Décaper et remplacer les terres polluées

Mis à jour : 07/10/2020
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Principe

Lorsqu’une zone présente des teneurs en polluants dans les sols incompatibles avec les usages, le Décapage et le remplacement des terres polluées par des terres saines permet d’écarter l’exposition par :

  • ingestion de sols pollués notamment par les enfants de moins de 6 ans et les personnes présentant des troubles du comportement alimentaire (PICA),
  • et/ou l’inhalation de poussières ou particules par les personnes fréquentant cette zone.

Contrairement à la simple mesure consistant à Clôturer les terres polluées, cette solution permet de continuer à utiliser cette zone et de gérer l’envol de poussières. Si l’on remplace les sols excavés par une couche de même épaisseur, cette méthode présente l’avantage de conserver la topographie de la zone, ce que ne permet pas la mesure consistant à Recouvrir les terres polluées. En revanche, si les sols excavés ne peuvent être conservés sur site et gérés de façon adéquate, l’évacuation des sols entrainera un surcoût pouvant être significatif en fonction de la filière d’élimination retenue. Cette solution peut également être envisagée en cas de culture de fruits et légumes. Il sera toutefois nécessaire de prendre certaines précautions (détaillées dans les paragraphes Description et Contrôles préalables).

En fonction de la quantité et du niveau de pollution des sols restant en place (fond et bord de fouille), cette mesure constructive peut ne pas être suffisante à elle-seule pour constituer une opération de dépollution complète ou justifier de l’absence d'une conservation de la mémoire de la situation.

Autre dénomination

Excavation et apport de terre saine.

Description

Le libre accès à des sols pollués nus pourrait exposer les personnes fréquentant ces espaces aux polluants :

  • soit par ingestion de sol, notamment pour des enfants âgés de moins de 6 ans (voire d’adolescents ou d’adultes présentant un trouble du comportement alimentaire (PICA)),
  • soit par inhalation de poussières.

Dans le cas d’une zone ne servant que de zone de loisirs ou de passage (sans culture de fruits et légumes notamment), un décapage de l’ordre de 30 cm d’épaisseur minimale et un remplacement par une épaisseur de sol identique sont généralement retenus.

Dans le cas d’une zone présentant des cultures de fruits et légumes (ou sur laquelle elles sont envisagées), rappelons que la méthodologie nationale de gestion des Sites et Sols Pollués (Ministère en charge de l'Environnement) recommande d’éviter cet usage sur des sites pollués. S'il est tout de même retenu, la première solution à envisager est de Décaper et remplacer la totalité des terres polluées ou le déplacement des cultures dans une zone non polluée. Néanmoins, un décapage de l’ordre de 50 cm d’épaisseur minimale et un remplacement par une épaisseur de sol identique sont généralement pratiqués. La qualité des terres d’apport doit être contrôlée au préalable et leur compatibilité avec l’usage visé doit être vérifiée. Il conviendra également de s’assurer que les racines des plantes cultivées resteront dans l’épaisseur de terre non polluée. Ces aspects sont abordés dans la fiche Limiter les transferts sol-végétaux.

En revanche, si une caractérisation suffisamment rigoureuse montre que la pollution est uniquement superficielle (par exemple : 10 cm) et que les sols sous-jacents ne présentent pas de teneurs inacceptables, il peut être justifié de diminuer l’épaisseur de terre décapée et remplacée afin d’optimiser les coûts associés tout en retirant l’intégralité de la pollution (i.e. : dans cet exemple : 10 à 15 cm au lieu de 30 cm ou 50 cm selon les cas).

Dans les deux cas, une séparation physique entre les terres d’apport et les sols sous-jacents pollués est recommandée.

Ci-dessous des schémas de principe détaillent les différents cas envisageables :

1. Décapage et apport de terres saines

Situation initiale

Situation finale

Figure 1 -  Excavation et évacuation d'une partie des sols pollués, remplacement par des terres rapportées sur les sols pollués restant. D’après Nathanail et al., 2002, modifié. Situation initiale.

Figure 1 -  Excavation et évacuation d'une partie des sols pollués, remplacement par des terres rapportées sur les sols pollués restant. D’après Nathanail et al., 2002, modifié. Situation finale

Figure 1 -  Excavation et évacuation d'une partie des sols pollués, remplacement par des terres rapportées sur les sols pollués restant. D’après Nathanail et al., 2002, modifié.

Cette solution simple n’apporte pas de garantie :

  • contre la migration ascendante de la pollution avec le temps (les particules de sols vont naturellement se mélanger en l’absence de protection complémentaires)
  • contre les intrusions animales. (La proposition représentée par le schéma de la figure 2 est alors recommandée.)
  • en cas de percolation d’eaux météoriques pouvant entraîner les polluants présents dans les sols vers les eaux souterraines. (Dans ce cas, des mesures complémentaires, présentées dans le schéma 3, sont nécessaires.)

2. Décapage, apport de matériaux granulaires, d'un géotextile et de terres saines

Situation initiale

Situation finale

Figure 2 - Excavation et évacuation d'une partie des sols pollués, remplacement par des terres rapportées et mise en place d'un géotextile sur les sols pollués restants. D’après Nathanail et al., 2002, modifié. Situation initiale.

Figure 2 - Excavation et évacuation d'une partie des sols pollués, remplacement par des terres rapportées et mise en place d'un géotextile sur les sols pollués restants. D’après Nathanail et al., 2002, modifié. Situation finale.

Figure 2 - Excavation et évacuation d'une partie des sols pollués, remplacement par des terres rapportées et mise en place d'un géotextile sur les sols pollués restants. D’après Nathanail et al., 2002, modifié.

Cette mesure n’apporte aucune solution ou garantie en cas de percolation d’eaux météoriques pouvant entraîner les polluants présents dans les sols vers les eaux souterraines. Dans ce cas, des mesures complémentaires, présentées dans le schéma de la figure 3, sont nécessaires.

3. Décapage, pose d'une géomembrane ou d'argile, apport de matériaux granulaires, d'un géosynthétique de drainage et de terres saines

Situation initiale

Situation finale

Figure 3 - Excavation et évacuation d'une partie des sols pollués, remplacement par des terres rapportées et mise en place d'une protection drainée sur les sols pollués restants. D’après Nathanail et al., 2002, modifié. Situation initiale.

Figure 3 - Excavation et évacuation d'une partie des sols pollués, remplacement par des terres rapportées et mise en place d'une protection drainée sur les sols pollués restants. D’après Nathanail et al., 2002, modifié. Situation finale.

Figure 3 - Excavation et évacuation d'une partie des sols pollués, remplacement par des terres rapportées et mise en place d'une protection drainée sur les sols pollués restants. D’après Nathanail et al., 2002, modifié.

La couche de surface peut être plus ou moins complexe et constituée de différents matériaux (terre végétale, graviers et galets, matériaux de pavage, béton bitumineux, pavage) combinée à un géosynthétique de drainage. Une couche de protection à base de matériaux locaux ou de matériaux granulaires sera déposée sur la couche étanche sous-jacente. L’évacuation de l’eau atteignant la couche drainante devra être assurée afin d’éviter l’apparition d’une charge hydraulique, qui pourrait être néfaste pour la stabilité de la couverture mais aussi favoriser l’infiltration en cas de défaut.

4. Excavation complète des sols pollués et apport de terres saines

Situation initiale

Situation finale

Figure 4. Excavation et évacuation totale des sols pollués et remplacement par des terres rapportées. Situation initiale.

Figure 4. Excavation et évacuation totale des sols pollués et remplacement par des terres rapportées. Situation finale.

Figure 4. Excavation et évacuation totale des sols pollués et remplacement par des terres rapportées.

Cette solution présentée dans la figure 4 permet de gérer la problématique et autorise une libre jouissance du lieu.

Contrôles préalables, résultats et conclusions

La qualité des sols doit être correctement caractérisée (voire des végétaux si existants – à cet effet, plusieurs rapports et guides détaillant plus spécifiquement cet aspect sont proposés dans le paragraphe Guides et normes) afin de :

  • délimiter l’extension de la zone concernée (horizontalement et verticalement),
  • vérifier si les teneurs mesurées sont compatibles avec les usages de la zone concernée. Les résultats seront interprété au regard du contexte de gestion (Interprétation de l’État des Milieux, Plan de Gestion, …). La profondeur d’investigation dans les sols dépendra de l’usage et de l’aménagement de la zone concernée (passage, aire de jeu, remaniement des sols, …), des modalités de transfert de la pollution (retombées de poussières, déversements, …).

Dans le cas de culture de fruits et légumes, une attention particulière devra être portée au nombre d’analyses (sols et végétaux) et à la profondeur d’échantillonnage selon la nature et la diversité de végétaux cultivés et consommés.

Si une pollution uniquement superficielle est suspectée (exemple : retombées atmosphériques), il sera judicieux de réaliser un prélèvement superficiel (0 – 5 cm) en complément d’échantillons plus profonds, afin de déterminer l’extension verticale réelle de la pollution. En effet, la pollution a pu migrer en profondeur naturellement ou après intervention humaine (labourage par exemple).

En fonction des résultats ainsi qu’au regard du contexte de gestion (Interprétation de l’État des Milieux, Plan de Gestion, …) et de l’usage existant ou envisagé, la pertinence de la mise en œuvre d’une mesure constructive sera à étudier :

1. Cas d’un usage constaté ou envisagé de type « espace de loisir ou de passage uniquement »

i) Présence de polluant(s) dans les sols à des teneurs incompatibles avec l’usage

  • En fonction de l’usage et des teneurs mesurées, information des éventuels occupants/utilisateurs voire restriction d’accès provisoire à la zone décidée par les autorités, dans l’attente de la mise en œuvre effective de la mesure constructive.

ii) Présence de polluant(s) dans les sols à des teneurs compatibles avec l’usage, ou à des teneurs inférieures au fond géochimique local ou absence de polluants mis en évidence dans les sols

  • Information des éventuels occupants/utilisateurs.
  • Pas de mesure constructive ou de suivi à mettre en place. Toutefois il sera nécessaire de veiller à ce que la situation soit maîtrisée et ne soit pas susceptible de se dégrader dans le temps (par exemple : pas de retombées atmosphériques associées à une activité polluante ou à des dépôts de poussières dans des secteurs de sols contaminés sur des surfaces étendues, susceptibles de remettre en question la qualité des sols). Si la situation peut être amenée à se dégrader ou si l’usage de la zone évolue, des contrôles, dont la fréquence sera à adapter en fonction de la situation rencontrée, seront à prévoir.

2. Cas d’un usage existant de type culture de fruits ou légumes

Comme précisé par la méthodologie nationale Sites et Sols Pollués (Ministère en charge de l'Environnement), la qualité des fruits et des légumes cultivés sur ou à proximité d’anciens sites pollués devra être régulièrement contrôlée à l’issue des travaux.

i) Présence de polluants à des teneurs supérieures aux valeurs applicables pour les fruits, les légumes ou/et supérieures au fond géochimique pour les sols (ie : incompatibilité d’usage dans le cadre d’une IEM)

  • Information des occupants avec, dans un premier temps, recommandation de suspendre la consommation des fruits et des légumes, dans l’attente de la mise en œuvre de la mesure constructive,
  • Détermination de la profondeur de la pollution et la profondeur maximale atteignable par les fruits et légumes cultivés pour déterminer l’épaisseur de terres saines minimale à apporter (prévoir une épaisseur plus importante que la profondeur théorique atteignable par les plantes cultivées). Il conviendra également de bien identifier au préalable l’origine de la contamination mise en évidence dans les fruits et légumes : est-elle liée à une contamination des sols en profondeur (transfert de la pollution sol-plantes par les racines) ou à une contamination par des retombées de poussières sur les fruits et légumes voire à l’arrosage avec une eau contaminée ?
  • Contrôle post travaux des teneurs en polluants des végétaux cultivés et consommés,
  • Si cela parait inadapté, il est recommandé de prévoir une autre mesure constructive (Limiter les transferts sol-végétaux).

ii) Présence de polluants à des teneurs inférieures aux valeurs applicables pour les fruits, les légumes ou/et supérieures au fond géochimique pour les sols (ie : incompatibilité d’usage dans le cadre d’une IEM pour l’aspect lié à la consommation des fruits et légumes)

  • Information des éventuels occupants/utilisateurs,
  • Bien que les fruits et légumes ne présentent pas de dépassements des valeurs applicables, il est malgré tout recommandé de mettre en place une mesures constructive adaptée (qu’il s’agisse de Décaper et remplacer les terres polluées, de  Recouvrir les terres polluées ou de la Limiter les transferts sol-végétaux) afin de pérenniser l’usage dans le temps. A défaut, intégrer le site dans un programme de surveillance dans le temps (bilan quadriennal).

iii) Absence d’anomalie dans les fruits, les légumes et les sols (ie : compatibilité d’usage dans le cadre d’une IEM)

  • Information des éventuels occupants/utilisateurs,
  • Pas de mesure constructive ou de suivi à mettre en place, si la situation est maîtrisée et n'est pas susceptible de se dégrader (par exemple : pas de retombées atmosphériques associées à une activité polluante, susceptibles de remettre en question la qualité des sols). Si la situation peut être amenée à se dégrader ou si l’usage de la zone évolue, des contrôles, dont la fréquence sera à adapter en fonction de la situation rencontrée, seront à prévoir.

3. Cas d’un usage envisagé, de type culture de fruits ou légumes

  • En préambule, rappelons que la méthodologie nationale de gestion des Sites et Sols Pollués (Ministère en charge de l'Environnement) déconseille la culture de fruits et légumes sur un site pollué. Néanmoins, si un tel usage était envisagé, il convient dans un premier temps de déterminer la profondeur maximale atteignables par les fruits et légumes devant être cultivés pour déterminer l’épaisseur de terres saines minimale à apporter (prévoir une épaisseur plus importante que la profondeur théorique atteignable par les plantes cultivées). Si cela apparait inadapté, il est recommandé de prévoir une autre mesure constructive permettant de Limiter les transferts sol-végétaux.
Recommandations post-installation

Dans le cas où il reste des terres polluées après la mise en œuvre de cette mesure, il est nécessaire de prévoir les contrôles suivants :

  • Contrôle de l'état (érosion, entretien, …) et de l’intégrité du dispositif notamment l'épaisseur de la couche de protection/couverture y compris en tenant compte des éventuelles restrictions d'usage. Contrôler l’épaisseur de la couverture ou de la couche de protection uniquement après sa mise en place ne suffit pas. En effet, la terre va se tasser progressivement. L’épaisseur indiquée doit être respectée au cours du temps.
  • Entretien du recouvrement afin d’assurer la pérennité de son bon fonctionnement (endommagement de la couverture de protection du au gel/dégel, tassement différentiel, passage d’engins, dessiccation, attaque de rongeurs, végétation, …).
  • Contrôle de la qualité des sols lors d'une vente du terrain.
  • Vérification de l'absence de culture d'arbres fruitiers (si recommandé au préalable). Dans le cadre d'un bilan quadriennal et si des cultures ont été réalisées, contrôle de la qualité des légumes pendant la période de maturité a minima deux fois (post installation du jardin et avant la fin du bilan), tout en en veillant à la représentativité des fruits et légumes cultivés pour couvrir les différentes familles habituellement rencontrées. La fréquence et la durée du suivi est à adapter en fonction des cultures et de la préparation des sols (profondeur de labourage, …). Comme précisé par la méthodologie nationale Sites et Sols Pollués (Ministère en charge de l'Environnement), la qualité des fruits et des légumes cultivés sur d’anciens sites pollués devra être régulièrement contrôlée à l’issue des travaux. Compte tenu des limites de connaissance pour prédire les concentrations dans des végétaux à partir des concentrations dans les sols, il est possible qu’il soit nécessaire de renoncer au projet à l’issue de ces contrôles.
  • Lorsque le réaménagement des sites exclut certains usages (implantation de jardins potagers ou d’arbres fruitiers par exemple), il est essentiel que des restrictions d’usage soient instaurées (SUP, acte notarié, règlement de copropriété, bail de location, etc.). Ces documents doivent comporter un état de la situation, mentionnant notamment les aménagements réalisés, les usages possibles et ceux qui sont à proscrire. Enfin, il est crucial qu’il soit veillé à ce que les usages définis sont conservés au cours du temps (par exemple, si une zone est prévue pour accueillir uniquement un espace de loisir ou de passage et que les mesures constructives mises en place sont adaptées à cet usage).
Variantes

Au lieu de remplacer les sols excavés par des sols meubles, un revêtement « en dur » peut également être envisagé pour empêcher de façon plus pérenne l’accès aux sols (béton, enrobé, sol souple, …).

Applicabilité

Pour mémoire, recouvrir des sols pollués par des terres saines avant de cultiver des fruits et légumes n’apporte pas nécessairement suffisamment de garanties (voir § Description et Contrôles préalables) et la fiche Limiter les transferts sol-végétaux.

Facteurs limitants

La mise en application de cette mesure est limitée par le coût d’évacuation des terres excavées en filière agréée.

Coûts
Récapitulatif des coûts d'installation, de fonctionnement et d'entretien.

Mesure constructive

Coût d’installation
(matériel et main d’œuvre, hors étude préalable et supervision)

Source/ Date

Coût de fonctionnement/
consommation électrique

Coût d’entretien
(hors prélèvements et analyses éventuels)

Paramètres influençant principalement le coût

Mise en place d'une couche de terre végétale

Entre 20 et 30 € HT/t livrée et mise en place
soit environ 13 à 20 euros/m²

l) / 2013

Aucun

Aucun, sauf si érosion

Distance entre le site et le fournisseur de la terre végétale, du conditionnement de la terre végétale, de la présence d'engins de TP sur place ou non

Excavation et élimination de terres

Dépend du niveau de pollution, des polluants en présence, de la distance aux filières d’élimination et de techniques d’excavation envisageables

Aucun

Aucun, sauf si érosion

Dépend du niveau de pollution, des polluants en présence, de la distance aux filières d’élimination et de techniques d’excavation envisageables

Mise en place d'une couche de terre végétale et étanchéification

Entre 30 à 60 €/m²

ll) / 2010

Aucun

Aucun, sauf si érosion

Distance entre le site et le fournisseur de la terre végétale, du conditionnement de la terre végétale, de la présence d'engins de TP sur place ou non

Sources : l) retour d'expérience interne, ll) BRGM (2010).

Références

1. Bibliographie

ADEME, INERIS, CNAM, INP, ENSAT, ISA, INRA (2012)
Base de données des teneurs en éléments traces métalliques de plantes potagères (BAPPET)
https://www.ademe.fr/base-donnees-teneurs-elements-traces-metalliques-plantes-potageres-bappet-presentation-notice-dutilisation

ADEME, INERIS, INPL, ENSAT, ISA (2015)
BAse de données sur la contamination des Plantes Potagères par les molécules Organiques Polluantes (BAPPOP)
https://www.ademe.fr/bappop-base-donnees-contamination-plantes-potageres-molecules-organiques-polluantes

Badreddine R. (2016)
Biodisponibilité et bioaccessibilité des composés organiques dans le cas de l’ingestion des sols - Etat des lieux des essais
Journée Technique SSP du 15/11/2016
http://ssp-infoterre.brgm.fr/sites/default/files/upload/documents/JF/JT13/15_jt_15-11-16-bioaccessibilite.pdf

BRGM (Juin 2010)
Quelles techniques pour quels traitements - Analyse coûts-bénéfices
S. Colombano, A. Saada, V. Guerin, P. Bataillard, G. Bellenfant, S. Beranger, D. Hube, C. Blanc, C. Zornig et I. Girardeau
Rapport final BRGM/RP-58609-FR
http://ssp-infoterre.brgm.fr/quelles-techniques-quels-traitements
http://infoterre.brgm.fr/rapports/RP-58609-FR.pdf

BRGM (Août 2014) 
Guide relatif aux mesures constructives utilisables dans le domaine des SSP
Leprond H., Lion F., Colombano S. avec la collaboration de Windholtz J.(2014)
Rapport final BRGM/RP-63675-FR,172p., 26 fig., 19 tabl., 5 ann.
http://ssp-infoterre.brgm.fr/guide-relatif-aux-mesures-constructives
http://infoterre.brgm.fr/rapports/RP-63675-FR.pdf

Dereumeaux C, Kairo C, Zeghnoun A. (2015)
Synthèse des travaux du Département santé environnement de l’Institut de veille sanitaire sur les variables humaines d’exposition
Mise à jour 2015. Saint-Maurice : Institut de veille sanitaire. 35 p.
https://www.santepubliquefrance.fr/docs/synthese-des-travaux-du-departement-sante-environnement-de-l-institut-de-veille-sanitaire-sur-les-variables-humaines-d-exposition.-mise-a-jour-2015

INERIS (2017)
Paramètres d’exposition de l’Homme du logiciel MODUL’ERS
https://www.ineris.fr/fr/parametres-exposition-homme-logiciel-modul-ers

INERIS, INVS, IRSN, ANDRA, INRA, ENSAIA (2014)
Guide d'échantillonnage des plantes potagères dans le cadre des diagnostics environnementaux
https://www.ademe.fr/guide-dechantillonnage-plantes-potageres-cadre-diagnostics-environnementaux

Ministère en charge de l'Environnement - BRGM
Méthodologie nationale de gestion des Sites et Sols Pollués
http://ssp-infoterre.brgm.fr/methodologie-nationale-gestion-sites-sols-pollues

Nathanail J., Bardos P., Nathanail P. (2002)
Contaminated Land Management: Ready Reference

Perronnet K. (2016)
Le transfert des métaux des sols vers les plantes potagères : retour d'expérience
Journée Technique SSP du 15/11/2016
http://ssp-infoterre.brgm.fr/sites/default/files/upload/documents/JF/JT13/14_jt_15-11-16_rex_transfert_metaux.pdf

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