Guide dchantillonnage et de prparation de sol contaminaux fins dessais biologiques

Rapport SPE 1/RM/53 septembre 2012 Direction gnrale de la science et de la technologie Environnement Canada

Srie de la protection de lenvironnement

Exemple de numrotation

SPE

Srie de la protection de lenvironnement

3

Catgorie de rapport

HA

Code de sujet

1

Numro de rapport portant lidentification SPE 3/HA

Catgories

1 Rglements/Lignes directrices/Codes de pratiques

2 valuation des problmes et options de contrle 3 Recherche et dveloppement technologique 4 Revues de la documentation 5 Inventaires, examens et enqutes 6 valuations des impacts sociaux, conomiques

et environnementaux 7 Surveillance 8 Propositions, analyses et noncs de principes

gnraux 9 Guides

Sujets

AG Agriculture AN Technologie anarobie AP Pollution atmosphrique AT Toxicit aquatique CC Produits chimiques commerciaux CE Consommateurs et environnement CI Industries chimiques FA Activits fdrales FP Traitement des aliments HA Dchets dangereux IC Produits chimiques inorganiques MA Pollution marine MM Exploitation minire et traitement des minraux NR Rgions nordiques et rurales PF Papier et fibres PG Production dlectricit PN Ptrole et gaz naturel RA Rfrigration et conditionnement dair RM Mthodes de rfrence SF Traitement des surfaces SP Dversements de ptrole et

de produits chimiques SRM Mthodes de rfrence normalises TS Transports TX Textiles UP Pollution urbaine WP Protection et prservation du bois

Des sujets et des codes additionnels sont ajouts au besoin. On peut obtenir une liste des publications de la Srie de la protection de lenvironnement ladresse suivante : Service des communications, Environnement Canada, Ottawa (Ontario) K1A 0H3.

Guide dchantillonnage et de prparation de sol contamin aux fins dessais biologiques

Unit de llaboration et de lapplication des mthodes Direction gnrale de la science et de la technologie Environnement Canada Ottawa (Ontario)

Rapport SPE 1/RM/53 Septembre 2012

No de cat.: EN49-7/1-53F ISBN 978-1-100-99764-3 Le contenu de cette publication ou de ce produit peut tre reproduit en tout ou en partie, et par quelque moyen que ce soit, sous rserve que la reproduction soit effectue uniquement des fins personnelles ou publiques mais non commerciales, sans frais ni autre permission, moins davis contraire.

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Photos de la page couverture : Environnement Canada

Sa Majest la Reine du chef du Canada, reprsente par le ministre de lEnvironnement, 2012

Also available in English

iii

Commentaires

Prire dadresser vos commentaires et observations sur la teneur du prsent rapport :

Richard P. Scroggins, chef Section de lvaluation biologique et normalisation Direction gnrale de la science et de la technologie Environnement Canada 335, River Road Ottawa (ON) K1A 0H3

Lisa Taylor, gestionnaire Unit de llaboration et de lapplication des mthodes Direction gnrale de la science et de la technologie Environnement Canada 335, River Road Ottawa (ON) K1A 0H3

This publication is also available in English from:

Environmental Protection Publications Environment Canada Ottawa (Ontario) K1A 0H3

Avis de rvision

Le prsent document a t rvis par le personnel de la Direction gnrale de la science et de la technologie dEnvironnement Canada, et sa publication a t autorise. La mention dappellations commerciales ou de produits offerts sur le march ne constitue pas une approbation, par Environnement Canada, de lemploi de ces derniers. Dautres produits de valeur comparable peuvent tre utiliss.

iv

vRsum

Le prsent document fournit aux valuateurs et aux gestionnaires de lieux contamins, de mme quaux valuateurs et aux gestionnaires du risque, de linformation sur la mise au point et lapplication de pratiques exemplaires normalises dchantillonnage et de prparation de sol aux fins dessais toxicologiques monospcifiques et dessais microbiens. Le guide peut aussi servir des essais plurispcifiques en microcosme. Les procdures dtailles qui y sont dcrites ont trait lchantillonnage, la manipulation, au transport, lentreposage et la prparation de sol contamin et de sol de rfrence utiliser dans les essais biologiques et leurs complments. Toutefois, ces procdures ne remplacent pas celles qui existent dj pour lchantillonnage, le prlvement, la manipulation et la prparation de sol aux fins danalyses chimiques.

Les essais biologiques propres un site constituent un lment important de lvaluation des lieux contamins, car ils permettent de recueillir des donnes sur la toxicit intrinsque dun ou de plus dun contaminant (et de ses mlanges dans le sol) et sur sa biodisponibilit dans les conditions propres au site. Le prsent guide recommande de nombreux essais biologiques applicables lvaluation de la toxicit dun lieu contamin, dont des essais qui font appel des plantes, des macro-invertbrs, des espces msofauniques et des micro-organismes ou qui ont trait des processus mdiation microbienne. Des indications portent sur la pertinence de chacun des essais biologiques propres un site, qui vont de lanalyse pralable des valuations du risque des niveaux plus levs. Le guide renferme galement des tudes de cas sur lutilisation de donnes dessais biologiques dans la gestion de lieux contamins.

Les modes opratoires gnraux ou universels applicables aux prparatifs entourant le prlvement dchantillons de sol incluent les suivants : tablissement des objectifs de ltude; dfinition de la zone dtude; collecte de donnes documentaires; levs du site, levs pdologiques et classification cologique du sol; choix des stratgies et des lieux dchantillonnage; dtermination du nombre et de la taille des chantillons prlever; tablissement de procdures adquates dassurance et de contrle de la qualit; facteurs prendre en considration en matire denvironnement, de sant et de scurit; conception de plans dchantillonnage. Dautres modes opratoires gnraux ou universels ont trait au choix des chantillonneurs, au prlvement dchantillons de sol selon lhorizon ou la profondeur, la manipulation des chantillons in situ, au choix des rcipients chantillon et au transport des chantillons. Enfin, des modes opratoires gnraux ou universels sont fournis lintention du personnel de laboratoire charg de recevoir, de prparer et dentreposer les chantillons de sol aux fins des essais biologiques. Les procdures de prparation du sol incluent le schage, lhumectation, le tamisage, le broyage, lhomognisation, la reconstitution et la caractrisation des chantillons. Les annexes renferment des exemples dchantillonneurs et de rcipients, de mme quun formulaire. On y trouve aussi, sous forme dtudes de cas, des exemples prcis sur la faon de choisir les stratgies dchantillonnage et de calculer le nombre dchantillons prlever.

Le prsent document prcise la marche suivre et les points examiner en fonction de la nature du ou des contaminants du sol, des exigences des essais biologiques et des objectifs de ltude, notamment en ce qui a trait au prlvement, la manipulation et la prparation de sol renfermant des contaminants volatils ou instables, de mme quau conditionnement des chantillons de sol (p. ex., lavage et autoclavage). Une section supplmentaire renferme des conseils sur lchantillonnage, la manipulation, le transport, lentreposage et la prparation de sol provenant des plus grandes cozones du Canada, de la fort borale, de la taga et de la toundra. Dans le cas des sols organiques et des milieux humides, certains des modes opratoires universels applicables leur prlvement, leur manipulation, leur transport, leur entreposage et leur prparation exigent des modifications. Les annexes renferment galement une brve description de la classification cologique des terres, de la classification des sols et des plus importants ordres de sols du Canada.

vi

Abstract

This document provides information for contaminated land site assessors, risk assessors, site managers, and risk managers on the design and implementation of a standardized, best practices approach for sampling and preparing soil for single-species toxicity and microbial tests. The guidance is also applicable for multi-species microcosm tests. Detailed procedures on the sampling, handling, transport, storage, and preparation of contaminated and reference soil for use in biological testing and complements are provided, but these do not replace the guidance that already exists for the sampling, collection, handling, and preparation of soils for chemical analyses.

Site-specific biological testing is an important component of contaminated land assessments as the data from site-specific biological testing integrate the inherent toxicity of the contaminant(s) and their mixtures in the soil with the bioavailability of the contaminant(s) under the specific conditions found at the site. Numerous biological tests are recommended in this document for the assessment of the toxicity of contaminated land including those for plants, macroinvertebrates, mesofauna, microorganisms, and microbial-mediated processes. Guidance is provided for when it is appropriate to use these site-specific biological tests, ranging from the screening level stage to use in higher-tier risk assessments. Case studies describing how biological test data are used in contaminated land management are also provided.

General or universal procedures are outlined for the preparation of collecting soil samples and include: developing study objectives; identifying the study area; collecting background data; conducting site surveys, soil surveys and ecological land classifications; selecting sampling strategies and locations; determining the size and number of samples to collect; establishing proper quality assurance and quality control procedures; considering environment, health and safety; and, developing sampling plans. General or universal procedures are also provided for: selecting sampling devices; collecting soil samples by horizon or by depth; handling soil samples on-site; selecting sample containers; and, transporting samples. There are general or universal procedures for personnel receiving, preparing and storing soil samples for biological testing, and soil preparation procedures described include drying, wetting, sieving, grinding, homogenizing, reconstituting, and characterizing samples. Examples of sampling devices, containers, and paper forms are provided in appendices. Specific examples of how to select sampling strategies and calculate the number of samples to collect are also provided as case studies in an appendix.

Additional procedures and considerations are included that are specific to the nature of the soil contaminant(s), biological testing requirements, and study objectives. These include procedures for collecting, handling, and preparing soils contaminated with volatile or unstable contaminants and manipulating soil samples (e.g., washing soils, autoclaving soils, etc.). An additional section is dedicated to guidance for sampling, handling, transporting, storing, and preparing soil from Canadas largest ecozones, boreal forest, taiga and tundra, as well as organic and wetland soils, for which some of the universal collection, handling, transport, storage and preparation procedures require modification. A brief description of ecological land classification, soil classification, and descriptions of the most dominant Soil Orders in Canada are provided in appendices.

vii

Avant-propos

Environnement Canada a labor une collection de guides et de mthodes dessai recommandes pour la mesure et lvaluation des effets biologiques de substances ou matires toxiques dans des milieux aquatiques et terrestres.

Le Service de la protection de lenvironnement a valu les mthodes recommandes et en prconise lemploi :

dans les laboratoires dcotoxicologie dEnvironnement Canada;

pour les essais quEnvironnement Canada donne en sous-traitance ou que demandent des organismes ou des entreprises de lextrieur;

en labsence dinstructions plus prcises, comme dans les rglements;

en vue de llaboration dinstructions trs explicites, comme celles qui pourraient tre exigesdans un protocole rglementaire ou une mthode de rfrence normalise.

Les documents de la collection ont pour objet dorienter les utilisateurs et de faciliter la mise en uvre de modes opratoires cohrents, pertinents et intgrs en vue dobtenir des donnes sur la toxicit, pour des organismes terrestres ou aquatiques, de substances ou de matires dessai destines tre disperses dans lenvironnement ou prsentes dans lenvironnement. Selon la ou les mthodes dessai biologique choisies et le milieu naturel vis, les substances ou matires dont la toxicit doit tre mesure pourraient comprendre des chantillons de substances ou de produits chimiques, un sol ou une matire particulaire semblable, un sdiment ou une matire particulaire semblable, un effluent, un lutriat, un lixiviat ou une eau rceptrice. Le prsent guide doit servir de document daccompagnement des mthodes dessai biologique de la Srie de la protection de lenvironnement dcrivant les essais toxicologiques sur un sol entier ou une matire particulaire semblable. Les mthodes de prlvement, de manipulation, de transport, dentreposage, de prparation et de conditionnement dchantillons de sol entier dcrites ici font partie intgrante de lacceptabilit et du succs des mthodes dessai recommandes pour valuer la toxicit dun sol. Mme si une importante quantit dindications est fournie ici, il convient de consulter les ouvrages de rfrence originaux pour plus de dtails.

Les termes dfinis dans la section Terminologie sont en italique lorsquils sont mentionns pour la premire fois dans le texte, conformment la dfinition qui en est donne ici. Litalique sert galement mettre en vidence ces termes et certains autres.

viii

ix

Table des matires

Rsum ....................................................................................................................................................................... v Abstract ..................................................................................................................................................................... vi Avant-propos ............................................................................................................................................................ vii Liste des tableaux ................................................................................................................................................... xiii Liste des figures ...................................................................................................................................................... xiii Liste des sigles, acronymes, abrviations, symboles et formules chimiques ......................................................... xv Terminologie .......................................................................................................................................................... xvii Remerciements ...................................................................................................................................................... xxix Section 1 Introduction .............................................................................................................................................................. 1 1.1 Contexte .................................................................................................................................................... 1 1.2 Objet et champ dapplication du guide ..................................................................................................... 11.2.1 Objet du guide ........................................................................................................................................... 2 1.2.2 Champ dapplication du guide .................................................................................................................. 2 1.2.3 Avantages et limites des essais biologiques dans lvaluation et lassainissement des lieux

contamins ................................................................................................................................................ 31.2.4 Mode demploi du prsent guide .............................................................................................................. 7

Section 2Application des essais biologiques lvaluation de lieux contamins ................................................................ 82.1 Essais recommands pour valuer la toxicit de lieux contamins ........................................................... 82.1.1 Essais toxicologiques monospcifiques et essais microbiens ................................................................... 8 2.1.2 Essais en microcosme ............................................................................................................................... 9 2.2 Utilisation des donnes dessais biologiques dans la gestion des lieux contamins ............................... 16

Section3 Modes opratoires universels dchantillonnage, de manipulation et de prparation de sol aux fins dessais biologiques ................................................................................................................................................ 23 3.1 Aperu ..................................................................................................................................................... 23 3.2 Objectifs de ltude ................................................................................................................................. 23 3.3 Plan dtude ............................................................................................................................................ 24 3.3.1 Dfinition des objectifs de qualit des donnes ...................................................................................... 253.3.2 Dlimitation de la zone dtude .............................................................................................................. 25 3.3.3 Collecte de donnes documentaires ........................................................................................................ 25 3.3.3.1 Classification cologique ........................................................................................................................ 28 3.3.3.2 Levs pdologiques ................................................................................................................................. 28 3.3.3.3 Lev du site ............................................................................................................................................. 29 3.3.4 Choix des lieux dchantillonnage .......................................................................................................... 30 3.3.5 Stratgies dchantillonnage ................................................................................................................... 30 3.3.5.1 Contrle du taux derreur ........................................................................................................................ 31 3.3.5.2 chantillonnage alatoire simple ............................................................................................................ 33 3.3.5.3 chantillonnage alatoire stratifi ........................................................................................................... 33 3.3.5.4 chantillonnage systmatique ................................................................................................................. 35 3.3.5.5 chantillonnage en grappes adaptatif ..................................................................................................... 363.3.5.6 chantillonnage densembles ordonns .................................................................................................. 36 3.3.5.7 Informations disponibles sur le site ........................................................................................................ 37 3.3.5.8 chantillons reprsentatifs ...................................................................................................................... 37 3.3.6 Utilisation de la gostatistique dans lchantillonnage dun sol contamin aux fins

dessais biologiques ................................................................................................................................ 43

3.3.6.1 Mise en corrlation et variogrammes ...................................................................................................... 43

x3.3.6.2 Krigeage ..................................................................................................................................................45 3.3.6.3 Choix de la stratgie dchantillonnage aux fins de lanalyse gostatistique ..........................................45 3.3.6.4 Utilisation doutils gostatistiques dans la conception de plans dchantillonnage ................................46 3.3.7 chantillonnage dun amas de dchets ....................................................................................................46 3.3.8 Dlimitation des lieux dchantillonnage ................................................................................................48 3.3.9 Taille de lchantillon ..............................................................................................................................48 3.3.10 Nombre dchantillons ............................................................................................................................503.3.10.1 chantillons ponctuels, composites et en vrac ........................................................................................52 3.3.11 Assurance de la qualit et contrle de la qualit .....................................................................................53 3.3.11.1 Prvention de la contamination croise ...................................................................................................54 3.3.11.2 Rplicats, chantillons fractionns et chantillons non identifis ...........................................................55 3.3.12 Environnement, sant et scurit .............................................................................................................56 3.3.12.1 Remblayage .............................................................................................................................................56 3.4 Plan dchantillonnage et prparatifs ......................................................................................................57 3.5 Mesures et observations in situ ...............................................................................................................57 3.6 Prlvement dchantillons de sol ...........................................................................................................57 3.6.1 Classification des sols .............................................................................................................................57 3.6.2 Obtention de sols de rfrence aux fins des essais biologiques ..............................................................60 3.6.3 chantillonnage par horizon pdologique ...............................................................................................62 3.6.4 chantillonnage en fonction de la profondeur ........................................................................................63 3.6.5 Prlvement dchantillons de sol ...........................................................................................................64 3.6.5.1 Prlvement dchantillons de sol aux fins dessais toxicologiques .......................................................65 3.6.5.2 Prlvement dchantillons de sol aux fins dessais microbiens .............................................................66 3.6.6 Manipulation sur place des chantillons de sol .......................................................................................66 3.7 Rcipients chantillon ..........................................................................................................................70 3.8 Transport des chantillons .......................................................................................................................71 3.9 Rception et entreposage des chantillons au laboratoire .......................................................................72 3.9.1 Rception des chantillons ......................................................................................................................72 3.9.2 Entreposage des chantillons ..................................................................................................................73 3.9.2.1 Entreposage des chantillons destins des essais microbiens...............................................................74 3.10 Prparation des chantillons de sol .........................................................................................................74 3.10.1 Prparation des chantillons de sol non perturb pour les essais sur des carottes de sol intact ..............74 3.10.2 Prparation des chantillons de sol perturb destins des essais microbiens .......................................74 3.10.3 Prparation des chantillons de sol perturb aux fins dessais toxicologiques .......................................75 3.10.3.1 Schage du sol .........................................................................................................................................75 3.10.3.2 Humectation ............................................................................................................................................76 3.10.3.3 Tamisage .................................................................................................................................................77 3.10.3.4 Concassage ou broyage ...........................................................................................................................783.10.3.5 Homognisation .....................................................................................................................................79 3.10.3.6 Reconstitution .........................................................................................................................................80 3.11 Caractrisation physique et chimique des sols ........................................................................................82

Section 4 Modes opratoires particuliers pour la collecte, la manipulation et la prparation de sols contamins par des composs volatils ou instables ....................................................................................................................84 4.1 Recommandations gnrales ...................................................................................................................84 4.2 Prlvements ...........................................................................................................................................84 4.3 Transport des chantillons .......................................................................................................................85 4.4 Entreposage des chantillons ..................................................................................................................85 4.5 Prparation des chantillons ....................................................................................................................85 4.6 Analyse du ou des contaminants des chantillons ...................................................................................86

xi

Section 5 Modes opratoires particuliers pour le conditionnement dchantillons de sol pralablement aux essais ........... 87 5.1 Lavage ..................................................................................................................................................... 87 5.2 Vieillissement/mtorisation ................................................................................................................... 88 5.3 Ajustement du pH ................................................................................................................................... 89 5.4 Amendement ........................................................................................................................................... 91 5.5 Ajustement de la fertilit du sol .............................................................................................................. 92 5.6 Rduction du nombre de micro-organismes indignes ........................................................................... 93 5.6.1 Autoclavage ............................................................................................................................................ 94 5.6.2 Irradiation ................................................................................................................................................ 94 5.6.3 Strilisation en chaleur sche .................................................................................................................. 955.6.4 Traitement aux micro-ondes ................................................................................................................... 95 5.6.5 Strilisation chimique ............................................................................................................................. 95 5.6.6 Rduction de la taille des populations indignes de msofaune, de macrofaune et de macroflore......... 96

Section 6 lments particuliers prendre en considration dans la collecte, la manipulation et la prparation de sol de certaines cozones du Canada ............................................................................................................... 97 6.1 Sols de la fort borale ............................................................................................................................ 98 6.1.1 chantillonnage des sols de la fort borale ........................................................................................... 99 6.1.2 Variabilit des sols forestiers ................................................................................................................ 101 6.1.3 Entreposage des sols forestiers ............................................................................................................. 102 6.1.4 Prparation ............................................................................................................................................ 102 6.1.5 Choix des espces exprimentales ........................................................................................................ 1026.2 Sols minces/pierreux ............................................................................................................................. 103 6.2.1 chantillonnage des sols minces/pierreux ............................................................................................ 1036.2.2 Manipulation sur place, entreposage et transport .................................................................................. 104 6.2.3 Prparation ............................................................................................................................................ 104 6.3 Sols cryosoliques .................................................................................................................................. 105 6.3.1 chantillonnage des cryosols ................................................................................................................ 105 6.3.2 chantillonnage de la couche active gele, des couches de perglisol ou des sols non

cryosoliques gels ................................................................................................................................. 1056.3.3 Choix des espces exprimentales ........................................................................................................ 106 6.4 Sols organiques ..................................................................................................................................... 106 6.5 Sols des milieux humides...................................................................................................................... 107 6.5.1 Mesures et observations in situ ............................................................................................................. 108 6.5.1.1 Description du lieu ................................................................................................................................ 108 6.5.1.2 Dlimitation des lieux dchantillonnage ............................................................................................. 109 6.5.2 chantillonnage des sols des milieux humides ..................................................................................... 109 6.5.2.1 Accs ..................................................................................................................................................... 109 6.5.2.2 Variabilit des milieux humides ........................................................................................................... 109 6.5.2.3 chantillonnage des milieux humides aux fins dessais toxicologiques ............................................... 1106.5.2.4 chantillonnage des milieux humides aux fins dessais microbiens .................................................... 110 6.5.3 Transport des chantillons prlevs dans un milieu humide ................................................................. 111 6.5.4 Entreposage des chantillons prlevs dans un milieu humide ............................................................ 111 6.5.5 Prparation des chantillons prlevs dans un milieu humide .............................................................. 112 6.5.6 Caractrisation physique et chimique ................................................................................................... 112 6.5.7 Choix des espces exprimentales ........................................................................................................ 112 Rfrences ............................................................................................................................................................. 114

xii

Annexe A tudes de cas sur lapplication des essais biologiques .......................................................................................127

Annexe B Ressources en classification cologique...............................................................................................................134

Annexe C tudes de cas relatives au choix des stratgies dchantillonnage et au calcul du nombre dchantillons ........................................................................................................................................................138

Annexe D Gostatistiques ......................................................................................................................................................154

Annexe E Classification des sols ...........................................................................................................................................189

Annexe F Sites Web utiles .....................................................................................................................................................201

Annexe G chantillonneurs ...................................................................................................................................................203

Annexe H Rcipients chantillon ........................................................................................................................................210

Annexe I Formulaire de la chane de conservation ............................................................................................................211

Annexe J Tables statistiques .................................................................................................................................................213

xiii

Liste des tableaux

1. Avantages et limites des essais biologiques utiliss dans lvaluation des lieux contamins ........................... 5

2. Essais applicables lvaluation de la toxicit de lieux contamins ............................................................... 11

3. Exemples dutilisation des donnes dessais biologiques dans la gestion des lieux contamins .................... 17

4. Voies dexposition gnriques de diffrents types despces dorganismes utiliss couramment dans les essais biologiques .............................................................................................................................. 22

5. Liste de contrle du plan dtude .................................................................................................................... 26

6. Relation entre les erreurs de type I et de type II .............................................................................................. 33

7. Stratgies dchantillonnage et critres de slection applicables lvaluation de la toxicit dun sol contamin........................................................................................................................................... 39

8. Volume minimal de sol en vrac prlever par chantillon aux fins des essais biologiques ........................... 49

9. Liste de contrle du plan dchantillonnage .................................................................................................... 58

10. Liste de contrle des notes de terrain .............................................................................................................. 59

Liste des figures

1. Relation entre la connaissance du site et les donnes documentaires .............................................................. 38

2. Variogramme hypothtique ............................................................................................................................. 44

3. Dlimitation dun lieu dchantillonnage ........................................................................................................ 67

4. Enlvement de la vgtation envahissante avant lchantillonnage ................................................................ 67

5. Prlvement dun chantillon en vrac dans une plaine inondable ................................................................... 67

6. Prlvement dun chantillon en vrac dans un sol agricole ............................................................................. 67

7. chantillonnage dans la fort borale rcipients chantillon de 20 L en polythylne, garnis de sacs en polythylne ........................................................................................................................................ 67

8. Sol en vrac a) dpos sur une bche en plastique jusqu ce que tout lchantillon soit extrait, puis b) transfr dans des rcipients chantillon ....................................................................................................... 68

9. Prlvement dune carotte de sol laide dun marteau coulisse ................................................................. 68

10. Carotte dessai extraite avec un carottier Pirkhauer et pouvant servir caractriser le profil pdologique ................................................................................................................................................... 68

11. Carotte de sol prleve laide dun carottier fendu. ...................................................................................... 69

xiv

12. Carotte de sol a) extraite de lchantillonneur et b) conserve intacte dans un manchon en plastique aux fins dun essai biologique propre un site ................................................................................................69

13. chantillonnage du sol laide dune tarire tige creuse ..............................................................................69

14. Prlvement dun volume trs important de sol laide dune rtrocaveuse ....................................................70

15. chantillon a) satur deau son arrive au laboratoire; b) en dcantation; c) sch lair au laboratoire, sur une toile en plastique propre, jusqu ce quil soit maniable ..................................................77

16. chantillons de sol subsuperficiel argileux trs cohsif a) leur arrive au laboratoire; b) fractionns la main en agrgats de ~5 cm de diamtre; c) fractionns la main en agrgats de 0,5-2 cm de diamtre; d) tamiss pour obtenir des agrgats de 0,6 cm de diamtre .........................................................78

17. Concassage la main dun sol subsuperficiel argileux sch lair en agrgats de ~0,5-2 cm de diamtre ..........81

18. Concassage dun sol argileux trs cohsif a) la main pour obtenir des agrgats de 5-7 cm de diamtre qui seront schs compltement lair, puis b) broyage laide dun broyeur argile en acier inoxydable en vue dobtenir c) un chantillon de sol broy trs finement ..............................................81

19. Rsum des procdures de prparation du sol .................................................................................................83

20. cozones terrestres du Canada (source : EC, 2005b) ......................................................................................97

21. Lieu dchantillonnage situ dans la fort borale, o la vgtation peu dense a t enleve .......................101

22. Deux parcelles adjacentes dblayes une profondeur de 10 cm, dans un site forestier au sol trs mince de lcozone du bouclier boral ..........................................................................................................102

xv

Liste des sigles, acronymes, abrviations, symboles et formules chimiques

ADN acide dsoxyribonuclique Al aluminium AQ assurance de la qualit AQ/CQ assurance de la qualit et contrle de la qualit ARN acide ribonuclique B bore C carbone Ca calcium CaCO3 carbonate de calcium CCME Conseil canadien des ministres de lenvironnement CDC chane de conservation CE conductivit lectrique CEC capacit dchange cationique CI25 concentration inhibitrice 25 % CI50 concentration inhibitrice 50 % Cl chlore Cl- chlorure CL50 concentration ltale mdiane cm centimtre CO2 dioxyde de carbone COT carbone organique total COV compos organique volatil CQ contrle de la qualit Cu cuivre CV coefficient de variation DGGE lectrophorse en gel de gradient dnaturant DSE distribution de la sensibilit des espces EEO chantillonnage densembles ordonns EGA chantillonnage en grappes adaptatif EAS chantillonnage alatoire simple EASt chantillonnage alatoire stratifi EPI quipement de protection individuelle ET cart typeFe fer GPS systme mondial de localisation H hydrogne H2SO4 acide sulfurique HAP hydrocarbures aromatiques polycycliques HCl acide chlorhydrique HCP hydrocarbure ptrolier ISO Organisation internationale de normalisation K potassium kg kilogramme kGy kilograyL litre S microSiemensm mtre m2 mtre carr MC marque de commerceMET modle dcosystme terrestre Mg

magnsium

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Mn manganse Mo molybdne Mrad mgarad (1 million de rad) N azote Na sodium NH4+ ammonium Ni nickel NO -2 nitrite NO -3 nitrate O oxygneOQD objectifs de qualit des donnes P phosphore PCR raction en chane de la polymrase PEHD polythylne haute densit pH potentiel dhydrogne PPC profil physiologique de la communaut RAS rapport dadsorption du sodium S soufre SCCS Systme canadien de classification des sols TMO teneur en matire organique UTM grille de Mercator transverse universelle Zn zincZ statistique Z pour une probabilit derreur de type I Z statistique Z pour une probabilit derreur de type II oC degr Celsius ~ environ < moins de moins de ou gal > plus de plus de ou gal plus ou moins % pour cent

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Terminologie

Nota : Toutes les dfinitions ci-dessous sinscrivent dans le contexte des procdures dcrites dans le prsent rapport; elles pourraient ne pas tre adaptes dautres contextes.

Verbes auxiliaires

Lauxiliaire doit (doivent) exprime lobligation absolue.

Lauxiliaire devrait (devraient) et le conditionnel dobligation (il faudrait, etc.) expriment une recommandation ou la ncessit de respecter la condition dans la mesure du possible.

Lauxiliaire peut (peuvent) exprime lautorisation ou la capacit daccomplir une action.

Lauxiliaire pourrait (pourraient) indique la possibilit ou lventualit.

Termes techniques gnraux

A posteriori Se dit dun raisonnement ou dune dcision, par exemple, reposant sur des faits observs ou qui en est driv.

A priori Se dit dun raisonnement ou dune dcision, par exemple, ne reposant pas sur des faits.

Artefact Caractristique indsirable dtectable (p. ex., altration chimique ou physique) dans un substrat, attribuable des phnomnes qui sy sont drouls ou la manipulation du substrat.

Assainissement Extraction des contaminants dun sol, dun sdiment ou dune eau de surface ou souterraine (ou enlvement du ou des milieux contamins eux-mmes) au moyen de procds physiques, chimiques ou biologiques en vue de protger la sant humaine et/ou lenvironnement. Synonymes : restauration, remise en tat.

Assurance de la qualit Ensemble des moyens administratifs et techniques (p. ex., planification, vrification, valuation, rapport, correctif) visant faire en sorte quun produit final soit dune qualit connue ou fiable.

Batterie dessais Combinaison de plusieurs essais toxicologiques, normalement avec diffrentes espces exprimentales (p. ex., vers de terre, plantes ou arthropodes, ou encore plusieurs espces de plantes), comportant diffrents paramtres biologiques (p. ex., effet ltal et divers effets subltaux), diffrentes dures dexposition (p. ex., aigu ou chronique) et diffrents types dessais (p. ex., essais monospcifiques ou essais de fonctionnalit).

Biodisponibilit Mesure du degr dabsorption ou de mtabolisation des substances chimiques du sol par les humains ou par des rcepteurs cologiques, ou encore du degr dinteraction de ces substances avec les systmes biologiques (ISO, 2005a).

Capacit dchange cationique Quantit totale de cations changeables que le sol peut adsorber. Parfois appele capacit totale dchange, pouvoir dchange de cations et capacit dadsorption de cations. Elle sexprime en milliquivalents par 100 g de sol (ou de toute autre substance adsorbante, comme largile) (AAC, 1998).

Capacit de rtention deau Quantit maximale deau quun sol peut retenir aprs saturation complte. En rgle gnrale, elle est dtermine par une mthode gravimtrique et exprime sous forme de pourcentage deau (en poids; eau/sol sec) que retient un chantillon de sol satur avec de leau.

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Carbone organique total Quantit de carbone organique prsente dans le sol, lexclusion du carbone provenant des rsidus de plantes et danimaux non dcomposs, dtermine au moyen dune analyse par combustion sche (Tiessen et Moir, 1993). (V. aussi matire organique.)

Carotte chantillon de sol prlev au moyen dun carottier.

Carottier Dispositif (p. ex., emporte-pice ou chantillonneur cylindrique) servant prlever une colonne de sol (p. ex., une carotte) qui reprsente la distribution verticale des caractristiques physiques et chimiques du sol.

Chane de conservation Documentation attestant la garde dun chantillon depuis son prlvement jusqu sa mise lessai ou son analyse. Lchantillon en question peut tre judiciaire ou non, et la documentation prouve quil na t ni falsifi ni contamin durant cette priode.

Concentration Aux fins des essais biologiques, rapport entre le poids de la substance ou matire dessai (p. ex., contaminant prsent dans un sol) et le poids du sol, souvent exprim en milligrammes de substance ou de matire dessai par kilogramme de sol sec (mg/kg). La concentration peut aussi tre exprime sous forme de pourcentage (p. ex., proportion de sol de site contamin par rapport au poids sec du sol).

Conductivit Expression numrique de la capacit dune solution aqueuse de conduire llectricit. Cette capacit dpend de la concentration des ions dans une solution, de leur valence et de leur mobilit, de mme que de la temprature de la solution. La conductivit est exprime en dcisiemens par mtre (dS/m) ou en micromhos par centimtre (mhos/cm); 1 dS/m = 1000 mhos/cm.

Contaminant Substance ou matire prsente dans un systme naturel ou prsente une concentration plus forte qu laccoutume, le plus souvent en raison, directement ou non, dactivits anthropiques. Ce terme dsigne souvent les substances ou matires atteignant des concentrations susceptibles davoir des effets biologiques nocifs. Le Conseil canadien des ministres de lenvironnement dfinit un contaminant comme suit : toute substance prsente dans un milieu une concentration suprieure la concentration naturelle de fond (CCME, 2006).

Contrle de la qualit Ensemble des techniques et moyens de mesure et dvaluation de la qualit des donnes et des correctifs appliquer lorsque les objectifs de qualit des donnes ne sont pas atteints.

Couche active (de sol) Couche superficielle de sol reposant sur le perglisol. Cette couche dgle habituellement chaque anne; son paisseur varie en fonction de la texture du sol, de sa teneur en eau et du couvert de tourbe. La plus grande partie de lactivit biologique se droule dans cette couche (Danke, 1981).

Eau dsionise Eau douce quon a purifie en la faisant passer dans des colonnes de rsine ou un systme dosmose inverse pour en extraire les ions en solution (calcium ou magnsium, p. ex.).

chantillon Portion dune matire (p. ex., un sol) prleve mme un plus grand volume de celle-ci.

chantillon composite chantillon constitu dchantillons ponctuels ou en vrac provenant de deux points dchantillonnage ou plus dun mme site (Crepin et Johnson, 1993).

chantillon de sol Portion de matire du sol prleve mme un plus grand volume de matire.

chantillon de sol intact chantillon prlev au moyen dune mthode naltrant pas la structure du sol (ISO, 2005a). Synonymes : chantillon non perturb et chantillon non remani. (V. aussi chantillon de sol perturb.)

chantillon de sol perturb chantillon prlev sans tenter de prserver la structure du sol (ISO, 2005a). Synonyme : chantillon remani. (V. aussi chantillon de sol intact.)

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chantillon en vrac chantillon de sol perturb, habituellement assez volumineux (>1 L), constitu de 2 fractions individuelles de sol prleves dans un lieu dchantillonnage au moyen dun chantillonneur. Il sagit donc dun chantillon ponctuel et non dun chantillon composite (v. chantillon ponctuel et chantillon composite). La plupart du temps, on prlve des chantillons en vrac afin dobtenir les volumes levs dont on a besoin pour les essais biologiques. Synonyme : chantillon global.

chantillon global V. chantillon en vrac.

chantillon judiciaire chantillon prlev en vue de poursuites (en dautres termes, les rsultats de lanalyse toxicologique pourraient tre recevables devant les tribunaux). Lchantillon judiciaire est considr comme reprsentatif de la matire chantillonne et ne doit pas avoir t contamin par des substances trangres pendant lchantillonnage ou par la suite. Lorigine de lchantillon, la date et lheure du prlvement ainsi que la mthode de prlvement doivent tre consignes, et il faut tablir clairement la chane de conservation. Lchantillon judiciaire est transport dans un rcipient tiquet et scell, gard dans un endroit sr, sous cl, et trait le plus tt possible aprs le prlvement.

chantillon non perturb V. chantillon de sol intact.

chantillon non remani V. chantillon de sol intact.

chantillon ponctuel Portion de sol (p. ex., carotte) prlev sur un lieu dchantillonnage au moyen dun chantillonneur.

chantillon remani V. chantillon de sol perturb.

chantillonnage Action de prlever des chantillons.

chantillonneur Appareil ou dispositif dont on se sert pour prlever des chantillons ou des sous-chantillons.

cotoxicologie Science qui tudie les effets cologiques et toxicologiques des polluants chimiques sur les populations, les communauts et les cosystmes, de mme que le devenir (transport, transformation, dgradation) de ces polluants dans lenvironnement (adapt de Forbes et Forbes, 1994).

cozone Vaste superficie o les organismes et leur milieu physique survivent comme systme. Les cozones sont dfinies en fonction de leurs caractristiques gnrales naturelles, comme le relief, les sols, lhydrographie, la vgtation et le climat (EC, 2005b).

Essai sur la fonction microbienne Observation des attributs dun systme ou tude dun systme microbien. Un tel essai comporte la dtermination de la biomasse microbienne, une estimation du nombre dindividus cultivables et la caractrisation de la composition ou de lactivit dune communaut microbienne.

tude dvaluation Collecte systmatique dinformation afin didentifier et de dcrire une condition donne dans un cosystme ou un milieu naturel.

valuation des risques environnementaux Processus comportant lanalyse du risque et lvaluation des effets indsirables des milieux naturels contamins (p. ex., air, sol, eau) sur les organismes humains et non humains, en tenant compte de la nature et de ltendue de ces effets, de mme que de la probabilit de manifestation de ceux-ci (ISO, 2005a).

valuation du risque cologique Processus comportant lanalyse du risque et lvaluation des effets indsirables des milieux naturels contamins (p. ex., air, sol, eau) sur les organismes non humains, en tenant compte de la nature et de ltendue de ces effets, de mme que de la probabilit de manifestation de ceux-ci (ISO, 2005a).

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Fertilit (dun sol) Capacit dun sol de fournir des nutriments dans les quantits, formes et proportions requises pour permettre la croissance des vgtaux. La fertilit dun sol est mesure directement par dosage des ions et des composs importants pour la nutrition des vgtaux. Les composantes fondamentales de la fertilit sont constitues des lments nutritifs essentiels (macro-lments tels que C, H, O, N, P, K, Ca, Mg et S; micro-lments tels que Fe, Mn, Mo, B, Cu, Zn et Cl).

Gestion du risque Gestion dun lieu contamin dans le but de prvenir, de rduire au minimum ou dattnuer ses incidences sur la sant humaine ou lenvironnement. Cette gestion peut inclure des mesures physiques directes (p. ex., extraction, destruction ou confinement des substances toxiques) tout autant que des moyens administratifs (p. ex., zonage ou dcrets).

Guilde Groupe dorganismes, en particulier des espces animales, occupant la mme niche dans une communaut donne et utilisant les ressources du milieu (p. ex., nourriture, microhabitat) de la mme faon.

Horizon (de sol ou pdologique) Couche de matriau de sol minral ou organique, approximativement parallle la surface de la terre et dont les caractristiques sont modifies par les processus de formation du sol. Un horizon se diffrencie des horizons adjacents par des proprits comme la couleur, la structure, la texture et la consistance ainsi que par la composition chimique, biologique et minralogique. Les principaux horizons minraux sont les horizons A, B et C, et les principaux horizons organiques sont les horizons L, F, H et O (AAC, 1998).

Horizon A Horizon minral form la surface ou tout prs, dans la zone de lessivage ou dluviation de matriaux en solution ou en suspension, ou dans la zone daccumulation maximale in situ de matire organique, ou dans les deux la fois (AAC, 1998). tant donn quil sagit dune couche de sol minral, lhorizon A contient en poids 17 % de carbone organique (~30 % de matire organique).

Horizon Ah Horizon A de couleur fonce, enrichi de matires organiques et contenant en poids 17 % de carboneorganique (Blanger et Van Rees, 2008).

Horizon B Horizon minral caractris par lenrichissement en matire organique, en sesquioxyde (p. ex., oxyde daluminium) ou en argile, ou par le dveloppement de la structure du sol ou un changement de la couleur indiquant lhydrolyse, la rduction ou loxydation (AAC, 1998). Il est habituellement sous-jacent lhorizon A. tant donn quil sagit dune couche de sol minral, lhorizon B contient en poids 17 % de carbone organique (~30 % de matire organique).

Horizon C Horizon minral comparativement non influenc par les processus pdogniques agissant dans les horizons A et B, lexception du processus de gleyification (processus par lequel lapport en oxygne dans le profil pdologique est restreint en raison de lhumidit du sol saturation) et laccumulation de carbonates de calcium et de magnsium ainsi que des sels plus solubles (AAC, 1998). Il est habituellement sous-jacent lhorizon B. tant donn quil sagit dune couche de sol minral, lhorizon C contient en poids 17 % de carbone organique (~30 % de matire organique).

Horizon F Horizon organique la surface du sol minral, form surtout par laccumulation de feuilles, de brindilles et de matriaux ligneux. Cet horizon est caractris par laccumulation de matire organique partiellement dcompose. Certaines des structures originelles sont difficiles reconnatre (AAC, 1998). Lhorizon F se trouve entre lhorizon L (situ au-dessus) et lhorizon H (situ au-dessous). Ce dernier est sus-jacent lhorizon minral suprieur (A). tant donn quil sagit dune couche de sol organique, lhorizon F contient en poids 17 % de carbone organique (~30 % de matire organique).

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Horizon H Horizon organique la surface du sol minral, form surtout par laccumulation de feuilles, de brindilles et de matriaux ligneux. Cet horizon se caractrise par laccumulation de matire organique dcompose et dont les structures originelles ne sont plus perceptibles. Il diffre de lhorizon F par son degr dhumification plus lev, d principalement laction dorganismes (AAC, 1998). Lhorizon H se trouve sous lhorizon F; sa matire organique est souvent entremle de grains minraux, en particulier prs de la zone de transition avec lhorizon minral. Lhorizon H est sus-jacent lhorizon minral suprieur (A). tant donn quil sagit dune couche de sol organique, lhorizon H contient en poids 17 % de carbone organique (~30 % de matire organique).

Horizon L Horizon organique la surface du sol minral, form surtout par laccumulation de feuilles, de brindilles et de matriaux ligneux. Cet horizon est caractris par une accumulation de matire organique dans laquelle les structures organiques originelles sont faciles discerner (AAC, 1998). Les horizons L, F et H sont souvent associs, lhorizon L formant la couche suprieure, lhorizon F, la couche intermdiaire, et lhorizon H, la couche infrieure. Lhorizon H est sus-jacent lhorizon minral suprieur (A). tant donn quil sagit dune couche de sol organique, lhorizon L contient en poids 17 % de carbone organique (~30 % de matire organique).

Horizon O Horizon se rencontrant dans les sols organiques et minraux, driv principalement de mousses, de dbris vgtaux et de matriaux ligneux. Il peut se trouver nimporte quelle profondeur dans un sol organique, de mme qu une profondeur de 2 mm 100 m

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Milieu humide Zone dans laquelle le sol est satur deau pendant une priode suffisamment longue pour que lexcs deau et la faible teneur du sol en oxygne qui en rsulte constituent les principaux dterminants de la vgtation et de la formation du sol. Les milieux humides portent gnralement une communaut vgtale comptant une abondance relative dhydrophytes et/ou prsentent des sols ayant des attributs hydriques ; leurs caractristiques sont tout tant semi-aquatiques que semi-terrestres (Mackenzie et Moran, 2004, cit dans UMA, 2008).

Objectifs de qualit des donnes Critres prdfinis applicables aux donnes produites ou utilises dans une tude afin de sassurer que ces donnes seront dune qualit acceptable en regard des besoins quelles sont censes combler.

Perglisol Couche de sol ou de roches dans laquelle des tempratures de 4 dS/m ( 25 C) et le pH est habituellement de

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Site dtude Emplacement restreint situ dans la zone dtude, qui fait lobjet dune valuation, dune surveillance ou dun chantillonnage. Dans les valuations des lieux contamins, le site dtude est souvent appel simplement site .

Site de rfrence Lieu non contamin o sont prlevs les chantillons de sol de rfrence. Il peut tre adjacent au site dtude, ou encore tre situ dans ses environs ou dans la mme ville ou la mme rgion, par exemple.

Sol Couche suprieure de la crote terrestre transforme par laltration physique, chimique et biologique des roches et par la dcomposition et le recyclage des nutriments de la matire organique provenant des plantes et des animaux. Les activits des micro-organismes et des invertbrs quil contient, de mme que les activits anthropiques, influent sur les caractristiques physiques et chimiques du sol. Le terme sol dsigne aussi la matire entire et intacte reprsentative du milieu terrestre, manipule le moins possible aprs son prlvement ou sa prparation.

Sol artificiel Sol prpar en laboratoire pour simuler un sol naturel, avec des proportions prcises de constituants naturels de sable, dargile et de tourbe. Dans certains cas, un sol artificiel peut tre utilis comme sol tmoin ngatif, ou encore comme diluant pour prparer des concentrations multiples dun ou de plusieurs sols de site ou sols enrichis dune substance chimique.

Sol contamin Sol qui renferme des substances chimiques ou des matires (v. contaminant) des concentrations qui prsentent une menace connue ou potentielle pour lenvironnement ou la sant humaine.

Sol dessai chantillon de sol prpar ou de sol prlev sur le terrain et enrichi ou non dune substance chimique, dont on value la toxicit pour des organismes biologiques.

Sol de rfrence En gnral, sol non contamin prlev sur le terrain et utilis dans une tude ou un essai toxicologique particulier sur un ou des chantillons de sol dessai. Un sol de rfrence prsente souvent des proprits physiques et chimiques (p. ex., texture, teneur en carbone organique total, pH) trs comparables celles de lchantillon ou des chantillons de sol dessai, sauf quil est exempt du contaminant tudi. On sen sert pour dcrire les effets de matrice dans lessai; il peut aussi tre utilis comme diluant dans la prparation dune srie de concentrations dexposition au sol dessai.

Sol de site chantillon de sol prlev sur le terrain, un endroit contamin ou susceptible dtre contamin par au moins une substance chimique et destin un essai biologique.

Sol minral Sol form surtout de matires minrales, celles-ci dterminant en grande partie ses proprits. Les sols minraux contiennent en poids 17 % de carbone organique (30 % environ de matire organique), mais peuvent renfermer des couches superficielles organiques (AAC, 1998).

Sol non contamin Sol exempt de contaminant des concentrations provoquant des dsordres observables chez les organismes ou rduisant leur taux de survie, de croissance ou de reproduction.

Sol organique Sol constitu principalement de matire organique. Les sols organiques contiennent en poids 17 % de carbone organique (~30 % de matire organique) et englobent la plupart des sols communment appels tourbires, terres noires, bogs (tourbire oligotrophe) et fens (tourbire minrotrophe). La plupart des sols organiques sont saturs deau pendant de longues priodes, tant donn quils se trouvent dans des rgions mal draines et sous des climats humides; toutefois, certains sols organiques des hautes terres dont la matire organique est dorigine forestire ont un drainage allant de bon imparfait (AAC, 1998).

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Sol tmoin ngatif Sol qui ne contient aucun contaminant une ou des concentrations susceptibles davoir une incidence sur la survie, la reproduction, la croissance ou le comportement des organismes exprimentaux. Un sol tmoin ngatif peut tre un sol naturel provenant dun lieu non contamin, ou un sol artificiel (prpar). Il ne doit contenir aucune matire ou substance dessai ajoute et il doit permettre un taux de survie et une performance acceptables des organismes pendant lessai. Un sol tmoin ngatif sert de base pour linterprtation des donnes des essais toxicologiques sur un ou des sols dessai.

Sous-chantillon Portion reprsentative dun chantillon quon tudie afin de mieux connatre les caractristiques de lchantillon ou den dduire les proprits. Un sous-chantillon doit tre prlev en une seule fois. Sil tait prlev en plusieurs fois, les observations constitueraient des mesures rptes.

Sous-chantillonnage Action de prlever des sous-chantillons.

Stratgie dchantillonnage Processus par lequel on dtermine le type dchantillon prlever, le lieu du prlvement et la mthode de prlvement (ISO, 2005b; UICPA, 2005). Synonyme : plan dchantillonnage.

Substance Matire particulire ayant des proprits plus ou moins uniformes. Le terme a un sens plus restreint que matire et pourrait dsigner une substance chimique ou un produit chimique en particulier.

Taille de lchantillon Volume (en litres ou en mtres cubes), poids (en grammes) ou dimensions (diamtre et longueur) dun chantillon de sol.

Tamisage Pressage manuel des particules de sol travers un tamis dont les mailles ont un diamtre donn.

Tarire Instrument dchantillonnage du sol muni dun taillant hlicodal rotatif entranant la matire vers le haut le long de laxe de rotation.

Teneur en humidit Pourcentage deau dans un chantillon de sol dessai, par rapport sa masse sche ou humide. Pour dterminer ce pourcentage, on mesure les poids sec et humide dun sous-chantillon, puis on soustrait le poids sec du poids humide et on divise le rsultat obtenu par lun ou lautre poids.

Texture du sol Caractristique dfinie en fonction du pourcentage pondral de sable, de limon et dargile dans la fraction minrale du sol. La texture renseigne sur les caractristiques et le comportement gnraux des substances prsentes dans le sol, plus particulirement lorsquon connat la structure du sol et sa teneur en matire organique. Le prsent guide se fonde sur les descriptions des textures de sol du Systme canadien de classification des sols (AAC, 1998) et non du systme de classification unifi des sols, de la United States Soil Conservation Service Classification ou de tout autre systme de classification utilis dans la science des sols, en ingnierie ou en gologie. La texture dun sol est dtermine en laboratoire par lanalyse de la composition granulomtrique en deux tapes : les particules de sable (fragments grossiers) sont dabord spares des particules de limon et dargile par tamisage, puis les particules de limon et dargile sont spares par sdimentation dans leau. La classification texturale se fonde sur les proportions relatives et prcises de sable (0,05-2,0 mm de diamtre), de limon (0,002-0,05 mm de diamtre) et dargile (0,000 2-0,002 mm de diamtre) (AAC, 1998). Il existe trois grandes classes de texture :

(i) texture grossire (sables, sables loameux, loams sableux);

(ii) texture moyenne (loams, loams limoneux, limons, loams sableux trs fins);

(iii) texture fine (argiles, loams limono-argileux, loams sablo-argileux, argiles limoneuses, argiles sableuses).

On peut aller plus loin dans la distinction des sols en fonction de la texture (p. ex., argile sableuse, loam limoneux, loam) en utilisant des systmes de classification fonds sur les proportions relatives de sable, de limon et dargile (AAC, 1998).

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Volume de lchantillon Volume dun chantillon, exprim en litres ou en mtres cubes.

Zone dtude Zone o se trouve le site dtude, de mme que le paysage adjacent susceptible dinfluer sur les conditions du site dtude. Dans les valuations des lieux contamins, la zone dtude est souvent appele zone adjacente .

Termes relatifs la toxicologie et aux statistiques

Aigu Qui se manifeste lintrieur dune priode dexposition relativement courte (secondes, minutes, heures, quelques jours) par rapport la dure de vie de lorganisme exprimental.

CEx ou concentration efficace Concentration (exprime en pourcentage ou en milligrammes par kilogramme, p. ex.) dune ou de plusieurs substances ou matires prsentes dans le sol, qui est cense avoir un effet toxique dtermin pour X % des organismes exprimentaux. Dans la plupart des cas, la CEx et ses limites de confiance de 95 % sont drives statistiquement de lanalyse des pourcentages dorganismes chez lesquels leffet se fait sentir (p. ex., raction dvitement) diverses concentrations exprimentales aprs une priode fixe dexposition. La dure de lexposition doit tre prcise (p. ex., 48 ou 72 h). La CEx sert dcrire des effets quantiques subltaux (p. ex., des rponses binomiales comme un comportement dvitement ou labsence dun tel comportement); elle ne sapplique pas des effets quantitatifs continus (p. ex., des effets qui peuvent tre mesurs sur un continuum numrique, comme la longueur ou le poids) (v. CIp). La plupart du temps, on calcule la CE50, mais on peut aussi calculer la CE20 ou la CE25, selon les objectifs de ltude.

Chronique Qui se produit lintrieur dune priode dexposition relativement longue (semaines, mois, annes), habituellement une partie apprciable (p. ex., >10 %) de la dure de vie dun organisme.

CIp ou concentration inhibitrice correspondant un pourcentage (p) deffet prcis Estimation ponctuelle de la concentration de la substance ou de la matire dessai qui inhibe, selon le pourcentage (p) prcis, un paramtre biologique quantitatif (continu), comme le nombre de descendants produits ou la taille des organismes la fin de lessai, par rapport au groupe tmoin.

CLx ou concentration ltale Concentration (exprime en pourcentage ou en milligrammes par kilogramme, p. ex.) dune ou de plusieurs substances ou matires prsentes dans le sol, qui est cense tre ltale pour X % des organismes exprimentaux. Dans la plupart des cas, la CLx et ses limites de confiance de 95 % sont drives statistiquement de lanalyse du pourcentage des mortalits survenues chacune des cinq concentrations exprimentales ou plus, aprs une priode dexposition donne. La dure de lexposition doit tre prcise (p. ex., CLx 7 jours ou CLx 14 jours). La plupart du temps, on calcule la CL50, mais on peut aussi calculer la CL20 ou la CL25, selon les objectifs de ltude.

Coefficient de variation (CV) cart type (ET) dun ensemble de donnes divis par la moyenne de lensemble de donnes, exprim sous forme de pourcentage. Il est calcul laide de la formule suivante : CV (%) = 100 (ET/moyenne).

Distribution de la sensibilit des espces Dtermination, partir des donnes propres un site, de la distribution thorique dune certaine mesure de la toxicit dun sol de site contamin (ou dune ou de plusieurs substances chimiques prcises) au sein dune population despces vgtales ou animales (c.--d. chez les espces exprimentales utilises pour valuer le sol dun site).

cotoxicologie Subdivision de la toxicologie ayant la mme dfinition gnrale; toutefois, elle sintresse avant tout aux cosystmes, aux communauts naturelles et aux espces sauvages, sans exclure les humains des cosystmes.

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Essai biologique Essai mesurant la puissance ou lactivit dune substance par la raction quelle provoque chez des organismes vivants. Il peut sagir dun essai monospcifique ou plurispcifique, ou encore dun essai microbien. Un essai toxicologique (voir ce terme) sentend plus particulirement dun essai monospcifique ou plurispcifique.

Essai de fonctionnalit Dtermination de leffet dune substance ou matire (p. ex., des contaminants du sol) sur des processus pdologiques mdiation biologique, comme le cycle des nutriments, la dcomposition de la matire organique ou la respiration du sol dans des conditions dfinies. Les mesures incluent habituellement la quantification de laugmentation ou de la diminution des substances produites ou consommes par suite de ces processus pdologiques, comme la production de nitrate et de dioxyde de carbone et la consommation de matire organique.

Essai dfinitif Se dit dun essai dcisif (par opposition un essai pralable; voir ce terme). En rgle gnrale, un essai dfinitif consiste en un essai toxicologique avec des plantes terrestres exposes plus longtemps que lors dun essai pralable.

Essai pralable Essai de toxicit du sol effectu pour obtenir une indication initiale de la toxicit de la substance ou matire dessai dans des conditions dfinies et/ou pour choisir la gamme de concentrations qui sera utilise dans un essai dfinitif concentrations multiples.

Essai toxicologique ou essai de toxicit Dtermination de leffet dune substance ou dune matire sur un groupe dorganismes choisis, dans des conditions dfinies. Au cours dun essai toxicologique sur un ou des chantillons dun sol dessai, on mesure habituellement la proportion dorganismes touchs et/ou la raction des organismes exprimentaux aprs exposition un chantillon non dilu (entier) ou une concentration donne.

Gostatistique Branche de la statistique servant dcrire la dpendance spatiale des proprits naturelles, de la contamination ou de la toxicit du sol, qui varient constamment dans lespace. Les valeurs tablies pour des endroits rapprochs sont plus semblables que celles tablies pour des endroits loigns, et la gostatistique permet de dcrire cette dpendance spatiale.

Ltal Qui cause directement la mort. La mort des organismes exprimentaux est dfinie par linterruption de tous les signes visibles de mouvement ou dactivit.

Loi du cosinus Relation trigonomtrique permettant de calculer toute longueur inconnue ou tout angle inconnu dun triangle partir dau moins une longueur connue ou un angle connu. Cette loi met en relation les longueurs des cts dun triangle et le cosinus dun des angles. Son expression mathmatique est la suivante : a2 = b2 + c2 2bc[cos(A)]. Il est noter que a, b et c correspondent aux longueurs du triangle et A, B et C, aux angles.

Paramtre Mesure ou valeur (il peut y en avoir plus dune) caractrisant les rsultats dun essai (p. ex., CI25). La raction des organismes exprimentaux (p. ex., mortalit, nombre de descendants produits, quantit de nitrate extraite du sol par les micro-organismes) constitue galement un paramtre.

Rplicats chantillons de sol prlevs indpendamment dans un mme lieu dchantillonnage. Lorsquun seul chantillon est prlev, il est trait comme un rplicat unique. Les chantillons additionnels sont considrs comme des rplicats supplmentaires sils sont traits de la mme faon (peu importe quil sagisse dchantillons ponctuels ou dchantillons composites provenant du mme lieu), mais entreposs dans des rcipients chantillon distincts (p. ex., chantillons non regroups ou, dans le cas dchantillons composites, sans autre regroupement).

Subltal Se dit dun effet nuisible se manifestant en de de la concentration ou du niveau de contamination causant directement la mort dun organisme au cours dun essai.

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Toxicit Capacit dune substance ou dune matire de provoquer un ou des effets nocifs tant ltaux que subltaux chez des organismes vivants.

Toxicit aigu Manifestation chez lorganisme exprimental dun effet (ltal ou subltal) discernable peu de temps (habituellement quelques jours) aprs le dbut de lexposition au sol dessai.

Toxicit chronique Effets nocifs qui se manifestent pendant ou aprs une exposition relativement longue un ou plusieurs contaminants. Ces effets sont associs des modifications sur les plans de la reproduction, de la croissance, du mtabolisme, de laptitude la survie ou dautres variables biologiques (p. ex., le comportement).

Toxicologie Science qui tudie la toxicit des substances, des matires ou des conditions dun milieu. Cette science fait appel une gamme illimite de disciplines scientifiques, doutils de laboratoire/de terrain ou dtudes divers niveaux dorganisation (p. ex., organisation molculaire, espce individuelle, population ou communaut). La toxicologie applique se propose normalement de dfinir la marge de scurit de lemploi dune substance chimique ou dautres agents.

Toxique Se dit dune substance ou dune matire pouvant avoir des effets nocifs sur des organismes si tous les lments de la voie dexposition sont prsents et si la concentration est suffisante.

Traitement Dsigne un sol dessai prcis (p. ex., sol de site, sol tmoin ngatif, sol de rfrence) provenant dun lieu dchantillonnage donn, une concentration de sol enrichi dune substance chimique ou un mlange de sol dessai, quon dilue avec un sol non contamin prpar en laboratoire. Le sol dessai en question est gnralement subdivis aux fins dun essai toxicologique.

Traitement de rptition Enceinte exprimentale individuelle de laboratoire renfermant un nombre prescrit dorganismes soumis un traitement de la matire ou substance dessai, ou encore un ou des traitements de rfrence. Comme il sagit dune enceinte exprimentale indpendante, tout transfert dorganisme ou de matire dessai dune enceinte une autre invaliderait lanalyse statistique fonde sur la rptition. Si les traitements de rptition font appel au mme chantillon de sol prlev sur le terrain, les sols de ces traitements constituent en fait des sous-chantillons.

Variogramme Graphique illustrant la variation spatiale dune variable (ISO, 2005a).

xxix

Remerciements

Le prsent document a t rdig par Natalie Feisthauer [Feisthauer Environmental, Cambridge (ON)], avec laide technique directe de Barry Zajdlik [Zajdlik & Associates Inc., Rockwood (ON)], Kathryn Bessie et Natasha Harckham [EBA Engineering Consultants Ltd., Calgary (AB)], et Jessica Velicogna (Environnement Canada), que nous remercions sincrement pour avoir galement collig et incorpor les rponses aux commentaires des examinateurs aux fins de la version dfinitive du guide. Richard Scroggins [Section de lvaluation biologique et normalisation, Environnement Canada, Ottawa (ON)] a agi comme autorit scientifique, en plus dapporter son aide technique et dorienter les travaux. Jrg Rmbke (ECT Oekotoxikologie GmbH, Flrsheim, Allemagne) et Gladys Stephenson [Stantec Consulting Ltd., Guelph (ON)], en tant que membres du Groupe consultatif technique, ont fourni des conseils clairs et une orientation scientifique aux auteures. Les personnes suivantes ont fourni de linformation en regard de diffrentes parties du guide : Barry Zajdlik annexe C (tudes de cas relatives au choix des stratgies dchantillonnage et au calcul du nombre dchantillons); Kathryn Bessie et Natasha Harckham annexes B et D (Ressources en classification cologique et Gostatistiques, respectivement); Jessica Velicogna annexes B et F (Ressources en classification cologique et Sites Web utiles, respectivement); Jessica Velicogna, avec lapport technique direct de Doug Bright [AECOM Canada, Victoria (BC)] sous-sections 6.2 et 6.5 (Sols minces/pierreux et Sol des milieux humides, respectivement). Nous sommes reconnaissants davoir eu la permission de reproduire linformation que contiennent les trois premires tudes de cas de lannexe A. Les photographies de la plupart des profils des ordres de sols apparaissant lannexe E (Classification des sols) ont t reproduites avec la permission du Groupe de travail sur les pdo-paysages du Canada (2007); les deux photographies des vertisols sont une gracieuset des Presses scientifiques du Conseil national de recherches du Canada (AAC, 1998). Les cartes sur la rpartition gographique des ordres de sols du Canada, fournies lannexe E, ont t reproduites avec la permission de lUniversit de la Saskatchewan (2009).

Nous remercions les membres suivants du Comit consultatif scientifique dEnvironnement Canada, qui nous ont fourni beaucoup de commentaires, de suggestions et de documents utiles (photographies, rfrences, rapports, etc.) au cours des diffrentes tapes ayant men au prsent guide : Doug Bright, Kathryn Bessie, Mark Crane (Watts & Crane Associates, Faringdon, Royaume-Uni), Gordon Dinwoodie [Ministre de lEnvironnement de lAlberta, Edmonton (AB)], Roman Kuperman (US Army, Maryland, tats-Unis), John Jensen (National Environmental Research Institute, Silkeborg, Danemark), Juliska Princz [Environnement Canada, Ottawa (ON)] et Agns Renoux [Sanexen Services environnementaux inc., Varennes (QC)].

Outre les membres du Comit consultatif scientifique qui ont examin le rapport, les personnes suivantes ont revu les versions initiale et/ou dfinitive du document et fourni des commentaires prcieux : Stephan Jnsch (ECT Oekotoxikologie GmbH, Flrsheim, Allemagne), Barry Zajdlik, Jessica Rahn [Environnement Canada, Ottawa (ON)] et Lee Beaudette [Environnement Canada, Ottawa (ON)].

Nous remercions galement les personnes suivantes, qui nous ont fourni des diagrammes et des photographies dchantillonnage de sol et dchantillonneurs : Kathryn Bessie, Doug Bright, Natasha Harckham, Juliska Princz, Agns Renoux, Jrg Rmbke, Ben Smith [Stantec Consulting Ltd, Guelph (ON)] et Gladys Stephenson.

1Section 1

Introduction

1.1 Contexte

Le sol constitue la strate suprieure de la crote terrestre. Cette strate a t transforme par laltration mtorique et des processus biologiques en un mlange complexe et htrogne de particules minrales, de matire organique, deau, dair et dorganismes vivants. Pour le Canada, le sol est une ressource prcieuse quil est prioritaire de protger.

Les principales causes de la dgradation du sol englobent lrosion, la perte de matire organique et la contamination chimique. Dans de nombreuses rgions du pays, les contaminants organiques et inorganiques associs des activits anthropiques comme lextraction et la transformation des ressources, la fabrication, lagriculture et lurbanisation ont dgrad le sol.

Le Groupe de travail sur la gestion des lieux contamins, un comit interministriel fdral cr en 1995, a attribu une priorit leve lvaluation normalise et lassainissement des lieux contamins partout au pays. Le Conseil canadien des ministres de lenvironnement (CCME) a publi des guides sur lvaluation des lieux contamins (CCME, 1993a, 1993b) et sur lvaluation plusieurs niveaux du risque cotoxicologique associ ces lieux (CCME, 1996a, 1997). Jusqu maintenant, la plupart des valuations du risque cologique des lieux contamins reposaient uniquement sur des mthodes destimation de la toxicit de substances chimiques donnes partir des concentrations des contaminants dans le sol ou dans leau de porosit du sol. Toutefois, on constate de plus en plus que ces valuations intgrent des essais biologiques mesurant directement la toxicit des sols contamins, ce qui rend la gestion des lieux contamins encore plus efficace (Stephenson et coll., 2002; Lanno, 2003; Thompson et coll., 2005).

Il est reconnu que les mthodes dchantillonnage, de manipulation, dentreposage, de transport, de prparation et de conditionnement des sols contamins peuvent influer grandement sur les rsultats des analyses chimiques et des essais biologiques sur des sols contamins. Il existe de nombreux guides sur lchantillonnage, le prlvement, la manipulation

et la prparation des sols en vue de leur analyse chimique, mais aucun ne porte sur ces mthodes en lien avec des sols contamins.

1.2 Objet et champ dapplication du guide

Les essais de toxicit avec des espces terrestres (p. ex., plantes, macro-invertbrs, micro-invertbrs, champignons, bactries) exposes directement aux contaminants du sol dun site peuvent fournir des renseignements prcieux qui claireront les processus dcisionnels connexes la gestion des lieux contamins au Canada. Les rsultats de ces essais peuvent constituer un lment de preuve aux fins de lapproche utilisant le poids de la preuve dans la gestion dun lieu contamin. Ils peuvent aussi servir doutil pour enrichir les donnes sur un site ou tre utiliss pour examiner linteraction mcaniste entre les contaminants et les rcepteurs cologiques (p. ex., vgtaux, animaux et micro-organismes) du site.

On utilise les donnes toxicologiques pour valuer le risque que prsentent les contaminants du sol pour les organismes endogs. On peut aussi procder des tudes de bioaccumulation chez des organismes endogs pour estimer le risque associ au transfert trophique des contaminants du sol. De plus, on peut utiliser les donnes des essais portant sur des lieux prcis pour tablir, en se fondant sur le contact direct des contaminants avec des organismes infods au sol, des objectifs dassainissement propres ces lieux. Environnement Canada a publi rcemment des mthodes dessai biologique normalises o des vers de terre, des plantes et des collemboles (arthropodes terricoles) (EC, 2004a, 2005a, 2007a, respectivement) sont soumis des essais toxicologiques sur des sols contamins provenant de sites donns.

Mme sil existe maintenant un certain nombre de guides sur les essais toxicologiques applicables des sites donns (p. ex., EC, 2004a, 2005a, 2007a), aucun guide exhaustif ne porte sur lchantillonnage, la manipulation, le transport, lentreposage, la prparation et le conditionnement de sol aux fins dessais biologiques. Beaucoup de documents dorientation traitent de lchantillonnage et du prlvement de sol en vue dune caractrisation chimique (USEPA,

21986, 2002a, 2002b, 2006; Mason, 1992; CCME, 1993a, 1993b; ISO, 2002a, 2002b, 2002c, 2003a, 2005b, 2005c, 2005d). Toutefois, selon quun sol doit tre soumis des essais biologiques ou des analyses chimiques, les objectifs et les procdures dchantillonnage, de prlvement et de prparation sont souvent fort diffrents. Ce sont les participants un atelier du Conseil national de recherches du Canada sur les essais toxicologiques applicables lcotoxicit du sol qui ont t les premiers reconnatre quil tait imprieux de disposer dun guide exhaustif (CNRC, 1995). Plus rcemment, les participants un atelier multidisciplinaire organis par Environnement Canada ont galement convenu quil faudrait accorder une priorit leve la conception dun guide sur le prlvement et la prparation de sol aux fins dessais biologiques (EC, 2003a). Lobjectif cl de cet atelier tait de prioriser les nouvelles mthodes et les nouveaux guides dessai toxicologique pour valuer lincidence de mlanges de contaminants du sol sur des espces terrestres dimportance cologique prsentes dans les systmes daphiques du Canada. Enfin, un groupe de travail du programme sur le sol et leau souterraine au niveau de lobjectif, mis sur pied en mars 2007 par les responsables du Programme de recherche et de dveloppement nergtiques (Environnement Canada), a aussi reconnu que llaboration dun guide exhaustif tait une question prioritaire.

On a eu recours des essais biologiques sur des sols afin dappuyer les programmes dvaluation du risque cologique de sites donns (p. ex., valuations du risque au niveau 3). Jusqu tout rcemment, aucune rglementation nexigeait lutilisation de donnes dessais de toxicit avec des organismes terrestres pour appuyer les dcisions en matire de gestion des lieux contamins au Canada. Le ministre de lEnvironnement de lAlberta a cependant publi des lignes directrices sur lassainissement des sols et des eaux souterraines (gestion de niveau 2) (MEA, 2007a). Ces lignes directrices dcrivent la faon dutiliser les essais toxicologiques avec des espces terrestres (p. ex., vers de terre, plantes) pour tablir des objectifs de gestion de niveau 2 de sites donns en regard de voies dexposition directe. Des directives prcises sur lemploi des donnes de ces essais sont fournies dans le protocole provisoire connexe (MEA, 2007b). Pour le moment, toutefois, cette approche ne sapplique quaux sols contamins par le benzne, le tolune, lthylbenzne et le xylne, de mme que par les hydrocarbures ptroliers (HCP).

1.2.1 Objet du gui