[PDF] Projet FLUXOBAT 15 avr. 1988 La question

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1

Auteurs du guide

TRAVERSE Sylvie (BURGEAP, Département Recherche et Développement, coordinatrice du projet),

SCHÄFER Gerhard (LHYGES), CHASTANET Juliette et CÔME Jean Marie (BURGEAP, Département Recherche

et Développement), HULOT Corinne, GAY Guillaume et PERRONNET Karen (INERIS, Direction des risques chroniques), COLLIGNAN Bernard (CSTB, Direction Santé Confort), COTEL Solenn (LHYGES), MARCOUX Manuel (IMFT), CORREA Julien (Grand Lyon, Direction du foncier et de l'immobilier), QUINTARD Michel (IMFT), PEPIN Laurence (TERA Environnement).

Remerciements

Projet co-financĠ par l'Agence Nationale de la Recherche (ANR) et labellisé par les pôles de compétitivité

ADVANCITY, AXELERA, RISQUES.

Les partenaires du projet tiennent ă remercier l'ADEME et le propriĠtaire du site atelier pour sa mise ă

disposition ainsi que les entreprises EXPLORAIR et BIOGENIE pour le prêt de matériel utilisé sur le site

pilote SCERES ou le site atelier.

Sont également remerciées toutes les personnes ayant participé aux travaux de recherche (dont Powaga

Emilie et Pimienta Pierre (CSTB), Razakarisoa Olivier (LHYGES) et Gleize Thomas (BURGEAP)) ou ayant contribué par leurs avis au présent ouvrage. Documents relatifs au projet FLUXOBAT disponibles sur www.fluxobat.fr

A consulter en particulier

Marzougui Jaafar S. (2013). Transfert de composés organo-chlorés depuis une zone source localisée en

associées. Thèse de doctorat, Université de Strasbourg, janvier 2013.

Musielak M. (2012). Etude numérique et Expérimentale des transferts de Composés Organiques Volatils

du sol ă l'air ambiant, en passant au traǀers du bĠton. Thèse de doctorat, Université de Toulouse, Institut

National Polytechnique de Toulouse, novembre 2012.

Propriété intellectuelle

Les contributeurs mentionnés en 2ème de couverture du présent ouvrage en sont les auteurs, au sens du

code de de la propriĠtĠ intellectuelle. Vous ġtes libre d'utiliser cet ouǀrage y compris dans le cadre d'un

usage commercial mais sous réserve de conserver ou de faire référence à toutes les mentions de droit

d'auteur et autres mentions de propriĠtĠ y figurant.

A citer en bibliographie

Correa J., Gay G., Quintard M., Pepin L. (2013). Projet FLUXOBAT, Evaluation des transferts de COV du sol

(accessible sur www.fluxobat.fr)

Logo et graphisme : Marc Ogienko

© BURGEAP / CSTB / Grand Lyon/ LHYGES / INERIS / IMFT / TERA Environnement - nov 2013 2 1.

AVANT PROPOS

En France, la gestion des sites et sols polluĠs repose sur le principe de gestion suiǀant l'usage, et se

décline par les documents méthodologiques de février 2007 (modifiés en 2011) et les prestations

encadrées par la norme NF X 31-620 (2011). En présence de composés organiques volatils (COV) dans les

sols (hydrocarbures pétroliers, organo-halogénés aliphatiques et aromatiques, organo-solubles, etc.), leur

transfert ǀers l'air et les concentrations induites dans l'air (et plus particuliğrement l'air intĠrieur)

constituent une part significatiǀe de l'impact du passif enǀironnemental du site.

A côté de ce cadre de gestion, la dynamique des Lois Grenelle incite les collectivités à limiter l'Ġtalement

urbain et à renouveler la ville sur la ville, générant ainsi une accélération du rythme de reconversion de

sites1. Dans ce contexte, la reconquête des friches urbaines constitue un enjeu important. Inscrit dans le

deuxième Plan National Santé Environnement (PNSE2, 2009-2013), le renforcement de la gestion des sites

existants ou futurs.

tĠmoignent la crĠation de l'Observatoire de la QualitĠ de l'Air Intérieur (OQAI) en 2001 et la

réglementation émergente en France pour l'air intĠrieur.

dans l'air au travers de diagnostics et de modélisations sont les premières réponses techniques à apporter

à ces différentes demandes réglementaires.

Le présent guide méthodologique, relatif à l'Ġǀaluation des transferts de COV du sol ǀers l'air intérieur et

extérieur, rédigé dans le cadre du projet de recherche FLUXOBAT, s'adresse ă la maŠtrise d'ouǀrage de

prestataires réalisant les études. Il a pour objet de fournir des outils et des méthodes pour diagnostiquer

les sites, mesurer et modéliser les impacts associés.

Les recommandations formulées reposent sur la réglementation, les méthodes et normes existantes, ainsi

Coordonné par BURGEAP et cofinancĠ par l'ANR, le projet FLUXOBAT associe des laboratoires de

recherche (IMFT, LHYGES), des EPIC (CSTB, INERIS), des entreprises (TERA environnement, BURGEAP) et

une collectivité territoriale (Communauté urbaine du Grand Lyon). Le projet d'une durĠe de 4 ans

Les documents relatifs au projet FLUXOBAT sont disponibles sur le site internet du projet :

www.fluxobat.fr Les partenaires de FLUXOBAT vous en souhaitent une bonne lecture et une utilisation fructueuse !

1 De 2005 à 2010, les surfaces de friches urbaines reconverties en France ont représenté plus d'un millier et demi d'hectares (ACUF,

2010)
© BURGEAP / CSTB / Grand Lyon/ LHYGES / INERIS / IMFT / TERA Environnement - nov 2013 3

2. RESUME

RESUME

La question des transferts de polluants organiques ǀolatiles des sols ǀers l'air se pose ă toute maŠtrise

bâtiments. Les gestionnaires de parcs immobiliers (collectivités, syndics, etc.) peuvent également s'y

(ARS, DREAL), dans leur rôle de garant de la gestion des pollutions industrielles et de la santé des

prescrivent. Enfin, les recommandations formulées ici visent, les prestataires qui réalisent les études

(bureaudž d'Ġtude, etc.).

Yue faire pour s'assurer de l'absence de pollution potentielle par des substances ǀolatiles sur un site

(que je gère ou que je souhaite réaménager, acheter ou vendre) ? son usage actuel ?

Que faire pour réaménager un site pollué avec conservation des bâtiments existants ou construction

de bâtiments nouveaux ? incompatible avec son usage ?

En référence aux prestations de la norme

NF X 31-620, le guide FLUXOBAT fournit les

éléments permettant de répondre à ces questions.

Synthétisant les recommandations

formulées dans le guide, des schémas permettent au lecteur d'identifier les outils de diagnostic et de modélisation à mettre méthodologie générale, ils reposent sur une approche progressive et proportionnée.

Le guide est structuré par chapitre comme illustré ci-dessus. Dans un premier temps, un chapitre est

dédié à la méthodologie générale, qui décrit le pĠrimğtre et l'organisation du guide, le cadre

réglementaire et normatif tant dans le domaine des sites et sols pollués que dans celui de la qualité de

l'air.

Dans le chapitre 1, les outils de diagnostic et de modélisation sont présentés au regard des objectifs

verrous tant techniques que méthodologiques.

Dans un deuxième temps, sont présentés les mécanismes de transport des composés organiques volatils

dans les quatre compartiments étudiés (sols, soubassements et dalle, air intérieur, air extérieur). Sont

des paramètres nécessaires à la compréhension des transferts et des recommandations quant à leur

mesure sur site ou au laboratoire.

Les diagnostics sont déclinés en 4 chapitres : mesures des paramètres physiques (chapitre 3), mesures de

concentration dans les gaz des sols (chapitre 4) et l'air intĠrieur (chapitre 6) et mesures de flux à

Méthodologie générale

Mécanismes de transport

DiagnosticsModélisation

© BURGEAP / CSTB / Grand Lyon/ LHYGES / INERIS / IMFT / TERA Environnement - nov 2013 4

Après un état des lieux des normes et guides existants, des recommandations portant sur le

illustrées par des travaux réalisés dans le cadre du projet FLUXOBAT. En particulier, les mesures et

modélisations conduites ont mis en évidence de fortes variations temporelles et spatiales des

dimensionnement des diagnostics. Dans tous les cas, la localisation des points de mesures, la méthode et

la durée de prélèvement doivent être choisies au regard de l'objectif recherchĠ.

Concernant la modélisation, une typologie de modèles de transport est proposée en lien avec le degré

d'approfondissement et la compledžitĠ des situations ă traiter. RĠpondant ă diffĠrents objectifs d'Ġtude, le

avantages / inconvénients (chapitre 7). Sont ainsi mis en aǀant l'utilisation (i) de facteurs empiriques

d'attĠnuation pour la discrimination de situations nécessitant ou non un approfondissement, puis (ii)

al. 2008), et enfin (iii), dans des situations complexes, le couplage de modèles dont des modèles

numériques dans le(s) compartiment(s) où les hétérogénéités ne permettent pas les simplifications

imposées par les modèles analytiques. Ainsi, comme pour les diagnostics, une approche progressive et

proportionnée de la modélisation est recommandée.

paramètres) sont présentées au chapitre 8 qui précise par ailleurs leur origine recommandée et possible.

Pour les éléments de géométrie, un questionnaire est proposé (annexe 3) tandis que pour les paramètres,

des données de la littérature sont recensées.

Enfin, les différentes étapes de modélisation (chapitre 9) mettent en edžergue l'importance de la

compréhension des transferts et de la connaissance de la géométrie des aménagements dans le choix

de confrontation avec les mesures et la modélisation numérique 3D sur le bassin expérimental SCERES

(annexe 7) et sur le site atelier FLUXOBAT (annexe 9), montrent d'une part la faisabilitĠ d'une

représentation de la dalle par un milieu poreux équivalent (modèles de Waitz et al. 1996 et Bakker et al.

2008). D'autre part, ils illustrent l'influence significatiǀe du choidž du type de fondation et des

caractéristiques géométriques et physiques du système sur les concentrations modélisées. Les travaux

Mentionnons que les variations spatiales et temporelles des flux et concentrations dans les gaz du sol et

dans l'air intĠrieur mesurées sur le site atelier FLUXOBAT ainsi que les hypothèses de modélisation

retenues sont dépendants des caractéristiques de la pollution, des sols et du bâtiment. Ils ne peuvent de ce

fait être transposés tels quels à une autre situation. © BURGEAP / CSTB / Grand Lyon/ LHYGES / INERIS / IMFT / TERA Environnement - nov 2013 5

Sommaire

1. METHODOLOGIE GENERALE ...................................................................... 16

1.1. PERIMETRE DU GUIDE ................................................................................................... 16

1.1.1. Etat des lieux et champs concernés par le guide ....................................................... 16

1.1.3. Organisation et lecture du guide ................................................................................ 20

1.2. CADRE REGLEMENTAIRE ET NORMATIF ........................................................................ 21

1.2.1. Les sites et sols pollués ............................................................................................... 22

1.2.2. L'air intĠrieur et l'air edžtĠrieur ................................................................................... 25

1.2.3. Documents et guides edžistants sur l'Ġǀaluation des transferts de COV ǀers l'air intĠrieur .. 26

1.3. LES OUTILS ET LEURS OBJECTIFS .................................................................................... 27

1.3.1. Les diagnostics ............................................................................................................ 27

1.3.2. Les modélisations ....................................................................................................... 30

1.4. CONSTAT DE MISE EN VUVRE ET VERROUS .................................................................. 32

1.4.1. Les diagnostics ............................................................................................................ 33

1.4.2. Les modélisations ....................................................................................................... 35

1.5. OUTILS EN FONCTION DE L'OBJECTIF ............................................................................ 38

1.6. BIBLIOGRAPHIE ............................................................................................................. 45

2. MECANISMES DE TRANSPORT ................................................................... 49

2.1. TRANSPORT DE VAPEURS EN ZONE NON SATUREE ....................................................... 50

2.1.1. Transport diffusif dans les gaz du sol ......................................................................... 51

2.1.2. Transport dispersif dans les gaz du sol ....................................................................... 52

2.1.3. Transport induit par l'Ġǀaporation d'eau ................................................................... 52

2.1.4. Echanges entre phases et réactions biochimiques ..................................................... 53

2.2. TRANSPORT DE VAPEURS VERS L'AIR INTERIEUR .......................................................... 55

2.2.1. Transport de vapeurs en fonction du soubassement ................................................. 55

2.2.2. Transport de vapeurs à travers la dalle ...................................................................... 56

2.3. TRANSPORT DE VAPEURS DANS L'AIR INTERIEUR DU BATIMENT .................................. 59

2.4. TRANSPORT VERS ET DANS L'AIR EyTERIEUR ................................................................ 60

2.4.1. Fludž ă l'interface sol -atmosphère .............................................................................. 60

2.4.2. Transport dans l'air edžtĠrieur ..................................................................................... 61

2.5. INFLUENCE DE CERTAINS PARAMETRES EXTERNES SUR LES MECANISMES DE TRANSPORT 62

2.5.1. Température ............................................................................................................... 62

2.5.2. Niveau statique de la nappe ....................................................................................... 64

2.5.3. Pression atmosphérique ............................................................................................. 64

2.5.4. Turbulence atmosphérique et vent ............................................................................ 65

2.5.5. Pluviométrie ............................................................................................................... 66

2.6. LES PARAMETRES .......................................................................................................... 66

2.7. BIBLIOGRAPHIE ............................................................................................................ 68

© BURGEAP / CSTB / Grand Lyon/ LHYGES / INERIS / IMFT / TERA Environnement - nov 2013 6

3. MESURES DES PARAMETRES PHYSIQUES ................................................... 72

3.1. PARAMETRES DU SOL ................................................................................................... 72

3.1.1. Porosité ...................................................................................................................... 72

3.1.2. Teneur en eau ............................................................................................................. 72

3.1.3. Teneur en air .............................................................................................................. 73

3.1.4. Carbone organique / matières organiques ................................................................. 73

3.1.5. PermĠabilitĠs ă l'air et ă l'eau .................................................................................... 74

3.2. PARAMETRES DE LA DALLE ........................................................................................... 78

3.2.1. Porosité ...................................................................................................................... 78

3.2.2. Teneur en eau ............................................................................................................. 80

3.2.3. Coefficient de diffusion .............................................................................................. 85

3.2.4. Dispositif permettant la mesure de l'ensemble des paramğtres ............................... 87

3.2.5. Fissuration .................................................................................................................. 90

3.3. PARAMETRES DU BATIMENT ........................................................................................ 91

3.3.1. PermĠabilitĠ ă l'air de l'enǀeloppe d'un bątiment ..................................................... 91

3.3.2. Caractérisation du système de ventilation et de ces composants ............................. 92

3.3.3. Renouǀellement d'air du bątiment ............................................................................ 93

3.3.4. DiffĠrence de pression entre l'intĠrieur et l'edžtĠrieur du bątiment........................... 93

3.3.6. Caractéristiques géométriques du bâtiment .............................................................. 94

3.4. PARAMETRES PHYSIYUES DE L'ENVIRONNEMENT EyTERIEUR ...................................... 95

3.4.1. Pression atmosphérique ............................................................................................. 95

3.4.2. Vent ............................................................................................................................ 95

3.4.3. PluǀiomĠtrie et taudž d'humiditĠ ................................................................................. 96

3.4.4. Température ............................................................................................................... 96

3.5. BIBLIOGRAPHIE ............................................................................................................. 97

4. MESURE DES CONCENTRATIONS DANS LES GAZ DE SOL ............................. 101

4.1. LES DIFFERENTS OBJECTIFS DE MESURES DE CONCENTRATION DANS LES GAZ DU SOL . 101

4.2. LE CADRE REGLEMENTAIRE, NORMATIF ET LES METHODES EXISTANTES ...................... 103

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