HAL-INERIS
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New guidelines for post mining risks management in France
No full textInternational audienceAfter having intensively exploited for several centuries the mineral resources present in its subsoil, France gradually saw its extraction sites cease their activity. The ending of mining activity did not, however, lead to the disappearance of phenomena likely to affect the surface areas located above or in the vicinity of mine workings. Thus, during a period following exploitation, traditionally called "post-mining", many disorders may develop, sometimes as soon as workings are stopped but also much later. In addition to ground movements phenomena, surface above old mining sites may be affected by rising gases with dangerous compositions. Moreover, the irreversible disturbances caused by extraction work on ground-water flows can be the cause of possible disorders, both in terms of water flow movements (low-level flooding, disturbance of the watercourse regime) and water quality. In order to manage risks associated with these phenomena and thanks to the experience gained in post mining management, the French State has a number of technical and regulatory tools. The purpose of these tools is to gather knowledge of the residual mining risks due to former mining operations in a given area, to locate the surfaces exposed to them and to define the conditions for the construction, occupation and use of lands as well as measures relating to the development, use or exploitation of existing property. In France, in the absence of a valid mining title, or in the event of the disappearance or failure of the operator, the French mine legislation makes the State responsible for compensation for damages caused by former mining operations which it has authorized in the past. This has a significant impact on land use opportunities above mining works. At the request of the French Ministry of Ecology in charge of post-mining risks management, INERIS led the elaboration of two National handbooks with the support of GEODERIS and Cerema: 1 - a generic handbook for the management of post-mining risks, 2 - a handbook for the evaluation of hazards relative to specific post-mining phenomena. These handbooks are intended for all stakeholders involved in the management of mining risks (government departments, local authorities, consulting firms, etc). They are designed as operational handbooks which allow the reader to identify the tools adapted to the local problems. After briefly describing the context of post-mining in France, this paper introduces these two handbooks with a particular highlight on the evaluation of hazards and their impact in terms of land planning
Développement de méthodes de caractérisation d’incertitudes de l’exposition spatialisée
No full textInternational audienceExposure estimates can be calculated using crisp estimates of the exposure explanatory variables (i.e., contaminant concentration, contact rate, exposure frequency and duration, body weight, and averaging time). However, aggregate and cumulative exposure studies require a better understanding of exposure explanatory variables as well as uncertainty and variability associated with them. Probabilistic risk assessment studies use probability distributions for one or more variables of the risk equation to quantitatively characterize variability and uncertainty. Monte Carlo Analysis is one of the useful approaches that may be used to conduct probabilistic risk assessment studies. In this analysis, the most sensitive variables of the exposure equation along with the parameters of these variables are described in terms of probability density functions (PDFs). Statistical methods are employed to process input databases (populational behavior, environmental concentrations in water, air and soil) in the objective of characterizing the exposure. A multimedia model interfaced with a GIS, allows the integration of environmental variables in order to yield exposure doses related to ingestion of food, water and soil and inhalation. The methodology was applied to the lead pollutant and permits to illustrate how to propagate uncertainty among the whole modeling chainLa dose journalière d’exposition (DJE) représente la quantité de substances chimiques inhalée ou/et ingérée par un individu à partir de différents milieux avec lesquels l’individu est en contact (eau, air, sol, nourriture). Les populations peuvent être exposées aux substances via de multiples sources, soit locales, soit ubiquitaires. Différentes catégories d’individus peuvent être prises en compte, chacune étant caractérisée par des propriétés physiologiques et des comportements, notamment alimentaires, différents. L’application de l’analyse probabiliste à l’évaluation des risques sanitaires et au traitement de l’incertitude a été introduite dans les années 2000 (EPA, 2001). Elle permet le calcul des probabilités de dépassement d’un niveau de risque préoccupant, compte tenu de la variabilité ou de l’incertitude estimée des paramètres de calcul de la DJE. Cette analyse peut être mise en oeuvre pour fournir des informations supplémentaires importantes et utiles pour l’aide à la décision en termes de gestion des risques. Cette démarche, fondée sur le niveau d’exposition, permet d’évaluer des niveaux de risque en propageant l’incertitude via l’ensemble des chaînes de modélisation notamment dans le cadre de couplage entre modèle d’exposition et modèle pharmaco-toxicocinétique (de type PBPK). L’incertitude sur les données d’entrée (concentrations environnementales spatialisées) et les paramètres de modélisation (facteurs de transfert et comportement alimentaire) qui déterminent le résultat du modèle peut avoir deux origines. La première source d’incertitude provient du caractère aléatoire de l’information qui est dû à une variabilité naturelle résultant de phénomènes stochastiques. On parle alors d’incertitudes de variabilité ou d’incertitudes stochastiques. La seconde source d’incertitude est liée au caractère imprécis et incomplet de l’information en raison d’un manque de connaissance. On parle alors d’incertitudes épistémiques
Une approche de l’analyse des risques des systèmes de contrôle industriels combinant sûreté et sécurité : le cyber Noeud-Papillon
No full textThe increasing importance of digital technology in chemical process industry creates new vulnerabilities that can be exploited to provoke dangerous phenomenon fore people or environment. However, nowadays, safety and security are assessed separately and possible physical consequences of cyberattacks are not evaluated It is therefore necessary to integrate the consideration of cybersecurity in the global analysis of risks to human health and the environment. In this paper, a new method is proposed by considering safety and security for a probability evaluation during industrial risk analysis. This approach combines Bow-Tie Analysis (BT), commonly used for safety analysis and the Attack Tree Analysis (AT), recently introduced for security analysis of computer control systems. The combined use of BT and AT provides an exhaustive qualitative investigation of security and safety scenarios, and a qualitative evaluation of the likelihood of these scenarios. The definition of ATBT combined model is presentedLa numérisation croissante des systèmes de contrôle, notamment dans l’industrie chimique, crée de nouvelles vulnérabilités qui peuvent être exploitées par des attaquants pour provoquer des phénomènes dangereux pour les personnes ou l’environnement. La prise en compte de ces menaces dans l’analyse des risques est donc un élément important d’une évaluation globale des risques. Cependant, la plupart du temps, la sûreté et la sécurité sont évaluées séparément et les conséquences physiques des cyberattaques sont peu étudiées. Une méthode d’analyse intégrant la cybersécurité dans l’évaluation des scénarios d’accidents industriels a donc été proposée. Au cours de la phase d’analyse détaillée des risques, cette approche combine le modèle de noeud papillon (NP), couramment utilisée pour l’analyse des risques des installations classées, et l’analyse par arbre d’attaque (AT), récemment introduite pour l’analyse de sécurité des systèmes de contrôle informatique. L’utilisation combinée de noeuds papillon et d’arbres d’attaque permet d’effectuer une étude qualitative exhaustive des scénarios de cybersécurité et des scénarios accidentels, ainsi qu’une évaluation de la probabilité de réalisation de ces scénarios
Anticiper les émissions accidentelles et chroniques de nanomatériaux manufacturés et leur devenir dans l’environnement : le projet NanoFASE
No full textInternational audienceThe development of the nanomaterials industry leads to putting an increasing number of manufactured nanomaterials on the market. In order to better anticipate future risks on the environment, the European Union is financing the project NanoFASE (http://nanofase.eu/) relative to the study of the environmental fate of nanomaterials in the environment. The project aims at developing an integrated exposure framework that allows all stakeholders to assess the environmental fate of nano releases from industrial nano-enabled products along their lifecycle. Ineris is involved in two work packages dedicated to estimating the emissions of ENM along their life cycle (WP4) and modelling the air dispersion of ENM emitted from different processes (WP6). Ineris develops a catalogue of emission scenarios from industrial activities, both in normal and accidental situations. It also develops a series of models for estimating the consequences in terms of air concentration and ground deposition of such emission scenarios. Ineris also performed a series of measurements around industrial plants to obtain data for checking the consistency of the developed models.Les nanomatériaux sont des matériaux composés de nano-objets (nanoparticules) de dimension nanométrique (inférieure à 100 nm). Ils peuvent être libres, agrégés, agglomérés, liés à une matrice ou incorporés dans un liquide. Au cours de leur cycle de vie, les nanomatériaux sont susceptibles de relarguer des nano-objets suivant des mécanismes très variés . Dans le cadre du projet européen NanoFASE (http://nanofase.eu/), l’Ineris s’est intéressé aux scénarios d’émission chronique et accidentelle au cours des premières phases du cycle de vie, à savoir la synthèse des nanoparticules et leur incorporation dans des matériaux [1]. Au cours de ces étapes, les nanoparticules existent généralement sous forme de poudre, forme la plus émissive. C’est durant ces étapes que les flux d’émission localisés sont potentiellement les plus importants et susceptibles de conduire localement aux concentrations les plus élevées dans l’air et les milieux. D’un point de vue environnemental, il est donc essentiel de pouvoir qualifier et quantifier ces émissions. Les résultats obtenus par d’autres partenaires [2] tendent toutefois à montrer que la contribution des émissions au cours des premières étapes du cycle de vie ne représente qu’une très faible part due au flux global de nanomatériaux dans l’environnement, qui sera principalement issu des émissions diffuses au cours des étapes d’utilisation des matériaux et pendant leur fin de vie. Un premier inventaire des procédés de synthèse de nanoparticules a été effectué, ainsi qu’une analyse générique des risques sur des configurations typiques de procédés de production de nanoparticules courantes : dioxyde de titane, noir de carbone et silice nanométrique. Il en ressort que les risques d’émission accidentelle sont principalement concentrés sur les phases de transfert et manipulation interne qui suivent la synthèse des particules et sont relativement similaires pour ces trois types de nanomatériaux. Parmi les scénarios les plus probables figure la fuite de canalisation de transport. En particulier, le cas d’un transport pneumatique conduit potentiellement aux conséquences les plus importantes en termes de quantité de matière rejetée et de zone impactée par les retombées. Ce scénario s’est déjà produit sur un site industriel mettant en oeuvre du noir de carbone, conduisant à des retombées à plusieurs kilomètres autour du site (ARIA 43049). Dans le cadre d’une évaluation des risques associés aux activités de production et de transformation de nanomatériaux, il serait donc utile, pour un tel scénario, de disposer de modèles permettant d’évaluer les quantités rejetées, les concentrations et la distribution granulométrique des particules en fonction de la distance depuis le point d’émission. Une première étude bibliographique [3] a montré qu’il n’existait pas de modèle adapté permettant de prendre en compte les phénomènes d’agglomération au cours des premiers instants de la dispersion, en aval de la brèche
Air–Liquid Interface In Vitro Models for Respiratory Toxicology Research : Consensus Workshop and Recommendations
No full textInternational audienceIn vitro air–liquid interface (ALI) cell culture models can potentially be used to assess inhalation toxicology endpoints and are usually considered, in terms of relevancy, between classic (i.e., submerged) in vitro models and animal-based models. In some situations that need to be clearly defined, ALI methods may represent a complement or an alternative option to in vivo experimentations or classic in vitro methods. However, it is clear that many different approaches exist and that only very limited validation studies have been carried out to date. This means comparison of data from different methods is difficult and available methods are currently not suitable for use in regulatory assessments. This is despite inhalation toxicology being a priority area for many governmental organizations. In this setting, a 1-day workshop on ALI in vitro models for respiratory toxicology research was organized in Paris in March 2016 to assess the situation and to discuss what might be possible in terms of validation studies. The workshop was attended by major parties in Europe and brought together more than 60 representatives from various academic, commercial, and regulatory organizations. Following plenary, oral, and poster presentations, an expert panel was convened to lead a discussion on possible approaches to validation studies for ALI inhalation models. A series of recommendations were made and the outcomes of the workshop are reported
Mapping hotspots of environmental burdens in the framework of cumulative risk assessment in wallonia
No full textInternational audienceDifferential exposure to multiple environmental burdens and benefits across populations with varying vulnerability can contribute heavily to health inequalities. Developing environment and health information systems has therefore become a major focus for public health. In this framework, the Scientific Institute of Public Service (ISSeP) works on building an integrated approach of environmental exposure assessment in the Walloon region, Belgium. This study develops an indexbased approach to assess the multiple environmental burdens at regional level and detailed local resolution that can be used in a spatial web tool. Indicators are based on environmental measure of pollutants in ambient air and soil, and on stressors for citizens related to noise and radon. Two methods were combined to identify both zones where pollutions and stressors are cumulating, even below threshold values, and zones where the exceedance of threshold values is frequent. First, a ratio value is calculated for each spatial unit (i.e. statistical sector) by dividing the indicator value by the corresponding threshold values quoted by the WHO or Walloon legal limit values. Other pollution sources (roads, industries, landfills, mine heaps, ...) are estimated by specific GIS processing based on Euclidean distance analysis which vary in relation to pollution effect to population. Secondly, environmental indicators are mapped as proportions of spatial units where the level of potential detrimental environmental factors exceeds the limit values. The spatial tool makes then possible the flexible and weighted combination of the normalized indicators, by computing online the resulting composite indicator. The approach developed in the present study will be compared to other case studies and their aggregation methods by focusing on results and the possible implications on planning interventions by the decision makers
Stickleback mathematical models to improve ecotoxicological risk assessments : from toxicokinetic to population dynamics
No full textInternational audienceThe integration of stickleback mechanistic models in environmental risk assessment can describe the complex processes linking exposure or environmental concentrations (external dose) to internal dose, up to toxicity in a given population, community or the whole ecosystem. Two phases can be distinguished in the dose-response relationship of a chemical in an organism, or at higher level of organisation: the toxicokinetics (TK), that is the fate of the compound in the organism including absorption, distribution, metabolism and excretion (ADME), and the toxicodynamics (TD), that is the expression of the toxicity/effect of the substance. The stickleback offers the opportunity in a same biological model to integrate all these processes, and then, to describe for a given substance the TK, TD at the organism and population levels. A Physiological-based TK model (PBTK) has been developed for sticklebacks. This model integrates the main physiological characteristics to model ADME processes, including the stickleback growth and the impacts of the water temperature on these processes. This model was evaluated using data obtained on chlorpyrifos (water exposure), and provided accurate predictions. To extrapolate toxic effects from the individuals to the population level, a convenient approach is to use Individual-Based Models (IBMs) coupled to a bioenergetic dynamic model describing the physiological processes of the individuals (Dynamic Energy Budget theory). Accordingly, a DEB-IBM model was developed for describing the population dynamics of sticklebacks in artificial streams (mesocosms). The model predictions were compared to the data observed in a mesocosm experiment to assess the impacts of an endrocrine disruptor, the bisphenol A. The DEB-IBM provided great insight of the effects of Bisphenol A on the population dynamics. The mathematical models developed for sticklebacks coupled to the use of this fish in active biomonitoring strategy which integrate a multiFbiomarker approach highlight the strengths of the stickleback in environmental risk assessments
Discuter les futurs académiques (recherche et expertise) : Le cas des dispositifs d'ORES en France
No full textInternational audienceLes politiques d'Ouverture de la Recherche et de l'Expertise à la Société (ORES) rassemblent un ensemble de dispositifs et de pratiques développés et baptisés ainsi par les institutions qui les déploient. Occupant une place de plus en plus centrale dans les débats sur la recherche et l'expertise, elles sont construites sur des tensions et enjeux pluriels. Néanmoins un axe se dégage de cette hétérogénéité: celui d'organiser et de favoriser les relations entre institutions académiques et ONG. Écrire cette histoire n'est toutefois pas un long fleuve tranquille pour les organismes d'expertise et de recherche. Les épreuves sont, elles aussi, plurielles pour les acteurs. Retracer la généalogie de l'ORES nous apprend comment elle s'est imposée dans une trajectoire longue au sein des organismes de recherche et d'expertise. Cette communication propose de revenir sur la manière dont la construction des futurs a été une ressource exploitée par ses promoteurs à différents moments de l'histoire des politiques d'ORES. Trois expériences de construction des futurs académiques conduites successivement depuis le début des années 2000 seront présentées: l'exercice de prospective AGORA2020 conduit au tournant des années 2000 au Ministère de l'Équipement, la démarche gouvernementale du Grenelle de l'Environnement en 2007-2008, et les actuels contrats d'objectifs et de performance signés entre les organismes et leurs tutelles ministérielles. Cette analyse en série sera attentive aux objets mis en discussion, aux acteurs des dispositifs, ainsi qu'aux visions du futur élaborées. Cette généalogie mettra en évidence la manière dont la prospective s'est imposée comme un outil de concertation pour le milieu académique. Et plus précisément, que les méthodes de la prospective ont construit la légitimité actuelle des politiques d'ORES. Enfin, nous verrons que les travaux des STS -aujourd'hui convoqués pour accompagner l'évaluation des politiques d'ORES- les ont inspirées depuis leurs débuts. On évoquera le rôle de la démocratie technique (Callon, Lascoumes, Barthe, 2001) et de la critique de l'expertise (Roqueplo 1997, Gilbert et al. 2003, Laurent 2011...). La communication s'appuiera sur un traitement des données recueillies dans l'enquête de thèse par traitement d'archives et de dossiers, entretiens sociologiques et observations participantes
Modélisation à l’échelle moléculaire pour la maîtrise des risques industriels
No full textInternational audienceL’INERIS est un expert de l’évaluation et de la maîtrise des risques associés aux substances chimiques et aux procédés industriels. En complément des outils expérimentaux traditionnels pour la caractérisation des substances et réactions chimiques dangereuses, des approches numériques originales ont été développées depuis une dizaine d’années à la Direction des Risques Accidentels sur la base d’outils de chimie théorique pour prédire les propriétés physico-chimiques dangereuses des substances et pour clarifier les mécanismes mis en jeu dans les réactions chimiques dangereuses telles que les décompositions explosives ou les incompatibilités chimiques. Des relations quantitatives structure-propriété (QSPR) sont ainsi développées pour prédire les dangers physiques de substances sur la base de la connaissance de leur seule structure moléculaire caractérisée par des descripteurs moléculaires notamment issus de chimie quantique. Ils peuvent être utilisés dans un contexte règlementaire tel que REACH s’ils satisfont aux principes de validation proposés par l’OCDE. Ils sont également employés comme outil de criblage pour aider au choix des substances à mettre en oeuvre dans des procédés ou dans les premières étapes de développement de nouveaux produits. En effet, ils permettent d’identifier des composés présentant à la fois des propriétés applicatives ciblées et des dangers limités, avant même leur synthèse. Leur utilisation est ainsi très intéressante pour aider à la substitution de produits. Des modèles QSPR sont développés pour une diversité de propriétés (notamment l’inflammabilité, la stabilité thermique et l’explosivité) et différentes familles de composés purs (ex : composés nitrés, peroxydes organiques, solvants organiques). Ils sont également aujourd’hui développés pour des mélanges, en particulier pour évaluer leur inflammabilité qui peut être, dans certains cas, plus importante que pour les produits purs qui les constituent. Pour caractériser les mécanismes moléculaires mis en jeu dans les réactions chimiques dangereuses, la Théorie de la Fonctionnelle de la Densité (DFT) est utilisée afin d’identifier les mécanismes élémentaires intervenant dans les processus de réactivité complexes mis en jeu dans les scénarios accidentels tels que les décompositions dangereuses ou les incompatibilités chimiques. Par exemple, la peroxydation subie par certains produits chimiques au cours du temps a été étudiée à l’aide de cette approche pour caractériser les mécanismes de décomposition amenant à la formation d’espèce instables (des peroxydes organiques) au cours de leur vieillissement et pour identifier les meilleurs inhibiteurs ainsi que leurs modes d’action. Cette approche permet également d’accéder aux mécanismes mis en jeu dans les incompatibilités chimiques, telles que celles du nitrate d’ammonium (que l’on retrouve à la fois dans les engrais et dans des explosifs), en particulier avec des produits chlorés tels que le DCCNa, potentiellement impliqué dans l’accident de Toulouse en septembre 2001
Récupération du phosphore à partir de résidus solides issus du traitement des eaux usées
No full textInternational audiencePlusieurs études internationales ont montré que, au rythme actuel d'exploitation, les ressources non renouvelables de phosphore (e.g. gisements naturels d'apatite) sont destinées à diminuer considérablement au cours des deux prochaines décennies, et il devient de plus en plus urgent d'identifier des sources alternatives de phosphore pour l'industrie. Aujourd'hui, il existe un consensus général sur le fait que la récupération du phosphore des eaux usées représente une solution durable pour surmonter la pénurie des ressources naturelles. De plus, la récupération du phosphore des eaux usées peut réduire considérablement l'apport de ce nutriment dans les écosystèmes aquatiques, réduisant ainsi le risque d'eutrophisation. L’objectif de cette étude a été d’évaluer la faisabilité d’un procédé d’extraction du phosphore à partir de deux différents résidus solides issus du traitement des eaux usées domestiques : i) Résidus de bauxite saturés en phosphore après leur utilisation comme adsorbants dans des filtres conçus pour le traitement des eaux ; ii) Résidus solides issus d’un traitement thermique (oxydation en voie humide) des boues de station d’épuration (appelés technosables)