Contrôle de la représentativité d’échantillonnage des sols contaminés

Résumé

Les sites anthropiques peuvent être appréhendés selon deux perspectives complémentaires : d’une part, comme une contrainte liée à leur historique de contamination; d’autre part, comme un levier de développement dans un contexte où l’accès aux terrains urbains se raréfie et où l’inventaire de sites délaissés demeure important en raison de la pollution. La réhabilitation de ces sites est conditionnée par une caractérisation environnementale dont l’incertitude demeure élevée. Or, des erreurs d’échantillonnage encore observées en pratique peuvent conduire à des décisions caractérisées soit par des surcoûts importants, soit par une maîtrise insuffisante des risques environnementaux et sociaux. Dans ce cadre, la présente recherche doctorale a été orientée vers l’identification et la quantification des facteurs influençant le biais et la variance d’échantillonnage en mettant l’accent sur l’influence du mode de prélèvement et de l’humidité sur la reproductibilité, la variance et la représentativité des résultats analytiques Trois axes, fondés sur l’hétérogénéité des matières particulaires, ont été examinés. Premièrement, la représentativité de la distribution granulométrique d’un mélange constitué de pierre concassée et d’argile a été évaluée en fonction de l’humidité et du protocole de prélèvement, un grappillage non probabiliste et un échantillonnage probabiliste ayant été appliqués à des lots secs et humides. Une diminution significative de la variabilité a été observée lorsque l’échantillonnage probabiliste a été employé, en particulier à l’état sec, tandis qu’une sensibilité accrue à l’humidité a été constatée pour le grappillage. Deuxièmement, la comparaison des performances, réalisée pour deux analytes (physique et chimique) à deux niveaux de concentration, a montré que le mode d’échantillonnage exerçait l’effet dominant sur le biais et la variance relative; une amélioration de la représentativité de plus de deux ordres de grandeur a été attribuée à l’approche probabiliste. Il a en outre été mis en évidence que le tamisage des particules grossières, bien qu’associé à une réduction de la variabilité apparente, introduisait un biais substantiel par modification de l’échantillon primaire. Troisièmement, il a été montré que l’humidité contribuait à réduire le biais et la variance relative pour les deux protocoles, sans toutefois compenser les limitations intrinsèques du grappillage. Globalement, l’adoption de protocoles probabilistes inspirés de la Théorie d’Échantillonnage des Matières Morcelées (TEMM) est ainsi étayée comme voie privilégiée pour renforcer la représentativité des résultats et soutenir des décisions de réhabilitation plus fiables. Plus précisément, cette thèse démontre que l’amélioration durable de la représentativité en caractérisation de sites contaminés peut reposer sur l’adoption de protocoles probabilistes inspirés de la TEMM, capables de maîtriser les erreurs d’échantillonnage de manière robuste, y compris sous des conditions d’humidité variables, et sur l’évitement de pratiques de préparation susceptibles de biaiser l’échantillon.

Date	1 mai 2026
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Jean-Sébastien Dubé (Directeur(-trice))