Méthode de référence en vue d'essais aux sources : Dosage des composés organiques semi-volatils dans les émissions de sources fixes

Données de catalogage avant publication (Canada)

Vedette principale au titre:
Méthode de référence en vue d'essais aux sources : dosage des composés organiques semi-volatils dans les émissions de sources fixes

(Rapport ; SPE 1/RM/2)
Texte en français et en anglais disposé tête-bêche.
Titre de la p. de t. additionnelle: Reference method for source testing, measurement of releases of selected semi-volatile organic compounds from stationary sources.
Publ. par Environnement Canada.
Comprend des références bibliogr.
ISBN 0-662-56823-0
No. de cat. MAS En49-24/1-2

1. Déchets dangereux -- Canada -- Incinération.
2. Composés organiques -- Déchets -- Elimination.
3. Air -- Pollution -- Mesure.

1. Canada. Division de la mesure de la pollution.
2. Canada. Environnement Canada.
3. Collection: Rapport (Canada. Environnement Canada) ; SPE 1/RM/2.

Édition française:
Module d'édition française
Centre Saint-Laurent
C et P, Environnement Canada
Montréal (Québec) H2Y 2E7

© Ministre des Approvisionnements et Services Canada 1989
No de catalogue En 49-24/1-2F
ISBN 0-662-56823-0
Imprimerie Beauregard Limitée

Pour obtenir d'autres exemplaires du présent document, s'adresser à:

Division du transfert de la technologie et de la formation
Direction du développement technologique et des services techniques
Conservation et Protection
Environnement Canada
Ottawa (Ontario) K1A 0H3

Pour obtenir des renseignements sur l'utilisation de la MR, s'adresser à :

Division de la mesure de la pollution
Centre environnemental de River Road
Direction du développement technologique et des services techniques
Conservation et Protection
Environnement Canada
Ottawa (Ontario) K1A 0H3

La méthode de réference d'Environnement Canada (MR) décrite dans le présent document sert à mesurer la quantité des composés organiques semi-volatiles comme les polychlorodibenzo-p-dioxines (PCDD) les polychlorodibenzo-furannes (PCDF) et les polychlorobiphényles (PCB), rejetée dans l'atmosphère par une source fixe. Cette méthode est employée conjointement avec celles qui sont décrites dans le rapport EPS-1-AP-74-1 d'Environnement Canada, intitulé Méthodes de référence normalisées en vue d'essais aux sources mesure des émissions de particules provenant de sources fixes (version modifiée). En raison de la complexité des protocoles d'échantillonage et d'analyse, le personnel qui les met à exécution doit posséder une formation et une expérience appropriées.

Il faut suivre rigoureusement la MR pour les essais de conformité car tout écart peut entraîner des résultats erronés. Toute modification apportée aux appareils, réactifs, matériels, protocoles ou calculs spécifiés dans la MR doit être approuvée par écrit par Environnement Canada avant les essais. Si des modifications sont apportées sans approbation préalable, la validité des essais sera déterminée par Environnement Canada dans chacun des cas.

Note: La mention de marques déposées et de produits commerciaux dans le présent document ne signifie pas nécessairement qu'Environnement Canada en approuve l'utilisation.

La méthode de référence (MR) d'Environnement Canada sert à déterminer la teneur en polychlorodibenzo-p-dioxines (PCDD), en polychlorodibenzofurannes (PCDF), en polychlorobiphényles (PCB) et en autres composés organiques semi-volatils (COSV) des filets gazeux dans les conduits de sources fixes. Les composés organiques semi-volatils sont, par définition, ceux possédant un point d'ébullition supérieur à 100°C. Les protocoles décrits dans les Méthodes A, B, C, D et F du rapport EPS 1-AP-74-1 d'Environnement Canada doivent être utilisés conjointement avec la méthode de dosage des composés organiques semi-volatils (COSV):

• Méthode A: Détermination du site et des points de mesure
  
  
• Méthode B: Détermination de la vitesse et du débit volumétrique du gaz de la cheminée
  
  
• Méthode C: Détermination du poids moléculaire par analyse du gaz
  
  
• Méthode D: Dosage de l'humidité
  
  
• Méthode F: Mode d'étalonnage du tube de Pitot type S, du compteur de gaz type sec, du débitmètre à diaphragme et du rotamètre

Le prélèvement isocinétique d'un échantillon de gaz homogène s'effectue à partir d'un certain nombre de points situés sur une coupe transversale de la cheminée. Les COSV mélangés aux particules sont prélevés dans les premiers éléments de la ligne d'échantillonnage. Les COSV qui ne sont pas piégés dans le filtre en fibre de verre ou en fibre de quartz sont adsorbés sur une résine polymérique poreuse, l'Amberlite XAD-2, ou prélevés dans les autres éléments de la ligne d'échantillonnage.

• 3.1 Ligne d'échantillonnage
• 3.2 Équipement nécessaire pour la préparation et la récupération des échantillons

3.1 Ligne d'échantillonnage (Figure 1)

Figure 1: Ligne d'échantillonnage des composés organiques semi-volatils

Buse

Buse à extrémité incurvée pointue et effilée, en acier inoxydable 316 ou en Incoloy 825, de diamètre intérieur d'au moins 4,76 mm (3/16 po). Utiliser une buse en quartz ou en un matériau équivalent lorsqu'il faut prélever l'échantillon à une température élevée ou en présence de gaz corrosifs.

Sonde

Sonde en verre borosilicaté ou en quartz, munie d'une gaine protectrice en acier inoxydable, d'un élément chauffant et d'un indicateur de température, pouvant maintenir le gaz à sa sortie à une température de 120 ± 14°C (248 ± 25°F) ou à une température suffisante pour prévenir toute condensation. Lorsque des limitations de longueur ou de résistance interdisent l'utilisation d'une sonde en verre, on peut utiliser une sonde en matériau inerte comme le téflon, sans soudure, à l'intérieur de la gaine protectrice. Il faut utiliser une sonde refroidie à l'eau en présence de gaz très chauds qui risquent d'endommager l'ensemble buse-sonde.

Tube de Pitot

Tube de Pitot type S (Stausscheibe), étalonné, fixé à la sonde.

Indicateur de température

Thermocouple ou autre dispositif de mesure de la température pouvant mesurer à 1,5 % près la température minimale absolue dans la cheminée. Ce dispositif doit être monté sur la sonde. En présence de gaz très chauds, il faut prévoir une protection et une aspiration suffisantes pour éviter toute baisse de température résultant de pertes par radiation.

Préséparateur (facultatif)

On peut monter un petit cyclone en verre borosilicaté après la sonde et avant le séparateur principal afin de prélever les grosses particules. Le cyclone prévient l'accumulation prématurée de matières particulaires dans le séparateur principal et permet de prolonger la période de prélèvement. La température du cyclone dans l'enceinte des séparateurs doit être maintenue à une température de 120 ± 14°C.

Porte-filtre

Porte-filtre en verre borosilicaté, muni d'un support à filtre en matériau inerte. Le support, qui est constitué d'un disque perforé en téfIon, doit empêcher toute fuite sur la circonférence du filtre. La température du porte-filtre dans l'enceinte des séparateurs doit être maintenue à 120 ± 14°C.

Séparateur principal de particules

Utiliser un filtre en fibre de verre ou en fibre de quartz, ne renfermant aucun liant organique et pouvant piéger au moins 99,95 % des particules de 0,3 μm de fumée de phtalate de diéthyl-2 hexyle à l'essai, conformément à la méthode D2986-71 de l'ASTM.

Élément chauffant de l'enceinte des séparateurs

Dispositif de chauffage pouvant maintenir dans l'enceinte une température de 120 ± 14°C (248 ± 25°F) ou toute autre température nécessaire pour prévenir l'obstruction du filtre. L'enceinte des séparateurs doit être munie d'un thermocouple ou d'un autre appareil de mesure de la température pouvant détecter des variations de température à 3°C près (5°F).

Module de préparation de (échantillon de composés organiques

Cette partie de la ligne d'échantillonnage comprend un condenseur en forme de serpentin, un piège garni d'un adsorbant et un piège à condensat. Le condenseur sert à refroidir à moins de 20°C (68°F) la température des gaz de cheminée sortant du porte-filtre. Le piège garni d'un adsorbant doit être suffisamment grand pour contenir 30 à 40 g de résine polymérique poreuse Amberlite XAD-2 et doit comporter un puits pouvant loger un thermocouple destiné à mesurer la température de l'échantillon de gaz qui y pénètre.

Assembler le module de façon que le courant gazeux circule verticalement de haut en bas dans la résine XAD-2 jusque dans le piège à condensat. Employer un piège suffisamment grand et conçu de façon à éviter qu'il y ait formation de bulles ou entraînement du condensat dans les impingers.

Utiliser une pompe péristaltique ou une pompe submersible pour faire circuler le liquide de refroidissement dans le piège garni de XAD-2 et dans le condenseur. On peut utiliser l'eau glacée du bain des impingers comme liquide de refroidissement.

Tous les éléments du module de préparation des composés organiques (condenseur, piège garni de XAD-2 et piège à condensat) doivent être en verre borosilicaté. Ces éléments ne sont pas vendus dans le commerce; il faut les fabriquer à partir de la verrerie de laboratoire existante.

Impingers

La ligne d'échantillonnage comprend trois impingers Greenburg-Smith montes en série. On modifie le deuxième et le troisième impingers en remplaçant leur extrémité et les plaques d'impact qu'ils comprennent normalement par un tube en verre de 12,7 mm (0,5 po) de diamètre interne se prolongeant jusqu'à 12,7 mm (0,5 po) du fond de l'impinger. On plonge les impingers dans un bain de glace pendant le prélèvement de l'échantillon. Le premier impinger renferme un volume connu d'éthylène glycol, le deuxième est vide, tandis que le troisième contient un poids connu de gel de silice.

Pompe à vide

Pompe à vide, étanche, pouvant maintenir une vitesse d'échantillonnage isocinétique tout en aspirant continuellement une portion des gaz de cheminée dans la ligne d'échantillonnage. La ligne de transfert sous vide reliant le dernier impinger à la pompe est munie d'un indicateur de vide d'une précision de ± 12,7 mm (0,5 po) de mercure (Hg). Le robinet de réglage approximatif et le robinet de réglage de précision de la ligne de transfert sous vide servent à régler le débit d'échantillonnage.

Compteur à gaz par voie sèche

Compteur à gaz, étalonné, muni d'indicateurs de température à l'entrée et à la sortie, ou d'un dispositif de compensation pour la température. Les indicateurs de température doivent avoir une précision de ± 3°C (± 5,4°F).

Diaphragme

Diaphragme étalonné, relié à la sortie du compteur à gaz par voie sèche.

Manomètres différentiels

Manomètres différentiels, comme des manomètres à tube incliné ou des appareils de précision équivalente, pouvant mesurer la pression dans le tube de Pitot et la chute de pression dans le diaphragme avec une précision de ± 0,13 mm (0,005 po) de H₂O sur l'échelle de 0 à 25 mm (0 à 1 po) de H₂O et permettant de mesurer, à 1,27 mm (0,05 po) de H₂O près, des différences de pressions (ΔP) supérieures à 25 mm de H₂O. Il faut utiliser un manomètre plus précis pour des ΔP inférieures à 1,27 mm de Hg (0,05 po de H₂0).

Baromètre

Baromètre à mercure, baromètre anéroïde ou autre type d'appareil permettant de mesurer la pression atmosphérique à 0,35 kPa près (2,5 mm ou 1 po de Hg). On peut également se servir de la valeur de la pression atmosphérique fournie par la station météorologique locale, mais il faut alors apporter une correction pour tenir compte de l'altitude du site d'échantillonnage, soit en soustrayant 0,35 kPa (2,5 mm ou 0,1 po de Hg) pour chaque 30 mètres (100 pieds) au-dessus de la station météorologique ou en ajoutant 0,35 kPa (2,5 mm ou 0,1 po de Hg) pour chaque 30 mètres (100 pieds) au-dessous de celle-ci.

3.2 Équipement nécessaire pour la préparation et la récupération des échantillons

Brosse pour la sonde

Brosse en nylon de longueur et de diamètre adéquats pour nettoyer la sonde. La brosse doit être munie de rallonges en acier inoxydable ou en téflon. La nettoyer avant de s'en servir sur le terrain.

Flacons-laveurs

Des flacons-laveurs en téflon sont nécessaires pour ajouter les solvants de récupération. Ne pas utiliser de flacons-laveurs en polyéthylène, car les solvants organiques pourraient en extraire des contaminants organiques.

Récipients pour les échantillons

Utiliser des bouteilles en verre ambré, à large col, pour conserver les solutions de rinçage constituées d'hexane et d'acétone. Les bouchons filetés doivent être garnis d'un revêtement intérieur en téflon. Bien nettoyer les bouteilles et les bouchons. Vérifier les bouteilles en verre ambré avant de les utiliser sur le terrain. Il faut des bouteilles de 500 ml et de 1000 ml.

Boîtes de Pétri

Boîtes de Pétri en verre pour conserver et transporter les filtres. Nettoyer les boîtes de Pétri avant de les utiliser sur le terrain.

Garniture en téflon

Feuille de téflon devant servir de garniture à l'intérieur des bouchons filetés. Nettoyer cette garniture avant de l'utiliser sur le terrain.

Ruban et manchons en téflon

Il faut utiliser du ruban en téflon pour sceller la circonférence du porte-filtre et les raccords sphériques en verre. Pour ce faire, il faut un ruban de 12,7 mm (0,5 po) et un ruban de 25,4 mm (1 po) de largeur. Les manchons en téflon servent à sceller les raccords effilés des impingers.

Laine de verre

Utiliser de la laine de verre ou de la laine de quartz pour boucher l'extrémité en verre non fritté du piège garni d'un adsorbant. Nettoyer la laine avant de l'utiliser sur le terrain.

Feuille d'aluminium

Utiliser une feuille d'aluminium pour envelopper le filtre chargé et pour couvrir les extrémités non fermées de la ligne d'échantillonnage. Nettoyer la feuille d'aluminium avant de l'utiliser.

Autres éléments

Autres éléments en verre, comme les éprouvettes graduées, les bouchons et les capuchons en verre et les entonnoirs. Les nettoyer avant de les utiliser sur le terrain. Il faut aussi des pincettes (en acier inoxydable ou en téflon) et des gants en plastique jetables. Ne pas utiliser de gants en latex ou des gants dont la surface intérieure est poudrée.

Vérifier tous les réactifs devant être utilisés pour le dosage des composés organiques pour voir s'ils renferment des impuretés de nature organique. Ces impuretés peuvent être des substances normalement recherchées lors des analyses ou des substances qui risquent de perturber l'analyse CG/SM. Cette vérification s'applique aux solvants de nettoyage et de rinçage, à l'eau utilisée en CLHP, à l'éthylène glycol et à la résine XAD-2.

Solvants

Les solvants servant à l'échantillonnage doivent être de qualité "distillé en verre" ou de qualité "pesticide". Ils comprennent le chlorure de méthylène, l'hexane et l'acétone. On peut effectuer la vérification par numéro de lot. Des solvants provenant de lots différents doivent faire l'objet de vérifications séparées.

On procède à la vérification en concentrant un échantillon pouvant contenir jusqu'à 500 ml de solvant et en analysant le produit de la concentration par CG/SM. Les méthodes d'analyse et les critères d'acceptation sont décrits dans la méthode spécifiée au chapitre 6.

Eau utilisée en CLHP

Il faut de l'eau pour récupérer l'échantillon par CLHP. Vérifier cette eau avant de l'utiliser sur le terrain.

Éthylène glycol

Ajouter dans le premier impinger de l'éthylène glycol de qualité "distillé en verre". L'éthylène glycol constitue un milieu de prélèvement de rechange qui ne servira que si les composés organiques sont entraînés au-delà du piège contenant la résine XAD-2. Vérifier l'éthylène glycol avant de l'utiliser sur le terrain.

Résine Amberlite XAD-2

Utiliser la résine polymérique poreuse XAD-2 pour piéger les composés organiques semi-volatils à l'état gazeux. Nettoyer et vérifier la résine avant de l'utiliser sur le terrain. Une fois nettoyée, la résine XAD-2 doit être conservée dans des pots en verre ambré, à large col, munis d'un bouchon à garniture en téflon et enveloppés dans une feuille d'aluminium. Nettoyer de nouveau toute résine qui n'a pas été utilisée dans les quatre semaines suivant sa préparation. La méthode d'analyse utilisée pour la vérification et les critères d'acceptation sont décrits dans la méthode précisée au chapitre 6. Tous les pièges garnis de résine XAD-2 (y compris ceux utilisés pour l'échantillonnage à blanc et la détermination des blancs de réactifs) doivent être chargés au même moment dans un endroit propre.

Glace

Utiliser de la glace concassée pour maintenir constante la température du bain dans lequel sont plongés les impingers.

Gel de silice

Gel de silice de granulation 6 à 16 mesh, de type indicateur, séché à 180°C (350°F) pendant deux heures.

• 5.1 Nettoyage et vérification
• 5.2 Prélèvement
• 5.3 Récupération des échantillons

5.1 Nettoyage et vérification

Avant de procéder aux essais sur le terrain, il faut nettoyer de la façon décrite au tableau 1 tous les éléments en verre de la ligne d'échantillonnage, les bouteilles en verre ambré, les garnitures en téflon des bouchons, les brosses pour la sonde, la laine de verre, les boîtes de Pétri et les feuilles d'aluminium. Il faut aussi nettoyer les autres éléments, comme les éprouvettes graduées, les bouchons et les capuchons, les entonnoirs et les pincettes. Il existe d'autres méthodes reconnues de nettoyage, mais les éléments doivent être vérifiés conformément aux modes opératoires décrits en détail au tableau 1 et répondre aux critères de vérification.

Mise en garde : n'employer les solvants que dans un endroit bien aéré

On évalue l'efficacité du nettoyage en vérifiant certains éléments et certains réactifs. Cette vérification permet de s'assurer que la verrerie, les réactifs et les solvants de récupération ne renferment aucune impureté avant le prélèvement. Il faut nettoyer tous les éléments qui entrent en contact avec les gaz de cheminée ou les échantillons; toutefois, il n'est pas nécessaire de vérifier tous les éléments qui ont été nettoyés. Voici ceux qui doivent faire l'objet d'une vérification:

5.1.1 Éléments en verre de la ligne d'échantillonnage

On ne peut pas réutiliser un élément en verre qui a déjà servi au prélèvement sur le terrain de composés organiques semi-volatils. Par conséquent, il faut prévoir un ensemble complet d'éléments en verre pour chaque série de prélèvements en cheminée. De plus, il faut prévoir un autre ensemble complet d'éléments en verre pour l'échantillonnage à blanc. Monter les ensembles qui seront nécessaires et identifier chaque ensemble. Après nettoyage de la façon décrite au tableau 1, rincer à trois reprises avec de l'hexane puis avec de l'acétone chaque élément provenant d'un ensemble. Réunir les liquides de rinçage, provenant d'un ensemble donné, dans une bouteille propre en verre ambré munie d'un bouchon à garniture en téfIon préalablement nettoyé. Étiqueter le récipient. Ces liquides constituent l'échantillon de vérification de l'ensemble. Reprendre le mode opératoire ci-dessus pour les autres ensembles et pour l'ensemble qui servira à l'échantillonnage à blanc. Envoyer les échantillons de vérification (une bouteille par ensemble) au laboratoire d'analyse pour vérification.

5.1.2 Bouteilles en verre ambré

En suivant le mode opératoire de nettoyage, choisir trois ou quatre bouteilles dans chaque boîte (qui en renferme 48). Rincer chaque bouteille à trois reprises avec de l'hexane puis avec de l'acétone. Réunir les liquides de rinçage provenant de chaque bouteille dans une bouteille propre en verre ambré munie d'un bouchon à garniture en téflon préalablement nettoyée. Étiqueter le récipient et envoyer l'échantillon de vérification au laboratoire d'analyse pour vérification. Envoyer un échantillon de vérification pour chaque boîte de bouteilles.

5.1.3 Résine Amberlite XAD-2

Prélever une portion de 40 g dans chaque lot nettoyé et la faire analyser. Ce mode opératoire est décrit dans la méthode d'analyse spécifiée au chapitre 6.

5.1.4 Hexane et acétone

Envoyer au laboratoire d'analyse un échantillon de chaque solvant dans une bouteille propre en verre ambré munie d'un bouchon à garniture en téflon préalablement nettoyé. Étiqueter chaque récipient en indiquant le numéro de lot sur l'étiquette. Prélever une portion aliquote de chaque solvant afin de constituer un échantillon de vérification renfermant de l'hexane et de l'acétone. Envoyer cet échantillon au laboratoire d'analyse pour vérification.

5.1.5 Éthylène glycol et eau utilisée en CLHP

Envoyer au laboratoire d'analyse un échantillon de chaque solvant dans une bouteille propre en verre ambré munie d'un bouchon à garniture en téflon préalablement nettoyé. Étiqueter chaque récipient en indiquant le numéro de lot sur l'étiquette. Prélever une portion aliquote de chaque solvant afin de constituer un échantillon de vérification renfermant de l'éthylène glycol et de l'eau utilisée en CLHP. Envoyer cet échantillon au laboratoire d'analyse pour vérification.

5.2 Prélèvement

5.2.1 Étape préliminaire

Choisir l'emplacement des sections de mesure et le nombre minimal de points de mesure en suivant le mode opératoire décrit dans la Méthode A du rapport EPS 1-AP-74-1 d'Environnement Canada intitulé Méthodes de référence normalisées en vue d'essais aux sources: mesure des émissions de particules provenant de sources fixes (méthode modifiée). Si l'on ne connaît pas déjà les variables de la cheminée, on doit effectuer un essai préliminaire en vue d'obtenir les données suivantes:

• Profil des vitesses dans la cheminée (Méthode B)
  
  
• Température et pression dans la cheminée (Méthode B)
  
  
• Masse molaire du gaz de cheminée (Méthode C)
  
  
• Humidité relative du gaz de cheminée (Méthode D)

Utiliser l'information pour choisir la plus grosse buse qui permette de réaliser un échantillonnage isocinétique. Le diamètre intérieur minimal recommandé pour la buse est de 4,76 mm (3/16 po). Choisir une buse dont le diamètre permet de prélever un volume (aux conditions normales) de 3 à 4 m³ (105,9 à 141,3 pi³) de gaz sec sur une période d'environ quatre heures.

Choisir une buse dont la longueur permet d'atteindre tous les points d'échantillonnage.

Choisir une durée d'échantillonnage qui correspond à un temps de prélèvement de cinq minutes et plus à chaque point de mesure.

5.2.2 Préparation de la ligne d'échantillonnage

Préparer la ligne d'échantillonnage dans un local propre pour réduire au minimum les risques de contamination. Installer la buse choisie sur la sonde. Faire des traits sur la sonde correspondant à chaque point d'échantillonnage. Avant de préparer et d'assembler la ligne d'échantillonnage, rincer les éléments une fois avec de l'hexane puis avec de l'acétone. Jeter les liquides de rinçage.

Appliquer soigneusement le long de la circonférence du porte-filtre un ruban en téflon de 25,4 mm (1 po) pour s'assurer que les deux parties sont scellées hermétiquement. À l'aide de pincettes, retirer le filtre de la boîte de Pétri, l'examiner pour s'assurer qu'il ne présente aucun défaut, puis le mettre sur le support perforé en téflon. Nous recommandons de vérifier l'étanchéité du porte-filtre à une pression de 381 mm (15 po) de Hg, avant de l'installer sur le site d'échantillonnage.

Ajouter environ 100 ml d'éthylène glycol dans le premier impinger et environ 200 à 300 g de gel de silice dans le troisième impinger. Peser à 0,5 g près le condenseur, le piège garni de XAD-2, le piège à condense et les trois impingers. Consigner la masse de chacun dans le Procès-verbal du dosage de l'humidité (figure 2).

Figure 2: Procès-verbal du dosage de l'humidité

Pendant le montage de la ligne d'échantillonnage, il faut sceller les joints en enveloppant les raccords sphériques avec du ruban de téflon de 12,7 mm (0,5 po). Ne pas utiliser de graisses pour travaux sous vide pour sceller les joints. C'est la configuration des éléments en verre qui déterminera dans quelle mesure il sera possible de monter la ligne d'échantillonnage dans le laboratoire sur le terrain. À partir du moment où la ligne d'échantillonnage est installée et jusqu'à ce que les échantillons prélevés en cheminée soient extraits, les joints en verre non fermés doivent toujours être bouchés avec des bouchons ou des capuchons en verre ou avec une feuille d'aluminium.

Au site de prélèvement, monter la ligne d'échantillonnage de la façon illustrée à la figure 1. Brancher tous les indicateurs de température et les conduites reliées au tube de Pitot. Régler les éléments chauffants de l'enceinte des séparateurs et de la sonde pour y maintenir une température de 120 ± 14°C (248 ± 25°F). Brancher le système de refroidissement. Vérifier l'étanchéité avant d'ajouter de l'eau ou de la glace.

Pendant le prélèvement, vérifier les dispositifs de chauffage et de refroidissement. La température de l'enceinte du séparateur et de la sonde doit être de 120 ± 14°C. La température du XAD-2 doit être inférieure à 20°C. S'assurer que la sonde et que le tube de Pitot sont bien orientés dans le courant gazeux. Vérifier le niveau et le zéro du manomètre, et les régler au besoin. S'assurer que le volume de condensat augmente au fur et à mesure du prélèvement. Remplacer le porte-filtre et(ou) le tube renfermant l'adsorbant, si le vide dans le système de prélèvement est important au point qu'il devient difficile de maintenir des conditions isocinétiques. Auquel cas, vérifier l'étanchéité avant et après avoir remplacé ces éléments.

Lorsqu'il faut interrompre temporairement le prélèvement, soit pour démonter la ligne d'échantillonnage en vue de prélever des échantillons par une autre ouverture dans la cheminée, soit pour remplacer l'un des éléments de la ligne, arrêter la pompe et retirer immédiatement la sonde de la cheminée. Il faut obligatoirement vérifier l'étanchéité de la ligne d'échantillonnage en bouchant la buse et en appliquant un vide égal ou supérieur à la valeur maximale observée durant l'échantillonnage. Noter le débit de fuite mesuré. Si ce taux est supérieur à 0,57 l/mn (0,02 pi³/mn) ou à 4 % du débit d'échantillonnage (prendre la valeur la plus faible), consulter Environnement Canada pour déterminer si les résultats de l'essai sont valides. Si le taux de fuite est acceptable, alors procéder au démontage de la ligne ou au remplacement de l'élément. Avant de poursuivre l'essai, vérifier l'étanchéité du dispositif assemblé, en suivant le mode opératoire utilisé pour la vérification pré-essai pendant la préparation de la ligne d'échantillonnage.

Une fois l'essai effectué, il faut obligatoirement procéder à une vérification post-essai de la ligne d'échantillonnage, en bouchant la buse et en appliquant un vide égal ou supérieur à la valeur maximale observée durant l'échantillonnage. Noter le débit de fuite mesuré; ce débit doit être inférieur à 0,57 l/mn (0,02 pi³/mn) ou à 4 % du débit d'échantillonnage pendant l'essai (prendre la valeur la plus faible). Si le débit de fuite est acceptable, procéder alors a la récupération des échantillons.

Lorsque l'essai est terminé, débrancher la sonde et la mettre de côté pour qu'elle refroidisse. Boucher les deux extrémités et s'assurer qu'il n'y aura aucune perte du contenu. Débrancher le séparateur principal (et le cyclone, s'il y a lieu) et sceller les deux extrémités avec des bouchons ou des capuchons en verre pré-nettoyés, ou une feuille d'aluminium. Débrancher le piège garni de XAD-2 et le condenseur; sceller les deux extrémités. Sceller les extrémités de l'ensemble d'impingers et, lors du transport de ces éléments jusqu'au laboratoire sur le terrain, prendre les mesures qui s'imposent pour réduire au minimum les risques de contamination ou de perte d'échantillon. La récupération des échantillons doit se faire dans un local propre.

Lorsque le compartiment du filtre et que la sonde ont atteint les températures voulues, vérifier l'étanchéité de la ligne d'échantillonnage, en bouchant la buse et en aspirant jusqu'à l'obtention d'un vide de 381 mm (15 po) de Hg. Une fuite inférieure à 0,57 1/mn (0,02 pi³ mn) ou à 4 % de la valeur estimée du débit de prélèvement moyen (prendre la valeur la plus faible) est acceptable. Corriger toute fuite inacceptable. Noter le taux de fuite et la valeur du vide dans le Procès-verbal du prélèvement des composés organiques (figure 3). Mettre de l'eau et de la glace concassée dans le bain des impingers, et mettre en marche la pompe assurant la circulation de l'eau de refroidissement dans le condenseur et dans le piège garni de XAD-2. La température du XAD-2, pendant les essais, ne doit pas dépasser 20°C (68°F) pour que les espèces organiques semi-volatiles soient éliminées efficacement. On ne doit jamais exposer le XAD-2 à des températures supérieures à 50°C (122°F), pour éviter qu'il se dégrade.

Figure 3: Procès-verbal du prélèvement des composés organiques

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5.2.3 Utilisation de la ligne d'échantillonnage

Vérifier les dispositifs de chauffage et de refroidissement et s'assurer que la sonde et le tube de Pitot sont correctement alignés. Mettre le manomètre de niveau et en régler le zéro. Nettoyer l'ouverture donnant accès à l'intérieur de la cheminée pour éviter que des matières étrangères ne s'y accumulent. Pour effectuer un prélèvement, orienter directement la buse dans le courant gazeux au premier point de mesure. Bloquer l'ouverture qui reste entre la sonde et la paroi de la cheminée. À l'aide d'un nomogramme ou d'une calculatrice programmable, déterminer l'ouverture du diaphragme nécessaire pour réaliser un échantillonnage isocinétique. Noter la mesure initiale donnée par le compteur à gaz par voie sèche. Mettre immédiatement en marche la pompe à vide, et régler le débit de prélèvement pour obtenir des conditions isocinétiques. Faire un prélèvement d'une durée d'au moins cinq minutes à chaque point de mesure; la durée de prélèvement doit être la même à chaque point de mesure. Faire des prélèvements sur la section transversale de la cheminée, et maintenir des conditions isocinétiques (± 10 %) pendant toute la durée des essais. Consigner aux cinq minutes, ou à des intervalles compatibles avec la durée de prélèvement établie pour chaque point de mesure (prendre la période la plus courte), dans le Procès-verbal du prélèvement des composés organiques (figure 3) les mesures données par les appareils. Afin de simplifier les opérations sur le terrain, on peut inscrire les valeurs obtenues dans les unités pour lesquelles le matériel d'échantillonnage a été conçu. On peut ensuite convertir (au besoin) ces valeurs en unités métriques spécifiées dans les équations ou elles seront utilisées. Il faut aussi prendre des mesures avant et après la vérification de l'étanchéité et lorsqu'on interrompt le prélèvement. Noter toutes les interruptions de prélèvement.

5.2.4 Ligne pour l'échantillonnage à blanc

Il faut procéder à un échantillonnage à blanc pour chaque groupe de trois essais complets d'échantillonnage. Il faut préparer et vérifier la ligne pour l'échantillonnage à blanc de la même façon que les lignes d'échantillonnage qui ont servi aux essais en cheminée. Au lieu de faire passer des gaz de cheminée dans la ligne d'échantillonnage à blanc, on y fait circuler un volume d'air ambiant égal à celui aspiré au cours des vérifications d'étanchéité des lignes effectuées avant et après les prélèvements en cheminée. Il est donc nécessaire, le jour où l'on effectuera l'échantillonnage à blanc, de noter tous les volumes aspirés dans les lignes au cours des vérifications d'étanchéité. Il n'est pas nécessaire de chauffer le compartiment du séparateur ni de vérifier l'étanchéité de la ligne d'échantillonnage à blanc. Les modes opératoires servant à récupérer les échantillons des lignes chargées s'appliquent également à la ligne d'échantillonnage à blanc.

5.3 Récupération des échantillons (figure 4)

Figure 4: Méthodes de récupération des composés organiques semi-volatils

5.3.1 Buse, sonde, cyclone et partie avant du porte-filtre

Essuyer les surfaces intérieures de la buse et de la sonde afin d'enlever l'excès de matières particulaires. Récupérer les particules et les matières condensables se trouvant dans la buse, dans la sonde, dans le cyclone (si cet appareil a été utilisé), dans la dérivation (si on n'a pas utilisé un cyclone) et dans la partie avant du porte-filtre, en lavant (avec une brosse) ces éléments avec de l'hexane et de l'acétone. Rincer ensuite chaque élément trois fois avec de l'hexane puis avec de l'acétone. Conserver tous les liquides de rinçage dans une bouteille en verre ambré à large col (nettoyée et munie d'un bouchon à garniture en téflon propre). Faire un trait à l'extérieur de la bouteille au niveau du liquide contenu et étiqueter le récipient. Mettre la bouteille dans un sac en plastique transparent et le fermer hermétiquement.

Remarque: Avant de récupérer l'échantillon, il faut rincer, avec les solvants de récupération, la rallonge (en acier inoxydable ou en téflon) de la brosse servant à nettoyer la sonde.

5.3.2 Séparateur principal

Retirer soigneusement du porte-filtre le filtre exposé et le déposer sur une feuille d'aluminium propre de façon à ce que le côté exposé soit vers le haut. À l'aide d'une brosse à poils de nylon secs ou d'une lame bien tranchante, transférer soigneusement toute matière particulaire qui adhère mal ou toute fibre du filtre qui adhère au support ou au porte-filtre. Plier le filtre en deux et replier la feuille d'aluminium pour en fermer la périphérie. Mettre dans une boîte de Pétri en verre nettoyée au préalable. Étiqueter la boîte de Pétri et la sceller sur sa circonférence à l'aide d'un ruban en téflon de 25,4 mm (1 po) de largeur. On peut aussi sceller la boîte de Pétri en l'enveloppant dans une feuille d'aluminium.

5.3.3 Partie arrière du porte-filtre et condenseur

Vider le condenseur de l'eau de refroidissement qu'il contient et essuyer l'extérieur pour enlever tout excès d'eau. Peser le condenseur et inscrire sa masse dans le Procès-verbal du dosage de l'humidité. Faire tremper la partie arrière du porte-filtre et le condenseur pendant cinq minutes dans de l'hexane puis dans de l'acétone. Rincer chaque élément trois fois avec de l'hexane puis avec de l'acétone. Conserver les liquides de trempage et de rinçage dans une bouteille en verre ambré à large col (nettoyée au préalable et munie d'un bouchon à garniture en téflon propre). Faire un trait à l'extérieur de la bouteille au niveau du liquide contenu et étiqueter le récipient. Mettre la bouteille dans un sac en plastique transparent et le fermer hermétiquement.

5.3.4 Piège garni de résine

Retirer la feuille d'aluminium qui protège le tube, puis évacuer toute l'eau de refroidissement qu'il contient. Essuyer l'extérieur du tube pour en enlever l'humidité. Peser le tube garni de résine XAD-2 et inscrire sa masse dans le Procès-verbal du dosage de l'humidité. Sceller les deux extrémités du tube à l'aide de bouchons ou de capuchons en verre nettoyés au préalable. Envelopper complètement le tube avec une feuille d'aluminium et étiqueter l'emballage.

5.3.5 Piège à condensat et premier impinger renfermant de l'éthylène glycol

Essuyer l'extérieur de ces éléments pour en enlever l'humidité. Peser chaque élément et noter leur masse dans le Procès-verbal du dosage de l'humidité. Vider ensuite le contenu de chaque récipient dans une bouteille en verre ambré nettoyée au préalable. Rincer chaque élément trois fois avec de l'eau pour CLHP et récupérer les eaux de rinçage dans la même bouteille. Faire un trait à l'extérieur de la bouteille au niveau du liquide contenu et étiqueter le récipient. Mettre la bouteille dans un sac en plastique transparent et le fermer hermétiquement.

5.3.6 Deuxième et troisième impingers

Essuyer l'extérieur des impingers pour en enlever l'humidité. Inscrire la masse de chaque impinger dans le Procès-verbal du dosage de l'humidité.

5.3.7 Toute la verrerie en aval du filtre, à l'exclusion du tube de XAD-2

Rincer chaque élément, y compris les raccords, trois fois avec de l'hexane puis avec de l'acétone, et récupérer les liquides de rinçage dans une bouteille en verre ambré nettoyée au préalable et munie d'un bouchon à garniture en téflon préalablement nettoyé. Faire un trait à l'extérieur de la bouteille au niveau du liquide contenu et étiqueter le récipient. Mettre la bouteille dans un sac en plastique transparent et le fermer hermétiquement.

5.3.8 Manipulation des échantillons

Après la récupération des substances sur les éléments de la ligne d'échantillonnage, il faut conserver tous les échantillons au frais (à environ 4°C) en les rangeant dans un réfrigérateur ou sur de la glace dans une glacière sur place et durant leur transport au laboratoire d'analyse.

Il est très important, avant le transport, de s'assurer que les récipients sont bien emballés dans la glacière, pour réduire le plus possible les risques de perte d'échantillon. Il existe de nombreux matériaux permettant de protéger les récipients en verre contre les chocs. Prendre toutes les précautions nécessaires pour assurer un emballage adéquat des échantillons.

Doser les PCB, les PCDD et les PCDF dans les échantillons en suivant les modes opératoires d'analyse donnés dans le document d'Environnement Canada intitulé Méthode d'analyse des polychlorodibenzoparadioxines (PCDD), des polychlorodibenzofurannes (PCDF) et des polychlorobiphényles (PCB) dans les résidus de combustion d'incinérateurs de PCB, Division de la chimie, Conservation et Protection, 1989. Les résultats d'analyse seront utilisés dans les équations 10 et 11 et à la figure 5.

• 7.1 Équations
• 7.2 Nomenclature

Afin de simplifier les opérations sur le terrain, on peut noter les valeurs dans les unités pour lesquelles le matériel d'échantillonnage a été conçu. Ces valeurs devront ensuite être converties en unités métriques spécifiées dans les équations.

7.1 Équations (voir la section 7.2 pour la Nomenclature)

7.1.1 Volume mesuré par le compteur à gaz par voie sèche

Ramener le volume total de l'échantillon mesuré par le compteur à gaz par voie sèche à la température et à la pression de référence (soit 25°C et 101,3 kPa), à l'aide de l'équation 1. Dans le cas d'un compteur à gaz par voie sèche muni d'un dispositif de compensation pour la température, remplacer la valeur de (T_cpt)_moy par la température spécifiée par le fabricant.

7.1.2 Volume de la vapeur d'eau

Calculer le volume de la vapeur d'eau dans l'échantillon de gaz de cheminée aux conditions de référence (soit 25°C et 101,3 kPa), à l'aide de l'équation 2.

7.1.3 Humidité

Calculer le titre volumique de la vapeur d'eau dans les gaz de cheminée aux conditions de référence (soit 25°C et 101,3 kPa), à l'aide de l'équation 3.

Dans le cas d'une cheminée saturée ou sursaturée, utiliser un diagramme psychrométrique pour déterminer la valeur de C_ve.

7.1.4 Pression absolue des gaz de cheminée

Calculer la pression absolue des gaz de cheminée, à l'aide de l'équation 4.

7.1.5 Masse molaire des gaz de cheminée

Calculer la masse molaire des gaz de cheminée à l'état humide, à l'aide de l'équation 5.

7.1.6 Vitesse d'écoulement des gaz de cheminée

Calculer la vitesse des gaz dans la cheminée à chaque point de mesure, à l'aide de l'équation 6.

Déterminer la vitesse moyenne ((U_ch)_moy) et la température moyenne ((T_ch)_moy) des gaz de cheminée en faisant la moyenne des vitesses et des températures mesurées aux différents points de mesure.

7.1.7 Débit-volume des gaz de cheminée

Calculer le débit-volume des gaz de cheminée à l'état sec et aux conditions de référence (soit 25°C et 101,3 kPa), à l'aide de l'équation 7.

7.1.8 Isocinétisme

Calculer l'isocinétisme pour chaque point de mesure, à l'aide de l'équation 8.

On considère que l'essai est valide lorsqu'au plus 10 % des valeurs isocinétiques sont à l'extérieur de la plage 90 % à 110 % et que la moyenne pour tous les points de mesure (I_moy) est comprise dans la plage 90 % à 110 %.

7.1.9 Facteur de correction

Corriger les concentrations de composés organiques semi-volatils mesurées avec la présente méthode pour obtenir la valeur correspondante à un taux en O₂ de 11 %. Le facteur de correction permettant d'exprimer les concentrations à un taux en O₂ de 11 % est obtenu à l'aide de l'équation 9.

7.1.10 Débit-masse des polychlorobiphényles

Calculer la vitesse d'émission des polychlorobiphényles à l'aide de l'équation 10.

7.1.11 Concentration des PCDD et des PCDF en équivalent de tétrachloro-2,3,7,8 dibenzoparadioxine

Calculer la concentration en masse des PCDD et des PCDF exprimée en équivalent de tétrachloro-2,3,7,8 dibenzoparadioxine, ramenée à un taux en O₂ de 11 %, à l'aide de l'équation 11. Déterminer la masse des PCDD et des PCDF, exprimée en équivalent de tétrachloro-2,3,7,8 dibenzoparadioxine, à partir des données consignées à la figure 5.

Figure 5: Calcul de l'équivalent en tétrachloro-2,3,7,8 Dibenzo-Paradioxine des PCDD et des PCDF

7.2 Nomenclature

A_S

Aire de la section intérieure de la cheminée ou de la conduite, en mètres carrés.

(C_m)_TCDD

Concentration en masse des PCDD et des PCDF exprimée en équivalent de tétrachloro-2,3,7,8 dibenzoparadioxine à l'état sec et à la température et à la pression de référence, en nanogrammes par mètre cube, pour un taux en O₂ de 11 %.

C_ve

Titre volumique de la vapeur d'eau dans les gaz de cheminée, sans dimension.

D_b

Diamètre intérieur de la buse servant au prélèvement, en millimètres.

f_{11 % O2}

Facteur de correction permettant de convertir la concentration des gaz à l'état sec et à la température et à la pression de référence en une concentration correspondant à un taux en 0₂ de 11 %, sans dimension.

F_P

Facteur du tube de Pitot de type S, sans dimension.

Δ H

Chute de pression au niveau du manomètre du diaphragme pour chaque point de mesure, en kilopascals.

Δ H_moy

Chute de pression moyenne au niveau du manomètre du diaphragme, en kilopascals.

I

Isocinétisme, c'est-à-dire le rapport entre la vitesse des gaz dans la buse et la vitesse du courant gazeux non perturbé dans la cheminée à chaque point de mesure, en pourcentage.

I_moy

Isocinétisme moyen du prélèvement pendant l'essai, en pourcentage.

j

Nombre de points de mesure, sans dimension.

K_O

Facteur du manomètre du diaphragme.

M_H2O

Masse molaire de l'eau, soit 18 kg/kmol.

m_H2O

Masse de la vapeur d'eau condensée dans les impingers, en grammes.

M_h

Masse molaire des gaz de cheminée, à l'état humide, en kilogrammes par kilomole.

m_PCB

Masse des polychlorobiphényles prélevés dans la ligne d'échantillonnage des composés organiques semi-volatils, en microgrammes.

M_S

Masse molaire des gaz de cheminée, à l'état sec, en kilogrammes par kilomole.

m_TCDD

Masse des PCDD et des PCDF, exprimée en équivalent de tétrachloro-2,3,7,8 dibenzoparadioxine, prélevés dans la ligne d'échantillonnage des composés organiques semi-volatils, en nanogrammes.

%O₂

Taux d'oxygène dans les gaz de cheminée à l'état sec (V/V).

P_bar

Pression barométrique au site de prélèvement, en kilopascals.

(P_ch)_A

Pression absolue des gaz de cheminée, en kilopascals.

(P_ch)_S

Pression statique des gaz de cheminée, en kilopascals.

P_P

Pression mesurée avec le tube de Pitot à chaque point de mesure, en kilopascals.

P_ref

Pression de référence, soit 101,3 kPa.

q_{m PCB}

Débit-masse des polychlorobiphényles, en microgrammes par heure.

q_v

Débit-volume des gaz de cheminée à l'état sec, à la température et à la pression de référence, en mètres cubes par heure.

R

Constante des gaz, soit 8,314 J/(mol . K) ou 8,314 kPa . m³ (kmol . K)^-1.

t

Durée de l'échantillonnage à chaque point de mesure, en minutes.

(T_ch)_j

Température absolue des gaz de cheminée à chaque point de mesure, en kelvins.

(T_ch)_moy

Valeur moyenne de la température absolue des gaz de cheminée, en kelvins.

(T_cpt)_E

Température absolue du gaz à l'entrée du compteur de gaz par voie sèche, pour chaque point de mesure, en kelvins.

(T_cpt)_moy

Valeur moyenne de la température absolue du gaz dans le compteur à gaz par voie sèche, en kelvins.

(T_cpt)_S

Température absolue du gaz à la sortie du compteur de gaz par voie sèche, pour chaque point de mesure, en kelvins.

T_ref

Température de référence, soit 298 K.

(U_ch)_j

Vitesse des gaz de cheminée mesurée à chaque point de mesure, en mètres par seconde.

(U_ch)_moy

Vitesse moyenne des gaz de cheminée, en mètres par seconde.

V_cpt

Volume des gaz de cheminée mesuré par le compteur à gaz par voie sèche, en mètres cubes.

(V_cpt)_j

Volume de l'échantillon de gaz de cheminée mesuré par le compteur à gaz par voie sèche, pour chaque point de mesure, en mètres cubes.

(V_cpt)_ref

Volume de gaz de cheminée mesuré par le compteur à gaz par voie sèche aux conditions de référence, en mètres cubes.

(V_e)_ref

Volume de la vapeur d'eau dans l'échantillon de gaz de cheminée aux conditions de référence, en mètres cubes.

γ

Facteur d'étalonnage du compteur à gaz par voie sèche (rapport entre le volume mesuré par le compteur par voie humide et le volume mesuré par le compteur par voie sèche), sans dimension.

128,95

Constante de proportionnalité (m/s)(K^-1 . kg/kmol)^1/2.

1. Environnement Canada, Méthodes de référence normalisées en vue d'essais aux sources: mesure des émissions de particules provenant de sources fixes. Rapport EPS 1-AP-74-1, février 1974 (modifié).
   
   
2. Bursey, J., M. Hartman, J. Homolya, R. McAllister, J. McGaughey et D. Wagoner, Laboratory and Field Evaluation o f the Semi-VOST Method, Volume II: Appendices. EPA/600/4-85/0756 (novembre 1985), NTIS No. PB 86-123569.

Liste des tableaux

• Tableau 1: Méthodes de nettoyage et de vérification

Liste des figures

• Figure 1: Ligne d'échantillonnage des composés organiques semi-volatils
• Figure 2: Procès-verbal du dosage de l'humidité
• Figure 3: Procès-verbal du prélèvement des composés organiques
• Figure 4: Méthodes de récupération des composés organiques semi-volatils
• Figure 5: Calcul de l'équivalent en tetrachloro-2,3,7,8 dibenzoparadioxine des PCDD et des PCDF