ÉCHANTILLONNAGE ET SUIVI DES DÉVERSEMENTS … · 4 5 Figure 2 : Emplacement des stations d’échantillonnage de l’eau à proximité de la position échouée d’un navire (étoile

GUIDED’INFORMATIONSTECHNIQUES

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ÉCHANTILLONNAGEETSUIVIDESDÉVERSEMENTSD’HYDROCARBURESENMER

2 ÉCHANTILLONNAGEETSUIVIDESDÉVERSEMENTSD’HYDROCARBURESENMER

Introduction

Suite à un déversement d’hydrocarbures, les gouvernements et autres acteurs souhaitent souvent connaître l’étendue de la contamination des ressources essentielles ou l’impact de l’accident sur l’environnement marin. Cette information est importante pour déterminer si une intervention rapide sera nécessaire afin de protéger la santé humaine ou les ressources sensibles. Dans le but de faciliter la prise de décision, il est possible de mettre en place des programmes de suivi, souvent avec relevés et prélèvement d’échantillons de l’hydrocarbure, de l’eau, des sédiments ou des organismes marins, pour être soumis à une analyse chimique.

Ce document donne une vue d’ensemble des procédures de suivi et d’échantillonnage pouvant être employées pour le suivi qualitatif et quantitatif de la contamination par les hydrocarbures. Tandis que les analyses qualitatives peuvent confirmer la source de la contamination par les hydrocarbures, les programmes de suivi ont tendance à évaluer les modifications quantitatives des niveaux d’hydrocarbures avec le temps. Des conseils de bonne pratique analytique sont donnés, ainsi qu’une explication de la terminologie courante. Les techniques et observations requises pour le suivi de certains effets écologiques ou biologiques spécifiques et pour le suivi des contaminants dans l’air n’entrent toutefois pas dans le champ de ce document.

Figure 1 : Suite à un déve rsemen t d’hydrocarbure, un programme de suivi peut être nécessaire pour dé te rm ine r l’évolution du niveau de contaminants dans l’environnement.

Généralités

En cas de déversement, les objectifs du programme de suivi dictent les méthodes employées. La première étape consiste généralement à documenter l’étendue de la contamination par les hydrocarbures au moyen d’une opération de reconnaissance aérienne ou bien de relevés effectués à bord de bateaux ou à terre. Cela permet d’établir la répartition et l’étendue de la pollution et, dans le cas des ressources menacées, de formuler des stratégies de lutte antipollution pour les protéger. Un tracé de l’étendue de la contamination (Figure 1) facilitera l’élaboration d’un programme de suivi et permettra d’identifier des stations d’échantillonnage à l’intérieur et à l’extérieur de la zone touchée, en fonction des objectifs spécifiques du suivi. Les raisons motivant un programme de suivi suite à un déversement d’hydrocarbures varient d’un accident à l’autre. Il n’est pas forcément nécessaire lorsque le déversement est de faible ampleur et qu’aucune ressource n’est menacée, ou bien si les effets de l’hydrocarbure sur une ressource particulière sont bien connus et maîtrisés. Les programmes de suivi mis en place par le passé ont souvent visé les objectifs suivants :

• vérifier l’origine de la pollution par les hydrocarbures ;• établir le risque de transfert de contaminants vers la chaîne

alimentaire humaine ;• déterminer les effets de la pollution sur les poissons et fruits de

mer vendus dans le commerce, en appui de la prise de décision concernant la nécessité ou non d’imposer des restrictions de pêche ;

• vérifier la causalité, c’est-à-dire établir si oui ou non les effets éventuellement observés sont directement attribuables à des concentrations d’hydrocarbures élevées suite à un événement de pollution spécifique ;

• mesurer les concentrations d’hydrocarbures dans les sédiments ou dans l’eau, afin de faciliter la prise de décision concernant la poursuite ou l’arrêt de l’opération de dépollution ;

• déterminer la baisse des concentrations d’hydrocarbures dans l’environnement marin et suivre le rétablissement ;

• établir les conditions aptes à la mise en œuvre et au maintien de mesures de restauration ;

• démontrer que les dommages causés par un déversement ont été évalués, que le rétablissement est en cours et que les

concentrations d’hydrocarbures dans l’environnement marin reviennent aux niveaux normaux ;

• prendre en compte les exigences de suivi imposées par les règlements nationaux applicables, notamment en ce qui concerne la qualité des eaux de baignade.

L’objectif de tout programme de suivi doit être de fournir des informations fiables, objectives et utiles en réponse à des préoccupations spécifiques et rationnelles concernant la présence d’hydrocarbures déversés dans l’environnement. L’étendue et le niveau de la contamination de l’environnement dans le temps sont les paramètres fondamentaux de la plupart des programmes de suivi ; pour la plus grande majorité des accidents, ils sont les seuls qu’il convient de mesurer. Des examens plus approfondis du potentiel d’impact environnemental suite à une contamination par les hydrocarbures peuvent être effectués parallèlement au programme de suivi, mais les méthodologies employées pour l’observation des ressources ou des habitats individuels sont variées et nombreuses. Ainsi, ce document s’intéresse spécifiquement au raisonnement et à la méthodologie du suivi de la contamination, en appui de la prise de décision pendant les opérations de lutte antipollution.

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1 Voir les Guides d’Informations Techniques de l’ITOPF : Devenir des déversements d’hydrocarbures en mer, Effets de la pollution par les hydrocarbures sur les pêches et la mariculture, Effets de la pollution par les hydrocarbures sur les activités sociales et économiques et Effets de la pollution par les hydrocarbures sur l’environnement.

5Tableau 1 : Exemples d’objectifs et d’activités de suivi d’accidents de pollution par les hydrocarbures survenus dans le passé. Les divers paramètres analysés sont traités plus loin, dans l’encadré 1.

Lieu Objectifdusuivi ActivitédesuiviAmérique du Sud

Déterminer l’étendue de la contamination par les hydrocarbures et le besoin de poursuivre les opérations de nettoyage.

Des relevés complets du navire et du littoral ont été effectués pour documenter visuellement la présence et l’absence d’hydrocarbures sur l’eau et l’étendue de la pollution du littoral. Les sites pollués nécessitant un nettoyage ont été recensés et les techniques de nettoyage appropriées recommandées. Des observations continues pendant les opérations de nettoyage et une inspection finale une fois les travaux achevés ont permis de formuler des recommandations concernant l’arrêt des travaux de nettoyage au moment oppportun.

Europe Établir le niveau de contamination par les hydrocarbures dans les sédiments aux principaux sites pollués suite à l’accident.

Des échantillons de sédiment ont été prélevés des plages et des eaux peu profondes aux principaux sites pollués suite à l’accident, sur une période de 3 mois. Les échantillons ont été analysés pour établir la présence de THC et d’HAP. Les résultats du suivi ont fait apparaître que l’essentiel du sédiment était relativement inaffecté par le déversement d’hydrocarbures.

Océan Indien

Établir si l’eau potable dans les puits situés sur le littoral a été contaminée suite à la perte de la cargaison de phosphate et d’hydrocarbure de soute.

Des échantillons d’eau ont été prélevés dans les puits présents le long du littoral contaminé et dans les puits en dehors de la zone, avant d’être analysés pour détecter la présence de phosphate, d’HAP et de métaux lourds. La comparaison des valeurs moyennes pour l’eau prélevée au sein des puits de référence et des puits dans la zone contaminée n’a pas révélé de différence notable, permettant de conclure que l’accident n’avait pas causé de contamination de l’approvisionnement local en eau potable.

Océan Atlantique

Établir l’étendue spatiale et la durée de la contamination potentielle pour une pêcherie.

Un programme d’échantillonnage a été mis en place, pour prélever des échantillons d’espèces de la zone touchée et de sites de références, sur plusieurs mois. Les échantillons ont été analysés pour surveiller les taux de dépuration des HAP, puis comparés aux niveaux de bruit de fond.

Bien qu’il soit important de définir les objectifs de tout programme de suivi avec autant de précision que possible avant le début des travaux, une approche par étapes donne la latitude nécessaire pour inclure de nouveaux objectifs ou corriger les objectifs de départ, en fonction des résultats d’une étape antérieure.

Trois démarches complémentaires sont possibles pour les programmes de suivi :

• la comparaison des données avant et après le déversement ;• la comparaison de données provenant de zones contaminées

et de sites de référence non contaminés, et• le suivi des changements sur une période déterminée.

Le suivi constitue une interface importante entre les aspects scientifiques, juridiques, opérationnels et financiers d’un accident. Des résultats obtenus systématiquement peuvent servir à confirmer la source du déversement et, partant, les responsabilités juridiques. Ils peuvent également servir à valider les décisions prises pendant l’opération de nettoyage (par exemple, les méthodes appropriées et les critères d’arrêt optimaux), ainsi qu’à suivre le rétablissement de l’environnement. Etant donné que le résultat des études de suivi peut avoir une influence importante sur l’indemnisation et autres aspects financiers, la démarche la plus constructive est une démarche de coopération entre toutes les parties concernées. Cela est possible par le biais d’opérations conjointes d’échantillonnage et d’analyse, par le recours à un tiers indépendant, ou en confiant l’échantillonnage et l’analyse à une partie en vue d’un partage des résultats. Bien que des différences d’opinion soient possibles dans l’interprétation des résultats, chacune de ces approches réduit les efforts et les frais inutiles et maximise les chances d’entente sur l’essentiel.

Élaborationd’unprogrammedesuivi Une bonne connaissance du devenir, du comportement et des effets de l’hydrocarbure déversé, mais aussi des voies éventuelles d’exposition des ressources à la pollution, facilitera la prise de décision sur la nécessité ou non d’un programme de suivi et,

le cas échéant, sa mise en place1. L’étendue géographique de la pollution permet à la zone concernée d’être délimitée, même si ces limites doivent parfois être revues dans les cas de rejet continu d’hydrocarbures, lorsque la remobilisation des hydrocarbures échoués entre en jeu, ou si les premiers résultats de l’échantillonnage et de l’analyse indiquent que la zone touchée n’est pas celle que l’on croyait au départ. Le type d’hydrocarbure déversé et le degré d’exposition probable des ressources naturelles exposées sont également des paramètres essentiels à intégrer dans l’élaboration d’un plan de suivi. La prise en compte de ces facteurs, ainsi que des voies d’exposition possible, permet d’appliquer des paramètres spatiaux et temporels appropriés.

La première étape de l’élaboration d’un programme de suivi consiste à définir clairement les objectifs de l’étude et à établir quelles données seront nécessaires pour les accomplir. Les objectifs, qui définiront le champ et le contenu du programme, sont normalement fixés par une autorité gouvernementale ou en réponse à des demandes d’indemnisation potentielles à l’encontre du pollueur. Quel que soit le cas de figure, le champ de l’étude et son plan de mise en œuvre doivent être convenus dès le départ et, dans l’idéal, dans un esprit de coopération, comme indiqué plus haut.

Une fois les objectifs convenus, un plan de suivi détaillé peut être créé. Il établit le type de données à acquérir et détermine la nécessité d’échantillonner, la répartition et le type des stations d’échantillonnage, ainsi que le nombre et le volume d’échantillons à prélever à chaque station. La fréquence d’échantillonnage, le type d’analyse et le calendrier général de l’étude dépendront des objectifs du suivi. Par exemple, si l’objectif est d’établir que les concentrations d’hydrocarbure dans l’environnement reviennent aux niveaux de bruit de fond, l’étude peut être considérée comme achevée une fois que ces niveaux ont été atteints ou que les résultats font apparaître un taux de diminution satisfaisant. En ce qui concerne les déversements d’hydrocarbures provenant de

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5Figure 2 : Emplacement des stations d’échantillonnage de l’eau à proximité de la position échouée d’un navire (étoile jaune). (Source : suivi de l’environnement effectué dans la baie de Lyme suite à l’échouement du MSC Napoli en janvier 2007, avec évaluation d’impact. CEFAS Aquatic Environmental Monitoring Report no. 61 – http://cefas.defra.gov.uk).

navires, les données pré-déversement sont rares et les possibilités d’obtenir de vrais échantillons témoins seront peu nombreuses. Pour cette raison, lors d’un accident, les programmes de suivi s’appuient souvent sur des données de contrôle collectées sur des sites de référence voisins indemnes. Il est important de veiller à ce que les sites de référence sélectionnés soient représentatifs des types d’habitat étudiés au sein de la zone touchée, et comparables en termes d’organismes présents, de topographie et de nature physique, par exemple l’exposition aux courants ou à l’action des vagues. Par ailleurs, les relevés effectués pour obtenir des données quantitatives doivent prendre en compte la variabilité naturelle de l’écosystème. La comparaison d’une série de mesures prises dans le temps sur des sites de référence et au sein de la zone touchée permet de tenir compte de la variabilité naturelle et des changements saisonniers.

Le tableau 1 donne des exemples d’objectifs de suivi de marées noires récentes, accompagnés d’un résumé des activités de suivi entreprises.

EmplacementetnombredesitesdesuiviLes relevés de terrain peuvent être utiles pour la collecte rapide de données géoréférencées sur l’emplacement et l’étendue de l’hydrocarbure. Ils peuvent également être utiles dans le cadre d’un suivi qualitatif de l’efficacité des opérations de nettoyage du littoral ou de la progression du rétablissement naturel, surtout lorsque ces opérations sont effectuées à intervalles réguliers. L’emplacement et le nombre de sites à inclure dans les relevés de terrain ou de stations d’échantillonnage dépendront largement de la variabilité de l’impact, ainsi que de la variabilité et de l’étendue du littoral touché. Il convient de toujours veiller à ce que les sites choisis soient représentatifs de la zone nettoyée, de la contamination observée ou de l’habitat suivi. La plupart des scénarios de déversement d’hydrocarbures ne demandent toutefois pas de procédures statistiques sophistiquées pour déterminer le nombre de sites à étudier ou le nombre d’échantillons à prélever. En réalité, des compromis et un certain degré de pragmatisme sont souvent nécessaires pour veiller à la fois à la fiabilité statistique et à la prise en compte pratique de la variabilité spatiale et temporelle globale d’écosystèmes complexes, dans les délais disponibles et les limites financières imposées. Il existe par ailleurs peu de règles universelles portant sur l’emplacement et le nombre optimaux de stations d’échantillonnage pour les études de suivi post-déversement. Ils dépendent des objectifs du programme de suivi et du nombre de variables spécifiques à chaque cas. Par exemple :

• la quantité et le type d’hydrocarbure déversé ;• le comportement de vieillissement de l’hydrocarbure (étalement,

dissolution, etc.) ;• les caractéristiques physiques de la zone touchée (sableuse,

exposée, etc.) ;• la nature et l’emplacement des ressources sensibles ;• les moyens disponibles pour l’échantillonnage et l’analyse ; et• les conditions physiques risquant de restreindre l’échantillonnage

(accès ou météo).

Dans les situations les plus simples, par exemple lorsque l’objectif est d’établir la source de la contamination, l’échantillonnage fondé sur la probabilité n’est pas nécessaire. À la place, un très petit nombre d’échantillons prélevés de la nappe d’hydrocarbures ou du littoral contaminé est normalement accepté par toutes les parties comme représentatif de cette contamination.

Dans quelques cas, les emplacements et les nombres optimaux de

stations d’échantillonnage peuvent être déduits en superposant sur une carte de la zone d’étude une grille montrant la contamination par les hydrocarbures, avec coordonnées GPS. Un transect ou une série de transects peuvent être utiles pour définir les tendances relativement à la distance par rapport à la source de pollution (Figure 2) ou à d’autres variables environnementales, telles que le marnage. Cette démarche systématique s’avère particulièrement utile pour les zones de littoral relativement homogènes, dont les larges zones de marais ou de sable. Dans les zones de frange littorale à caractéristiques physiques complexes (baies séparées, par exemple) ou lors de déversements touchant un long trait de côte, il est possible de subdiviser la zone d’étude en zones stratifiées de plus petites dimensions à suivre individuellement. Dans la pratique, les stations d’échantillonnage doivent être sélectionnées de manière à être représentatives de la distribution de l’hydrocarbure et des gradients environnementaux naturels. Il est utile, à cet égard, d’exploiter les connaissances locales lors de la préparation du programme de suivi.

Des démarches d’échantillonnage entièrement aléatoires sont possibles mais rares lorsque l’échantillonnage a pour seule finalité de déterminer les contaminants dans le cadre d’un programme de suivi. Bien qu’une approche aléatoire laisse davantage de place à l’inférence statistique dans la communication des résultats, un nombre considérablement plus élevé d’échantillons doit être analysé, moyennant un coût proportionnellement plus élevé, pour un faible degré d’amélioration des données obtenues. Dans les cas complexes, un compromis utile peut être obtenu en rendant aléatoire certains éléments de l’étude, par exemple en utilisant un échantillonnage aléatoire stratifié, un échantillonnage par étapes plus sophistiqué (en grappes) ou un échantillonnage composite. La mise en place, dans de tels cas, d’un modèle approprié d’échantillonnage fondé sur la probabilité, peut demander de faire appel à un statisticien de l’environnement. Divers modèles de démarche statistique appliquée aux plans d’échantillonnage sont résumés au Tableau 2.

CalendrierduprogrammedesuiviBien qu’il n’y ait pas de délais impératifs pour le suivi des contaminants et les activités d’échantillonnage à la suite d’un déversement, un démarrage le plus rapide possible permettra de détecter les effets à court terme (éphémères) et d’enregistrer l’évolution de l’étendue de la contamination le plus tôt possible. Lorsque l’échantillonnage est nécessaire, des échantillons d’hydrocarbures de sources potentielles doivent être prélevés


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5Tableau 2 : Approches statistiques typiques de la distribution des stations d’échantillonnage dans le cadre du suivi post-déversement.

5Tableau 3 : Éléments typiques d’une proposition de budget

Stratégied’échantillonnage Principalescaractéristiquesrelativesausuivipost-déversement

Échantillonage au jugé

Une démarche logique et facile à mettre en œuvre, particulièrement pour l’identification des signatures chimiques et les programmes de suivi consensuels à faible charge de travail. Un exemple d’échantillonnage non probabiliste, fondé sur le jugement de la personne qui effectue l’échantillonnage.

Échantillonnage aléatoire simple

Les échantillons sont choisis de manière entièrement aléatoire parmi un groupe plus important. Statistiquement fiable, facile à mettre en œuvre dans les zones homogènes (mer libre, traits de côte longs et constants, pêcheries) ; difficile dans les zones à trait de côte varié et à niveaux de contamination variables.

Échantillonnage aléatoire stratifié

Une variation « au jugé » de l’échantillonnage aléatoire simple, dans laquelle les zones sont divisées en sous-groupes (ou strates) spécifiques pour l’échantillonnage aléatoire. Appropriés dans les zones hétérogènes (de caractère divers) lorsque les sous-groupes au sein d’un groupe général varient.

Échantillonnage systématique (en grille)

Approprié pour les grandes zones avec peu de variations connues, notamment pour l’échantillonnage à partir d’un navire permettant les transects. Statistiquement difficile lorsque d’autres variables risquent d’intervenir systématiquement (par ex. d’autres sources de contamination).

Échantillonnage en grappe

Démarche efficace, en plusieurs phases, qui permet une deuxième étude plus détaillée des points névralgiques recensés lors de la première phase (souvent basé sur un dispositif en grille).

Échantillonnage composite

Démarche en plusieurs phases extrêmement efficace, qui permet d’examiner des zones de grande superficie en combinant les échantillons à analyser. Ne convient pas aux zones de contamination très hétérogène.

Contexte Échantillonnage Analyse Logistique• Nom, date, lieu de

l’accident• Noms et affiliations de

l’équipe scientifique• Objectifs, méthodes et

procédures

• Période et fréquence• Champ géographique• Types d’échantillons

• Laboratoires chargés des analyses

• Plans analytiques et coûts afférents

• Date de publication du rapport

• Description et coûts de l’équipement et des matériaux

• Coûts du soutien logistique éventuel• Coût des déplacements et de l’hébergement

nécessaires

et conservés en même temps que des échantillons des zones touchées (afin d’en vérifier la source) et des échantillons destinés à la collecte de données éphémères (en particulier les échantillons d’eau). Étant donné que de nombreuses évaluations d’impact reposent sur des prédictions de modèle, les données éphémères peuvent être importantes pour documenter la concentration réelle à laquelle les organismes marins ont été exposés dans un but de vérification des prédictions.

La durée du programme de suivi et la fréquence de répétition de l’échantillonnage dépendent des objectifs définis et des caractéristiques inhérentes aux paramètres spécifiques mesurés. Par exemple, la mesure de la concentration totale d’hydrocarbures dans un environnement contaminé est un paramètre pouvant nécessiter des semaines, voire des mois de suivi, avant un retour aux niveaux normaux de concentration. En revanche, si l’objectif est de déterminer l’efficacité d’une technique de lutte antipollution particulière, telle que l’emploi de dispersants, un suivi immédiat et un traitement rapide des résultats sont essentiels pour une prise de décision opportune.

La disponibilité de ressources, notamment de personnel qualifié et de récipients d’échantillonnage adaptés, doit également être prise en compte, ainsi que la logistique et les coûts. La fréquence à laquelle les échantillons peuvent être prélevés correctement et sans danger dépendra du temps, de l’état de la mer et de l’accessibilité des sites d’échantillonnage. En outre, lorsque des effets éphémères sont mesurés, il est parfois nécessaire de redéfinir la zone concernée ou de modifier l’intensité d’échantillonnage désirée en fonction du temps disponible. Dans tous les cas, le calendrier général de mise en place du programme doit tenir compte du temps qui sera probablement requis pour l’analyse des échantillons en laboratoire et de la rapidité d’obtention des

résultats souhaitée. Par exemple, s’il s’agit de déterminer si des pêcheries sont menacées par un déversement, le calendrier d’échantillonnage et d’analyse sera probablement influencé par le besoin de données pour éclairer les décisions quant à la fermeture ou la réouverture de la pêche.

PréparationdubudgetLa prise en charge du coût du programme de suivi dépend du régime juridique applicable dans le pays où l’accident ou les dommages se produisent. Indépendamment du payeur, la préparation d’un projet contenant un budget détaillé en début de processus relève de la bonne pratique (Tableau 3). Dans certains cas, cet aspect peut faire l’objet de discussions avec les organismes d’indemnisation préalablement au début des travaux.

En règle générale, le coût global du suivi doit prendre en considération le niveau d’effort requis, la fréquence des relevés entrepris, le nombre d’échantillons ou de stations d’échantillonnage, les types d’analyses requis, et être proportionné à l’ampleur des enjeux. Cependant, parce que certains coûts sont fixes, par exemple la location de navires, le coût final par échantillon n’est pas forcément fonction du nombre total d’échantillons prélevés ; il peut être possible de prélever plus que le nombre minimum d’échantillons moyennant un modeste supplément. Néanmoins, le coût des analyses ayant tendance à être en corrélation directe avec le nombre d’échantillons, il est souvent recommandé d’analyser uniquement le nombre minimum d’échantillons et de conserver les échantillons restants en lieu sûr au cas où ils seraient requis ultérieurement.

La démarche par étapes est une autre stratégie permettant d’éviter des coûts de suivi disproportionnés. Par rapport à une phase initiale d’échantillonnage qui peut avoir lieu peu après un déversement,

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5Figure 3 : Utilisation d’absorbants pour l’échantillonnage subtidal. Le cadre, auquel l’absorbant est fixé, est remorqué sur le fond marin. La présence d’hydrocarbure sur l’absorbant lorsqu’il est remonté permet de déterminer l’étendue géographique de l’hydrocarbure coulé.

2 Voir le Guide d’Informations Techniques de l’ITOPF : Utilisation des dispersants dans le traitement des déversements d’hydrocarbures.3 Voir les Guides d’Informations Techniques de l’ITOPF : Observation aérienne des déversements d’hydrocarbures en mer et Reconnaissance des hydrocarbures sur les littoraux.

la portée des phases ultérieures est souvent plus restreinte. Les critères pris en compte pour décider de l’arrêt du programme de suivi doivent être établis dès le début, sachant que le suivi des contaminants est généralement conclu lorsque le retour à des niveaux de bruit de fond est détecté.

ChoixdulaboratoireLes laboratoires chargés de l’analyse des échantillons doivent être sélectionnés et acceptés par toutes les parties concernées au stade de l’élaboration du programme. Ils doivent être capables de traiter les nombres prévus d’échantillons et de proposer les techniques nécessaires à l’accomplissement des objectifs du programme. Le questionnaire préliminaire suivant peut aider à établir l’adéquation d’un laboratoire particulier :

• Les techniciens de laboratoire sont-ils expérimentés et qualifiés pour l’analyse des hydrocarbures ?

• Le laboratoire possède-t-il le matériel requis, notamment pour l’UVF (fluorescence ultraviolette), la GC-FID (chromatographie en phase gazeuse – détecteur à ionisation de flamme) et la GC-MS (chromatographie en phase gazeuse – spectrométrie de masse) (décrites plus loin dans ce document) ?

• Le laboratoire est-il homologué au niveau national ou reconnu au niveau international ?

• Quelles sont les procédures d’assurance et de contrôle qualité en place ?

• Les travaux liés au déversement d’hydrocarbures peuvent-ils prendre la priorité sur les activités ordinaires ?

• Quels sont les tarifs appliqués pour la sélection et la soumission des échantillons aux tests ainsi que leurs analyses?

• Quelles sont les modalités de communication des résultats ?• Le laboratoire est-il disposé à expliquer et à défendre ses

résultats au tribunal si nécessaire ?

ContrôledelaqualitéPour assurer une haute qualité constante de l’échantillonnage et de l’analyse, chaque plan de suivi doit comprendre deux éléments fondamentaux :

• un système d’assurance qualité pour veiller à la mise en place de procédures permettant de vérifier la bonne exécution des éléments du plan de suivi, tels que l’échantillonnage et l’analyse, (c.-à-d. un audit du processus) ; et

• un système de contrôle qualité pour veiller à ce que le plan de suivi réalise les objectifs prévus (c.-à-d. un contrôle du produit).

Avant le prélèvement, il peut être convenu que les échantillons seront divisés de plusieurs manières afin de satisfaire les exigences du contrôle qualité :

• échantillons fractionnés : chaque échantillon entièrement homogénéisé est divisé après prélèvement, donnant à deux parties ou plus la possibilité d’entreprendre des analyses indépendantes ;

• échantillons dupliqués sur le terrain : le même dispositif et les mêmes procédures sont employés au même endroit pour prélever deux échantillons ou plus, qui doivent être identiques. Ces échantillons servent à tester la variance des échantillons et leur identité n’est pas toujours communiquée au laboratoire ; ou

• échantillons dupliqués en laboratoire : des échantillons fractionnés remis au même laboratoire pour analyse, mais décrits comme étant deux échantillons différents. Ils peuvent servir à vérifier la précision de l’analyse en laboratoire.

Miseenœuvreduprogrammed’échantillonnageetdesuivi

Le type et l’étendue des données de terrain dépendent des objectifs du suivi. Par exemple, dans le cadre d’un suivi de l’efficacité de l’application de dispersants, en complément des observations visuelles par des observateurs compétents, la fluorescence ultraviolette (UVF) peut servir à rassembler des données sur les concentrations d’hydrocarbures dans la colonne d’eau2. Évidemment, les résultats des relevés de terrain n’ont d’utilité au niveau de la prise de décision qu’à condition d’être transmis à temps au poste de commandement.

Bien que la surveillance aérienne soit utile pour rassembler des informations sur l’étendue géographique globale des hydrocarbures en mer et sur le littoral, des relevés du littoral plus détaillés, destinés à documenter rapidement la pollution de la côte, fournissent des informations cruciales qui contribuent au choix des techniques de nettoyage les plus appropriées. En plus des notes écrites et des croquis, les relevés de littoral sont souvent accompagnés de photographies et de vidéos. Dans le cas de la surveillance aérienne et des relevés de littoral, il est utile d’ajouter les coordonnées GPS aux images enregistrées, pour permettre un référencement direct de l’information3.

Lorsque les propriétés de l’hydrocarbure et les conditions environnementales au moment du déversement indiquent la possibilité de quantités importantes d’hydrocarbure coulées, des relevés sous-marins sont parfois nécessaires pour établir si tel est bien le cas et pour déterminer l’étendue des zones éventuellement touchées. Ces relevés peuvent être effectués selon diverses méthodes, telles que l’évaluation visuelle par des plongeurs, un véhicule téléguidé, des capteurs acoustiques et un sonar, ou des méthodes mécaniques. Ces dernières ont été employées par le passé sous la forme notamment de matériaux absorbants ancrés à des positions fixes ou remorqués sur le fond marin afin de détecter la présence d’hydrocarbures coulés (Figure 3).


Description Indicationdelaquantitéminimumrequise(paréchantillon)

Échantillon à la source d’hydrocarbure pur 30–50 ml

Hydrocarbure contaminé (par ex. hydrocarbure émulsionné, hydrocarbure prélevé en mer ou sur le littoral, boulette d’hydrocarbure sableuse, etc.)

10–20 g

Macro-déchets pollués, sable mazouté Quantité suffisante pour que la teneur en hydrocarbure soit d’environ 10 g

Plumes mazoutées 5 à 10 plumes selon la quantité d’hydrocarbure présent

Poisson, fruits de mer (chair et organes) Plusieurs individus de la même espèce, à raison d’un total de 30 g

Échantillon d’eau avec présence visible d’hydrocarbure 1 litre

Échantillon d’eau sans présence visible d’hydrocarbure 3–5 litres

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5Figure 4 : Décantation d’un échantillon de source d’hydrocarbure de soute à bord d’un navire en avarie.

5Figure 5 : L’échantillonnage de la pollution causée par un navire est une activité très technique et potentiellement dangereuse, qui doit être effectuée par l’équipage du navire, des experts maritimes ou des sauveteurs.

5Tableau 4 : Directives concernant la quantité d’échantillon généralement requise pour l’analyse des hydrocarbures.

Indépendamment du type de données de terrain collectées, des protocoles, tels que SCAT (Shoreline Clean-up Assessment Team or Technique – Équipe / Technique d’évaluation du nettoyage du littoral), doivent être mis au point pour veiller à l’exactitude et à la cohérence de la méthode de collecte des données. Le personnel chargé des relevés doit également avoir reçu une formation appropriée. Toutes les données de terrain collectées doivent être adéquatement catégorisées, stockées et archivées, permettant ainsi d’établir des corrélations avec les résultats d’autres études de suivi éventuellement entreprises ultérieurement.

Prélèvementdeséchantillons

Les procédures de prélèvement des échantillons doivent être conformes aux bonnes pratiques internationales et être décrites en détail dans le plan de suivi. Cette approche permet aux équipes d’échantillonnage de suivre les mêmes protocoles sur le terrain et assure la disponibilité de données suffisantes pour une interprétation correcte des résultats. Si les bonnes pratiques internationalement acceptées ont été suivies, les résultats auront davantage de chances de pouvoir être défendus au tribunal, le cas échéant. Des directives sur la quantité d’échantillons de divers types sont données au Tableau 4.

ÉchantillonsdesourcesLes échantillons les plus importants à obtenir au début d’un programme de suivi sont des échantillons d’hydrocarbures

authentifiés et non contaminés de toutes les sources possibles (Figure 4). Lorsque la source est connue – une canalisation rompue ou le réservoir d’un navire – et accessible, des échantillons peuvent être prélevés directement par du personnel qualifié (Figure 5). Lorsque la source n’est pas connue, les échantillons doivent être prélevés à partir de toutes les sources potentielles. Tandis que les échantillons d’hydrocarbures d’une cargaison peuvent généralement être prélevés à un même endroit, le contenu des réservoirs de soute ou de cale sont rarement suffisamment homogènes pour permettre le prélèvement d’un échantillon unique au même point. Pour cette raison, les échantillons sont souvent prélevés à plusieurs profondeurs du réservoir, généralement le haut, le milieu et le fond.

Des échantillons d’hydrocarbures de cargaison ou de soute sont normalement prélevés au moment du chargement du navire, puis conservés en cas de litige commercial. S’ils peuvent être utiles en tant qu’échantillons de source, il est important de tenir compte de la possibilité de problèmes au niveau de la qualité et de la chaîne de possession, notamment s’ils ont été stockés dans des récipients en plastique. Lorsque la source de l’hydrocarbure est une épave coulée et que l’accès pour le prélèvement d’échantillons est impossible, l’hydrocarbure peut être capté au moment où remonte à la surface de la mer, directement au-dessus de l’épave. Si des opérations de collecte d’hydrocarbure dans une épave sont entreprises plus tard, une petite quantité de l’hydrocarbure collecté peut être obtenue auprès de l’équipe de sauvetage. Dans les cas où il n’est pas possible d’obtenir un échantillon de la source, plusieurs


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5Figure 6 : Collecte d’hydrocarbure flottant au moyen d’une feuille absorbante propre.

5Figure 7 : Échantillonnage d’hydrocarbure échoué sur le littoral.

échantillons d’hydrocarbure provenant de littoraux contaminés peuvent être employés en tant qu’échantillons de substitution.

Échantillonnaged’hydrocarburesdéversésLes échantillons d’hydrocarbures flottants ou échoués sont généralement prélevés dans un but qualitatif, pour confirmer la source de l’hydrocarbure, plutôt que pour cartographier les concentrations (but quantitatif). Seules de petites quantités d’hydrocarbure (10 à 20 g) sont généralement nécessaires pour l’analyse. À la surface de l’eau, les échantillons peuvent être prélevés directement au moyen de récipients d’échantillonnage ou de feuilles absorbantes (Figure 6). Si l’accès est difficile, les échantillons peuvent être prélevés au moyen d’un seau attaché à une corde ou de perches. Le prélèvement doit être effectué de la proue du navire d’échantillonnage, en évitant les irisations provenant de la coque et de l’échappement du moteur ou de l’eau de refroidissement.

De temps à autre, des échantillons d’un mince film d’irisation sont requis, pour lesquels un équipement spécialisé existe (filets de prélèvement à maille fine). Les quantités d’hydrocarbure obtenues à partir des irisations sont très faibles et, plus le film est mince, plus le risque de contamination des échantillons est grand (par exemple, par le récipient ou l’équipement d’échantillonnage). Pour le contrôle qualité, des filets de prélèvement ou des feuilles d’absorbant non utilisés servant de références doivent être fournis au laboratoire en même temps que les échantillons.

La procédure d’échantillonnage des hydrocarbures échoués sur les littoraux ou à l’intérieur d’une zone intertidale implique généralement de racler ou de rassembler l’hydrocarbure dans un récipient d’échantillonnage (Figure 7), en prenant soin de minimiser la teneur en sable et en macro-déchets.

ÉchantillonsenvironnementauxL’échantillonnage et le suivi destinés à quantifier la contamination par les hydrocarbures se concentrent sur le support potentiellement contaminé plutôt que sur l’hydrocarbure déversé. Il s’agit souvent, en premier lieu, de prélever des échantillons de la colonne d’eau, puisque c’est par elle que les hydrocarbures migrent vers les littoraux, les sédiments et les organismes marins. En fonction des objectifs définis au début de l’opération de suivi, les preuves de hausse des concentrations d’hydrocarbures dans la colonne

d’eau peuvent être déterminantes dans la décision d’étendre le régime d’échantillonnage à d’autres cibles, telles que les organismes marins. Dans d’autres cas, un programme de suivi environnemental intensif (suivi des contaminants et évaluation de l’impact biologique) peut être mis en place, nécessitant une série d’échantillons d’eau, d’organismes marins et de sédiments. Cette démarche n’est généralement nécessaire que si la pollution est importante et les impacts potentiellement forts. Il est important d’assurer la cohérence de l’échantillonnage et, dans la mesure du possible, de faire en sorte que les spécimens soient comparables. Par exemple, pour le suivi de la contamination des fruits de mer sur plusieurs sites, les mêmes espèces de fruits de mer, de préférence au même stade de leur cycle de vie, doivent être ciblées sur tous les sites afin de permettre des comparaisons quantitatives utiles.

Le volume ou la masse requis pour chaque échantillon dépendent du nombre et des types d’analyses prévus, de la concentration d’hydrocarbure dans l’échantillon, du nombre d’organisations participantes voulant leur propre échantillon fractionné et du nombre de doubles ou de réplicats requis à des fins de contrôle qualité. Les procédures d’analyse modernes ne nécessitent que de très petits échantillons pour les hydrocarbures relativement purs (Tableau 4).

Échantillonnagedel’eauLe suivi de la colonne d’eau peut impliquer la prise de mesures par sonde in situ ou le prélèvement manuel d’échantillons conservés et transportés vers un laboratoire d’analyses. L’éventail de mesures de terrain comprend une mesure de base de la qualité de l’eau et la détection de composants spécifiques aux hydrocarbures. Ces deux interventions nécessitent des détecteurs de terrain portables donnant des résultats en temps réel :

• Les détecteurs électroniques de la qualité de l’eau mesurent les variables chimiques et physiques telles que le pH, la salinité, la conductivité, la demande chimique en oxygène (DCO) ou la demande biologique en oxygène (DBO). Bien que dépourvues de pertinence directe en ce qui concerne le suivi de la contamination par les hydrocarbures, ces mesures peuvent être utiles dans les études de suivi écologique connexes.

• Les détecteurs de terrain, spécifiques aux déversements d’hydrocarbures, tels que les fluorimètres à longueurs d’ondes


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5Figure 8 : Transfert d’échantillons d’eau, de l’appareil de prélèvement dans des bouteilles en verre, pour les échantillons fractionnés.

5Figure 9 : Emplacements des stations d’échantillonnage sélectionnés pour l’évaluation de la contamination des sédiments du fond marin par les hydrocarbures, après le déversement du Sea Empress au Pays de Galles. Suite à cet important déversement, on constate que la contamination des sédiments, quelque six mois plus tard, persiste principalement dans les eaux peu profondes à proximité de la côte. (Source : The Environmental impact of the Sea Empress Oil Spill; Sea Empress Environmental Evaluation Committee (SEEEC) 1998).

multiples remorqués, sont plus utiles dans le cadre des opérations de lutte antipollution que dans celui des opérations de suivi, par exemple, pour indiquer les concentrations d’hydrocarbure dispersé.

Le prélèvement manuel d’échantillons d’eau peut être effectué avec des appareils spécialisés descendus jusqu’à la profondeur souhaitée en position fermée (Figure 8). Une fois en place, l’appareil est ouvert, puis fermé pour effectuer le prélèvement de l’échantillon avant d’être récupéré. Cela permet d’éviter la contamination par les films d’hydrocarbure éventuellement présents à la surface de la mer. Le prélèvement manuel pour l’analyse en laboratoire reste la pratique la plus courante pour le suivi de la contamination.

ÉchantillonnagedessédimentsLa mesure quantitative des hydrocarbures totaux, ou de la composition changeante des hydrocarbures dans les sédiments au fur et à mesure qu’ils se dégradent, fait souvent partie des programmes de suivi de la contamination (Figure 9). Les

échantillons de sédiments subtidaux sont généralement prélevés à partir de navires, souvent au moyen de bennes collectant uniquement la couche superficielle en raison du faible taux de migration de l’hydrocarbure dans ces types de sédiments. Des bennes bien conçues évitent la fuite du contenu pendant la collecte. Il convient par ailleurs de nettoyer la benne avec un solvant adapté entre les prélèvements d’échantillons. Des carottiers actionnés par des plongeurs sont parfois employés, notamment si la présence d’une contamination préexistante provenant d’autres sources est soupçonnée. Le prélèvement d’échantillons des sédiments intertidaux est généralement effectué au moyen de racloirs superficiels ou de carottiers. Les résultats peuvent être employés, par exemple, dans le cadre de la prise de décision sur l’arrêt des opérations de nettoyage.

ÉchantillonnagedesorganismesmarinsLes procédures d’échantillonnage de la faune et flore marines sont variées et dépendent des organismes et des habitats à inclure, par exemple les espèces démersales et pélagiques (c’est-à-dire vivant près du fond ou dans la colonne d’eau), les espèces benthiques (vivant sur le fond ou dans les sédiments), ainsi que les oiseaux et les mammifères. Les études doivent se concentrer sur les tendances au sein de l’écosystème, au lieu de tenter de documenter chaque fluctuation par rapport à la norme. À cet égard, l’utilisation des espèces indicatrices clés s’est avérée être la meilleure méthode. Ces espèces sont souvent importantes commercialement ou, de par leur nature et leur exposition, offrent de bonnes possibilités de documentation de la contamination (par exemple les moules et autres organismes filtreurs). Les échantillons peuvent être soit spécifiques à un organe (le même organe pour plusieurs individus), soit couvrir l’organisme entier, avec homogénéisation de toutes les parties molles (Figure 10).

Les échantillons d’organismes marins peuvent comprendre à la fois des espèces sauvages et des espèces d’élevage, telles que celles trouvées dans les installations de mariculture. Les échantillons de mariculture doivent être effectués en conjonction avec l’exploitant de l’installation et, dans l’idéal, à des sites représentatifs sélectionnés par l’équipe d’échantillonnage. Pour


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5Figure 10 : Résultats des analyses effectuées pour mesurer les concentrations d’hydrocarbures totaux (THC) et d’hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) dans le poisson.

les stocks sauvages d’espèces d’importance commerciale, des échantillons peuvent être achetés à des pêcheurs, bien que cette démarche présente de nombreux problèmes de contrôle de la qualité relatifs au lieu et au moment de la prise, ainsi qu’au risque de contamination croisée. Le prélèvement d’échantillons avec les pêcheurs évite ces problèmes et est peut-être la solution la plus appropriée dans une pêcherie artisanale où la prise est locale et débarquée quotidiennement.

Les oiseaux, les mammifères ou autres organismes supérieurs ne sont généralement pas soumis à des tests dans le cadre des opérations de suivi de la contamination. Celle-ci peut généralement être détectée visuellement et la variabilité est supérieure à celle rencontrée chez les espèces indicatrices invertébrées, telles que les moules. Les échantillons d’animaux mazoutés ont tendance à être prélevés sur des carcasses ou d’une manière non intrusive sur des animaux vivants, par exemple des plumes ou du poil pollués.

ManipulationdeséchantillonsDans de nombreux cas, l’utilisation finale d’un échantillon et les résultats de son analyse ne sont pas connus au moment du prélèvement. Afin d’en préserver l’intégrité pour qu’il puisse être utilisé ultérieurement, des protocoles de manipulation et de stockage corrects doivent être suivis. La manipulation d’échantillons sur le terrain comprend le stockage, l’étiquetage, la stabilisation pré-laboratoire, l’emballage, l’expédition et la gestion du processus. La documentation chronologique correspondante est appelée « chaîne de possession ».

StockageLe stockage fait partie intégrante de l’échantillonnage car le matériel est placé immédiatement et directement dans le récipient de stockage afin de minimiser la contamination croisée et la dégradation. Dans certains cas, le récipient lui-même est utilisé comme dispositif de collecte, par exemple lorsqu’un hydrocarbure flottant est écrémé ou que du sable pollué est transféré dans un récipient en verre. Il convient de prévoir à l’avance une réserve adéquate de récipients pour le stockage des échantillons. Les récipients non spécialisés, tels que les bouteilles en plastique, doivent être évités sauf si aucun autre dispositif adapté n’est disponible. En cas de risque de contamination par un plastique dissout, le récipient lui-même pourra être analysé et utilisé comme référence à comparer avec le résultat de l’analyse. Un grand nombre de caractéristiques des récipients de stockage appropriés sont données au Tableau 5 et sur les figures 11 et 12.

ÉtiquetageLe stockage et l’étiquetage doivent être pris en compte en tandem étant donné que la chaîne de possession commence dès que l’échantillon est placé dans le récipient. Un programme d’échantillonnage spatial ou temporel nécessitera des récipients multiples ; les risques de confusion et de mélange accidentel des récipients sont donc considérables. Pour les éviter, la préparation d’étiquettes standard permettra à l’utilisateur d’attribuer une référence unique à chaque échantillon, portant des informations détaillées sur le lieu, la date et l’auteur du prélèvement. Si l’échantillon fait partie d’une opération conjointe, le nom et les coordonnées d’un témoin du prélèvement doivent être inclus.

Un inventaire parallèle des échantillons doit être tenu, sous forme de tableur électronique, par exemple, dans lequel les mêmes informations sont enregistrées et dont des copies peuvent être remises aux intéressés ainsi qu’au laboratoire d’analyses. En plus d’enregistrer les variables purement scientifiques, les équipes d’échantillonnage doivent documenter les noms, les dates, les lieux et autres détails relatifs à la possession des échantillons lorsqu’ils sont transférés d’une partie à une autre. Protéger la chaîne de possession permet de veiller à ce que les échantillons ne soient exposés à aucun risque de falsification physique, de contamination croisée ou autre altération, intentionnelle ou non.

StabilisationDe nombreux échantillons resteront stables pendant un certain temps et peuvent être conservés dans leurs récipients d’origine parce qu’ils ne sont pas particulièrement susceptibles de se dégrader (boulettes d’hydrocarbure ou pétrole brut vieillis), ou parce qu’ils sont réfrigérés ou congelés (échantillons de tissus de poissons). Selon le protocole de suivi, les échantillons d’eau et de sédiments devront être stabilisés sur le terrain en cas de risque de retard de livraison au laboratoire, dans le souci de préserver leur intégrité. Si certains échantillons peuvent être acidifiés ou si des biocides peuvent être ajoutés, il est courant de procéder à une extraction au solvant le jour même de leur collecte. Même lorsque les échantillons sont congelés, un risque de dénaturation reste présent et l’absorption du matériau par les parois du récipient est possible. Par conséquent, la durée de stockage autorisée pour les échantillons peut être strictement prescrite par certains protocoles d’analyse. Il convient par ailleurs de veiller à utiliser exclusivement les solvants les plus purs pour l’extraction. Les contaminants présents dans les solvants peuvent troubler ou masquer la détection des composés visés, particulièrement lorsque ces composés sont présents en très faibles concentrations.


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5Figure 11 : Échantillons d’hydrocarbure de soute bien étiquetés dans des récipients de verre à col large (dans ce cas, des échantillons fractionnés d’un même réservoir).

5Figure 12 : Les bouteilles à col étroit (gauche) ou les bouteilles en plastique (droite) transparentes ne sont pas des récipients idéaux pour le suivi des hydrocarbures.

5Tableau 5 : Directives générales pour le stockage des échantillons.

Recommandationsgénérales ObservationsStocker les échantillons dans des récipients en verre propres, à couvercle en Téflon ou garni de papier d’aluminium. Les hydrocarbures de sources fluides peuvent être prélevés dans des récipients en inox. Les échantillons solides ou semi-solides peuvent être transférés au moyen d’un bâtonnet ou d’un tire-langue en bois neuf. Porter des gants en nitrile (Figure 7).

Les récipients en plastique peuvent contaminer l’échantillon. Rincer les bocaux d’échantillonnage avant utilisation, au moyen d’un solvant approprié. Utiliser des bâtons neufs pour chaque échantillon. Les gants permettent d’éviter le risque de contamination par les huiles traces de la peau pendant la manipulation.

Utiliser des flacons ambrés ou conserver les échantillons à l’obscurité pendant le transfert et le stockage.

Protection contre la photo-oxydation et la dégradation pour les échantillons de la colonne d’eau, en particulier.

Utiliser des flacons de 30 ml ou plus pour les hydrocarbures purs et les sédiments pollués. Des cols larges et des couvercles à vis sont conseillés.

Les récipients à col étroit ou en verre fin sont plus difficiles à remplir et risquent de se briser pendant le transport.

Ne pas remplir entièrement les flacons de liquide ou de débris pollués. Laisser de l’espace pour la dilatation thermique, surtout s’il y a risque de congélation.

Les bouteilles d’échantillonnage doivent être correctement étiquetées, avec un numéro de référence unique, le lieu, l’heure et la date, le type d’échantillon et autres informations pertinentes (par ex. les profondeurs).

Préparer des étiquettes standard avec autant d’information que possible juste avant de prélever l’échantillon. Utiliser un marqueur permanent et recouvrir l’étiquette d’un ruban adhésif transparent pour qu’elle reste lisible.

Bien fermer le couvercle pour éviter tout déversement et pour prouver que le récipient n’a pas été ouvert le long de la chaîne de possession.

Utiliser du ruban adhésif pour veiller à la sécurité du couvercle.

Éviter la contamination. Nettoyer les appareils d’échantillonnage au solvant entre les échantillons. Ne pas fumer ! Tenir éloignés des fumées d’échappement des bateaux ou autres fumées similaires.

EmballageetexpéditionLes échantillons sont principalement stockés dans des récipients en verre et doivent être soigneusement emballés préalablement au transport pour éviter les bris, les pertes ou la dégradation. Des boîtes capitonnées avec séparateurs sont utiles. Les glacières à coque dure le sont également à condition de pouvoir être livrées en toute sécurité au laboratoire d’analyses. Quel que soit le cas, les principes de bonne pratique veulent que l’eau libre dans les échantillons d’hydrocarbure soit minimisée, que la température appropriée pour le matériau biologique soit respectée, que tout récipient extérieur porte une étiquette indiquant le nom du sinistre, et qu’un inventaire des échantillons soit inclus dans le paquet. Étant donné que les règles nationales régissant l’expédition diffèrent d’un pays à l’autre, il convient d’obtenir des conseils localement. L’expédition internationale d’échantillons est généralement plus compliquée et peut exiger d’adhérer à des règles strictes concernant l’emballage et l’étiquetage, lorsque les caractéristiques de l’hydrocarbure, par exemple le point d’éclair, ont une influence sur l’emballage et le mode de transport.

Techniquesd’analysedelacontaminationparleshydrocarbures

Une fois qu’un laboratoire adéquat a été sélectionné et que les

échantillons ont été prélevés sur le terrain, les travaux d’analyse pour déterminer la source de l’hydrocarbure ou le niveau de contamination peuvent commencer. Bien qu’il ne soit pas attendu de non spécialistes qu’ils effectuent l’analyse, une appréciation des différentes techniques et de leur finalité est utile pour les acteurs de la planification et de la gestion des programmes de suivi.

Afin de mieux comprendre pourquoi une technique d’analyse spécifique est employée pour déterminer le niveau de contamination par les hydrocarbures dans les échantillons, et de confirmer la source d’un hydrocarbure particulier, une connaissance de la composition des hydrocarbures peut être utile (voir l’encadré 1 au dos).

Aucune norme internationale ou série de directives ne couvre l’analyse des échantillons de pollution par les hydrocarbures à l’échelle mondiale. Cependant, plusieurs protocoles pertinents aux niveaux international et national peuvent être suivis pendant l’analyse des échantillons, y compris ceux publiés par les organismes suivants :

• American Society for Testing and Materials (ASTM);• American Petroleum Institute (API);• US Environmental Protection Agency (EPA);• Conseil Canadien des Ministres de l’Environnement (CCME) ;• Comité Européen de Normalisation (CEN) ; ou• Conseil euro-asiatique de normalisation en Russie (EASC).

À l’arrivée au laboratoire et avant que les travaux d’analyse ne


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Encadré1:Compositiondeshydrocarbures Le pétrole est un mélange très complexe de composés, allant des simples molécules d’hydrocarbure à faible masse moléculaire aux résines et autres macromolécules denses incorporant des métaux et autres éléments. Dans le cas de nombreux déversements accidentels, le programme de suivi devra avant tout établir les hydrocarbures totaux (THC), également appelés hydrocarbures pétrogènes totaux (TPH), qui représentent la somme des composés aliphatiques et aromatiques. Le chiffre correspondant aux THC décrit généralement la quantité mesurable d’hydrocarbures présents dans un échantillon environnemental, mais ne donne aucune information sur les constituants individuels. Étant donné que la quantité de THC mesurée dépend des méthodes d’extraction employées et de l’absorption des rayons infrarouges par l’extrait, les résultats seront fonction de la méthode employée. Lorsque davantage de détails sont requis quant à la nature de la contamination par les hydrocarbures d’un échantillon (ex. fruits de mer) ou pour identifier la source du déversement d’hydrocarbures, des composés d’hydrocarbure spécifiques peuvent être analysés individuellement.

Les alcanes linéaires (n-alcanes) sont des composés constitués de chaînes linéaires d’atomes de carbone qui constituent une grande proportion du pétrole brut frais ou des produits de la distillation. Les n-alcanes à faible masse moléculaire sont sensibles à l’évaporation et à la biodégradation. Par conséquent, les hydrocarbures vieillis ont tendance à posséder une plus faible proportion de n-alcanes que leurs équivalents frais. Les isoalcanes, composés de chaîne ramifiée, sont tout aussi abondants dans les hydrocarbures frais et sont également sensibles à la biodégradation. Certains composés isoalcanes peuvent être des indicateurs de biodégradation utiles.

Les composés alicycliques sont des hydrocarbures cycliques saturés, relativement résistants à la biodégradation. Le terme « saturé » fait référence à des molécules entièrement hydrogénées qui ne possèdent donc que des liaisons carbone-carbone simples. Leur relative stabilité rend certains des composés alicycliques à masse moléculaire élevée particulièrement utiles en tant que caractéristiques distinctives pour l’identification d’hydrocarbures individuels. Ces composés sont dits biomarqueurs* parce qu’ils ont été transformés à partir d’une matière biologique pendant le processus géologique de formation du pétrole.

Les hydrocarbures aliphatiques sont composés de chaînes carbonées linéaires, ramifiées ou cycliques (non aromatiques) et comprennent à la fois des composés n-alcanes et alicycliques.

Les composés aromatiques sont des hydrocarbures mono ou polycycliques non saturés, généralement alternant des liaisons simples et des liaisons doubles carbone-carbone. Ils comprennent des composés organiques volatils (COV) et des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP). Les COV comprennent les composés de faible masse moléculaire, par exemple le benzène et le toluène, à évaporation rapide. Ils rendent la collecte d’échantillons et l’analyse difficiles, nécessitant des techniques spéciales.

Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) sont des composés toxiques et cancérogènes. De ce fait, ils sont le point focal de nombreux programmes de suivi environnemental. En particulier, 16 HAP recensés par l’agence américaine de protection de l’environnement (EPA) comme des « polluants prioritaires » sont couramment mesurés et sont traités plus en détail dans le Guide d’Informations Techniques de l’ITOPF : Effets de la pollution par les hydrocarbures sur les pêches et la mariculture. En raison de la variation des mélanges d’HAP qui se produisent lors de la formation du pétrole, chaque pétrole possède sa propre signature ou son propre profil HAP. Ce phénomène, allié à une haute résistance au vieillissement, fait des HAP des indicateurs importants pour identifier les différents pétroles. L’étude des HAP peut également être utilisée pour déterminer les sources possibles de contamination de l’eau car l’analyse peut distinguer entre les sources pyrogènes (produits de la combustion), pétrogènes (originaires du pétrole brut) et biogènes (originaires des processus biologiques) d’hydrocarbure.

* Dans le contexte du suivi environnemental, le terme « biomarqueur » peut faire référence, comme ici, aux composés utilisés dans l’empreinte des hydrocarbures ou à des composés indiquant les niveaux d’activité enzymatique chez les animaux. Pour ces derniers, voir le Guide d’Informations Techniques de l’ITOPF : Effets de la pollution par les hydrocarbures sur l’environnement.

4 Voir le Guide d’Informations Techniques de l’ITOPF : Effets de la pollution par les hydrocarbures sur les pêches et la mariculture.

puissent commencer, les échantillons doivent être traités pour éliminer les corps étrangers éventuels et concentrer les composés d’hydrocarbure. Les techniques les plus courantes sont l’extraction au solvant et la chromatographie. La nature de cette étape de préparation dépend des techniques d’analyse finales qui seront employées et de l’état de l’échantillon. Par exemple, les débris devront être retirés des échantillons de sédiment, les émulsions devront être brisées (l’eau libérée et décantée), et les hydrocarbures de l’échantillon devront être extraits, même si leur aspect semble indiquer un degré de pureté élevé (Figure 13).

La chromatographie est l’une des nombreuses techniques basées sur le passage d’une phase mobile (contenant l’échantillon à purifier) à travers une phase stationnaire. Deux des techniques les plus souvent employées pour fractionner et séparer les groupes de molécules d’hydrocarbure sont la chromatographie en phase gazeuse (GC) sur colonne de silice et la chromatographie en phase liquide à haute performance (HPLC). Tandis que la GC est relativement courante, la HPLC nécessite un équipement très sophistiqué et des solvants très purs. Elle est donc moins

fréquente. La HPLC offre cependant une plus grande sensibilité et des résultats fiables au niveau de l’identification des HAP.

Pour veiller au meilleur rapport coût-efficacité possible et accélérer le processus dans son ensemble, les échantillons sont habituellement triés afin de sélectionner ceux qui méritent un examen plus détaillé et de réduire le nombre d’échantillons pour lesquels une analyse complète est requise. La technique combinée de chromatographie en phase gazeuse et de détection à ionisation de flamme (GC-FID) est généralement employée pour ce triage, mais la spectroscopie UVF et l’analyse organoleptique sont également possibles. L’analyse organoleptique fait appel à un groupe d’évaluateurs organoleptiques formés, qui travaillent dans un environnement contrôlé pour évaluer les échantillons suspects et les échantillons de contrôle au niveau du goût, de l’odeur et de l’aspect4.


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5Figure 13 : Extraction d’échantillons d’hydrocarbures au moyen d’ampoules á décanter (illustration reproduite avec la permission du CEFAS).

5Figure 14 : Spectres d’émissions UVF de quatre types différents d’hydrocarbures combinés. Ils peuvent être comparés avec les chromatogrammes GC-MS des mêmes hydrocarbures au dos. (Adapté du rapport du CEFAS sur l’environnement aquatique N° 12 – Methods for Analysis for Hydrocarbons and PAH in Marine Samples, 2000).

Fluorescenceultraviolette(UVF)La spectroscopie par fluorescence ultraviolette est une méthode d’analyse qualitative et quantitative, qui peut être employée pour détecter la présence d’hydrocarbures soit dans la colonne d’eau in situ au moyen d’appareils portables, soit dans des échantillons préparés en laboratoire. La matière à analyser est exposée à des fréquences de rayonnement ultraviolet spécifiques, qui excitent les molécules aromatiques. Celles-ci émettent alors une lumière de plus basse énergie (fluorescence) qui peut être détectée par le spectromètre. La composition des HAP spécifique aux hydrocarbures rend cette technique particulièrement appropriée pour identifier les différents types d’hydrocarbure (Figure 14) et déterminer les hydrocarbures totaux (THC) dans un échantillon. Elle est également capable de détecter de très faibles concentrations d’hydrocarbure dans l’eau, typiquement jusqu’à 1 μg/l (ppb) sur le terrain, 0,1 μg/l en laboratoire et 1 mg/kg (ppm) dans les sédiments, à condition qu’il y ait étalonnage par rapport à un échantillon source connu. L’UVF est considérée être une technique rapide et utile mais elle n’est pas systématiquement employée pour confirmer la source d’un échantillon car cela nécessiterait l’analyse des composés individuels de l’hydrocarbure, tels que ceux soulignés sur l’encadré 1. L’UVF n’est pas appropriée pour l’analyse des signatures chimiques du pétrole (fingerprinting) car des molécules présentes, autres que des molécules d’hydrocarbures, peuvent émettre aux mêmes longueurs d’ondes et brouiller les signaux des HAP.

Chromatographieenphasegazeuse–Détectionparionisationdeflamme(GC-FID)La GC est une technique analytique fondée sur la séparation du mélange complexe que constituent les hydrocarbures en des groupes moléculaires de composants. Un petit échantillon liquide est injecté dans une colonne métallique longue et étroite qui est chauffée à un rythme contrôlé sur une plage de températures prédéterminée. La colonne est continuellement alimentée en gaz vecteur, généralement de l’hélium. Les revêtements spéciaux à l’intérieur de la colonne interagissent avec les composés vaporisés au fur et à mesure de leur passage, séparant les molécules en fonction de leurs propriétés chimiques (volatilité, par ex.). Chaque composé est ainsi élué de la colonne à des intervalles, ou des temps de rétention, différents.

Un détecteur par ionisation de flamme (FID) est un appareil qui réagit aux ions libérés suite à la combustion par une flamme d’hydrogène,

de molécules éluées d’une colonne de GC. Étant donné que les molécules plus légères traversent la colonne plus rapidement que les molécules plus lourdes, le temps de rétention dans la colonne peut être lié à la masse moléculaire et, par l’introduction d’étalons, les hydrocarbures individuels peuvent être identifiés. Plus la concentration d’un composé particulier est forte, plus le signal du FID sera puissant. Après traitement informatique, ce dernier apparaît sous forme de pic sur le chromatogramme. La GC-FID peut être employée comme technique combinée de sélection et d’identification des signatures chimiques relativement rapide. Elle est également appropriée pour la quantification des hydrocarbures.

Parce que chaque type d’hydrocarbure possède une distribution (ou signature chimique) propre, de nombreux échantillons d’hydrocarbures peuvent être identifiés par une étude comparative des chromatogrammes de GC-FID d’échantillons prélevés suite à un déversement et d’échantillons de sources connues. Dans certains cas, la GC-FID seule peut suffire pour confirmer que deux échantillons ne concordent pas (par ex. un échantillon testé ne correspond pas à l’échantillon de source connue), notamment pour les hydrocarbures relativement frais. Lorsque les résultats ne sont pas concluants et que la concordance n’est pas avérée, ou lorsqu’il est nécessaire de quantifier des composés particuliers, une étude plus poussée peut nécessiter la résolution supérieure de la GC-MS.

Chromatographieenphasegazeuse-Spectrométriedemasse(GC-MS)Le processus de GC-MS combiné consiste en un chromatographe en phase gazeuse relié à un spectromètre de masse (MS) pour détecter et analyser chacune des molécules séparément, permettant ainsi leur détection et leur identification avec précision et haute résolution. La spectroscopie de masse fait intervenir un processus en quatre étapes, à savoir ionisation, fragmentation, déflexion magnétique et détection des ions positifs. La structure globale des molécules est révélée par le comptage et la représentation graphique des différents fragments d’ions (Figure 15).

En raison de sa haute résolution, la GC-MS est une technique privilégiée pour l’identification des biomarqueurs, des COV et de HAP spécifiques. Les limites de détection de la GC-MS sont généralement de l’ordre de 0,1 μg/kg mais il existe des techniques capables de détecter les niveaux en parties par trillion (ng/kg). La


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5Figure 15 : Quatre chromatogrammes d’ions totaux typiques (GC-MS) pour un kérosène, un diesel, une paraffine et le pétrole brut Forties. Le diesel fait apparaître une prédominance de fractions légères. Le pétrole brut Forties indique un double schéma d’hydrocarbure léger et d’hydrocarbure plus lourd. (Adapté du rapport du CEFAS sur l’environnement aquatique N° 12 – Methods for Analysis for Hydrocarbons and PAH in Marine Samples, 2000).

5Tableau 6 : Techniques d’analyse des groupes moléculaires

Composés UVF GC-FID GC-MSn-alcane X X

isoalcane X X

biomarqueurs X X

COV X X

HAP X X X

THC X X

pertinence de ce niveau de détection dans le contexte du suivi de la pollution marine due aux navires est toutefois contestable.

Choixdelatechniqued’analyseLa sélection de la technique la plus appropriée est dictée par les objectifs du programme de suivi (Tableau 6). Si l’objectif est de prouver que les échantillons proviennent d’une source suspectée, l’analyse qualitative par triage GC-FID et l’analyse GC-MS des biomarqueurs est la démarche la plus souvent suivie. Les techniques d’UVF ou de GC-FID peuvent être employées si le programme se soucie simplement de suivre les concentrations d’hydrocarbures totaux dans les échantillons environnementaux et d’enregistrer le retour aux niveaux normaux. La GC-MS est normalement employée pour l’analyse des organismes marins, et plus particulièrement l’analyse des espèces destinées à la consommation humaine pouvant nécessiter la mesure des concentrations d’HAP.

Interprétationetcommunicationdesrésultatsd’analyse

L’interprétation des résultats des techniques analytiques décrites ci-dessus nécessite une connaissance approfondie de la méthodologie employée et une expérience de l’examen des résultats. Elle dépasse donc le domaine de compétence des non-spécialistes. L’interprétation des résultats est compliquée par les processus de vieillissement auxquels l’hydrocarbure a été soumis préalablement au prélèvement de l’échantillon, ainsi que par la présence d’autres sources pétrogènes et biogènes de composés d’hydrocarbures généralement présentes dans le pétrole.

Les résultats et les conclusions des analyses d’hydrocarbures

doivent être interprétés dans le contexte des observations effectuées sur le site à la suite de l’accident. Afin de parfaitement comprendre l’étendue de la pollution due au déversement d’hydrocarbures, ainsi que les voies de contamination, les résultats d’échantillons de sédiments, d’organismes marins et de la colonne d’eau prélevés à divers endroits doivent être interprétés par rapport aux niveaux de bruit de fond des hydrocarbures à chaque station.

Lors de la communication des résultats d’un programme de suivi, il est important d’exposer les détails des protocoles d’échantillonnage et d’analyse appliqués. L’interprétation des résultats doit être accompagnée des données brutes collectées, y compris, par exemple, les chromatogrammes.

Pour communiquer les observations visuelles et les données quantitatives lorsque relativement peu d’échantillons ont été analysés, des grilles numériques, des graphes et des descriptions textuelles peuvent être adéquats (Figure 16). Cependant, lorsque la contamination par les hydrocarbures est répartie sur une géographie complexe, les grilles numériques peuvent être complétées par des cartes indiquant le degré de contamination observé ou les résultats de stations d’échantillonnage individuelles.


L’essentiel • Le suivi n’est pas toujours nécessaire si le déversement est de faible ampleur et ne menace pas de

ressources, ou si les effets de l’hydrocarbure sur une ressource particulière sont déjà bien connus.• L’échantillonnage et l’analyse conjoints constituent une démarche de suivi coopérative constructive.• Un programme de suivi doit clairement définir les objectifs de l’étude, ainsi que les informations et

les données nécessaires à leur réalisation.• Les objectifs et les facteurs spécifiques de l’accident définissent l’emplacement et le nombre optimal

de stations d’échantillonnage.• Préalablement au début des travaux, le coût du programme doit être clairement budgété et, dans les

cas appropriés, faire l’objet de discussions avec les organismes chargés du versement d’indemnités.• Les sites de référence doivent être représentatifs des types d’habitat touchés et étudiés.• La collecte d’échantillons à la source doit faire partie des premières priorités mais peut nécessiter

l’intervention de personnel qualifié pour entrer dans des espaces clos.• Des protocoles adéquats de manipulation et de stockage des échantillons doivent être suivis pour

veiller à leur intégrité pour l’analyse.• Les résultats de l’analyse d’échantillons prélevés antérieurement dans le cadre du programme de

suivi peuvent définir l’étendue et la durée du reste du suivi.• Les techniques employées pour analyser les échantillons dépendront des objectifs du suivi, mais

les techniques de sélection peuvent être utiles pour limiter le nombre d’échantillons nécessitant une analyse plus sophistiquée.

15

5Figure 16 : Résultats d’une étude de suivi du retour des HAP aux niveaux du bruit de fond, au large des eaux côtières, pendant le nettoyage du littoral. Les sites 1 et 6 sont les sites de référence.

Conclusiondesactivitésdesuivi

Pendant la phase d’élaboration d’un programme de suivi, il convient de penser à la durée prévue de l’échantillonnage sur le terrain et aux critères qui serviront à décider de l’arrêt du programme. Étant donné les nombreux facteurs, tant naturels que dérivés des opérations de lutte antipollution, qui influenceront la présence continue de contamination par les hydrocarbures dans l’environnement marin, il peut être difficile de prédire une durée adéquate du suivi. Par conséquent, les programmes de suivi sont souvent itératifs, c’est-à-dire que les résultats de prélèvements antérieurs servent de base pour déterminer les exigences et l’échelle de l’opération d’échantillonnage suivante, ainsi que pour faciliter la prise de décision quant à la conclusion du programme de suivi.

Les programmes de suivi des hydrocarbures dans l’environnement ne seront pas nécessaires pour tous les déversements. Ils sont normalement tout à fait appropriés dans le cas d’accidents majeurs, lorsque l’hydrocarbure s’est étalé sur une vaste zone géographique et lorsqu’il risque de causer des dommages environnementaux considérables, lorsqu’il présente un risque pour la sécurité des fruits de mer ou lorsque le suivi peut directement faciliter les activités de dépollution. Il est important que le suivi soit effectué avec rigueur scientifique, objectivité et équilibre, dans le but de fournir des informations fiables pouvant servir à évaluer l’échelle et l’étendue de la contamination par les hydrocarbures. Les résultats d’un échantillonnage de contaminants et d’un programme de suivi bien exécutés peuvent, dans certaines circonstances, être utilisés en conjonction avec une étude plus complexe et à long terme

des impacts sur l’environnement, ou pour justifier une telle étude.

En dépit des pressions politiques et publiques éventuellement exercées en faveur de programmes de suivi exhaustifs à la suite d’un accident, il est rarement nécessaire ou pratique de surveiller toutes les ressources et tous les écosystèmes ayant pu être ou non touchés. Selon l’expérience de l’ITOPF, des programmes de suivi bien préparés et orientés, avec des objectifs clairs en corrélation directe avec l’accident, sont les plus susceptibles d’être efficaces.


GUIDESD’INFORMATIONSTECHNIQUES

1 Observationaériennedesdéversementsd’hydrocarburesenmer

2 Devenirdesdéversementsd’hydrocarburesenmer3 Utilisationdesbarragesdanslaluttecontrela

pollutionparleshydrocarbures4 Utilisationdesdispersantsdansletraitementdes

déversementsd’hydrocarbures5 Utilisationdesrécupérateursdanslaluttecontre

lapollutionparleshydrocarbures6 Reconnaissancedeshydrocarburessurles

littoraux7 Nettoyagedeshydrocarburessurleslittoraux8 Utilisationdematériauxabsorbantsdanslalutte

contrelapollutionparleshydrocarbures9 Traitementetéliminationdeshydrocarbureset

desdébris10 Direction,commandementetgestiondes

déversementsd’hydrocarbures11 Effetsdelapollutionparleshydrocarburessurles

pêchesetlamariculture12 Effetsdelapollutionparleshydrocarburessurles

activitéssocialesetéconomiques13 Effetsdelapollutionparleshydrocarburessur

l’environnement14 Échantillonnageetsuividesdéversements

d’hydrocarburesenmer15 Préparationetsoumissiondesdemandes

d’indemnisationpourlesdommagesdusàlapollutionparleshydrocarbures

16 Planificationd’urgenceencasdedéversementd’hydrocarburesenmer

17 Interventionencasd’accidentchimiqueenmer

L’ITOPF est une organisation à but non lucratif, fondée au nom des armateurs du monde entier et de leurs assureurs. Sa mission : contribuer à l’efficacité des interventions de lutte contre la pollution en cas de déversements en mer d’hydrocarbures, de produits chimiques et autres substances dangereuses. De l’intervention d’urgence à la formation, l’éventail de services proposés comprend également l’apport de conseils techniques en matière de nettoyage, l’évaluation des dommages causés par la pollution et l’aide à la préparation de plans d’intervention en cas de déversement. Source d’informations exhaustives sur la pollution marine par les hydrocarbures, l’ITOPF publie ce document dans le cadre d’une série de guides basés sur l’expérience de son personnel technique. L’information qu’il contient peut être reproduite avec la permission expresse préalable de l’ITOPF. Pour tout renseignement complémentaire, merci de vous adresser à :

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ÉCHANTILLONNAGE ET SUIVI DES DÉVERSEMENTS … · 4 5 Figure 2 : Emplacement des stations d’échantillonnage de l’eau à proximité de la position échouée d’un navire (étoile