MONIC

Actuellement, les diagnostics sur site et/ou le suivi des traitements réalisés in situ se fait par la combinaison (i) de mesures directes localisées en utilisant des outils de mesures globales (ex. PID) fournissant une information qualitative des composés organiques présents sans identifier de façon spécifique la nature de ces produits et (ii) de prélèvements d’échantillons qui sont ensuite envoyés dans des laboratoires d’analyse accrédités pour réaliser des dosages de produits préalablement sélectionnées. 

Pour améliorer ces diagnostics et suivis, il est essentiel de posséder des outils utilisables in situ et une méthodologie adaptée pour compléter/préciser les données issues des outils de mesures globales de terrain et réduire le décalage temporel entre le prélèvement fait sur site et l’obtention des résultats  tout en limitant les modifications induites sur les composés présents dans les matrices (perte sélective, transformation) par les étapes de conditionnement, de transfert vers les laboratoires et de stockage avant analyse.

Le projet MONIC vise à développer une méthodologie pour faire des diagnostics sur site (analyse des gaz, des produits organiques dans les eaux, les sols et les phases pures) et/ou suivre la remédiation de sites contaminés par des polluants organiques volatils (abattement des contaminants cibles, suivi de la production potentielle de produits secondaires, dissémination des contaminants et sous-produits vers l’environnement (eaux de nappe, atmosphère). 

Il s’appuie sur une méthodologie basée sur l’utilisation combinée (i) d’outils d’analyse moléculaire (µGC et GC-MS de terrain) pour la détermination quantitative (uniquement µGC) et qualitative de composés volatils et semi-volatils ciblés et (ii) d’outils spectroscopiques (Raman et Infrarouge) pour le suivi des gaz (notamment le CO2) et des composés organiques associés aux produits cibles via la détermination de groupements fonctionnels spécifiques (aliphatiques, aromatiques, polaires).

Le projet MONIC s’appuie sur une combinaison de travaux réalisés à l’échelle du laboratoire (Étape 1) pour finaliser le développement / la qualification des outils de mesure in situ (µGC, GC-MS de terrain et spectromètres Infrarouge et Raman) puis à l’échelle du terrain (Étape 2) pour les appliquer in situ sur différents sites pour réaliser des diagnostics et des suivis de chantier de dépollution.

Étape 1 : Dans l’objectif de déterminer les avantages et limites des différents instruments, une dizaine de phases pures représentatives des pollutions de sol fréquemment rencontrées ont été testées dans une première étape. Ces phases pures représentent des produits organiques de nature différente (dominance de composés aromatiques, aliphatiques ou chlorés) et des gammes de poids moléculaires différents (composés volatiles, semi-volatiles ou peu volatiles).

Étape 2 : La deuxième étape du projet a consisté à appliquer les différents outils (IR, Raman, GC-MS et µGC) sur le terrain en s’appuyant sur plusieurs sites en cours de diagnostic ou de dépollution. Un premier site (site A), en cours de dépollution par venting, a fait l’objet d’une étude des gaz via le prélèvement de piezairs. Deux autres sites ont fait l’objet d’un diagnostic en ciblant les matrices gaz et eaux (site B) et en plus les sols et les phases organiques pures (site C). L’objectif était, pour des conditions contrastées (i) d’éprouver individuellement les outils sur des matrices variables et complexes et (ii) d’évaluer la plus-value de la combinaison de ces outils.

GC-MS et microGC : La combinaison des deux équipements permet d’obtenir un spectre large des contaminants présents des gaz jusqu’aux composés semi-volatils pour établir rapidement un screening, définir sur le terrain les points d’échantillonnage ainsi que les matrices à cibler et de confirmer les composés d’intérêt avant envoi des échantillons en laboratoire pour l’analyse quantitative. Le GC-MS a permis de démontrer sa capacité à discriminer différentes sources et à identifier la nature des contaminants grâce à un traitement par déconvolution des chromatogrammes. Des développements supplémentaires sont toutefois nécessaires afin de permettre la quantification et/ou la hiérarchisation entre prélèvement. 

Infrarouge : Les mesures infrarouges autorisent la réalisation d'une véritable ligne de base géochimique des gaz présents dans un site pollué. Les développements futurs consisteront à une optimisation des protocoles (calibration / algorithmes mathématiques de traitement du signal) afin d'abaisser les seuils de sensibilité (en dessous du ppm pour CO2 et CH4). 

Raman : La spectrométrie Raman a révélé un manque de sensibilité pour pouvoir détecter les produits organiques ou les gaz à pression atmosphérique, auquel s’ajoute une compétition avec la fluorescence des échantillons. La sensibilité pourrait être améliorée par l’utilisation de cellules de mesures spécifiques augmentant la pression de l’échantillon ou permettant un multi-passage du faisceau laser (amplification).

Application et valoristaion :

Les différentes campagnes ont permis d’évaluer le nombre de mesure possible par le GC-MS de terrain (environ 25 échantillons/jour). Dans le cadre du projet Gesipol PHYTOCARB, cet équipement est développé pour réaliser du phytoscreening sur site. De plus, il fait actuellement l’objet de développement pour permettre une hiérarchisation voire une quantification des contaminants organiques dans les différentes matrices (gaz, eau, sols), pour favoriser son déploiement dans le contexte des SSP. 

L’ensemble des outils développés dans le projet MONIC sont accessibles à travers des prestations via Ul Propuls (https://ul-propuls.fr), interface entre les laboratoires partenaires du GISFI (https://gisfi.univ-lorraine.fr) et les entreprises.

Univ. de Lorraine (coordinateur), CNRS, BRGM, Element Terre

Début et fin de projet : Octobre 2018 à Janvier 2022