Cartographie géostatistique d’une contamination en hydrocarbures totaux et calcul de volumes de terres contaminées.

N. Jeannée (1), J.L. Henry (2)

(1) Geovariances, 49bis av Franklin Roosevelt, 77212 AVON Cedex, France.
(2) Groupe Charbonnages de France

Résumé

Dans le cadre de l’étude d’une contamination en hydrocarbures totaux - observée sur une centrale thermique en vue de sa réhabilitation -, la communication présente la valeur ajoutée concrète des outils géostatistiques pour l’aide à la décision en sites et sols pollués : cartographie fine de la contamination à partir des analyses chimiques classiques et d’informations auxiliaires (historique, lithologie, indices organoleptiques), calculs de volumes contaminés et résiduels après excavation.

Les travaux de terrain ayant révélé sur le site des fuites d’hydrocarbures à partir d’une ancienne mazouterie vers les remblais adjacents au bâtiment, un échantillonnage a été réalisé afin de délimiter à trois dimensions l’extension de la contamination. Plusieurs carottages ont ainsi fait l’objet :
 d’analyses chimiques de la teneur en hydrocarbures totaux pour un à 3 échantillons par carottage.
 d’un relevé continu d’informations lithologiques et organoleptiques sur la présence ou l’absence de pollution,

Les informations qualitatives améliorent significativement la qualité de la cartographie tri-dimensionnelle obtenue. Cette dernière permet de valider les hypothèses émises quant à l’origine de la pollution.

Ensuite, le volume de terres contaminées est estimé par rapport à un seuil de dépollution de 500 ppm fixé par un expert indépendant. En précisant les terres à excaver, ce calcul fournit une aide à la décision précieuse. La géostatistique a en outre permis, une fois l’extraction réalisée, de calculer une estimation du taux de dépollution, égal à 94%. Ce résultat s’avère tout à fait conforme à l’objectif de dépollution d’au moins 80% recherché par l’industriel. Ce critère fournit un résultat encore plus complet que le critère « teneur résiduelle en fond de fouille », puisqu’il détermine une estimation fiable des quantités totales de polluant, avant et après dépollution de la zone.

Abstract

The sampling of polluted sites often leads to inaccurate estimates, particularly in the case of heterogeneous media. Several reasons explain this lack of accuracy: the restricted number of samples, the importance of the sampling errors and the high spatial variability of pollutants’ grades at small scale. The presentation illustrates the added value of geostatistical approach in presence of auxiliary information such as the history of the site, the lithology or qualitative measurements. Without prohibitive additional cost, this auxiliary information is of valuable interest to improve the quality of the grade estimates and refine the estimation of contaminated volumes.

The polluted site presented here is a case in point. An organic contamination by hydrocarbons is revealed on a former coal-fired power station under remediation.

The contamination is expected to be due to an hydrocarbon leak from an old building towards the adjacent backfill. An additional sampling is then performed in order to validate this assumption and to delineate the extension of the pollution in three dimensions. Several boreholes are sampled following two complementary approaches:
 the total hydrocarbon grade is analyzed on one to three samples per borehole, with classical laboratory techniques,
 the lithology description as well as the presence/absence of visual/olfactory indication of pollution are continuously recorded along the boreholes.

The qualitative information significantly improved the quality of the three-dimension mapping, the latter being otherwise unrealistic due to the lack of samples. This mapping obtained by cokriging of total hydrocarbons with qualitative information validated the assumptions provided about the origin of the contamination.

The delineation of the zones to be cleaned-up is frequently carried out by selecting the areas where the estimated grades exceed the chosen remediation threshold. If the estimation is subject to large uncertainties, this selection may generate bias and non linear techniques should be preferred. Stochastic co-simulations of the total hydrocarbon grades with the qualitative information are therefore realized. Then, the volume of contaminated soil is estimated, together with its attached uncertainty, for a remediation threshold equal to 500 ppm (given by an independent expert).

Consequently, the approach:
 gives useful hints for the choice of efficient sampling strategies of polluted sites,
 provides an interesting tool to support decision-making. The evaluation of polluted sites is then improved using a consistent methodology.

Présentation complète

(PDF, 202.3 kb)