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Liste des substances d'intérêt prioritaire - Rapport d'évaluation pour sels de voirie
2.0 Résumé de l'information essentielle à l'évaluation du caractère « toxique » au sens de la LCPE 1999
2.1 Identité, propriétés, production et sources
2.1.1 Caractérisation
Les sels de voirie font référence à tout sel épandu sur les routes pour en assurer l'entretien. Comme on l'explique dans les sections qui suivent, les sels de voirie au Canada sont utilisés principalement comme agents de déglaçage et d'anti-givrage des routes durant l'hiver mais sont également utilisés - en plus faibles quantités -comme abat-poussière. « Sel » fait référence à tout composé formé du cation d'une base et de l'anion d'un acide, qui se dissocie facilement dans l'eau. Bien que le chlorure de sodium (NaCl) soit de loin le sel de voirie le plus utilisé au Canada, d'autres sels inorganiques - dont le chlorure de calcium (CaCl2), le chlorure de magnésium (MgCl2) et le chlorure de potassium (KCl) - le sont également. Au Canada, peu d'additifs sont ajoutés aux préparations de sels de voirie, le ferrocyanure de sodium (Na4Fe(CN)6·10H2O) étant le seul anti-agglomérant couramment utilisé. Des sels organiques et quelques autres produits sont également utilisés au Canada, mais ceux-ci servent essentiellement à l'entretien des aéroports et au dégivrage des avions ainsi qu'à des essais limités sur route. Enfin, on fait aussi usage d'abrasifs, comme le sable, pour l'entretien des routes en hiver et, bien que ces produits ne soient pas des sels, on y ajoute souvent des chlorures; ces abrasifs mélangés à des sels peuvent donc constituer une source de chlorure dans l'environnement.
Il a été décidé d'axer la présente évaluation sur les sels inorganiques de chlorure utilisés pour l'entretien des routes, car :
- dans ses recommandations initiales, la Commission consultative d'experts auprès des ministres a demandé qu'une évaluation environnementale soit faite des chlorures de déglaçage les plus couramment utilisés;
- le chlorure de sodium et, dans une moindre mesure, le chlorure de calcium sont de loin les sels les plus épandus sur les routes au Canada, et
- tous les sels inorganiques de chlorure ont à peu près le même comportement et les mêmes effets dans l'environnement. En fait, on peut considérer que les effets toxiques du chlorure dépendent de l'apport cumulatif de tous les sels qui en contiennent.
Des préoccupations publiques ont aussi été exprimées au sujet des ferrocyanures présents dans les sels de voirie, surtout parce que ces substances peuvent se dissocier par photolyse en solution et produire ainsi des ions cyanure libres, qui, eux, sont fortement toxiques pour les organismes aquatiques. De ce fait, et parce que les ferrocyanures sont couramment utilisés dans les préparations de sels de voirie, l'évaluation des sels de voirie portera également sur la pénétration des ferrocyanures dans l'environnement, sur l'exposition à ces substances et sur les effets qui en résultent.
Les sels organiques ne sont utilisés au Canada que dans des circonstances précises, entre autres dans les aéroports (plutôt que sur les routes), et ils ne sont pas évalués dans le présent rapport. De même, bien que les abrasifs soient utilisés en grande quantité au Canada, ces substances diffèrent des sels de voirie par leur nature et leurs effets potentiels sur l'environnement, et sont également exclus du présent rapport.
Enfin, même si l'on possède des données limitées sur l'usage de sels dans les aires de stationnement et sur les propriétés industrielles, commerciales et autres propriétés privées, la présente évaluation s'appuie essentiellement sur les utilisations et les rejets provenant de l'entrepôt de sels, de l'épandage sur les voies publiques et de l'enlèvement de la neige.
2.1.2 Propriétés physiques et chimiques
Le tableau 1 présente le numéro de registre du Chemical Abstracts Service (CAS) et les propriétés physico-chimiques de quatre sels inorganiques (soit le chlorure de sodium, le chlorure de calcium, le chlorure de magnésium et le chlorure de potassium) et des ferrocyanures utilisés comme sels de voirie.
Tableau 1 Propriétés physico-chimiques des sels de voirie
La température eutectique fait référence à la température de congélation minimale de l'eau à laquelle un sel a été ajouté. Plus la différence entre la température ambiante et la température eutectique est grande, plus le taux de fonte est grand (Groupe d'experts scientifiques de l'OCDE, 1989). Donc, de tous les sels présentés au tableau 1, le chlorure de calcium est celui qui aurait le taux de fonte le plus élevé. Les vitesses de réaction du chlorure de sodium et du chlorure de calcium sont comparables, à des températures entre -1 et 4 °C; cependant, à partir de -5 °C (en descendant), le chlorure de sodium agit plus lentement que le chlorure de calcium, à quantités épandues égales (Groupe d'experts scientifiques de l'OCDE, 1989).
On définit la salinité comme la teneur totale en matières dissoutes dans l'eau, lorsque tous les carbonates ont été convertis en oxydes, que tous les bromures et iodures ont été remplacés par des chlorures et que toute la matière organique a été oxydée (Stumm et Morgan, 1981). Comme les sels de voirie évalués ici sont des chlorures, le chlorure (Cl-) est l'anion qui contribue le plus à la salinité causée par l'épandage des sels de voirie. Cependant, d'autres anions présents dans l'environnement influent aussi sur la salinité; c'est le cas notamment du bicarbonate (HCO3-), du carbonate (CO32-) et du sulfate (SO42-). Parmi les cations qui contribuent sensiblement à la salinité, mentionnons le calcium (Ca2+), le magnésium (Mg2+), le sodium (Na+) et le potassium (K+). La salinité est par ailleurs étroitement liée à la concentration totale en halogénures, elle-même souvent désignée chlorinité. On décrit la relation entre les deux à l'aide de l'équation de Knudson déterminée empiriquement (Mayer et al., 1999).
Le ferrocyanure est un anion très complexe et peu soluble, composé d'un atome central de fer, entouré d'une configuration octaèdre de ligands cyanure (Letts, 2000a).
2.1.3 Production et utilisation
Au Canada, les sels de voirie (surtout le chlorure de sodium) sont utilisés comme agents de désintégration et de fonte de la glace depuis les années 1940 (Perchanok et al., 1991).
2.1.3.1 Chlorure de sodium
Le chlorure de sodium, qui est formé (en % de la masse) d'environ 40 % de sodium et 60 % de chlore, est le principal sel utilisé comme fondant en Amérique du Nord. Des éléments en traces, y compris des métaux en traces, peuvent constituer jusqu'à 5 % du poids total du sel. Les substances qui peuvent être présentes sont le phosphore (14-26 mg/L), le soufre (6,78-4 200 mg/L), l'azote (6,78-4 200 mg/L), le cuivre (0,14 mg/L) et le zinc (0,02-0,68 mg/L) (MDOT, 1993).
En 1995, la production mondiale de chlorure de sodium a totalisé 189 000 kilotonnes, les plus gros producteurs étant les États-Unis (21 %), la Chine (15 %), l'Allemagne (8 %) et le Canada (7 %) (Ressources naturelles Canada, 1998). L'industrie chimique constitue le principal marché mondial pour le chlorure de sodium (60 %); viennent ensuite la production de sel de table (20 %) et le déglaçage des routes (10 %) (CIS, 1994).
En 1993, le Canada comptait 12 fabricants de chlorure de sodium exploitant 24 usines réparties dans sept provinces, d'une capacité nominale totale de 13 645 kilotonnes par année; la production intérieure a atteint 10 895 kilotonnes et 1 010 kilotonnes ont été importées des États-Unis et du Mexique, pour un approvisionnement total de 11 905 kilotonnes. De cet approvisionnement total, le Canada a exporté 3 106 kilotonnes, surtout aux États-Unis, et la demande intérieure canadienne s'est chiffrée à 8 799 kilotonnes (CIS, 1994). Au Canada, le chlorure de sodium est utilisé principalement comme fondant, pour lutter contre la neige et le verglas, ce marché représentant environ la moitié de la demande intérieure (4 240 kilotonnes, en 1993). Les quantités totales utilisées pour le déglaçage varient d'une année à l'autre selon les conditions météorologiques (CIS, 1994).
2.1.3.2 Chlorure de calcium
Le chlorure de calcium (en % de la masse, 36 % calcium et 64 % chlore) est le deuxième sel de voirie le plus utilisé en Amérique du Nord et il est également le principal abat-poussière chimique en usage au Canada. Le chlorure de calcium liquide est surtout appliqué sur les routes de gravier pour consolider les agrégats et réduire la poussière. Il est également utilisé comme agent de pré-mouillage du sel et du sable pour l'entretien des routes en hiver et sert à stabiliser les mélanges de base après leur pulvérisation sur les routes. De ces trois utilisations, le contrôle de la poussière représente environ 97 % de l'utilisation totale (Morin et Perchanok, 2000). Les quantités de chlorure de calcium utilisées pour l'entretien des routes en hiver pourraient toutefois augmenter, car divers organismes commencent à faire l'essai des techniques de pré-mouillage.
En 1995, il y avait trois fabricants de chlorure de calcium au Canada, exploitant une usine en Ontario et quatre puits d'extraction de saumures en Alberta. Cette année-là, la capacité nominale totale pour le chlorure de calcium a atteint 629 kilotonnes au Canada; la production totale s'est chiffrée à 399 kilotonnes et 25 kilotonnes ont été importées, pour un approvisionnement total de 424 kilotonnes. De cet approvisionnement, 156 kilotonnes ont été exportées et la demande intérieure canadienne a été de 268 kilotonnes. Au total, 201 kilotonnes ont été utilisées comme abat-poussière et pour la construction de routes, en 1995 (CIS, 1996).
2.1.3.3 Mélange de chlorure de sodium et de chlorure de calcium
Le chlorure de sodium pré-mouillé par une saumure de chlorure de calcium est recommandé pour réduire l'épandage total de sel (Gooding et Bodnarchuk, 1994). La quantité totale utilisée sur les routes au Canada est incluse dans les estimations mentionnées plus haut pour le chlorure de sodium et le chlorure de calcium.
2.1.3.4 Chlorure de magnésium
Bien qu'on ne le recommande pas pour réduire la poussière sur les routes, le chlorure de magnésium (en % de la masse, 26 % magnésium et 74 % chlore) est un abat-poussière de remplacement utilisé sur les piles de matériel, l'accotement des routes ou les bassins servant au transfert de matériel (MEEO, 1993). À partir des données fournies par l'industrie, Morin et Perchanok (2000) ont estimé qu'entre 25 000 et 35 000 tonnes de chlorure de magnésium sont utilisées chaque année au Canada pour le déglaçage des routes. On n'a trouvé aucun renseignement sur le volume de production du chlorure de magnésium au Canada, mais il est sans doute très faible.
2.1.3.5 Mélange de chlorure de sodium et de chlorure de magnésium
Bien que des fondants à base de chlorure de sodium puissent contenir du chlorure de magnésium et certains additifs anticorrosifs (MDOT, 1993), aucune donnée n'indique que ces mélanges sont actuellement utilisés au Canada.
2.1.3.6 Chlorure de potassium
Le chlorure de potassium (en % de la masse, 52% potassium et 48% chlore) est peu utilisé comme fondant, mais des résidus miniers de potasse contenant entre 0,5 et 2 % de chlorure de potassium (le reste étant surtout du chlorure de sodium) sont épandus sur certaines routes du Canada comme agents de déglaçage (ICE, 1997). La quantité totale de chlorure de potassiumépandue chaque année sur les routes du Canada a été estimée à 2 000 tonnes, par Morin et Perchnok (2000), et à 3 300 tonnes par l'Institut canadien des engrais (1997). Il a par ailleurs été estimé que la production totale de chlorure de potassium a atteint 13,6 millions de tonnes en 1999, la capacité de production de l'industrie de la potasse étant alors exploitée à 61 % (Prud'homme, 2000). La majeure partie de la potasse produite a été destinée à des usages agricoles.
2.1.3.7 Saumures
La saumure extraite des champs pétrolifères est un abat-poussière classique, qui se compose de calcium, de magnésium, de sodium et de chlorure. On obtient cette saumure de l'eau de gisement produite durant l'exploration pétrolière, à plusieurs endroits du sud-ouest de l'Ontario (MEEO, 1993).
2.1.3.8 Ferrocyanure
Pour éviter l'agglutination des chlorures durant l'entreposage et les opérations de déglaçage, on peut y ajouter des ferrocyanures sodique et ferrique. Au Canada, de 30 à 124 mg/kg de ferrocyanure de sodium sont ajoutés au chlorure de sodium (Letts, 2000a).
Le Canada ne produit pas de ferrocyanure de sodium. Il en importe toutefois quelque 300 à 350 tonnes chaque année de fabricants européens et asiatiques, pour servir d'anti-agglomérant. Des sels de voirie contenant du ferrocyanure de sodium sont utilisés en Ontario, au Québec et dans les provinces de l'Atlantique. À partir du Manitoba jusqu'à l'intérieur de la Colombie-Britannique, le sel résiduaire provenant des mines de potasse de la Saskatchewan est utilisé comme fondant, sans être traité au ferrocyanure de sodium. Enfin, sur la côte ouest, le sel gemme importé du Chili est traité au ferrocyanure de sodium, à raison de 60 mg/kg. On peut estimer la quantité de ferrocyanures dans les diverses provinces à partir de la quantité de sel utilisée et de sa teneur moyenne en ferrocyanures.
2.1.4 Sources et rejets
2.1.4.1 Sources naturelles
Les sources naturelles de chlorure de sodium, de chlorure de calcium, de chlorure de magnésium et de chlorure de potassium dans l'environnement incluent la dégradation et l'érosion des roches et des sols, les précipitations atmosphériques, les infiltrations d'eaux souterraines et les évaporites ou saumures provenant de ces dépôts. La composition des roches, la topographie et le climat sont d'importants facteurs qui contrôlent en grande partie les taux d'altération et de dissolution. Dans les écosystèmes aquatiques, les cations comme le calcium, le magnésium et le potassium sont non seulement associés aux chlorures, mais peuvent aussi provenir de sources naturelles, comme les carbonates présents dans le sol et l'assise rocheuse du bassin versant (Mayer et al., 1999). Les roches ignées et les sols qui y sont associés ont en général une teneur en sels plus faible que le schiste et le calcaire (Pringle et al., 1981). La contribution des sources atmosphériques à la salinité est particulièrement importante dans les régions maritimes côtières. Dans les régions sèches à faibles précipitations, comme les Prairies canadiennes, les sels ont tendance à se concentrer à la surface du sol sous l'effet du taux élevé d'évapotranspiration nette. Evans et Frick (2001) passent en revue les diverses sources naturelles de sels dans les écosystèmes aquatiques.
La végétation emmagasine le sodium et le chlore, mais elle les perd aussi facilement sous l'effet de l'absorption d'ions, du lavage des feuilles et de la décomposition de la litière. Le chlorure est un important soluté inorganique de régulation osmotique. Les réactions chimiques ou biologiques n'influent pas sur la concentration de chlorure dans l'environnement et le chlorure ne se fixe pas aux particules. Le potassium a tendance à être l'ion en quantité la plus constante dans les cellules animales. Le calcium est l'ion le plus réactif de tous les principaux cations qui contribuent à la salinité; il est en outre un élément nutritif essentiel aux plantes supérieures et un des éléments inorganiques de base dans les algues.
Le magnésium joue un rôle important dans les transformations enzymatiques et il est essentiel aux plantes chlorophylliennes.
Enfin, bien que les ferrocyanures ne se trouvent pas à l'état naturel dans l'environnement, les composés de cyanure sont des substances présentes à l'état naturel dans plus de 2 000 espèces de végétaux (Conn, 1980). Le ferrocyanure de sodium et le ferrocyanure ferrique sont très stables et relativement immobiles dans l'environnement. Exposé au soleil, le complexe ferrocyanure se décompose et libère des ions cyanure (CN-) (Meeussen et al., 1992a). Dans des conditions naturelles, l'ion cyanure est hydrolysé en une molécule d'acide cyanhydrique (HCN) volatil (Shifrin et al., 1996).
2.1.4.2 Sources anthropiques
Parmi les sources anthropiques de chlorures inorganiques, mentionnons les eaux usées domestiques et les procédés industriels (Sonzogni et al., 1983), comme les effluents des industries chimique et pétrochimique (Johnson et Kauss, 1991), la production du gaz et les eaux d'exhaure acide (U.S. EPA, 1973; Pringle et al., 1981). Lorsque ces substances pénètrent dans l'environnement, elles restent en phase aqueuse jusqu'à ce que leur concentration dépasse leur produit de solubilité, auquel moment il peut y avoir cristallisation et sédimentation des sels minéraux.
Il peut y avoir rejet de sels dans l'environnement durant la production, l'extraction, le mélange, ainsi que le transport et l'entreposage en vrac de ces substances. Cependant, comme ces sources industrielles ne sont pas toutes destinées à l'épandage sur les routes, elles ne sont pas examinées plus à fond dans la présente évaluation.
Tous les sels de voirie finissent par pénétrer dans l'environnement à la suite de :
- l'entreposage dans les entrepôts de sels (y compris les pertes se produisant à partir des amas d'entreposage et durant la manutention)
- l'épandage sur les routes (au moment de l'épandage et du mouvement ultérieur des sels hors des routes), et
- l'élimination de la neige usée.
Les rejets sont donc associés à la fois à des sources ponctuelles (entreposage et élimination de la neige) et linéaires (épandage sur les routes). Les sections qui suivent passent en revue la documentation utile sur la pénétration des sels dans l'environnement, et plus particulièrement les charges (quantités épandues sur les routes), l'élimination de la neige usée et les entrepôts de sels.
2.2 Charges de sels de voirie
La présente section résume les résultats d'un rapport préparé par Morin et Perchanok (2000) qui caractérise l'utilisation des sels de voirie au Canada. On y présente des données sur les taux d'épandage et les charges massiques annuelles en fonction de la longueur du réseau routier et de la région géographique. Ces données géographiques détaillées ont servi à calculer l'exposition et à étayer des sections subséquentes de la présente évaluation. Les données de la présente section portent sur l'utilisation des sels à base de chlorure de sodium et de chlorure de calcium; les sels de chlorure de magnésium et de chlorure de potassium sont aussi utilisés, mais en moindre quantité. Les représentants de l'industrie estiment qu'environ 25 000 à 35 000 tonnes de chlorure de magnésium et 2 000 tonnes de chlorure de potassium sont utilisées chaque année au Canada pour le déglaçage des routes.
2.2.1 Enquêtes
On a obtenu des renseignements sur l'utilisation des sels de voirie au Canada au moyen d'enquêtes réalisées par l'Association des transports du Canada, le ministère des Transports de l'Ontario et Environnement Canada. L'enquête menée par Environnement Canada a permis de recueillir des données auprès des provinces, des municipalités et du secteur privé. Morin et Perchanok (2000) décrivent en détail la méthodologie utilisée pour ces enquêtes.
2.2.1.1 Provinces
Tous les ministères des Transports des provinces et des territoires ont fourni des données sur les charges de sels et sur la longueur du réseau routier. C'est pour l'hiver 1997-1998 que les données à l'échelle du pays sont les plus complètes et ce sont elles qui ont servi à estimer l'utilisation totale de sels. Une comparaison entre les données fournies par les fournisseurs de sels et celles obtenues des organismes provinciaux laisse croire que les quantités rapportées sont fiables (Morin et Perchanok, 2000).
2.2.1.2 Administrations municipales et régionales
Des données sur l'utilisation des sels de voirie et la longueur du réseau routier ont été obtenues de 104 municipalités du Canada. On a aussi obtenu des données sur l'utilisation de sels de tous les comtés et municipalités régionaux de l'Ontario. Certains répondants ont fourni des données sur l'usage de sels et la longueur du réseau routier pour chacune des cinq dernières années; d'autres n'ont fourni des données que sur l'utilisation de sels durant l'hiver 1997-1998.
2.2.1.3 Données de l'industrie du sel
Les fournisseurs de sels ont présenté des données sur les achats et les soumissions, pour 500 municipalités au Canada. Une comparaison entre les données sur les soumissions et les achats indique une forte concordance entre les deux.
2.2.1.4 Estimations municipales
Les renseignements sur l'utilisation de sels par type de route ne sont disponibles que pour 104 municipalités. Cependant, même en combinant les données des municipalités (104) à celles des fournisseurs de sels (500 municipalités), on n'arrive pas à la quantité totale utilisée par les municipalités. Des estimations ont donc été faites pour tenir compte de l'utilisation de sels par les municipalités n'ayant fourni aucune donnée.
Le nombre d'habitants est la variable qui a été choisie pour prévoir l'utilisation de sels à l'échelle municipale. Pour ce faire, on a calculé une charge annuelle moyenne par personne pour les municipalités ayant répondu à l'enquête ou fourni des données sur les achats et les soumissions, et on a multiplié cette charge par la population de toutes les autres municipalités d'un district d'entretien. On a ensuite fait la somme de l'utilisation connue et de l'utilisation estimée de sels par la municipalité pour estimer la quantité totale de sels utilisée par district d'entretien. À partir de ces estimations, une carte illustrant l'usage de sels par district d'entretien a été établie.
2.2.1.5 Utilisation provinciale et municipale de sels comme abat-poussière
Le principal producteur de chlorure de calcium a fourni des estimations sur l'épandage de chlorure de calcium sur les routes, par province, en précisant les taux d'épandage recommandés par l'industrie. Ces taux varient selon le type de route de gravier, la densité de la circulation et les politiques relatives à l'entretien des routes. Les charges minimale et maximale ont été calculées pour une route de gravier de 7,4 m de largeur.
2.2.2 Résultats
Des résultats détaillés sont présentés dans Morin et Perchanok (2000).
À partir des données recueillies lors de l'enquête, on a créé des cartes illustrant la distribution des routes provinciales. On a aussi calculé et cartographié une fraction de la superficie du réseau routier provincial (la figure 1 illustre la superficie des routes entretenues par les organismes provinciaux et sur lesquelles il peut y avoir épandage de sel, par district d'entretien). Cette carte peut servir à estimer les charges en sels dans les eaux de surface, dans les zones de drainage ayant une superficie et un profil similaires. Les districts affichant la plus forte proportion de routes sur lesquelles il peut y avoir épandage de sel sont situés dans certaines régions des provinces de l'Atlantique, le sud du Québec, le sud de l'Ontario et certaines parties de la Colombie-Britannique.
Figure 1 Segment régional du réseau routier provincial (d'après Morin et Perchanok, 2000)
2.2.2.1 Chlorure de sodium
2.2.2.1.1 Taux d'épandage recommandés
La figure 2 montre les taux d'épandage provinciaux recommandés et la figure 3 présente ceux de certaines municipalités choisies. On ne peut toutefois pas utiliser les taux d'épandage pour quantifier les charges annuelles : ces taux renseignent sur la quantité de sel utilisée à chaque épandage, mais non sur le nombre d'épandages et sur la masse totale ainsi appliquée. Les charges font référence à la masse annuelle totale moyenne, et non aux taux d'épandage.
2.2.2.1.2 Charges
Les données détaillées ont été analysées séparément par administrations provinciales, municipales et régionales, incluant le calcul de la masse de sels en fonction de la longueur et de la superficie des routes à deux voies sur lesquelles il peut y avoir épandage de sels et de la superficie du district d'entretien (Morin et Perchanok, 2000). Les régions ayant les plus fortes charges sont situées dans le centre et le sud de l'Ontario et du Québec, suivies par les provinces de l'Atlantique et les Prairies, où les charges sont les plus faibles.
Les charges municipales ont été combinées aux charges provinciales et territoriales pour estimer l'utilisation totale de sels par district d'entretien, durant l'hiver 1997-1998 (figure 4); on estime que 4 418 462 tonnes de chlorure de sodium ont été utilisées pour le déglaçage des routes au Canada.
Figure 2 Taux d'épandage de sels de voirie (chlorure de sodium) par agence provinciale en 1998 (d'après Morin et Perchanok, 2000)
Cependant, cette estimation de la charge totale ne tient compte que de l'utilisation des sels de voirie par les administrations municipales, provinciales, territoriales et régionales. Les compagnies privées, les industries et les agences, comme les autorités portuaires et les sociétés de transport, utilisent elles aussi des sels de voirie. Cheminfo (1999) a estimé que l'utilisation totale par des clients commerciaux et industriels représente de 5 à 10 % du marché des sels de voirie. On a eu recours à une valeur médiane de 7,5 % pour estimer la quantité de sels de voirie utilisée par les sources commerciales et industrielles au Canada (tableau 2). Si on inclut cette quantité, on obtient alors une estimation de 4 749 847 tonnes de chlorure de sodium durant l'hiver 1997-1998.
2.2.2.2 Chlorure de calcium
Le tableau 3 indique la quantité de chlorure de calcium utilisée par les provinces et les territoires. Bien que l'Ontario soit la province qui utilise la plus grande quantité de chlorure de calcium sur ses routes, les analyses faites par Morin et Perchanok (2000) indiquent que la Nouvelle-Écosse est la province qui en consomme le plus, par unité de surface.
2.2.2.3 Charges totales de chlorure
Pour estimer l'utilisation totale de chlorures sur les routes par province, on a combiné les quantités estimatives de chlorure de sodium et de chlorure de calcium épandues sur les routes du Canada. Le tableau 4 présente l'utilisation totale de chlorures par province, d'après la charge totale de chlorure de sodium durant l'hiver 1997-1998 et l'utilisation estimée de chlorure de calcium au cours d'une année normale. La masse de chlorure utilisée par région d'une province a été calculée pour établir des comparaisons entre les charges. Ainsi, bien que l'Ontario et le Québec soient les provinces qui utilisent le plus de chlorures sur les routes, la Nouvelle-Écosse est celle où la charge par unité de surface est la plus élevée (Morin et Perchanok, 2000).
2.2.2.4 Tendances historiques
Les fluctuations, au fil des ans, des charges de sels de voirie ont été examinées, grâce aux données à long terme sur l'utilisation totale de sels obtenues de quelques organismes chargés de l'entretien des routes. Alors que ces données semblent indiquer que les charges totales de sels de voirie ont dans l'ensemble augmenté, elles indiquent également que ces charges fluctuent d'une année à l'autre. Il est en outre difficile de conclure qu'il y a eu augmentation des charges sans données sur la longueur du réseau routier à entretenir.
Figure 3 Taux d'épandage moyen de sels voirie (chlorure de sodium) par municipalité en 1998 (d'après Morin et Perchanok, 2000)
Figure 4 Quantités totales de chlorure de sodium utilisées par district d'entretien (d'après Morin et Perchanok, 2000)
- On suppose que l'usage commercial et industriel des sels de voirie correspond à 7,5 % de l'utilisation provinciale et municipale (d'après une estimation de Cheminfo, 1999).
- Incluant le Nunavut.
Un des moyens de déterminer, de façon approximative, si les charges annuelles de sels de voirie ont fluctué est de comparer les données d'enquête compilées par le Salt Institute, entre le milieu des années 1960 et le début des années 1980 (Salt Institute, 1964-1983), aux données recueillies dans le cadre de l'enquête quinquennale (de 1993-1994 à 1997-1998). Cette comparaison semble indiquer que les charges de sels de voirie, par kilomètre de route à deux voies, n'ont pas diminué. Ainsi, alors que certains organismes ont utilisé des quantités similaires de sels par kilomètre de routes à deux voies durant ces deux périodes, d'autres les ont légèrement augmentées entre le début des années 1980 et le milieu des années 1990. La figure 5 illustre les charges provinciales moyennes par kilomètre de route provinciale (à deux voies) pour l'Ontario, le Québec, le Nouveau-Brunswick et la Nouvelle-Écosse.
On a évalué la comparabilité et le regroupement des données obtenues des différentes sources, à différentes périodes, en comparant la concordance de divers ensembles de données obtenus d'organismes provinciaux de l'Ontario et de la Nouvelle-Écosse. Il a toutefois été impossible de faire cette comparaison pour les autres provinces, vu l'absence de chevauchement entre les données. Lorsqu'une comparaison a pu être établie, celle-ci a indiqué une concordance entre les quantités déclarées. À titre d'exemple, les données obtenues du Salt Institute indiquent que le ministère des Transports de l'Ontario a utilisé respectivement 418 997, 486 648 et 402 346 tonnes de chlorure de sodium durant les hivers 1978-1979, 1981-1982 et 1982-1983 (Salt Institute, 1964-1983), alors que les données fournies par le ministère des Transports de l'Ontario, pour ces mêmes années, font état respectivement de 415 381, 486 648 et 402 346 tonnes de chlorure de sodium. On note une même concordance entre les données du Salt Institute et celles du ministère des Transports et des Travaux publics de la Nouvelle-Écosse, toutes deux indiquant que 201 989 et 129 453 tonnes de chlorure de sodium ont été utilisées durant les hivers 1981-1982 et 1982-1983. Malgré le caractère limité de cette comparaison, celle-ci laisse croire que les données du Salt Institute et des organismes provinciaux concordent.
1 Incluant le Nunavut.
1 Incluant le Nunavut.
2.2.3 Fiabilité des données sur les charges
Malgré tous les efforts qui sont faits en vue d'obtenir des données auprès des sources les plus exactes qui soient, il se peut que des erreurs se glissent dans les données et les calculs. Il est possible, par exemple, que la quantité déclarée de sels épandus soit inexacte ou que certaines utilisations des sels ne soient pas rapportées. Il peut aussi y avoir manque de cohérence dans la déclaration des données. Ainsi, dans certaines provinces, les achats de sels de voirie destinés aux municipalités sont faits par les provinces ou celles-ci s'occupent de l'entretien des routes municipales; les données municipales peuvent donc être incluses dans les charges provinciales pour certains districts. Un autre problème tient au fait que les données de l'enquête portent sur le sel acheté et non sur le sel utilisé. Bien que tout le sel acheté finisse par être utilisé, il n'y a aucun moyen de déterminer la quantité de sel qui est épandue chaque année. On a évalué les erreurs possibles dans les données des fournisseurs de sels, en corrélant les appels d'offre et l'utilisation au niveau provincial. Dans l'ensemble, on note une forte corrélation entre les deux ensembles de données.
Une autre source potentielle d'erreurs pourrait être l'utilisation des données de 1997-1998 pour caractériser les charges de sels. En effet, même si ces quantités correspondent à la meilleure estimation, les données provinciales disponibles indiquent que les charges varient d'une année à l'autre. Une comparaison entre les données obtenues de tous les organismes ayant fourni des données sur les charges totales de sels par unité de longueur de route, pour les cinq années à l'étude, laisse croire toutefois que l'hiver 1997-1998 n'est pas anormal (figure 5). Aussi, pour valider l'hypothèse voulant que l'hiver 1997-1998 soit représentatif, deux analyses statistiques ont été faites (Collins, 2000). Les données ont d'abord été analysées selon l'analyse de la variance (ANOVA); comme ces données ne correspondaient pas à une distribution normale, une analyse a aussi été faite au moyen de la méthode non paramétrique à deux voies de Friedman, par rang. Chaque fois qu'une différence significative a été observée entre des années, la méthode de diminution graduelle de Ryan a été utilisée pour analyser les écarts entre les années. Les résultats obtenus par ces analyses indiquent des charges légèrement inférieures pour l'année 1997-1998 (Collins, 2000).
Une des limites potentielles de ces analyses pourrait être due au fait qu'une catégorie « route sur laquelle il peut y avoir épandage de sels » a servi à caractériser les charges de sels. Or, comme les autoroutes reçoivent généralement des charges plus fortes, on pourrait alléguer que l'utilisation d'une telle catégorie a pour effet de sous-estimer les charges de sels sur les routes où le volume de circulation est élevé. Une autre limite pourrait venir de l'utilisation du nombre d'habitants pour estimer les charges de sels dans les municipalités n'ayant pas fourni de données. En effet, même s'il existe une bonne corrélation entre la population des municipalités et l'utilisation de sels au niveau provincial, la rigueur de cette relation varie d'un district d'entretien à un autre.
En dépit de ces limites possibles, les données présentées sont de bons indicateurs des quantités de sels utilisées sur les routes au Canada, notamment lorsqu'on considère qu'il y a une différence de 9,4 % (417 501 tonnes) entre l'utilisation connue et l'utilisation estimée de chlorure de sodium par municipalité, comté et province, pour l'hiver 1997-1998.
2.2.4 Sommaire
L'utilisation annuelle de sels de voirie à base de chlorure de sodium et de chlorure de calcium au Canada a été estimée à partir d'enquêtes réalisées auprès d'agences provinciales, territoriales et municipales, des données obtenues de l'industrie et des estimations fondées sur la population. On estime ainsi qu'environ 4,75 millions de tonnes de chlorure de sodium ont servi au déglaçage des routes pendant l'hiver 1997-1998 et que 110 000 tonnes de chlorure de calcium sont épandues sur les routes durant une année normale. Si on les combine, on obtient 2,95 millions de tonnes de chlorure épandues sur les routes au Canada durant l'année 1997-1998. Il faut reconnaître toutefois que les quantités fluctuent d'une année à l'autre, notamment parce que les conditions climatiques varient.
Figure 5 Historique de l'utilisation de sels de voirie par les agences provinciales (fondée sur les enquêtes du « Salt Institute 1964-1983 » et Morin et Perchanok, 2000)
Les charges annuelles varient selon la région géographique, les charges les plus fortes (en fonction de la longueur du réseau routier) étant observées en Ontario et au Québec; les charges sont moyennes dans les provinces de l'Atlantique et elles sont les plus faibles dans les provinces de l'Ouest. Les données présentées dans cette section indiquent que, dans l'ensemble, les charges de sels de voirie n'ont pas diminué au cours des 20 dernières années et qu'elles auraient au contraire augmenté dans certaines provinces, depuis la fin des années 1970 (figure 5).
2.3 Élimination de la neige
Delisle et Dériger (2000) ont passé en revue les propriétés physico-chimiques et écotoxicologiques de la neige usée déblayée des routes, ainsi que les différentes méthodes utilisées pour l'enlèvement de la neige des routes et des trottoirs.
2.3.1 Caractérisation de la neige usée
Les sels de voirie contribuent à la présence d'ions sodium, chlorure et cyanure dans la neige. Parmi les autres principaux contaminants présents dans la neige en milieux urbains, mentionnons des débris, des matières en suspension, des huiles et des graisses et des métaux (plomb, manganèse, fer et chrome) (Gouvernement du Québec, 1997). Dans certaines municipalités du Québec, la concentration moyenne de chlorure dans la neige en bordure des routes ou dans l'eau de fonte qui en provient varie de 3,8 à 5 689 mg/L (voir Delisle et Dériger, 2000).
- Ces quantités sont approximatives et varient d'une année à l'autre en fonction des chutes de neige; n.d. = non disponible.
- Plus 100 000 tonnes d'un mélange de sable et de sel contenant 5 % de NaCl.
- Plus 39 000 tonnes d'un mélange de sable et de gravier (en proportions de 1:9 pour les trottoirs et de 5:5 pour les rues) en périodes de pluie verglaçante.
Chenevier (1997) a analysé les paramètres physico-chimiques de la neige prélevée en bordure de routes principales et secondaires de Montréal, en 1997. Pour tous les paramètres examinés, des concentrations plus élevées ont été observées dans la neige provenant des routes principales; dans le cas du chlorure, par exemple, la concentration moyenne a été de 3 115 mg/L pour les rues secondaires et de 5 066 mg/L pour les rues principales (Delisle et Dériger, 2000). Cette différence s'explique sans doute par une fréquence ou un taux d'épandage plus élevé des sels de voirie. Dans le cadre d'une étude similaire réalisée par Delisle et al. (1997), les propriétés physico-chimiques de la neige en bordure des routes ont été examinées lors de deux tempêtes en janvier 1997. La concentration moyenne de chlorure mesurée dans les échantillons prélevés durant la première et la deuxième tempêtes a été respectivement de 7 716 et 3 663 mg/L, la concentration dans les 24 échantillons prélevés durant les deux tempêtes variant entre 1 366 et 18 230 mg/L.
Un grand nombre de facteurs influent sur les caractéristiques de la neige en bordure des routes, notamment la taille de la collectivité, le facteur d'occupation des terres, la densité de la circulation, la quantité de sels de déneigement et d'abrasifs utilisés ainsi que la durée des activités de déneigement (Malmqvist, 1985; Delisle et al., 1995). En général, la teneur en contaminants varie aussi avec le temps : ainsi, 72 heures après le déneigement, des concentrations de chlorure de 530 mg/L et de 7 496 mg/L ont été mesurées dans la neige provenant respectivement de rues résidentielles et commerciales (Delisle et Leduc, 1987); après plus d'une semaine, ces concentrations avaient diminué à 590 mg/L, sans doute sous l'effet de la perte d'ions par l'eau de fonte.
2.3.2 Volumes de neige dans les villes canadiennes
Il est parfois nécessaire de procéder à l'enlèvement et à l'élimination de la neige, lorsque l'accumulation sur les routes ou le long des routes gêne la circulation ou nuit à la sécurité. La quantité de neige à enlever et à éliminer dépend du volume de neige et de l'ampleur de l'aménagement urbain (tableau 5). Étant donné l'importance des chutes de neige à Montréal (dans le sud du Québec, les chutes de neige varient annuellement entre 200 et 350 cm), ainsi que la superficie et la densité de la ville, quelque 11,258 millions de mètres cubes de neige ont été acheminés aux lieux d'élimination de la neige durant l'hiver 1997-1998, comparativement à 1,5 million de mètres cubes à Toronto (avant la fusion municipale) et à un total d'environ 30 millions de mètres cubes, pour l'ensemble des municipalités du Québec.
2.3.3 Méthodes d'enlèvement et d'élimination de la neige
Le déblaiement de la neige consiste habituellement à chasser la neige vers l'accotement de la route. Dans les villes, le déblaiement peut commencer lorsqu'il y a accumulation de 2,5 cm de neige au sol et celle-ci est alors repoussée sur les côtés des rues et sur les trottoirs. Lorsque l'accumulation est importante (plus de 10 cm) ou que les conditions l'exigent, on procède alors à l'enlèvement de la neige et à son transport dans divers lieux d'élimination (Ville de Montréal, 1998). Delisle et Dériger (2000) décrivent les diverses méthodes d'élimination de la neige qui sont regroupées ci-après en trois catégories.
2.3.3.1 Méthodes sans enlèvement de la neige
Les méthodes de déneigement sans enlèvement de la neige consistent habituellement à repousser la neige le long de la route au moyen de chasse-neige ou à la souffler sur les terrains adjacents. En général, ces méthodes ne sont pas efficaces dans les régions où le taux d'occupation des sols est élevé (Delisle, 1994). Elles sont par contre les méthodes les plus répandues pour dégager les routes dans les régions non urbaines. Ce type de méthode contribue aux impacts que peuvent causer les sels de voirie sur les sols, la végétation, les eaux de surface et les eaux souterraines en bordure des routes. Des données recueillies par Watson (2000) ont permis de déterminer les concentrations de chlorure dans les étangs et les terres humides situés à proximité de routes, dans le sud de l'Ontario. Les résultats de cette étude indiquent que les concentrations de chlorure varient, mais des concentrations supérieures à 4 000 mg/L ont été observées. Ils révèlent par ailleurs que le ruissellement provenant des routes peut avoir une incidence négative sur les milieux aquatiques adjacents.
Selon une étude menée par Delisle (1999), laquelle a établi un lien entre la présence de concentrations élevées de chlorure dans les puits municipaux et l'épandage de sels de voirie, des concentrations élevées de chlorure ont été observées dans une région où l'on a laissé l'eau des fossés s'infiltrer dans les sols. Les concentrations de chlorure dans trois puits municipaux de la région à l'étude ont ainsi augmenté de 102, 116 et 145 mg/L, entre 1983 et 1994.
2.3.3.2 Méthodes avec rejet dans les plans d'eau, après traitement de l'eau de fonte
La neige peut être transportée dans des lieux d'élimination, où la neige fond et où l'eau de fonte est traitée; cette méthode consiste habituellement à décharger la neige en surface ou dans des carrières où le ruissellement est acheminé vers des installations de traitement. En général, les lieux d'élimination de la neige sont aménagés sur des sols imperméables ou légèrement perméables, ou munis d'une membrane géotextile. Certains lieux sont également dotés d'installations de décantation ou sont conçus de manière à ce que l'eau de fonte soit acheminée vers des installations de traitement des eaux usées (Gouvernement du Québec, 1991). Ces sites ne doivent pas être aménagés à proximité de cours d'eau qui pourraient être dégradés par le ruissellement.
Pinard et al. (1989) ont déterminé les concentrations de chlorure dans le ruissellement provenant des lieux d'élimination de la neige. Cette étude a révélé que seulement 2 % du sel épandu sur les routes des villes se retrouvait dans l'eau de fonte s'écoulant des lieux d'élimination de la neige, la majeure partie du sel ayant probablement déjà pénétré dans l'environnement, à partir des routes ou des accotements. Ces données concordent avec celles de Delisle et Leduc (1987) qui ont constaté que la concentration de chlorure dans la neige en bordure des routes commence par augmenter, puis diminue avec le temps. Il convient toutefois de noter que la concentration de chlorure dans la neige usée varie selon le type de rue, la concentration mesurée dans la neige provenant de rues principales pouvant dépasser, d'un ordre de grandeur, la concentration mesurée dans la neige usée de routes secondaires.
Cependant, même si le pourcentage de sels dans la neige amenée aux lieux d'élimination peut être faible (p. ex., 2 %), la concentration de chlorure dans le ruissellement demeure élevée. Une étude réalisée par Péloquin (1993) fait ainsi état d'une concentration moyenne de chlorure de 414 mg/L dans l'eau de fonte d'un lieu d'élimination de la neige. Pour leur part, Pinard et al. (1989) ont évalué la concentration de chlorure dans l'eau de ruissellement provenant d'un lieu d'élimination de la neige situé à Québec, entre le 18 avril et la fin de juin 1988, et constaté que la concentration variait entre 100 et 1 100 mg/L. Les concentrations les plus élevées ont été observées au début de l'échantillonnage et ont diminué graduellement tout au long du printemps. On ignore toutefois si les concentrations de chlorure étaient plus élevées dans l'eau de ruissellement avant le début du programme de surveillance, ou si les concentrations ont augmenté tout au long de l'été à cause d'une diminution du volume d'eau de ruissellement.
Les effets potentiels de l'eau de fonte sur la qualité des eaux souterraines varient selon le lieu d'élimination. Selon une étude décrite dans Morin (2000), des concentrations de chlorure variant entre 233 et 1 820 mg/L ont été mesurées dans des puits de surveillance aménagés pour évaluer l'incidence d'un lieu d'élimination de la neige sur la qualité des eaux souterraines à faible profondeur.
Certains organismes (p. ex., la Ville de Montréal) déversent la neige dans des puits de descente reliés aux réseaux d'égouts municipaux (Godbout, 1996; Couture, 1997). D'autres ont recours à des fondeuses à neige, qui peuvent être fixes ou mobiles, et qui ont pour effet d'entraîner le déversement d'eau, plutôt que de neige, dans le réseau d'égouts. La neige est amenée par camion et versée dans des réservoirs d'eau préchauffée, munis de brûleurs au mazout ou au gaz. La Ville de Toronto utilise cette technique à l'occasion. Depuis janvier 1998, la ville de Cap-Rouge, au Québec, utilise une technique « géothermique » pour faire fondre la neige, laquelle consiste à utiliser des formations géologiques comme réservoirs naturels où l'eau est stockée durant l'été et maintenue à une température suffisamment élevée pour faire fondre la neige en hiver (Bilodeau, 1999).
2.3.3.3 Méthodes de rejet dans les eaux de surface sans traitement préalable
Cette méthode consiste à déverser la neige directement dans un cours d'eau ou sur ses rives, ou encore dans des puits de descente non reliés à une station d'épuration. Cette méthode entraîne le rejet direct de la neige usée et de tous les contaminants qu'elle renferme dans les eaux de surface (rivières ou océans), après l'élimination partielle des gros débris (rejet sur le rivage) ou dilution possible par les eaux pluviales (rejet dans des puits de descente non reliés à une usine d'épuration).
2.3.4 Méthodes d'élimination utilisées par les municipalités canadiennes
Le tableau 6 présente les méthodes d'élimination de la neige utilisées par certaines municipalités du Canada. La Ville de Montréal est celle qui utilise le plus large éventail de méthodes d'élimination; en 1997-1998, Montréal a ainsi eu recours à des décharges de surface (7), des puits de descente (11) et des carrières (2); la neige a aussi été déversée dans le fleuve Saint-Laurent à 3 endroits (Ville de Montréal, 1998).
Il est clair que les décharges de surface constituent la méthode d'élimination la plus courante au Canada. Regina, par exemple, en utilise de deux à cinq, selon l'année (Ville de Regina, 1997). Dans le cas de la municipalité régionale d'Ottawa-Carleton, plusieurs études ont été effectuées pour déterminer le nombre de décharges de surface nécessaires à l'élimination de la neige dans cette région (McNeely Engineering, 1990; McNeely-Tunnock Ltd., 1995). Dans quelques cas, comme St. John's, Halifax et Vancouver, la neige est déversée dans l'océan. Au Québec, le déversement direct de la neige dans les eaux douces de surface est restreint et sera interdit à compter de 2002.
Auparavant, des municipalités comme Montréal soufflaient la neige sur les propriétés privées et, à l'occasion, utilisaient des fondeuses à neige. Les pressions sociales et politiques ont toutefois forcé la Ville de Montréal à abandonner presque entièrement le soufflage de la neige sur les propriétés privées, et les fondeuses à neige se sont révélées trop coûteuses à exploiter, en raison du prix élevé du carburant (Ville de Montréal, 1998). Dans certaines villes comme Halifax, on a recours à de grandes quantités de sels de déneigement, mais l'enlèvement de la neige est très peu pratiqué, les eaux de fonte étant dirigées vers les réseaux d'égouts pluviaux (Delisle et Dériger, 2000).
2.3.5 Sommaire
Outre les ions inorganiques provenant des sels de voirie, la neige usée peut contenir une grande variété de contaminants physiques et chimiques. Les ions chlorure sont dissous puis transportés dans l'eau de fonte de la neige et échappent en grande partie aux procédés physiques ou biologiques de traitement de l'eau. Leurs effets dépendent des quantités et des concentrations totales d'ions au point de rejet de l'eau de fonte dans les eaux de surface, le sol et les eaux souterraines. Bien que les concentrations de chlorure dans la neige usée et son eau de fonte varient sensiblement, elles peuvent atteindre 18 000 mg/L. À Montréal, la concentration moyenne de chlorure dans la neige provenant d'artères principales et secondaires a été respectivement de 3 000 mg/L et de 5 000 mg/L. Les municipalités canadiennes utilisent diverses méthodes d'élimination de la neige, mais les décharges de surface sont les plus répandues. Enfin, malgré l'incertitude quant à la proportion de sels susceptible d'être transportée dans les lieux d'élimination de la neige, il ne fait aucun doute que l'eau de ruissellement qui s'écoule de ces lieux contient de fortes concentrations de chlorure.
1 Incluant le Nunavut.
2.4 Entrepôts de sels
Les entrepôts de sels (aussi appelés dépôts de voirie) servent à entreposer les produits d'entretien avant leur épandage sur les routes. Les sections qui suivent décrivent et caractérisent ces installations, indiquent les voies d'exposition environnementale et présentent les concentrations qui ont été mesurées à des endroits précis, autour de ces dépôts. La plupart des données sont basées sur les normes qui s'appliquaient avant 1998, relativement à la conception des entrepôts de sels et au stockage des sels de voirie. Bien que l'on fasse aujourd'hui la promotion de concepts plus efficaces pour réduire les pertes de sel (ATC, 1999), les normes actuelles en matière de conception et de gestion sont sensiblement les mêmes que celles examinées dans le présent rapport. Les données dans les sections qui suivent ont été résumées à partir d'un rapport préparé par Snodgrass et Morin (2000).
2.4.1 Nombre d'entrepôts de sels et quantités entreposées
Les données compilées par Morin et Perchanok (2000) ont servi à estimer le nombre d'entrepôts de sels provinciaux et territoriaux et les quantités de sels de voirie et d'abrasifs qui y sont entreposées. On ne possède pas d'information précise sur le nombre d'entrepôts de sels au Canada, mais on a estimé qu'il existe 1 300 entrepôts provinciaux. Les quantités moyennes dans chaque entrepôt de sels ont été estimées en supposant que la quantité totale de sels et d'abrasifs utilisée par les diverses instances était répartie également entre tous les entrepôts de sels (tableau 7). À noter toutefois que ce tableau n'inclut pas les dépôts des municipalités et des comtés, ni ceux des compagnies privées; le nombre de dépôts au Canada y est donc grandement sous-estimé. Au Canada, la quantité moyenne de sels et d'abrasifs entreposée varie considérablement d'un entrepôt à un autre. Selon le tableau 7, la quantité moyenne de sels dans les entrepôts du Québec, de l'Ontario et des Maritimes varie entre 1 300 et 3 800 tonnes, alors que la quantité moyenne d'abrasifs pour ces mêmes provinces varie entre 1 000 et 8 600 tonnes. Snodgrass et Morin (2000) présentent le nombre d'entrepôts de sels par district et les quantités moyennes (en tonnes) de chlorure de sodium et d'abrasifs par entrepôt, dans certaines provinces.
Selon les données obtenues pour 117 entrepôts administrés par le ministère des Transports de l'Ontario durant l'hiver 1997-1998, la quantité de chlorure de sodium stockée à ces endroits a varié de 45 à 21 400 tonnes par dépôt, alors que les quantités d'abrasifs ont varié entre 10 et 13 200 tonnes par dépôt.
2.4.2 Conception et gestion des entrepôts de sels
Les entrepôts de sels peuvent être aménagés à des endroits fort variés, et leur conception ainsi que les normes qui s'y appliquent varient considérablement d'un endroit à l'autre du pays. Par conséquent, le niveau de protection contre les intempéries varie lui aussi sensiblement. Les installations couvertes utilisées pour le stockage des sels de voirie incluent les dômes ou igloos, ainsi que les remises et les appentis, avec ou sans portes et murs. Certains organismes considèrent même que l'entreposage sous les ponts routiers correspond à un entrepôt couvert. Les sels peuvent être entreposés sur une plate-forme d'asphalte ou de béton, ou à l'extérieur sur une bâche de plastique épais et recouverts d'une autre bâche. Même si l'entreposage en installations couvertes offre une certaine protection contre les précipitations qui causent la lixiviation des sels, aucune norme universelle ne régit la conception des installations d'entreposage. L'utilisation des meilleures pratiques de gestion favorisant un bon entretien des entrepôts est tout aussi importante pour réduire les pertes de sels. L'efficacité de ces pratiques dépend cependant de la rigueur avec laquelle elles sont appliquées.
Les sels peuvent provenir aussi bien des piles d'abrasifs auxquels ils sont mélangés que des piles de sels. Les piles de sels et d'abrasifs consistent en du sel mélangé à du sable ou à du gravier pour éviter le gel ou l'agglomération des abrasifs (ministères de l'Environnement et des Transports du Nouveau-Brunswick, 1978). Le pourcentage de sel dans ces mélanges varie -la plupart des agences utilisent un mélange à 5 %, mais le pourcentage peut fluctuer entre 2,5 et 15 %. Une étude a été réalisée au Nouveau-Brunswick (ME et MT du N.-B., 1978) pour évaluer la quantité et la qualité du lixiviat provenant d'une pile d'abrasifs de 2 000 tonnes ayant une teneur en sel de 2,5 %. Durant la première année, 420 m3 de lixiviat ont été analysés grâce au système de surveillance. La figure 6 illustre les concentrations de sodium et de chlorure mesurées dans le lixiviat, les concentrations maximales ayant atteint respectivement 37 000 et 66 000 mg/L. On estime que la perte totale de sels par lixiviation durant la première année a été de 18,2 tonnes, soit plus du tiers de la quantité totale de sels ajoutée aux abrasifs, et ce même si 80 % de la pile d'abrasifs avait déjà été utilisée pour le sablage à la fin de janvier. Les résultats de la deuxième année indiquent aussi de fortes concentrations de chlorure dans les 255 m3 de lixiviat analysés, les concentrations maximales de sodium et de chlorure atteignant alors respectivement 49 000 et 82 000 mg/L. À la lumière de ces concentrations et des résultats d'une enquête révélant que peu d'organismes provinciaux couvrent les piles d'abrasifs et de sels (Snodgrass et Morin, 2000), on peut dire que les pertes potentielles de sels provenant des piles d'abrasifs et de sels sont élevées.
Les déversements pendant le stockage et le chargement des épandeuses sont une autre source importante de pertes de sels (ATC, 1999), comme le confirme un examen de levés électromagnétiques effectués dans les entrepôts de sels (Snodgrass et Morin, 2000). Ces levés, qui déterminent habituellement les matières et les eaux souterraines de la subsurface (à moins de 6 m de la surface) qui sont fortement conductrices (p. ex., les sols et les eaux souterraines à forte teneur en sels), ont révélé une grande conductivité dans les zones adjacentes aux voies d'accès aux installations d'entreposage de sels, ainsi qu'autour de ces installations.
Figure 6 Concentration moyenne quotidienne en 1975-1976 des lixiviats pouvenant d'un amas avec du sel (d'après ME et MT NB, 1978)
Les eaux usées provenant du lavage des véhicules d'entretien des routes durant l'hiver constituent une autre source potentielle de contamination. Dans les entrepôts de sels des régions urbaines, les eaux de lavage sont sans doute rejetées dans le réseau municipal d'égouts; dans les régions rurales, le rejet se fait probablement dans un puits sec où l'eau percole dans le sol. Une étude révèle que des échantillons d'eaux de lavage provenant de sept entrepôts de sels avaient une teneur en chlorure variant entre 3 500 et 37 000 mg/L, la concentration moyenne étant de 16 000 mg/L (Beck et al., 1994). La même étude a aussi révélé qu'entre le tiers et les deux tiers des entrepôts de sels de l'Ontario rejettent les eaux de lavage dans des puits secs. On peut aussi estimer les concentrations de chlorure dans les eaux de lavage en analysant les concentrations de chlorure dans les séparateurs huile-eau. Ces appareils sont installés dans certains garages des entrepôts de sels pour éliminer les huiles, les graisses et autres composés semblables présents dans les flux de déchets des eaux de lavage. Comme les séparateurs huile-eau n'éliminent pas le sel, les concentrations dans l'effluent sont identiques à celles de l'influent. Selon une étude effectuée par INTERA Consultants (1995), des concentrations de chlorure variant entre 1 100 et 35 400 mg/L ont été mesurées dans les séparateurs huiles/eau de trois entrepôts de sels , ces concentrations étant à peu près équivalentes à celles mesurées par Beck et al. (1994).
2.4.3 Estimation des rejets provenant des entrepôts de sels
Cette section présente une estimation des rejets de sels provenant des entrepôts de sels. Snodgrass et Morin (2000) définissent plus en détail les hypothèses qui ont servi à calculer ces rejets. Les rejets dans l'environnement ont été estimés à partir d'un scénario hypothétique sur les rejets de 190 dépôts en exploitation. Les rejets estimatifs totaux ont ensuite été comparés, en regard d'un épandage total de quelque 590 000 tonnes par année. Ce scénario hypothétique correspond à peu près à la quantité épandue dans une grande province ou dans plusieurs provinces plus petites et a servi de base globale de calcul.
Le tableau 8 présente trois estimations fondées sur les scénarios suivants : (1) un entrepôt de sels appliquant les meilleures pratiques de gestion, c'est-à-dire où les mélanges de sels et d'abrasifs sont entreposés à l'intérieur; (2) un entrepôt de sels où les sels sont entreposés à l'intérieur et les abrasifs, à l'extérieur et (3) un entrepôt de sels où tous les amas sont entreposés à l'extérieur. Des trois scénarios, les options 1 et 2 sont sans doute celles qui sont les plus représentatives des entrepôts de sels. La dernière colonne du tableau 8 présente une estimation du pourcentage de sels perdus dans les entrepôts de sels, par rapport à la quantité totale utilisée. Selon le type d'installation et le mode de gestion, les pertes de sels dans les entrepôts varient entre 0,2 et 20 % de la quantité totale utilisée.
2.4.4 Concentrations de sels à différents points autour des entrepôts
Les sections qui suivent donnent un aperçu des concentrations mesurées à différents endroits (en surface et subsurface), dans les entrepôts de sels.
2.4.4.1 Concentrations en surface autour des entrepôts de sels
On dispose d'une base de données limitée sur les systèmes de drainage de surface autour des entrepôts de sels; ces données proviennent d'évaluations environnementales des sites (EES) qui ont été faites à certains dépôts du ministère des Transports de l'Ontario (MTO, 1993-1999). Les concentrations de chlorure dans 29 dépôts où des échantillons ont été prélevés variaient de 4 à 4 880 mg/L, la concentration moyenne étant de 659 mg/L.
Une étude similaire a été réalisée dans un entrepôt de sels de l'Alberta. Un échantillon prélevé dans le bassin d'évaporation situé à cet endroit avait une concentration de chlorure de 32 100 mg/L (Alberta Infrastructure, 2000). Une autre étude, faite par le ministère des Transports et des Travaux publics de la Nouvelle-Écosse, a révélé que le ruissellement et les eaux souterraines peu profondes s'écoulant d'un entrepôt de sels vers un petit ruisseau ont eu pour effet d'accroître la concentration de chlorure dans un étang situé à environ 250 m en aval, cette concentration étant passée de moins de 75 mg/L à environ 1 000 mg/L (Rushton, 1999).
2.4.4.2 Concentrations dans l'eau de puits des entrepôts de sels
Une étude menée par le ministère des Transports de l'Ontario (MTO, 1997) a permis de dresser le graphique des concentrations de chlorure dans plus de 300 entrepôts de sels de l'Ontario, sur une période de 20 à 30 ans prenant fin en 1988. Une période de cinq ans (1983 à 1988) a été choisie pour caractériser la gamme de concentrations décelées dans les puits des entrepôts de sels. La plupart des dépôts examinés (229 dépôts, 74 %) avaient une concentration de chlorure inférieure à 200 mg/L. Un nombre moindre (82 dépôts, 26 %) avaient une concentration supérieure à 200 mg/L, dont 30 (9 %) affichaient une concentration supérieure à 500 mg/L et 14 (4 %), une concentration excédant 1 000 mg/L.
La qualité de l'eau des puits d'alimentation en eau potable a été testée, dans le cadre des évaluations environnementales des sites faites sur les entrepôts de sels de la région Est du ministère des Transports de l'Ontario (MTO, 1993-1999). Des concentrations de chlorure de 1,5 à 5 050 mg/L ont été mesurées dans les échantillons prélevés de 36 puits, pour une concentration moyenne de 722 mg/L. Soixante-quatre pour cent des échantillons avaient une concentration supérieure à 100 mg/L et 50 %, une concentration dépassant 250 mg/L. Dans 35 % des échantillons, la concentration a été supérieure à 500 mg/L. La profondeur des puits testés variait de 12 à 113 m, pour une moyenne de 39,2 m. Cependant, une concentration élevée de chlorure dans un puits ne signifie pas nécessairement que toute la nappe phréatique est contaminée; il peut arriver en effet que des défauts de construction entraînent l'infiltration de sels dans les eaux souterraines par le tubage du puits.
2.4.4.3 Concentrations dans les eaux souterraines de faible profondeur
La même série d'évaluations environnementales des sites (MTO, 1993-1999) a servi à évaluer la qualité des eaux souterraines peu profondes. Dans plusieurs entrepôts de sels, des puits de surveillance ont été aménagés à une profondeur variant entre 0,26 et 5,25 m et des échantillons d'eau souterraine y ont été prélevés. Les concentrations de chlorure dans les 102 échantillons ont varié de 1 à 24 000 mg/L, la concentration moyenne étant de 2 600 mg/L. Le résumé des données indique que 75 % des échantillons présentaient une concentration de chlorure supérieure à 100 mg/L, alors que 69 % avaient une concentration excédant 250 mg/L.
Des analyses similaires ont révélé que les concentrations de chlorure variaient de 26 à 26 400 mg/L dans l'eau souterraine prélevée de trois entrepôts de sels de l'Alberta (Alberta Infrastructure, 2000). En Nouvelle-Écosse, des concentrations de chlorure fluctuant entre 254 et 38 600 mg/L ont été mesurées dans les eaux souterraines peu profondes à trois entrepôts de sels gérés par le ministère des Transports et des Travaux publics de la province (Rushton, 1999).
2.4.4.4 Concentrations dans le sol aux entrepôts de sels
Dans plusieurs entrepôts de sels ayant fait l'objet d'évaluations environnementales, des puits d'essai et de forage ont été creusés et des échantillons de sol ont été analysés (MTO, 1993-1999). Les concentrations de chlorure dans 53 puits d'essai ont varié entre 5 et 14 500 µg/g de sol, alors que des concentrations de sodium de 39 à 13 100 µg/g de sol ont été décelées dans 46 échantillons. Les concentrations moyennes de chlorure et de sodium ont été respectivement de 2 100 et 2 600 µg/g de sol.
Figure 7 Concentration de chlorure dans deux puits d'approvisionnement de Heffley Creek (d'après AGRA, 1999)
Des concentrations de chlorure fluctuant entre 2 et 13 300 µg/g de sol ont été mesurées dans des échantillons de sol prélevés de 46 puits d'essai (concentration moyenne de 1 500 µg/g de sol). Dans le cas du sodium, les concentrations mesurées dans 98 échantillons ont varié de 86 à 6 720 g/g de sol, pour une moyenne de 870 µg/g.
Les puits d'essai avaient entre 0,1 et 5 m de profondeur (profondeur moyenne de 1,6 m).
