Pour prévenir l'impact des résidus miniers sulfurés sur la qualité de l'eau, il est
nécessaire d'effectuer des recherches de façon continue et de développer de
nouvelles technologies. Les résultats d'investigations de résidus sulfurés existants ont
démontré que le type de problèmes liés à la qualité de l'eau peut découler de
l'oxydation sulfureuse des minéraux et de la lixiviation dans l'environnement de
drainage acide et/ou de drainage contenant des métaux. La vitesse d'oxydation
sulfureuse est le régulateur primaire de la qualité du drainage provenant de plusieurs
types de déchets miniers. Les réactions géochimiques peuvent modifier les
caractéristiques de l'eau dans des zones d'oxydation mais ces réactions ne se
produisent qu'après la production d'acide et la dissolution des métaux. Dans le cas des
résidus sulfurés, les questions liées à la qualité de l'eau ont fait l'objet d'études
exhaustives mais peu d'efforts ont été déployés pour établir la vitesse d'oxydation
in-situ. La méthode de consommation d'oxygène, un développement technologique
récent, a permis d'évaluer quantativement les vitesses d'oxydation in-situ des résidus.
Les mesures indiquent clairement et rapidement le taux de réactivité des résidus. Les
résultats fournissent des renseignements immédiats sur le taux d'oxydation des parcs
à résidus et peuvent être utilisés pour étalonner des modèles servant à analyser les
données relatives aux vitesses de réaction. La méthode, qui est relativement nouvelle,
et les résultats de mesure n'étaient jusqu'à récemment disponibles que sur quelques
sites où se poursuivaient les travaux de recherche lorsqu'elles étaient encore en
développement.

La présente étude a pour objet d'établir une base de données des mesures prises à
divers parcs à résidus. Les sites ont été sélectionnés de façon à représenter diverses
conditions telles les minéraux sulfurés (pyrite ou pyrrhotine), la teneur en sulfates,
l'acidité par rapport à la neutralité, l'âge du parc à résidus et les sites dotés de
couvertures sèches contre l'oxygèn. Le présent rapport fait état des résultats des
travaux et présente une interprétation des données, y compris divers renseignements
qui en ont été extraits.

Les vitesses d'oxydation in situ des résidus sulfurés ont été mesurées sur place sur six
sites au moyen de la méthode de consommation d'oxygène. Les résultats ont été
étudiés en vue d'évaluer la vitesse d'oxydation in situ des résidus sur chacun des sites
et d'examiner les tendances possibles en matière de vitesses de consommation
d'oxygène et autres caractéristiques physiques des sites y compris l'âge des résidus,
leur teneur en eau et en sulfures ainsi que l'efficacité de diverses couvertures.

Dans l'ensemble, les résultats démontrent que la méthode de consommation
d'oxygène peut fournir des renseignements utiles au sujet d'une vaste gamme de
parcs à résidus. D'après les observations, les taux de consommation mesurés sont liés
à la teneur en sulfures et en eau des résidus ainsi qu'aux conditions climatiques. Une
réduction importante des vitesses de consommation d'oxygène a été observée dans le
cas des résidus munis de couvertures contre l'oxygène (ou de couvertures de sol) et
l'efficacité variait en fonction de la méthode de construction des divers matériaux
utilisés pour la construction des couvertures.

Les vitesses de consommation d'oxygène mesurées au cours de cette étude ont varié
de moins 1 mol O2 m-2 a-1 jusqu'à plus de 5 000 mol O2 m-2 a-1. On a observé que la
vitesse de consommation d'oxygène tendait à augmenter en fonction de l'augmentation
de la teneur en sulfures. Ce phénomène est attribuable à l'effet des profondeurs de
diffusion qui augmentent considérablement au voisinage de la surface de la zone
d'oxydation active. On a observé que les vitesses de consommation d'oxygène avaient
tendance à être moins élevées dans des conditions climatiques plus fraîches et plus
humides que dans des conditions climatiques moins humides et plus chaudes. Les
vitesses de consommation d'oxygène mesurées au début de mai s'élevaient à
approximativement 25% des vitesses mesurées au cours des mois d'été lorsque le
climat était plus chaud et plus sec.

On a également observé que les vitesses de consommation d'oxygène diminuaient
avec la durée d'exposition des résidus, ce qui peut découler de la migration vers le bas
de la zone d'oxydation qui, avec le temps, augmente la longueur de la voie de diffusion
et du taux d'humidité en profondeur. Plus d'humidité en profondeur ralentit la diffusion
efficace du coefficient de diffusion de l'oxygène (De) à l'intérieur de la zone d'oxydation
active. Les vitesses de consommation d'oxygène mesurées dans des résidus
hautement saturés étaient notamment plus basses que dans le cas de résidus
semblables où une zone vadose avait été développée. Les vitesses de consommation
d'oxygène mesurées dans des résidus totalement saturés et fraîchement déposés, et
dans des résidus hautement saturés étaient non-négligeable et représentaient
possiblement des charges importantes dans les eaux réceptrices.

La mesure des vitesses de consommation d'oxygène utilisée pour évaluer l'efficacité
de divers scénarios en matière de couverture à grandeur réelle, de parcelles d'essai et
d'essais in situ sur colonnes a révélé que l'ajout d'une couche de matériel non réactif
peut réduire considérablement le flux d'oxygène dans les résidus. D'après les
observations, des couvertures simples, fabriquées à partir de matériaux locaux tel le
gravier ou le till, peuvent réduire d'un ordre de grandeur les vitesses de consommation
d'oxygène. Une couverture multicouches a réduit la vitesse de consommation
d'oxygène de plus de deux ordres de grandeur. Toutefois, une conception inappropriée
des couvertures multicouches peut compromettre leur efficacité. Plusieurs des
couvertures étudiées sont sujettes à un assèchement éventuel, ce qui peut
considérablement réduire leur efficacité.

Les résultats obtenus à partir de la mesure des taux de consommation d'oxygène
peuvent également servir à résoudre des problèmes tels le potentiel de neutralisation
requis, les charges potentielles d'eau interstitielle, le taux d'épuisement de l'inventaire
de sulfures et le taux d'épuisement pour le potentiel de neutralisation. Les quantités et
le facteur temps peuvent être utilisés pour optimiser la gestion des résidus réactifs.
Une évaluation d'un cas où des résidus, bien que neutres au départ, produiront
éventuellement un lixiviat acide a été effectuée afin de déterminer le temps disponible
pour les activités de réhabilitation et de budgétisation.

La présente étude démontre clairement que la méthode de consommation d'oxygène
constitue une technique d'évaluation rapide et rentable par rapport aux coûts
permettant d'obtenir des données utiles et précieuses relativement à une vaste gamme
de sites qui contiennent des résidus sulfurés. Les données peuvent servir pour la
planification de la gestion des déchets et pour l'évaluation des couvertures à partir de
parcelles d'essai jusqu'à leur installation à grande échelle. Elles peuvent aussi être
utilisées pour étalonner des modèles de prévision tout en évitant les questions de
découplage de l'hydrologie qui est très variable, de la géochimie.