Développement d'outils optimisés pour l'évaluation des transferts de COV depuis une source dans le sol ou la nappe vers l’air atmosphérique et l'air intérieur des bâtiments – FLUXOBAT

La compréhension des transferts a été conduite à trois échelles :
• A l’échelle du laboratoire (transferts en colonne de Trichloréthylène - TCE - gazeux à travers des sables surmontés d’un béton vieilli) qui s’intéresse plus particulièrement aux transferts à travers les bétons ;
• A l’échelle de deux plateformes expérimentales :
? le bassin SCERES du LHYGES ayant permis de comprendre les transferts de TCE gazeux au sein de la Zone Non Saturée (ZNS), vers l’air intérieur d’un volume réduit (caisson surmontant une dalle de béton vieillie de 1,6 m²) et vers l’air atmosphérique (inter-comparaison de différentes méthodes et dispositifs de mesures de flux) ;
? la maison expérimentale MARIA du CSTB sur laquelle des mesures d’abattement à travers la dalle ont été mesurés et des modélisations exploitées pour apprécier la variabilité spatiale dans l’air intérieur ainsi que l’interprétation d’expérimentations existantes ;
• A l’échelle d’un site atelier où une pollution concentrée en Perchloréthylène (PCE) est présente dans les sols. Les difficultés inhérentes aux hétérogénéités de sol, de dalle et de renouvellement d’air ont ici été interprétées à travers les diagnostics et modélisations conduites.
A chacune de ces échelles ont été mises en œuvre des outils de modélisation (numérique intégral, numérique découplé ZNS+dalle/air et analytiques 1D) et des outils de diagnostics permettant de lever les verrous techniques (faisabilité de diagnostics, représentativité des outils), et les verrous méthodologiques concernant d’une part le dimensionnement, la mise en œuvre et l’interprétation des diagnostics et d’autre part le choix des outils de modélisation et des paramètres nécessaire à leur mise en œuvre.

Le guide méthodologique, relatif à l’évaluation des transferts de COV du sol vers l’air intérieur et extérieur, rédigé dans le cadre du projet de recherche FLUXOBAT, s’adresse à la maîtrise d’ouvrage de projets d’aménagement urbain, aux gestionnaires de parcs immobiliers, à l’administration ainsi qu’aux 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 que sur les enseignements des travaux menés. Elles concernent le dimensionnement, la mise en œuvre et l’interprétation des diagnostics et modélisations réalisées pour l’évaluation des transferts et des impacts.
Le site internet du projet (www.fluxobat.fr) présente les travaux réalisés, les articles et communications produites. Le guide méthodologique y est accessible.

A l’issue du projet et la production du guide méthodologique, les perspectives ouvertes concernent :
• la prise en compte dans l’évaluation des impacts de la biodégradation des COV dans la zone non saturée. En effet, dans FLUXOBAT, que ce soit à l’échelle des plateformes expérimentales ou du site atelier, l’inexistence de tels phénomènes n’a pas permis la formulation de recommandations spécifiques ;
• l’établissement des liens de causalité entre les facteurs d’influence (météorologiques, usages des bâtiments) et la variabilité temporelle et spatiale des concentrations dans les gaz du sol et dans l’air intérieur et extérieur. Au-delà des travaux réalisés, l’interprétation statistique des données acquises apportera un poids complémentaire aux recommandations formulées ;
• la mesure in situ de la perméabilité des soubassements à l’échelle de bâtiment ou à des échelles réduites représentatives. Dans le cadre du projet, l’échelle concernée est restée décimétrique, ne permettant pas d’intégrer les éventuels passages préférentiels tels que des réseaux, trappes, etc. ;
• la mesure in situ des flux convectifs et diffusifs à travers les soubassements ;
• la validité des dispositifs de prélèvements passifs des concentrations dans les gaz des sols. A l’heure actuelle, des travaux sont en cours sur le sujet.
Parallèlement, un retour d’expérience sur l’efficacité des mesures de gestion mises en place sur les bâtiments construits depuis une dizaine d’année et la pérennité de ces mesures de gestion constitue un axe de recherche qui s’intègre dans la volonté d’améliorer la gestion technique et économique de la problématique. Dans ce contexte, le développement de solutions passives (matériaux spécifiques) faisant obstacles aux transferts constitue une perspective majeure qui permettrait de répondre à cet enjeu de pérennité.

Les productions scientifiques associées au projet sont disponibles sur www.fluxobat.fr.
Il est à noter que parmi les outils pouvant être déployés pour la mesure des paramètres physiques, une nouvelle méthode pour l’évaluation de l’ensemble des paramètres physico-chimiques du transfert des COV gazeux à travers un béton a été développée, elle fait l’objet d’un dépôt d’un brevet (Musielak M., Soeparno R., Marcoux M. et Quintard M., ref. 26253FR, déposé en juillet 2012).

Les évaluations des risques pour la santé liées à la présence de polluants organiques volatils dans le milieu souterrain sont réalisées sous la pression d'une réglementation de plus en plus attentive à cette problématique (nouvelles circulaires de gestion des sites et sols pollués du MEDAD parues en 2007). La part prépondérante de l'exposition, liée au transfert des polluants vers l'air intérieur des bâtiments, présente des difficultés d'estimation liées à la représentativité des mesures et à l'inadéquation des outils de modélisation (des écarts de plusieurs ordres de grandeur sont couramment observés entre le résultat d'un modèle et les mesures).
Le traitement déterministe complet de cette problématique est particulièrement délicat en raison de la complexité des mécanismes d'écoulement et de transport dans les compartiments sol/béton/air intérieur du bâtiment et de la forte variabilité spatio-temporelle des paramètres.
Le projet FLUXOBAT a pour objectifs de lever les verrous scientifiques (rôles respectifs de la convection, diffusion , effet d'échelle, etc.) et méthodologiques (prise en compte des hétérogénéités du milieu et du polluant, variations temporelles des mesures, couplage des transferts sol/béton/bâtiment, etc.). Pour ce faire, des moyens expérimentaux seront mis en oeuvre à trois échelles de mesure (laboratoire, sites pilotes, site industriel), visant une meilleure compréhension des mécanismes en jeu et l'amélioration des protocoles de mesure et des méthodologies de modélisation. Le projet FLUXOBAT consiste ainsi à développer une méthodologie robuste d'estimation des transferts des composés organiques volatils (hydrocarbures pétroliers, organo-chlorés aliphatiques, etc.) du milieu souterrain vers l'air intérieur des bâtiments. Le projet a pour ambition d'apporter aux acteurs de la gestion des sites pollués (marché potentiel de plusieurs milliers de sites en France) des méthodes et outils permettant de mener de façon plus fiable les évaluations de transfert et de risques sanitaires associées au transport des polluants volatils des sols vers les bâtiments. La sécurisation de ces évaluations devrait se traduire par une gestion plus efficace et plus durable des pollutions de sols (respect des objectifs sanitaires réglementaires de plus en plus contraignants dans l'air intérieur des bâtiments, diminution des volumes de sols excavés et traités hors site). Les livrables du projet, comprenant un guide méthodologique (mécanismes à prendre en compte, protocoles de mesures et de modélisation, recommandations pour l'interprétation des données, etc.) et un rapport final (Etat de l'art et principaux résultats des travaux menés) seront largement diffusés aux acteurs de la gestion des sites pollués (bureaux d'études, entreprises de travaux, administrations, institutionnels, maîtres d'ouvrages, laboratoires de recherche, etc.) au travers de sites web, publications, conférences, réseaux et associations professionnels dont les partenaires du projet sont membres.