Nature des tuyaux utilisés en échantillonnage d'eau souterraine : impact sur la qualité des données de surveillance de substances chimiques

Les programmes de surveillance des eaux souterraines notamment pour la DCE nécessitent de nombreuses campagnes d’échantillonnage. Pour beaucoup de sites, les opérations techniques d’échantillonnage se font par l’intermédiaire de pompages destinés à ramener l’échantillon en surface. Ces phases de pompage impliquent un contact entre l’eau à analyser et différents matériaux intermédiaires et notamment les tuyaux de pompage. Les informations concernant l’impact de la nature de ces tuyaux sur la qualité des données de surveillance sont rares.

Ce rapport rédigé dans le cadre du programme de travail AQUAREF 2011 présente quelques informations issues de la bibliographie sur ce sujet. L’objectif est de réaliser une première synthèse des données existantes afin de faire un état des lieux des connaissances, mesurer les besoins en terme d’acquisition de nouvelles données et si possible en fonction de la documentation disponible, mieux connaître les risques potentiels liés à l’utilisation de tel ou tel matériau.

Les études présentées indiquent que les caractéristiques chimiques propres à chaque matériau entrainent un risque plus ou moins élevé. Aucun matériau ne semble pouvoir être considéré comme totalement neutre du point de vue de son impact sur l’échantillonnage et cet impact peut être fonction des substances étudiées ce qui constitue, du point de vue d’un programme de surveillance « multi substances », une difficulté particulière.

Néanmoins, le PTFE apparaît être, à travers les études présentées, le matériau présentant le moins de biais pour un grand nombre d’applications. Viennent ensuite verre et acier inox (316), mais qui sont là des matériaux dont l’emploi est beaucoup moins aisé pour des tubulures de pompage et qui par ailleurs ne sont pas adaptés pour certaines familles de substances (métaux).Il convient toutefois de rappeler que l’usage de PTFE engendre des surcoûts par rapport à d’autres matériaux (PVC par ex.), le coût augmentant également de manière significative pour des diamètres importants. Par ailleurs, en raison de sa rigidité, son usage peut être problématique pour certains emplois.

Quelques matériaux présentés dans ce rapport (acier, PVC, ..) ne sont pas réservés aux seules opérations de pompage. Il conviendra ainsi d’être attentif aux effets qui peuvent également être induits par la présence pérenne des tubages de forage ou de piézomètre.

Une des conclusions de ce rapport est que le nombre d’études disponibles est relativement restreint notamment si l’on tient compte de la période temporelle considérée (les 30 dernières années). En particulier le type de substances pour lequel des études sont disponibles est limité (COV, hydrocarbures halogénés). Cependant il ressort que ce problème d’un impact potentiel des matériaux utilisés lors des pompages a été identifié par différents auteurs et devrait être pris en compte dans le but de fiabiliser encore les données relatives à la qualité des eaux souterraines. Toutefois, la grande majorité des études existantes sont restreintes à des tests de laboratoire. Si des tests de laboratoire sont évidemment indispensables dans la description et la quantification des phénomènes pouvant altérer une prise d’échantillon, ils sont par définition mieux contraints que les phénomènes naturels. Ainsi il est possible de déterminer sélectivement le caractère plus ou moins inerte d’un matériau par rapport à un nombre limité de molécules, mais il est rarement fait mention des comportements dans des matrices plus complexes impliquant la présence de plusieurs substances et des constituants de la matrice. De même, certaines études sont uniquement réalisées en contexte statique, sans circulation de l’échantillon dans les tuyaux choisis pour les expérimentations, ce qui a un intérêt manifeste pour déterminer la sélectivité des matériaux mais qui peut présenter un biais par rapport aux conditions réelles existantes lors d’un pompage d’eau souterraine. Page 6 sur 8

Ces études même si elles sont pour certaines simplificatrices par rapport aux conditions réelles, n’en demeurent pas moins indispensables à utiliser de prime abord, la complexité d’une mise en oeuvre en conditions réelles étant élevée.

Le problème le plus délicat qui apparaisse est de faire l’extrapolation des effets expérimentaux, obtenus soit à des concentrations fortes de polluants, soit à des débits faibles, soit encore sur de longues durées, avec des conditions plus proches des pratiques habituelles des préleveurs (pompage sur une durée limitée, à fort débit, pour des niveaux de pollution heureusement fréquemment plus limités que ceux utilisés expérimentalement). Toutefois, ces études « à conditions forcées » permettent de mettre en évidence un « risque potentiel » pour les principaux composés étudiés (composés organiques volatils ou semi volatils).

En ce qui concerne les opérations de surveillance des eaux souterraines dans le cadre de la DCE, ces quelques données peuvent inciter à une réflexion qui devra se poursuivre sur les points suivants :

• Le matériel de pompage peut avoir un effet sur la fiabilité des données mais la quantification de cet effet apparaît difficile.

• Pour certaines substances connues pour leur réactivité, leur ubiquité, cet impact du matériel de pompage devrait être pris en compte comme un des facteurs pouvant altérer la fiabilité de données.

• Compte tenu de la difficulté à évaluer les risques réels, de la lourdeur des essais à mettre en place, du coût de certaines solutions techniques (coût de certains tuyaux), la préconisation de tel ou tel tuyau (notamment, par exemple, PTFE plutôt que PVC) parait prématurée sans données supplémentaires en conditions « réelles » de terrain.

• Il parait important d’acquérir certaines données ciblées sur des substances à la fois à enjeu mais aussi connues pour des propriétés spécifiques susceptibles de faciliter une interaction avec le matériel de pompage ou de contaminer l’échantillon par contact avec ce matériel.