Charbonnages de France auxcaractéristiques différentes (pollution diffuse sur l’une et concentrée sur l’autre).Plusieurs méthodes géophysiques sont comparées aux analyses de gaz et de sol prélevésen forage.

Des cartographies de conductivité électrique et de Potentiel Spontané (PS) ont étéréalisées sur l’une des zones pilotes. Plusieurs profils, situés en partie sur les zonespolluées, ont été couverts par tomographie de résistivité électrique et de polarisationprovoquée (PP). Parallèlement, des analyses de composés organiques gazeux volatiles(BTEX [Benzène, Toluène, Ethylbenzène et Xylènes] et CO2) ont été réalisées sur siteet en laboratoire. Des analyses des 16 Hydrocarbures Aromatiques Polycycliquespréconisés par l’Environment Protection Agency (les 16 HAP EPA) et hydrocarburestotaux sur échantillons de sol prélevés en forage viennent appuyer les corrélations entretaux de pollution et les techniques de diagnostic.

Les zones polluées, confirmées par les analyses de sol, apparaissent clairement sur lescartes de PS et de teneur en CO2. Les zones polluées apparaissent avec un fort potentielnégatif et une teneur en CO2 jusqu’à 5 fois supérieure au taux ambiant. Les réactionschimiques de biodégradation des composés organiques pourraient être à l’origine de cesanomalies de PS et de CO2. Elles sont confirmées le long des profils de tomographie pardes zones de forte chargeabilité électrique qui délimitent les parties les plus polluées.Suivant leur position dans la friche, les anomalies PP sont caractérisées également pardes anomalies de forte ou de faible résistivité électrique. Ceci s’explique par l’histoirede la cokerie où des goudrons naturellement résistants pouvaient être mélangés avec dessolvants conducteurs. La présence des BTEX révèle l’existence d’une pollution maisqu’il est difficile de quantifier car la teneur en BTEX est très sensible à la perméabilitéaux gaz et la tortuosité des terrains. Sur l’un des sites, la corrélation BTEX/HAP estexcellente alors qu’elle est mauvaise sur le second. De plus la pollution par BTEXdétectée sur ce deuxième site vient confirmer l’idée d’une seconde origine de lapollution détectée, car elle est mal corrélée avec les mesures géophysiques.

Il est préconisé de procéder à une cartographie par potentiel spontané et analyse de lateneur en CO2, puis de réaliser des profils ciblés de polarisation provoquée et analysedes BTEX pour cerner les concentrations de pollution par hydrocarbures. Desprécautions d’emploi des différentes méthodes sont détaillées.

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Sommaire

1. Introduction........................................................................................................ 11

2. Principe et intérêt des méthodes géophysiques .................................................... 13

2.1. Conductivité électrique par EM31 ........................................................................ 13

2.2. Polarisation spontanée (PS) .................................................................................. 13

2.3. Tomographie de résistivité électrique et de Polarisation Provoquée (PP)................... 14

3. Analyses de gaz, vapeurs organiques et de sol .................................................. 17

3.1. Analyses de gaz et vapeurs organiques ................................................................. 17

3.2. Analyses de sol .................................................................................................... 17

4. Présentation des sites expérimentaux et des mesures ...................................... 19

4.1. Site de X .............................................................................................................. 19

4.2. Site de Y .............................................................................................................. 19

4.3. Mesures géophysiques sur le site de Y.................................................................. 22

4.4. Mesures géophysiques sur le site de X.................................................................. 22

4.4.1. Première campagne de géophysique : juillet 2001 .................................... 224.4.2. Seconde campagne de géophysique : mars 2002 ...................................... 24

4.5. Traitement des mesures géophysiques .................................................................. 24

4.5.1. Conductivité EM31.................................................................................. 244.5.2. Polarisation Spontanée (PS)..................................................................... 254.5.3. Tomographie électrique et Polarisation Provoquée (PP) ........................... 25


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4.6. Analyses de gaz et de sol sur LE site DE Y .......................................................... 27

4.7. Analyses de gaz et de sol sur le site de X.............................................................. 29

5. Résultats ............................................................................................................. 31

5.1. Site de Y .............................................................................................................. 31

5.2. Site de X .............................................................................................................. 36

5.2.1. Résultats d’EM31 .................................................................................... 365.2.2. Résultats de PS ........................................................................................ 365.2.3. Résistivité électrique et chargeabilité PP.................................................. 405.2.4. Les sondages et les analyses des HAP...................................................... 455.2.5. Analyses du CO2 et des BTEX................................................................. 455.2.6. Corrélation PS et HAP............................................................................. 535.2.7. Corrélation HAP, BTEX et CO2............................................................... 545.2.8. Corrélation PS et BTEX........................................................................... 55

6. Conclusions......................................................................................................... 57

7. Bibliographie ...................................................................................................... 59

Liste des figures

Fig. 1 - Schéma d'un dispositif de tomographie électrique en configurationdipôle-dipôle. ................................................................................................. 15

Fig. 2 - Taux de pollution relevés dans les fosses du site de X. Les classes suiventune loi de concentration logarithmique. ......................................................... 20

Fig. 3 - Site de Y. ...................................................................................................... 21

Fig. 4 - Carte de l’ensemble des mesures géophysiques (hors EM31), prélèvementde gaz et forages réalisés sur le site de X en 2001 et 2002.............................. 23

Fig. 5 - Carte du régional PS d’ordre 2 sur le site de X............................................... 26Fig. 6 - Reprise (triangles) des mesures sur la ligne C, 5 heures après les mesures

originales (losanges). ..................................................................................... 27Fig. 7 - Résultat de l'inversion de la tomographie électrique.. ........................................ 32


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Fig. 8 - Profil de potentiel spontané (trait continu) et gradient de potentiel (traitpointillé) le long du profil. ............................................................................. 32

Fig. 9 - Synthèse des résultats de géophysique et analyses de gaz .............................. 34Fig. 10 - Analyses des seize HAP EPA sur les échantillons de sol prélevés entre 0 et 50 cm

de profondeur entre les PM 165 et 215..................................................................35Fig. 11 - Carte de conductivité électrique le long du cheminement d’EM31

sur le site de X............................................................................................... 37Fig. 12 - Carte de conductivité électrique d’EM31 du site de X. .................................. 38

Fig. 13 - Carte de cheminement du potentiel spontané mesuré ....................................... 39Fig. 14 -Carte de potentiel spontané (résidu d’ordre 2), teneur en CO2 du sol et

extension de la pollution d’après le potentiel. ................................................ 40Fig. 15 -Résultats de la tomographie de résistivité et chargeabilité PP électrique

sur le profil P1 (site de X). ............................................................................ 42Fig. 16 -Résultats de la tomographie de résistivité et chargeabilité PP électrique

sur le profil P3 (site de X). ............................................................................ 43Fig. 17 -Résultats de la tomographie de résistivité et chargeabilité PP électrique

sur le profil P4 (site de X). ............................................................................ 44Fig. 18 -Analyses des seize HAP EPA sur les échantillons de sol prélevés en forage

sur le site de X............................................................................................... 47Fig. 19 -Carte de répartition des HAP d’après les analyses des dix tarières sur le site

de X. Les points entre 0 et 0,5 mg/kg sont en dessous du seuil détectable. ..... 48Fig. 20 -Carte de concentration de CO2 mesurée sur le site de X en 2001.................... 49

Fig. 21 -Carte de concentration de CO2 mesurée sur le site de X en 2002.................... 50

Fig. 22 -Carte de teneur en CO2 du sol avec superposition des concentrationdes six cav -BTEX- mesurés.......................................................................... 52

Fig. 23 -Graphe de la concentration en BTEX (somme des six analyses) par rapportà la teneur en CO2. La corrélation est inverse................................................. 53

Fig. 24 - Graphe de corrélation entre potentiel spontané et la somme des concentrationsdes seize HAP. Les concentrations de 0,1 mg/kg sont des points où le tauxd’HAP est inférieur au seuil détectable. ..................................................................53

Fig. 25 -Graphe de corrélation entre teneur en CO2 et la somme des concentrationsdes seize HAP................................................................................................ 54

Fig. 26 - Graphe de corrélation entre teneur en BTEX et la somme des concentrationsdes seize HAP. ............................................................................................... 55

Fig. 27 -Carte de comparaison du potentiel spontané avec les concentrations en gazBTEX sur le site de X.................................................................................... 56


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Liste des tableaux

Tabl. 1 - Résultats des analyses de gaz sur charbon actif pour six composés organiquesvolatils sur le site de Y. ............................................................................... 28

Tabl. 2 - Résultats des analyses de sol sur le site de Y................................................ 28Tabl. 3 - Concentrations des seize HAP mesurées sur échantillon prélevé

dans les dix tarières sur le site de X. ............................................................ 46Tabl. 4 - Analyses de six composés aromatiques volatiles (BTEX) prélevés

sur charbon actif sur le site de X.................................................................. 51

Liste des annexes

Ann. 1 - Cartes PS et HAP sur le site de X .................................................................. 61Ann. 2 - Sondages du site de X ................................................................................... 65

Ann. 3 - Carte de teneur en BTEX de la campagne de juillet 2001.............................. 77Ann. 4 - Carte de teneurs en BTEX de la campagne de mars 2002.............................. 81

Ann. 5 - Graphes PS et HAP ....................................................................................... 89


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1. Introduction

'objectif de l’étude est de mener des tests de géophysique et d'analyse de gaz, envue de comparer et valider ces méthodes non destructives pour la détection de

pollutions organiques. L’étude s’inscrit dans le cadre du projet national « CRITERRE »financé par le ministère de l’Équipement.

Ainsi, le BRGM a mené deux missions de reconnaissance de géophysique et d'analysesde gaz sur deux anciennes cokeries de Charbonnages de France dont l’emplacement nepeut être révélé pour des raisons de confidentialité. La première cokerie sera nommé Y,la seconde X. Pour la même raison, les cartes seront représentées en coordonnéeslocales.

Chronologiquement, l’étude sur le site de Y a précédé celle sur le site de X. Ainsi, lestravaux sur Y ont servi à définir ceux du site de X. La méthode a été améliorée en coursd’étude et le site X a bénéficié de l’expérience acquise sur le site Y.

La campagne de mesure à Y s’est déroulée en juin 2000. Deux campagnes de mesuresse sont succédé sur le site de X : une première en juillet 2001, puis une seconde decomplément en mars 2002. Au cours de la première campagne, seules des mesures degéophysique et d’analyses de gaz ont été réalisées. Au cours de la seconde, des forageset des analyses de sol sont venus compléter de nouvelles mesures géophysiques etanalyses de sol.

Après une présentation des sites, nous exposons la procédure des mesuresgéophysiques, puis des analyses de gaz. Les résultats de ces deux approches sontcomparés avant de conclure sur la validité et la qualité des techniques testées.

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2. Principe et intérêt des méthodes géophysiques

2.1. CONDUCTIVITÉ ÉLECTRIQUE PAR EM31

L’EM31 est un conductivimètre (Mc Neil, 1985) mesurant une conductivité apparentedu terrain situé sous l’appareil. Cette mesure englobe une demi-sphère de 5 à 6 m derayon. L’équipement est une perche aux bouts de laquelle sont placées deux bobines.L’appareil est porté par un seul opérateur et peut être déplacé en continu.

Le principe est le suivant : une première bobine émet un champ magnétique alternatifqui engendre un champ dit secondaire par la présence d’un milieu conducteur. Cechamp secondaire mesuré sur une seconde bobine séparée de 3,6 m de la première estproportionnel à la conductivité du sol grâce à l’approximation de basse induction.

Dans un tel contexte, la mesure d’EM31 présente plusieurs avantages : couplée à unemesure GPS différentiel, elle est rapide (plusieurs kilomètres de mesures par jour avecun espacement de 1-2 m entre chaque mesure). On peut ainsi identifier des ensemblesconducteurs et résistants qui peuvent avoir plusieurs origines : pollution ou remblais.Dans les anciennes usines, la présence de socles en béton armé ou des tuyaux enterréspeuvent être une gène pour les forages et pour les mesures de tomographie électrique.L’EM31 permet d’identifier ces objets.

2.2. POLARISATION SPONTANÉE (PS)

La polarisation spontanée (ou potentiel spontané suivant les auteurs, PS) est la mesuredu potentiel électrique naturel du sol. La méthode est dite passive, car il n’y a pas desource artificielle. L’origine des potentiels spontanés est très variée : potentielélectrocinétique, électrochimique ou minéral (Reynolds, 1997). En général, l’effetd’électrofiltration lié à l’écoulement d’eaux souterraines est de l’ordre de 100 mV/km.

La mesure du potentiel spontané est simple : une électrode de référence est fixée loin dela zone à prospecter (une centaine de mètres). On mesure la différence de potentielélectrique entre cette électrode fixe et une seconde électrode mobile qui parcourt le site.L’espacement entre stations de mesure est typiquement de 5 ou 10 m. Les électrodessont dites « impolarisables » : elles sont composées d’un pot à fond poreux contenantune solution de sulfate de cuivre dans laquelle trempe une électrode de cuivre. Ceprocédé évite des effets de polarisation métallique que l’on mesure sur les électrodesmétalliques.

Récemment, Vichabian et al. (1999) ont montré l'intérêt de la polarisation spontanéepour la détection de polluants organiques. L'effet PS serait dû à des réactions d'oxydo-réduction pendant la biodégradation des hydrocarbures. Le conditionnel doit êtreemployé ici car les causes de l’effet PS sont encore mal connues. Nous parlerons


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désormais de réactions chimiques en général. Parmi les causes possibles, une anomalienégative de PS est révélatrice de la présence de polluants organiques en phase debiodégradation, c’est-à-dire en phase d’oxydation. L’absence d’anomalie ne signifie paspour autant l’absence de pollution.

Les mesures de polarisation spontanée ont été effectuées à l’aide d’électrodesimpolarisables Cu/CuSO4 par rapport à une référence fixe située hors du terrain demesure.

2.3. TOMOGRAPHIE DE RÉSISTIVITÉ ÉLECTRIQUE ET DE POLARISATIONPROVOQUÉE (PP)

De nombreux auteurs ont montré comment les propriétés électriques des roches sontmodifiées par la présence de composés organiques, aussi bien à haute fréquence (Shenet al., 1985, Porokhovoi et al., 1996, Santamarina et Fam, 1997) qu'à basse fréquence(Olhoeft, 1985, Sadowski, 1987). Globalement, la présence d'hydrocarbures augmentela résistivité électrique et la chargeabilité des sols. Néanmoins, certains composésorganiques peuvent faire décroître la résistivité électrique. La chargeabilité « m »exprime l'effet « capacitif » du sol. Il se traduit par un effet de dissipation progressif ducourant dans le sol au cours du temps. Cela s’appelle la polarisation provoquée endomaine temporel. En domaine fréquentiel, cela se traduit par un déphasage du signalmesuré par rapport au signal émis. Cela s’appelle la polarisation provoquée spectrale.Un signal déphasé peut s’exprimer comme un nombre complexe. C’est pourquoi onparle également de résistivité complexe.

Cet effet capacitif du sol traduit des réactions d’oxydo-réduction, d’échange de cations etd’interactions argiles-organiques. C’est cette dernière réaction qui explique la majeurepartie de l’effet de polarisation provoquée en présence de polluants organiques, et plusparticulièrement par polarisation de membrane. Les chaînes organiques sont très fortementpolarisées. Elles sont adsorbées sur les argiles sur plusieurs couches et fermentpartiellement les pores du matériau. Après coupure du courant électrique qui a déséquilibréla répartition des ions, les organiques bloquent la circulation des ions conduisant le courantélectrique pendant l’équilibrage ionique. Il y a ainsi un effet de remise à l’équilibre ioniqueprogressif, se traduisant par la circulation de courant après la coupure électrique.

L'ordre « n » de la tomographie électrique est un facteur important de la mesure. Dans laconfiguration dipôle-dipôle, les écartements entre les électrodes des dipôles émetteur etrécepteurs sont les mêmes (fig. 1). Pour une résistivité de sol donnée et un écartementde dipôle donné, l'ordre détermine la profondeur d'investigation. Or le signal reçu(potentiel V) décroît en fonction de la racine cubique de l'écartement entre dipôles (n.a).Compte tenu de la sensibilité du résistivimètre employé (Syscal R2 d'Iris Instruments) etde la résistivité des sols pollués, l'ordre n = 8 était le plus grand possible.

La chargeabilité est calculée en mesurant la tension au dipôle récepteur avant coupuredu courant d'émission, puis après quelques millisecondes après coupure. L’évolution dela tension mesurée au cours du temps donne la chargeabilité. Elle est généralement trèsfaible et est exprimée en partie par milliers.


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Trois configurations de mesure ont été testées. Chronologiquement :- un dispositif dipôle-dipôle avec des électrodes métalliques (cf. fig. 3). Cette

configuration s’avérera défavorable car la tension décroît comme la puissance cubede l’écartement entre dipôle et les électrodes métalliques génèrent une polarisationd’électrodes au récepteur qui se superpose au signal ;

- un dispositif Wenner où les quatre électrodes sont à la même distance les unes desautres et où le dipôle récepteur est au centre. Des électrodes impolarisables (potsporeux Cu/CuSO4) sont employées. Cette configuration de mesure est la plusfavorable car la tension décroît linéairement avec l’écartement des électrodes. Maisle dispositif Wenner exige de déplacer les électrodes impolarisables à chaquemesure, ce qui demande un temps d’acquisition important ;

- un dispositif Wenner-Schlumberger. Le dipôle récepteur est au centre du dispositif etla distance entre une électrode de potentiel et une électrode de courant est n foisl’écartement du dipôle récepteur. Dans ce cas, la tension au récepteur décroît commele carré d’écartement des électrodes mais on n’est plus obligé de bouger lesélectrodes impolarisables à chaque mesure.

n=4

I V

a n . a a

n=5

n=2

n=3

n=114

Fig. 1 - Schéma d'un dispositif de tomographie électrique en configuration dipôle-dipôle.


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3. Analyses de gaz, vapeurs organiques et de sol

3.1. ANALYSES DE GAZ ET VAPEURS ORGANIQUES

Deux types de phases gazeuses ont été analysés : les hydrocarbures aromatiques volatilset le dioxyde de carbone. La détection de vapeurs organiques est une preuve nonambiguë de la présence de polluants organiques volatils dans les sols. Les analysesportent sur six hydrocarbures aromatiques volatils (BTEX) : le benzène, le toluène,l'ethyl-benzène, le para-xylène, le méta-xylène et l'ortho-xylène.

Les analyses de gaz viennent conforter les résultats géophysiques. La présence de CO2avec des concentrations au moins deux fois supérieures au taux de CO2 atmosphériquerévèle l’existence de décomposition de matière organique de plusieurs origines :hydrocarbures ou matière végétale enfouie. Dans un milieu peu remanié, les forts tauxde CO2 sont généralement révélateurs de présence d’hydrocarbures en phase debiodégradation.

Pour chaque point de mesure des gaz, un forage de 50 cm de profondeur et de 2 cm dediamètre est effectué avec une perceuse. Un tube cartonné est introduit dans le forage afinde le protéger. Une pompe portable réglée à un débit d’aspiration de 1 l/mn est installée surl’extrémité du tube. Pour les mesures de BTEX, les gaz pompés à un débit de 1 l/mn sontdirigés vers un tube contenant du charbon actif. La durée de pompage est comptabiliséeafin de connaître le volume de gaz pompé. Les tubes de charbon actif sont ensuitedésorbés au sulfure de carbone au laboratoire et les BTEX sont analysés parchromatographie en phase gazeuse équipée d’un détecteur à ionisation de flamme et d’unecolonne capillaire de 50 m de longueur, de 0,53 mm de diamètre interne et contenant unfilm d’une épaisseur de 2 µm de phase stationnaire polaire (CP WAX 52 CB) .

Les mesures de CO2 sont réalisées in situ par pompage d’un litre de gaz du sol dans dessacs TEDLAR à partir du tube de protection du forage. Le contenu du sac est analysépar un chromatographe en phase gazeuse portable équipé d’un microcatharométre.

3.2. ANALYSES DE SOL

Les analyses de sol représentent la mesure la plus directe de la présence de polluantsdans le sol. Deux types d’analyses ont été effectués :

- analyses des 16 HAP d’après EPA ;- aromatiques 2 cycles : naphtalène ;

- aromatiques 3 cycles : acénaphtalène, acénaphtylène, anthracène, fluorène, phénanthrène ;- aromatiques 4 cycles : benzo (a) anthracène, chrysène, fluorantène, pyrène ;


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- aromatiques 5 cycles : benzo (a) pyrène, benzo (k) fluorantène, benzo (b) fluorantène,dibenzo (ah) anthracène ;

- aromatiques 6 cycles : benzo (ghi) pérylène, indeno pyrène ;- analyses des hydrocarbures totaux.

Les masses de prise d’essai au laboratoire de sol analysées suivant les normes envigueur sont de 10 à 12 g, masses prélevées sur des échantillonnages sur site de 1 kgenviron. Elles sont extraites sur des sols bruts afin d’éviter toute perte des HAP les plusvolatils. Des « effets pépites » sont possibles quand la pollution n’est pas répartie defaçon homogène dans l’échantillon prélevé sur site (pollution en boule, rubanée).


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4. Présentation des sites expérimentauxet des mesures

4.1. SITE DE X

Le site de X est une ancienne cokerie abandonnée dans les années 70. La superficie dela zone d’exploitation est de 6 ha environ (400 x 150 m).

Ce site a fait l’objet de nombreuses études (Wavrer, 1997 et 1998) et sert de site pilotepour Charbonnages de France. En 1997, 67 fosses de 0,50 m de profondeur (pointsbleus de la figure 2) ont été creusées sur le site (Wavrer, 1997) et montrent unepollution très diffuse sur l’ensemble du terrain avec des concentrations éparses (fig. 2).

Le sol est composé en moyenne de 30 à 50 cm de remblais comprenant entre autres desbétons et ferrailles. Puis des limons sableux reposent sur la craie situées à 5 m deprofondeur environ (fig. 2). Quatre sondages carottés réalisés par le LCPC (pointsrouges sur la figure 2) ont montré l’existence de pollutions à plusieurs niveaux dans leslimons. Il faut donc s’attendre à trouver une pollution à toute profondeur. Il existe deuxpiézomètres répertoriés sur ce site (PZ1 et PZ4). La nappe au niveau du piézomètre PZ1atteint 17 m de profondeur (environ 29 m NGF).

Le terrain est parcourue par une route, seule voie d’accès dégagée. Le reste du terrainest parsemé de buissons denses et de hautes herbes qui ont rendu la pénétration difficileen certains points. Des tas de terre de 20 à 30 m de côté et de 2 - 3 m de haut recouvertsd’une épaisse végétation subsistent sur le terrain au niveau des fosses 41 et 30.

4.2. SITE DE Y

Le site de Y se situe sur une ancienne cokerie appartenant aux Charbonnages de France,abandonnée dans les années 1970. Il est situé dans le Nord de la France. Les bâtimentsont été démolis quelques années auparavant.

Le sol est composé de remblais schisteux jusqu'à 3 m de profondeur, puis de siltsjusqu'à 5 - 6 m, puis de sables et graves jusqu'à 12 - 14 m. Le substratum crayeux sesitue aux environs de 14 - 15 m. Une première nappe superficielle se situe dans lesremblais et silts de surface dont le niveau piézométrique est entre 2 et 4 m deprofondeur. Une seconde nappe se situe dans la craie mais n'est pas affectée par lapollution.

De nombreux piézomètres (PZ) permettent un contrôle de la pollution du site. Desprélèvements de sol en tranchée et pendant la foration des piézomètres ont fait l'objetd'analyses des HAP par l'INERIS en 1999 (Ben Slimane, 1999). La pollution pour les16 HAP « EPA » varie entre 0,1 et 80 000 mg/kg pour les sols et 0,1 et 80 000 �g/l pourles eaux superficielles.


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Route

Limite de l'ancienne cokerie

0 50 100 m

Forage tubé LCPC

Fosse CNRSSP 1997

Prélèvement de gaz

PiézomètreProfil de tomographie électrique

Taux de pollution 16 HAP - EPA (ppm)

0 to 8 8 to 40 40 to 200 200 to 1000 1000 to 5000

Fig. 2 - Taux de pollution relevés dans les fosses du site de X. Les classes suivent uneloi de concentration logarithmique.

Deux classes principales émergent :

- les concentrations de HAP inférieures à 1 mg/kg de sol, niveau où on estime qu'il y aabsence de pollution ;

- les concentrations de HAP supérieures à 300 mg/kg de sol, niveau où on estime qu'ily a pollution massive.

La zone correspondant à la forte pollution se situe globalement au droit (PZ8, PZ20 etPZ22) et à l’aval de l'ancienne cokerie sur une aire de 200 � 200 m environ. Au cours del'ouverture des tranchées, des tuyaux remplis de goudrons ont été percés à proximité dePZ8 augmentant « artificiellement » la pollution au moment du prélèvement.


BRGM/RP-51726-FR 21

Suite aux explications d'un ingénieur CdF sur place, nous avons choisi d'étudier un profillong de 235 m situé de part et d'autre de la zone polluée principale (fig. 3). Ce profil estorienté N30°. Le Point Métrique (PM) 0 est situé au sud-ouest du profil. Le PM 235 estsitué à 3 m d'un mur d’enceinte en béton au nord du site. Le PM 60 du profil se situe à 17,1m à l'ouest du piézomètre PZ18 et à 18,60 m à l'ouest du PZ 21. Le PM 145 et le PM 150sont situés respectivement à 6,60 m et 7,80 m à l'ouest du piézomètre PZ8.

0

235

A)

B)

PZ18

0. / 3.7

PZ8

21.4/1295.1

P20

359.8 / 958.8

P13

10703.0 / 80773.0

P14

0 50 100 150 200 250

-14.0

-12.0

-10.0

-8.0

-6.0

-4.0

-2.0

0.

2.0

-14.0

-12.0

-10.0

-8.0

-6.0

-4.0

-2.0

0.

2.0

Remblais

TourbeSables

Graves

Silts

Silts

Remblai Silt Sable Grave Tourbe

Fig. 3 - Site de Y.

a) Plan de position du profil de tomographie électrique (ligne rouge) exprimé en coordonnéeslocales ; b) Coupe de sol le long du profil (description voir fig. 7). Pour chaque forage ouprélèvement, les niveaux de pollution sont indiqués : à gauche somme des 6 HAP, à droitesomme des 16 HAP (d’après Ben Slimane, 1999).


22 BRGM/RP-51726-FR

4.3. MESURES GÉOPHYSIQUES SUR LE SITE DE Y

Les mesures géophysiques et analyses de gaz se sont déroulées sur deux jours en juin 2000.

Les mesures géophysiques testées sont les suivantes :- tomographie électrique dipôle-dipôle, espacement 5 m, n = 1 à 8 avec mesure de la

résistivité électrique et de la chargeabilité Polarisation Provoquée (PP) ;- mesure du potentiel Polarisation Spontanée (PS), interstation 5 m sur le profil de

tomographie électrique.

4.4. MESURES GÉOPHYSIQUES SUR LE SITE DE X

Les campagnes de mesures géophysiques et analyses de gaz se sont déroulées en juillet 2001(trois jours) et mars 2002 (trois jours).

4.4.1. Première campagne de géophysique : juillet 2001

EM31

Neuf profils séparés de 20 m environ au pas de 2 m environ (soit 2 550 points) ontpermis de couvrir la quasi intégralité du terrain de la cokerie. Les profils ont été réaliséssuivant la direction N70°E autant que possible. La présence d’arbres a empêché l’accèsaux sous-bois à cause du GPS.

Potentiel spontané

Huit profils (fig. 4) séparés de 20 m au pas de 5 m (soit 200 points) ont permis decouvrir plus de la moitié du terrain de la cokerie.

L’électrode de référence est situé au sud-ouest du terrain dans une zone non polluée.

Tomographie électrique

Un profil (P1, fig. 4) a été mesuré par tomographie de résistivité électrique et dechargeabilité électrique. Ce profil est aligné sur le piézomètre PZ1 et sur les forages duLCPC (ligne 120). L’espacement entre électrodes est de 2 m. Le profil comprend48 électrodes (soit 94 m de long). Le piézomètre PZ1 est situé à 18 m du pointmétrique 0 (PM 0) du profil de tomographie.

Deux configurations de mesure ont été testées :- dipôle-dipôle en résistivité électrique seule ;- Wenner en résistivité électrique et polarisation provoquée « time domain ».


BRGM/RP-51726-FR 23

f1f2

f4f3

g1

g2

g3

g4

g5

g6

g7

g8

g9

g10

g11

g12

g13

g14

g15

g16

g17

g18

g19

g20

g21

g22

g23

g24

g25

g26

g27

g28

A60A80

A100A120

A140A160

B60B80

B100B120

B140B160

C60C80

C100C120

C140C160

D60D80

D100D120

D140D160

E60E80

E100E120

E140E160

F60F80

F100F120

F140F160

G60G80

G100G120

G140G160

P1-0

P1-94m

P2-0

P2-94m

P3-0

P3-126m

P4-0

P4-106m

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

2425

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

41

42

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52

53

54

5556

57

58

5960

61

62

63

64

65

66

67

H1

H2

H3

H4

H5

H6H7

H8

H9

H10

pz4

pz1

Route


0

0

-50

50 100 150 200 250

50

100

150

200

0 20 40 60 80 100 m

A

B

C

D

E

FG

Forage tubé LCPC 2001

Fosse CNRSSP 1997

Prélèvement de gaz 2001

Piézomètre

Profil de tomographie électriquePrélèvement de gaz 2002

Tarière 2002

Point PS 2001

Point PS 2002

Fig. 4 - Carte de l’ensemble des mesures géophysiques (hors EM31), prélèvement degaz et forages réalisés sur le site de X en 2001 et 2002.

La séquence de mesure dipôle-dipôle est à simple écartement (2 m) jusqu’à l’ordren = 12, 500 ms de temps d’injection. La séquence de mesure en Wenner est àécartement simple (2 m) jusqu’à l’ordre n = 8, 1 000 ms de temps d’injection (3 fenêtrestemporelles à 120, 220 et 420 ms). Des électrodes impolarisables (pots poreuxCu/CuSO4) ont été employées pour le dipôle de potentiel MN. Il a fallu stopper laséquence de mesure à chaque mesure pour changer la position des électrodesimpolarisables.


24 BRGM/RP-51726-FR

4.4.2. Seconde campagne de géophysique : mars 2002

Potentiel spontané

Six profils parallèles (A à F) séparés de 20 m ont permis de couvrir la moitié ouest de lacokerie (fig. 4). Un septième profil (G) est situé à 10 m de F le long du mur d’enceintenord. Les sept profils de 160 m de long chacun sont orientés N20°E. Les extrémités dechaque profil sont alignées sur le nord géographique. La zone prospectée décrit donc unparallélogramme non régulier.

Les mesures ont été réalisées au pas de 5 m (soit 155 points). L’électrode de référenceest situé au nord-ouest du terrain dans une zone non polluée.

Tomographie électrique

Trois profils (P2, P3 et P4, fig. 4) ont été mesurés par tomographie de résistivitéélectrique et de chargeabilité électrique. Le profil P2 est aligné sur la ligne 80 etcommence en A80, le profil P3 est aligné sur la ligne E et commence en E30, le profilP4 est aligné sur la ligne 160 et commence en A160. L’espacement entre électrodes estde 2 m. Les profils P2, P3 et P4 comprennent respectivement 48, 64 et 54 électrodes(soit respectivement 94, 126 et 106 m de long).

Deux configurations de mesure ont été testées pour chaque profil :- dipôle-dipôle en résistivité électrique seule ;- Wenner-Schlumberger en résistivité électrique et polarisation provoquée « time domain ».

La séquence de mesure dipôle-dipôle est à simple écartement (2 m) jusqu’à l’ordren = 10, 500 ms de temps d’injection.

La séquence de mesure en Wenner-Schlumberger est à écartement simple (2 m) jusqu’àl’ordre n = 8, 1 000 ms de temps d’injection (3 fenêtres temporelles à 120, 220 et420 ms). Des électrodes impolarisables (pots poreux Cu/CuSO4) ont été employées pourle dipôle de potentiel MN. Bien que le signal/bruit du Wenner-Schlumberger soit moinsbon que le Wenner, cette configuration présente l’avantage de garder le dipôle MN avecles électrodes impolarisables au même endroit plusieurs mesures de suite.

4.5. TRAITEMENT DES MESURES GÉOPHYSIQUES

4.5.1. Conductivité EM31

Les mesures de conductivité d’EM31 en mode dipôle vertical ont été associées auxcoordonnées GPS acquises au même instant.

Les données brutes ont été interpolées suivant une grille régulière de 5 � 5 m parkrigeage sous Surfer. Aucun filtrage n’a été appliqué.


BRGM/RP-51726-FR 25

4.5.2. Polarisation Spontanée (PS)

Les mesures de PS ont été associées aux coordonnées GPS acquises au même instant aucours de la première campagne ou aux coordonnées calculées d’après la grille de pointsétablie au cours de la seconde campagne.

On applique au potentiel spontané des traitements semblables à ceux de la gravimétrie carla PS fait partie des méthodes potentielles. Le traitement de base est la suppression d’unrégional dont les sources sont plus profondes (par exemple signal d’électrofiltration lié àl’écoulement de la nappe phréatique).

Les données brutes ont été interpolées suivant une grille régulière de 5 � 5 m parkrigeage sous Surfer. Puis on calcule un champ régional d’ordre 2 en X et Y (équationquadratique z(x, y) = A + Bx + Cy + Dxy + Ex² + Fy² (fig. 5)). La différence du champmesuré brut et de ce champ régional donne le champ résiduel d’ordre 2 que l’oninterprète. Le gradient de ce régional est d’environ 200 mV/km.

La répétitivité des mesures PS est correcte. L’erreur moyenne absolue entre deux sériesde mesures sur le même profil C est de 0,5 mV, l’écart-type est de 3 mV (fig. 6).

4.5.3. Tomographie électrique et Polarisation Provoquée (PP)

Sur les friches industrielles où les sols sont composés de remblais (briques, béton dans dela terre végétale), comme certaines résistances de prise sont très élevées (> 20 kOhm), il afallu supprimer certains points de mesure de résistivité et surtout de PP. D’une manièregénérale, nous avons supprimé tous les points dont le facteur de qualité est différent de 0.Le facteur de qualité est l’écart type relatif de la résistivité apparente sur plusieurs cyclesde mesure. Il représente le taux de bruit et par conséquence la fiabilité que l’on peutattribuer à chaque mesure. Un facteur de qualité de 0 est en fait strictement inférieur à 1 %.Les points dont le potentiel est inférieur à 0,5 mV ont été supprimés (signal trop faibleproche du bruit).

Sur le site de Y, la tomographie a été réalisée en mode dipôle-dipôle, qui est trèsdéfavorable à la mesure de polarisation provoquée (chute rapide du potentiel enaugmentant l’écartement des électrodes). Aussi compte tenu des faibles tensions mesuréesen PP, nous avons éliminé toutes les mesures de PP dont l’ordre était supérieur à 4 sur lesite de Y. Le rapport signal/bruit se dégrade rapidement quand l'ordre de mesure PPaugmente. Les données de PP pour les ordres et 1 et 2 sont très « stables » sans variationsdésordonnées. En revanche, dès l'ordre 3 et a fortiori pour l'ordre 4, le rapport signal/bruitse dégrade et la mesure PP est perturbée par des à-coups très brutaux.

Sur le site de X, les configurations de mesure Wenner et Wenner-Schlumberger sontbeaucoup plus favorables et les points jusqu’à l’ordre 8 ont été conservés sauf s’ils nerequièrent pas les critères énoncés en début de chapitre. Les gros contrastes derésistivité entre les remblais résistants et les limons sous-jacents conducteurs créent desmesures inexploitables de chargeabilité négative.


26 BRGM/RP-51726-FR

Route


0

0

-50

50 100 150 200 250

50

100

150

200

0 20 40 60 80 100 m

-18 -16 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12 14 16

CRITERRE- Site de XPS - régional ordre 2

PS (mV)

Fig. 5 - Carte du régional PS d’ordre 2 sur le site de X.


BRGM/RP-51726-FR 27

0 20 40 60Distance sur ligne C (m)

-20

0

20

40

60P

oten

tiel S

pont

ané

(mV

)

Fig. 6 - Reprise (triangles) des mesures sur la ligne C, 5 heures après les mesuresoriginales (losanges).

L’inversion des mesures de tomographie électrique (résistivité et chargeabilité) a étécalculée avec le logiciel Res2dInv. Comme les données sont très bruitées, une inversionde type « Robust » a été choisie : elle consiste à minimiser l’erreur calculée avec unenorme 1, c’est-à-dire la somme des valeurs absolues des différences entre modèle etmesure. À l’opposé de la norme 2 (distance euclidienne ou inversion par moindrescarrés) qui lisse les résultats tout en tenant compte des points divergeant, la norme 1 atendance à lisser les points divergeants et à augmenter le contraste dans le modèle. Ainsil’espace-modèle est partagé en zones uniformes présentant de forts contrastes.

4.6. ANALYSES DE GAZ ET DE SOL SUR LE SITE DE Y

Des analyses de gaz et vapeurs organiques ont été menées tous les 5 m dans la zone ditepolluée au nord du profil et tous les 20 m dans la zone non polluée. Un total dedouze échantillons de gaz et vapeurs organiques a été prélevé sur des cartouches garnies decharbon actif (tabl. 1).

La position des prélèvements de sol est repérée par rapport à celles des électrodes de latomographie électrique. Les échantillons de sol ont été prélevés entre 50 cm et 1 m deprofondeur le long du profil de géophysique. Ainsi quatorze échantillons de 40 g, quatorzeéchantillons de 200 g et sept échantillons de 1 kg ont été prélevés et stockés dans desbocaux ou des flacons de verre de 40 ml à 2 l de capacité, fermés hermétiquement soitavec un joint de caoutchouc isolé de l’échantillon avec une feuille d'aluminium, soit avecun bouchon muni d’un joint à face téflonnée. La masse totale est de 10 kg environ.

Seize échantillons ont été analysés (tabl. 2). Ces échantillons sont répartis entre le PM45et 215, tous les 20 m de PM45 à PM165 où l'on suppose qu'il n'y a de pollution, tous les5 m au-delà dans la zone où se situerait la pollution principale. Une double mesure a étéréalisée au PM 200 et montre des résultats concordants.

Echa

ntillo

nN

umér

oél

ectro

dePM

Benz

ène

Tolu

ène

Ethy

lben

zène

Para

-Xyl

ène

Mét

a-Xy

lène

Orth

o-Xy

lène

mg/

m3

ppm

vol

ume

mg/

m3

ppm

vol

ume

mg/

m3

ppm

vol

ume

mg/

m3

ppm

vol

ume

mg/

m3

ppm

vol

ume

mg/

m3

ppm

vol

ume

114

650.

160.

040

218

850.

250.

061

322

105

0.18

0.04

50.

130.

028

426

125

0.21

0.05

00.

150.

031

530

145

0.15

0.03

66

3416

50.

200.

047

0.15

0.03

27

3617

50.

230.

066

0.48

0.11

60.

150.

032

0.20

0.04

10.

240.

050

837

180

0.17

0.04

80.

400.

096

0.12

0.02

50.

260.

055

938

185

1.73

0.49

72.

530.

617

0.76

0.16

10.

790.

167

2.17

0.45

91.

080.

228

1039

190

0.43

0.10

40.

180.

038

0.20

0.04

30.

320.

067

1141

200

0.32

0.09

11.

120.

273

0.14

0.02

90.

830.

176

2.27

0.47

91.

450.

307

1244

215

0.33

0.08

00.

160.

033

0.28

0.06

0

Ldin

f0.

120.

036

0.13

0.03

20.

120.

025

0.13

0.02

70.

120.

026

0.12

0.02

5

Tabl

. 1 -

Rés

ulta

ts d

es a

naly

ses d

e ga

z sur

cha

rbon

act

if po

ur si

x co

mpo

sés o

rgan

ique

s vol

atils

sur l

e si

te d

e Y.

La d

erni

ère

ligne

(Ldi

nf) c

orre

spon

d à

la li

mite

de

déte

ctio

n ; l

es li

gnes

bla

nche

s si

gnifi

ent q

ue la

con

cent

ratio

n du

com

posé

est

infé

rieur

e à

la li

mite

de

déte

ctio

n (L

dinf

).

Acénaphtène

Acénaphtylène

Anthracène

Benzo (a)anthracène

Benzo (a)pyrène

Benzo (b)fluoranthène

Benzo (ghi)pérylène

Benzo (k)fluoranthène

Chrysène

Dibenzo(ah)anthracèneFluoranthène

Fluorène

Indenopyrène

Naphtalène

Phénanthrène

Pyrène

� 16 HAP

Toluène

Benzène

Ethylbenzène

MP-xylènes

O-xylène

Hydrocarbures totaux

BIN

F0.

10.

10.

10.

10.

10.

10.

10.

10.

10.

10.

10.

10.

10.

10.

10.

110

1010

1010

5BS

UP

1000

001E

+05

1000

0010

0000

1000

0010

0000

1E+0

51E

+05

1000

001E

+05

1000

0010

0000

1E+0

510

0000

1000

0010

0000

1E+0

51E

+05

1E+0

51E

+05

1E+0

51E

+05

IND

RPM

HAN

EH

ANY

HAN

TH

BAA

HBA

PH

BBF

HBP

EH

BKF

HC

RY

HD

BAH

FCH

HFL

UH

INP

HN

APH

PHE

HPY

RAT

OL

ABEN

AEBZ

AMPX

AOXY

HT1

UN

ITm

g/kg

mg/

kgm

g/kg

mg/

kgm

g/kg

mg/

kgm

g/kg

mg/

kgm

g/kg

mg/

kgm

g/kg

mg/

kgm

g/kg

mg/

kgm

g/kg

mg/

kgm

g/kg

µg/K

gµg

/Kg

µg/K

gµg

/Kg

µg/K

gm

g/Kg

Ech:

1045

0.3

0.3

0.4

0.2

0.2

0.4

0.1

0.5

0.2

0.3

0.3

3.2

7Ec

h:14

650.

20.

20.

20.

30.

30.

20.

80.

32.

516

Ech:

1885

0.3

0.5

0.4

0.7

0.2

0.3

0.8

0.2

0.9

0.2

0.2

0.6

1.4

0.7

7.4

39Ec

h:22

105

0.3

0.2

0.2

0.3

0.1

0.1

0.4

0.1

0.5

0.1

0.3

10.

33.

924

Ech:

2612

50.

10.

20.

20.

30.

30.

40.

70.

60.

33.

17

Ech:

3014

50.

20.

50.

40.

60.

20.

20.

70.

10.

90.

20.

10.

80.

75.

619

Ech:

3416

51.

91.

80.

52.

10.

30.

42.

53.

40.

30.

20.

22.

61.

918

.118

0Ec

h:36

175

19.7

3286

.127

8.1

52.4

98.9

26.6

40.7

519

7.4

988.

999

.520

.611

.717

5.3

558.

961

83.8

700

Ech:

3718

020

95.4

188.

962

46.2

495.

345

.512

6.1

16.9

5276

9.9

1146

51.7

3900

.411

.710

7.6

7459

.420

43.4

2822

111

638

2754

312

0014

400

Ech:

3818

510

19.4

713.

622

547.

514

96.3

1106

.313

37.3

317.

870

0.5

2618

.657

.967

89.5

5929

.119

9.8

2665

.318

479.

435

25.7

6950

442

5091

023

8024

500

7570

1100

0Ec

h:39

190

1575

.673

.546

.989

.426

.731

.487

.17.

414

5.2

11.4

27.7

24.5

64.7

97.6

824.

138

0Ec

h:40

195

104.

929

6.2

365.

273

4.5

310.

188

1.1

181.

612

6.7

690.

516

.818

69.8

125.

913

1.7

128.

144

8.5

1183

.975

95.5

2200

Ech:

4120

088

.912

5.9

328.

942

4.6

146

517.

887

.481

450.

923

.497

5.4

203.

466

103.

349

5.4

563.

746

8211

20Ec

h:41

.Bis

200

114.

111

916

0.6

202.

712

8.2

219.

470

.466

.217

9.3

535.

324

3.3

68.4

347.

354

5.2

295

3294

.455

1019

9047

012

980

3970

1230

Ech:

4220

519

.499

.249

1.6

363

123.

143

0.9

94.4

84.7

436.

529

.279

0.3

108

80.5

58.7

259.

546

9.3

3938

.363

0Ec

h:44

215

4.9

7.4

5.7

5.6

75.

536

.121

700

Tabl

. 2 -

Rés

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tect

ion

(BIN

F).

28 BRGM/RP-51726-FR



BRGM/RP-51726-FR 29

4.7. ANALYSES DE GAZ ET DE SOL SUR LE SITE DE X

Au cours de la première campagne en juillet 2001, des analyses de gaz et vapeursorganiques ont été réalisées sur une partie de la zone étudiée par géophysique suivantune grille de 20 � 20 m (cf. fig. 4). Mais un temps très pluvieux et une hygrométrieélevée ont réduit de manière importante l’efficacité de rétention du charbon actif surlesquels sont piégés les composés organiques volatils. Les mesures révèlent des pointsdont la teneur en composés organiques volatils est inférieure au seuil de détection. Enrevanche, les analyses de CO2 effectuées sur les mêmes points ont donné des résultatssatisfaisants. Aucune analyse de sol n’a été effectuée au cours de cette premièrecampagne de mesure.

Au cours de la seconde campagne en mars 2002, des analyses de gaz BTEX ont étéréalisés suivant une grille de 20 � 20 m sur la moitié est du terrain étudiée par géophysiquecar les premiers résultats de PS donnaient de forts contrastes dans cette zone. Les analysesCO2 ont été effectuées in situ sur les mêmes points.

Dix forages à la tarière ont été réalisés jusqu’à la craie située à environ 5 m deprofondeur. Les intervalles étaient de 1 m et les sols ont été préalablement examinésvisuellement et olfactivement afin de détecter la présence de polluants. L’implantationdes forages a été décidée à partir des résultats des mesures de PS interprétés in situ.Aussi certaines anomalies de PS peu apparentes par une analyse rapide sur le terrainn’ont pas été vérifiées par forage. Inversement, certaines anomalies PS pressenties sur leterrain ont été forées mais se sont avérées ne pas être des anomalies PS.


30 BRGM/RP-51726-FR


BRGM/RP-51726-FR 31

5. Résultats

5.1. SITE DE Y

L'inversion des données de résistivité électrique (fig. 7 et fig. 9d) et de chargeabilité(fig. 9d) a donc été effectuée respectivement jusqu'à l'ordre 8 et 4 à l’aide du logicielRes2Dinv.

Il n’y a pas de topographie marquée entre le PM 30 et 235 m. Il y a un dénivelé de 5 mentre le PM 0 et PM 30. Cet effet topographique n’ayant pas été corrigé pendantl’inversion, les résultats obtenus entre le PM 0 et le PM 30 sont non interprétables et neseront en conséquence pas commentés.

Les mesures de PS n’ont subi aucun traitement particulier. Nous avons représenté lesdonnées suivant deux modes (fig. 8) :

- 1er mode : différence de potentiel (ddp) en chaque station par rapport à une référencefixe (mesure brute) ;

- 2e mode : gradient local de ddp en effectuant la différence entre les ddps dedeux stations adjacentes. On mesure ainsi des effets de création de courants locaux.Ce mode de représentation est recommandé par Vichabian et al. (1999).

Comme nous l'avons signalé précédemment, nous n’interpréterons pas les résultatssitués avant le PM 30 car ils sont affectés par la pente de la colline dont nous n'avonspas tenu compte.

Ainsi, la tomographie électrique (fig. 7) montre deux couches géoélectriques :- une première couche résistante (> 70 ohm.m) en surface correspondant aux remblais

de surface ;- une seconde couche plus conductrice (< 30 ohm.m) correspondant à un ensemble de

remblais et de silts sous nappe phréatique.

La ligne bleue de la figure 7 correspond au niveau piézométrique d'après lesdeux piézomètres PZ18 et PZ8, respectivement à 7 m et 3,5 m de profondeur. Cettelimite correspond exactement à l'interface géoélectrique. Le niveau piézométriqueremonte du sud vers le nord. D'après les données de forage, la composition des terrainsgéologiques est la même le long du profil géophysique (fig. 3). Or la résistivité dans lanappe chute brutalement au delà du PM 160 (fig. 7) c'est-à-dire à proximité du PZ8 oùsemble apparaître la pollution d'après les analyses de sol. Mais l'anomalie de résistivitéest conductrice dans la zone polluée (anomalie R1, fig. 9d) alors que l'on attendgénéralement une anomalie résistante pour des pollutions aux hydrocarbures lourds quisont électriquement résistants. L'existence de polluants conducteurs tels que dessolvants chlorés ou fluorés peut expliquer cette anomalie.


32 BRGM/RP-51726-FR

Nappe superficielle

Fig. 7 - Résultat de l'inversion de la tomographie électrique.En haut pseudo-section des résistivités apparentes, en bas section (modèle) de résistivités vraiesaprès inversion, au milieu pseudo-section de résistivités apparentes calculées à partir du modèlede résistivité (en bas).

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240Point métrique sur profil (m)

-120.00

-100.00

-80.00

-60.00

-40.00

-20.00

Pot

entie

l PS

(mV

)

-60

-40

-20

0

20

40

Gra

dien

t de

pote

ntie

l (m

V)

e)

Fig. 8 - Profil de potentiel spontané (trait continu) et gradient de potentiel (traitpointillé) le long du profil.


BRGM/RP-51726-FR 33

Les résultats de polarisation provoquée et d'analyses de gaz sont globalementconcordants. Ils confirment les analyses de sol. Trois anomalies se dessinent clairement(fig. 9) :- entre le PM 155 et 160 : anomalie de Polarisation Provoquée PP1 ;

- entre le PM 175 et 190 : anomalie de gaz G1 ;- entre le PM 200 et 210 : anomalies de Polarisation Provoquée PP2 et de gaz G2.

La zone située entre le PM 200 et 210 était considérée par l'ingénieur CdF sur placecomme étant la plus polluée.

Deux anomalies de PS (forts potentiels négatifs, fig. 8) sont observées entre le PM 140et 170 d’une part, entre le PM 180 et 195 d’autre part. Elles sont situées exactement aumême endroit que les anomalies de PP (PP1 et PP2). L’amplitude des anomalies de PSest de 40 mV. La remontée progressive de la PS entre les PM0 et 40 s’explique parl’effet topographique de la pente où sont faites ces mesures (Reynolds, 1997).

Cela signifie que :1. la polarisation provoquée et la polarisation spontanée sont particulièrement sensibles

aux polluants organiques (volatils ou non) qui y sont en forte concentration ;2. la pollution principale se situe globalement entre les PM 155 et 210.

Les 15 m de décalage entre les anomalies PP1 et G1 ne permettent pas de les relierdirectement. Le décalage entre les anomalies PP1 et G1 peut s'expliquer par la tortuositédu milieu composé de remblais qui peuvent dévier les gaz. Mais ces deux anomalies ontpeut être des origines différentes.

L'anomalie de résistivité est étalée sur la nappe phréatique entre les PM 145 et 235 alorsque les deux anomalies PP sont ponctuelles aux PM 155 et 200. Les sources depollution étaient probablement situées en deux points et la forte concentration enpolluants est suffisante pour créer une anomalie PP.

Globalement, la zone polluée se situe entre le PM175 et le PM205, et particulièrementaux PM180 et 185. Les concentrations en polluants y sont extrêmement élevées puisquel'on trouve des concentrations de 22,5 g/kg d'anthracène et 18,5 g/kg de phénanthrène auPM185. La somme des 16 HAP est de 28,2 g/kg et de 69,2 g/kg respectivement auxPM180 et 185. La teneur en BTEX est également élevée : 24,5 mg/m3 de méta/para-xylène et 4,25 mg/m3 de toluène au PM185.

Sur la figure 10, les HAP 2 cycles sont en jaune, les 3 cycles en vert, les 4 cycles enbleu, les 5 cycles en rouge, les 6 cycles en violet. Les analyses avant le PM 165 sonttrop faibles pour être représentées sur ce graphique. La figure 10 montre uneprédominance des HAP 3 cycles et 4 cycles et une faible proportion de 6 cycles,correspondant à un profil de répartition des HAP classique d’un site de cokerie.


34 BRGM/RP-51726-FR


0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

Qua

ntité

(mg/

m3)

Composés organiquesBenzèneToluèneEthyl-BenzènePara-XylèneMéta-XylèneOrtho-Xylène

a)

d)

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240Point Métrique sur profil (m)

0

20

40

60

80

Cha

rgea

bilit

é P

P (m

V/V) PP n=1

PP n=2PP n=3PP n=4

c)

R1

PP1 PP2

G1 G2


0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

HAP

et h

ydro

carb

ures

(mg/

kg)

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

BTEX (microg/kg)

Somme(16 HAP)Hydrocarbures totauxToluèneBenzèneEthylbenèneMeta/Para-XylèneOrtho-Xylène

b)

Fig. 9 - Synthèse des résultats de géophysique et analyses de gaz.a) Composés organiques volatiles le long du profil mesurés par analyses de gaz ; b) Composésorganiques mesurés sur échantillons de sol ; c) Courbes de chargeabilité électriques apparentespour n = 1 à 4 ; d) Section de résistivités vraies (en haut) et chargeabilités vraies (en bas) aprèsinversion pour n = 1 à 4.

110100

1000

1000

0

1000

00

165

175

180

185

190

195

200

200

205

215

Dis

tanc

e su

r le

pro

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(m)

Naph

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Acé

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Acé

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Fig

. 10

- Ana

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t 215

.

BRGM/RP-51726-FR 35



36 BRGM/RP-51726-FR

5.2. SITE DE X

5.2.1. Résultats d’EM31

La carte d’EM31 établie en juillet 2001 révèle la présence de zones très conductrices(conductivité supérieure à 100 mS/m) et contrastées avec l’environnement se situant auxenvirons de 10 à 20 mS/m (avant interpolation figure 11 et après interpolation figure 12).Un certain nombre de ces zones conductrices sont déjà identifiées comme des fondationsou dallage de bâtiment dont la présence de ferraillage est à l’origine de la forteconductivité. Des dalles sont encore visibles à l’ouest de la zone. Aussi nous avonsattribué toutes ces zones à des anciens bâtiments. Des alignements étroits de conductiviténégative (en violet) sont identifiées comme tuyaux métalliques. En mode dipôle vertical, lechamp magnétique au dessus d’un tuyau s’inverse et l’approximation de basse inductionqui est utilisée par le constructeur de l’EM31 n’est plus valable : en conséquence laconductivité électrique apparaît négative. En dehors des structures enterrées, la carte deconductivité d’EM31 ne montre rien de plus.

5.2.2. Résultats de PS

Comme le point de référence PS des deux campagnes n’est pas le même, il est difficilede comparer dans l’absolu les deux cartes de PS. Par ailleurs, les degrés d’humidité,l’activité biologique, qui sont deux facteurs jouant sur la PS, ne sont pas les mêmes enjuillet 2001 et en mars 2002. Néanmoins nous retrouvons les grandes tendances (zonesfortement positives ou négatives) sur les deux cartes de cheminement avantinterpolation (fig. 13).

Comme le cheminement de 2001 est un peu chaotique, nous n’analyserons que les donnéesde 2002 après interpolation et après extraction d’un régional d’ordre 2 (fig. 14). Grâce à lareconnaissance du CNRSSP en 1997 avec des prélèvements en fosses (Wavrer, 1997), onconnaît approximativement les zones polluées. Ainsi, on sait que les zones dont le potentielspontané est négatif correspond aux parties polluées reconnues en fosse. Il apparaît alorsdeux zones de potentiel négatif au nord-est et au sud-ouest de la zone prospectée (fig. 13).Une troisième zone d’intensité plus faible se dessine au centre nord du site.

Ces observations se corrèlent bien avec les résultats des analyses des HAP suréchantillons des tarières où les deux tarières les plus polluées (H8 et H9) se situent surles potentiels les plus négatifs.


BRGM/RP-51726-FR 37

Route


0

0

-50

50 100 150 200 250

50

100

150

200

0 20 40 60 80 100 m

-100 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

CRITERRE - Site de XConductivité EM31

Conductivité (mS/m)

Fig. 11 - Carte de conductivité électrique le long du cheminement d’EM31 sur le site de X.


38 BRGM/RP-51726-FR

Route


-100 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100

CRITERRE - Site XConductivité EM31

Conductivité (mS/m)

0

0

-50

50 100 150 200 250

50

100

150

200

0 20 40 60 80 100 m

Ancien bâtiment détecté par EM31

Tuyau détecté par EM31

Fig. 12 - Carte de conductivité électrique d’EM31 du site de X.


BRGM/RP-51726-FR 39

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

70

80

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 50 100 150 200

Cheminement PS - Juillet 2001

Cheminement PS - Mars 2002

a)

b)0 50 100 150 200

0

50

100

150

0 50 100 150 200

0

50

100

150

Fig. 13 - Carte de cheminement du potentiel spontané mesuré a) en 2001, et b) en 2002.


40 BRGM/RP-51726-FR

P1-0

P1-94m

P2-0

P2-94m

P3-0

P3-126m

P4-0

P4-106m

H1

H2

H3

H4

H5

H6H7

H8

H9

H10

Route


-65-60 -55-50 -45 -40-35 -30 -25-20-15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

Potentiel Spontané (mV)

CRITERRE - Site de XPotentiel Spontané

Teneur CO2 (%)

0 to 0.38 0.38 to 0.76 0.76 to 1.12 1.12 to 1.5 1.5 to 1.871

0

0

-50

50 100 150 200 250

50

100

150

200

0 20 40 60 80 100 m

Extension de la pollution d'après la PS

TarièreH1

Fig. 14 - Carte de potentiel spontané (résidu d’ordre 2), teneur en CO2 du sol etextension de la pollution d’après le potentiel.

5.2.3. Résistivité électrique et chargeabilité PP

Pour des raisons techniques (transfert du fichier impossible vers le PC) le profil P2 situésur la ligne 80 n’est pas exploitable. Nous analyserons donc le profil P1 de juillet 2001(fig. 15) et les profils P3 (fig. 16) et P4 (fig. 17) de mars 2002 situés respectivement sur


BRGM/RP-51726-FR 41

les lignes 120, E et 160 (fig. 4). Enfin sur ces 3 profils, seuls P1 et P4 sont réellementexploitables tant la qualité des mesures de P3 est mauvaise (potentiel inférieur à0,5 mV, nombreuses mesures instables avec écart type > 3 %). De plus, les mesures duprofil P3 entre le PM 40 et PM 80 sont situées au dessus d’une dalle de béton armédécouverte par la suite. Aussi seuls les points au-delà du PM 90 et en deçà du PM 30sont réellement exploitables. Les points manquants sont visibles sur la figure 6c.

Les tomographies de résistivité électrique en mode Wenner du profil P1 (fig. 15)reflètent bien les différentes couches géologiques traversées : des remblais résistants de0 à 0,5 m, des limons conducteurs de 0,5 à 5 m de profondeur, et la craie résistante au-delà de 5 m de profondeur.

Il y a une bonne cohérence des résultats de résistivité électrique et chargeabilité auxpoints de croisement des 3 profils :

- faible résistivité (2 - 3 ohms.) et forte chargeabilité (> 50 ms) au croisement de P1 etP3 au niveau du forage H1 ;

- forte chargeabilité (> 50 ms) au croisement de P3 et P4.

La pollution du forage H1 se signale par un fort potentiel spontané négatif, par unefaible résistivité et par une forte chargeabilité alors que la pollution du forage H9 sesignale également par un fort potentiel spontané négatif, une forte chargeabilité mais parune forte résistivité électrique. L’explication vient de la qualité des sols. La pollution duforage H1 se situe dans les limons très humides et dont la conductivité du fluide est trèsgrande (de l’ordre de 1 S/m, d’après I. Halimi, communication personnelle). Nous neconnaissons pas l’origine de cette forte conductivité du fluide. La pollution massive duforage H9 est située dans des remblais grossiers formés de briques, blocs de béton etterre végétale très sèche dont la conductivité du fluide est très faible (Halimi,communication personnelle). La présence de ces remblais sur une grande profondeur(plus de 3 m) nous laisse imaginer qu’ils ont été déposés dans une fosse.

D’autre part, la pollution située au nord-est du terrain qui se signale par un fort potentielspontané est caractérisée par une forte chargeabilité entre les PM70 à 90 sur le profil P1et entre les PM45 à 60 sur le profil P4. Les limites de la forte chargeabilité sur P4 sonttrès franches et verticales, ce qui vient appuyer notre observation sur le présence d’unefosse au niveau du forage H9. Cette fosse se présente également par un couloir depotentiel spontané.

Une second anomalie de forte chargeabilité et de faible résistivité est visible sur le profilP4 au delà du PM90. Elle se présente par un potentiel spontané modéré mais nous noussituons en limite de carte où il y a peu de mesures PS.

Plusieurs petits « spots » de forte chargeabilité se distinguent sur le profil P1 (PM25, 32,50 et 62). Ceci est révélateur de la pollution très diffuse du site de X où l’on peutrencontrer localement des petites concentrations de polluants.


42 BRGM/RP-51726-FR

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90Distance (m)

38

40

42

44

46

Altit

ude

(m)

38

40

42

44

46f1 f2 f3 f4

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90Distance (m)

40

42

44

46

Altit

ude

(m)

40

42

44

46f1 f2 f3 f4

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90Distance (m)

-5

0Ps

eudo

-pro

f. (m

)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90Distance (m)

38

40

42

44

46

Altit

ude

(m)

38

40

42

44

46f1 f2 f3 f4

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90Distance (m)

38

40

42

44

46

Altit

ude

(m)

38

40

42

44

46f1 f2 f3 f4

05101520253035404550556065707580859095100

CRITERRE - Site de XTomographie électrique P1

Chargeabilité (mV/V)0.40.61

1.62.5

46.31016254063

100160250

400630

1000

Résistivité (ohm.m)

Pseudo-section Résistivité Wenner

Modèle de Résistivité - Wenner

Modèle de Chargeabilité - Wenner

Modèle de Résistivité - Dipôle dipôle

Coupe géologique d'après sondages

a)

b)

c)

d)

e)

RemblaisLimon sableux

marron clair

Craie

Limon + hydrocarbures

H4 H1

H4 H1

H4 H1

Limono-marneux

Fig. 15 - Résultats de la tomographie de résistivité et chargeabilité PP électrique surle profil P1 (site de X).

a) Pseudo-section de résistivité en configuration Wenner ; b) Modèle de résistivité électrique enconfiguration Wenner ; c) Modèle de chargeabilité PP en configuration Wenner ; d) Modèle derésistivité électrique en configuration dipôle-dipôle ; e) Coupe géologique d’après les 4 sondagesdu LCPC.


BRGM/RP-51726-FR 43

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120Distance (m)

-10

-5n

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120-8-4n

Pseudo-section résistivité dipôle-dipôle

Pseudo-section résistivité Wenner-Schlumberger

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120-8-4n

Pseudo-section résistivité Wenner-Schlumberger filtré

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120-8-4n

Pseudo-section chargeabilité Wenner-Schlumberger

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120-8-4n

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Pseudo-section chargeabilité Wenner-Schlumberger filtré

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120-6-4-20

Prof

. (m

)

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120-6-4-20

Prof

. (m

)

Section résistivité Wenner-Schlumberger filtré

Section chargeabilité Wenner-Schlumberger filtré

-0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3 3.2 3.4 3.61 10 100 10002 5 20 50 200 500 2000Résistivité électrique (ohm.m)

Chargeabilité PP (ms)


W E

a)

b)

c)

d)

e)

f)

g)

H3 H2 H1

H3 H2 H1

Fig. 16 - Résultats de la tomographie de résistivité et chargeabilité PP électrique surle profil P3 (site de X).

a) Pseudo-section de résistivité en configuration Dipôle-Dipôle ; b) Pseudo-section de résistivité enconfiguration Wenner-Schlumberger sans filtrage ; c) Pseudo-section de résistivité en configurationWenner-Schlumberger avec filtrage de données bruitées ; d) Modèle de résistivité électrique enconfiguration Wenner-Schlumberger à partir de données filtrées ; e) Pseudo-section de chargeabilitéPP en configuration Wenner-Schlumberger sans filtrage ; f) Pseudo-section de chargeabilité PP enconfiguration Wenner-Schlumberger avec filtrage de données bruitées ; g) Modèle de chargeabilitéPP en configuration Wenner.


44 BRGM/RP-51726-FR

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100-8-4n

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100Distance (m)

-10

-5n

Pseudo-section résistivité dipôle-dipôle

Pseudo-section résistivité Wenner-Schlumberger

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100-8-4n

Pseudo-section chargeabilitéWenner-Schlumberger

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100-8-4n

Pseudo-section chargeabilitéWenner-Schlumberger filtré

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100-8-4n

Pseudo-section résistivité Wenner-Schlumberger filtré

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

-6-4-20

Section résistivité vraie Wenner-Schlumberger filtré

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

-6-4-20

Prof

(m)

05101520253035404550556065707580859095100

Section chargeabilité Wenner-Schlumberger filtré

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100-6-4-20

Prof

. (m

)

Section résistivité vraie dipôle-dipôle10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

-10

-5n

Pseudo-section résistivité filtré dipôle-dipôle


Chargebilité PP (ms)

Résistivité (ohm.m)

00.20.40.60.811.21.41.61.822.22.42.62.833.23.4

1

10

100

1000

200

500

50

20

2

5

2000

a)

b)

c)

d)

e)

f)

g)

h)

i)

S N

H10 H9

H10 H9

Fig. 17 - Résultats de la tomographie de résistivité et chargeabilité PP électrique sur leprofil P4 (site de X).

a) Pseudo-section de résistivité en configuration Dipôle-Dipôle ; b) Pseudo-section de résistivité enconfiguration Dipôle-Dipôle filtré ; c) Section de résistivité vraie en configuration Dipôle-Dipôleaprès filtrage ; d) Pseudo-section de résistivité en configuration Wenner-Schlumberger sans filtrage ;e) Pseudo-section de résistivité en configuration Wenner-Schlumberger avec filtrage de donnéesbruitées ; f) Modèle de résistivité électrique en configuration Wenner-Schlumberger à partir dedonnées filtrées ; g) Pseudo-section de chargeabilité PP en configuration Wenner-Schlumberger sansfiltrage ; h) Pseudo-section de chargeabilité PP en configuration Wenner-Schlumberger avec filtragede données bruitées ; i) Modèle de chargeabilité PP en configuration Wenner.


BRGM/RP-51726-FR 45

L’absence de pollution sur H4 et H10 se signale par un faible potentiel spontané et parune faible chargeabilité. La faible pollution sur H3 se signale par un potentiel spontanérelativement négatif mais par une faible chargeabilité.

Ainsi une pollution de cokerie se signale principalement par un fort potentiel spontanénégatif et par une forte chargeabilité. La résistivité électrique est un paramètre qui estsensible à des facteurs autres que la pollution.

5.2.4. Les sondages et les analyses des HAP

Les analyses des 16 HAP de l’EPA montrent de fortes disparités de concentration(tabl. 3 et fig. 18). Au vu de ces seuls résultats d’analyses de sol, il est impossible dedresser une carte de répartition des pollutions mais confirme les résultats obtenus dansles fosses du CNRSSP en 1997 (ann. 1, Wavrer, 1997).

Les forages H8 et H9 sont particulièrement pollués et la pollution était vraiment visible surplace. Le taux de HAP du forage H9 atteint la teneur considérable de 18 g/kg. Les foragesH5 et H6 ont une pollution suffisante pour être considérée comme toxique alors que leséchantillons sortis du sondage H5 paraissaient propres (fig. 19). En revanche, le forage H1semblait pollué et les analyses des HAP montre une faible teneur en HAP. Également lesforages H2 et H3 semblaient faiblement pollués mais la concentration en HAP est inférieureà 0,5 mg/kg (inférieur au seuil de détection). Enfin, les analyses des forages H4, H7 et H10ont confirmé l’absence de HAP comme il avait été observé sur le terrain (ann. 2).

5.2.5. Analyses du CO2 et des BTEX

Globalement, les deux cartes de teneurs en CO2 (2001 et 2002) délimitent les mêmes zonesde forte teneur mais d’intensité différente. Ainsi les analyses C02 de 2001 (fig. 20) et de2002 (fig. 21) délimitent une zone au nord-est de concentration plus élevée, significatived’une biodégradation plus intense. Cette zone correspond aux potentiels spontanés les plusnégatifs. Les points g8 et g13 (CO2 2001) et C60 (CO2 2002) montrent une forteconcentration au même endroit. Le point g21 montre une forte teneur de CO2 en 2001,mais qui est nettement plus faible en 2002 sur le point B140.

Les analyses des 6 BTEX (benzène, toluène, éthylbenzène, ortho-, para-, métaxylène,tabl. 4) donnent de faibles concentrations en aromatiques volatils et de nombreux points oùles BTEX sont non détectables. Le benzène est le composé le plus abondant suivi dutoluène. Il n’y a quasiment pas de paraxylène (1 point de très faible teneur). La carte derépartition des BTEX montre une zone au nord-est polluée alors que les teneurs en BTEXde la partie sud-ouest sont inférieures au seuil de détection (fig. 22 et ann. 3 et 4).

En résumé, là où il y a du CO2 il y a une forte concentration en HAP sauf au-dessus duforage H5. Le forage H5 est pollué par des HAP et il y a une forte teneur en BTEX maisil n’y a pas de CO2 ni d’anomalie PS négative. Ceci est illustré par la mauvaisecorrélation entre teneur en CO2 et teneur en BTEX (fig. 23).

Nom forage

Forage

Nom Echantillon

Profondeur (m)

Naphtalène

Acénaphtène

Acénaphtylène

Anthracène

Fluorène

Phénanthrène

Benzo (a) anthracène

Chrysène

Fluoranthène

Pyrène

Benzo (a) pyrène

Benzo (k) fluoranthène

Benzo (b) fluoranthène

Dibenzo (ah) anthracèn

Benzo (ghi) pérylène

Indeno pyrène

� 16 HAP

H1E1

20H1

_11

10,9

10

,9H1

E120

H1_4

3

0,

0H1

E120

H1_6

4,8

0,0

H2E8

0H2

_22

0,0

H3E4

0H3

_11

5,9

1,7

0,

60,

71,

71

1,2

2,1

1,4

1,4

0,8

20,

61,

61,

123

,8H3

E40

H3_3

3

0,

0H4

B120

H4_3

3

0,

0H5

C10

0H5

_33

0,7

0,

815

,42,

54,

310

,25,

616

,115

,910

,74,

417

,12,

14,

93,

611

4,3

H6C

60H6

_33

12,9

46,6

0,8

1032

82,7

13,6

18,6

79,1

69,5

4,7

3,3

16

389,

8H7

D10

H7_3

3

0,

0H8

F140

H8_2

262

446

81,

742

,132

034

56,

95

66,5

33,2

3,5

1,9

4,6

1,1

32,

119

28,6

H8F1

40H8

_54,

833

,70,

6

34

,3H9

D16

0H9

_22

5,9

639

4,5

19,7

408

487

2,6

215

,57,

5

2,

8

1594

,5H9

D16

0H9

_44

3170

8210

3922

846

5018

504,

85,

398

,324

,44,

12

5,8

2,1

3,1

1,8

1829

8,7

H10

B160

H10_

33

0,0

Tabl

. 3 -

Con

cent

ratio

ns d

es se

ize

HA

P m

esur

ées

sur é

chan

tillo

n pr

élev

é da

ns le

s dix

tari

ères

sur l

e si

te d

e X

.

La c

oule

ur d

es c

olon

nes d

onne

nt le

nom

bre

de c

ycle

s aro

mat

ique

s (ja

une :

2 c

ycle

s, ve

rt : 3

cyc

les,

bleu

: 4

cycl

es, r

ouge

: 5

cycl

es, v

iole

t : 6

cyc

les)

.

46 BRGM/RP-51726-FR


BRG

M/R

P-51

726-

FR47

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

H1_1

H1_4

H1_6

H2_2

H3_1

H3_3

H4_3

H5_3

H6_3

H7_3

H8_2

H8_5

H9_2

H9_4

H10_

3

Dis

tanc

e s

ur l

e pr

ofil

(m

)

Naph

talè

ne

Acé

naph

tène

Acé

naph

tylè

ne

Ant

hrac

ène

Fluo

rène

Phén

anth

rène

Benz

o (a

)an

thra

cène

Chry

sène

Fluo

rant

hène

Pyrè

ne

Benz

o (a

) pyr

ène

Benz

o (k

)flu

oran

thèn

eBe

nzo

(b)

fluor

anth

ène

Dibe

nzo

(ah)

anth

racè

neBe

nzo

(ghi

) pér

ylèn

e

Inde

no p

yrèn

e

Fig

. 18

- Ana

lyse

s des

seiz

e H

AP

EPA

sur l

es é

chan

tillo

ns d

e so

l pré

levé

s en

fora

ge su

r le

site

de

X.

BRGM/RP-51726-FR 47



48 BRGM/RP-51726-FR

H1

H2

H3

H4

H5

H6H7

H8

H9

H10

Route


0

0

-50

50 100 150 200 250

50

100

150

200

0 20 40 60 80 100 m

Somme 16 HAP (mg/kg) 0 to 0.5 0.5 to 34.3 34.3 to 389.8 389.8 to 1928.6 1928.6 to 18300

Fig. 19 - Carte de répartition des HAP d’après les analyses des dix tarières sur le sitede X. Les points entre 0 et 0,5 mg/kg sont en dessous du seuil détectable.


BRGM/RP-51726-FR 49

g1

g2

g3

g4

g5

g6

g7

g8

g9

g10

g11

g12

g13

g14

g15

g16

g17

g18

g19

g20

g21

g22

g23

g24

g25

g26

g27

g28

Route


0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3 3.2

Teneur en CO2 en %

CRITERRE - Site XTeneur en C02

0

0

-50

50 100 150 200 250

50

100

150

200

0 20 40 60 80 100 m

Fig. 20 - Carte de concentration de CO2 mesurée sur le site de X en 2001.


50 BRGM/RP-51726-FR

A60A80

A100A120

A140A160

B60B80

B100B120

B140B160

C60C80

C100C120

C140C160

D60D80

D100D120

D140D160

E60E80

E100E120

E140E160

F60F80

F100F120

F140F160

G60G80

G100G120

G140G160

Route


0 20 40 60 80 100 m

-0.1 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8

CRITERRE - Site de XTeneur en C02

Teneur C02 (%)0

Fig. 21 - Carte de concentration de CO2 mesurée sur le site de X en 2002.

Ben

zène

Tolu

ène

Ethy

lben

zène

orth

o-Xy

lène

para

-Xyl

ène

mét

a-Xy

lène

Som

me

cav

CO

2Ec

htD

ébit

Dur

é eVo

l [C

] [C

] [C

] [C

] [C

] [C

] [C

]

l/min

min

l

mg/l

mg/m3

ppm vol

mg/l

mg/m3

ppm vol

mg/l

mg/m3

ppm vol

mg/l

mg/m3

ppm vol

mg/l

mg/m3

ppm vol

mg/l

mg/m3

ppm vol

mg/l

mg/m3

ppm vol

%

A100

11

2020

00.

000.

000

0.00

0.00

00.

000.

000

0.00

0.00

00.

000.

000

0.00

0.00

00.

000.

000.

052

B100

21

2020

00.

000.

000

0.00

0.00

00.

000.

000

0.00

0.00

00.

000.

000

0.00

0.00

00.

000.

000.

208

C10

03

123

230

0.00

0.00

1.1

0.10

0.02

00.

000.

000

0.00

0.00

00.

000.

000

0.00

0.00

1.1

0.10

0.02

0.03

7D

100

41

2121

00.

000.

000

0.00

0.00

00.

000.

000

0.00

0.00

00.

000.

000

0.00

0.00

00.

000.

000.

171

E100

51

2020

43.4

94.

351.

2532

.42

3.24

0.79

00.

000.

007.

030.

700.

150

0.00

0.00

4.57

0.46

0.10

87.5

18.

752.

280.

145

F100

61

2020

310.

1831

.02

8.91

224.

522

.45

5.47

00.

000.

0058

.92

5.89

1.25

00.

000.

0039

.13

3.91

0.83

632.

6963

.27

16.4

40.

099

A120

71

2020

00.

000.

000

0.00

0.00

00.

000.

000

0.00

0.00

00.

000.

000

0.00

0.00

00.

000.

000.

121

B120

81

2020

00.

000.

000

0.00

0.00

00.

000.

000

0.00

0.00

00.

000.

000

0.00

0.00

00.

000.

000.

046

C12

09

121

210

0.00

0.00

00.

000.

000

0.00

0.00

00.

000.

000

0.00

0.00

00.

000.

000

0.00

0.00

0.05

8D

120

101

2121

00.

000.

000

0.00

0.00

00.

000.

000

0.00

0.00

00.

000.

000

0.00

0.00

00.

000.

000.

089

E120

111

2020

18.9

41.

890.

545.

050.

510.

120

0.00

0.00

00.

000.

000

0.00

0.00

0.49

0.05

0.01

24.4

82.

450.

680.

753

F120

121

2020

00.

000.

000.

770.

080.

020

0.00

0.00

00.

000.

000

0.00

0.00

00.

000.

000.

770.

080.

020.

163

A140

131

2020

00.

000.

000

0.00

0.00

00.

000.

000

0.00

0.00

00.

000.

000

0.00

0.00

00.

000.

000.

061

B140

141

2020

00.

000.

000

0.00

0.00

00.

000.

000

0.00

0.00

00.

000.

000

0.00

0.00

00.

000.

000.

41C

140

151

2020

10.9

41.

090.

319.

190.

920.

220.

690.

070.

011.

510.

150.

031.

750.

180.

047.

190.

720.

1531

.27

3.13

0.77

0.25

6D

140

161

2020

00.

000.

000.

970.

100.

020

0.00

0.00

0.95

0.10

0.02

0.87

0.09

0.02

1.85

0.19

0.04

4.64

0.46

0.10

0.77

5E1

4017

128

280

0.00

0.00

0.99

0.07

0.02

00.

000.

000

0.00

0.00

00.

000.

000

0.00

0.00

0.99

0.07

0.02

0.04

3F1

4018

120

2073

.03

7.30

2.10

18.2

81.

830.

450

0.00

0.00

6.22

0.62

0.13

3.97

0.40

0.08

8.78

0.88

0.19

110.

2811

.03

2.94

1.87

A160

191

2020

00.

000.

000

0.00

0.00

00.

000.

000

0.00

0.00

00.

000.

000

0.00

0.00

00.

000.

000.

033

B160

201

2020

00.

000.

000

0.00

0.00

00.

000.

000

0.00

0.00

00.

000.

000

0.00

0.00

00.

000.

000.

032

C16

021

120

200

0.00

0.00

00.

000.

000

0.00

0.00

00.

000.

000

0.00

0.00

00.

000.

000

0.00

0.00

0.26

D16

022

120

200

0.00

0.00

0.6

0.06

0.01

00.

000.

000

0.00

0.00

00.

000.

000.

390.

040.

010.

990.

100.

021.

649

E160

231

2323

00.

000.

000

0.00

0.00

00.

000.

000

0.00

0.00

00.

000.

000

0.00

0.00

00.

000.

000.

907

F160

241

2020

2.47

0.25

0.07

1.58

0.16

0.04

00.

000.

000.

450.

050.

010

0.00

0.00

00.

000.

004.

50.

450.

120.

528

LDin

f1

2020

1.5

0.15

0.04

0.3

0.03

0.01

0.3

0.03

0.01

0.3

0.03

0.01

0.3

0.03

0.01

0.3

0.03

0.01

Tabl

. 4 -

Ana

lyse

s de

six

com

posé

s aro

mat

ique

s vol

atile

s (BT

EX

) pré

levé

s sur

cha

rbon

act

if su

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site

de

X.

La v

aleu

r « 0

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igni

fie q

ue la

con

cent

ratio

n es

t inf

érie

ure

au se

uil d

étec

tabl

e.

BRGM/RP-51726-FR 51



52 BRGM/RP-51726-FR

H1

H2

H3

H4

H5

H6H7

H8

H9

H10

Route


-0.1 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8

CRITERRE - Site de XTeneur en C02

Teneur C02 (%)0

0

0

-50

50 100 150 200 250

50

100

150

200

0 20 40 60 80 100 m

Concentration 6 cav BTEX (ppm)

0 to 0.01 0.01 to 0.02 0.02 to 0.12 0.12 to 2.3 2.3 to 16.45

Fig. 22 - Carte de teneur en CO2 du sol avec superposition des concentrations dessix cav -BTEX- mesurés.


BRGM/RP-51726-FR 53

0 0.4 0.8 1.2 1.6 2Teneur CO2 (%)

0.001

0.01

0.1

1

10

100So

mm

e 6

cav

BTEX

(ppm

)

C100

E100

F100

E120

F120

C140

D140

E140

F140

D160

F160

Fig. 23 - Graphe de la concentration en BTEX (somme des six analyses) par rapportà la teneur en CO2. La corrélation est inverse.

5.2.6. Corrélation PS et HAP

La corrélation entre potentiel spontané et concentration en HAP est bonne quand lesHAP sont détectables. Ils suivent la courbe de régression rouge de la figure 24. Lavaleur de potentiel spontané est indifférente au taux d’HAP quand les points sont endessous du seuil détectable des seize HAP (concentration de 0,1 mg/kg sur le graphe).

Les graphes entre PS et les différents composés HAP analysés sont compilés en annexe 5.La corrélation entre naphtalène et PS est par ailleurs excellente. Cette corrélation PS/HAPse détériore à mesure qu’augmente le nombre de noyaux aromatiques.

-40 -20 0 20 40 60PS - résidu 2eme ordre (mV)

0.1

1

10

100

1000

10000

100000

Som

me

16 H

AP-E

PA (m

g/kg

)

H1_1

H1_4H1_6 H2_2

H3_1

H3_3H4_3

H5_3

H6_3

H7_3

H8_2

H8_5

H9_2

H9_4

H10_3

craie

Fig. 24 - Graphe de corrélation entre potentiel spontané et la somme des concentrationsdes seize HAP. Les concentrations de 0,1 mg/kg sont des points où le tauxd’HAP est inférieur au seuil détectable.


54 BRGM/RP-51726-FR

5.2.7. Corrélation HAP, BTEX et CO2

Le graphe comparant la somme des seize HAP et la teneur en CO2 montre une bonnecorrélation pour huit points sur les douze points de mesure (fig. 25). Les point H8_5 etH1_6 se situant dans la craie à 5 m de profondeur doivent avoir une faible contributionsur le taux de CO2. En revanche le point H5_3 très pollué donne une faible teneur enCO2 alors que le point H1_4 non pollué présente une forte teneur en CO2.

L’analyse des HAP de l’échantillon H1_4 ne correspond pas à l’observation de terrain(nombreuses traces noires dégageant une forte odeur d’hydrocarbure). Le prélèvementpour analyse sur l’échantillon H1_4 n’est certainement pas représentatif. Finalement,seul le point H5_3 est énigmatique.

La corrélation pour huit points donne : log10(�HAP) = 2,7 CO2 –1, en supposant que lespoints dont la concentration en HAP est non détectable correspond à une concentrationtrès faible de 0,1 mg/kg.

La corrélation entre les BTEX et les HAP est très mauvaise (fig. 26). Elle semble mêmeinverse : plus il y a d’HAP, moins il y a de BTEX. Ceci viendrait renforcer l’hypothèsed’une seconde origine des BTEX autre que la pollution liée à l’exploitation de la cokerie.

0 0.4 0.8 1.2 1.6 2Teneur C02 (%)

0.1

1

10

100

1000

10000

100000

Som

me

16 H

AP-E

PA (m

g/kg

)

H1_1

H1_4H1_6H2_2H4_3

H5_3

H6_3

H8_2

H8_5

H9_2

H9_4

H10_3

craie

Fig. 25 - Graphe de corrélation entre teneur en CO2 et la somme des concentrationsdes seize HAP.


BRGM/RP-51726-FR 55

0.01 0.1 1 10Somme 6 cav BTEX (ppm)

0.1

1

10

100

1000

10000

100000

Som

me

16 H

AP (m

g/kg

)

H1_1

H1_4H1_6

H5_3H8_5

H9_2

H9_4

Fig. 26 - Graphe de corrélation entre teneur en BTEX et la somme des concentrationsdes seize HAP.

5.2.8. Corrélation PS et BTEX

La carte de répartition des BTEX (fig. 27) divise la zone d’étude en deux moitiés : unemoitié nord-est polluée et une moitié sud-ouest non polluée à l’exception du forage H5.La carte de PS décrit une répartition semblable mais avec des limites différentes.

Encore une fois, cette observation vient renforcer l’idée d’une seconde origine auxBTEX détectés. Ou bien on peut se demander si les analyses BTEX par prélèvementssur charbon actif in situ ne sont pas plus sensibles aux effets de perméabilité aux gaz ouà la tortuosité du milieu qu’au taux de polluant.


56 BRGM/RP-51726-FR

P1-0

P1-94m

P2-0

P2-94m

P3-0

P3-126m

P4-0

P4-106m

H1

H2

H3

H4

H5

H6H7

H8

H9

H10

Route


-65-60-55-50-45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45



0

0

-50

50 100 150 200 250

50

100

150

200

0 20 40 60 80 100 m

Concentration 6 cav BTEX (ppm)

0 to 0.01 0.01 to 0.02 0.02 to 0.12 0.12 to 2.3 2.3 to 16.45

Fig. 27 - Carte de comparaison du potentiel spontané avec les concentrations en gazBTEX sur le site de X.


BRGM/RP-51726-FR 57

6. Conclusions

es tomographies de résistivité électrique et de polarisation provoquée, le potentielspontané ainsi que les analyses de gaz révèlent des anomalies très fortes dans les

zones supposées ou reconnues polluées.

Sur le site de Y, les résultats géophysiques (PP et PS) et d’analyses de gaz (BTEX) sontbien corrélés avec les prélèvements de sol bien qu’ils soient peu profonds. Mais lapollution du site de Y est considérée comme massive et concentrée sur de larges zones.De plus, le profil d’étude se répartit à moitié sur la zone polluée et à moitié sur la zonenon polluée, ce qui nous a permis d’augmenter les contrastes.

Sur le site de X où les mesures ont été beaucoup plus nombreuses, la pollution estconsidérée comme très diffuse sur l’ensemble du site avec des concentrations plusfaibles. Dans un tel contexte, la géophysique a permis de repérer des pollutions connueset d’en découvrir de nouvelles :- une zone polluée connue et confirmée par forage de potentiel spontané négatif

important (-65 mV) au nord-est. Cette pollution se signale par une forte chargeabilitéélectrique (> 100 ms) ;

- deux zones de potentiel négatif plus faible (-40 mV et -20 mV) respectivement ausud-ouest et au centre nord n’ont pas été confirmées par forage et analyse de sol.

Par ailleurs, le forage H5 qui est pollué d’après les analyses de sol ne révèle pasd’anomalie géophysique conventionnelle ni d’anomalie de CO2.

L’existence d’un fort potentiel spontané négatif dans des zones polluées où onenregistre une forte teneur en CO2 confirme l’existence de réactions de biodégradation(oxydation) des hydrocarbures. Mais contrairement à la polarisation provoquée qui estsensible à la simple présence des polluants organiques, le potentiel spontané et la teneuren CO2 sont des preuves de l’existence de réactions de biodégradations des polluantsorganiques. Ainsi l’absence d’anomalie de PS ou de CO2 ne signifie pas pour autantl’absence de pollution.

La relation entre HAP et BTEX est confuse : sur le site de Y, la corrélation estexcellente. Sur le site de X, cette corrélation est mauvaise, voire inverse. Les niveaux deBTEX détectés sur le site de X sont très faibles à la limite de la détection alors qu’ilssont particulièrement élevés sur Y. Les conditions atmosphériques n’étaient pas lesmêmes : le temps était très chaud (plus de 30°C) depuis plusieurs jours à Y alors que letemps était sec mais frais à X au cours de la deuxième campagne. Ceci peut expliquer lefaible dégazage sur X comparativement à Y et donc la mauvaise relation entre BTEX etHAP sur X. Par ailleurs on peut envisager une seconde origine des BTEX détectés quin’auraient aucune relation avec les HAP analysés.

L


58 BRGM/RP-51726-FR

Ainsi une pollution de cokerie se signale principalement par un fort potentiel spontanéet par une forte chargeabilité électrique, ainsi que par une teneur élevée en CO2. Larésistivité électrique est un paramètre qui est sensible à des facteurs autres que lapollution. La teneur en BTEX est un bon marqueur de présence d’aromatiques volatileset donc d’une pollution. Mais ces composés ont une courte durée de vie et il est souventrare d’en trouver 25 ans après l’arrêt d’une usine. Par ailleurs, la teneur en BTEXmesurée en surface est très sensible à la perméabilité au gaz qui est un paramètre malmaîtrisé.

Concernant l’acquisition des tomographies électriques, la configuration Wenner-Schlumberger s’est avérée être un bon compromis signal/bruit et rapidité de mesure.Dans le contexte des friches où on trouve de remblais très résistants (briques, …) et desobjets métalliques enterrés, il faut toutefois veiller à implanter des profils hors des zonesanciennement construites et à améliorer autant que possible les résistances de prisesouvent très élevées.

Il est recommandé de réaliser des cartes de potentiel spontané et non de simples profilscar on cerne mieux les zones anomaliques sur une carte que sur un profil.L’interprétation de la PS est plus aisée sur le site de X (simple profil).

Ces conclusions ne sont pas définitives. Elles s’appliquent au site de X et méritentd’être vérifiées sur d’autres cokeries, puis sur d’autres friches polluées auxhydrocarbures. Enfin, les explications sur les processus physiques et chimiques àl’origine des mesures de potentiel spontané et polarisation provoquée ne sont passuffisamment étayées. Ces processus méritent d’être vérifiés en laboratoire puis surmodèle réduit.

Remerciements

L’équipe du BRGM remercie Monsieur Lagarde (Charbonnages de France, 62 Billy-Montigny) ainsi que ses collaborateurs pour avoir donné autorisation à travailler sur lessites de X et Y et pour leur aide précieuse à la recherche des sites expérimentaux.


BRGM/RP-51726-FR 59

7. Bibliographie

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60 BRGM/RP-51726-FR


BRGM/RP-51726-FR 61

ANNEXE 1

Cartes PS et HAP sur le site de X


62 BRGM/RP-51726-FR


BRGM/RP-51726-FR 63

P1-0

P1-94m

P2-0

P2-94m

P3-0

P3-126m

P4-0

P4-106m

H1

H2

H3

H4

H5

H6H7

H8

H9

H10

Route


-65-60-55-50-45 -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45



0

0

-50

50 100 150 200 250

50

100

150

200

0 20 40 60 80 100 m

Taux de pollution 16 HAP - EPA (ppm)

0 to 8 8 to 40 40 to 200 200 to 1000 1000 to 5000

Carte de PS mesurée en 2002 et analyses des HAP obtenues en fosse en 1997(Wavrer, 1997).


64 BRGM/RP-51726-FR


BRGM/RP-51726-FR 65

ANNEXE 2

Sondages du site de X


66 BRGM/RP-51726-FR


BRGM/RP-51726-FR 67

Nom du document Log Site de XNom du sondage H1Echelle 1 / 25Tranche de profondeur 0.00 M - 5.00 MDate d'impression 17/06/02

0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00

4.50

5.00

H1_1

H1_4

H1_6

10.9

0.1

0.1

Remblais noirs

Limons

Limons + traces noires, odeurhydrocarbures

Limons jaunes + granules craie

Limons noirs + odeurhydrocarbures


Craie

Profondeur Litho Echantillon Somme 16 HAP Description


68 BRGM/RP-51726-FR


0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00

4.50

5.00

H2_2 0.1

Remblais noirs

Argile + traces noires + briques ,odeur

Limons jaunes , traces noirs ,pas d'odeur

Limons jaunes + granules craie,traces noires


Craie



BRGM/RP-51726-FR 69


0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00

4.50

5.00

H3_1

H3_3

23.8

0.1

Remblais noirs

Limons jaunes + briques +traces noires

Limons gris vert (pollué ?) odeur

Limons clairs


Limons jaunes


Craie



70 BRGM/RP-51726-FR


0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00

4.50

5.00

H5_3 114.3

Remblais et terre végéntale,tuiles, traces noires , légèreodeur hydrocarbures

Limons jaunes, légère odeur

Limons + granules craie, légèreodeur

Craie



BRGM/RP-51726-FR 71


0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00

4.50

5.00

H6_3 389.8

Remblais , terre végéntale,briques et niveaux noirs, pasd'odeur

Limons jaunes


Limons clairs , odeur forted'hydrocarbures

Limons verts + odeur

Craie



72 BRGM/RP-51726-FR


0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00

4.50

5.00

H7_3 0.1

Remblais noirs

Limons clairs

Limons et granules craie

Argiles marrons claires propres

Craie



BRGM/RP-51726-FR 73


0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00

4.50

5.00

H8_2

H8_5

1928.6

34.3

Terre végétale noire très polluée,très forte odeur, goudrons pursvers 0.4 m

Limons jaunes très pollués

Limons jaunes sans pollution

Limons avec granules craie, trèspollué

Limons plus clairs avec tracesnoires

Craie



74 BRGM/RP-51726-FR


0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00

4.50

5.00

H9_2

H9_4

1594.5

18298.7

Terre végétale noire très polluée,très forte odeur, briques,remblais secs

Remblais trsè pollués, goudronen grande quantité

Limons clairs


Craie



BRGM/RP-51726-FR 75


0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00

4.50

5.00

H10_3 0.1

Remblais, briques

Limons clairs


Limons clairs

Craie



76 BRGM/RP-51726-FR


0.50

1.00

1.50

2.00

2.50

3.00

3.50

4.00

4.50

5.00

H4_3 0.1

Terre végétale avec quelquesremblais et traces noires

Sable avec odeur hydrocarburesArgile plastique marron sansodeur

Marnes

Argile plastique marron sansodeur

Craie



BRGM/RP-51726-FR 77

ANNEXE 3

Carte de teneur en BTEXde la campagne de juillet 2001


78 BRGM/RP-51726-FR


BRGM/RP-51726-FR 79

g1

g2

g3

g4

g5

g6

g7

g8

g9

g10

g11

g12

g13

g14

g15

g16

g17

g18

g19

g20

g21

g22

g23

g24

g25

g26

g27

g28

Route


0.145 0.15 0.155 0.16 0.165 0.17 0.175 0.18 0.185 0.19 0.195 0.2

CRITERRE - Site XTeneur en metaxylène

Teneur en meta-xylène (mg/m3)

0

0

-50

50 100 150 200 250

50

100

150

200

0 20 40 60 80 100 m

Carte de concentration de métaxylène mesurée en 2001 sur le site de X.


80 BRGM/RP-51726-FR

g1

g2

g3

g4

g5

g6

g7

g8

g9

g10

g11

g12

g13

g14

g15

g16

g17

g18

g19

g20

g21

g22

g23

g24

g25

g26

g27

g28

Route


0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.2 0.22 0.24 0.26 0.28 0.3 0.32 0.34 0.36 0.38 0.4

CRITERRE - Site XTeneur en toluène

Teneur en toluène (mg/m3)

0

0

-50

50 100 150 200 250

50

100

150

200

0 20 40 60 80 100 m

Carte de concentration de toluène mesurée en 2001 sur le site de X.


BRGM/RP-51726-FR 81

ANNEXE 4

Carte de teneurs en BTEXde la campagne de mars 2002


82 BRGM/RP-51726-FR


BRGM/RP-51726-FR 83

H1

H2

H3

H4

H5

H6H7

H8

H9

H10

Route


0

0

-50

50 100 150 200 250

50

100

150

200

0 20 40 60 80 100 m

Benzène (ppm)

0 to 0.01 0.01 to 0.3 0.3 to 0.5 0.5 to 2 2 to 9


84 BRGM/RP-51726-FR

H1

H2

H3

H4

H5

H6H7

H8

H9

H10

Route


0

0

-50

50 100 150 200 250

50

100

150

200

0 20 40 60 80 100 m

Toluène (ppm)

0 to 0.01 0.01 to 0.02 0.02 to 0.04 0.04 to 0.5 0.5 to 6


BRGM/RP-51726-FR 85

H1

H2

H3

H4

H5

H6H7

H8

H9

H10

Route


0

0

-50

50 100 150 200 250

50

100

150

200

0 20 40 60 80 100 m

Ethylbenzène (ppm) 0 to 0.01 0.01 to 0.015


86 BRGM/RP-51726-FR

H1

H2

H3

H4

H5

H6H7

H8

H9

H10

Route


0

0

-50

50 100 150 200 250

50

100

150

200

0 20 40 60 80 100 m

Ortho-Xylène (ppm)

0 to 0.001 0.001 to 0.02 0.02 to 0.03 0.03 to 0.15 0.15 to 1.25


BRGM/RP-51726-FR 87

H1

H2

H3

H4

H5

H6H7

H8

H9

H10

Route


0

0

-50

50 100 150 200 250

50

100

150

200

0 20 40 60 80 100 m

Para-Xylène (ppm) 0 to 0.01 0.01 to 0.04 0.04 to 0.09


88 BRGM/RP-51726-FR

H1

H2

H3

H4

H5

H6H7

H8

H9

H10

Route


0 20 40 60 80 100 m

Meta-Xylène (ppm) 0 to 0.008 0.008 to 0.04 0.04 to 0.15 0.15 to 0.85


BRGM/RP-51726-FR 89

ANNEXE 5

Graphes PS et HAP


90 BRGM/RP-51726-FR


BRGM/RP-51726-FR 91

0.1 1 10 100 1000 10000Naphtalène (mg/kg)

-40

-20

0

20

40PS

- ré

sidu

1er

ord

re (m

V)

H1

H3

H5

H6

H8H8H9 H9

0.1 1 10 100 1000 10000Acénaphtène (mg/kg)

-30-25-20-15-10

-50

PS -

rési

du 1

er o

rdre

(mV)

H3H6

H8H8H9 H9

0.1 1 10 100Acénaphtylène (mg/kg)

-30

-20

-10

0

10

20

PS -

rési

du 1

er o

rdre

(mV)

H5

H6

H8 H9 H9

0.1 1 10 100 1000Anthracène (mg/kg)

-30

-20

-10

0

10

20

PS -

rési

du 1

er o

rdre

(mV)

H3

H5

H6

H8H9 H9

0.1 1 10 100 1000 10000Fluorène (mg/kg)

-30

-20

-10

0

10

20

PS -

rési

du 1

er o

rdre

(mV)

H3

H5

H6

H8H9 H9

1 10 100 1000 10000Phénantrène (mg/kg)

-30

-20

-10

0

10

20

PS -

rési

du 1

er o

rdre

(mV)

H3

H5

H6

H8H9 H9

1 10 100Benzo (a) anthracène (mg/kg)

-30

-20

-10

0

10

20

PS -

rési

du 1

er o

rdre

(mV)

H3

H5

H6

H8H9 H9

1 10 100Chrysène (mg/kg)

-30

-20

-10

0

10

20

PS -

rési

du 1

er o

rdre

(mV)

H3

H5

H6

H8H9 H9


92 BRGM/RP-51726-FR

1 10 100Fluoranthène (mg/kg)

-30

-20

-10

0

10

20PS

- ré

sidu

1er

ord

re (m

V)

H3

H5

H6

H8H9 H9

1 10 100Pyrène (mg/kg)

-30

-20

-10

0

10

20

PS -

rési

du 1

er o

rdre

(mV)

H3

H5

H6

H8H9 H9

1 10 100Benzo (a) pyrène (mg/kg)

-30

-20

-10

0

10

20

PS -

rési

du 1

er o

rdre

(mV)

H3

H5

H6

H8H9

0.1 1 10Benzo (k) fluoranthène (mg/kg)

-30

-20

-10

0

10

20

PS -

rési

du 1

er o

rdre

(mV)

H3

H5

H6

H8H9

1 10 100Benzo (b) Fluoranthène (mg/kg)

-30

-20

-10

0

10

20

PS -

rési

du 1

er o

rdre

(mV)

H3

H5

H6

H8H9 H9

0.1 1 10Dibenzo (ah) Anthracène (mg/kg)

-30

-20

-10

0

10

20

PS -

rési

du 1

er o

rdre

(mV)

H3

H5

H8 H9

1 10Benzo (ghi) pérylène (mg/kg)

-30

-20

-10

0

10

20

PS -

rési

du 1

er o

rdre

(mV)

H3

H5

H8H9

1 10Ideno Pyrène (mg/kg)

-30

-20

-10

0

10

20

PS -

rési

du 1

er o

rdre

(mV)

H3

H5

H8H9

BRGMSERVICE AMÉNAGEMENT ET RISQUES NATURELS

Unité Aménagement du Territoire et LittoralBP 6009 – 45060 Orléans cedex 2 – France –Tél. : 33 (0)2 38 64 34 34

couplage de mesures géophysiques et d'analyses de gaz pour...

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