7.4 Les mesures sur site
a) Généralités
Les mesures sur site, ou plutôt in situ, visent à cibler la zone polluée ; elles permettent de délimiter grossièrement en surface l'extension de la pollution sans nécessairement être précis sur la nature des composés, leurs concentrations réelles ou l'état sous lesquels ils se trouvent.
Les mesures réalisées directement sur site offrent habituellement les 2 avantages suivants : elles sont rapides et peu coûteuses par rapport à une démarche d'analyses en laboratoire.
Cependant, ces dernières présentent des limites : la plupart d'entre elles sont peu précises (résultat semi-quantitatif) ou indirectes. Les résultats obtenus sur site présentent une marge d'incertitude plus ou moins grande, non quantifiée par les fabricants. Cette incertitude dépend de nombreux paramètres : l'humidité, variations de température, nature des sols, mono ou polycontamination.
Ces mesures permettent souvent d'orienter l'échantillonnage de la zone polluée et de définir les analyses au laboratoire.
b) Moyens existants :
Les analyseurs portables de composés organiques volatils :
Ces appareils permettent de réaliser un dosage total des COV gazeux à la surface du sol ou dans le sol si couplé avec un montage permettant de récupérer les gaz du sol (canne à gaz ou pénétromètre).
Il existe différents appareils : le détecteur à photo-ionisation (PID), le détecteur à ionisation de flamme (FID), le spectromètre photo-acoustique infra-rouge à transformée de Fourier, le spectromètre ultraviolet.
Les tests colorimétriques :
Il existe actuellement, sur le marché, différents tests colorimétriques qui diffèrent selon le type de composés à analyser et la sensibilité souhaitée (Hanby test : kits pour dosages de produits pétroliers, BTEX, HAP avec une limite de sensibilité de 1 mg/kg, Dexsil clor-N-Soil kits pour le chlore total dans PCBs, PetroFLAG™ pour les hydrocarbures avec une limite de sensibilité de 20 ppm pour les lourds et 200 ppm pour les légers, Envirol Quick Test™ pour HAP avec une limite de 1 ppm.).
Les techniques immunoassay : sont des techniques colorimétriques basées sur le développement d'anticorps. Produits analysés : BTEX, produits pétroliers, HAP. Les limites de détection sont données pour les mesures en phase gazeuse avec plusieurs gammes (ppm, ppb, ppt). Les contaminants ne peuvent pas être analysés directement dans les sols mais doivent être extraits en phase liquide (souvent par du méthanol). Les avantages sont nombreux : vitesse d'analyse, portabilité, facilité d'emploi, coût relativement peu élevé. Par contre les tests sont fragiles. Ils doivent être conservés au froid et à l'abri de la lumière, ce qui impose des conditions particulières sur site.
La spectroscopie infrarouge :
Il existe la spectroscopie classique et la technologie FTIR. La FTIR est préférée car elle est plus rapide et plus fiable. Les produits analysés sont les composés volatils et les composés semi-volatils. Les limites de détection sont 10 à 100 ppm pour les sols et 0,5 à 10 ppm dans l'eau en IR traditionnel. La sensibilité FTIR est annoncée de la ppm à la ppb.
Les détecteurs à fibre optique (FOCS : Fiber Optic Chemical Sensors) :
La fluorescence induite par laser (LIF : Laser Induced Fluorescence) est généralement associée à un pénétromètre (CPT : mobile Cone Penetrometer). La technique associe une source de lumière (LED ou laser), une fibre optique (verre ou matériau plastique) capable de transmettre la lumière sur une centaine de mètres et un détecteur (photodiode, tube photomultiplicateur, compteur de photons). Ce type d'appareil peut détecter tous les produits pétroliers (avec un seuil de détection de 50 à 1000 mg/kg). De nombreuses interférences existent en particulier avec d'autres produits chimiques (détergents), la matière organique naturelle et des produits minéraux du sol.
La chromatographie en phase gazeuse :
C'est une technique qui permet de séparer des molécules d'un mélange éventuellement très complexe de nature très diverses. Elle s'applique principalement aux composés gazeux ou susceptibles d'être vaporisés par chauffage sans décomposition. Les appareils de chromatographie gazeuse sont principalement composés d'un four, d'un système d'injection, qui va permettre d'introduire et de rendre volatil l'échantillon à analyser, d'une colonne (capillaire le plus souvent) sur laquelle les différentes molécules de l'échantillon injecté vont se séparer suivant leurs affinités avec la phase stationnaire, d'un système de détection PID (photoionisation), ECD (capture d'électrons) ou plus couramment la spectrométrie de masse (MS), qui va permettre de mesurer le signal émis par les différentes molécules et de pouvoir les identifier.
La spectrométrie de masse portable :
Il est très difficile de dissocier la spectrométrie de masse de la chromatographie en phase gazeuse à cause de l'utilisation fréquente du couplage. La spectrométrie de masse est utilisée pour la détection et l'identification des composés en fonction de leur rapport masse sur charge. Cette technique permet d'identifier et/ou de quantifier précisément de nombreuses substances présentes en très petites quantités, voire en traces.
Dans le cas de certains composés, les métaux lourds par exemple, il est parfois possible de réaliser des analyses, généralement qualitatives, sans préparation préalable de l'échantillon.
Les techniques pouvant être mises en œuvre sont :
fluorescence X qui permet d'effectuer un screening complet de l'échantillon ;
microscopie électronique à balayage avec analyseur et qui permet d'observer les mêmes éléments que la fluorescence X ;
diffraction des rayons X qui permet d'identifier les composés possédant un réseau ;
spectrométrie infrarouge, dans le cas où la matrice n'est pas chargée de matière organique, afin de ne pas interférer avec les bandes spectrales.
