REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE
Mémoire de Magister
Présenté à l’Université du 20 Août 1955- Skikda Faculté des Sciences et Sciences de l’Ingéniorat Département des Sciences Fondamentales Spécialité : Chimie Option : Pollution chimique et environnement
Présenté par : CHEKROUD Hassina
ETUDE DE LA POLLUTION DES EAUX DE LA PLAINE DE TELEZZA DUE AUX ACTIVITES AGRICOLES ET COMMERCIALES
Soutenu le : .…. . / .… . / 2007
Devant le jury :
M . SOLTANE Maître de conférence Centre universitaire –Taref Président M.S . MEDJRAM Professeur Université de Skikda Examinateur R . ZAGHDOUDI Maître de conférence Université de Skikda Examinateur F . DJAZI Professeur Université de Skikda Rapporteur
Année universitaire 2006/2007 Pour leurs contributions de prés ou de loin, à l'élaboration de cette étude, je tiens à remercier chaleureusement:
Mon rapporteur Monsieur Fayçal DJAZI, Professeur à l'Université de Skikda, pour avoir accepté de diriger mes travaux. Je lui exprime ma profonde gratitude pour m'avoir fait bénéficier de connaissances scientifiques, ainsi que pour la confiance qu'il m'a témoignée.
Mes remerciements vont à Monsieur Mahmoud SOLTANE, Maître de Conférence au Centre Universitaire El-Taref, pour m'avoir fait l'honneur de présider ce jury.
Mes remerciements s'adressent, également, à Madame Rachida ZAGHDOUDI, Maître de Conférence à l'Université de Skikda, d'avoir accepté d'examiner ce travail.
Je remercie Monsieur Mohemed Salah MEDJRAM, Professeur à Université de Skikda, pour son accueil dans son laboratoire (Larmacs) et pour l'honneur qu'il me fait de faire partie du jury.
Je ne saurai oublier dans mes remerciements tout le personnel du CP1K de Skikda et surtout le personnel du laboratoire de recherche et innovation, où j'ai effectué des mesures. A mes très chers parents
A mes chers frères et sœurs
A toute ma famille
A mes chères amies
A mes collègues
…………………je dédie ce travail Table des matières
INTRODUCTION GENERALE 1 PARTIE THEORIQUE
CHAPITRE I :PRESENTATIO DE LA ZONE D'ETUDE
I.1 SITUATION GEOGRAPHIQUE 2 I.2 CLIMAT 4 I.3 SOLS ET VEGETATION 4 I.4 ETUDE GEOMORPHOLOGIQUE 4 I.5 RESEAU HYDROGRAPHIQUE 5 I.6 POPULATION 5 I.7 HYDROGEOLOGIE 5 I.7.1 But de l’étude hydrogéologique dans la plaine de Collo 6 I.7.2 Inventaire des puits et forages 6 I.7.3 Aperçu hydrogéologique de la plaine de Collo 8 I.7.4 Identification des formations hydrogéologiques 8 I.7.5 Piozométrie 9
CHAPITRE II: QUALITE ET POLLUTION DES EAUX SOUTERRAINES II.1 MINERALISATION DES EAUX SOUTERRAINES 11 II.2 PARAMETRES DE QUALITE 12 II.2.1 Principaux paramètres de potabilité 12 II.3 DETERIORATION DE LA QUALITE DE L'EAU 15 II.3.1 Vulnérabilité des nappes à la pollution 15 II.3.2 Principaux types des pollutions 17 II.3.3 Origine de la pollution 17 II.3.4 La pollution minérale 19 II.3.5 La pollution organique 21 II.3.6 La pollution microbiologique 22 II-4 LE TRANSFERT DES POLLUANTS 23 II.4.1 Polluants chimiques 23 II.5 RISQUES DE POLLUTION DES EAUX SOUTERRAINES 25 II.5.1 Vitesse d'infiltration 25 II-5-2 Effets de la pollution sur la santé humaine 26 PARTIE EXPERIMENTALE CHAPITRE III:METHODES D'ANALYSES III.1 ECHANTILLONNAGE 28 III.2 APPARIELS UTILISES 28 III.3 TECHNIQUES D'ANALYSES 28 CHAPITRE IV:RESULTATS ET DICUSSIONS IV.1 INTRODUCTION 34 IV.2 RESULTATS D'ANALYSE 35 II.1.1 Les résultats de la période de hautes eaux (Février 2006) 35 II.1.2 Résultats de la période de basses eaux (Août 2006) 36 IV.3 DISCUSSION 37 IV.4 COMPARAISON 39 CONCLUSION CENERALE 40 Référence bibliographique 41 ANNEXE 43 Introduction générale
INTRODUCTION GENERALE
Les eaux souterraines constituent une provision d'eau potable inestimable pour l'humanité. Dans plusieurs pays, c'est pratiquement la seule source d'approvisionnement. En Algérie, nous sommes habitués à compter sur les eaux de ruissellements (lacs, rivières, fleuves), pour notre approvisionnement en eau potable, mais de plus en plus l’individu et la municipalité se tournent vers ces richesses que constituent les nappes phréatiques. Celles-ci contiennent un volume énorme d'eau exploitable. La qualité des eaux souterraines dans le mondes a connu ces dernières années une grande détérioration à cause des rejets industriels non contrôlés, l'utilisation intensive des engrais chimiques dans l'agriculture ainsi que l'exploitation désordonnée des ressources en eaux . Ces derniers produisent une modification chimique de l'eau et la rendent impropre aux usages souhaités. Ces le cas de la plaine de Collo, où la présente étude a été menée. En milieu urbain et industriel, les nappes phréatiques peuvent devenir rapidement fragiles à la surexploitation ou à la contamination. Plusieurs études commencent à peine à faire l'inventaire de cette ressource et à développer des outils pour une protection et une exploitation rationnelle.
Notre étude est donc axée sur la caractérisation des eaux souterraines de la plaine de Collo et l’évaluation du degré de pollution dans cette zone. Le travail que nous présentons s'articule sur deux parties principales:
La première partie, essentiellement théorique, comporte deux chapitres, le premier chapitre est consacré à la présentation de la zone d’étude. Le deuxième chapitre présente des généralités sur les eaux souterraines, ainsi que les caractéristiques physico-chimiques des eaux souterraines. La deuxième partie de cette étude est intitulée partie expérimentale, est composée de deux chapitres. Dans le troisième chapitre nous présentons les méthodes d'analyses utilisées. Le dernier chapitre rassemble les résultats expérimentaux obtenus, suivis d’une discussion et interprétations
1 Partie théorique Chapitre I
CHAPITRE I : Présentation de la zone d’étude
I.1 SITUATION GEOGRAPHIQUE La plaine de Collo où l’oued Guebli vient se jeter dans la mer fait partie du bassin versant de l’oued Guebli qui appartient lui-même aux bassins constantinois. Elle a une forme quadrilatérale allongée, d’une longueur de 8 km et d’une largeur de 5 km le long de la mer, avec une superficie avoisinant les 20 km2 . Elle est située entre 60et70 à l’Est du méridien et entre 360 et 37 0 de latitude Nord. Du point de vue administratif, la plaine est limitée : A l’Est par la commune de Tamalous ; A l’Ouest par la commune d’Ouled Attia ; Au Sud par la commune de Ain Kachra ; et au Nord la mer constitue sa limite Septentrionale (figure-01,02)[ 1,2 ].
Figure-01:les limites géographiques de la zone d'étude [3] 2 Partie théorique Chapitre I
Figure-02:Situation géographique de la zone d'étude
3 Partie théorique Chapitre I
I.2 CLIMAT Le bassin versant de l’oued Guebli se localise dans une zone à climat méditerranéen tempéré, avec un hiver très humide où les valeurs de précipitation oscillent entre 800-1400mm/an, elle est classée donc parmi les zones les plus arrosées d’Algérie. Néanmoins, pendant la période estivale, cette zone connaît un déficit en eau qui est durement ressenti [1].
I.3 SOLS ET VEGETATION La région est caractérisée par une couverture végétale dense en rapport avec l’importante lame d’eau reçue annuellement. Les forêts peuplés de chêne-liège , de fougère et des digitales , occupent la totalité des montagnes s’étendant de part et d’autre de la plaine couvrant 90000ha environ,ce qui correspond au taux de couverture le plus élevé du Maghreb. Ces forêts constituent la source de matière première pour l’industrie du liége installée dans ce secteur. En général, la région est à vocation agricole et forestière marquée par différentes cultures qui peuvent s’étaler des maraîchers aux différent arbres fruitiers [1].
I.4 ETUDE GEOMORPHOLOGIQUE Relief : La plaine de Collo apparaît comme un fossé d’effondrement milité au Sud-Est par un escarpement de failles tectoniques. Au Nord-Ouest par un alignement de domes éruptifs dégagés dans les marnes miocènes, redressés de 50 à 60 faces à la faille qui les borde. Au Sud-Ouest, la plaine de Collo se termine contre une série de Koudiets plus ou moins importante. Trois types de buttes peuvent être distingués, une première série dépasse les 2000m (koudtiet Badis 285m), et délimite verticalement l’espace dans lequel est installée la plaine, une deuxième série de buttes atteint les 150-180m (koudiet Zrikaiya183m), enfin une troisième ensemble plus en avant avec des altitudes modestes (koudiet Dar Said). Le modèle de ces buttes est directement guidé par la lithologie, ainsi trois types peuvent être distingués. Le premier type à sommet plat et bords escarpés est représenté uniquement par la koudiet Zrikaiya, un deuxième type est représenté par des buttes au versant au profil raide et rigide, comme koudiet Dar Said, le troisième type caractérise des collines généralement de faible altitude et aux formes molles comme koudiet El koubba.
4 Partie théorique Chapitre I
Au centre de la plaine (koudiet Tellezza 191m) apparaît comme un horst de gneiss du socle kabyle en avant de l’escarpement de la faille de (koudiet Draa Boudis 219m) [4].
I.5 RESEAU HYDROGRAPHIQUE Dans la plaine de Collo, le réseau hydrographique est représenté par l’oued Guebli qui traverse la plaine du sud au nord avec ses affluents, et l’oued Cherka au nord-ouest de la plaine, les vallées des oueds ont la forme d’une auge avec des versant assez raides, le fond est légèrement incliné. Les lits des oueds sont en général de forme trapézoïdale large de 10 à 40 m, font de multitudes méandres en s’encartant dans les fonds des vallées jusqu’à la profondeur de 02 à 04 m. Toutes les vallées sont d’origine tectonique et datent du pliocène, l’écoulement de ces oueds est permanent à cause du climat très humide de la région de Collo, ce dernier joue un rôle capital dans la recharge de la nappe alluviale d’une part et dans la reconstitution des réserves du barrage Guenitra d’autre part. Par ailleurs, on constate l’absence de stations hygrométriques, hormis celles qui se trouvent au niveau du barrage Guenitra et qui ne sont plus fonctionnelles depuis la construction du barrage [1].
I.6 POPULATION Malgré qu’une partie de la population se livre aux diverses activités telles que la pêche, le commerce, presque l’essentiel des revenus et des produits bruts proviennent des activités agricoles et forestières (industrie du liège). La population se repartie le long de la plaine subdivisée en propriétés privées où la densité diminue en allant du Nord vers le Sud. Mis à part la ville de Collo, le reste de la population se localise au niveau des communes Cheraia, Louloudj etc..
I.7 HYDROGEOLOGIE L’étude hydrogéologique est prépondérante à la compréhension des processus d’alimentation des aquifères , de la reconnaissance des sens d’écoulement , de la variation du gradient hydraulique, des caractéristiques hydrodynamiques, et de la détermination de la géométrie des nappes.
5 Partie théorique Chapitre I
La plaine de Collo a fait l’objet de plusieurs études par lesquelles l’étude géophysique élaborée par la société française CGG [2] en 1965 dans la basse vallée de l’Oued Guebli et de son affluent Oued Aflassanne au niveau d’un site de barrage.
I.7.1 But de l’étude hydrogéologique dans la plaine de Collo Ce chapitre est consacré à l’identification du système aquifère par le remplissage alluvial. Dans un premier stade, nous étudions l’évolution du niveau piézométrique dans le temps et dans l’espace. Dans un deuxième stade, nous identifions le régime hydrodynamique du réservoir en cernant finalement les zones de fortes perméabilités.
I.7.2 Inventaire des puits et forages Inventaire des forages Les forages existant dans la plaine de Collo totalisent 9 ouvrages surtout le long d’Oued Guebli, parmi lesquels trois sont abandonnés, le reste est destiné soit à l’exploitation par l’AEP soit à l’exploitation industrielle, (voir Tableau-01) [1].
Nom de Coordonnées Coordonnées Profondeur Débit Destination forage X Y (m) D’exploitation ( l /s) Collo safor 845.100 414.100 45 Abandonnée AEP Collo Collo secour 845.400 413.535 30 03 // Benotto 845.540 413.575 24 08 // Ain aghbel 844.540 413.735 25 06 AEP Ain aghbel Nouveau 842.900 414.900 35 18 AEP Collo forage 01 Nouveau 843.200 411.750 35 09 // forage 02 GR1 848.900 413.900 26 Abandonnée // Kerkra 844.650 411.750 15 22 AEP Kerkra Boulgartoum 845.100 410.750 10 Abandonnée //
Tableau-01: Inventaire des forages
6 Partie théorique Chapitre I
Inventaire des puits Plus d’une soixantaine de puits se trouvent dans la plaine de Collo exploitant la nappe pour l’alimentation en eau potable d’une part et pour l’irrigation des terres cultivées d’autre part (figure-03)[1].
Figure-03:Carte inventaire des puits et forages
7 Partie théorique Chapitre I
I.7.3 Aperçu hydrogéologique de la plaine de Collo La plaine de Collo comprend deux parties bien distinctes: Au Nord de Koudiet Telezza: la plaine alluviale des Oued Guebli et Boutotoute est large de 01 Km environ et creusée dans des massifs de gneiss et de micaschistes. Les dépôts fluviatiles comprennent une majorité de limons argileux dans lesquels s’interstratifient les lentilles de sable et de graviers [2] ; Au Sud de Koudiet Telezza: la plaine s’élargit considérablement, les collines qui la bordent à l’Est sont en continuité avec le massif de gneiss, vers l’Ouest au contraire le massif s’intercale entre les granites de Collo et les formations récentes de la plaine [1].
Oued Guebli se rapproche de la limite orientale de la vallée. Cependant on note à l’Ouest, que Oued Cherka est mal alimenté et a une côte très faible provoquant une invasion marine en profondeur des terres par l’eau de mer. On constate également la formation de terrasses , d’éboulis , de cônes de déjections aux débouchés des petites vallées. Du point de vue hydrogéologique, il convient également de distinguer les deux traçons de la vallée dans la partie amont de la plaine alluviale, les limons ont une perméabilité faible ou nulle [2].
Dans la partie aval les lentilles de sables et de graviers littoraux possèdent une perméabilité élevée qui diminue avec l’augmentation de la proportion de limons, la nappe qu’il renferme est alimentée en partie par leur impluvium propre, mais principalement par les apports de l’Oued Guebli [1].
I.7.4 Identification des formations hydrogéologiques Les forages exécutés dans la plaine ont traversé une alternance de sable, de graviers et de galets avec passage argileux avant de pénétrer dans les marnes pliocènes qui constituent le substratum imperméable de la plaine. L’aquifère de la plaine de Collo est d’âge Quaternaire de composition hétérogène et d’épaisseur variant entre 5 à 25 mètres.
8 Partie théorique Chapitre I
L’interprétation des données de forages nous a permis de connaître l’épaisseur et la nature de remplissage alluviale. De part et d’autre de Koudiet Telezza, les alluvions présentent deux faciès distincts: [5] Au Sud de Koudiet Telezza: les alluvions sont essentiellement limoneuse (limons, argiles sableuse, lacustre, argile marneuse) d’une épaisseur d’environ 18 mètres, elles s’approfondissent légèrement au pied de Koudiet Telezza ; Au Nord de Koudiet Telezza: le remplissage est beaucoup plus sableux (sables à grains fins, graviers et galets) et atteint 25 mètres d’épaisseurs [2].
I.7.5 Piozométrie La carte piezométrique a pour but de représenter la configuration de l’aquifère et de schématiser la fonction conduite du réservoir et le comportement hydrodynamique de l’aquifère, elle traduit aussi la morphologie de la surface de l’eau de la nappe à une époque déterminée.
Carte piezométrique Août 2006 Une carte piezométrique a été réalisée pendant la période des basses eaux (Août 2006) permettant de déterminer le sens d’écoulement, les principales zones de circulation des eaux souterraines et l’alimentation de la nappe qui intervient dans les calculs du bilan de la nappe (figure-04).
Secteur Ouest: le sens de l’écoulement est du Nord vers le Sud, les courbes isohypses sont relativement rapprochées avec une concavité orientée vers l’Est. Le gradient hydraulique est de l’ordre de 6.10-3. Secteur Est: le sens de l’écoulement est du Sud vers le Nord, les courbes isohypses sont parfois espacées avec concavité orientée vers le Nord. Le gradient hydraulique est de l’ordre de 1.8.10-3. Dans un premier temps l’examen de la carte piézométrique montre que durant cette période notamment dans le secteur Ouest ; le sens de l’écoulement est du Nord vers le Sud ce qui explique la forte salinité d'Oued Guebli due à l’arrivée de l’eau de mer.
9 Partie théorique Chapitre I
Figure-04:Carte piezométrique Août 2006
10 Partie théorique Chapitre II
CHAPITRE II: Qualdes eaux souterraines
II.1 MINERALISATION DES EAUX SOUTERRAINES
L’eau de pluie est légèrement acide du fait de sa teneur en CO2 dissout. Au cours de son infiltration dans le sol et le sous-sol, elle se charge en ions et acquiert des propriétés physiques et chimiques qui caractérisent l’eau de la nappe qu’elle forme (figure-05).
Figure - 05 : Représentation d'un hydrosystème continental
Dans cette illustration ( figure-05) , les flèches indiquent les zones de "contacts" entre cours d'eau et nappe, entre aquifère saturé et sol aéré. Milieux de transition entre compartiments de l'hydrosystème, ces "interfaces" à fort gradient hydraulique jouent un rôle clé dans la protection et la gestion des ressources en eau, menacées par les impacts négatifs des activités humaines. Dans un tel système écologique il est essentiel de prendre en compte la totalité de l'eau répartie dans les divers compartiments, ou "réservoirs", naturellement reliés par le cycle hydrologique : l'eau atmosphérique, les eaux de surface, l'eau du sol et les eaux souterraines [6].
11 Partie théorique Chapitre II
Les eaux souterraines sont plus ou moins minéralisées en fonction [7] : -de la nature des roches traversées et des minéraux rencontrés ou de l'infiltration; -du temps de contact de l'eau avec les minéraux, donc de la vitesse de percolation de l'eau -du temps de renouvellement de l’eau de la nappe par l’eau d’infiltration. On voit l'importance des minéraux provenant des roches et de la perméabilité de l'aquifère jouent un rôle important dans la minéralisation de l'eau. -Dans l'aquifère s’établit un équilibre entre la composition chimique de l’eau et celle des roches: l’eau prend une minéralisation qui demeure stable dans le temps et sert à caractériser un faciès hydrochimique. -Dans les terrains cristallins (granitiques), sableux et gréseux -c’est à dire riche en minéraux siliceux et silicatés, les eaux sont douces, elles sont peu minéralisées mais acides et agressives pour les conduites. -Dans les réservoirs calcaires, les eaux sont dures, moyennement à fortement minéralisées et par conséquent riches en sels de calcium et de magnésium; elles entartrent les conduites. C’est le cas des eaux de la nappe de la craie. Dans les réseaux karstiques, l’eau peut se charger de particules argileuses en suspension au cours des fortes pluies. -Au contact du gypse, l’eau se charge en sulfate de calcium et devient dure (séléniteuse) et impropre à la consommation. - En bordure de mer, les aquifères peuvent être en contact avec l’eau de mer: il y a alors échange au niveau du biseau salée, entraînant l’infiltration d’embruns salés et l’eau de la nappe devient alors plus ou moins saumâtre. L’invasion de la nappe d’eau douce par l’eau salée est accélérée par les pompages et le rabattement de la nappe. -L'eau des nappes alluviales a une qualité qui dépend de celle de la nappe qui l’approvisionne et de celle de la rivière.
II.2 PARAMETRES DE QUALITE
II.2.1 Principaux paramètres de potabilité La qualité d’une eau souterraine est caractérisée par un certain nombre de paramètres physico- chimiques, déterminant à leur tour des caractères organoleptiques seuls immédiatement perceptibles pour l’usager [8]. Les paramètres pris en compte sont: -La dureté de l’eau correspondant à sa minéralisation en calcium et magnésium -Le pH qui dépend de la teneur en ions
12 Partie théorique Chapitre II
- La teneur en gaz dissous issus de l’atmosphère (O2 et CO2) -La teneur en substances minérales dissoutes généralement sous forme ionique: anions (bicarbonates, chlorures, sulfates, nitrates, fluorures) et cations (calcium, magnésium, sodium, potassium, fer, manganèse, ammonium); -La turbidité, produite par des matières en suspension (argiles) dans les aquifères karstiques; A ces paramètres physico-chimiques s’ajoutent des paramètres microbiologiques souvent déterminants dans les aquifères calcaires. Une teneur trop élevée d’un ou plusieurs composants chimiques cause des désagréments au consommateur (saveur, risques sanitaires) et aux canalisations (corrosion, entartrage...). L’eau est alors jugée impropre à la consommation (et à la distribution) à moins de subir au préalable un traitement approprié (cas des eaux chargées en nitrates). D’autre part, une teneur élevée d’un élément chimique peut être l’indice d’une pollution par d’autres substances toxiques. Les résidus de pesticides accompagnent généralement la migration des nitrates d’origine agricole à la nappe (atrazine, simazine employées en particulier comme désherbants des cultures de maïs). Les paramètres qui déclassent une nappe pour l’eau potable ou impliquent un traitement correcteur pour sa potabilisation sont dans la pratique: la dureté, le pH, la teneur en sulfates, la turbidité, la teneur en Fe, Mn et F.
II.2.1.1 La dureté La dureté totale d’une eau est produite par les sels de calcium et de magnésium qu’elle contient. On distingue: -Une dureté carbonatée qui correspond à la teneur en carbonates et bicarbonates de Ca et Mg; -Une dureté non carbonatée produite par les autres sels; La dureté est mesurée par le titre hydrotimétrique exprimé en degré français ( °F ) ; 1 °F correspond à 10 mg de carbonate de Ca dans 1 litre d’eau. La dureté de l’eau influe essentiellement sur l’état des canalisations et des appareils de chauffage, et sur le lavage du linge. Une eau dure donne des dépôts de tartre dans les canalisations, les bouilloires et chauffe-eau, ainsi que dans les filtres des robinets. D’autre part, ces dépôts carbonatés ont un effet bénéfique en protégeant les conduites de la corrosion. Ces eaux dures pourront être adoucies par le distributeur ou par l’utilisateur (échange d’ions sur résine dans l’industrie ou chez le particulier) [9].
13 Partie théorique Chapitre II
II.2.1.2 Le pH Le pH de l’eau conditionne les équilibre physico-chimiques, en particulier l’équilibre calco- carbonique et donc l’action de l’eau sur les carbonates (attaque ou dépôt). Le pH est acide dans les eaux des aquifères sableuses ou granitiques. Il est alcalin dans les aquifères calcaires. Le pH est corrigé selon le cas par élimination du CO2 dissout en excès ou par correction de la dureté carbonatée [9].
II.2.1.3 La turbidité La turbidité peut être importante dans les aquifères karstique. Elle occasionne des désagréments dans l’aspect de l’eau et sa saveur (goût de terre). Les eaux de ruissellement chargées de particules argileuses et d’autres matières indésirables s’engouffrent dans les bétoires. La vitesse de circulation de l’eau dans le réseau souterrain en crue ne permet pas leur décantation .De plus les particules déposées précédemment sont arrachées aux cavités augmentant la charge en suspension que l’on retrouve à l’exutoire. Tout aménagement augmentant le ruissellement superficiel et l’érosion des sols accentue la turbidité: remembrement agricole supprimant les haies et talus, pratiques agricoles laissant les sols à nu pendant l’hiver, drainages des eaux superficielles vers les gouffres et bétoires, comblement des mares stockant les eaux de ruissellement [9].
II.2.1.4 Les sulfates Les sulfates contenus dans l’eau souterraine sont fournis par la dissolution du gypse. Le gypse est un sulfate de calcium hydraté qui est faiblement soluble (7 g/l dans les conditions normales).
II.2.1.5 Le Fer Le fer est un élément assez abondant dans les roches (quelques %) sous forme de silicates, d’oxydes et hydroxydes, de carbonates et de sulfures. La craie contient des nodules de marcasite (sulfure); les terrains jurassiques présentent un niveau d’olithes en oxydes de fer. Le fer est soluble à l’état d’ion Fe++ (ion ferreux) mais insoluble à l’état Fe+++ (ion ferrique). La valeur du potentiel d’oxydo- réduction (Eh) du milieu conditionne donc sa solubilité et la teneur de l’eau en fer. Les nappes captives isolées des échanges avec la surface sont en condition réductrices: leur eau est ferrugineuse. Ce fer dissout précipite en milieu oxydant, en particulier au niveau des sources et à la sortie des conduites. La présence de fer dans l’eau peut favoriser la prolifération de certaines souches de bactéries qui précipitent le fer où corrodent les canalisations [10].
14 Partie théorique Chapitre II
II.2.1.6 Le Fluor La teneur en fluor dépend beaucoup du temps de contact de l’eau avec les minéraux fluorés de l’aquifère. Elle est plus élevée dans les nappes captives. Dans la nappe de la craie, l’ion fluorure est fourni principalement par les minéraux phosphatés. Sa teneur ne doit pas excéder 1,5 mg/l [10].
II.3 DETERIORATION DE LA QUALITE DE L'EAU
La qualité naturelle des eaux souterraines peut être altérée par l’activité humaine. La détérioration de la qualité de l’eau est appréciée par mesures des paramètres physico-chimiques et bactériologiques. Dans le cas d’une détérioration jugée importante, l’eau ne sera plus considérée comme potable pour la consommation humaine. Elle pourra être utilisée à d’autres fins (irrigation...) où devra subir un traitement approprié pour retrouver sa potabilité. L’eau des nappes n’est donc pas à l’abri de la pollution et l’auto-épuration naturelle n’est pas complète dans toutes les nappes et vis-à-vis de certaines substances [8].
II.3.1 Vulnérabilité des nappes à la pollution La vulnérabilité dépend du type de nappe, libre ou captive, et du mode de circulation de l’eau dans l’aquifère. Les nappes libres sont les plus vulnérables: les polluants d’origine superficielle peuvent diffuser librement dans le sol et la zone non saturée jusqu’au niveau pièzométrique; d’autre part, la fluctuation verticale saisonnière du niveau piézométrique aboutit à ‘rincer’ les particules de la zones non saturée et entraîner les substances qui y sont adsorbées. Les nappes captives en revanche sont mieux protégées par les couches imperméables qui les surmontent. Leur alimentation en eau superficielle est plus circonscrite, donc plus aisée à protéger. Leur pollution apparaît lorsque le niveau protecteur imperméable est percé par un ouvrage (ancien forage, fouille profonde...). Enfin, la percolation de l’eau dans un milieu poreux peut produire une fixation des substances sur les particules et donc une épuration de l’eau. Ce phénomène n’existe pas dans les milieux fissurés où la circulation est bien plus rapide. Pour atteindre une nappe libre en milieux poreux, les polluants transportés par les eaux d’infiltration doivent franchir de nombreux obstacles [11]:
-le sol : L’activité chimique et microbiologique est intense (oxydation, réduction...). De nombreux corps sont modifiés chimiquement, les polluants organiques peuvent être métabolisés
15 Partie théorique Chapitre II
et minéralisés. Néanmoins, cette biodégradation peut aboutir à des métabolites au moins aussi toxiques que les polluants d’origine. Les complexes argilo-humiques peuvent fixer de nombreux corps minéraux et organiques par adsorption [12].
- la zone non saturée : Comme le sol, elle joue un rôle dans la filtration et la rétention de certaines substances. Cette action est d’autant plus efficace que la granulométrie est plus faible [12].
- la zone saturée : La filtration se poursuit dans le milieu poreux de la nappe; le polluant est dilué dans la masse d’eau. On voit que la protection de la nappe sera d’autant meilleure que le sol et la zone non saturée sont épais, que leur granulométrie est fine, que la vitesse de percolation de l’eau dans la nappe est faible. En revanche, ce type de nappe une fois contaminée par un polluant il le reste longtemps. Dans les nappes libres en milieu fissuré, la vulnérabilité à la pollution dépend de leur recouvrement. Les aquifères en terrains anciens (granites, schistes...) sont généralement recouverts par des formations meublés d’altération qui jouent le rôle de filtre. Ces matériaux meubles peuvent d’ailleurs remplir les fissures de la roche et prolonger ainsi leur action de protection. Il n’en est pas de même dans les aquifères calcaires: les polluants s’infiltrent dans les fissures, y circulent rapidement et réapparaissent en l’état dans les sources et les forages. Les nappes alluviales sont en connexion hydraulique avec le cours d’eau; la qualité de leur eau dépend de celle de la rivière. Comme pour le sol, les matériaux couvrant le fond de la rivière jouent le rôle de filtre [12].
Dans tous les cas, la pollution des eaux souterraines est favorisée par certains aménagements et pratiques:
interventions qui favorisent l’infiltration dans la nappe: forages ou puits sans précaution, ouverture de gravières, puits perdus pour infiltrer les eaux usées... mauvaise gestion des eaux de ruissellement, suite à l’imperméabilisation des surfaces (ville, routes), au drainage agricole, et des eaux usées. modification des pratiques agricoles: remplacement de la prairie par des cultures intensives (remembrement, suppression des haies, du bocage, sols à nu pendant l’hiver). élevages intensifs ‘hors sol’, nourris de farines de soja ou d’animaux et de maïs fourrage, produisant une accumulation locale d’excréments difficiles à gérer. 16 Partie théorique Chapitre II
II.3.2 Principaux types de pollution II.3.2.1 Pollution temporaire et pollution chronique L’émission exceptionnelle de matière polluante à la suite d’un incident (mauvaise manoeuvre en usine, accident de la circulation...) peut entraîner un transfert à la nappe et sa pollution dont la durée dépend de son pouvoir d’auto-épuration et de sa vitesse de percolation. Les pollutions chroniques sont plus insidieuses et dommageables; moins spectaculaires, elles peuvent passer inaperçues (pollution agricole par les nitrates; contaminations par les hydrocarbures à partir de sols pollués) [13].
II.3.2.2 Pollution ponctuelle et pollution diffuse Le polluant émis sur une faible surface n’affectera qu’un secteur limité de la nappe, qui pourra s’étendre par diffusion. Seuls les captages à proximité de la zone polluée et en aval seront affectés. Selon la densité et la solubilité du polluant, la zone polluée sera circonscrite ou diffuse, à la surface ou à l’intérieur de la nappe. L’épandage de produits polluants sur une grande surface en revanche affecte l’ensemble de la nappe; elles sont de plus souvent chroniques et déclasse l’ensemble de la nappe pour la production d’eau potable, à moins de traitements adaptés (cas des pollutions agricoles par pesticides) [13].
II.3.2.3 Pollution linéaire Elle accompagne le trajet des routes et autoroutes, des canaux, des cours d'eau, des voies ferrées [14].
II.3.2.4 Pollutions historiques De nombreuses zones polluées l'ont été à une époque où les préoccupations environnementales étaient inconnues ou sommaires: pollution par les terrils de mines, les décharges non contrôlées [14]
II.3.3 Origine de la pollution Suivant l'origine des substances polluantes, on peut distinguer [15,16] : II.3.3.1 Origine domestique Dans le cas d’un assainissement, collectif ou individuel, défectueux, des substances indésirables contenues dans les eaux vannes et les eaux ménagères peuvent être transférées à la nappe (matières organiques, détergentes, solvants, antibiotiques, micro-organismes...). Le cas se produit avec les puits perdus, l’assainissement individuel avec infiltration dans le sol mal
17 Partie théorique Chapitre II
conçu ou mal dimensionné, les stations d’épurations urbaines surchargées... Les ordures ménagères accumulées dans des décharges sauvages ou non mises à la norme libèrent également des lixiviats riches en polluants.
II.3.3.2 Origine industrielle Les polluants d’origine industrielle sont très variés selon le type d’activité: substances organiques banales, produits organiques de synthèse, hydrocarbures, sels minéraux, métaux lourds...Les pollutions sont exceptionnelles (incident dans un process) mais encore trop souvent chroniques (fuite de réservoirs, de canalisations...) Un cas particulier est celui des exploitations minières. L'extraction des granulats en plaine alluviale met en contact l'eau de la nappe avec les polluants
II.3.3.3 origine agricole La pollution est étendue dans l’espace et dans le temps; elle est chronique et concerne de grandes surfaces. En effet, les pratiques actuelles des cultures et de l’élevage influencent fortement le régime et la qualité des eaux. L’utilisation massive des engrais et des produits chimiques de traitement des plantes détruit la vie dans les rivières et rend impropres à la consommation humaine, et parfois animale, les eaux superficielles et souterraines [15], alors que les professionnels agricoles ont longtemps nié l’impact de leur activité sur la qualité de l’eau et refusé la moindre contrainte.
Le transfert des engrais et pesticides à la nappe se fait soit par infiltration sur l’ensemble de la surface cultivée, soit par rejet dans des puits perdus, des gouffres et bétoires. La pratique de l'irrigation accélère le transfert. Une pollution ponctuelle commune est fournie par les eaux de rinçages des récipients et appareils d’épandage. L’épandage des boues de stations d’épuration pose problème par leur charge possible en métaux lourds et germes, en plus de leur richesse en azote résiduelle après culture.
Les élevages intensifs de bovins et volailles produisent une grande quantité de déjections azotées qui doit être stockées en réservoirs étanches avant d’être utilisée comme engrais (ou comme aliments...).
18 Partie théorique Chapitre II
II.3.3.4 Origine urbaine et routière Les risques de pollution apparaissent à la construction des réseaux routiers puis à leur exploitation (salage en hiver, hydrocarbures, métaux lourds libérés par les véhicules, substances dangereuses échappées par accident...). En ville, on trouve, en plus des polluants de la voirie, la contamination possible des nappes par les eaux usées , dus au raccordement incomplet ou défectueux, au mauvais état des réseaux, au surcharge ou mauvais fonctionnement des stations d'épuration et en particulier par l’absence de traitement tertiaire .
L’imperméabilisation des surfaces (routes, rues, parkings, toits) produit une forte quantité d’eau de ruissellement chargée en produits polluants divers (hydrocarbures, déjections d’animaux...). Ces eaux pluviales polluées ne doivent en aucun cas être transférées à la nappe.
II.3.4 La pollution minérale II.3.4.1 Composés azotés L’eau d’une nappe ne contient naturellement pas de composés azotés, il proviennent de la décomposition de la matière vivante par les micro-organismes et sont minéralisés en azote gazeux . C’est l’augmentation artificielle de la quantité d’azote combiné disponible dans le sol qui crée un déséquilibre entre l’apport et la consommation et produit un excès d’azote qui est finalement entraîné vers la nappe. Cet azote se trouve sous forme de nitrates et d’ammonium.
Les nitrates sont des sels très solubles qui sont facilement entraînés en profondeur par les eaux d’infiltration. Pour la nappe de la craie, on estime qu’il faut quelques dizaines d’années pour qu’ils passent du sol à la nappe. Leur origine est principalement agricole, la pollution engendrée est diffuse [17] .Ils sont le résultat de: -Un excès de matières organiques végétales en décomposition sur le sol et dans le sol après la récolte, ou après un déboisement. -Un épandage d’engrais azotés en quantité supérieure aux besoins des plantes cultivées, comme engrais chimiques (nitrates de potasse, ...) et engrais organiques (fumier, lisier, boues de stations d’épuration...).
L’origine domestique et industrielle est secondaire; la pollution engendrée est plus ponctuelle (assainissement défectueux par exemple).
19 Partie théorique Chapitre II
En France, la pollution de l’eau des nappes par les nitrates est malheureusement un phénomène généralisé. Par exemple, elle atteint la quasi-totalité des nappes libres en France. La teneur est la plus importante dans les régions de grandes cultures, ce qui confirme l’origine agricole de la pollution. En Bretagne, la production de lisier par les élevages industriels est supérieure à la capacité d’épandage, les zones saturées en azote sont appelées des ‘zones d’excédent structurel’. La teneur en nitrates des eaux souterraines augmente en moyenne de 1 mg/l par an, si cette progression continue, il n’y aura plus d’eau potable. En 1987, plus de 800 000 habitants en France recevaient une eau contenant plus de 50 mg/l de nitrates, essentiellement dans les zones de grandes cultures ou d'élevage intensif [18]. Le ‘bruit de fond’ en nitrates est voisin de 25 mg/l en Picardie. Des teneurs plus élevées sont plutôt dues à des pollutions ponctuelles (eaux usées, eaux de drainage infiltrées dans des puisards...) Dans le Pas-de-Calais, la limite des 50 mg/l a été dépassée. La teneur en nitrates a régulièrement augmenté pendant ces 20 dernières années. Elle a maintenant tendance à se stabiliser pour certaines nappes, peut-être à la suite des campagnes de sensibilisation menées auprès des exploitants agricoles et la nouvelle réglementation (Programme de Maîtrise des Pollutions d’Origine Agricole, plan Ferti-mieux comprenant des mesures des résidus azotés en fin de culture). Le département de la Somme a ainsi été classé «zone vulnérable» à la pollution par les nitrates. Mais il ne faut pas oublier la lenteur de la migration des nitrates dans le sol et le sous-sol qui explique le retard observé entre les mesures prises et l’effet attendu (Figure-06) [11].
Figure-06: variation de la teneur en nitrate d'une eau souterraine en fonction des pratiques culturales.
20 Partie théorique Chapitre II
La mise en place des périmètres de protection autour des captages évite notamment l’éventualité de pollutions ponctuelles à partir des eaux usées et des déchets des collectivités. La présence d’ammonium dans les eaux souterraines provient d’une contamination de surface à partir d’effluents ou d’un phénomène de réduction des nitrates fréquent dans les nappes captives. C’est donc un indice de pollution organique. De même origine, les nitrites, peu stables, sont rare. II.3.4.2 Métaux La pollution par composés métalliques est généralement d’origine industrielle mais elle peut également provenir de la lixiviation des déchets solides ménagers. Des métaux ne produisent que des inconvénients d’aspect ou de goût (Fer, zinc, manganèse...); l’eau doit être traitée pour être potable, ou utilisée en l’état pour d’autres usages. Les métaux lourds, comme le Mercure, le Cadmium, le Plomb et le Chrome, sont toxiques et rendent l’eau inutilisable pour l’usage domestique et l’agriculture [18].
II.3.4.2 Autres corps De nombreux corps minéraux, toxiques ou non, produits par l’industrie peuvent être des polluants ponctuels des nappes: chlorures, sulfates, cyanures, sels d’arsenic...
II.3.5 La pollution organique II.3.5.1 Produits de dégradation de la matière vivante La décomposition de la matière organique par les micro-organismes libère des nitrites, nitrates, ammonium, méthane et hydrogène sulfuré; la matière organique résiduelle persistant dans l’eau constitue un milieu favorable au développement des germes qui peuvent être pathogènes. La présence de matière organique et de ses produits de dégradation dans l’eau d’une nappe indique généralement une pollution ponctuelle proche du captage, sauf dans le cas des milieux fissurés où l’origine peut être plus lointaine; c’est un facteur de déclassement de l’eau [19].
II.3.5.2 hydrocarbures La contamination de la nappe est généralement accidentelle (fuite de cuve d’essence, de mazout, rupture de canalisation...) Les hydrocarbures légers, non miscibles à l’eau, s’étendent à la surface de la nappe; ils confèrent à l’eau un goût caractéristique même à trés faible teneur qui la rend imbuvable. Le traitement de la nappe se fait par pompage du polluant. Les hydocarbures lourds se rassemblent à la base de la nappe; ils diffusent faiblement [20].
21 Partie théorique Chapitre II
II.3.5.3 Substances de synthèse -Détergents Les détergents sont en général biodégradés dans le sol ou adsorbés sur les argiles. Certains atteignent la nappe à partir des puisards ou à partir des rivières polluées dans les nappes alluviales. Leur toxicité est faible mais en tant que produits mouillants ils favorisent la dispersion d’autres produits indésirables comme les pesticides [20].
-Pesticides Ces produits, généralement peu solubles, sont associés à des mouillants qui favorisent leur dispersion. Ils sont en partie métabolisés ou retenus dans le sol et dans la zone non saturée. Leur transfert à la nappe est faible, même en région agricole, on trouve principalement dans l’eau les traces de deux herbicides, l’atrazine et la simazine, employés à forte dose dans les cultures de maïs. Le lindane est également fréquent. Les fortes teneurs sont dûes à des pollutions ponctuelles: produits de rinçage des cuves rejeté dans un puits, fuite d’une citerne...) [21]. -Polychlorobiphényles (PCB) Les polychlorobiphényles sont utilisés par l’industrie dans les transformateurs électriques, les peintures, les matières plastiques. Ils sont très toxiques. Ils se retrouvent fréquemment dans les eaux superficielles mais rarement dans les nappes, sauf pollution accidentelle.
-Phtalates Ils entrent dans la composition des PVC et de certaines peintures. Ils sont biodégradables mais sont fréquemment détectés dans les sédiments des eaux superficielles (par exemple le sable de la Baie de Somme) et peuvent contaminer les nappes. Leur toxicité est faible.
-Solvants Les solvants chlorés (trichloréthylène, tétrachloréthylène, tétrachlorure de carbone) sont peu biodégradables et peu retenus dans le sol, leur transfert à la nappe est donc aisé. Ce type de pollution est observé dans les zones urbaines et industrielles et dans les décharges non contrôlées.
II.3.6 La pollution microbiologique Les micro-organismes sont peu nombreux dans les eaux de nappe du fait des conditions généralement anaérobies et des faibles quantités de nutriments disponibles. Le transfert de matière organique dans la nappe favorise leur prolifération. Les milieux fissurés, surtout karstiques,
22 Partie théorique Chapitre II
présentent des conditions favorables à la survie et à la multiplication des germes: pénétration facile de matière organique, conditions aérobies, pas de filtration. Les germes pathogènes sont généralement associés aux coliformes et streptocoques fécaux, la présence de ces derniers indique une pollution par les eaux vannes, les eaux de station d’épuration, les rejets d’élevages industriels... et la possibilité de rencontrer de germes pathogènes [13].
II.4 LE TRANSFERT DES POLLUANTS L'extension du panache de pollution dans la nappe dépend de l'écoulement naturel de l'eau qui implique l'entraînement du produit par convection, et de la variabilité des vitesses qui se traduit par la dispersion longitudinale et transversale du panache au cours de sa propagation. Le coefficient de dispersion dépend des caractéristiques structurales et texturales de l'aquifère. Ces phénomènes sont valables pour toutes les catégories de polluants. D'autres mécanismes liés à la nature du polluant interviennent parallèlement à ces processus hydrodynamiques.
Nous rappellerons ci-après le comportement des différents types de polluants dans le sol et dans l'eau [20].
II.4.1 Polluants chimiques II.4.1.1 Polluants minéraux La concentration des polluants dépend de leur solubilité. La solubilité des métaux lourds étant généralement contrôlée par les anions les plus abondants dans l'eau souterraine, la mobilité des métaux lourds dépendra de la solubilité de leurs hydroxydes, carbonates, sulfates, chlorures et sulfures. La solubilité de certains métaux lourds, tels que Fe, Mn, Cu, est très fortement influencée par le pH et EH de l'eau et son oxygénation. Elle peut être modifiée par la formation de complexes avec des substances organiques, tels que les acides humiques. Les complexes insolubles dans l'eau, qui se forment avec les acides humiques, peuvent fixer les cations de façon irréversible. Les cations peuvent être aussi piégés dans les précipités. En effet, des modifications de propriétés chimiques d'une solution par exemple, variation de température, EH ou pH, entraînent la précipitation de certains composés, dans lesquels peuvent se trouver piégés des métaux traces. C'est le cas notamment de Cu, Pb, Zn, qui peuvent précipiter avec les hydroxydes de Fe et de Mn. Enfin, les métaux sous forme ionique, seront retenus par échange d'ions ou par adsorption,
23 Partie théorique Chapitre II
par les argiles. Les réactions d'adsorption-désorption dans le matériau de l'aquifère entraînent un retard dans le transfert du polluant, qui peut être décrit par le facteur de retard, correspondant au rapport de la vitesse moyenne de l'eau à la vitesse moyenne de transfert du polluant. Les métaux lourds peuvent être partiellement désorbés par d'autres ions en compétition dans l'eau si leur concentration est suffisante. D'autre part, les métaux sont adsorbés sélectivement : les hydroxydes de fer fixent préférentiellement Zn, Cu, Pb, Hg, Cr tandis que les hydroxydes d'aluminium préfèrent Cu, Ni, Co, Cr, Mo et que les argiles fixent plus volontiers Zn, Cu, Pb et Hg.
La solubilité des polluants, tels que les chlorures, les nitrates et les sulfates n'est pas un facteur limitant leurs concentrations. Ces sels, étant dans la plupart des cas, solubles. La fixation des anions est en général plus faible que celle des cations dans les sols ; par conséquent, un excédent d'azote nitrique qui se trouve disponible dans le sol risque d'être entraîné vers les nappes, notamment entre octobre et avril lors de la recharge des nappes. Les temps de transfert en milieu poreux sont lents ; on a mesuré dans la craie de Champagne des vitesses d'infiltration de 0,5 à 0,8 m par an. Dans les aquifères hétérogènes, tels que les calcaires de Beauce, la migration des nitrates vers la nappe peut avoir lieu à l'échelle de l'année. Le degré de dégradation des nitrates, par dénitrification au sein de la zone non saturée, n'est pas bien connu. La vitesse de dénitrification est liée à l'existence de niveaux [14].
II.4.1.2 Polluants organiques Les substances organiques polaires sont maintenues en solution sous forme moléculaire, par des liaisons hydrogène. Les substances organiques non polaires sont en général peu solubles. Elles forment une phase non miscible à l'eau [20].
La solubilité est exprimée souvent en termes de coefficient de partage (P) d'une substance entre l'eau et un solvant lipophile (n-octanol).
P = Concentration dans l'octanol/concentration dans l'eau
La valeur de log P est un paramètre représentatif de la bioaccumulation.
Les produits organiques peuvent disparaître dans le sol dans l'eau souterraine de différentes façons : réactions chimiques aboutissant à des produits non toxiques, et surtout dégradation pour
24 Partie théorique Chapitre II
les microorganismes. Le type de transformation dépend de l'espèce et porte le nom, suivant le cas, de détoxication, de dégradation ou d’activation. La dégradation transforme un produit complexe en produits simples. L'activation est la conversion d'une substance non toxique en une molécule toxique. La détoxication consiste en la perte du caractère toxique. La dégradation est plus lente dans l'eau souterraine que dans le sol, elle peut même être utile. Ces transformations peuvent conduire à la destruction complète du polluant ou à la production d'autres polluants organiques. Certaines molécules, dites récalcitrantes, ne sont pas métabolisées ou minéralisées suffisamment pour être éliminées.
Un autre mécanisme d'élimination des produits organiques peut être l'adsorption par le sol ; c'est le cas pour les hydrocarbures halogénés et autres composés organiques non polaires.
On ne saurait négliger la volatilisation de certains produits, benzène et hydrocarbures chlorés par exemple qui diffusent du sol vers l'atmosphère.
Les hydrocarbures non miscibles à l'eau, qui auront atteint la nappe, se déplaceront à la surface de celle-ci s'ils sont plus légers que l'eau, ou imprégneront l'aquifère s'ils sont plus denses que l'eau. Le mouvement des hydrocarbures dissous dans l'aquifère dépend de l'environnement hydrogéologique [20]. Plusieurs cas peuvent se présenter comme nous le montre le schéma des mécanismes de transport d’hydrocarbure après déversement : - L'huile libre n'atteint pas la surface de la nappe, mais l'eau qui percole dans le sol dissout certains composants de l'huile dans la zone non saturée et les transporte dans la nappe; - Le corps de l'huile pénètre dans la nappe et l'huile se dissout; - Suite à une variation du niveau piézométrique, une partie de l'huile reste dans la zone de saturation
II.5 RISQUES DE POLLUTION DES EAUX SOUTERRAINES II.5.1 Vitesse d'infiltration Le type de sol conditionne la rapidité avec laquelle les liquides s'infiltrent à partir des fosses et des tranchées de drainage. Les argiles qui gonflent à l'humidité peuvent devenir imperméables. D'autres sols, comme les limons et les sables fins, peuvent être perméables à l'eau claire mais ne pas laisser passer des effluents trop chargés en solides.
25 Partie théorique Chapitre II
La vitesse d'infiltration dépend aussi du niveau de la nappe phréatique par rapport à celui du liquide de la fosse ou de la tranchée. Dans la zone insaturée, le débit du liquide dépend de la gravité, ainsi que des forces de cohésion et d'adhésion qui se manifestent dans le sol. Les variations saisonnières peuvent modifier la teneur en air et en eau des pores du sol, et par voie de conséquence, influer sur l'écoulement. Pour établir le projet, il faut se référer aux conditions de fin de la saison des pluies. En effet, c'est l'époque où le niveau de la nappe est le plus haut. Dans la zone saturée, tous les pores sont remplis d'eau tandis que le drainage est fonction de la dimension de ces pores et de la différence de niveau entre le liquide de la fosse ou de la tranchée et celui de la nappe. La porosité du terrain influe aussi sur l'infiltration. Dans les sols à gros pores, comme le sable et le gravier, dans les roches comme le grès ainsi que dans les sols fissurés, le drainage est facile. Les limons et sols argileux ont en revanche, de très petits pores et tendent à arrêter l'eau. C'est aussi le cas pour les sols chargés de matières organiques mais les racines des plantes et des arbres disloquent le sol et font apparaître des trous par où les liquides sont rapidement drainés. Dans les sols insaturés, le débit des eaux souterraines est une fonction compliquée de la dimension, de la forme et de la distribution des pores et des fissures ; il dépend aussi de la chimie du sol et de la présence d'air [11].
II-5-2/Effets de la pollution sur la santé humaine Dans ce paragraphe on va exposer les différents risques que présentent quelques éléments sur la santé humaine[22]: - Calcium et Magnésium La présence de ces éléments à des taux élevés est à la base de maladies néphrétique. Dépassant un certain seuil le magnésium provoque des troubles digestifs chez l'adulte. Néanmoins, ces deux éléments présentent des avantages pour la santé, le calcium consiste et fortifie les os et le magnésium favorise les réactions métaboliques. - Sodium et potassium Le sodium peut causer des crises d'hypertension et de cardiopathies, quant il est présent en concentrations importantes. Le potassium a un effet laxatif, mais il donne un léger goût. Généralement il ne présente pas d'inconvénients. - Les sulfates Les fortes concentrations d'ion sulfate provoquent des irritations gastro-intestinales.
26 Partie théorique Chapitre II
– Les chlorures Les eaux riches en chlorures sont agressifs et de mauvais goût. Elles sont nocives pour les plantes. - Les nitrates La concentration des eaux ayant des teneurs élevés de nitrate provoque l'irritation des muqueuses. L'ingestion de qualité plus élevée entraîne des nausées, des vomissements et des selles sanguinolentes. - L'ammonium Il s'agit d'un produit intermédiaire entre l'urée et les protéines. Son identification indique la pollution. Cet élément se transforme en ammonium toxique. L'ammonium dans certaines réactions, en présence d'hypochlorite donne la monochloramine qui est cancérigène.
27 Partie expérimentale Chapitre III
Chapitre III : Méthodes d’analyses
III-1 ECHANTILLIONNAGE La compagne d'échantillonnage a été entreprise dans la période de Février 2006, et la période d’ Août 2006. Les prélèvements ont été réalisés avec l'aide de la direction d'hydraulique de la région concernée. Les échantillons d'eaux ont été prélevés dans des bouteilles en polyéthylène et conservés au froid, selon les normes en vu de leurs analyses [10].
III-2 APPARIELS UTILISES PH-mètre Les PH des solutions ont été mesurés sur terrains, par un PH mètre potable de marque : HANNA instruments, avec une précision de 0.2 PH ; Conductimètre La conductivité a été mesurée par un conductimètre de palliasse«HI8820», de type de HANNA ; instruments, et de précision de1 ٪lecture 2 chiffres Spectrophotomètre Les absorbances des solutions ont été mesurées sur un spectrophotomètre UV-Visible de marque Lambda 11, avec une précision de la longueur d’onde de 0.5 nm ; Balance électrique Les mesures des masses ont été effectuées sur une balance électrique ;
III-3 TECHNIQUES D’ANALYSES Les procédures d'analyses sont déduites des méthodes décrites par Rodier [23], et des normes AFNOR [24].
1/ Détermination du potentiel d’hydrogène (PH) Méthode Potentiométrique Principe de la méthode Détermination potentiométrique de la concentration des ions hydrogènes dans l'eau. Réactifs 1-solution tampon à PH=4 2- solution tampon à PH=6.9 3- solution tampon à PH=9.2
28 Partie expérimentale Chapitre III
Mode opératoire Après avoir étalonné le PH-mètre à l’aide des solutions tampons, on lave soigneusement les électrodes avec l’eau distillée. Ensuite, on les introduit dans la solution, agitée pour déterminer son PH . 2/ Détermination de la conductivité électrique Principe de la méthode La conductivité électrique offerte d’une eau au passage du courant électrique est fonction directe de la concentration ionique de la solution. Sa détermination donne donc une mesure indirecte des substances dissoutes. Mode opératoire On lave soigneusement les électrodes à l'eau distillée, et on les plonge dans l'échantillon, agitée. Ensuite, on lit la température de l'échantillon et on la fixe sur le compensateur du conductimètre. Enfin, on lit la conductivité sur l'échelle, le résultat est exprimé en µS/cm et mS/cm.
3/ Analyse des huiles Principe de la méthode Les huiles et les substances grasses en solution colloïdale ou en émulsion sont extrait par n-hexane, le solvant est évaporé et les hydrocarbures sont pesés . Réactifs Méthyl-orange a 0.1٪ Acide chlorhydrique (1 :1) N.hexane
Sulfate de sodium Na2SO4 Mode opératoire On verse 1 litre d'échantillon dans une ampoule à décanter, et on ajoute quelques gouttes de méthyl- orange et à l'aide d'HCl (1+1) on acidifie jusqu'à la coloration rouge. On lave le récipient de l'échantillonnage avec 20 ml de n-hexane, on transvase dans l'ampoule à décanter,et on répéte une deuxième fois le lavage. Ensuite, on secoue fortement l'ampoule à décanter , puis on laisse reposer et on sépare les couches de n-.hexane et la phase aqueuse. On décante la couche aqueuse dans un récipient d'échantillonnage et la couche de n-hexane dans un bêcher de 200 ml. Puis,on lave l'ampoule à décanter au n-hexane (10 ml) et on transfère dans un bêcher de 200 ml.
29 Partie expérimentale Chapitre III
On retourne la couche aqueuse dans l'ampoule à décanter et on lave avec 10 ml de n-hexane, on procéde encore a un nouveau échantillon. Après avoir séparer la couche aqueuse de n-hexane, on mesure la phase aqueuse comme qualité d'échantillon avec une éprouvette graduée. Ensuite, on ajoute 10 gr de Na2SO4 à la couche de n-hexane et on mélanger avec une baguette en verre. On filtre la couche de n-hexane sur papier filtre, on la verse dans une capsule à évaporer en porcelaine séchée à 100°C, et peser au préable a à 0.1 mg. Puis, on lave le bêcher de 200 ml avec 10 ml de n-hexane, on filtre de nouveau et on réunit les filtra dans la capsule. On met la capsule qui contient le n-hexane à l'évaporation, on volatilise complètement, après avoir essuyé l'extérieur de la capsule a évaporer avec du papier, on la place dans une étuve maintenue à 100°C pendant 30 minutes. Enfin, on pèse la capsule à 0.1 mg prés, on procéde à un test à blanc .
Calcul:
[Huile]= (A-B)*100/V
A:différence des poids de la capsule à évaporer avant et après l'essai (mg) B: différence des poids de la capsule à évaporer avant et après l'essai a blanc (mg) V: volume d'échantillon
4/ Détermination de Calcium et du Magnésium (Ca et Mg) Méthode volumétrique au EDTA 1-Concentration en ions Calcium Principe de la méthode La dureté en calcium est obtenue en augmentant au préalable le PH de la solution échantillon à une valeur suffisamment élevée. La solution est ensuite titrée avec l'acide EDTA (Ethylène Tétra Acétique Disodique), en utilisant comme indicateur l'acide 2-hydroxy-1-(-2-hydroxy-1-sulfo-1- naphlylazo)-3-naphtoique, désigné par NANA. Mode opératoire On verse dans un bêcher 100 ml d'échantillon, puis, on ajoute 2 ml de l'acide chlorhydrique(1+1), 2 ml d'hydroxylamine à 10, quelques gouttes de cyanate de potassium à 10٪,10 ml de la solution tampon de PH égale à 10, et puis quelques gouttes de l'indicateur NANA. On titre avec l'acide EDTA lors du virage du rose au bleu, on arrête le titrage.
30 Partie expérimentale Chapitre III
Calcul: ++ [Ca ]=VEDTA*FEDTA*1000*4.008/VEch
VEDTA: Volume de l'EDTA lu sur la burette en ml
FEDTA: Facteur de l'EDTA égal à 1.0162
VEch: Volume de l'échantillon égal à 100 ml
1-Concentration en ions Magnésium Principe de la méthode Pour obtenir la dureté en Mg++; le PH de l'échantillon est ajusté à une valeur égale à 10, par une solution tampon. Puis, la solution est titrée avec l'EDTA, en utilisant comme indicateur l'Eriochrome noir T (EBT). Mode opératoire On verse 100 ml de l'échantillon dans un bêcher. Puis, on ajoute 2 ml d'acide chlorhydrique (1+1), 2 ml d'hydroxylamine à 10٪, quelques gouttes de cyanate de potassium à 10٪,10 ml de la solution tampon de PH égale à 10, et puis, quelques gouttes de l'EBT. On titre avec l'acide EDTA lors du virage du rose au bleu, on arrête le titrage. Calcul: ++ [Mg ]=VEDTA*FEDTA*1000*4.008/VEch
VEDTA: Volume de l'EDTA lu sur la burette en ml
FEDTA: Facteur de l'EDTA égal à 1.0162
VEch: Volume de l'échantillon égal à 100 ml Remarque La présence de la dureté est démontrée par la coloration de la solution en rose après addition d'un des indicateurs (NANA ou EBT), dans le cas où la coloration vire en bleu, cela indique l'absence de la dureté.
31 Partie expérimentale Chapitre III
- 5/Détermination de la concentration des nitrates(NO3 ) Méthode Colorimétrique Principe de la méthode Cette méthode réalise la détermination des nitrates par mesure du coefficient d'adsorption d'une couleur jaune qui est produite par réaction entre le nitrate et la brucine en présence d'acide sulfurique. Réactifs Solution de brucine-acide sulfanilique Acide sulfurique (20+3) Solution standard de nitrate, solution de stock
Solution standard d'ion nitrate(0.1 mg NO2/ml) Mode opératoire On pipete deux fois 2 ml de solution d'eau filtrée dans deux béchers A et B de de 50 ml, ajouter 1 ml de solution de la brucine acide sulfanilique au bêcher A et 1 ml d'eau à la place de la brucine acide sulfanilique au bêcher B. On utilise une pipette de sécurité. Séparément, dans 2 béchers A' et B', verser 10 ml d'acide sulfurique (20+3) et on fait passer soigneusement le contenu de bêcher A dans le bêcher A'. On mélange, en agitant et on repasse le contenu du bêcher A' dans le bêcher A et ainsi de suite quatre à six fois, puis on laisse reposer à l'obscurité pendant environ 10 minutes. D'une façon similaire , on transfére le contenu du bêcher B dans le bêcher B'. On mélange, en agitant et on repasse le contenu du bêcher B' dans le bêcher B, et ainsi de suite plusieurs fois et on laisse reposer les béchers à l'obscurité pendant environ 10 minutes. Puis, à chaque bêcher A' et B', on ajoute 10 ml d'eau distillée, on laisse reposer dans un endroit sombre et frais pendant 30 minutes environ. Ensuite, on transfère chaque solution dans une cuve d'absorption de 10 mm et on mesure l'absorption de la solution du bêcher A, avec une longueur d'onde environ de 410 nm, en utilisant comme solution de référence la solution du bêcher B. On détermine la teneur en nitrate à partir d'une courbe d'étalonnage préalablement préparée et on calcule en ppm la concentration de nitrate. On effectue un essai à blanc en appliquant tout le mode opératoire et en utilisant de l'eau distillée exemple de nitrate et en apportant la correction nécessaire aux résultats obtenus
32 Partie expérimentale Chapitre III
6/ Détermination de la concentration de chlorures (Cl-) Principe de la méthode Les ions chlorures forment un complexe avec le thiocyanate mercurique, d'une couleur jaune orangé. La mesure de l'absorbance de la couleur de ce complexe donne la concentration des ions chlorures en ppm. Mode opératoire Verser 20 ml de l'eau à analyser dans une fiole jaugée de 100 ml,on ajoute 20 ml de sel de Mohr et 10 ml de thiocyanate mercurique. Ajuster au trait de jauge avec de l'eau distillée. Préparation de la solution standard: 1 ml de solution standard de chlorures de sodium (0.1 mg/ml) est traitée de la même manière que la solution échantillon. La concentration des ions chlorures est déterminée sur un spectrophotomètre en fixant la longueur d'onde à 450 nm.
33 Partie expérimentale Chapitre IV
Chapitre IV:Résultats et discussions
IV.1 INTRODUCTION L'intérêt principal de ce chapitre, est de mieux caractérisé la qualité des eaux souterraines de la plaine de Collo, et ses variations dans l'espace et en fonction du temps, afin d'évaluer sa qualité vis-à-vis de la pollution. Par définition, l'eau est un liquide naturel qui se forme par condensation en altitude, puis elle acquiert son chimisme au cours de son trajet, par dissolution des gaz et absorption des composés solubles et insolubles présents dans l'air .Au sol, elle traverse les formations géologiques perméables, ce qui augmente sa minéralisation par lessivage des roches. Les eaux de la plaine de Collo se présentent en trois groupes: -les eaux de sources -les eaux de surfaces -les eaux souterraines Dans ce travail nous nous avons étudié les eaux souterraines. La composition chimique d'une eau joue un rôle important dans la détermination de sa qualité, donc la possibilité de son utilisation pour l'alimentation en eau potable ou d'autres usages, telque, l'irrigation et l'industrie. Pour cela, sept échantillons ont été prélevés et qui ont fait l'objet d'analyses au laboratoire. Les analyses sont portées essentiellement sur les éléments majeurs; Cl-, Ca++, Mg++,K+, Na+, NO3-, + -- NH4 , SO4 … Les prélèvements des échantillons ont été effectués dans deux périodes, la période de hautes eaux (Février 2006), et la période de basses eaux (Août 2006).
34 Partie expérimentale Chapitre IV
IV.2 RESULTATS Les différents paramètres physico-chimiques obtenus pour les échantillons étudiés sont représentés ci-dessous: IV.2.1 Les résultats de la période de hautes eaux (Février 2006):
L'échantillon P1 P3 P11 P20 P23 F.T2 F. Safor PH 7.02 7.50 7.90 7.40 7.65 6.99 7.95 Conductivité 690 905 1040 716 229 950 1250 µs/cm
T.HCaCO3 d° F 502 536 870 469 368 547 949 Ca++ mg/l 67 102 80.4 89 35.7 107 116 Mg+ mg/l 81.4 63 163 59.7 67.8 89.3 160 Cl- mg/l 235 200 212 185 150 202 226 Na+ mg/l 190 195 182.3 120 100 181.20 189.56 K+ mg/l 15 17 16.28 10 09.56 12.92 12.47 -- SO4 mg/l 300 256 280 140 139.54 260 269.3 - NO3 mg/l 50.29 48.14 52.33 33.63 30.12 49.87 50.16
+ NH4 mg/l 0.051 0.05 0.04 0.013 0.009 0.04 0.05
Hydrocarbures 18 14.3 09.99 05.55 04.36 05 08 dissous µg/l
Tableau-03: Résultats obtenus dans la période de hautes eaux (Février 2006)
35 Partie expérimentale Chapitre IV
IV.2.2 Résultats de la période de basses eaux (Août 2006)
L'échantillon P1 P3 P11 P20 P23 F.T2 F. Safor PH 6.95 7.10 7.35 7.30 7.25 7.65 7.30 Conductivité 5677 985 855 720 700 1133 1420 µs/cm
T.HCaCO3 d° F 2544 558 379.5 379.5 396.6 669.6 758.9 Cl- mg/l 285 290 257 200 198 256 251 Ca++ mg/l 513 178.6 111.7 111.7 98.20 200.9 210 Mg+ mg/l 306 27.10 24.40 24.40 35.25 40.67 56.95 Na+ mg/l 200 201.24 195.22 150 135.98 198.58 200.50 K+ mg/l 15 17 16.28 10 09.56 12.92 12.47 -- SO4 mg/l 325 299.00 309 200 192 311 301 - NO3 mg/l 52.40 50.09 56.24 40.2 35.08 52.98 57.33
+ NH4 0.084 0.083 0.05 0.021 0.019 0.06 0.08
Hydrocarbures 20 17 12 06 05 08 10 dissous µg/l
Tableau-04: Résultats obtenus dans la période de basses eaux (Août 2006)
36 Partie expérimentale Chapitre IV
IV.3 DISCUSSION 1-Le PH Nous remarquons que les valeurs du PH de l'eau sont dans les limites habituelles. 2-La conductivité Les valeur de la conductivité dépassent la limite admise, cela est du à la forte concentration des ions minéraux dans l'eau qui proviennent de l'eau de mer et qui sont augmentés par évaporation de l'eau. 3-La dureté totale (TH) A partir des résultats nous pouvons observer que la dureté totale dépasse la norme de 50°F et que ces eaux peuvent être considérées comme très dures; 4-Le calcium (Ca++) Une différence très nette entre les deux périodes est observée. Durant la première compagne, Août 2006, les concentrations sont fortes sur la totalité de la plaine notamment en Nord de koudiet Telezza. Par contre, les résultats de la deuxième période (Février 2006) montre des concentrations moins fortes. 5-Le magnésium (Mg) Contrairement aux résultats précédemment décrits, les concentrations de magnésium sont élevées mais en période renversée. 6-Les chlorures (Cl-) Les concentrations suivent le sens de l'écoulement. Au mois d'Août les teneurs généralement dépassent les normes, divisant ainsi la plaine en deux zones ; la première au Nord de koudiet Telezza et la deuxième au Sud de koudiet Telezza. Au mois de Février le scénario des concentrations est plus au moins modifié, les concentrations demeurent fortes mais pas comme en Août. Cette situation s'explique par l'effet de la pluviométrie, qui a pour conséquence la variation de la vitesse de circulation souterraine, et du mécanisme conjugué dilution-évaporation.
7-Le sodium (Na+) La répartition de cet élément est presque analogue entre les deux compagnes. Au mois d'Août, les fortes concentrations se localisent à la partie Nord de koudiet Telezza. Cette répartition est liée à l'alimentation qui se fait par les bordures latérales. Au mois de Février les concentrations sont moins fortes par rapport au mois d'Août.
37 Partie expérimentale Chapitre IV
8-Le potassium (K+) Les fortes concentrations se localisent au Nord de koudiet Telezza. Les résultats montrent que les concentrations dans la période de hautes eaux sont généralement identiques aux concentrations dans la période de basses eaux.
--- 9-Les sulfates (SO4 ) A partir des résultats obtenus les concentrations ne sont pas identiques pour les deux périodes. Période de basse eau (Août 2006), les concentrations sont fortes, notamment dans les puits situés à l'intérieur des champs agricoles. Période de haute eaux (Février 2006); les concentration sont moins fortes, cette variation est liée à la nature d'activité agricole (en hiver), et du mécanisme conjugué dilution-évaporation.
- 10-Les nitrates (NO3 ) Les résultats établis a l'issu des compagnes d'analyses montrent que les eaux souterraines de la région ont des teneurs d'environ aux normes (50mg/l). Au mois d'Août ,seules les eaux de la partie de Sud de koudiet Telezza qui ont des concentrations acceptables, en cette partie de la plaine où l'agriculture est peu développée comme au Nord de koudiet Telezza. Ailleurs les concentrations dans la plaine au Nord de koudiet Telezza dépassent 50 mg/l, cette situation s'explique par l'usage des fertilisants et la mauvaise gestion des sols cultivés. Au mois du Février les concentrations sont moins fortes, mais la situation ne change pas, elle est identique à la première période.
+ 11-L'ammonium (NH4 ) A partir des résultats obtenus les concentrations ne sont pas identiques pour les deux périodes. Période de basse eau (Août 2006), les concentrations sont fortes, notamment dans les puits situés à l'intérieur des champs agricoles, elles dépassent les normes. Période de hautes eaux (Février 2006); les concentrations sont moins fortes. Cette variation est liée à la nature d'activité agricole. 12-Les hydrocarbures dissous Les concentrations dépassent les normes, trouvées dans cette région sont au voisinage des activités commerciales de types lavage-graissage. Les concentrations diminuent lorsqu'on se déplace vers le sud, en s'éloignant de ces activités.
38 Partie expérimentale Chapitre IV
IV.4 COMPARAISON
L'échantillon P1 P3 P11 P20 P23 F.T2 F. Safor Cl- mg/l 225.6 184.6 241.4 177.5 223.6 135 202.3 Na+ mg/l 142 139 200 200 150 98 155 K+ mg/l 8 4 4 4 8 4 0 Ca++ mg/l 184 96 120 108 92 92 126 Mg++ mg/l 50 50 50 250 8 16 50 - NO3 mg/l 2 0 0 0 3 9.6 7.5 - SO4 mg/l 163.2 230.4 220.8 220.8 105.6 124.2 307.2
Tableau-05: Résultats de prélèvement effectué le 01/05/1989
D'après les résultats obtenus, en observe que les concentrations des nitrates sont généralement nulles ça implique que les gens ailleurs n'utilisent plus les engrais chimiques, et l'activité agricole était moins développée.
39 Conclusion générale
CONCLUSION GENERALE
Dans ce travail nous avons effectué des analyses concernant les paramètres physico-chimique des eaux de la plaine de Collo, tel que: le PH, la conductivité, la dureté, les nitrates…etc. D'après les résultats obtenus nous pouvons conclure que: La minéralisation augmente dans le sens de l'écoulement des eaux souterraines. Elle est tributaire de phénomène naturels; évaporation et dilution. Le premier est un phénomène climatique qui dépend de la température, il agit sur les eaux proches de la surface du sol. Le second est un phénomène lithologique qui dépend de la pression, de la température; du volume d'eau en contact avec la roche, de la surface et de la durée de contact. La pollution agricole contribue à l'augmentation des nitrates, des sulfates et des chlorures par l'épandage des engrais chimiques qui peuvent modifier le chimisme des eaux souterraine au niveau central de la plaine car la surface piézomètrique se trouve proche de la surface topographique; ce qui facilite le transport des polluants à partir de la surface. La pollution par les hydrocarbures est due aux rejets des eaux usées (station de lavage) qui sont chargées en polluants de types hydrocarbures. Dans certaines conditions hydrodynamiques les eaux souterraines se trouvent en contact avec les eaux de surface de l'Oued Cherka et d'Oued Guebli, ce qui provoque la contamination de la nappe par les polluants émanant des rejets qui ne sont pas bien aménagés facilitant ainsi l'infiltration des effluents directement dans la nappe. Il s'agit d'une pollution naturelle qui se produit par le lessivage des couches, donnant des concentrations élevées en chlorures, sulfates, calcium et sodium. Le mécanisme conjugué évaporation-lessivage contribue efficacement à l'augmentation des concentration élevées en chlorures, sulfates, calcium et sodium.
40 Référence bibliographique
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42 Annexe
V.LEGISLATION ET NORMES
V.1 Législation Algérienne pour les eaux destinées à la consommation humaine
Décret N° 89-3 du 3 janvier 1989 Limites de qualité des eaux destinées à la consommation humaine
A - Paramètres organoleptiques L'eau ne doit pas présenter : 1- Une coloration dépassant 15 mg/l de platine en référence à l'échelle platine/cobalt. 2- Une turbidité supérieure à une valeur équivalente à 2 unités Jackson. 3- D'odeur, de saveur, pour un taux de dilution de 2, à 12 degrés C, et de 3, à 25 degrés C.
B - Paramètres physico-chimiques en relation avec la structure naturelle des eaux 1- A l'exception des eaux ayant subi un traitement thermique pour la production d'eau chaude, la température ne doit pas dépasser 25 degrés C. 2- Le pH doit être supérieur ou égal à 6,5 unités pH et inférieur ou égal à 9 unités pH ; cette obligation ne s'applique pas aux eaux conditionnées non minérales. 3- Pour les substances suivantes, les valeurs des concentrations doivent être inférieures ou égales aux valeurs indiquées ci-après : Chlorures ...... 200 mg/l (Cl) Sulfates ...... 250 mg/l (SO4) Magnésium ...... 50 mg/l (Mg) Sodium ...... 150 mg/l (Na) avec un percentile de 80 Potassium ...... 12 mg/l (K) Aluminium total ...... 0,2 mg/l (Al) (à l'exception des eaux ayant subi un traitement thermique pour la production d'eau chaude, pour lesquelles la valeur de 0,5 mg/l [Al] ne doit pas être dépassée) 4- La quantité de résidus secs, après dessiccation à 180 degrés C, doit être inférieure ou égale à 1 500 mg/l.
43 Annexe
C - Paramètres concernant des substances indésirables 1- Pour les substances suivantes, les valeurs des concentrations doivent être inférieures ou égales aux valeurs indiquées ci-après : Nitrates ...... 50 mg/l (NO3) Nitrites ...... 0,1 mg/l (NO2) Ammonium ...... 0,5 mg/l (NH4) Azote Kjeldahl ...... 1 mg/l (en N) N de NO3 et NO2 exclus 2- L'oxydabilité au permanganate de potassium (KMnO4), mesurée après 10 minutes en milieu acide, à chaud, doit être inférieure ou égale à 5 mg/l en oxygène. 3- La teneur en hydrogène sulfuré doit être telle que ce composé ne soit pas détectable organoleptiquement. 4- La valeur de la concentration en hydrocarbures dissous ou émulsionnés, après extraction au CCl4, doit être inférieure à 10 microgrammes par litre. 5- La teneur en phénols doit être telle que les composés ne soient pas détectables organoleptiquement après ajout de chlore. En cas de détection, la concentration en phénols, exprimée en indice phénol C6H5OH doit être inférieur ou égale à 0,5 microg/l, les phénols naturels ne réagissant pas au chlore étant exclus. 6- Pour les substances suivantes, les valeurs de concentrations doivent être inférieures ou égales aux valeurs indiquées ci-après : Agents de surface réagissant au bleu de méthylène ...... 200 microg/l exprimés en lauryl- sulfate Fer ...... 200 microg/l (Fe) Manganèse ...... 50 microg/l (Mn) Cuivre ...... 1 mg/l (Cu) Zinc ...... 5 mg/l (Zn) Phosphore ...... 5 mg/l (P2O5) Argent ...... 10 microg/l (Ag) 7- La teneur en fluor doit être inférieure à 1 500 microgrammes par litres (F) pour une température moyenne de l'aire géographique considérée comprise entre 8 degrés C et 12 degrés C et à 700 microgrammes par litres (F) pour une température moyenne de l'aire géographique considérée
44 Annexe
comprise entre 25 et 30 degrés C. Pour les températures moyennes comprises entre 12 et 25 degrés C, la teneur limite en fluor est calculée par interpolation linéaire.
D - Paramètres concernant des substances toxiques Pour les substances suivantes, les valeurs des concentrations doivent être inférieures ou égales aux valeurs indiquées : Arsenic ...... 50 microg/l (As) Cadmium ...... 5 microg/l (Cd) Cyanures ...... 50 microg/l (CN) Chrome total ...... 50 microg/l (Cr) Mercure ...... 1 microg/l (Hg) Nickel ...... 50 microg/l (Ni) Plomb ...... 50 microg/l (Pb) Antimoine ...... 10 microg/l (Sb) Sélénium ...... 10 microg/l (Se)
Hydrocarbures polycycliques aromatiques : pour le total des 6 substances suivantes ...... 0,2 microg/l Fluoranthène, Benzo (3,4) fluoranthène,
Benzo (11,12) fluoranthène, Benzo (3,4) pyrène, Benzo (1,12) pérylène, Indéno (1,3 c-d) -pyrène Benzo(3,4) pyrène ...... 0,01 microg/l.
E - Paramètres microbiologiques 1- L'eau ne doit pas contenir d'organismes pathogènes, en particulier de salmonelles dans 5 litres d'eau prélevée, de staphylocoques pathogènes dans 100 ml d'eau prélevée, de " bactériophages fécaux dans 50 ml d'eau prélevée " et d'entérovirus dans un volume ramené à 10 litres d'eau prélevée.
45 Annexe
2- 95 p. 100 au moins des échantillons prélevés ne doivent pas contenir de coliformes dans 100 millilitres d'eau. 3- L'eau ne doit pas contenir de coliformes thermotolérants et de streptocoques fécaux, dans 100 ml d'eau prélevée. 4- L'eau ne doit pas contenir plus d'une spore de bactéries anaérobies sulfito-réductrices par 20 ml d'eau prélevée. 5- Lorsque les eaux sont livrées sous forme conditionnée, le dénombrement des bactéries aérobies revivifiables, à 37 degrés C et après vingt-quatre heures, doit être inférieur ou égal à 20 par millilitre d'eau prélevée ; à 22 degrés C et après soixante-douze heures, il doit être inférieur ou égal à 100 par millilitre d'eau prélevée. L'analyse est commencée dans les douze heures suivant le conditionnement. 6- Lorsque les eaux sont livrées sous forme conditionnée, l'eau ne doit pas contenir de Pseudomonas aeruginosa dans 100 ml.
F - Pesticides et produits apparentés Pour les insecticides organochlorés persistants, organophosphorés et carbamates, les herbicides, les fongicides, les P.C.B. et P.C.T., les valeurs des concentrations doivent être inférieures ou égales aux valeurs indiquées ci-après : 1- Par substance individualisée : 0,1 microg/l, à l'exception des substances suivantes : Aldrine et dieldrine : 0,03 microg/l ; Heptachlore et époxyde d'heptachlore : 0,03 microg/l. 2- Pour le total des substances mesurées : 0,5 microg/l.
G- Paramètres concernant les eaux adoucies livrées à la consommation humaine Les eaux adoucies livrées à la consommation humaine doivent satisfaire, en outre, aux exigences suivantes : 1- La dureté totale ne doit pas être inférieure à 15 degrés français. 2- L'alcalinité ne doit pas être inférieure à 2,5 degrés français. Ces dispositions ne sont pas applicables aux eaux adoucies ayant subi un traitement thermique pour la production d'eau chaude.
46 Annexe
Autres références de qualité des eaux destinées à la consommation humaine Les dispositions du troisième alinéa de l'article 2 s'appliquent lorsque est constatée l'une des situations suivantes : 1- La composition de l'eau, notamment sa teneur en anhydride carbonique libre et sa concentration en ions hydrogène, la rend agressive au carbonate de calcium ; 2- La conductivité s'écarte de 400 microsiemens par centimètre à 20 degrés C ; 3- Lors de traitement de l'eau avec des produits contenant des silicates, l'augmentation de la teneur en silicates dépasse 10 mg/l (SiO2) ; 4- La teneur en calcium est supérieure à 100 mg/l ; 5- La valeur de saturation de l'oxygène dissous est inférieure ou égale à 75 p. 100, excepté pour les eaux souterraines ; 6- La concentration en carbone organique total augmente par rapport à la concentration habituelle ; 7- Le résidu sec des substances extractibles au chloroforme à pH neutre est supérieure à 0,1 mg/l ; 8- La teneur en bore est supérieure à 1 000 microg/l ; 9- La teneur en composés organochlorés, autres que les pesticides et produits apparentés, est supérieure à 1 microg/l ; 10- La teneur en chlore résiduel est supérieure à 0,1 mg/l ; 11- La teneur en baryum est supérieure à 100 microg/l ; 12- Le dénombrement des germes totaux pour les eaux autres que conditionnées fait apparaître plus de 10 germes par millilitre à 37 degrés C ou plus de 100 germes par millilitre à 22 degrés C. Ces valeurs sont ramenées respectivement à 2 germes et 20 germes par millilitre pour les eaux désinfectées, à la sortie des stations de traitement ; 13- L'eau contient des organismes parasites, des algues, d'autres éléments figurés (animalcules) ou des matières en suspension.
47 Annexe
V.2 Norme de potabilité
PARAMETRES DIR. CEE DIR. CEE RECOMM N.G C.MA O.M.S PH 6.5 à 8.5 6.5 à 8.5 Conductivité µs/cm 400
T.HCaCO3 d° F Ca++ mg/l 100 Mg+ mg/l 30 50
Cl- mg/l 25 250
Na+ mg/l 20 150 200
K+ mg/l 10 12
-- SO4 mg/l 250
- NO3 mg/l 25 50 50
+ NH4 mg/l 0.005 0.5
Hydrocarbures 0.1 10 10 dissous µg/l
Tableau-06: Normes de potabilité de l'eau
48 Résumé
La région de TELEZZA à Collo renferme une nappe d'eau importante, mais il semble que les activités de l'homme ont engendré une pollution permanente. Dans ce travail nous avons effectué des analyses concernant les paramètres physico- chimique des eaux de la plaine de Collo, tels que: le PH, la conductivité, la dureté, les nitrates, les huiles…. En résume, la pollution agricole contribue à l'augmentation des nitrates, des sulfates et des chlorures par l'épandage des engrais chimiques. La pollution par les hydrocarbures est due aux rejets des eaux usées (station de lavage) qui sont chargées en polluants de types hydrocarbures.
Mots-clés: TELEZZA – pollution – nitrate –huiles. ﻣﻠﺨﺺ
ﺗﺸﻤﻞ ﻣﻨﻄﻘﺔ ﺗﻠﺰة ﺑﺎﻟﻘﻞ ﻋﻠﻰ ﻣﻮرد ﻫﺎم ﻣﻦ اﻟﻤﯿﺎه اﻟﺠﻮﻓﯿﺔ، ﻟﻜﻦ اﻟﻨﺸﺎﻃﺎت اﻟﻤﺨﺘﻠﻔﺔ اﻟﺘﻲ ﯾﻘﻮم ﺑﻬﺎ اﻟﺴﻜﺎن ﺗﻌﺮض ﻫذه اﻟﻤﯿﺎه إﻟﻰ ﺗﻠﻮث ﻣﺴﺘﻤﺮ.
درﺟﺔ اﻟﺤﻤﻮﺿﺔ، :ﻓﻲ ﻫذا اﻟﻌﻤﻞ ﻗﻤﻨﺎ ﺑﺈﺟﺮاء ﺗﺤﺎﻟﯿﻞ ﻣﺘﻌﻠﻘﺔ ﺑﺎﻟﻤﻘﺎدﯾﺮ اﻟﻔﯿﺰﯾﻮﻛﯿﻤﯿﺎﺋﯿﺔ ﻟﻤﯿﺎه ﻫذه اﻟﻤﻨﻄﻘﺔ،ﻣﺜﻞ اﻟﻨﺎﻗﻠﯿﺔ اﻟﻜﻬﺮﺑﺎﺋﯿﺔ،اﻟﻨﯿﺘﺮات،اﻟﺰﯾﻮت... ﺑﺼﻔﺔ ﻋﺎﻣﺔ،ﻫﺬه اﻟﺪراﺳﺔ ﻣﻜﻨﺘﻨﺎ ﻣﻦ ﻣﻌﺮﻓﺔ أن اﻟﺘﻠﻮث اﻟﻨﺎﺗﺞ ﻋﻦ اﻟﻨﺸﺎط اﻟﻔﻼﺣﻲ ﯾﻌﻤﻞ ﻋﻠﻰ زﯾﺎدة ﺗﺮﻛﯿﺰ اﻟﻨﯿﺘﺮات،اﻟﺴﯿﻠﻔﺎط و اﻟﻜﻠﻮرورﯾﺬات ،وذﻟﻚ ﻻﺳﺘﻌﻤﺎل اﻷﺳﻤﺪة اﻟﻜﯿﻤﯿﺎﺋﯿﺔ. ﻛﻤﺎ أن اﻟﺘﻠﻮث ﺑﺎﻟﻬﯿﺪروﻛﺎرﺑﻮﻧﺎت ﻧﺎﺗﺞ ﻋﻦ ﻣﺨﻠﻔﺎت ﻣﺤﻄﺔ ﻏﺴﻞ و ﺗﺸﺤﯿﻢ اﻟﺴﯿﺎرات، ﺣﯿﺚ ﺗﻘﻮم ﻫﺬه اﻷﺧﯿﺮة ﺑﺼﺮف ﻣﯿﺎﻫﻬﺎ اﻟﻤﺤﻤﻠﺔ ﺑﺎﻟﻤﻠﻮﺛﺎت اﻟﻬﯿﺪروﻛﺎرﺑﻮﻧﯿﺔ . ﺗﻠﺰة- اﻟﺘﻠﻮث-اﻟﻨﯿﺘﺮات-اﻟﺰﯾﻮت.:اﻟﻜﻠﻤﺎت اﻟﻤﻔﺘﺎﺣﯿﺔ Abstract
The area of TELEZZA in Collo contains an important source of water, but it seems that man's activities cause a permanent pollution.
In this work we carried out, an analyses concerning the physico-chemical parameters of water in the plain of Collo, as: pH, conductivity, hardness, nitrates, oil…
In short, agricultural pollution contributes to the increase of nitrates, sulphates and chlorides because of the spread of the artificial fertilisers.
Pollution by hydrocarbons is due to the discharges of worn water (station of washing) which is in charge in pollutants of hydrocarbons types.
Key words: TELEZZA – pollution-nitrate-oils.