1.3.2 PHENOMENES DE DISPERSION - DILUTION

A. Les pollutions par les substances chimiques dangereuses

Introduction :

Il faut bien se garder d'assimiler sommairement "chimie" et "danger". Sur les 80 000 substances fabriquées en grande quantité par l'industrie chimique seules quelques milliers sont classées dangereuses, leur fabrication et leur utilisation faisant l'objet de précautions particulières, à la hauteur des risques encourus.

Les activités en cause sont très variées et répandues sur l'ensemble du territoire : fabrication, transformation, transport et utilisation des produits chimiques : sidérurgie, traitement de surface, agro-alimentaire, agriculture......

1.3.2.A PARTICULARITES DE CE TYPE DE POLLUTION

CONTEXTE DE LUTTE COMPLEXE

La complexité des situations auxquelles peuvent être confrontées les autorités face aux pollutions accidentelles par substances chimiques tient :

- au nombre élevé de ces substances et à leur grande diffusion sur le territoire,

- à la multiplicité des réactions possibles dans l'eau et entre substances,

- à la diversité des risques engendrés pour l'homme et l'environnement.

LE RISQUE CHIMIQUE EST MULTIFORME ET EVOLUTIF

L'exemple de l'accident de l'usine PROTEX le 8 juin 1988 à AUZOUER en TOURAINE, illustre bien l'étendue du problème puisque les comptes rendus d'accident faisaient état de 800 produits présents sur site et de 100 à 150 produits impliqués dans l'accident.

Il faut également considérer que nombre des produits incriminés peuvent engendrer des nuages gazeux explosifs ou inflammables. En outre, si les effets ne sont pas visibles comme pour les hydrocarbures ils n'en sont pas moins dangereux pour l'environnement du fait de leur toxicité et /ou persistance. Alors qu'un déversement d'hydrocarbures n'aura qu'un impact limité sur les ressources vivantes, le déversement d'une même quantité de produit chimique pourra conduire à des mortalités massives avec impact écologiques durable.

Plus que pour les hydrocarbures et matières organiques biodégradables, une phase de préparation à l'intervention est donc nécessaire.

En cas de pollution la maîtrise de l'information et la justesse des évaluations sont déterminantes.

Les moyens d'intervention, lorsqu'ils existent, sont actuellement très limités, notamment pour les produits qui s'évaporent, qui coulent et se mélangent à la masse d'eau.

1.3.2-B. IDENTIFICATION, REPERAGE DU POLLUANT

La connaissance du ou des produits incriminés est le paramètre fondamental de la mise en place d'une réponse appropriée. Dans le cas où la nature de la pollution est inconnue, les moyens analytiques mis en oeuvre doivent par conséquent être rapidement opérationnels.

L'observation expérimentale sur site du comportement du produit déversé dans l'eau permet cependant de prendre les premières mesures.

De plus, les produits chimiques dangereux sont généralement incolores, leur repérage est alors visuellement impossible. Le suivi de la pollution à l'aide des techniques "globales" (mesure du ph, de la conductivité, etc....) ou à l'aide de traceurs, doit être vite entrepris.

De même un recours a des colorants ou marqueurs (rhodamine B, fluoresceine ou autres) compatibles avec le produit et neutres pour l'environnement peut-être envisagé.

Si rien d'autre n'a pu être mis en oeuvre, on procédera à un prélèvement, suivi d'une analyse.

1.3.2.C1 CONFINEMENT ET RECUPERATION

PRODUITS QUI FLOTTENT

Les produits qui flottent sont, en principe, les plus faciles à retirer du milieu aquatique. Il faut cependant garder en mémoire que les produits chimiques qui se comportent comme des hydrocarbures sont rares. Nombre d'entre eux ont des comportements mixtes : ils flottent et s'évaporent, ils flottent et se dissolvent....

Les produits chimiques ont aussi une viscosité très faible (< 1 centistoke pour la plupart) et une tendance naturelle à la dispersion (étalement, émulsification....), que l'on peut rapprocher du comportement des fractions légères des hydrocarbures (essence, fuel).

Le temps dont on dispose pour intervenir est donc très court.

La mise en oeuvre des équipements destinés à la lutte contre les hydrocarbures peut-être envisagée, sous réserve de la compatibilité de leurs matériaux constitutifs avec les produits polluants. D'autant que les produits chimiques confinés en surface sont le plus souvent peu concentrés.

Il y a un risque que certains équipements ne seront plus utilisables après une opération de ce type.

PRODUITS QUI COULENT

Le premier problème, lorsque des produits ont coulé, est de les localiser. Selon la vitesse des courants et la densité des substances, celles-ci se déplaceront plus ou moins sur le fond. Le cas idéal de l'accumulation dans une zone restreinte ne doit être escompté qu'en l'absence de courant (étendue d'eau calme) ou si un confinement naturel ou créé le permet.

CONFINEMENT

Les moyens pour y parvenir reposent sur l'utilisation de quelques dispositifs mécaniques et hydrauliques simples.

Il s'agit de : barrages, retenues, digues, fosses, élargissements, etc..., toute configuration qui, entraînant une perte de vitesse de l'écoulement, favorise le dépôt des matières transportées.

A défaut de pouvoir profiter d'une telle configuration naturelle ou artificielle à proximité du déversement, on pourra envisager de la créer.

Sur des cours d'eau de faibles dimensions et débit, des barrages à déversoirs improvisés peuvent être établis.

La section de cours d'eau soumise à la décantation sera limitée au minimum nécessaire à une décantation (ce qui limite les difficultés de la récupération).

La confection de digues sub-aquatiques (à l'aide de sacs de sable ou de remblais par exemple) peut également être envisagée en eau calme ou dans les zones à faible courant sous réserve qu'elle n'accélère pas sensiblement l'écoulement. Elles trouveront leur utilité lorsque l'on aura à faire à un produit nettement plus dense que l'eau et peu ou pas soluble, qu'il soit solide (dichlorophénol, naphtalène...) ou liquide (plombtétraéthyl, trichloréthilène...)

La réalisation de tranchées ou fosses lorsqu'elle est possible peut permettre d'obtenir un résultat identique sans perturber l'écoulement.

Les dispositifs improvisés ne peuvent être envisagés que sur des cours d'eau particulièrement accessibles aux engins de terrassement et lorsque le polluant sédimente rapidement.

ENFOUISSEMENT

L'enfouissement pourra s'envisager pour une pollution très localisée, bien repérée et en l'absence de courant.

La méthode consiste à recouvrir le polluant d'une couche de matériaux pour l'isoler du milieu. On peut utiliser :

- des matériaux inertes à faible granulométrie (sables, graviers)

- des matériaux inertes imperméables (argiles,...)

- des matériaux de scellement (béton)

- des matériaux chimiquement actifs (neutralisants)

- ou une combinaison de ces matériaux

Une telle opération sera généralement considérée comme provisoire pour préserver le milieu dans l'attente de l'organisation d'un chantier de récupération. En effet, la "couverture" risque d'être enlevée naturellement par affouillement ou dégradation biologique sous l'effet du courant et de l'érosion.

Les produits solides peuvent assez facilement faire l'objet d'un enfouissement. Les liquides mêmes très denses et très visqueux risquent de se disperser sous la pression des matériaux destinés à les enfouir.

Une première couche de matériaux granulaires peut permettre de les fixer avant recouvrement par une couche imperméable en matériaux fins (argiles).

RECUPERATION

La récupération de polluants coulés fait appel aux techniques et moyens utilisés habituellement en dragage.

On évitera l'emploi de matériels susceptibles de remettre le polluant et les sédiments en suspension ou d'affecter trop sévèrement les fonds, dragues à godets notamment.

On préférera les dragues pneumatiques aux dragues suceuses.

Pour l'organisation du chantier, il conviendra de prendre en compte :

- la nécessité de bien délimiter la surface à draguer (balisage flottant)

- les contraintes de sécurité relatives à la substance polluante

- les exigences concernant le stockage, le transport et l'élimination des matériaux dragués

- les quantités de matériaux manipulés (à réduire au minimum)

- l'impact de l'opération de dragage sur l'écosystème et, notamment, les risques liés à la remise en suspension du polluant

- le suivi du rejet des eaux de décantation des boues récupérées.

PRODUITS SOLUBLES OU DISPERSES

Il sera rarement envisageable de confiner et de récupérer un polluant disséminé dans un cours d'eau. Dans certains cas on peut envisager de faire couler le produit. On est alors ramené aux méthodes de confinement et de récupération précédemment décrites.

Dans quelques rares cas, limités à des petits cours d'eau à très faibles débits, on peut envisager :

- de recourir à un barrage total improvisé du cours d'eau donnant le temps nécessaire à une récupération par pompage des produits polluants ou de mettre en place un traitement "in situ" (cela suppose une capacité de rétention à l'amont du barrage);

- de court-circuiter la section de rivière polluée par constitution d'un lit provisoire ou par pompage à gros débits.

Par ailleurs, un barrage destiné à contenir une pollution par produit chimique depuis la surface jusqu'au fond de l'eau a été étudié au U.S.A. Il fonctionne grâce à une jupe pendant jusqu'au fond sous un boudin flottant.

Un lest rempli d'eau assure l'étanchéité sur le fond.

Les cas d'utilisation d'un tel barrage sont peu nombreux et en tout cas limités à la circonscription d'une pollution d'ampleur très limitée dans un plan d'eau calme.

COLIS

Les dangers que peuvent présenter les fûts, bidons de substances chimiques, et la nécessité de prévenir les autorités en cas de découverte de tels colis méritent une large publicité.

Emportés par les crues, tombés accidentellement ou déposés clandestinement, les fûts peuvent transporter dans le milieu et sous forme concentrée des produits dangereux pour ceux qui seraient tentés de les manipuler sans précaution (enfants en particuliers). D'autre part les produits peuvent se répandre et provoquer des pollutions accidentelles si les fûts se dégradent par choc ou par usure.

LE CAS DE COLIS QUI FLOTTENT

Le repérage et le suivi de colis flottant à la surface d'un cours d'eau à fort courant n'est pas toujours aisé. Le problème est plus ardu encore lorsqu'il s'agit de fûts flottants entre deux eaux.

Lorsqu'un fût flottant est repéré, il faut mettre en place un dispositif de surveillance et de récupération (avec l'aide de filets par exemple).

LE CAS DE COLIS QUI COULENT

Le repérage et la récupération de colis sur le fond peuvent nécessiter des moyens lourds d'intervention et l'utilisation de plongeurs.

Dans tous les cas les manipulations devront être effectuées par du personnel entraîné, disposant d'équipements de protection adaptés et d'appareils portables d'analyse.

Ramenés en surface ou sur la rive les colis récupérés devront être soumis à un examen permettant de vérifier leur état. Les fûts peuvent être endommagés et fuir à la suite de chocs, d'usure. S'ils fuient, plusieurs techniques d'intervention peuvent être envisagées:

- L'obturation ou le colmatage (obturateur de surface, produits et joints de colmatage)

- Le transvasement (pompes, flexibles et récipients adaptés)

- Le surconditionnement (fût d'intervention ou surfût)

L'IDENTIFICATION

L'un des problèmes majeurs posé par les colis est l'identification du ou des produits qu'ils contiennent.

Si l'étiquetage est intact, l'identification du produit en découle. On procédera cependant à une vérification systématique par prélèvement d'un échantillon aussi rapidement que possible, en particulier si le colis est endommagé ou fuit.

Si l'identification directe n'est pas possible (absence d'étiquetage par exemple), on procédera à une identification analytique, soit sur le terrain, soit en laboratoire. Ceci permettra d'évaluer les risques et de définir les procédures de transport et de stockage et, surtout, les filières d'élimination possibles.

C. TRAITEMENT IN SITU DES POLLUTIONS CHIMIQUES

TRAITEMENT DES PRODUITS QUI FLOTTENT

Les polluants flottants dispersés en surface pourront être traités par des produits absorbants et dans des cas très spécifiques, par des gélifiants, plastifiants, ou solidifiants, ces techniques facilitant leur récupération ultérieure.

L'usage d'absorbants ou absorbants flottants peut être envisagé dans le seul objectif de fixer un produit et de limiter temporairement sa dispersion sur ou dans une masse d'eau localement sensible. Les produits absorbés devront être ensuite rapidement récupérés.

Les difficultés d'application des produits de traitement sont telles que ces méthodes ne peuvent actuellement s'appliquer que sur des quantités modestes de polluant (quelques mètres cubes maximum).

Dans le cas des absorbants, il faut utiliser des produits compatibles avec le polluant. Dans le doute on aura recours à des absorbants non combustibles (terre, sable, vermiculite....).

Les dispersants ou agents coulants sont à proscrire sur des produits toxiques.

TRAITEMENT DES PRODUITS QUI COULENT

Les produits coulés peuvent être recouverts voire même ensevelies sous des matériaux neutralisants.

Le matériau polluant doit être bien localisé et le produit de traitement doit pouvoir être stabilisé sur la zone polluée.

TRAITEMENT DES PRODUITS DISSOUS DISPERSES

De nombreuses recherches et expérimentations ont été menées (en particulier aux États-Unis) sur l'utilisation des procédés industriels classiques de traitement des eaux dans le cadre de la lutte contre les pollutions accidentelles, en particulier par les procédés suivants :

- Ultrafiltration

- Osmose inverse

- Absorption

- Complexation

- Extraction par solvants

- Échanges d'Ions

- Neutralisation

- Oxydation/Réduction

MODE DE TRAITEMENT IN SITU

Globalement, on peut classer les procédés en deux catégories :

- les traitements en centrales mobiles qui permettent de reproduire sur le terrain des traitements similaires à ceux des centrales fixes, dans un cadre contrôlé et optimal sur le plan des rendements et de l'efficacité.

Leur limite d'emploi est liée à :

- un débit relativement faible de l'ordre de quelques dizaines ou centaines de m³ par jour.

- un problème de disponibilité des centrales lorsque survient l'accident.

- les traitements dans la masse qui permettent théoriquement de s'affranchir largement des contraintes de débits et de volumes à traiter et sont mieux adaptés à une réponse globale face à une pollution accidentelle. Cependant, ils sont pour la plupart, encore en phase expérimentale et de plus, ils supposent la mise en oeuvre de produits de traitement dans l'eau polluée, donc dans le milieu naturel. Cela peut poser des problèmes de nocivité pour l'environnement aquatique mais aussi de mise en oeuvre (épandage) et de récupération.

Dans tous les cas l'efficacité des traitements physico-chimiques et d'autant plus grande que la concentration du polluant est importante.

LIMITE DES TRAITEMENTS IN SITU

Le contexte des pollutions accidentelles est loin d'offrir les conditions contrôlées du milieu industriel pour l'application des procédés :

- phénomène imprévu et non localisé,

- produit polluant inconnu ou mal connu,

- dispersion dans l'environnement,

- mobilité du polluant (propagation),

- personnel non spécialisé,

- état de crise

L'objectif de la lutte ne peut donc que rester modeste, à la hauteur des possibilités offertes par les circonstances.

Avant d'envisager un éventuel traitement in situ, il conviendra de se poser un certain nombre de questions sur sa faisabilité en tenant compte:

- de l'existence d'un procédé adapté au problème,

- de sa disponibilité dans un délai acceptable,

- de la compatibilité débit/volume à traiter,

- de la nocivité du traitement pour le milieu,

- du coût relativement aux enjeux.

Ceci restreint les possibilités d'utilisation des procédés :

- à des quantités limitées d'eau polluée,

- de préférence à des volumes confinés.

CENTRALES MOBILES : DOMAINES D'APPLICATION

- Traitement limité à un usage particulier de l'eau :

Le cas le plus fréquent concerne le traitement de l'eau polluée en vue de sa potabilisation, d'une utilisation industrielle ou agricole ...

Le problème se pose lorsque l'usage particulier n'est pas protégé ou lorsque la capacité des installations de traitement est dépassée, sans solution de secours.

- Traitement d'un volume confiné :

Lorsque la pollution s'est confinée ou l'a été dans un volume limité (étang, section de canal, réservoir tampon, bassin de stockage, de déchets récupérés ...), l'installation d'une centrale mobile peut être envisagée.

LES PROCEDES UTILISABLES

Les produits insolubles en suspension ou en émulsion pourront subir des traitements mécaniques de rétention ou de séparation de phase avec adjonction ou non de substances actives (coagulants, floculants,...).

Les produits solubles peuvent être soumis à divers types de traitement :

- Extraction du milieu par rétention physique (ultrafiltration, osmose inverse, adsorption, extraction par un solvant);

- Rétention chimique par complexation;

- Destruction par action physique ou chimique (échanges d'ions, précipitation, oxydation, réduction, neutralisation, destruction aux ultraviolets,....).

Des recherches sont en cours au plan international sur les possibilités d'utiliser ces procédés in-situ. Le tableau suivant fait le bilan des résultats actuels qui semblent les mieux adaptés à la lutte contre les pollutions accidentelles.

TRAITEMENT DANS LA MASSE

Domaines d'application

Les recours aux traitements dans la masse sont actuellement rares, bien qu'un tel traitement puisse s'avérer plus rapide qu'un traitement en centrale mobile, à la fois sur le plan logistique et sur le plan de l'importance du volume traité dans un temps donné.

Sous réserve d'une évaluation préalable de l'impact sur l'environnement, on peut concevoir son utilisation dans quelques cas particuliers.

D'une manière générale, les traitements dans la masse nécessitent encore beaucoup de recherches.

- Traitement d'un volume confine

Les possibilités de recours aux traitements dans la masse sont d'autant plus larges que :

- l'importance de la pollution est restreinte

- la masse d'eau est statique

- l'écosystème est peu fragile (espèces opportunistes et résistantes, absence de zones vulnérables)

- la récupération du produit traité est envisageable

- la concentration en polluant est forte.

- Traitement d'une masse d'eau non confinée

Une intervention rapide à proximité de la source polluante peut-être envisagée directement dans un milieu ouvert statique ou en mouvement pour limiter la diffusion ultérieure d'un produit si celui-ci menace gravement le milieu.

Le traitement d'un panache de volume relativement délimité suivant un écoulement lent, régulier et accessible est un concept crédible.

Cela suppose une préparation soigneuse et la mise en place d'un dispositif d'action adéquat à proximité de la source (dans le site industriel par exemple).

LES PROCEDES UTILISABLES

La neutralisation :

Pour traiter des déversements acides ou basiques, on peut recourir à des agents neutralisants sans effet sur l'environnement :

- le dihydrogénophosphate de sodium pour les bases,

- le bicarbonate de sodium pour les acides.

En cas de mauvaise application, ils n'entraînent pas de brusque inversion de pH dans le milieu. Ils sont faciles à stocker et à manipuler, peu onéreux. Le tonnage appliqué est généralement multiple du tonnage déversé.

La chélation :

Complexation entre un produit chimique et un ligand organique soluble, la chélation permet de neutraliser un produit à traiter en fixant sa composante toxique (ion, métallique généralement).

L'EDTA (éthylène diamine tétraacétic acid) et le NTA (nitrilo triacétic acid) sont des agents chélatants couramment utilisés dans l'industrie (pharmacie, agro-alimentaire). Ils n'ont pas d'effets sur la vie aquatique.

L'oxydation : Les traitements à l'ozone et au peroxyde d'hydrogène sont envisageables et ont déjà été mis en oeuvre occasionnellement sur des déversements de cyanure, phénols et formaldéhydes. Il y a possibilité de nuisance pour la vie aquatique.

L'adsorption sur charbon actif, fibres polypropylène, polyuréthanne ou argiles

La mise en oeuvre de ces procédés, encore expérimentaux doit faire l'objet de réflexions sur la faisabilité, préalablement à l'accident et sur le montage du dispositif. Des expérimentations sur site sont souhaitables.

La réoxygénation du milieu : elle peut être obtenue par aération (mécanique ou hydraulique) ou par oxygénation directe du milieu.

D. DECONTAMINATION, NETTOYAGE ET RESTAURATION

En cas de déversement accidentel de substances dangereuses l'accent sera mis sur la décontamination des lieux affectés.

Les produits étant généralement incolores et fluides, leur repérage dans le milieu pollué sera délicat (surface, sols) et pourra nécessiter une recherche par prélèvements - analyses.

E. TRANSFERT, STOCKAGE, ELIMINATION DES DECHETS

Les dangers particuliers des matières en cause, déterminent les conditions de sécurité à mettre en oeuvre sur l'ensemble de la filière de traitement des déchets.

F. DISPERSION DES POLLUANTS LIQUIDES DANS LES SOLS

L'enjeu majeur dans la pollution des sols est l'atteinte de la nappe phréatique.

Les cas de pollution des sols concernant les services de secours sont deux :

- les pollutions chroniques liées à des déversements plus ou moins importants sur des longues durées, liées généralement aux anciennes activités industrielles.

- les pollutions aiguës correspondent, elles, à des déversements importants, souvent accidentels sur de brefs intervalles temporels.

La propagation s'effectue, dans un premier temps dans le substrat terrestre avec un axe de développement principal vertical. Au contact de la nappe, l'axe suit, dans un deuxième temps une direction et un sens induit par la pente de l'écoulement (profil piézomètrique). Le substrat continuant à interagir, il conditionne l'élargissement de la zone polluée dans la nappe. Les différents paramètres influents sur ces deux temps de propagation - dispersion sont :

- les qualités du substrat terrestre

- les qualités du produit (viscosité, solubilité...)

- le profil piézométrique de la nappe

- d'éventuelles précipitations accélèreront la percolation (transfert vertical)

En cas d'épandage accidentel, l'officier commandant les opérations de secours, prendra les mesures suivantes :

- étancher, colmater la source de la fuite

- endiguer l'écoulement et éviter l'atteinte du milieu naturel

- faire évacuer en urgence le cas échéant, si le sol est atteint

- bâcher la zone polluée en cas de précipitation

- passer le témoin à une société de dépollution si la nappe est atteinte.

2ème PARTIE

B. LES POLLUTIONS PAR LES HYDROCARBURES

INTRODUCTION

Sous le terme d'hydrocarbures pétroliers, on groupe des composés chimiques essentiellement constitués de carbone et d'hydrogène. Dans les faits, cette définition recouvre un ensemble très vaste (entre 105 et 106 espèces chimiques) et on a l'habitude pour caractériser un pétrole d'utiliser ses propriétés physiques telles que : densité, viscosité, point d'écoulement...

On peut néanmoins dégager trois grandes classes chimiques :

- les hydrocarbures proprement dits (alcanes, naphtènes, aromatiques,...)

- les résines, fractions intermédiaires d'un produit pétrolier, constituées essentiellement de molécules hétérocycliques incorporant un atome d'oxygène, d'azote ou de soufre. Cet hétéroatome leur confère un caractère légèrement tensioactif à l'origine de la formation des émulsions inverses avec l'eau,

- les asphaltènes, les fractions les plus lourdes d'un pétrole brut. Ils représentent une partie importante du résidu d'un produit pétrolier vieilli.

Peu solubles, les hydrocarbures sont, par leurs fractions dissoutes, des micropolluants gênants, faiblement biodégradables.

La toxicité des hydrocarbures cycliques est à craindre, le risque étant accru en présence d'autres composés (tensioactifs par exemple).

Les hydrocarbures peuvent perturber gravement le fonctionnement des stations de potabilisation de l'eau et créer, par imprégnation des filières de traitement, une rémanence de goût de longue durée. En effet, les hydrocarbures affectent les qualités organoleptiques de l'eau à des teneurs variant de 0,5 µg/l pour l'essence à 1000 µg/l pour certaines huiles.

A. PARTICULARITES DE CE TYPE DE POLLUTION

Les produits raffinés constituent la cause principale des pollutions recensées, mais les pollutions pétrolières peuvent aussi concerner les produits bruts provenant des oléoducs ou de transports maritimes et fluviaux.

A l'image des autres substances chimiques dangereuses, les hydrocarbures présentent une gamme très étendue de comportements. Ils peuvent flotter, s'évaporer, se dissoudre, voire même couler.

Le caractère flottant reste cependant largement dominant.

Leur comportement dans le temps est également complexe.

La spécificité de la pollution par hydrocarbures tient à ses propriétés :

- flottabilité et tendance à l'étalement (nappe, film d'hydrocarbure contrariant l'oxygénation du milieu et son éclairement).

- viscosité du produit (engluage des espèces vivantes - faune et flore - et de tout support)

- pouvoir émulsifiant (micro-goutellettes de produit qui peuvent soit être ingérées, soit colmater les systèmes respiratoires de la macrofaune).

Les émulsions inverses "eau dans l'huile" (mousse au chocolat) sont gênantes par leur stabilité et par l'augmentation de volume du polluant à collecter et à traiter.

- évaporation des fractions légères (risques d'inflammabilité ou d'explosivité atmosphérique)

- dissolution des fractions solubles (fractions aromatiques en particulier à caractère toxique,

Composé

Nombre de carbones

Solubilité (ppm)

n-octane

n-décane

n-dodécane

benzène

toluène

éthybenzène

naphtalène

méthylnaphtalène

diméthylnaphtalènes

phénantrène

chrysène

0,66

0,052

0,0037

1 780

515

152

31,3

2 - 2,7

0,002

Solubilité des composés d'hydrocarbures en eau douce (source IFP)

La solubilité des essences et gas oil est variable, on l'évalue généralement à quelques dizaines de ppm.

B. EVALUATION ET SUIVI

L'évaluation et le suivi sont facilités par le comportement flottant, les irisations et l'odeur des hydrocarbures.

OBSERVATION - SUIVI DES NAPPES

Sauf s'ils sont rapidement retenus, la plupart des hydrocarbures répandus s'étalent, en quelques minutes, en un film mince (de 1 mm d'épaisseur à quelques microns).

1. Évaluation visuelle de l'épaisseur d'un film d'hydrocarbure

Relation entre apparence et épaisseur d'un fil d'hydrocarbures flottants

Apparence du film	Épaisseur du film	Litres d'hydrocarbures/ hectare
à peine visible en lumière rasante	0,04 µm	0,4
visible comme un film argenté	0,08 µm	0,8
premières traces de couleur	0,15 µm	1,5
bandes de couleurs brillantes	0,30 µm	3
couleurs devenant ternes	1,00 µm	10
couleurs devenant très sombres	2,00 µm	20
nappe épaisse	0,5 mm	5 000

2. Détection des hydrocarbures à l'odorat :

Cette méthode donne une réponse du type tout ou rien mais Zoetman * a montré que les seuils de détection étaient tout à fait comparables aux meilleurs seuils de détection analytique.

Seuils de détection à l'odorat

PRODUIT	SEUIL
Huile moteur	100 µg/l
Fuel lourd	100 µg/l
Fuel léger	20 µg/l
white spirit	100 µg/l
essence	10 µg/l
gas oil	0,5 µg/l
brut koweit	10 µg/l
brut léger nigéria	0,5 µg/l

PRELEVEMENTS

On procédera à des prélèvements à la source et en section courante, en surface (flottants) et sous la surface (fractions émulsionnées et dissoutes). Pour les flacons et bouchons, éviter les matières plastiques , ne pas laisser d'air, protéger de la lumière, ajouter dès que possible quelques gouttes d'acide chlorhydrique, conserver à 4 °C.

ANALYSES

Elles auront pour but de déterminer essentiellement :

- son identité

- sa viscosité

- sa solubilité

- sa teneur en eau (émulsion)

- son point d'écoulement

- son point éclair

- sa densité.

C. CONFINEMENT ET BARRAGES

Parmi les moyens employés dans la lutte contre la pollution des eaux, le barrage constitue le premier maillon d'une chaîne de récupération dont la mise en oeuvre doit être aussi rapide qu'efficace. Malgré le grand nombre et la diversité des modèles rencontrés, les barrages se heurtent tous à une limite d'efficacité qui peut parfois être repoussée grâce à un déploiement bien adapté. Chaque nature de sites appelle une technique différente nécessitant une bonne connaissance de l'environnement et une pratique des matériels qui ne s'acquiert qu'au cours d'exercices de mise en oeuvre dans des situations proches de la réalité.

Placé sur un plan d'eau, le barrage est un dispositif destiné à limiter l'étalement de débris et de nappes polluantes. Ce confinement contribue à épaissir la nappe ou à la dévier vers des zones plus calmes afin d'en faciliter la récupération. En employant ce terme générique, ce sont presque toujours les barrages commercialisés qui sont évoqués, mais il serait imprudent d'écarter les barrières et barrages improvisés, qui, surtout sur les eaux intérieures, pour des déversements de moindre importance, trouvent leur application en attendant l'arrivée de matériels plus élaborés.

1. BARRAGES FLOTTANTS COMMERCIALISES

Les barrages flottants se distinguent par leur type, leur taille et la technologie de construction qui leur donne une plus ou moins grande souplesse.

Les barrages de type "barrière" sont formés d'un écran vertical semi-rigide ou rigide, maintenu à la surface de l'eau par des flotteurs latéraux.

Les barrages de type "rideau" sont formés de cylindres compartimentés (gonflables ou remplis de mousse expansée) sous lesquels pend une jupe lestée.

Les barrages flottants se distinguent en trois tailles :

- hauteur inférieure à 0,50m : barrages légers

- hauteur comprise entre 0,50 et 1m : barrages moyens

- hauteur supérieure à 1m : barrages lourds

La souplesse d'un barrage favorise son comportement sur un plan d'eau agité. Un barrage peut être flexible, semi-flexible ou rigide.

Cette souplesse est liée aux possibilités d'articulation des flotteurs ou au dosage de la pression d'air dans les cylindres gonflables.

En eaux intérieures, le type peut être indifférent et le barrage léger est généralement suffisant. La technologie de construction d'un barrage a également une conséquence sur sa mise en oeuvre, particulièrement dans son stockage et sa rapidité de déploiement.

Un barrage se compose :

- d'éléments de flottaison sous la forme de volumes gonflables, auto-gonflables ou remplis de mousse expansée.

- d'un écran de rétention ou d'une jupe insensible à l'action des hydrocarbures

- d'un lest (chaîne continue, chambre à eau, ou poids indépendants) destiné à maintenir la jupe verticale.

- d'un ou plusieurs éléments de tension (câbles, chaînes ou sangles) qui reprennent les efforts longitudinaux transmis dans le barrage.

- de pièces de raccordement qui assurent la continuité de l'étanchéité et la transmission des efforts de tension

L'élément de flottaison peut être choisi selon la durée et la fréquence de séjour (intervention rapide de courte durée ou protection permanente), les possibilités de conditionnement (volume de stockage et moyens de mise à l'eau) et la nature du site à protéger (zone à marée déterminant une durée d'échouage, agitation du plan d'eau).

La jupe doit être de nature à résister aux abrasions et de préférence ne pas servir à la transmission des efforts.

Les éléments de raccordement doivent être simples car l'assemblage et le désaccouplement d'éléments de barrages doivent pouvoir s'effectuer sur le plan d'eau ou à bord d'embarcations légères.

2. PRINCIPALES CARACTERISTIQUES

Les caractéristiques d'un barrage sont déterminés pour optimiser sa limite d'efficacité, pour faciliter sa mise en œuvre et favoriser son adaptation aux autres éléments de la chaîne de récupération.

Les notices de constructeurs et les différents catalogues de barrages font apparaître quatre sortes de caractéristiques :

- caractéristiques dimensionnelles

- caractéristiques mécaniques et physico-chimiques des matériaux constitutifs

- caractéristiques de mise en oeuvre

- caractéristiques de retenue (vitesse limite d'efficacité)

Les caractéristiques de mise en oeuvre permettent d'évaluer l'importance des moyens nécessaires à une intervention et les délais de mise en oeuvre auxquels il faut ajouter l'éloignement du chantier de récupération et la compétence des opérateurs

Les caractéristiques dimensionnelles se vérifient au cours de recettes de matériel. Les caractéristiques physico-chimiques suivent généralement des normes de fabrication des matériaux

Ces dernières sont plus rapidement altérées à la suite d'utilisation fréquentes et des entretiens qui s'en suivent

La résistance d'ensemble à la traction est la résistance particulière du composant la plus faible (manille) ou de son assemblage au reste de la structure (collages ou coutures moins résistants à l'arrachement).

Sans mettre en cause la valeur des performances annoncées, il faut admettre qu'un contrôle des caractéristiques de retenue présente quelques difficultés car il existe peu de moyens d'essais mondiaux permettant de vérifier rigoureusement ces performances et les essais en milieu naturel - sans déversement d'hydrocarbures - se limitent à l'évaluation des qualités techniques et opérationnelles recherchées par l'utilisateur

3. QUALITES REQUISES POUR UN BARRAGE

Un barrage pour être efficace et opérationnel doit :

- suivre les mouvements de la surface de l'eau

- dévier les courants de surface

- éviter les fuites par dessus et par dessous

- résister aux efforts de tension

- résister à l'action des produits pétroliers et des intempéries

- résister à l'abrasion et à l'action des débris flottants

- être peu encombrant au stockage et facile à transporter

- être de manipulation facile et sûre

- être modulable et compatible avec d'autres types de barrages

- être facile à entretenir

- avoir une durée de vie d'environ 10 ans dans les conditions normales d'utilisation.

Les barrages n'ont pas toutes ces qualités à la fois. L'utilisation orientera son choix vers le modèle qui présente les qualités les plus proches de ses impératifs techniques et des conditions locales d'utilisation.

4. MISE EN OEUVRE

L'efficacité d'un barrage dépend pour beaucoup de la qualité de sa mise en oeuvre.

Un recensement préalable des sites favorables et leur étude détaillée permettront d'optimiser l'achat des équipements adéquats et la préparation à la mise en oeuvre du chantier (accès, aires de travail et ancrages). Les services opérationnels ont ainsi l'opportunité d'améliorer le dispositif et leur rapidité d'intervention lors de manoeuvres d'entraînement.

L'équipement de chantiers fixes prédéterminés est une mesure à encourager fortement pour améliorer l'efficacité d'une réponse face à un risque connu.

Déploiement et mise à l'eau

Les efforts de mise en oeuvre pouvant être importants, il faut s'assurer de disposer de la puissance de traction suffisante (bateau, tire fort ou treuil....). Le déploiement de 200m de barrages dans un courant moyen nécessite, par exemple, une embarcation équipée d'un moteur de 100ch.

Avec des moyens nautiques il vaut mieux mettre un barrage à l'eau en amont de ses points d'amarrage plutôt que d'essayer de remonter le courant. Avec des moyens de traction terrestre on peut s'affranchir de cette sujétion.

5. ANCRAGES

- A terre

Un ancrage à terre doit reprendre la tension exercée sur le barrage afin que celui-ci respecte la configuration désirée. L'ancrage peut être doublé par un deuxième point fixe sur lequel l'amarre est raidie à l'aide d'un tire-fort. L'emploi d'un camion équipé d'un treuil peut faciliter la reprise de tension et servir d'ancrage pendant une intervention limitée. Pour des efforts importants (plusieurs tonnes), les pieux métalliques battus sont très efficaces.

Les ancrages sur berges doivent assurer la meilleure étanchéité possible.

- Sous l'eau

Sur de larges cours d'eau, la disposition du barrage peut nécessiter un ou plusieurs points d'ancrages éloignés des rives (ancres, corps morts, pieux battus....) qui devront être reliés à un flotteur de surface (bouée, coffre.....). Les ancrages étant généralement délicats à improviser ; l'équipement préalable des sites est souhaitable.

Il existe des embarcations spécifiques de type catamaran pour le mouillage des corps morts ; elles ont un tirant d'eau de 0,80m, nécessitent un remorquage et peuvent poser des masses de 6 tonnes, ce qui est généralement supérieur aux valeurs des efforts de tension transmis dans des barrages utilisés en eaux intérieures.

- Amarrages

L'amarrage d'un barrage conditionne son positionnement sur le plan d'eau, et particulièrement sa stabilité verticale à proximité des berges ou des coffres d'amarrage. La plupart des constructeurs proposent des systèmes qui se fixent aux extrémités pour stabiliser le barrage et reporter les efforts de tension.

6. LIMITE D'EFFICACITE

Parmi les contraintes de l'environnement, la vitesse du courant est une des causes principales de défaillance des barrages. Dès que la vitesse excède 0,35m/s pour un barrage placé perpendiculaire au courant, la nappe d'hydrocarbures retenue s'échappe sous la jupe par effet de vortex ou par arrachements de gouttelettes provenant du front de la nappe. Le vent et le clapot peuvent également réduire leurs capacités.

Cette limite de vitesse peut être repoussée en utilisant le barrage en oblique de façon que la composante normale de vitesse reste inférieure à 0,35m/s.

Une abaque de calcul de limite d'efficacité des barrages en fonction de la vitesse du courant et de l'angle de pose existe.

La perte de l'efficacité peut être réduite par le choix judicieux de l'emplacement de pose du barrage en fonction de la répartition des vitesses d'écoulement dans le lit du cours d'eau ou compensée par la disposition de plusieurs barrages.

7. MODE D'UTILISATION

Un barrage flottant peut être employé en mode statique ou dynamique.

8. MODE STATIQUE (ou stationnaire)

Il consiste à placer le barrage dans une configuration qui favorise la collecte du produit polluant, en le fixant à des amarrages disposés sur les berges ou en pleine eau.

Le choix du lieu d'implantation du barrage doit tenir compte de la vitesse locale du courant et de sa répartition transversale ainsi que des possibilités d'accès qui favorisent la création d'un chantier de récupération.

Plusieurs barrages peuvent être utilisés simultanément sur un même site. Cette solution a pour but d'améliorer l'efficacité d'un dispositif de protection quand la vitesse du courant risque de compromettre l'efficacité du barrage.

La disposition "en série" permet d'éviter la pose d'ancrages en pleine eau, améliorant ainsi la rapidité d'intervention.

La disposition "en chevrons" permet d'assurer un barrage continu de la rivière avec un minimum d'ancrages, mais elle entraîne la nécessité d'un double chantier de récupération et , comme dans le cas précédent, entravent la navigation.

La disposition "en épi" permet de s'affranchir partiellement de la gêne à la navigation, mais la double récupération subsiste et l'efficacité du dispositif est amoindrie.

La disposition "en cascade" permet, tout en gérant des sections de barrages de longueurs modestes, de rabattre une grande quantité de polluant vers un seul point de récupération.