7.1 Échantillonnage des sols
Il n'existe pas de stratégie unique d'échantillonnage permettant d'aborder tous les besoins pour lesquels une investigation de sol est jugée nécessaire. En pratique, il semble que les stratégies d'échantillonnage les plus utilisées pour évaluer la pollution des sols autour d'un site pollué soient des adaptations libres de la norme AFNOR X31-100[1] qui s'applique à l'échantillonnage des sols en vue de l'analyses destinées à une interprétation agronomique de la qualité des sols.
Il est en tout cas impératif de définir le nombre de points d'échantillonnage et leur disposition, le nombre d'échantillons, à prélever ainsi que leur profondeur (fonction des caractéristiques physico-chimiques des polluants, des caractéristiques géophysiques et géodynamiques du sol).
Concernant les échantillons, ils peuvent être ponctuels ou simples, c'est-à-dire qu'ils correspondent à une seule prise de sol en un point donné, ou composites. Ces derniers sont formés en regroupant plusieurs échantillons simples, pour ne réaliser qu'une analyse à partir de plusieurs échantillons. Afin d'obtenir une valeur moyenne sur une plus grande surface. Cette nature d'échantillons ne permet pas d'appréhender la variabilité de la zone d'étude ni de cartographier la pollution.
Selon Pascal et al. (2008)[2], les échantillons composites ne sont pas adaptés :
pour des composés semi-volatils ou volatils ;
pour caractériser finement une contamination ;
lorsque le sol est difficile à mélanger (sol argileux par exemple) ;
lorsqu'on soupçonne une grande hétérogénéité sur la zone d'étude.
Lors de la conception d'une campagne d'investigation du sol, le plan d'échantillonnage doit être préparé de façon à éviter un surcoût financier lié à une trop grande quantité de prélèvements, mais dans le même temps, il ne faudra laisser aucune zone potentiellement intéressante » sans information. Les 4 modes principaux de répartition des échantillons sur une surface à étudier y sont représentés avec successivement (Pascal et al., 2008). :
l'expertise : le choix de la position des échantillons se fonde uniquement sur un jugement d'expert. L'ensemble des paramètres susceptibles d'influencer le transport des polluants sont pris en compte : propriétés physico-chimiques, type de pollution (ponctuelle ou diffuse), nature de la pollution, propriétés du milieu... Les résultats d'une campagne fondée sur une expertise peuvent ensuite donner lieu à une campagne plus importante mettant en œuvre des méthodes statistiques. L'expertise sert à confirmer la présence d'une pollution en un point donné et ne permet pas de faire des analyses statistiques sur les données. Elle est peu coûteuse et peut être très efficace si l'on dispose d'une bonne connaissance de la zone d'étude
l'échantillonnage au hasard ou aléatoire simple (figure 4) : ce type de plan correspond au minimum d'à priori, il présente toutefois le désavantage majeur de ne permettre la caractérisation réelle du site qu'avec difficulté. En effet, un échantillonnage au hasard n'est efficace que si le site est parfaitement homogène, ce qui n'est pratiquement jamais le cas ;
l'échantillonnage systématique (figures 5 et 6), réalisé selon une grille régulière, couvrant toute la surface avec un échantillon prélevé à chaque nœud de la grille ou au centre de chaque maille. Ce mode d'échantillonnage est généralement utilisé pour déterminer l'extension d'une pollution et la décroissance des teneurs à partir d'une source de concentration maximale,
l'échantillonnage stratifié (figures 7 et 8), nécessite un découpage de la zone d'étude en sous-zones (strates) dans lesquelles la contamination est supposée homogène. Pour se faire différentes données sont utilisées : l'historique du site, l'utilisation des sols, leurs caractéristiques physico-chimiques,... Si la stratification est bien réalisée, cette méthode permet d'obtenir une meilleure précision sur les moyennes en diminuant le nombre d'échantillons nécessaires.
Stratégie | Exécution | Avantages | Inconvénients |
|---|---|---|---|
Expertise | À partir des données données disponibles et du jugement d'expert, localisation des échantillons. | Simple et rapide | Pas d'analyse statistique sur les résultats, biais important possible si les hypothèses initiales sont fausses. Transparence moindre. |
Aléatoire simple | Répartition des points suivants des localisations tirées au sort. | Méthode objective avec une probabilité de prélèvement égale en tout point et une faible erreur systématique. Adaptée à une cible de petite taille. | Un grand nombre d'échantillons est nécessaire, l'exécution est coûteuse. |
Systématique | Répartition des points suivant un maillage régulier prédéterminé. Le maillage peut être carré, rectangulaire ou triangulaire. | La répartition uniforme des points permet de connaître précisément la répartition spatiale et/ou temporelle du polluant, de calculer la moyenne et les percentiles de la concentration et de rechercher d'éventuels points chauds. | Une grille inadaptée peut conduire à des erreurs systématiques (par exemple, la grille coïncide systématiquement avec les points les plus pollués). |
Stratifié | Subdivision de la zone d'étude en sous-zones homogènes et répartition des points d'échantillonnage dans chaque zone en fonction des surfaces ou de la variabilité supposée. | La prise en compte de l'existence de "strates" influant sur la répartition du polluant, améliore la précision avec un nombre réduit d'échantillons. | Très sensible aux hypothèses faites lors de la stratification et donc risque d'erreurs si ces hypothèses sont fausses. Nécessite une connaissance importante de la zone d'étude. |
L'échantillonnage du sol est habituellement réalisé au moyen d'une pelle ; la quantité prélevée est variable (de 500g à 1kg) mais suffisamment représentatif afin que l'analyse démontre les caractéristiques de l'ensemble du matériel duquel l'échantillon est trié. Si le milieu est hétérogène, la prise devra être plus conséquente, afin d'obtenir une meilleure représentativité (plusieurs kg à plusieurs dizaines de kg, voire plus). Il est cependant illusoire de vouloir rapporter au laboratoire et analyser de telles quantités : l'échantillon doit être homogénéisé et divisé en lots successifs (échantillon composite), selon des règles bien précises, jusqu'à l'obtention de la quantité qui sera envoyée au laboratoire.
