UNIVERSITE D’ANTANANARIVO DOMAINE SCIENCES ET TECHNOLOGIES ********************** MENTION : PROCEDES ET ECOLOGIE INDUSTRIELLE PARCOURS : CONTROLE ET ASSURANCE QUALITE
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Mémoire de fin d’études en vue de l’obtention du Diplôme de Master II en chimie
intitulé :
CONTROLE QUALITE DES EAUX DE FORAGES DANS
LE DISTRICT D’AMBILOBE, NORD-OUEST DE
MADAGASCAR, PAR APPROCHE HYDROCHIMIQUE
Présenté le 16 Octobre 2020
Par : RANDRIAMAMPIANINA Josia
Devant la commission d’examen composée de :
Président : Monsieur ANDRIAMBININTSOA RANAIVOSON Tojonirina, Maître de conférences à la Faculté des Sciences de l’Université d’Antananarivo.
Examinateur : Monsieur ANDRIAMIADAMANANA Christian, Maître de Conférences
à la Faculté des Sciences de l’Université d’Antananarivo.
Encadreur : Madame RAHARIMALALA Laurence Eliane, Professeur Titulaire
à la Faculté des Sciences de l’Université d’Antananarivo. Co -Encadreur : Monsieur RAZAFINDRAKOTO Boni Gauthier, Maitre de Conférences à l’ESPA de l’Université d’Antananarivo.
UNIVERSITE D’ANTANANARIVO DOMAINE SCIENCES ET TECHNOLOGIES ********************** MENTION : PROCEDES ET ECOLOGIE INDUSTRIELLE PARCOURS : CONTROLE ET ASSURANCE QUALITE
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Mémoire de fin d’études en vue de l’obtention du Diplôme de Master II en chimie
intitulé :
CONTROLE QUALITE DES EAUX DE FORAGES DANS LE DISTRICT D’AMBILOBE, NORD-OUEST DE
MADAGASCAR, PAR APPROCHE HYDROCHIMIQUE
Présenté le 16 Octobre 2020 par :
RANDRIAMAMPIANINA Josia
Devant la commission d’examen composée de :
Président : Monsieur ANDRIAMBININTSOA RANAIVOSON Tojonirina, Maître de conférences à la Faculté des Sciences de l’Université d’Antananarivo.
Examinateur : Monsieur ANDRIAMIADAMANANA Christian, Maître de Conférences à la Faculté des Sciences de l’Université d’Antananarivo.
Encadreur : Madame RAHARIMALALA Laurence Eliane, Professeur Titulaire à la Faculté des Sciences de l’Université d’Antananarivo.
Co-Encadreur : Monsieur RAZAFINDRAKOTO Boni Gauthier, Maitre de Conférences à l’ESPA de l’Université d’Antananarivo.
REMERCIEMENT Je tiens à remercier Dieu tout puissant de nous avoir donné la santé, la force, l’esprit et le courage pendant la réalisation de ce travail et grâce à sa bénédiction que nous parvenions à terminer ce travail jusqu’au bout.
J’adresse mes remerciements à :
Monsieur RAMAHAZOSOA Irris Parker, Maître de Conférences, Responsable du Domaine Sciences et Technologies et Doyen de la Faculté des Sciences de l’Université d’Antananarivo, qui a autorisé la soutenance de ce mémoire. Monsieur ANDRIANAINARIVELO Mahandrimanana, Maître de Conférences, Responsable de la Mention Procédés et Ecologie Industrielle. Monsieur RAINIBE Hery, Responsable du Parcours Contrôle et Assurance Qualité.
Je voudrais exprimer ici ma profonde gratitude à :
Madame RAHARIMALALA Laurence Eliane, Professeur Titulaire à la Faculté des Sciences de l’Université d’Antananarivo, mon Encadreur pédagogique, de m’avoir donné tous les conseils. Monsieur RAZAFINDRAKOTO Boni Gauthier, Maître de Conférences et Responsable de la Mention Ingénieure Minière à l’Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo (ESPA), mon Co- Encadreur pédagogique d’avoir pris le temps de nous transmettre son savoir et ses connaissances par le biais de nombreuses descentes sur terrain qui m’a permis d’acquérir le nécessaire pour pouvoir soutenir ce mémoire. Monsieur ANDRIAMBININTSOA RANAIVOSON Tojonirina, Maitre de Conférences à la Faculté des Sciences de l’Université d’Antananarivo, qui m’a fait le plus grand honneur de présider la soutenance de ce mémoire. Monsieur ANDRIAMIADAMANANA Christian, Maitre de Conférences à la Faculté des Sciences de l’Université d’Antananarivo, d’avoir bien voulu examiner mon travail. Tous les Enseignants du Master en Contrôle et Assurance Qualité pour la qualité de la formation reçue.
Et enfin une pensée, pour tous ceux qui m’ont aidé durant mes années d’études et à l’élaboration de ce mémoire, je remercie donc :
Mes parents et ma famille qui m’ont toujours soutenu et aidé de toutes les manières possibles, et qui ont cru en moi. Mes camarades de classe qui m’ont beaucoup aidé et se sont comportés comme des frères et sœurs durant mes études universitaires.
i
SOMMAIRE INTRODUCTION CHAPITRE I CONTEXTE GENERAL DE L’ETUDE
I. 1 GENERALITES SUR L’EAU
I. 2 PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDE
CHAPITRE II MATERIELS ET METHODES
II. 1 MATERIELS UTILISES
II. 2 METHODOLOGIES EFFECTUEES
CHAPITRE III RESULTATS ET DISCUSSIONS
III. 1 PRESENTATION GENERALES DES DONNEES HYDROCHIMIQUES DES FORAGES
III. 2 PRESENTATION DES RESULTATS DE TRAITEMENT DES DONNEES III. 3 DISCUSSION III. 4 RELATION ENTRE LES PARAMETRES DE QUALITE PHYSICO- CHIMIQUE DE L’EAU ET LA GEOLOGIE
III. 5 RECOMMANDATIONS
CONCLUSION
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ANNEXES ANNEXE I : INFORMATION SUR LA QUALITE ANNEXE II : DESCRIPTION DES PARAMETRES DE QUALITE PHYSICOCHIMIQUE DE L’EAU ANNEXE III : EXEMPLE DE FICHE DE COUPE GEOLOGIQUE DU FORAGE
ANNEXE IV : EXEMPLE DE BULLETIN D’ANALYSE PHYSICO-CHIMIQUE DE L’EAU
ANNEXE V : TOUS LES RESULTATS D’ANALYSE PHYSICO-CHIMIQUES DE L’EAU DANS LES 50 POINTS DE FORAGES D’AMBILOBE
TABLE DES MATIERES
ii
NOMENCLATURES
H2SO4 : Acide sulfurique
HCl : Acide chloridrique
NH3 : Ammoniac
NaHCO3 : Bicarbonate de sodium
BaCl2 : Chlorure de baryum
K2CrO4 : Chromate de potassium
FeCl3 : Chlorure ferrique
Ca(OH)2 : Chaux
Ca(ClO)2 : Hypochlorite de calcium
− HCO3 : Ion bicarbonate
2− CO3 : Ion carbonate
Cl- : Ion chlorure
Ca2+ : Ion calcium
Fe2+ : Ion ferrate
Fe3+ : Ion ferrique
Mg2+ : Ion magnésium
Na+ : Ion sodium
− NO3 : Ion Nitrate
− NO2 : Ion Nitrite
2− SO4 : Ion Sulfate
NH2Cl : Monochloramine
AgNO3 : Nitrate d’argent
KMnO4 : Permanganate de potassium
NaOH : Soude
Al2(SO4)3 : Sulfate d’alumine
iii
LISTE DES ABREVIATIONS CGC : China Géo-engineering Corporation
Cond : Conductivité
ESPA : Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo
EDTA : Ethylène Diamine Tétracètique
E.D : Eau décantée
FTM : Foibe ny Taon-tsaritanin'i Madagasikara
JIRAMA : Jiro sy Rano Malagasy
MES : Matière en suspension
Min : Minéralisation
NS : Niveau Stérique
NET : Noir Ergonomie T
NTU : Nephelometric Turbidity Unit
OMS : Organisation Mondiale de la Santé
PAEAR : Programme d'Alimentation en Eau potable et Assainissement en milieu Rural
S.A : Sulfate d’alumine
SGDM : Société Géosciences pour le Développement de Madagascar
TA : Titre Alcalimétrique
TAC : Titre Alcalimétrique Complet
TH : Titre Hydrotimétrique
TH Ca : Titre Hydrotimètrique Calcique
Tu : Turbidité
UPS : Unité Pratique de Salinité
iv
LISTE DES FIGURES Figure n°1 : Cycle de l’eau ...... 4 Figure n°2 : Présentation de l’aquifère ...... 6 Figure n°3 : Coupe géologique d'une nappe captive ...... 7 Figure n°4 : Coupe géologique d'une nappe libre ...... 7 Figure n°5 : Coupe géologique d'une nappe semi-captive ...... 8 Figure n°6 : Diagramme ombrothermique (1999- 2002) ...... 21 Figure n°7 : Dosages des nitrites ...... 30 Figure n°8 : Dosages des nitrates ...... 31 Figure n°9 : Dosages des Sulfates ...... 32 Figure n°10 : Dosage des Matières Organiques ...... 33 Figure n°11 : Dosage des Chlorures ...... 34
Figure n°12 : Dureté totale TH et Dureté calcique THCa ...... 35 Figure n°13 : Détermination du TA/TAC ...... 36 Figure n°14 : Dosage du Fer ...... 38 Figure n°15 : Interface du logiciel Diagrammes ...... 38 Figure n°16 : Diagramme de Schöeller Berkaloff ...... 40 Figure n°17 : Diagramme de Piper ...... 41 Figure n°18 : Histogramme d’effectif des températures ...... 43 Figure n°19 : Taux de répartition des températures ...... 43 Figure n°20 : Histogramme d’effectif des turbidités ...... 43 Figure n°21 : Taux de répartition des turbidités ...... 43 Figure n°22 : Histogramme d’effectif des pH ...... 44 Figure n°23 : Taux de répartition de pH ...... 44 Figure n°24 : Histogramme d’effectif des conductivités ...... 45 Figure n°25 : Taux de répartition des conductivités ...... 45 Figure n°26 : Histogramme d’effectif des minéralisations ...... 46 Figure n°27 : Taux de répartition des minéralisations ...... 46 Figure n°28 : Diagramme de Piper dans les Communes de Beramanja et Ambodibonara ...... 49 Figure n°29 : Diagramme de Schöeller Berkaloff dans les Communes de Beramanja et Ambodibonara ...... 49 Figure n°30 : Diagramme de Piper dans le Commune de Mantaly ...... 50 Figure n°31 : Diagramme de Schöeller Berkaloff dans le Commune de Mantaly ...... 50
v
Figure n°32 : Diagramme de Piper dans le Commune de Mantaly ...... 51 Figure n°33 : Diagramme de Schöeller Berkaloff dans les Communes de Mantaly ...... 51 Figure n°34 : Diagramme de Piper dans les Communes d’Ampondralava et Ambakirano ..... 52 Figure n°35 : Diagramme de Schöeller Berkaloff dans les Communes d’Ampondralava et Ambakirano ...... 52 Figure n°36 : Diagramme de Piper dans le Commune de Betsiaka ...... 53 Figure n°37 : Diagramme de Schöeller Berkaloff dans le Commune de Betsiaka ...... 53
vi
LISTE DES TABLEAUX Tableau n°1 : Norme de potabilité Malgache (Décret n°2004-635 du 15/06/04) ...... 10 Tableau n°2 : Norme de potabilité recommandée par l’OMS ...... 11 Tableau n°3 : Répartition de point de forage ...... 14 Tableau n°4 : Répartition de forage réalisé par Commune ...... 15 Tableau n°5 : Fokontany concernées par le projet ...... 15 Tableau n°6 : Répartition des 50 points de forage dans le District d’Ambilobe ...... 16 Tableau n°7 : Nature d’aquifère d’après la coupe géologique du forage ...... 18 Tableau n°8 : Répartition des températures moyennes ...... 20 Tableau n°9 : Pluviométrie annuelle ...... 20 Tableau n°10 : Matériels utilisés au laboratoire ...... 22 Tableau n°11 : Relation entre conductivité et minéralisation ...... 26 Tableau n°12 : Classe de turbidité usuelle ...... 28 Tableau n°13 : Répartition des 50 zones de forages en cinq groupes ...... 46 Tableau n°14 : Comparaison des résultats des paramètres physiques des eaux de l’aquifère par rapport aux normes de potabilité ...... 55 Tableau n°15 : Comparaison des résultats des paramètres chimiques (cations) des eaux de l’aquifère par rapport aux normes de potabilité ...... 57 Tableau n°16 : Comparaison des résultats de paramètres chimiques (anions) des eaux de l’aquifère par aux normes de potabilité ...... 59 Tableau n°17 : Liste des réactifs utilisés au cours du traitement de l'eau pour la rendre potable 64 Tableau n°18 : Exemple de tableau récapitulatif des résultats d'un essai de floculation ...... 66 Tableau n°19 : Relation qualité de l’eau avec la géologie ...... 69
vii
LISTE DES PHOTOS Photo n°1 : Foreuse Marteau Fond de Trou (MFT) ...... 24 Photo n°2 : Foreuse Rotary ...... 24 Photo n°3 : Ionomètre ...... 25 Photo n°4 : Conductimètre ...... 27 Photo n°5 : Turbidimètre ...... 27 Photo n°6 : Colorimètre ...... 28 Photo n°7 : Spectrophotomètre ...... 29 Photo n°8 : Comparateur Hydrocure ...... 37 Photo n°9 : Plaquette Fer ...... 37
LISTE DES CARTES Carte n°1 : Localisation de la District d’Ambilobe ...... 13 Carte n°2 : Armature territoriale ...... 14 Carte n°3 : Répartition des 50 points de forages dans le District d’Ambilobe ...... 17 Carte n°4 : Répartition spatiale de la population ...... 21
viii Procédés et Ecologie Industrielle C A Q 2019
INTRODUCTION
L'eau est la substance minérale la plus répandue à la surface du globe. Elle constitue l'hydrosphère. Son volume est estimé à 1370 millions de kilomètres cubes ; on évalue de 500 000 à 1 million de kilomètres cubes le volume d'eau douce réparti entre les fleuves, les lacs et les eaux souterraines ; les glaces des calottes polaires représentent un volume de 25 millions de kilomètres cubes, également d'eau douce. Enfin, il y a 50 000 km3 d'eau dans l'atmosphère sous forme de vapeur et de nuages. L'évaporation annuelle est estimée à 500 000 km3 et les précipitations sur les continents à 120 000 km3 par ans. [8]
L’eau est un élément majeur du monde minéral et biologique, et est aussi le vecteur privilégié de la vie et de l'activité humaine. A l'heure actuelle, l'utilisation globale de l'eau, en additionnant les usages domestiques, industriels et agricoles, représente le chiffre impressionnant de 250 푚3 par an et par habitant. Et les disparités sont encore énormes : de 100 푚3pour les pays en voie de développement comme Madagascar et à 1500 푚3 pour les Etats- Unis. Il est donc certain que les besoins en eau de l'humanité ne cesseront de croître.
De nos jours, face au changement climatique, l’eau se fait de plus en plus rare et sa répartition est très variée. La vulnérabilité de l’eau réapparaît suite à la pollution provenant éventuellement de la surface du sol. Dans le cas de Madagascar, plusieurs milieux ruraux n’ont pas des sources d’approvisionnement permanent de quantité et de qualité d’eau qui ne suivent la norme, ni la norme Malgache, ni la norme de l’organisation mondiale de la santé (OMS). L’eau est essentielle pour la vie, cependant elle peut être aussi une source de maladie.
A cause de ce problème, dans le cadre de développement durable, plusieurs projets et des recherches ont été faites dans la Région de Diana. L’un de ces projets étant le Projet « Programme d'Alimentation en Eau potable et Assainissement en milieu Rural » (PAEAR). Le PAEAR consiste à doter les villages les plus vulnérables à l’adduction d’eau potable, au moyen d’une ou plusieurs pompes à motricité humaine. Dans ce programme, 1250 forages d’eau sont effectués dans tout Madagascar et repartis dans huit Régions. Diana est l’une de ces Régions qui a gagné cette infrastructure. Grace à ce projet, nous avons des données hydro-physico- chimiques qui sont nécessaires pour définir la qualité des eaux souterraine de cette zone et de contrôler la qualité de ces différents points d’eau. Dans ce travail, nous allons prendre le cas du District d’Ambilobe de cette Région.
C’est pour cela que nous avons choisi comme thème de cet ouvrage, « Contrôle qualité des eaux de forages dans le District d’Ambilobe, Nord-Ouest de Madagascar, par
1 Procédés et Ecologie Industrielle C A Q 2019 approche hydrochimique ». L’objectif principal est de définir la relation entre la qualité des eaux souterraines de cette zone et la géologie de la zone, et de proposer quelque recommandation afin d’améliorer cette qualité.
Ce mémoire s’articule principalement sur trois grands chapitres :
- Le premier chapitre présente le contexte général de l’étude qui retrace les connaissances sur l’eau et en particulier le contexte général de la zone d’étude ;
- Le deuxième chapitre est consacré aux matériels et méthodes qui décrivent les protocoles expérimentaux pour les analyses ;
- Le troisième chapitre contient les résultats obtenus et leurs interprétations suivies de discussions et recommandations pour améliorer la qualité des eaux de forage dans ce District.
Cette étude se termine par la conclusion et les perceptives.
2 Procédés et Ecologie Industrielle C A Q 2019
CHAPITRE I. CONTEXTE GENERAL DE L’ETUDE
Ce chapitre décrit les généralités sur l’eau et la représentation de la zone d’études. La généralité de l’eau consiste à étudier les éléments caractéristiques c’est-à-dire parler de ce que l’on entend par eaux, et les éléments non désirés qui peuvent y être présent. La représentation de la zone d’études montrera les caractéristiques de la région qui est relié étroitement à l’hydrologie.
I. 1 GENERALITES SUR L’EAU
I. 1. 1 Cycle de l’eau
Entre la terre et le ciel, la même eau est en circulation permanente depuis des milliards d’années. Apparue il y a 3 à 4 milliards d’années, l’eau est presque aussi ancienne que la Terre. Depuis, son volume est resté globalement stable. C’est toujours la même eau qui circule et se transforme en permanence dans l’atmosphère, à la surface et dans le sous-sol de notre Terre.
Le cycle de l’eau est composé de processus complexes et variés.
I. 1. 1. 1 Evaporation et transpiration des végétaux
Sous l’effet de l’énergie solaire, l’eau des mers et des océans s’évapore dans l’atmosphère sans le sel et les autres impuretés. L’évaporation est plus importante au niveau des océans qu’à l’intérieur des terres : lacs, rivières et fleuves. Donc, les rayons du soleil réchauffent l’eau des rivières, des fleuves, des lacs, des mers et des océans et le fait passé de l’état liquide à l’état de vapeur d’eau (gazeux) : c’est l’évaporation.
Les plantes et les autres espèces végétales puisent l’eau dans le sol et la rejettent sous la forme de vapeur d’eau. Environ 10% des précipitations tombant sur la Terre proviennent de la transpiration des végétaux, le reste est en conséquence dû à l’évaporation.
La transpiration des plantes et l’évaporation du sol humide libèrent de l’humidité qui s’élève dans l’atmosphère sous la forme de nuages.
I. 1. 1. 2 Condensation et précipitations
Le vent déplace les nuages au-dessus des terres. Au contact de l’atmosphère, la vapeur d’eau se refroidit et se transforme en petites gouttelettes qui vont être à l’origine de la formation des nuages qui sous l’action des vents vont se diriger vers l’intérieur des terres. Cette étape se nomme : la condensation.
3 Procédés et Ecologie Industrielle C A Q 2019
Transportés par la circulation atmosphérique, les nuages se déplacent et l’effet de la gravité aidant, l’eau retombe sur le sol sous forme d’eau, de neige ou de grêle (état liquide ou solide). Nous sommes en présence de précipitations.
I. 1. 1. 3 Ruissellement et infiltration
L’eau qui n’est pas absorbée par le sol, ruisselle le long des pentes jusqu’à se déverser dans les rivières, les fleuves et les lacs. Elle sera ensuite transportée jusqu’aux mers et océans. Les ruisseaux, les rivières, les fleuves ou les lacs qui reçoivent les eaux de ruissellement sont appelés cours d’eau de drainage. L’eau de pluie s’écoule lorsqu’elle rencontre un sol imperméable et dévale de l’amont vers l’aval. Le ruissellement part de la source en passant par le ru, le ruisselet, le ruisseau, la rivière, le fleuve pour se jeter dans les mers et les océans. Nous avons donc : un ruissellement.
L’eau de pluie pénètre dans les sols perméables. En s’infiltrant dans un sol perméable, l’eau peut parfois remplir une poche souterraine (grotte) et former un véritable réservoir d’eau. L’eau contenue dans ce réservoir (nappe d’eau ou nappe phréatique) trouve parfois un chemin naturel vers l’extérieur. L’endroit où jaillit l’eau hors du sol s’appelle la source. Certaines nappes d’eau souterraines, une fois découvertes, peuvent aussi être exploitées par l’homme comme réserves d’eau potable. Un peu moins de la moitié des précipitations va recharger les nappes phréatiques, le reste part en évaporation. Ceci représente l’infiltration des eaux.
Ce cycle est résumé à l’aide de la figure 1 :
Source : Michel Neroucheff Figure n°1 : Cycle de l’eau
4 Procédés et Ecologie Industrielle C A Q 2019
I. 1. 2 Origines des eaux souterraines
Les eaux souterraines sont la suite du cycle de l’eau en surface. Les eaux souterraines venues de ce cycle sont appelées « eaux vadoses ». Mais il existe aussi d’autres origines des eaux souterraines comme :
Condensation de la vapeur d’eau atmosphérique dans les vides du sol, ce phénomène ne peut pas être négligeable et est généralement désigné sous le terme de précipitations occultes ; eaux juvéniles ; ce sont des eaux d’origine profonde. Un magma granitique en se refroidissant expulse un petit volume d’eau ; eaux fossiles ; ce sont des eaux vadoses datant d’une période plus humide du Quaternaire. L’exemple le plus proche est le Sahara, où l’actuel climat désertique s’est mis en place depuis 5 000 ans environ ; eaux géothermales ; ce sont, très généralement, des eaux vadoses qui suivent un cheminement compliqué, se réchauffant en profondeur et remontant à la surface ; eaux minérales ; ce sont aussi des eaux vadoses, parfois chargées en gaz carbonique d’origine magmatique, qui ont un trajet relativement long entre les aires d’alimentation et les sources ou captages servant d’exutoires. Mais l’appellation « eaux minérales » est accordée en France par l’académie de Médecine, à partir de l’analyse chimique de la minéralisation contenue et des éventuels aspects thérapeutiques de cette minéralisation. Elles sont aussi définies comme toutes les eaux ayant une certaine concentration en éléments chimiques. Une eau chaude et minérale est dite eau thermo-minérale.
I. 1. 3 Hydrogéologie générale
L’hydrogéologie est la science des eaux souterraines, comprise dans les sciences de la terre, connaissance des conditions géologiques et hydrogéologiques et des lois physiques qui régissent l’origine, la présence, les mouvements et les propriétés des eaux souterraines. Applications de ces connaissances aux actions humaines sur les eaux souterraines, notamment à leur prospection, à leur captage et à leur protection. [2]
Pour mieux cerner le thème de ce mémoire, il existe plusieurs entités à définir et à expliquer qui seront étalées sur quelques paragraphes de cette partie.
5 Procédés et Ecologie Industrielle C A Q 2019
I. 3. 3. 1 Aquifère
I. 3. 3. 1. 1 Définition
Un aquifère est un corps (couche, massif) des roches perméables comportant une zone saturée (ensemble du milieu solide et de l’eau contenue) suffisamment conducteur d’eau souterraine pour permettre l’écoulement significatif d’une nappe souterraine et le captage de quantités d’eau appréciables. Un aquifère peut comporter une zone non saturée. [2]
Source : Jackot R. (2012) Figure n°2 : Présentation de l’aquifère
I. 3. 3. 1. 2 Différents types d’aquifères
On distingue trois types d’aquifères :
les aquifères poreux où l’eau peut circuler librement dans les pores ouverts de la roche comme les grès, les sables et les graviers. Dans ce type d’aquifère, la perméabilité est matricielle ; les aquifères fissurés où la perméabilité est de fissure. L’eau est contenue et circule dans les failles, fissures ou diaclases de la roche (basaltes, granites) ; les aquifères karstiques, qui sont des systèmes complexes particuliers associant une zone superficielle plus ou moins fissurée et instaurée servant de zone d’infiltration, et une zone inférieure fissurée, présentant également des conduites ou des grottes. Cette zone saturée en dessous d’un certain niveau où l’eau circule avec de grandes vitesses comparativement aux systèmes poreux.
I. 3. 3. 2 Nappe
I. 3. 3. 2. 1 Définition
D’après le Dictionnaire Français de l’Hydrogéologie, une nappe est l’ensemble des eaux comprises dans la zone saturée d’un aquifère, dont toutes les parties sont en liaison hydraulique. [2]
6 Procédés et Ecologie Industrielle C A Q 2019
I. 3. 3. 2. 2 Différents types de Nappes
Les types de nappes les plus rencontrées souvent dans l’étude hydrogéologique sont selon les caractéristiques du substratum et du toit.
I. 3. 3. 2. 2. 1 Nappe captive
Une nappe est dite captive si elle est surmontée par une formation peu (ou pas) perméable, et si la charge hydraulique de l’eau qu’elle contient est supérieure à la cote du système.
Source : Jackot R. (2012) Figure n°3 : Coupe géologique d'une nappe captive
Quand on fore un puits ou un piézomètre dans une telle nappe, l’eau remonte brusquement dans l’ouvrage lorsque l’on crève le toit imperméable de la nappe. L’eau contenue dans la formation poreuse est en fait comprimée à une pression supérieure à la pression atmosphérique. On dit également que la nappe est « confinée » ;
I. 3. 3. 2. 2. 2 Nappe libre
Une nappe est dite libre si la surface piézométrique coïncide avec la surface libre de la nappe, et qui est surmontée par une zone non saturée. Alors, le niveau statique peut s’abaisser et s’élever librement. La surface piézométrique se confond avec la surface de la nappe. Et si l’on creuse un puits au niveau d’une telle zone, le niveau de l’eau reste constant.
Source : Jackot R. (2012) Figure n°4 : Coupe géologique d'une nappe libre
7 Procédés et Ecologie Industrielle C A Q 2019
I. 3. 3. 2. 2. 3 Nappe semi-captive
Le toit ou le substratum (parfois les deux) de l’aquifère sont fréquemment constitués par des formations semi-perméables. Lorsque les conditions hydrodynamiques sont favorables, il peut avoir un échange d’eau avec l’aquifère superposé ou sous-jacent, il y a un phénomène de drainage ascendant et/ou descendant.
Source : Jackot R. (2012) Figure n°5 : Coupe géologique d'une nappe semi-captive
I. 1. 4 Pollution de l’eau
De nos jours, les problèmes de pollution constituent un danger de plus en plus important pour l’homme. Parmi ces problèmes, la contamination de l’eau se pose avec acuité. En effet, l’eau est affectée de façon croissante par des matières minérales et organiques et même des micro-organismes dont certains sont pathogènes et donc dangereux pour la santé. L’eau souterraine, qui est jugée la plus potable, est la ressource la plus couramment utilisée dans les pays en développement. Cependant, cette eau est aussi très vulnérable à la pollution, et sa protection s’impose à tous les niveaux.
Pollution des eaux souterraines :
Bien que se trouvant en profondeur, ces eaux souterraines peuvent être polluées. Malgré les nombreux filtrages que subissent les eaux souterraines, il est toujours possible qu’elles contiennent des bactéries ou des éléments indésirables. En effet, les puits sont généralement pollués par : - la pénétration d’impuretés par les ouvertures ; - la contamination par la présence des fosses septiques ; - les fuites des conduits d’égouts ; - l’infiltration des dépotoirs ou les terrains d’enfouissement ; - les activités menées au tour du puits ;
8 Procédés et Ecologie Industrielle C A Q 2019
Avec la pluie les eaux sont entraînées en partie par ruissellements et en partie s’infiltrent contribuant à la recharge de la nappe, mais aussi sa pollution par l’entraînement des matières organiques et minérales de la surface.
La pollution est une dégradation de la qualité de l’eau. L’analyse chimique d’une eau révèle la présence de certains éléments en solution ou en suspension. Ce sont la qualité et la quantité de ces éléments qui, d’une part définissent une eau, et d’autre part précisent et limitent son emploi aux divers usages : alimentation, besoins ménagés, besoins industriels, irrigation,… Dans ces conditions, il faut toujours envisager un traitement.
I. 1. 5 Paramètres de qualité physico-chimique de l’eau
Les informations sur la qualité sont données dans l’annexe I.
La qualité physico-chimique de l’eau informe sur la localisation et l'évaluation d’un niveau de pollution, en fonction d’un ensemble de paramètre. Basée sur des valeurs de référence, elle s’apprécie à l’aide de plusieurs paramètres.
I. 1. 5. 1 Paramètres organoleptiques
Ces paramètres sont : la saveur, la couleur et l’odeur. Ce sont les qualités sensibles de l’eau.
I. 1. 5. 2 Paramètres physiques
Ces paramètres regroupent : la température, le pH, la turbidité, la conductivité et la minéralisation. Les paramètres physiques sont en relation avec la structure naturelle des eaux ; au contact du sol, les eaux se chargent de certains éléments minéraux qui influent sur la conductivité et le pH.
I. 1. 5. 3 Paramètres chimiques
Ces paramètres sont : la dureté ou le titre hydrotimétrique (TH),le titre alcalimétrique (TA) et le titre alcalimétrique complet (TAC),la matière organique, le dosage de fer total (méthode hydrocure), le dosage des nitrates, le dosage des nitrites, le dosage des chlorures, le dosage de sulfate, le dosage d’ammonium, le demande biologique en oxygène en 5 jours (DBO5), le demande chimique en oxygène (DCO), etc.
Ces paramètres permettent d’acquérir des connaissances de base, de développer une surveillance pour détecter des perturbations et de mettre en place un suivi pour rétroagir sur la gestion.
La description de chacun de ces paramètres est donnée dans l’annexe II.
9 Procédés et Ecologie Industrielle C A Q 2019
I. 1. 6 Norme de potabilité des eaux
Une eau de consommation ne doit pas contenir de substances toxiques ni de quantité excessive de matières minérales et organiques. Elle doit par ailleurs, être limpide, incolore et ne posséder aucun goût ou odeur désagréable. En outre l’eau potable doit contenir sans excès, un certain nombre d’éléments minéraux dont la présence lui confère une saveur agréable, à l’exclusion de ceux qui seraient l’indice d’une contamination ainsi que toute substance toxique. [3]
A Madagascar, il existe de norme officielle pour la qualité de l’eau de boisson. Il convient de rappeler que les recommandations de l’Organisation Mondiale de la Santé (O M S) relatives à la qualité de l’eau de boisson sont pratiquées à Madagascar. Ainsi dans notre étude, nous considérons aux normes de potabilité Malgache et de l’OMS.
I. 1. 6. 1 Norme de potabilité Malgache
L’Etat Malgache recommande que toute eau destinée à l'alimentation humaine ne doive jamais être susceptible de porter atteinte à la santé de ceux qui la consomment. Une eau potable est définie comme une eau destinée à la consommation humaine qui, par traitement ou naturellement, répond à des normes fixées par décret qui est tous figurés dans le tableau 6 ci- après. [9]
Tableau n°1 : Norme de potabilité Malgache (Décret n°2004-635 du 15/06/04) PARAMETRES ORGANOLEPTIQUES NORME Odeur Absence Couleurs Incolore Saveur désagréable Absence
PARAMETRES UNITE NORME PHYSIQUES Température °C <25 Turbidité NTU <5 Conductivité µS.cm-1 <3000 pH 6,5-9,0
NORME PARAMETRES UNITE MINIMA MAXIMA CHIMIQUES ADMISSIBLE Eléments normaux Calcium mg.l-1 200 Magnésium mg.l-1 50 Chlorure mg.l-1 250 Sulfate mg.l-1 250 Oxygène dissous % 75 -1 Dureté TH mg.l en CaCO3 500
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Eléments indésirables 2 en milieu Matières organiques mg.l-1 basique 5 en milieu acide Ammonium mg.l-1 0,5 Nitrite mg.l-1 0,1 Azote total mg.l-1 2 Manganèse mg.l-1 0,05 Fer total mg.l-1 0,5 Phosphore mg.l-1 5 Zinc mg.l-1 5 Argent mg.l-1 0,01 Cuivre mg.l-1 1 Aluminium mg.l-1 0,2 Nitrate mg.l-1 50 Fluore mg.l-1 1,5 Baryum mg.l-1 1 Eléments toxiques Arsenic mg.l-1 0,05 Chrome total mg.l-1 0,05 Cyanure mg.l-1 0,05 Plomb mg.l-1 0,05 Nickel mg.l-1 0,05 Polychlorobiphényle mg.l-1 0,00 PCB Cadmium mg.l-1 0,05 Mercure mg.l-1 0,01
I. 1. 6. 2 Norme de potabilité recommandée par l’organisation mondiale de la santé (OMS)
Les exigences fondamentales et essentielles destinées à garantir la sécurité sanitaire de l’eau de boisson constituent un « cadre », qui comprend des objectifs sanitaires établis par une autorité compétente dans le domaine de la santé, des systèmes adaptés et convenablement gérés (infrastructures appropriées, surveillance consciencieuse, planification et gestion efficaces) ainsi qu’un système de surveillance indépendant. Les exigences à respecter diffèrent selon l’utilisation de l’eau. En effet les normes requises pour une eau potable sont indiquées dans le tableau 7 ci-après. [1]
Tableau n°2 : Norme de potabilité recommandée par l’OMS
Catégories Caractéristiques Symbole Unités Eaux souterraines Température T° °C 7-25
Couleurs Coul U-PT 0-20
Turbidité Tu g.m3 0-20 Gout, odeur seuil 1-4
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Caractères physico- Pouvoir colmatant Po L 0,01-1 chimiques et organoleptiques pH pH 5,5-8 Résistivité R Ko.cm-1 1-5
-1 Dissolution O2 mg.l >ou =5 Minéralisation
Dureté total TH °F 0-60 Examen préliminaire Alcalinité TAC °F 0-40 Matière organiques en milieu alcalin MC mg.l-1 0-3
-1 Azote ammoniacal NH4 mg.l 0-1 Signes de pollution -1 Azote nitreux NO2 mg.l 0-0,5
-1 CO2 agressif CO2 mg.l 0-100
Fluorures F mg.l-1 0-10
Chlorures Cl mg.l-1 0-500
-1 Sulfates SO4 mg.l 0-500 -1 Eléments toxiques ou Nitrates NO3 mg.l 0-20 indésirables Cyanures CN mg.l-1 0
-1 Chromates CrO4 mg.l 0 Chlores libres Cl mg.l-1 0
-1 Silice SiO2 mg.l 0-80 Phénols mg.l-1 0 Sodium Na mg.l-1
Liés à SO4 et Cl Potassium K mg.l-1
Magnésium Mg mg.l-1 0-200
Calcium Ca mg.l-1 0-200
Fer Fe mg.l-1 0-10
Cuivre Cu mg.l-1 0 Cations Zinc Zn mg.l-1 0 Aluminium Al mg.l-1 0-5 Plomb Pb mg.l-1 0 Arsenic As mg.l-1 0 Sélénium Se mg.l-1 Traces Uranium U mg.l-1 Traces Manganèse Mn mg.l-1 0-5 Coliformes totaux 10/100 Qualité bactériologique Coliformes fécaux Absence dans 100ml
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I. 2 PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDE
L’étude hydrogéologique tient compte de la spécificité de la zone d’étude. Alors, cette partie a pour objectif de décrire les caractéristiques de cette dernière qui peut adjoindre à l’étude. Pour une meilleure assimilation aux lecteurs de ce mémoire, la présentation de cette zone d’étude raconte sa situation géographique ; son milieu physique ; son milieu humain.
I. 2. 1 Situation géographique
Située au Nord-Ouest de Madagascar, dans la Région Diana, le District d’Ambilobe, s’étendant entre 11 120 940 m et 5 106 701 m de latitude sud et 11 831 768 m et 4 436 885 m de longitude est un vaste territoire couvrant 8139 푘푚2 soit 38,9 % de l’ensemble de la Région Diana.
Antsiranana
Ambilobe
Ambanja
Source : FTM 2008, BD 500 2001 Carte n°1 : Localisation de la District d’Ambilobe
I. 2. 1. 1 Structure administrative
Le District d’Ambilobe est un district de la région Diana, situé dans le Nord de Madagascar dans la province d’Antsiranana. Elle est constitué par quinze Communes (Ambilobe, Mantaly, Ambatoben’Anjavy, Antsaravibe, Antsohimbondrona, Anjiabe Ambony, Ampondralava, Tanambao – Marivorahona, Ambakirano, Beramanja, Betsiaka, Ambarakarakara, Manambato, Ampondralava et Ambodibonara), les six Communes (Beramanja, Ambodibonara, Mantaly, Ampondralava, Ambakirano et Betsiaka) sont concernées dans cette étude.
13 Procédés et Ecologie Industrielle C A Q 2019
Source : ERGC/CIRAD (2009) Carte n°2 : Armature territoriale
I. 2. 1. 2 Répartition des points de forage
Le District d’Ambilobe a quelques points de forage pendant le projet PAEAR mais plusieurs Communes (Ambilobe, Ambatoben’Anjavy, Antsaravibe, Antsohimbondrona, Anjiabe Ambony, Tanambao – Marivorahona, Ambarakarakara, Manambato) de la District n’ont pas bénéficié à cette installation de forage d’eau en milieu rural.
La répartition des points de forage n’est pas le même pour les communes concernés du fait de la différence de l’étendue et d’après une étude socioéconomique faite en amont de l’implantation. .Le tableau 8 montre la répartition des points de forage dans chaque Commune.
Tableau n°3 : Répartition de point de forage Commune Nombre de forage Distribution (%) Beramanja 6 8,82 Ambodibonara 11 16,18 Mantaly 20 29,41 Ampondralava 7 10,29 Ambakirano 12 17,65 Betsiaka 12 17,65 TOTAL 68 100
14 Procédés et Ecologie Industrielle C A Q 2019
Ces forages sont implantés dans les zones reculées suite à l’objectif initial du projet mais plusieurs points sont situés dans des zones enclavées, ainsi l’équipe de foreur ne sont pas parvenu à les atteindre, et les forages n’ont pas été faites. Ainsi, le tableau 9 montre le nombre de point de forage non fait par rapport au nombre prévu.
Tableau n°4 : Répartition de forage réalisé par Commune Commune Nombre de forage Forage non fait Forage fait Beramanja 6 1 5 Ambodibonara 11 2 9 Mantaly 20 4 16 Ampondralava 7 7 Ambakirano 12 5 7 Betsiaka 12 6 6 TOTAL 68 18 50
I. 2. 1. 3 Fokontany concernés
Toutes les Fokontany de chaque Commune ne sont pas concernées par le projet. Voici un tableau montrant les Fokontany concernées par le projet :
Tableau n°5 : Fokontany concernées par le projet NOM DE FOKONTANY NOMBRE DE FORAGES Mataipaka 4 Ankiabe 2 Betankilotra 1 Ampano 2 Ampasimazava 1 Ampasimavelona 2 Androhitsy 3 Andasivelona 2 Tanambao 2 Antanamazava gouvernement 4 Ampanakanana 2 Ampanakana 3 Ambodipo 5 Antanimiavotra 4 Antanantanana 5 Bekolahy 2 Ambatobe 7
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Mikaina 3 Ambohibaky 2 Antanamivony 1 Ankaramy 2 Andrafialava 3 Ankatoko 3 Antsohy Ambany 3 TOTAL 68
Mais parmi ces points de forage, il existe des endroits qui ne sont pas accessible par l’appareil de forage. Le nombre de forage opérationnel pour la suite de l’étude est alors de nombre de cinquante (50) repartit sur les communes (Beramanja, Ambodibonara, Mantaly, Ampondralava, Ambakirano et Betsiaka) de la District d’Ambilobe. Tableau n°6 : Répartition des 50 points de forage dans le District d’Ambilobe N° ID X(m) Y(m) Profondeur Communes Fokontany total (m) ABL001 11379221 4594516 30,25 Beramanja Mataipaka Nord ABL002 11379880 4595039 30,9 Beramanja Mataipaka Sud ABL003 11379609 4594787 24,7 Beramanja Mataipaka Est ABL004 11379418 4595119 28,5 Beramanja Mataipaka Ouest ABL005 11414132 4570933 42,95 Ambodibonara Betankilotra ABL006 11406826 4565694 25 Ambodibonara Ampano Nord ABL007 11407967 4566226 22 Ambodibonara Ampano Sud ABL008 11381588 4546556 44,55 Mantaly Tanambao Nord ABL009 11382399 4546684 43,95 Mantaly Tanambao Sud ABL010 11379382 4550731 34 Mantaly Antanamazava Nord ABL011 11378845 4550489 48 Mantaly Antanamazava Sud ABL012 11378644 4550663 68 Mantaly Antanamazava Est ABL013 11378038 4550089 28 Mantaly Antanamazava Ouest ABL014 11389366 4547604 46,75 Mantaly Ampanakanana Nord ABL015 11389597 4547945 50 Mantaly Ampanakanana Sud ABL016 5106701 11831509 42,8 Mantaly Ampanakana Nord ABL017 11390394 4548976 46,45 Mantaly Ampanakana Sud ABL018 5106812 11831768 48,20 Mantaly Ampanakana Est ABL022 11398034 4568944 45 Ampondralava Antanantanana Nord ABL023 11398328 4568433 40 Ampondralava Antanantanana Sud ABL024 11398486 4567924 49,85 Ampondralava Antanantanana Est ABL025 11398696 4567205 26,30 Ampondralava Antanantanana Ouest ABL026 11398422 4566607 25 Ampondralava Antanantanana Centre ABL027 11407062 4565547 16,25 Ambodibonara Ampasimazava ABL028 11398248 4576035 40,1 Mantaly Ambodipo Nord ABL029 11384396 4564297 30,70 Mantaly Ambodipo Sud ABL030 11384409 4563679 29,10 Mantaly Ambodipo Est ABL031 11384536 4563167 44,26 Mantaly Ambodipo Ouest ABL032 11381366 4560957 31,50 Mantaly Ambodipo Centre ABL035 11413842 4564835 27 Ambodibonara Ampasimavelona Nord ABL036 11413546 4565161 50,85 Ambodibonara Ampasimavelona Sud ABL037 11406629 4560602 24 Ambodibonara Androhitsy Nord
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ABL038 11607344 4310418 30,10 Ambodibonara Androhitsy Sud ABL039 11403053 4558319 25,30 Ambodibonara Androhitsy Est ABL040 11398514 4560251 50 Ampondralava Bekolahy Nord ABL041 11399969 4562216 53,75 Ampondralava Bekolahy Sud ABL047 11379225 4595162 20,83 Beramanja Ankiabe ABL048 11343031 4531236 43 Ambakirano Ambatobe Nord ABL052 11341723 4531329 45 Ambakirano Ambatobe Sud ABL054 11340593 4530484 26,85 Ambakirano Ambatobe Est ABL056 11338379 4517122 27,85 Ambakirano Mikaina Nord ABL057 11337107 4516638 28 Ambakirano Mikaina Sud ABL058 11336316 4526683 49,10 Ambakirano Ambohibaky Nord ABL059 11338217 4528200 25 Ambakirano Ambohibaky Sud ABL060 11302174 4436885 21 Betsiaka Antanamivony ABL061 11297564 4451107 22 Betsiaka Ankaramy Nord ABL062 11120940 4664163 21 Betsiaka Ankaramy Sud ABL063 11295530 4449423 21,25 Betsiaka Andrafialava Nord ABL064 11546434 4660064 21 Betsiaka Andrafialava Sud ABL065 11544800 4659584 21,80 Betsiaka Andrafialava Est
La carte 3 montre la répartition géographique des différents points de forages réalisés lors du projet.
Carte n°3 : Répartition des 50 points de forages dans le District d’Ambilobe
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I. 2. 2 Milieu physique
I. 2. 2. 1 Reliefs
L’ensemble de ce District est formé par des vieux massifs cristallins et volcaniques. En somme, du point de vue géomorphologie, le District juxtapose des formes variées : volcaniques, quartziques et cristallines ce qui lui fait l’un des plus complexes et la plus diversifiée de Madagascar.
I. 2. 2. 2 Contexte géologique et hydrogéologique
L’hydrogéologie est la science des eaux souterraines. Elle étudie les interactions entre les structures géologiques du sous-sol.
Du point de vue géologique, les terrains sédimentaires forment, le long de la côte ouest, une bande de largeur variable. En effet, en certains points, des bombements du socle ramènent les terrains cristallins au voisinage du canal du Mozambique. Cette couverture sédimentaire forme un système de cuesta dont la plus importante est celle des grès de l’Isalo. La seconde et troisième cuesta sont constitués par des calcaires jurassiques et des grès crétacés. [7]
Naturellement, l’eau est issue d’une source. Ses qualités dépendent infiniment des différents paramètres comme par exemple couches géologiques.
Le tableau 12 montre la nature d’aquifère de notre zone d’études d’après la coupe géologique de forage (ANNEXE III).
Tableau n°7 : Nature d’aquifère d’après la coupe géologique du forage
ID Profondeur Communes Fokontany Aquifère Substratum total (m) ABL001 30,25 Beramanja Mataipaka Grès Grès compact ABL002 30,9 Beramanja Mataipaka Schiste Schiste ardoisier ABL003 24,7 Beramanja Mataipaka Grès Grès compact ABL004 28,5 Beramanja Mataipaka Carapace sableux ABL005 42,95 Ambodibonara Betankilotra Sable moyen ABL006 25 Ambodibonara Ampano Sable grossier ABL007 22 Ambodibonara Ampano Sable moyen à grossier ABL008 44,55 Mantaly Tanambao Argile en Argile lamelle ABL009 43,95 Mantaly Antanamazava Argile en Argile Gouvernement lamelle en abondance ABL010 34 Mantaly Antanamazava Schiste sain Schiste GouvernementA
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ABL011 48 Mantaly Antanamazava Schiste sain Schiste Gouvernement ABL012 68 Mantaly Antanamazava Schiste sain Schiste Gouvernement ABL013 28 Mantaly Antanamazava Schiste Schiste Gouvernement ABL014 46,75 Mantaly Ampanakanana Argile en Argile lamelle ABL015 50 Mantaly Ampanakanana Grès à sable fin argileux blanchâtre ABL016 42,8 Mantaly Ampanakana Schiste grisâtre Schiste ABL017 46,45 Mantaly Ampanakana Schiste Schiste métamorphisé ABL018 48,20 Mantaly Ampanakana Schiste grisâtre Schiste ABL022 45 Ampondralava Antanantanana Argile grisâtre Argile ABL023 40 Ampondralava Antanantanana Argile grisâtre Argile ABL024 49,85 Ampondralava Antanantanana Grès argileux à sable fin ABL025 26,30 Ampondralava Antanantanana Argile moyen Argile verdâtre ABL026 25 Ampondralava Antanantanana Argile grisâtre Argile ABL027 16,25 Ambodibonara Ampasimazava Sable fin + Argile vert ABL028 40,1 Mantaly Ambodipo Schiste fissurée Schiste ABL029 30,70 Mantaly Ambodipo Schiste Schiste ABL030 29,10 Mantaly Ambodipo Schiste Schiste ABL031 44,26 Mantaly Ambodipo Schiste Schiste ABL032 31,50 Mantaly Ambodipo Schiste Schiste ABL035 27 Ambodibonara Ampasimavelona Sable moyen à grossier ABL036 50,85 Ambodibonara Ampasimavelona Sable fin ABL037 24 Ambodibonara Androhitsy Sable grossier ABL038 30,10 Ambodibonara Androhitsy Sable grossier ABL039 25,30 Ambodibonara Androhitsy Argile Argile ABL040 50 Ampondralava Bekolahy Argile gréseux Argile blanc verdâtre ABL041 53,75 Ampondralava Bekolahy Argile en Argile lamelle noire ABL047 20,83 Beramanja Ankiabe Grès Grès compact ABL048 43 Ambakirano Ambatobe Schiste Schiste ABL052 45 Ambakirano Ambatobe Sable moyen argileux ABL054 26,85 Ambakirano Ambatobe Argile noire Argile ABL056 27,85 Ambakirano Mikaina Sable moyen + Déhis schisteux ABL057 28 Ambakirano Mikaina Schiste Schiste ABL058 49,10 Ambakirano Ambohibaky Schiste Schiste ABL059 25 Ambakirano Ambohibaky Migmatite Migmatite ABL060 21 Betsiaka Antanamivony Amphibolite Amphibolite sain ABL061 22 Betsiaka Ankaramy Amphibolite Amphibolite ABL062 21 Betsiaka Ankaramy Amphibolite Amphibolite ABL063 21,25 Betsiaka Andrafialava Migmatite sain Migmatite ABL064 21 Betsiaka Andrafialava Migmatite Migmatite ABL065 21,80 Betsiaka Andrafialava Micaschiste sain Micaschiste fracturé
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I. 2. 2. 3 Contexte climatique
En général, le type de climat est soumis à un climat tropical. Il est caractérisé par une alternance d'une saison fraîche et sèche de Mai en Novembre et d'une saison humide et chaude à partir de Décembre.
I. 2. 2. 3. 1 Température
En générale, c’est un District chaud, la température est élevée. Les températures les plus élevées correspondent à la période pluvieuse la plus intense. Le régime thermique est régi par l’alternance de deux saisons chaude et fraîche. La température moyenne entre 1961 à 1990, 2000 à 2002 est présentée dans le tableau suivant :
Tableau n°8 : Répartition des températures moyennes Station Altitude (m) Période Température moyenne (°C) Annuelle Mois le Mois le plus plus chaud froid
Antsiranana Aéroport 105 1961 – 1990 24,4 26,6 21,9
2000 - 2002 26,5 27,9 24,2
Source : Direction des Exploitations météorologiques, 2003
I. 2. 2. 3. 2 Pluviométrie
Ambilobe a un climat de type tropical. Les précipitations annuelles varient d’une zone à l’autre entre 0,9 à 2,5 m. Les quantités reçues sont présentées comme le montre le tableau 14 ci-dessous :
Tableau n°9 : Pluviométrie annuelle Station Altitude (m) Période Pluviométrie Nombre de annelle (mm) mois secs Antsiranana 105 1961 - 1990 1196,8 6 Aéroport 2000 - 2002 902,3 7
Source : Direction des Exploitations météorologiques, 2003
I. 2. 2. 3. 3 Diagramme ombrothermique
Dans le cadre de cette étude descriptive, le diagramme ombrothermique a été retenu en raison de sa simplicité et tracé selon les principes définis par H. GAUSSEN1. : P≤2T
20 Procédés et Ecologie Industrielle C A Q 2019
Précipitation
Température moyenne
Figure n°6 : Diagramme ombrothermique (1999- 2002)
Sur le schéma, tous les paliers situés en dessous de la courbe thermique correspondent à des mois secs. Si les deux lignes se confondent, les mois en cause sont déjà secs.
I. 2. 3 Population
L’ensemble de la population 303 384 habitants se répartit sur un territoire d’une surface totale de 8 041 km². La densité moyenne du peuplement est donc comprise approximativement entre 30 et 40 habitants au kilomètre carré, ce qui correspond à peu près à la moyenne nationale estimée (33 hab. /Km²). [12]
Source : ERGC/CIRAD, 2009 Carte n°4 : Répartition spatiale de la population
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CHAPITRE II. MATERIELS ET METHODES
Dans ce chapitre, nous avons décrit les matériels utilisés durant le prélèvement des échantillons, l’analyse dans le laboratoire et détaillé les méthodes d’analyses dans chaque paramètre physico-chimique de l’eau. L’estimation des qualités physico-chimiques d’une eau ne peut s’effectuer par la mesure d’un seul, mais d’un ensemble de paramètres diverses puis analyse des données par le logiciel.
II. 1 MATERIELS UTILISES
II. 1. 1 Sur terrains
Les matériels utilisés pour le prélèvement des échantillons sont :
- Foreuse Marteau Fond de Trou (MFT) ; - Foreuse Rotary ; - Petite glacière ; - Gants et block de réfrigérant ; - Soudeur à gaz et - Flacon lesté.
II. 1. 2 Au laboratoire
Tous les matériels utilisés pour l’eau à analyser dans cette étude sont donnés dans le tableau ci- après.
Tableau n°10 : Matériels utilisés au laboratoire
Paramètres Solvants et réactifs Verreries et équipements Traitement physico- de laboratoire Informatique chimiques Température Thermomètre pH Ionomètre Conductivité Conductimètre Turbidité Turbidimètre Nitrite Acide chlorhydrique (d=1,19), Fiole jaugée de 1 l, Bain- Acide sulfanilique, Phénol marie, Pipette de 10 ml, cristallisé, Chlorure Poire, Bêcher, d’ammonium, Eau distillée, Spectrophotomètre H3PO4,
22 Procédés et Ecologie Industrielle C A Q 2019
Nitrate Salicylate de sodium 0.5 %, Bêcher, Burette, Pipette Acide sulfurique, NaOH, de 5 ml, Tartrate double de sodium et Spectrophotomètre
de potassium, Hydroxyde de sodium, Eau distillée Ordinateur, Sulfate HCl (10%), BaCl2 Burette, Agitateur logiciel magnétique, Pipette de 5 ml, Spectrophotomètre « diagramme » Ammonium Salicylate d’ammonium, Bêcher, Colorimètre Cyanurate d’ammonium
Oxydabilité NaHCO3 (10 %), H2SO4, Sel Bêcher, Burette, Pipette de Mohr, KMnO4, de 20 ml, Résistance,
Chlorure K2CrO4, AgNO3, Burette, Bêcher, Agitateur magnétique Dureté d’une Indicateur NET, Solution Burette, Bêcher, eau tampon (chlorure Agitateur magnétique, d’ammonium), EDTA, NaOH, Pipette de 1O ml Patton et Reeder TA/TAC Phénolphtaléine, Hélianthine, Burette, Bêcher, H2SO4, Agitateur magnétique
Fer Dithionite de sodium, NH3, Bêcher, Pipette de 5 ml Diméthylglyoxine. Comparateur standard, Plaquette à Fer
II. 2 METHODOLOGIES EFFECTUEES
II. 2. 1 Travaux sur terrains
II. 2. 1. 1 Echantillonnage
Par définition, l’échantillonnage est l’ensemble des opérations qui permettent de sélectionner de façon organisé les éléments de l’échantillon.
Dans le cadre de notre étude, le produit à analyser est l’eau de 50 points de forage. Pour cela, nous avons effectué au total 50 prélèvements pour l’analyse physico-chimique.
D’où ce projet ne cesse pas de trouver la qualité en eau potable pour la population. Les échantillonneurs réalisent des forages exécutés au Marteau Fond de Trou (MFT) et au rotary.
23 Procédés et Ecologie Industrielle C A Q 2019
Photo n°1 : Foreuse Marteau Fond de Trou Photo n°2 : Foreuse Rotary (MFT)
Dans le prélèvement d’un échantillon a des méthodes à suivre pour le protéger toutes contaminations qui provoquent les changements des résultats (erreurs lié à la présence d’autres substances étrangères et la propreté des matériels) tels que :
Hygiènes des mains et matériels utilisés comme des flacons stériles
Éloigner des rayons et bien fermer les échantillons pour éviter l’augmentation de 퐶푂2
car 퐶푂2 vient de l’air libre augmente l’acidité d’une eau La Température de l’échantillon dans la glacière soit inférieure à 8°C Éviter loin de tous facteurs qui produisent de contamination par exemple la pénétration de salive entraine l’augmentation en taux de phosphate de l’eau Soudeur à gaz sert à protéger l’échantillon contre les bactéries en mettant la flamme circule de l’externe du robinet jusqu’à la fin du prélèvement.
Enfin les échantillons sont étiquetés pour éviter les confusions puis envoyer au laboratoire JIRAMA Mandroseza.
24 Procédés et Ecologie Industrielle C A Q 2019
II. 2. 2 Analyse au laboratoire
II. 2. 2. 1 Analyse des paramètres physiques
Les analyses physiques sont effectuées à l’aide des instruments de mesure et lecture directe des résultats.
Il s’agit de la mesure : Du pH De la Turbidité De la Conductivité (Minéralisation) Des Matières en Suspension ou MES
II. 2. 2. 1. 1 Mesure du pH
Il représente l’acidité ou la basicité de l’eau. En d’autre terme le pH est la mesure de la concentration en ion d’Hydrogène (H+). Ce paramètre caractérise un grand nombre d’équilibre physico-chimique et dépend de facteurs multiples dont l’origine de l’eau :
Si l’eau a un pH inférieur à 7, elle est acide Si l’eau a un pH égal à 7, elle est neutre Si l’eau a un pH supérieur à 7, elle est basique Le pH doit être impérativement obtenu à l’aide d’un ionomètre.
Mode opératoire :
- Rincer plusieurs fois la cellule de l’ionomètre avec de l’eau distillée - Plonger cette cellule dans la bouteille contenant de l’eau à analyser - Lecture directe (appuyer sur ON/OFF et READ de l’appareil
Photo n°3 : Ionomètre
25 Procédés et Ecologie Industrielle C A Q 2019
II. 2. 2. 1. 2 Conductivité électrique - indice de minéralisation et température
La mesure de la conductivité électrique est la capacité d’une eau à conduire le courant électrique ; ce paramètre dépend donc de la concentration en ions dans l’eau c’est à dire des atomes ou groupe d’atomes avec une charge électrique non nulle. Elle permet donc d’apprécier la quantité de sels dissous dans l’eau. La conductivité standard est exprimée en micro siemens par centimètre (µS/Cm) à 20 °C.
L’indice de minéralisation donne la quantité des matières minérales qui sont les sels de magnésium, de potassium, de calcium et de sodium présentant sous forme de carbonates, sulfates, et chlorures ; le résultat est obtenu par lecture directe est exprimé en mg/l à 25 °C.
Tableau n°11 : Relation entre conductivité et minéralisation Caractéristiques de l’eau Conductivité (µS/cm) Eau pure <23 Eau douce peu minéralisée 100 à 200 Eau de minéralisation moyenne 250 à 500 Eau très minéralisée 1000 à 2500
Source : JIRAMA Mandroseza La température joue un rôle important sur l’état physique de l’eau. La structure de la molécule d’eau change à chaque variation de la température, c’est le phénomène d’agitation thermique. Elle tient aussi une place sur la solubilité des sels et surtout des gaz et la détermination du pH. La température est exprimée en degré Celsius (°C).
Pour ces trois paramètres on utilise le conductimètre comme appareil de mesure.
Mode opératoire :
- Rincer plusieurs fois la cellule du conductimètre avec de l’eau distillée - Plonger cette cellule dans la bouteille contenant l’eau à analyser - Lecture directe
Vérification :
- la constante de la cellule vaut 0.475 cm-1 - la température de référence doit être 20 °C pour les deux paramètres physiques tels que la conductivité électrique et la température mais on doit choisir l’option TDS (solides totaux dissous) à une température de référence 25 °C pour le cas de l’indice de minéralisation.
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Photo n°4 : Conductimètre
II. 2. 2. 1. 3 Turbidité
La turbidité mesure la teneur des matières en suspension et d’autres matières organiques microscopiques dans l’eau. Elle est l’un des facteurs responsables de la coloration de l’eau. La turbidité est exprimée en Nephelometric Turbidity Unity (NTU). On utilise le turbidimètre comme appareil de mesure.
Mode opératoire : - Avant toutes mesures, étalonner l’appareil au moyen de la solution étalon - Rincer la cuve turbidimétrique à l’eau à analyser puis la remplir avec précaution pour éviter la formation de bulle d’air - Essuyer la cuve pour effacer toutes traces de doigts - Lecture directe
Photo n°5 : Turbidimètre
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Tableau n°12 : Classe de turbidité usuelle NTU < 5 Eau claire 5 < NTU < 30 Eau légèrement trouble
50 < NTU Eau trouble
Source : JIRAMA Mandroseza
II. 2. 2. 1. 4 Matières en Suspension
On appelle « colloïdes » ou « particules colloïdales », les particules en suspension dont la taille s’étend de quelque 0,01 μm à quelques μm. Celles dont la taille est plus importante sont plutôt appelées « matières en suspension ». Elle est exprimée en mg/l.
L’appareil de mesure utilisé est le colorimètre.
Mode opératoire :
- Agiter l’eau à analyser - Programme pour l’appareil : 94 mg/l - Lecture directe (appuyer sur : program – code 94 – enter – timer – enter)
Photo n°6 : Colorimètre
28 Procédés et Ecologie Industrielle C A Q 2019
II. 2. 2. 2 Analyse des paramètres chimiques
Les analyses chimiques nécessitent toujours des réactifs mais suivant la méthodologie et la façon d’obtenir les résultats, on peut classer l’analyse chimique en différents groupes. La valeur obtenue est en général exprimée en mg/l.
II. 2. 2. 2. 1 Méthode spectrophotométrie
C’est une méthode chimique dont l’appareil de lecture utilisé est le spectrophotomètre.
Photo n°7 : Spectrophotomètre
II. 2. 2. 2. 1. 1 Teneur en Nitrites
− La teneur en Nitrite mesure la quantité d’ions Nitrites (NO2 ) contenus dans l’eau. Les nitrites s’oxydent facilement en Nitrates car ils sont très instables. Pour la faune aquatique, le Nitrite est toxique à forte dose, de plus il peut provoquer une maladie infantile (méthémoglobinémie).
Mode opératoire :
- Introduire l’acide chlorhydrique et l’eau distillée dans une fiole jaugée de 1 litre.
Puis y dissoudre l’acide sulfanilique et le phénol, en chauffant légèrement au bain – marie. Ajouter le chlorure d’ammonium après dissolution complète. Après refroidissement, ajuster le volume de la solution à 1 litre avec de l’eau distillée.
- Prélever 50 ml d’eau à analyser et y ajouter 2 ml de réactif coloré Réactif coloré : o Acide chlorhydrique (d=1.19) 260 ml o Acide sulfanilique 5 g o Phénol cristallisé 7,5 g o Chlorure d’ammonium 135 g o Eau distillée 625 ml
29 Procédés et Ecologie Industrielle C A Q 2019
- Ajouter et laisser au repos pendant 10 minutes - Ajouter de 2 ml d’ammoniaque pure - Préparer de la même façon un témoin avec 50 ml d’eau distillée - Effectuer la lecture au spectromètre à la longueur d’onde 435 nm et tenir compte de la valeur lue pour le témoin - Se reporter à la courbe d’étalonnage
Figure n°7 : Dosages des nitrites
− Pour une prise de 50 ml, la courbe d’étalonnage donne directement la teneur en NO2 exprimée en mg / l d’eau.
II. 2. 2. 2. 1. 2 Teneur en Nitrates
− La teneur en ions nitrates exprime la quantité en ions nitrates (NO3 ) existant dans l’eau. Les nitrates proviennent en général des effluents industriels, municipaux et du lessivage des terres agricoles.
Mode opératoire :
- Faire dissoudre les sels dans l’eau, laisser refroidir et compléter à 1000 ml - Conserver dans un flacon en polyéthylène - Introduire 10 cc d’eau à analyser dans un bêcher (pour teneur en azote nitrique > 10 mg/l, opérer une dilution) - Alcaliniser faiblement avec la solution de soude - Ajouter 1 ml de solution de salicylate de sodium - Préparer de la même façon un témoin avec 10 cc d’eau distillée - Evaporer à sec au bain marie ou dans une étuve (75 à 80 °C) et laisser refroidir
30 Procédés et Ecologie Industrielle C A Q 2019
- Reprendre le résidu par 2cc d’H2SO4 concentré en ayant soin de l’humecter complètement. Attendre 10mn - Ajouter 15 ml d’eau distillée + 15 ml de NaOH + tartrate double qui développe la couleur jaune. - Effectuer les lectures au spectromètre à la longueur d’onde λ = 415 nm et tenir compte de la valeur.
Figure n°8 : Dosages des nitrates
Pour une prise d’essai 10ml, la courbe donne directement la teneur en azote nitrique (mg/l). − Pour obtenir la teneur en NO3 , multiplier ce résultat par 4,43.
NB : Pour le dosage des nitrates, n’utiliser qu’une solution claire.
II. 2. 2. 2. 1. 3 Teneur en sulfate
2− La teneur en sulfates représente la quantité en ions sulfate (SO4 ) présents dans l’eau. Les sulfates proviennent surtout de l’eau de pluie et la mise en solution des roches sédimentaires
(Gypse (CaSO4), pyrite (FeS)) et plus rarement des roches magmatiques (galène, blende, etc.). Dans ce cas, la présence de sulfate dans les eaux naturelles invoque la présence de gypse ou de pyrite. Si la teneur en sulfate est très importante, l’eau devient corrosive.
Mode opératoire :
- Faire une prise de 39 ml d’eau à analyser
- Ajouter 1 ml de HCl 20 % et 5 ml de BaCl2 - Faire la lecture au spectrophotomètre à la longueur d’onde 650 nm.
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Figure n°9 : Dosages des Sulfates
II. 2. 2. 2. 2 Méthode colorimétrique
C’est une méthode chimique dont l’appareil de lecture utilisé est le Colorimètre.
II. 2. 2. 2. 2. 1 Teneur en Ammonium
+ La teneur en ammonium mesure la quantité des ions ammoniums (NH4 ) présent dans l’eau, c’est la forme réduite de l’Azote. En général, l’Azote ammoniacal est aussi toxique pour la vie aquatique.
Mode opératoire :
- Prise 10 ml de solution - Introduire le Salicylate d’ammonium et laisser au repos pendant 15 mn - Introduire le Cyanurate d’ammonium et laisser au repos pendant 15 mn - Verser la solution dans le tube - Lecture directe (code 64) de l’eau distillée avec réactifs d’abord puis l’échantillon
II. 2. 2. 2. 3 Méthode volumétrique
D’une part, l’analyse volumétrique se fait en général par le titrage moyennant d’une solution titrant à une solution à titrer.
II. 2. 2. 2. 3. 1 Dosage des Matières Organiques
Ce paramètre consiste à mesurer la teneur en Oxygène dissous dans l’eau. L’opération consiste à mesurer en milieu alcalin, la quantité d’oxygène enlevée au permanganate de Potassium par les matières organiques d’origines animales ou végétales contenues dans une eau.
32 Procédés et Ecologie Industrielle C A Q 2019
Mode opératoire : - Prélever 100 ml d’eau bien agitée
- Ajouter 5 ml de NaHCO3 saturé, porter à l’ébullition - Ajouter 10 ml de KMnO4 N/80, porter à l’ébullition pendant 10minutes.
Laisser refroidir, ajouter 5 ml de H2SO4 ½ et 10 ml de Sel de Mohr 5 g /l.
Titrer avec KMnO4 N/80 jusqu'à l’apparition d’une coloration rose.
Soit V1 le volume de KMnO4 versé pour ce dosage.
Recommencer les mêmes opérations avec de l’eau distillée. Soit V2 le volume final versé. L’oxydabilité des matières organiques au permanganate, exprimée en mg/l d’oxygène est égale . à M.O. (mg/l) = V1 - V2
Permanganate de Potassium
5ml de 10ml de 5ml d'Acide Bicarbonate de Permanganate de Sulfurique+10ml Sodium Potassium de Sel de Morh
(10 minutes ) Figure n°10 : Dosage des Matières Organiques
II. 2. 2. 2. 3. 2 Dosage des Chlorures
La teneur en chlorure mesure la quantité des ions Cl- présent dans l’eau. Les ions chlorures sont présent notamment dans l’eau de mer, minérales, les liquides physiologiques, les saumures agroalimentaires, etc. Mais la teneur de chlorure est extrêmement variée et liée principalement à la nature des terrains traversés. La teneur en chlorures des eaux naturelles est susceptible de subir des variations provoquées par :
- un lessivage superficiel en cas de fortes pluies. - des pollutions liées à des eaux usées. - des infiltrations d’eau de mer dans les nappes, en particulier lors des pompages excessifs.
33 Procédés et Ecologie Industrielle C A Q 2019
Le gros inconvénient des chlorures est la saveur désagréable qu’ils communiquent à l’eau. Mode opératoire : - Prise 100 ml d’échantillon - Verser quelques gouttes de chromate de Potassium
- Titrer ce dernier avec la solution d’AgNO3 N/10 jusqu’au premier virage au rouge brique La valeur obtenue lors du titrage doit être multipliée par 35,5 soit : Chlorures (mg/l) = V * 35.5 mg/l
Nitrate d'Argent
quelques gouttes de Chromate de Potassium
Figure n°11 : Dosage des Chlorures
II. 2. 2. 2. 3. 3 Dureté ou Titre Hydrotimétrique
La dureté ou titre hydrotimétrique d’une eau correspond à la somme des concentrations en cations métalliques à l’exception de ceux des métaux alcalins et de l’ion hydrogène. Dans la plupart des cas la dureté est surtout due aux ions calcium et magnésium auxquels s’ajoutent quelquefois les ions fer, aluminium, manganèse. La dureté est encore appelée dureté calcique et magnésienne ou consommation de savon. - La dureté totale ou titre hydrotimétrique TH qui est la somme des concentrations calcique et magnésienne ;
- La dureté calcique THCa : la dureté calcique qui correspond à la teneur globale en sels de calcium La méthode utilisée pour ses déterminations est le dosage complexométrique avec l’Ethylène Diamine Tétra Acétique (EDTA).
34 Procédés et Ecologie Industrielle C A Q 2019
Mode opératoire : - Prise 100 ml d’échantillon - TH : ajouter 2 ml de Tampon TH et verser quelques gouttes de NET
- THCa : ajouter 2 ml de NaOH et mettre un pincé de Réactif de Patton et Reeder
- Titrer la solution avec l’EDTA (même cas pour le TH et leTHCa) jusqu’à l’apparition de couleur bleu-vert
Figure n°12 : Dureté totale TH et Dureté calcique 퐓퐇퐂퐚
II. 2. 2. 2. 3. 4 Titre Alcalimétrique(TA) et titre alcalimétrique Complet(TAC)
On distingue comme pour la mesure de l’acidité, deux titres qui sont le titre alcalimétrique ou titre alcalimétrique simple (TA) et le titre alcalimétrique complet (TAC). L’alcalinité résulte le plus généralement à la présence d’hydrogénocarbonates, carbonates et hydroxydes. En d’autre terme, le titre alcalimétrique simple mesure la concentration en carbonates et bases fortes dans l’eau et le titre alcalimétrique complet consiste à déterminer la concentration en ions bicarbonates dans l’eau. 2− - + TA = [퐶푂3 ] + [OH ] – [H2CO3] – [H3O ] − 2− - + TAC = [퐻퐶푂3 ] + 2 [퐶푂3 ] + [OH ] – [H3O ]
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Remarque : Le titre alcalimétrique est nul si le pH de l’eau est inférieur à 8,3. Cela implique qu’il n’y a pas d’ions hydroxydes dans l’eau. Dans ce cas, la mesure de la teneur en ions − bicarbonates 퐻퐶푂3 donne le titre alcalimétrique complet.
La méthode utilisée est le dosage volumétrique de l’eau par une solution d’acide Sulfurique
H2SO4.
Mode opératoire :
- Prise 100ml d’échantillon - TA : ajouter quelques gouttes de Phénolphtaléine pour colorer la solution en rose puis titrer avec l’acide H2S04 N/50 pour décolorer - TAC : ajoute quelques gouttes d’Hélianthine puis titrer cette dernière avec l’acide jusqu’à l’apparition de couleur jaune orangé
Acide Sulfurique Quelques gouttes de Phénolphtaléine
Quelques Acide Sulfurique gouttes de Hélianthine
Figure n°13 : Détermination du TA/TAC
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II. 2. 2. 2. 4 Méthode par comparateur Hydrocure
Le dosage du fer total :
Ce paramètre représente la quantité en ions ferreux (Fe2+) qui existe dans l’eau. L’existence des ions ferreux dans l’eau est responsable de la formation de la rouille dans l’eau. La teneur en ions ferreux est exprimée en mg/l.
L’appareil de lecture utilisé est le Comparateur HYDROCURE et la plaquette fer 0,06 à 1mg/l ou 0,3 à 5mg/l. Le résultat est obtenu par la lecture de la concentration correspondante à la couleur comparée sur la plaquette.
Photo n°8 : Comparateur Hydrocure Photo n°9 : Plaquette Fer
Mode opératoire :
- Prise 100 ml d’échantillon agité - Ajouter un pincé de Dithionite de Sodium, puis verser 2ml de Diméthylglyoxime et 2 ml d’Ammoniaque 10 % - Remplir l’une des cuvettes avec l’eau colorée et placer dans le comparateur du côté repère « réactif ». Comparer la couleur de cette solution avec la plaquette à Fer ; Lire la teneur au fer correspondante en mg/l.
37 Procédés et Ecologie Industrielle C A Q 2019
Figure n°14 : Dosage du Fer
II. 2. 3 Présentation du logiciel de traitement des données : « logiciel diagrammes »
Plusieurs diagrammes sont utilisés pour représenter la propriété chimique de l’eau. Il s’agit de Diagramme de collin, Diagrammes de Pourbaix, Diagrammes circulaires, Diagrammes Piper et Schöeller Berkaloff. Dans notre cas nous avions utilisés les diagrammes Piper et Schöeller Berkaloff. Ce logiciel a été créé pour faciliter les travaux puis qu’il regroupe plusieurs d’entre ces diagrammes mais aussi figure des autres types d’opérations qui s’avèrent utile pour l’étude hydrochimique.
II. 2. 3. 1 Champ de travail
Le logiciel « Diagrammes » peut être divisé en trois champs principaux :
champ destiné pour l’importation de données ; champ destiné pour l’élaboration des diagrammes ou d’autres opérations types d’analyses hydrochimique ; champ désigné pour l’affichage des données importées et traitées.
Figure n°15 : Interface du logiciel Diagrammes
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Autres que ces champs, il existe plusieurs menus principaux qui figurent sur l’interface du logiciel pour faciliter sa manipulation comme Fichier, Affichage, Edition, Diagrammes, ….
II. 2. 3. 2 Méthode de travail
Ce logiciel peut être utilisé pour résoudre divers problèmes en hydrochimie. Mais dans notre cas, il est utilisé juste pour la construction de diagrammes de représentation de faciès et la composition chimique de l’eau. Les étapes de travail sont alors comme le suivant :
l’importation des données, elles sont importées depuis un fichier Excel ; le choix du diagramme à créer, en cliquant sur l’un des modèles proposés ; la mise en page de diagramme, en modifiant les paramètres de défaut comme les titres, les couleurs et les tailles de droites, … ; l’enregistrement et ou l’exportation des diagrammes en format fichier image
II. 2. 3. 3 Etablissement des diagrammes
La représentation des résultats des analyses physico-chimiques de l’eau fait l’objet de l’étude de la géochimie de l’eau. Elle nous renseigne sur :
- la qualité chimique de l’eau se rapportant à ses diverses utilités : eau potable, eau d’irrigation
- la classification géochimique des eaux et les diverses zonages géochimiques. Elle nous permet d’évaluer l’importance des échanges entre l’aquifère et la nappe ou entre le milieu naturel et l’eau de surface.
II. 2. 3. 3. 1 Diagramme de Schöeller Berkaloff
Le diagramme de Schoëller- Berkaloff permet de déterminer le faciès chimique de plusieurs échantillons d’eau. Chaque échantillon est représenté par une ligne brisée. La concentration de chaque élément chimique est figurée sur axe vertical en échelle logarithmique. La ligne brisée est formée en reliant tous les points qui représentent les teneurs des différents éléments chimiques étudiés présents dans l’échantillon.
Un groupe d'eau de minéralisation variable mais dont les proportions sont les mêmes pour les éléments dissous, donnera une famille de lignes brisées parallèles entre elles. Lorsque les lignes se croisent, un changement de faciès chimique est mis en évidence.
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Ce diagramme est utilisé pour la typologie des eaux et l'évaluation de leurs concentrations ioniques. Il permet de déterminer la qualité chimique d'une eau à partir des données brutes de l'analyse de laboratoire et de comparer des eaux de même composition chimique mais qui ont des concentrations différentes. Un des avantages de l'emploi de ce diagramme est la possibilité de visualiser les résultats des analyses représentées de manière quantitative, les concentrations sont exprimées en meq.l-1 (sur le diagramme ci- dessous en mg/l ??) [(Poids atomique / valence du corps simple considéré) x 1000].
Figure n°16 : Diagramme de Schöeller Berkaloff II. 2. 3. 3. 2 Diagramme de Piper
Ce type de diagramme permet de représenter plusieurs échantillons d'eau simultanément. Il est composé de deux triangles, permettant de représenter le faciès cationique et le faciès anionique, et d’un losange synthétisant le faciès global.
Les nuages de points concentrés dans un pôle représentent pour les différents échantillons la combinaison des éléments cationiques et anioniques.
Il s'agit d'une analyse en composantes principales puisque les variables qui y sont étudiées, sont combinées de manière à être directement représentées dans un plan pour faciliter leur interprétation.
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Figure n°17 : Diagramme de Piper
Les diagrammes de Piper fournissent des descriptions qualitatives sur les analyses d'eau, complémentaires de celles plus quantitatives du diagramme de Schoeller. Ces deux méthodes de représentation graphique très pratiques, riches dans les informations qu'elles procurent sur les résultats analytiques d'échantillons d'eau, font partie de celles qui sont les plus couramment utilisées dans la discipline.
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CHAPITRE III. RESULTATS ET DISCUSSIONS
Ce chapitre présente en général toutes les données d’analyse physicochimiques de ce forage dans le District d’ Ambilobe effectuées dans le laboratoire de la JIRAMA. Ces résultats sont comparés par rapport aux normes de potabilité de l’eau et enfin de recommander en améliorant la qualité de l’eau.
III. 1 PRESENTATION GENERALES DES DONNEES HYDROCHIMIQUES DES FORAGES
III. 1. 1 Origine des donnés
La finalité du projet est l’implantation de forage d’eau proche de villageois, la qualité d’eau fait alors aussi l’objet de l’étude. Tous les 50 points de forages dans cette zone d’étude ont des échantillons analysés dans le laboratoire de JIRAMA. L’analyse évalue l’aspect physique et chimique de l’eau pour chaque échantillon (ANNEXE IV).
Toutes les données d’analyses physico-chimiques de ces types de l’eau de ce forage durant ce projet sont données dans le présent de tableau de l’annexe V.
III. 1. 2 Organisation des données
Les données sont enregistrées en papier blanc qui sont ensuite scannées pour être conservé numériquement. Les résultats sont alors classés et saisies dans de fichier de gestion de base de données pour être lu au plus tard par le logiciel de traitement hydro-chimiques comme Diagrammes. Les 50 zones des forages cités précédemment sont reparties en cinq groupes pour rendre facile ce traitement. Groupe 1 : Communes Beramanja et Ambodibonara (14 points de forages) ; Groupe 2 : Commune Mantaly Est (8 points de forages) ; Groupe 3 : Commune Mantaly Ouest (8 points de forages) ; Groupe 4 : Communes Ampondralava et Ambakirano (14 points de forages) ; Groupe 5 : Commune Betsiaka (6 points de forages). Pour mieux discerner les échantillons et d’éviter les confusions lors de l’interprétation, le fichier doit contenir des tables conçues spécialement pour les coordonnées et le numéro d’identification.
42 Procédés et Ecologie Industrielle C A Q 2019
III. 2 PRESENTATION DES RESULTATS DE TRAITEMENT DES DONNEES
III. 2. 1 Paramètres physiques de l’eau
III. 2. 1. 1 Température
La température des 50 points de forages de District d’Ambilobe est comprise entre 15,6°C et 25,9°C. Sa variation est due par la profondeur du forage.
30 0% 6% 5 à 15 20 15 à 20 44% 50% 10 20 à 25 25 à 26 0 5 à 15 15 à 20 20 à 25 25 à 26
Figure n°18 : Histogramme d’effectif des Figure n°19 : Taux de répartition des températures températures
Les températures sont supérieures à 15°C donc il y a risque de production des matières organiques.
III. 2. 1. 2 Turbidité
La connaissance de la turbidité peut nous donner une idée sur la teneur en matières en suspension et d’autres matières organiques microscopiques dans l’eau.
0n classe par 3 les valeurs de la Turbidité :
Classe 1 : Tu < 5 : faible (clair)
Classe 2 : 5 ≤ Tu ≤ 20 : moyenne (légèrement trouble)
Classe 3 : 20 < Tu : élevée (trouble)
30 6% Tu < 5 20 36% 5 ≤ Tu ≤ 20 58% 10 20 < Tu
0 Tu < 5 5 ≤ Tu ≤ 20 20 < Tu
Figure n°20 : Histogramme d’effectif des turbidités Figure n°21 : Taux de répartition des turbidités
43 Procédés et Ecologie Industrielle C A Q 2019
La turbidité des points de forages est comprise entre 0,27 et 203 NTU.
D’après cet histogramme, 58% de ce forage sont faibles turbidités, 36% sont moyennes et le reste 6% indique des valeurs élevées.
III. 2. 1. 3 pH
L’acidité de l’eau est déterminée par la mesure du pH. Pour les 50 différents forages, les valeurs de pH sont groupées en trois classes :
Classe1 : pH<7 : acide Classe2 : pH=7 : neutre Classe3 : pH>7 : basique
L’analyse thématique de pH montre que les valeurs sont variables suivants la zone et l’endroit où le forage est implanté.
20 3,4 à 15 7,5 à 6,5 3,4 à 6,5 9,5 19% 10 42% 6,5 à 6,5 à 7,5 7,5 à 9,5 5 7,5 39% 0 3,4 à 6,5 6,5 à 7,5 7,5 à 9,5 Figure n°22 : Histogramme d’effectif des pH Figure n°23 : Taux de répartition de pH
Les pH entre 7,0 à 9,5 sont des valeurs assez proches de la neutralité avec une légère tendance vers la basicité, ce qui est expliqué par l’absence des ions.
D’après cet histogramme, 42% de ce forage sont légèrement basique (pH > 7), 19% sont acide (pH < 7) et le reste 39% indique un pH proche de neutralité (6,5 ≤ pH< 7,0).
Dans ce cas-là, pourquoi dans ce District les eaux dans tous les forages sont presque basiques ?
La réponse de cette question est très simple : la zone qui a lieu de ces points de forages est une zone côtière c’est-à-dire zone qui est très proche de la mer. La mer est salée qui a un caractère de sel et ce sel a de propriété basique (pH>7). L’eau dans ces forages est donc de gout saumâtre qui a de propriété basique.
III. 2. 1. 4 Conductivité
0n classe par 5 les valeurs de la conductivité :
Classe 1 : CE<100 : faible
44 Procédés et Ecologie Industrielle C A Q 2019
Classe 2 : 100
15 CE<100 10 10% 12% 100
Figure n°24 : Histogramme d’effectif des Figure n°25 : Taux de répartition des conductivités conductivités
La valeur de conductivité est comprise entre 4,9 et 5420 µS.cm-1. Cette valeur est élevée dans la commune d’Ambakirano (environ 1000 µS.cm-1) (ANNEXE V) parce qu’elle se trouve un peu loin de la côte maritime. Pour la zone côtière, deux raisons peuvent expliquer cette valeur : l’influence de l’infiltration de l’eau de mer n’est pas aperçue suite au prolongement de formation cristalline qui sera imperméable à l’infiltration ou le rayon d’influence de la pompe n’atteint pas la zone maritime.
III. 2. 1. 5 Minéralisation
0n classe par 5 les valeurs de la minéralisation :
Classe 1 : 0 - 500 : minéralisation Bonne Classe 2 : 500 – 1000 : minéralisation Passable Classe 3 : 1000 – 2000 : minéralisation Médiocre Classe 4 : 2000 – 4000 : minéralisation Mauvaise Classe 5 : 4000 – 8000 : minéralisation Momentanée
La minéralisation des 50 points de forages est comprise entre 23 et 5018 mg.l-1 . Ses répartitions sont résumées par des figures suivantes.
45 Procédés et Ecologie Industrielle C A Q 2019
0% 40 2% 4% 0 - 500 30 500 - 1000 26% 20 1000 - 2000 68% 2000 - 4000 10 4000 - 8000 0 0 - 500 500 - 1000 1000 - 2000 2000 - 4000 4000 - 8000
Figure n°26 : Histogramme d’effectif des minéralisations Figure n°27 : Taux de répartition des minéralisations
D’après cet histogramme, l’eau de forage dans le Commune Ambodibonara Fokontany Betankilotra est plus minéralisée avec 5018 mg.l-1 par rapport aux autres.
Les principaux processus chimiques qui contrôlent la minéralisation des eaux souterraines sont les échanges ioniques, la dissolution des minéraux, la concentration par évaporation et les apports d’ions issus de la pollution. Ainsi, les fortes valeurs de minéralisation sont donc d’origine anthropique.
III. 2. 2 Paramètres chimiques de l’eau
Pour la description de la composition des eaux naturelles, les faciès chimiques sont couramment utilisés en hydrogéologie pour la description des eaux naturelles. La nécessité d’une comparaison aisée voire une classification des eaux naturelles nécessite des représentations graphiques.
Rappelons que dans notre étude les diagrammes semi-logarithmes Piper et Shoeller- Berkaloff sont utilisés pour la représentation graphique des paramètres chimiques de l’eau (ions majeurs).
Dans ce logiciel « Diagrammes », les échantillons à traiter ne dépassent pas à 14, donc pour rendre facile ce traitement, nous avons divisés les 50 points de forages en cinq groupes et c’est suivant leur emplacement géographique et l’unité géologique du terrain.
Tableau n°13 : Répartition des 50 zones de forages en cinq groupes
Groupes N° ID Communes Fokontany Aquifère Substratum
ABL001 Mataipaka Nord Grès Grès compact
ABL002 Mataipaka Sud Schiste Schiste ardoisier
ABL003 Beramanja Mataipaka Est Grès Grès compact
ABL004 Mataipaka Ouest Carapace sableux
ABL047 Ankiabe Grès Grès compact
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ABL005 Betankilotra Sable moyen
ABL006 Ampano Nord Sable grossier
Groupe 1 ABL007 Ampano Sud Sable moyen à grossier ABL027 Ampasimazava Sable fin + Argile Ambodibonara vert ABL035 Ampasimavelona Sable moyen à Nord grossier
ABL036 Ampasimavelona Sable fin Sud
ABL037 Androhitsy Nord Sable grossier
ABL038 Androhitsy Sud Sable grossier
ABL039 Androhitsy Est Argile Argile
ABL008 Tanambao Nord Argile en lamelle Argile
ABL009 Tanambao Sud Argile en lamelle Argile en abondance ABL010 Antanamazava Schiste sain Schiste Gouvernement Nord
ABL011 Antanamazava Schiste sain Schiste Gouvernement Sud Groupe 2 Mantaly Est ABL012 Antanamazava Schiste sain Schiste Gouvernement Est
ABL013 Antanamazava Schiste Schiste Gouvernement Ouest
ABL014 Ampanakanana Argile en lamelle Argile Nord
ABL015 Ampanakanana Sud Grès à sable fin argileux blanchâtre ABL016 Ampanakana Nord Schiste grisâtre Schiste
ABL017 Ampanakana Sud Schiste Schiste métamorphisé ABL018 Ampanakana Est Schiste grisâtre Schiste
Groupe 3 ABL028 Mantaly Ouest Ambodipo Nord Schiste fissurée Schiste
ABL029 Ambodipo Sud Schiste Schiste
ABL030 Ambodipo Est Schiste Schiste
ABL031 Ambodipo Ouest Schiste Schiste
ABL032 Ambodipo Centre Schiste Schiste
ABL022 Antanantanana Nord Argile grisâtre Argile
ABL023 Antanantanana Sud Argile grisâtre Argile
47 Procédés et Ecologie Industrielle C A Q 2019
ABL024 Antanantanana Est Grès argileux à sable fin ABL025 Ampondralava Antanantanana Argile moyen Argile verdâtre Ouest
ABL026 Antanantanana Argile grisâtre Argile Centre
ABL040 Bekolahy Nord Argile en lamelle Argile Groupe 4 noire ABL041 Bekolahy Sud Grès Grès compact
ABL048 Ambatobe Nord Schiste Schiste
ABL052 Ambatobe Sud Sable moyen argileux ABL054 Ambatobe Est Argile noire Argile
ABL056 Ambakirano Mikaina Nord Sable moyen + Déhis schisteux ABL057 Mikaina Sud Schiste Schiste
ABL058 Ambohibaky Nord Schiste Schiste
ABL059 Ambphibaky Sud Migmatite Migmatite
ABL060 Antanamivony Amphibolite sain Amphibolite
ABL061 Ankaramy Nord Amphibolite Amphibolite
Groupe 5 ABL062 Betsiaka Amkaramy Sud Amphibolite Amphibolite
ABL063 Andrafialava Nord Migmatite sain Migmatite
ABL064 Andrafialava Sud Migmatite Migmatite
ABL065 Andrafialava Est Micaschiste sain Micaschiste fracturé
III. 2. 2. 1 Représentation graphique des eaux de l’aquifère dans les Communes de Beramanja et Ambodibonara
Le diagramme de Piper est formé de deux triangles et un losange pour en constituer un triangle. Il est utilisé pour représenter les éléments majeur analysés afin de caractériser et de connaitre les différents faciès des eaux souterraines dans la zone d’étude. La figure n°28 ci- dessous montre les variations des facies dans les deux Communes. - − 2− 2− − − En reportant les concentrations des ions majeurs (Cl , HCO3 , CO3 , SO4 , NO2 , NO3 , + 2+ + 2+ NH4 , Ca , Na , Mg et Fe) sur le diagramme de Schöeller Berkaloff en repère semi- logarithmique, le diagramme nous permet d’apprécier le degré de minéralisation, l’origine et d’avoir une idée du faciès de l’eau souterraine
48 Procédés et Ecologie Industrielle C A Q 2019
Figure n°28 : Diagramme de Piper dans les Communes de Figure n°29 : Diagramme de Schöeller Berkaloff dans les Beramanja et Ambodibonara Communes de Beramanja et Ambodibonara
Les eaux appartiennent aux deux faciès :
Chlorurée ou sulfatée calcique et magnésienne (ABL002, ABL027, ABL006, ABL004, ABL 001, ABL003, ABL005) Bicarbonaté calcique et magnésienne (ABL007, ABL037, ABL039, ABL047, ABL036, ABL035, ABL038)
Le faciès chloruré sulfaté calcique et magnésien rencontré dans Mataipaka Sud (ABL002), Mataipaka Ouest (ABL004), Ampano Nord (ABL006), Ampasimazava (ABL027), Mataipaka Nord (ABL001), Mataipaka Est (ABL003), Betankilotra (ABL005) est dû à la nature sédimentaire de l’aquifère dont schiste ardoisier sous Mataipaka Sud, carapace sableux sous Mataipaka Ouest, sable grossier sous Ampano Nord, sable fin avec argile vert sous Ampasimazava, grès sous Mataipaka Nord et Mataipaka Est et sable moyen sous Betankilotra qui sont riche en ions de ces faciès.
Le faciès bicarbonaté calcique et magnésien est dû à la nature sédimentaire de l’aquifère dont sable moyen à grossier sous Ampano Sud (ABL007) et Ampasimavelona Nord (ABL035), sable grossier sous Androhitsy Nord (ABL037) et Androhitsy Sud (ABL038), grès sous Ankiabe (ABL047), sable fin sous Ampasimavelona Sud (ABL036) et argile sous Androhitsy Est (ABL039).
49 Procédés et Ecologie Industrielle C A Q 2019
Pour le premier facies, les ions dominants sont les chlorures pour les anions et le magnésium pour les cations. Le deuxième faciès montre la dominance des ions bicarbonates pour les anions et les magnésiums pour les cations.
Pour le chlorure, il est un élément qui caractérise l’origine de salinité des eaux. C’est un élément qui ne participe pas à l’interaction entre l’eau et la roche. Il peut être dû à l’intrusion d’eau salée dans la nappe.
D’une part, le bicarbonaté est l’un des constituants principaux de roches sédimentaires, c’est le cas des aquifères dans les forages de Ampano Sud et Ampasimavelona Nord (sable moyen à grossie), Androhitsy Nord et Androhitsy Sud (sable grossier), Ankiabe (grès), Ampasimavelona Sud (sable fin) et Androhitsy Est (argile), d’autre part plusieurs minéraux de roches magmatique ont une affinité avec le bicarbonaté comme le calcium, le magnésium pour Mataipaka Sud (schiste) un substratum basaltique.
III. 2. 2. 2 Représentation graphique des eaux de l’aquifère dans le Commune de Mantaly Est Le diagramme de Piper ci-dessous montre les variations des facies dans ce Commune. Le diagramme de Schöeller Berkaloff nous permet d’apprécier le degré de minéralisation, l’origine et d’avoir une idée du faciès de l’eau souterraine.
Figure n°30 : Diagramme de Piper dans le Commune de Figure n°31 : Diagramme de Schöeller Berkaloff dans le Mantaly Est Commune de Mantaly Est
50 Procédés et Ecologie Industrielle C A Q 2019
D’après ces échantillons, nous avons un faciès bicarbonaté calcique et magnésienne (ABL008, ABL009, ABL010, ABL011, ABL012, ABL013, ABL014, ABL015).
Le faciès bicarbonaté calcique et magnésienne est dû à la nature sédimentaire de l’aquifère dont argile en lamelle sous Tanambao Nord (ABL008), argile en lamelle en abondance sous Tanambao Sud (ABL009), schiste sous Antanamazava Gouvernement Nord (ABL010), schiste sous Antanamazava Gouvernement Sud (ABL011), schiste sous Antanamazava Gouvernement Est (ABL012), schiste Antanamazava Gouvernement Ouest (ABL013), argile en lamelle Ampanakanana Nord (ABL014) et Grès à sable fin argileux sous Ampanakanana Sud (ABL015).
Le cation dominant est le calcium et le bicarbonate pour l’anion.
III. 2. 2. 3 Représentation graphique des eaux de l’aquifère dans la Commune de Mantaly Ouest Les résultats d’analyse chimique de huit points de forage dans ce Commune sont représentés par le diagramme de Piper et de Schöeller Berkaloff de la figure 32 et 33.
Figure n°32 : Diagramme de Piper dans le Commune de Figure n°33 : Diagramme de Schöeller Berkaloff dans le Mantaly Ouest Commune de Mantaly Ouest
Les résultats d’analyses d’eau de forages, présentent deux faciès : Chlorurée ou sulfaté calcique et magnésienne (ABL017, ABL029, ABL032, ABL028) Carbonaté calcique et magnésienne (ABL016, ABL018, ABL030, ABL031)
51 Procédés et Ecologie Industrielle C A Q 2019
Le faciès chloruré sulfaté calcique et magnésien rencontré dans Ampanakana Sud (ABL017), Ambodipo Sud (ABL029), Ambodipo Centre (ABL032), Ambodipo Nord (ABL028) est dû à la nature sédimentaire de l’aquifère dont schiste métamorphisé sous Ampanakana Sud, schiste sous Ambodipo Sud et Ambodipo Centre, schiste sous Ambodipo Nord qui sont riche en ions de ces faciès.
Le faciès carbonaté calcique et magnésienne est dû à la nature sédimentaire de l’aquifère dont schiste grisâtre sous Ampanakana Nord (ABL016) et Ampanakana Est (ABL018) et schiste sous Ambodipo Est (ABL030) et Ambodipo Nord (ABL028).
Pour le premier facies, les ions dominants sont les chlorures pour les anions et le magnésium pour les cations. Le deuxième faciès montre la dominance des ions carbonates pour les anions et les calciums pour les cations.
III. 2. 2. 4 Représentation graphique des eaux de l’aquifère dans les Communes d’Ampondralava et Ambakirano Voici la représentation en diagramme Piper et Schöeller Berkaloff de ce lieu :
Figure n°34 : Diagramme de Piper dans les Communes Figure n°35 : Diagramme de Schöeller Berkaloff dans les d’Ampondralava et Ambakirano Communes d’Ampondralava et Ambakirano
D’après ces échantillons, nous avons un faciès bicarbonaté calcique et magnésien (ABL022, ABL023, ABL024, ABL026, ABL048, ABL054, ABL056, ABL057, ABL059, ABL052, ABL058, ABL025, ABL040).
52 Procédés et Ecologie Industrielle C A Q 2019
Le faciès carbonaté calcique et magnésienne est dû à la nature sédimentaire de l’aquifère dont argile grisâtre sous Antanantanana Nord (ABL022), Antanantanana Centre (ABL026) et Antanantanana Sud (ABL023), grès argileux à sable fin sous Antanantanana Est (ABL024), schiste sous Ambatobe Nord (ABL048), argile noir sous Ambatobe Est (ABL054), sable moyen et débris schisteux sous Mikaina Nord (ABL056), schiste sous Mikaina Sud (ABL057) et Ambohibaky Nord (ABL058), migmatite sous Ambohibaky Sud (ABL059) et sable moyen argileux sous Ambatobe Sud (ABL052). Le faciès est aussi dû à la nature sédimentaire de l’aquifère dont argile moyen verdâtre sous Antanantanana Ouest (ABL025) et argile en lamelle sous Bekolahy Nord (ABL040).
Les échantillons collectés dans les Communes d’ Ampondralava et Ambakirano sont riche en calciums pour les cations, et en bicarbonates pour les anions
III. 2. 2. 5 Représentation graphique des eaux de l’aquifère dans le Commune de Betsiaka
Les résultats d’analyse chimique de six points de forage dans ce Commune sont représentés par le diagramme de Piper et de Schöeller Berkaloff de la figure 36 et 37.
Figure n°36 : Diagramme de Piper dans le Commune de Figure n°37 : Diagramme de Schöeller Berkaloff dans le Betsiaka Commune de Betsiaka
53 Procédés et Ecologie Industrielle C A Q 2019
D’après ces échantillons, nous avons un faciès bicarbonaté calcique et magnésienne (ABL060, ABL061, ABL062, ABL063, ABL064, ABL065).
Le faciès bicarbonaté calcique et magnésien est dû à la nature sédimentaire de l’aquifère dont amphibolite sous Antanamivony (ABL060), amphibolite sous Ankaramy Nord (ABL061) et Amkaramy Sud (ABL062), migmatite sous Andrafialava Nord (ABL063), migmatite sous Andrafialava Sud (ABL064) et Micaschiste sous Andrafialava Ouest (ABL065).
Les cations dominants sont les magnésiums et les bicarbonates pour les anions.
III. 3 DISCUSSION
III. 3. 1 Comparaison des résultats obtenus par rapport aux normes de potabilités de l’eau
D’après la définition du contrôle qualité dans l’ANNEXE I, ce paragraphe définit le contrôle qualité de l’eau qui est la base de notre étude.
Tous les paramètres physico-chimiques de l’eau de tous les forages dans ce District parlé précédent sont comparés par deux normes de potabilité de l’eau : l’une la norme de potabilité Malgache et l’autre la norme de potabilité recommandé par l’organisation mondiale de la santé (OMS). Cette comparaison est donnée et classée par chaque paramètre dans les tableaux n°14, n°15 et n°16.
54 Procédés et Ecologie Industrielle C A Q 2019
Tableau n°14 : Comparaison des résultats des paramètres physiques des eaux de l’aquifère par rapport aux normes de potabilité
Paramètres physiques Température Turbidité pH Conductivité Numéro (°C) (NTU) (µS.cm-1) d’identité Normes Normes Normes Normes des
forages
che che
ga ga
OMS OMS OMS OMS
Mal Mal Malgache Malgache ABL001 22.4 3.68 4.95 639 ABL002 18.8 7.68 7.83 92.06 ABL003 18.8 2.64 5.39 524 ABL004 18.8 2.89 3.45 80.80 ABL005 22.6 10.8 6.94 5420 ABL006 22.5 19.9 6.45 91.3 ABL007 22.4 9.86 6.6 135.8 ABL008 24.8 1.3 7.44 106.9 ABL009 23.9 4.52 6.97 331 ABL010 19.1 2.23 7.87 587 ABL011 19 1.24 8 698 ABL012 17.4 1.66 8.6 707 ABL013 17.4 4.29 7.41 436 7 0 ABL014 24.1 2.09 6.91 110 <25 à <5 à 6,5 5,5 <3000 ABL015 24.1 1.74 6.84 198.8 25 20 à à ABL016 24 2.92 6.64 24.8 9,0 8 ABL017 24 1 6.87 218 ABL018 24 2.4 6.94 203 ABL022 25.9 1.66 6.31 232 ABL023 25.9 5.85 6.43 228 ABL024 25.9 5.5 6.37 222 ABL025 22.5 99.3 7.58 557 ABL026 22.4 203 6.5 85.1 ABL027 22.4 18.9 7.07 619 ABL028 15.9 8.63 8.98 829
55 Procédés et Ecologie Industrielle C A Q 2019
ABL029 15.7 6.92 8.77 618 ABL030 15.7 8.26 8.24 262 ABL031 15.7 5.52 8.84 810 ABL032 15.6 7.27 8.36 34.4 ABL035 22.4 2.03 7.45 1037 ABL036 22.8 1.05 7.65 418 ABL037 22.4 48.8 6.8 139.2 ABL038 21.2 2.56 7.22 440 ABL039 22.4 6.48 6.94 215 ABL040 24.1 9.06 6.47 816 ABL041 24.6 1.18 6.51 235 ABL047 22.2 6.51 6.65 1178 ABL048 19 4.04 7.73 926 ABL052 15.7 6.65 7.23 2000 ABL054 15.7 8.45 7.66 988 ABL056 19 3.29 6.56 226 ABL057 17.6 2.86 7.49 337 ABL058 15.8 5 7 1694 ABL059 19 3.54 7.67 252 ABL060 19.8 0.32 7.62 377 ABL061 19.8 0.32 7.5 368 ABL062 19.8 0.28 7.31 355 ABL063 19.8 0.27 7.27 342 ABL064 19.7 0.39 7.56 570 ABL065 19.7 1.92 7.92 4.9
56 Procédés et Ecologie Industrielle C A Q 2019
Tableau n°15 : Comparaison des résultats des paramètres chimiques (cations) des eaux de l’aquifère par rapport aux normes de potabilité Paramètres chimiques : cations
2+ 2+ + 2+ 3+ Ca Mg NH4 Fe /Fe Numéro -1 -1 -1 -1 d’identité des (mg.l ) (mg.l ) (mg.l ) (mg.l ) forages Normes Normes Normes Normes
OMS OMS OMS OMS
Malgache Malgache Malgache Malgache ABL001 28.00 22.60 0.01 0.08 ABL002 156.00 131.22 0.07 0.12 ABL003 29.60 25.03 0.13 0.04 ABL004 572.00 306.00 0.02 0.50 ABL005 29.60 87.72 0.10 0.04 ABL006 10.00 6.08 0.05 0.02 ABL007 12.00 14.34 0.01 0.01 ABL008 18.40 5.83 0.00 0.30 ABL009 18.40 8.26 0.00 0.20 ABL010 10.40 4.13 0.41 0.01 ABL011 8.00 4.37 0.39 0.01 ABL012 12.00 2.92 0.05 0.02 ABL013 56.00 24.30 0.05 0.08 0 0 0 0 ABL014 17.20 8.99 0.00 0.30 ≤200 à ≤50 à ≤0,5 à ≤0,5 à ABL015 23.20 6.32 0.00 0.35 200 200 1 10 ABL016 6.40 0.49 0.00 0.25 ABL017 23.60 9.48 0.00 0.20 ABL018 19.60 8.75 0.00 0.20 ABL022 22.00 9.72 0.00 0.04 ABL023 22.00 8.51 0.00 0.08 ABL024 21.20 8.51 0.00 0.06 ABL025 10.00 15.07 0.01 0.04 ABL026 11.60 0.73 0.24 0.15 ABL027 20.00 39.61 0.00 0.20
57 Procédés et Ecologie Industrielle C A Q 2019
ABL028 29.60 13.61 0.04 0.06 ABL029 42.00 29.17 0.04 0.60 ABL030 21.80 10.45 0.03 0.02 ABL031 15.20 9.72 0.03 0.02 ABL032 6.00 5.35 0.02 0.02 ABL035 26.00 29.16 0.06 0.00 ABL036 14.80 12.88 0.26 0.00 ABL037 12.00 9.72 0.09 0.02 ABL038 5.60 5.83 0.17 0.00 ABL039 14.00 16.52 0.41 0.30 ABL040 23.60 9.72 0.02 1.20 ABL041 25.20 14.34 0.00 0.06 ABL047 11.20 5.83 0.01 0.02 ABL048 74.40 12.64 0.32 0.04 ABL052 128.00 35.48 0.16 0.00 ABL054 83.20 55.40 0.05 0.00 ABL056 8.80 4.37 0.06 0.00 ABL057 32.00 14.58 0.04 0.04 ABL058 80.00 14.58 0.18 0.00 ABL059 42.00 6.32 0.06 0.02 ABL060 37.60 31.59 0.01 0.00 ABL061 29.20 26.00 0.04 0.00 ABL062 20.00 19.44 0.01 0.00 ABL063 30.00 25.52 0.01 0.00 ABL064 44.00 17.01 0.03 0.00 ABL065 29.20 18.71 0.02 0.02
58 Procédés et Ecologie Industrielle C A Q 2019
Tableau n°16 : Comparaison des résultats des paramètres chimiques (anions) des eaux de l’aquifère par rapport aux normes de potabilité Paramètres chimiques : anions
− 2− − − 퐶푙 푆푂4 푁푂2 푁푂3
-1 -1 -1 -1 Identité des (mg.l ) (mg.l ) (mg.l ) (mg.l ) forages Normes Normes Normes Normes
OMS OMS OMS OMS
Malgache Malgache Malgache Malgache ABL001 195.96 11.60 0.00 1.75 ABL002 50.56 63.65 0.51 2.81 ABL003 168.98 2.06 0.02 1.82 ABL004 3640.00 113.80 0.01 1.83
ABL005 1736.66 245.25 2.69 11.92
ABL006 32.66 0.00 0.03 0.00
ABL007 13.49 0.00 1.36 4.73
ABL008 29.82 0.00 0.00 0.99
ABL009 30.53 3.47 0.00 5.68
ABL010 26.98 7.89 0.55 3.76
ABL011 5.68 8.38 0.17 1.48 ABL012 22.72 8.96 0.05 0.66 ABL013 11.36 0 2.46 0 0.75 4.99 ABL014 7.81 ≤250 à 0.54 ≤250 à 0.00 0 2.30 0 ≤50 ABL015 14.20 500 4.89 500 0.01 ≤0,5 à 2.90 à 20 ABL016 3.55 0.03 0.00 0,5 2.71
ABL017 53.25 4.38 0.00 3.39 ABL018 15.62 4.79 0.07 5.49 ABL022 24.14 10.58 0.03 9.29 ABL023 25.56 11.33 0.24 12.49 ABL024 21.30 10.46 0.15 11.33 ABL025 134.25 17.52 0.35 14.21 ABL026 9.23 5.58 0.00 0.00
59 Procédés et Ecologie Industrielle C A Q 2019
ABL027 127.65 7.62 2.32 0.00 ABL028 86.03 6.02 0.30 0.00 ABL029 66.20 5.13 0.12 0.00 ABL030 35.20 5.32 0.00 0.16 ABL031 15.94 5.60 0.01 0.39 ABL032 10.52 1.85 0.02 0.02 ABL035 220.10 8.12 2.08 6.69 ABL036 8.52 1.63 0.07 3.28 ABL037 10.65 0.00 0.79 3.27 ABL038 31.95 0.30 0.00 0.00 ABL039 5.68 4.73 0.00 0.00 ABL040 154.07 101.84 1.12 14.07 ABL041 24.85 13.48 0.92 14.21 ABL047 6.39 3.58 0.00 0.00 ABL048 49.70 60.34 0.02 0.45 ABL052 142.00 225.33 0.00 0.00 ABL054 96.56 215.51 0.05 0.88 ABL056 11.36 1.44 0.06 2.57 ABL057 9.23 3.96 0.02 0.98 ABL058 124.96 258.50 0.00 0.31 ABL059 9.23 7.51 0.00 1.08 ABL060 7.20 4.47 0.01 0.00 ABL061 7.20 3.43 0.02 0.00 ABL062 10.65 4.59 0.01 0.00 ABL063 19.17 17.46 0.01 1.15 ABL064 36.92 47.08 0.01 0.84 ABL065 35.50 19.56 0.02 0.85
60 Procédés et Ecologie Industrielle C A Q 2019
III. 3. 2 Discussion des résultats
III. 3. 2. 1 Paramètres physiques
III. 3. 2. 1. 1 Température
Les valeurs de la température dans tous les 50 points de forages varient entre 15,6 °C et 25,9 °C. Toutes ces valeurs ne sont pas comprises entre la valeur inferieur (7°C) et la valeur limite (25°C) des normes de potabilité de l’eau. La température 25,9 °C des trois points de forages ABL022, ABL023 et ABL024 ne sont pas conformes aux normes de potabilité à part les restes 47 points de forages.
III. 3. 2. 1. 2 Turbidité
Les valeurs de la turbidité dans tous les 50 points de forages varient entre 0.27 et 203 NTU. Toutes ces valeurs ne sont pas comprises entre la valeur inferieur (0 NTU) et la valeur limite (20 NTU) des deux normes de potabilité proposée. Les turbidités 99.3 NTU, 203 NTU et 48.8 NTU des trois points de forages ABL025, ABL026 et ABL037 ne sont pas conformes aux normes de potabilité.
III. 3. 2. 1. 3 pH
Par rapport aux deux normes, les valeurs de pH ne sont pas tous comprises entre la valeur inferieur (5,5) et la valeur limite (9,0). Les valeurs du pH dans les trois points de forages ABL001 (4.95), ABL003 (5.39) et ABL004 (3.45) ne sont pas conformes aux normes de potabilité.
III. 3. 2. 1. 4 Conductivité
Ces résultats sont conforment aux normes et inferieurs à la valeur limite fixée par les deux normes.
III. 3. 2. 2 Paramètres chimiques
L’étude est basée par les ions majeurs dans ces paramètres dans les eaux à analyser.
III. 3. 2. 2. 1 Nitrite et nitrate
Le dosage des nitrates sont effectuées avec le spectrophotomètre. Les résultats obtenus pour tous les échantillons analysés sont inférieurs à 20 mg.l-1, donc ils restent conformes aux normes de potabilité.
61 Procédés et Ecologie Industrielle C A Q 2019
Mais pour le dosage des nitrites, les résultats obtenus pour tous les échantillons analysés ne sont pas inférieurs à 0,5 mg.l-1, donc les eaux des points de forages ABL005 (2.69 mg.l-1), ABL007 (1.36 mg.l-1), ABL010 (0.55 mg.l-1), ABL013 (0.75 mg.l-1), ABL027 (2.32 mg.l-1), ABL035b (2.08 mg.l-1) et ABL040 (1.12 mg.l-1) ne sont pas conformes aux normes de potabilité.
III. 3. 2. 2. 2 Sulfate
Les valeurs représentées dans le tableau 21 montrent une variation des concentrations des ions sulfates entre 0 mg/L et 258.50 mg.l-1. À la norme de potabilité Malgache, la valeur 258.50 mg.l-1 du point de forage ABL058 n’est pas conforme à cette norme mais à la norme recommandée par l’organisation Mondiale de la Santé, cette valeur est conforme et inférieurs à la directive en vigueur.
III. 3. 2. 2. 3 Chlorure
D’après les résultats obtenus, les teneurs de l’eau traitée en chlorure varient entre 5.68 mg/l et 3640.00 mg/l. Les concentrations 3640.00 mg/l 1736.66 mg/l dans les deux points de forages ABL004 et ABL005 ne sont pas conforme aux normes de potabilité. Les autres concentrations restent dans les valeurs souhaitées pour une eau destinée à la consommation humaine.
III. 3. 2. 2. 4 Sodium
Selon les résultats obtenus, les concentrations du Sodium varient entre 2.30 mg.l-1et 285.20 mg.l-1. Ces teneurs en Sodium sont élevées mais respectent les valeurs limites déterminées par les normes.
III. 3. 2. 2. 5 Calcium
L’eau du forage ABL004 avec une teneur 572.00 mg.l-1 en Calcium n’est pas conforme aux normes de potabilité. Les teneurs en Calcium du reste point de forages varient de 5.60 mg.l- 1 jusqu’au 156.00 mg.l-1. Ces concentrations sont conformées aux directives en vigueur car il y a de valeurs qui ne dépassent pas à la valeur limite de normes de conformités.
III. 3. 2. 2. 6 Magnésium
L’eau du forage ABL004 avec une teneur 306.00 mg.l-1 en Magnésium n’est pas conforme aux normes de potabilité. Les teneurs en Magnésium du reste point de forages varient de 0.73 mg.l-1 jusqu’au 131.22 mg.l-1. Ces concentrations sont conformées aux directives en vigueur car il y a de valeurs qui ne dépassent pas à la valeur limite de normes de conformités.
62 Procédés et Ecologie Industrielle C A Q 2019
III. 3. 3 PROPOSITIONS DE TRAITEMENTS POUR RENDRE UNE EAU POTABLE
Nous proposons une sorte de traitements pour rendre une eau potable. En effet, l’eau traitée doit répondre aux normes de potabilité Malgache et de l’OMS. Les critères à considérer sont :
- Détermination du taux de traitement, - Essais de floculation, - Demande en chlore.
III. 3. 3. 1 Détermination du taux de traitement
Le calcul du taux de traitement s’effectue à partir de la relation de conservation de masse suivante : Masse de produit en solution = Masse de produit à injecter Ou 푸 × 풕 = 풄 × 풅 Avec
En laboratoire Q : prise d’essais en L t : taux de traitement en mg. L-1 c : concentration du produit de traitement en g. L-1 d : quantité de produit injecté à partir de la solution mère en mL Sur ouvrage de traitement Q : débit d’eau à traiter en m3/h t : taux de traitement en g. m-3 c : concentration du produit de traitement en g. L-1 d : débit de la pompe doseuse en L/h
La liste des réactifs utilisés au cours du traitement sont mentionnés dans le tableau ci-après.
63 Procédés et Ecologie Industrielle C A Q 2019
Tableau n°17 : Liste des réactifs utilisés au cours du traitement de l'eau pour la rendre potable
Noms Concentrations Rôles Utilisations
(en g. L-1)
Sulfate d’alumine : 10 Coagulant – floculant Coagulation
Al2(SO4)3 Floculation
Chlorure ferrique : Coagulant – floculant Coagulation
FeCl3 Floculation
Chaux : Ca(OH)2 2 Adjuvant de floculation Déferrisation
Déferrisant Régulation du pH
Neutralisant
Hypochlorite de 1 Oxydant Pré-chloration
calcium : Ca(ClO)2 Destruction des germes Stérilisation pathogènes (désinfectant)
Polymères Adjuvant de floculation Coagulation
Facilitent la floculation Floculation
III. 3. 3. 2 Essais de floculation
III. 3. 3. 2. 1 But
Un essai de floculation est pratiqué afin de déterminer la nature et les doses des réactifs (coagulants – floculants) tel que la chaux, le sulfate d’alumine, chlorure ferrique ou polymères.
III. 3. 3. 2. 2 Principe
Les essais consistent à apprécier la qualité de la floculation ainsi que la turbidité minimale après introduction d’une quantité croissante d’ingrédients en solution dans divers (quatre minimum) béchers de 1L.
III. 3. 3. 2. 3 Réactifs
Les réactifs utilisés sont mentionnés ci-après en fonction de son rôle.
64 Procédés et Ecologie Industrielle C A Q 2019
Clarification Sulfate d’alumine (S.A.) : 10 g. L-1 Chaux en amont (CH.) : 2 g. L-1 Déferrisation Chaux (CH.) : 10 g. L-1
III. 3. 3. 2. 4 Matériels nécessaires
Les matériels utilisés sont cités ci-après : Floculateur à vitesse réglable entre 0 et 150 tr/min Quatre à six vases de 1 L Un siphon Un chrono ou une montre Matériel de mesure du pH, de fer et de matières organiques Turbidimètre Agitateur
III. 3. 3. 2. 5 Mode opératoire
Prélever l’eau brute dans un seau de 10 L, noter son aspect ; Mesurer le pH, la turbidité, la teneur en fer et éventuellement les matières organiques ; Remplir les béchers jusqu’au trait 1000 mL avec de l’eau brute agitée ; Brancher le floculateur ; A l’aide d’une pipette, introduire dans chaque bécher des quantités croissante de réactifs ; Placer les béchers sur les floculateurs et abaisser les hélices dans l’eau ; Effectuer une agitation rapide à 100 tr/min pendant 2 min, puis une agitation lente à 40 tr/min pendant 20 min. Noter le temps d’apparition des premiers flocs ; Après 15 min d’agitation lente, la qualité de la floculation sera évaluée (aspect des flocs) ; Laisser décanter 10 à 15 min. Noter la vitesse de décantation et la cohésion des boues ; Siphonner la moitié de la hauteur d’eau de chacun des béchers ; Contrôler le pH, la turbidité, le fer et les matières organiques sur les eaux siphonnées ; Noter chaque bécher selon la qualité de la floculation.
65 Procédés et Ecologie Industrielle C A Q 2019
III. 3. 3. 2. 6 Expression des résultats
Soient di la dose de chaque réactif dans chaque bécher de 1L et Vi le volume de réactif de concentration c à ajouter dans chaque bécher (en mL).
Les résultats des essais de floculation doivent présenter sous forme de tableau ci-après :
Tableau n°18 : Exemple de tableau récapitulatif des résultats d'un essai de floculation
Becher N° 1 2 3 4 5 6
-1 Dose de réactif di (en mg. L )
Volume de réactif vi (en ml)
Temps d’apparition des flocs
Aspect des flocs (pas, peu visible, petit, moyen, gros)
Décantation des flocs
Cohésion des boues
Turbidité eau décantée (E.D.)
pH E.D.
Fer E.D
MO E.D.
Notation
E.D. : Eau décantée
La dose optimale de réactif correspond à celle avec la meilleure notation. C’est le taux d’ingrédient en g.m-3 noté t.
Le pH contribue grandement au traitement des eaux.
Cas du S.A. Le pH de bonne floculation, compris entre 6 et 7,2, correspond à la formation
maximale du précipité de 퐴푙(푂퐻)3
66 Procédés et Ecologie Industrielle C A Q 2019
Réaction chimique mise en œuvre :
퐴푙2푆푂4 + 18퐻2푂 + 3퐶푎(퐻퐶푂3 )2 2퐴푙(푂퐻)3 + 6퐶푂2 + 18퐻2푂 La réussite d’une floculation réside dans l’hydrolyse de tout le S.A. introduit
dans l’eau en 퐴푙(푂퐻)3 ; c’est pourquoi l’adjonction de chaux en amont est
nécessaire pour avoir le maximum de 퐴푙(푂퐻)3 ퟏ ퟏ ퟏ ퟏ Le taux de chaux en amont peut varier entre S.A., S.A., S.A., S.A. ퟔ ퟓ ퟒ ퟑ Cas de la chaux (Déferrisation) Le pH le plus favorable la floculation, situé entre 8 et 9, correspond à la formation
maximale de précipité Fe(OH)2 .
III. 3. 3. 3 Demande en chlore III. 3. 3. 3. 1 But
La demande en chlore est effectuée pour déterminer la dose optimale de produit chloré en vue d’avoir une désinfection suffisante et efficace.
III. 3. 3. 3. 2 Principe
La demande en chlore est une méthode qui consiste à introduire des doses croissantes de chlore dans une série de béchers contenant un même volume d’eau à désinfecter. Le taux de chlore résiduel libre mesuré au bout d’un certain temps en fonction de la dose ajoutée est une droite si l’échantillon d’eau étudiée exempte d’ammonium, par contre elle passe par un minimum appelé Break-point ou point de cassure avant d’augmenté régulièrement si l’eau à analyser renferme de l’ammonium.
Le taux optimal de désinfection correspond à la présence de chlore résiduel libre de 0,5 à 1 mg. L-1 après 30 min de contacte en absence de matières organiques azotées ou 1 à 2 h en présence de matières organiques azotées.
III. 3. 3. 3. 3 Réactifs
Les réactifs utilisés sont mentionnés ci-dessous. - Solution d’hypochlorite de calcium de concentration 1 mg. L-1 - Orthotolidine
III. 3. 3. 3. 4 Matériels utilisées
Les matériels utilisés sont cités ci-dessous : Six béchers de 250 mL
67 Procédés et Ecologie Industrielle C A Q 2019
Pipettes de 1 ou 2 mL Comparateur hydrocure Plaquette chlore libre 0,5 à 2 mg. L-1
III. 3. 3. 3. 5 Mode opératoire
Dans une série de six béchers de 250 mL et y introduire 100 mL d’eau à désinfecter ; Ajouter dans chacun d’eux à l’aide d’une pipette des quantités croissantes d’hypochlorite de calcium de concentration 1 mg. L-1 ; Agiter et couvrir chaque récipient d’une feuille de papier, laisser en contact pendant au moins 30 min ; Agiter au milieu et à la fin de l’expérience ; Mesurer le chlore résiduel libre dans les six béchers en guise de contrôle de la désinfection.
III. 3. 3. 3. 6 Calcul de volume de désinfectant à injecter
Soient : 풎풊 = 풄풊푽풊 et 풎풆 = 풅풊푽
D’après la loi de conservation de la matière :
Quantité de produit injecté = Quantité de produit reçu
C’est-à-dire : 풎풊 = 풎풆 d’où 풄풊푽풊 = 풅풊푽
풅풊×푽 On a alors : 푽풊 = ퟑ 풄풊×ퟏퟎ
Avec :
-1 ci = 1 mg. L Concentration de la solution d’hypochlorite de calcium à ajouter -1 di : la dose d’hypochlorite dans chaque bécher (mg. L )
Vi : le volume d’hypochlorite à ajouter (en mL) V = 100 mL Volume de l’échantillon d’eau à analyser
풅 ×ퟏퟎퟎ En appliquant cette formule, on obtient : 푽 = 풊 풊 ퟏퟎퟎퟎ
68 Procédés et Ecologie Industrielle C A Q 2019
III. 4 RELATION ENTRE LES PARAMETRES DE QUALITE PHYSICO-CHIMIQUE DE L’EAU ET LA GEOLOGIE Cette relation est donnée dans le tableau n°19.
Tableau n°19 : Relation qualité de l’eau avec la géologie
Identité Pf Aquifère Substratum Faciès Ions majeurs C° (mg.l-1) pH des (m) forages ABL001 30,25 Grès Grès 4.95 compact ABL002 30,9 Schiste Schiste 7.83 ardoisier ABL003 24,7 Grès Grès Chlorée ou - Magnésium 6,08 à 306,00 5.39 compact sulfaté calcique - chlore 32,66 à 3640,00 ABL004 28,5 Carapace et 3.45 sableux magnésienne ABL005 42,95 Sable moyen 6.94 ABL006 25 Sable grossier 6.45 ABL007 22 Sable moyen à - Magnésium 14,44 6.6 grossier - bicarbonate 84,18 ABL008 44,55 Argile en Argile 7.44 lamelle ABL009 43,95 Argile en Argile 6.97 lamelle en abondance ABL010 34 Schiste sain Schiste 7.87
ABL011 48 Schiste sain Schiste 8 Bicarbonaté - Calcium 8,00 à 56,00 ABL012 68 Schiste sain Schiste calcique et 8.6 magnésienne - bicarbonate 61,00 à 490.44 ABL013 28 Schiste Schiste 7.41 ABL014 46,75 Argile en Argile 6.91 lamelle ABL015 50 Grès à sable 6.84 fin argileux blanchâtre ABL016 42,8 Schiste Schiste Carbonaté - Calcium 6,40 6.64 grisâtre calcique et magnésienne - carbonate 0,00 ABL017 46,45 Schiste Schiste Chlorée ou - Magnésium 9,48 6.87 métamorphisé sulfaté calcique et - chlore 53,25 magnésienne ABL018 48,20 Schiste Schiste Carbonaté - Calcium 19,60 6.94 grisâtre calcique et magnésienne - carbonate 0,00 ABL022 45 Argile grisâtre Argile 6.31 ABL023 40 Argile grisâtre Argile 6.43 ABL024 49,85 Grès argileux à Bicarbonaté - Calcium 10,00 à 22,00 6.37 calcique et sable fin - bicarbonate 61,00 à 143,96 ABL025 26,30 Argile moyen Argile magnésienne 7.58 verdâtre ABL026 25 Argile grisâtre Argile 6.5
69 Procédés et Ecologie Industrielle C A Q 2019
ABL027 16,25 Sable fin + Chlorée ou - Magnésium 9,48 7.07 Argile vert sulfaté calcique et - chlore 53,25 magnésienne ABL028 40,1 Schiste Schiste Chlorée ou - Magnésium 13,61 8.98 sulfaté calcique fissurée - chlore 86,03 ABL029 30,70 Schiste Schiste et 8.77 magnésienne ABL030 29,10 Schiste Schiste Carbonaté - Calcium 21,88 et 15,20 8.24 calcique et ABL031 44,26 Schiste Schiste magnésienne - bicarbonate 0,00 et 24,40 8.84 ABL032 31,50 Schiste Schiste Chlorée ou - Magnésium 5,35 8.36 sulfaté calcique et - chlore 10,52 magnésienne ABL035 27 Sable moyen à 7.45 grossier ABL036 50,85 Sable fin 7.65 Bicarbonaté - Magnésium 5,83 à 29,16 ABL037 24 Sable grossier calcique et 6.8 - bicarbonate 61,00 à 414,80 ABL038 30,10 Sable grossier magnésienne 7.22 ABL039 25,30 Argile Argile 6.94 ABL040 50 Argile gréseux Argile - Calcium 23,60 et 25,20 6.47 blanc verdâtre - bicarbonate 93,94 et 67,10 ABL041 53,75 Argile en Argile 6.51 lamelle noire ABL047 20,83 Grès Grès - Magnésium 5,83 6.65 compact - bicarbonate 78,08 ABL048 43 Schiste Schiste 7.73 ABL052 45 Sable moyen 7.23 argileux
ABL054 26,85 Argile noire Argile 7.66
ABL056 27,85 Sable moyen + 6.56 Débris Bicarbonaté - Calcium 8,80 à 128,00 schisteux calcique et - bicarbonate 62,22 à 722,24 magnésienne ABL057 28 Schiste Schiste 7.49
ABL058 49,10 Schiste Schiste 7 ABL059 25 Migmatite Migmatite 7.67 ABL060 21 Amphibolite Amphibolite 7.62 sain ABL061 22 Amphibolite Amphibolite 7.5
ABL062 21 Amphibolite Amphibolite 7.31 - Magnésium 17,01 à 31,59 ABL063 21,25 Migmatite sain Migmatite 7.27 - bicarbonate 176,90 à 256,20 ABL064 21 Migmatite Migmatite 7.56 ABL065 21,80 Micaschiste Micaschiste 7.92 sain fracturé
D’après ce tableau, la comparaison entre les paramètres de qualité physico-chimique de l’eau et la géologie montre qu’il y a influence entre les deux, c’est-à-dire les paramètres qualité de l’eau varient selon la nature de l’aquifère du sous-sol.
70 Procédés et Ecologie Industrielle C A Q 2019
III. 5 RECOMMANDATIONS
Pour améliorer la qualité des eaux de forages proposons les solutions suivantes :
à court terme, il faut sensibiliser les populations et les inciter à traiter l’eau non potable des forages avant consommation, et leur rassurer qu’on peut faire reculer toutes les maladies d’origine hydrique par un approvisionnement suffisant en eau salubre et par l’amélioration de l’assainissement et des conditions d’hygiène. En collaboration avec les services de la santé, pourraient être mis au point- après contrôle des procédés de traitement comme la chloration. à moyen terme, l’alimentation des villages périphériques pourrait être assurée par des forages. D’autre part assurer l’approvisionnement en eau par le réseau d’adduction moderne fournissant de l’eau potable aux Fokontany non encore suffisamment dotés.
Les résultats permettront de mettre à la disposition des autorités des données de base susceptibles d’être exploitées dans le cadre de l’amélioration de la qualité des eaux de forages. Pour lutter contre la dégradation de la qualité de l’eau de forages, nous recommandons dans un avenir très proche le respect des mesures suivantes :
A l’endroit des autorités administratives . Un contrôle permanent la qualité de l’eau dans les forages au moins annuelle. . Etablir des normes nationales de la qualité des eaux de consommation . Mettre en place un système d’évacuation correcte des eaux usées. . Exiger le respect des normes de protection des forages.
Revêtement intérieur : le forage doit être étanche, sa profondeur doit être suffisante.
Revêtement extérieur : il comprend généralement :
Une margelle : c’est équipement fait en surélévation de l’ouverture du forage. Elle a pour but d’arrêter tout ce qui doit passer par l’ouverture du forage pour contaminer l’eau. La dalle de couverture : elle est en béton armé et de dimensions variables suivant le diamètre du forage. Elle repose sur la margelle et est conforme à ses dimensions. Aux populations
. Respecter une distance minimum de quinze mètres entre forage et latrines.
. Traiter l’eau des forages non conformés par des normes de potabilité.
71 Procédés et Ecologie Industrielle C A Q 2019
. Eviter la vidange des fosses d’aisances dans les rues et faire appel aux services compétents pour effectuer ce travail.
. Aménager l’environnement de l’endroit où se situe le point du forage.
. Adapter des mesures de potabilisation de l’eau à domicile.
Aux partenaires de développement
. Maintenir un appui constant au renforcement des travaux d’assainissement au niveau du District d’Ambilobe.
. Maintenir également leur appui dans le financement des activités de lutte contre la pollution de l’eau au niveau du District d’Ambilobe.
72 Procédés et Ecologie Industrielle C A Q 2019
CONCLUSION Les eaux souterraines sont des ressources en eau exploitées par l’homme pour divers usages. Une grande partie de la population urbaine se fournit de ces eaux de forages pour répondre à leur besoin. Mais la majorité de ces forages n’est pas entretenue. L’eau peut être aussi une source de maladie.
L’étude hydrogéochimique du District d’Ambilobe nous ont permis de déterminer les caractéristiques hydrogéochimiques de la zone d’étude qui sont principalement les faciès chimiques ainsi de comprendre le fonctionnement d’un aquifère.
Le résultat d’analyse des paramètres physico-chimiques de l’eau est traitée par les logiciels « diagramme » : Piper et Schöeller Berkallof, l’utilisation de ces logiciels est de déterminer le faciès chimique de l’eau et les ions majeurs correspondants à ces faciès dans l’eau à analyser.
L’étude hydrogéochimique a été réalisée afin de caractériser la qualité des eaux souterraines. Les faciès géochimiques des eaux de l’aquifère sont :
Chlorée ou sulfaté calcique et magnésienne Bicarbonaté calcique et magnésienne Carbonaté calcique et magnésienne
L’interaction eau-roche joue donc un rôle important dans la minéralisation de l’eau. Les cations les plus abondants sont magnésium Mg et calcium Ca, qui proviennent tous de la décomposition des roches riches en plagioclases calciques ou amphibolites et minéraux ferromagnésiens. La teneur en potassium K, généralement très faible, qui provienne de la décomposition des feldspaths et des micas. Les bicarbonates dont l’origine est essentiellement contrôlée par la diffusion du 퐶푂2 atmosphérique et organique. Les faciès chlorurés sont aussi importants et témoignent des apports de surface.
En générale le résultat de la comparaison entre les résultats de donnés durant l’analyse par rapport aux normes de potabilité Malgache et la norme selon OMS montre que les seize eaux dans les forages du District d’Ambilobe ne sont pas conforme à ces deux normes, ce non conformément est dû que ces eaux dans ces forages sont polluées. Cette présente étude prouve l’existence des apports polluants dans la nappe aquifère de la zone d’étude.
Ainsi, la répartition spatiale des éléments chimiques a confirmé que l’origine de ces faciès est fortement liée à la nature lithologique et les activités anthropiques.
73 Procédés et Ecologie Industrielle C A Q 2019
Pour faire face au problème de pollution, il faudra en priorité parvenir à déterminer les aires d’alimentation en vue de mettre en place des périmètres de protection pour les ouvrages très vulnérables mais non encore pollués. On prétend à éliminer toutes formes de pollution surtout la pollution de l’eau. Des divers traitements sont suggérer pour rendre l’eau potable.
Cette étude suscite un suivi à long terme du site, la protection ou préservation des ressources en question et des travaux conceptuels en assainissement.
Les forages d’eau sont bien adaptés pour satisfaire le besoin en eau potable dans cette zone d’étude.
74 Procédés et Ecologie Industrielle C A Q 2019
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75
ANNEXES
ANNEXE I : INFORMATION SUR LA QUALITE
Pour bien comprendre la qualité, il s’agit d’en expliciter un certain nombre des mots, des idées, des concepts et des principes.
Voici quelques définitions concernées sur la qualité :
La qualité est la conformité d’un produit, d’un service, d’un organisme par rapport aux attentes implicites et explicites d’un client. Selon la norme ISO 9000 : 2005, la qualité est l’aptitude d’un ensemble de caractéristique à satisfaire des exigences. Notez bien que le terme qualité peut être utilisé avec de qualificatif tel que médiocre, bon ou excellent. Le système est l’ensemble des éléments corrélés ou interactifs. Le management est une activité cordonné pour orienter et contrôler un organisme (ou individu). Le système de management est un système permettant d’établir une politique et des objectifs et d’atteindre ces objectifs. La maitrise de la qualité est la partie de management de la qualité accès sur la satisfaction des exigences pour la qualité. L’assurance de la qualité est la partie du management de la qualité visant à donner confiance en ce que les exigences pour la qualité seront satisfaites. L’amélioration continue est une activité régulière permettant d’accroitre la capacité à satisfaire aux exigences. Le produit est le résultat d’un processus. Le client c’est l’organisme ou la personne qui reçoit un produit. La procédure c’est la manière spécifiée d’effectuer une activité ou un processus. La traçabilité est l’aptitude à trouver l’historique, la mise en œuvre ou l’emplacement de ce qui est examiné. L’audit qualité est le processus méthodique indépendant ou documenté permettant d’obtenir les preuves d’audit et d’évaluation de manière objective pour déterminer dans quelle mesure les critiques d’audit sont satisfaits.
I
Selon l’AFNOR, la normalisation c’est l’ensemble des règles techniques résultants de l’accord des producteurs et usages et visant à spécifier, unifier et simplifier en vue d’un meilleur rendement des touts domaine de l’activité humaine. La norme c’est le document de normalisation.
Historiquement, la qualité est résumée par le schéma ci-dessous :
Composante sociale :
-implication du personnel -participation du personnel Qualité Totale
Management de la Qualité
Assurance Qualité Qualité Totale
Contrôle Statistique Management de la
Contrôle Qualité Assurance QualitéQualité Composante économique :
-image de l’entreprise Contrôle Statistique -réduction des couts qualité
Contrôle Qualité -amélioration continue
Composante économique : Le contrôle qualité est l’évaluation de la conformité- imagepar observation de l’entreprise et jugement si nécessaire de mesure d’essai ou de calibrage. -réduction des couts qualité Le management total de la qualité est le mode de management-amélioration de l’organismecontinue centré sur la qualité et basée sur la participation de tous ces nombres et visant au succès à longue terme par la satisfaction du client et à des avantages pour tous les nombres de l’organisme et pour tous les sociétés.
II
ANNEXE II : DESCRIPTION DES PARAMETRES DE QUALITE PHYSICOCHIMIQUE DE L’EAU
Paramètres organoleptiques. La couleur
La couleur après filtration est due, le plus souvent, à la présence de matières organiques colorées dissoutes ou colloïdales (substances chimiques, métaux ou rejets industriels). Il n’y a pas de relation entre la couleur et la concentration en matières organiques. Elle est mesurée par comparaison à une solution de référence (Platine –Cobalt). [13] [14]
La saveur
La croissance en micro-organismes, la présence des substances organochlorés peuvent provoquer une mauvaise saveur de l’eau.
L’odeur : la présence de substances organiques volatiles ou de certains gaz dans l’eau caractérise son odeur.
La turbidité
Elle provient de la présence des matières en suspension (argiles, limons, particules fibreuses, particules organiques colloïdales, plancton).
En relation avec la mesure des matières en suspension, elle donne une première indication sur les matières colloïdales d’origine minérale ou organique.
Paramètres physiques. La température
La connaissance de la température de l’eau est primordiale car elle joue un rôle très important dans la solubilité des sels et la détermination du pH. La température constitue aussi un facteur physiologique agissant sur le métabolisme de croissance des micro – organismes vivants dans l’eau.
Les variations de la température de l’eau d’un milieu sont liées à la géologie, à la climatologie et aux activités humaines. [14]
Le pH (potentiel d’hydrogène) :
Le pH est un paramètre physique important pour la caractérisation des solutions, en particulier les eaux résiduaires.
III
+ Le pH caractérise la concentration d’une eau ou d’une solution en ions hydronium 퐻3푂 , ildétermine l’acidité ou l’alcalinité.
Le pH des eaux de surface est lié à la nature géologique de ces terrains :
- les eaux ont un pH acide si le pH < 7, la concentration en ions hydroxydes est inférieure − + à la concentration en ions hydronium notée par [푂퐻 ] < [퐻3푂 ]. Dans les régions granitiques, schisteuses, en zones de tourbières ou forestières, le pH de l’eau est acide
- les eaux ont un pH basique si pH > 7, la concentration en ions hydronium est inférieure + − à la concentration en ions hydrogènes notée par [퐻3푂 ] < [푂퐻 ]. Le pH basique est caractéristique des régions de calcaires.
- A pH = 7, il y a égalité de la concentration en ions hydroxydes et en ions hydronium + − de l’eau notée par 퐻3푂 = 푂퐻
La valeur du pH altère la croissance et la reproduction des micro-organismes existants dans une eau, la plupart des bactéries peuvent croître dans une gamme de pH comprise entre 5 et 9, l’optimum est situé entre 6,5 et 8,5, des valeurs de pH inférieures à 5 ou supérieures à 8,5affectent la croissance et survie des micro-organismes aquatiques selon l’Organisation Mondiale de la Santé (OMS).
Le pH est un facteur influençant l’écologie, pour permettre le maintien de la vie aquatique, sa valeur doit être comprise entre 6 ,5 à 9. [14]
La conductivité :
La conductivité représente la résistance qu’une eau oppose au passage d’un courant électrique, elle est proportionnelle à la minéralisation de l’eau. Plus l’eau est riche en sels minéraux ionisés, plus la conductivité est élevée.
La conductivité varie également en fonction de la température, elle est plus importante lorsque la température de l'eau augmente.
La plupart du temps la conductivité a une origine naturelle due au lessivage des terrains lorsqu’il pleut. Ce lessivage entraîne la dissolution d’un certain nombre de sels minéraux. Elle peut avoir aussi pour origine l’activité humaine causée par les effluents agricoles, industriels ou domestiques qui contiennent des sels contribuant eux aussi à l’accroissement de la conductivité
On peut distinguer des types d’eau en fonction de sa conductivité :
IV
- Une eau faiblement minéralisée (conductivité < 180 µS / cm) peut entraîner une dissolution des métaux toxiques comme le plomb.
- Une eau moyennement minéralisée (180µS < conductivité < 1000µS)
- Une minéralisation trop importante (conductivité > 1 000 µS/cm peut avoir un goût salé.
La conductivité électrique d’une eau usée dépend essentiellement de la qualité de l’eau potable utilisée et du régime alimentaire de la population et des activités industrielles. [4][15] [14]
Paramètres chimiques : Les matières en suspension (MES) :
Ce paramètre englobe tous les éléments en suspension dans l’eau dont la taille permet leur rétention sur un filtre de porosité donnée. Les matières en suspension sont constituées de matières minérales et de matières organiques en suspension. [16]
Les M.E.S. comprennent :
-les matières décantables correspondent aux M.E.S. qui se déposent au repos pendant une durée fixée conventionnellement à 2 heures. Elles sont exprimées en cm3/l et sont mesurées par lecture directe du volume occupé au fond d'un cône de décantation par le décantât.
-les matières colloïdales représentent la différence entre les M.E.S. et les matières décantables.
Les matières azotées :
L’azote rencontré dans les eaux usées peut avoir un caractère organique ou minéral, il se présente sous quatre formes :
• L’azote organique se transforme en azote ammoniacal.
+ • L’azote ammoniacal (푁퐻4 ) traduit un processus d’ammonification de la matière organique azotée. Les ions ammoniums subissent une nitration par action des bactéries nitrifiantes.
− • L’azote nitreux (푁푂2 ) provient d’une oxydation incomplète de l’azote ammoniacal ou par une réduction des nitrates par dénitrification. Les nitrites sont instables et sont rapidement transformés en nitrates.
− • L’azote nitrique (푁푂3 ) est produit par nitrification de l’azote ammoniacal. Il joue un rôle important dans le développement des algues et participe au phénomène d’eutrophisation. Dans les eaux usées, l’azote se trouve principalement sous forme ammoniacale.
V
Les concentrations des formes oxydées de l’azote sont faibles. [5][14]
Les composés phosphorés :
Dosage des phosphores
Le phosphore est l’un des composants essentiels de la matière vivante. Les composés phosphorés sont deux origines, le métabolisme humain et les détergents. Dans les eaux usées, le phosphore se trouve soit sous forme d’ions orthophosphates isolés et solubles, soit sous forme d’ions phosphates ou sous forme d’ions phosphates avec des molécules organiques contenu dans les matières en suspension, soit sous forme de polyphosphates, qui a tendance à s'hydrolyser en orthophosphates. La somme de ces diverses formes constitue le phosphore total (PT). [17]
Dosage des phosphates
Le phosphate provient du phosphore minéral, l’une des deux formes du phosphore dans les eaux usées urbaines. Le phosphate représente 50 à 90 % du phosphore dans l’ensemble des eaux usées urbaines, c’est un agent fertilisant au même titre que les nitrates.
Le dosage des chlorures :
Ce sont des constituants naturels de la croûte terrestre, les ions chlorures sont présents dans toutes les eaux à des concentrations différentes et sous forme de sels : chlorure de sodium NaCl, chlorure de potassium KCl ou chlorure de calcium CaCl2 introduits par apports naturels ou d'origine humaine. La présence des chlorures en concentrations élevées dans l’eau contenant du sodium donne un goût salé. [4][14]
Le dosage du potassium :
Le potassium est présent constamment dans l’eau, en présence des roches ignées sa teneur peut être importante. Les rejets industriels, en particuliers de mines de potasse et d’usines d’engrais peuvent entraîner des quantités élevées de potassium dans l’eau. Dans les eaux naturelles sa teneur ne dépasse habituellement de 10 à 15 mg/L. [5]
La dureté ou l’hydrométrie :
La dureté ou titre hydrométrique d’une eau correspond à la somme des concentrations en cations métalliques à l’exception de ceux des métaux alcalins et de l’ion hydrogène.
En général, la dureté est due aux ions calcium et magnésium, quelquefois s’ajoutent les ions Fe, Al. La dureté est encore appelée dureté calcique et magnésienne.
VI
La dureté s’exprime en milli équivalent (méq /L) de la concentration en CaCO3, mais très souvent, elle est donnée en degré français (° F) tel que 1 °F correspond à 10 mg de CaCO3.
Le titre alcalimétrie (TA) et le titre alcalimétrie complet (TAC) :
Le titre alcalimétrique ou TA mesure en alcalis libres et en carbonate alcalins. Le titre alcalimétrique complet ou TAC correspond à la teneur de l’eau en alcalis libres, carbonates et hydrogénocarbonates.
Le Demande Chimique en Oxygène (DCO) :
La DCO est la demande chimique en oxygène de l’échantillon après une décantation de 2 heures, elle correspond à la consommation globale à chaud de l’oxygène du dichromate de potassium, par les matières oxydables contenues dans un litre d’effluent, en particulier certains sels minéraux oxydables (sulfites, sulfures), et la majeure partie des composés organiques. Seuls les hydrocarbures échappent à cette puissante oxydation. [4][16] [18]
Elle est exprimée en milligrammes par litre.
Le Demande Biologique en Oxygène en 5 jours (DBO5) :
C’est la quantité d’oxygène consommée à 20 °C et à l’obscurité pendant un temps donné pour assurer par voie biologique l’oxydation ou dégradation des matières organiques présentes dans l’eau usée. On utilise conventionnellement la DBO5, c’est-à-dire la quantité consommée après 5 jours d’incubation. La DBO5 n’est représentative normalement que de la pollution organique carbonée biodégradable. [11][16]
VII
ANNEXE III : EXEMPLE DE FICHE DE COUPE GEOLOGIQUE DU FORAGE
VIII
ANNEXE IV : EXEMPLE DE BULLETIN D’ANALYSE PHYSICO-CHIMIQUE DE L’EAU
1279 / 19
AMBILOBE Novembre 2019 AMPANO 17-nov-19 Eau brute CGC
CGC N° ABL006 18-nov-19 AEP
23 novembre 2019
IX
ANNEXE V : TOUS LES RESULTATS D’ANALYSE PHYSICO-CHIMIQUES DE L’EAU DANS LES 50 POINTS DE FORAGES D’AMBILOBE
2+ 2+ + + 2+ 2 - - 2- - - Paramètres T° Turb pH Cond. Min. Ca Mg Na NH4 Fe / CO3 HCO3 Cl SO4 NO2 NO3 . Fe3+ - (°C) (µS.cm-1) (mg.l-1) (mg.l-1) (mg.l-1) (mg.l-1) (mg.l-1) (mg.l-1) (mg.l-1) (mg.l-1) (mg.l-1) (mg.l-1) -1 -1 (NTU) (mg.l ) (mg.l ) N° ID ABL001 22.4 3.68 4.95 639 59 28.00 22.60 126.90 0.01 0.08 0.00 24.40 195.96 11.60 0.00 1.75 ABL002 18.8 7.68 7.83 92.06 85.19 156.00 131.22 273.29 0.07 0.12 0.00 33.75 50.56 63.65 0.51 2.81 ABL003 18.8 2.64 5.39 524 486 29.60 25.03 109.48 0.13 0.04 0.00 14.64 168.98 2.06 0.02 1.82 ABL004 18.8 2.89 3.45 80.80 74.82 572.00 306.00 235.60 0.02 0.50 0.00 0.00 3640.00 113.80 0.01 1.83 ABL005 22.6 10.8 6.94 5420 5018 29.60 87.72 1151.67 0.10 0.04 0.00 329.40 1736.66 245.25 2.69 11.92 ABL006 22.5 19.9 6.45 91.3 85 10.00 6.08 11.89 0.05 0.02 0.00 48.80 32.66 0.00 0.03 0.00 ABL007 22.4 9.86 6.6 135.8 127 12.00 14.34 6.44 0.01 0.01 0.00 84.18 13.49 0.00 1.36 4.73 ABL008 24.8 1.3 7.44 106.9 99 18.40 5.83 5.52 0.00 0.30 0.00 61.00 29.82 0.00 0.00 0.99 ABL009 23.9 4.52 6.97 331 307 18.40 8.26 19.78 0.00 0.20 0.00 90.28 30.53 3.47 0.00 5.68 ABL010 19.1 2.23 7.87 587 544 10.40 4.13 17.48 0.41 0.01 0.00 412.36 26.98 7.89 0.55 3.76 ABL011 19 1.24 8 698 647 8.00 4.37 3.68 0.39 0.01 0.00 490.44 5.68 8.38 0.17 1.48 ABL012 17.4 1.66 8.6 707 656 12.00 2.92 14.72 0.05 0.02 12.00 447.74 22.72 8.96 0.05 0.66 ABL013 17.4 4.29 7.41 436 403 56.00 24.30 11.06 0.05 0.08 0.00 275.72 11.36 2.46 0.75 4.99 ABL014 24.1 2.09 6.91 110 102 17.20 8.99 5.06 0.00 0.30 0.00 67.10 7.81 0.54 0.00 2.30 ABL015 24.1 1.74 6.84 198.8 184 23.20 6.32 9.20 0.00 0.35 0.00 79.30 14.20 4.89 0.01 2.90 ABL016 24 2.92 6.64 24.8 23 6.40 0.49 2.30 0.00 0.25 0.00 18.30 3.55 0.03 0.00 2.71 ABL017 24 1 6.87 218 202 23.60 9.48 17.83 0.00 0.20 0.00 85.40 53.25 4.38 0.00 3.39 ABL018 24 2.4 6.94 203 188 19.60 8.75 10.12 0.00 0.20 0.00 89.06 15.62 4.79 0.07 5.49 ABL022 25.9 1.66 6.31 232 213 22.00 9.72 15.64 0.00 0.04 0.00 61.00 24.14 10.58 0.03 9.29 ABL023 25.9 5.85 6.43 228 210 22.00 8.51 16.56 0.00 0.08 0.00 61.00 25.56 11.33 0.24 12.49 ABL024 25.9 5.5 6.37 222 207 21.20 8.51 13.80 0.00 0.06 0.00 61.00 21.30 10.46 0.15 11.33 ABL025 22.5 99.3 7.58 557 516 10.00 15.07 103.52 0.01 0.04 0.00 143.96 134.25 17.52 0.35 14.21 ABL026 22.4 203 6.5 85.1 79 11.60 0.73 8.62 0.24 0.15 0.00 52.46 9.23 5.58 0.00 0.00 ABL027 22.4 18.9 7.07 619 574 20.00 39.61 48.17 0.00 0.20 0.00 186.66 127.65 7.62 2.32 0.00 ABL028 15.9 8.63 8.98 829 769 29.60 13.61 137.88 0.04 0.06 0.00 70.88 86.03 6.02 0.30 0.00 ABL029 15.7 6.92 8.77 618 572 42.00 29.17 64.91 0.04 0.60 0.00 50.70 66.20 5.13 0.12 0.00 ABL030 15.7 8.26 8.24 262 243 21.80 10.45 8.74 0.03 0.02 0.00 250.80 35.20 5.32 0.00 0.16 ABL031 15.7 5.52 8.84 810 754 15.20 9.72 109.34 0.03 0.02 20.40 145.62 15.94 5.60 0.01 0.39 ABL032 15.6 7.27 8.36 34.4 69 6.00 5.35 5.06 0.02 0.02 0.00 18.30 10.52 1.85 0.02 0.02 ABL035 22.4 2.03 7.45 1037 966 26.00 29.16 207.44 0.06 0.00 0.00 414.80 220.10 8.12 2.08 6.69 ABL036 22.8 1.05 7.65 418 388 14.80 12.88 15.52 0.26 0.00 0.00 326.96 8.52 1.63 0.07 3.28 ABL037 22.4 48.8 6.8 139.2 129 12.00 9.72 6.90 0.09 0.02 0.00 61.00 10.65 0.00 0.79 3.27 ABL038 21.2 2.56 7.22 440 405 5.60 5.83 92.85 0.17 0.00 0.00 268.40 31.95 0.30 0.00 0.00 ABL039 22.4 6.48 6.94 215 199 14.00 16.52 8.27 0.41 0.30 0.00 146.40 5.68 4.73 0.00 0.00 ABL040 24.1 9.06 6.47 816 757 23.60 9.72 131.27 0.02 1.20 0.00 93.94 154.07 101.84 1.12 14.07 ABL041 24.6 1.18 6.51 235 216 25.20 14.34 16.10 0.00 0.06 0.00 67.10 24.85 13.48 0.92 14.21 ABL047 22.2 6.51 6.65 1178 110 11.20 5.83 6.74 0.01 0.02 0.00 78.08 6.39 3.58 0.00 0.00
X
ABL048 19 4.04 7.73 926 858 74.40 12.64 112.35 0.32 0.04 0.00 463.60 49.70 60.34 0.02 0.45 ABL052 15.7 6.65 7.23 2000 1854 128.00 35.48 239.32 0.16 0.00 0.00 722.24 142.00 225.33 0.00 0.00 ABL054 15.7 8.45 7.66 988 915 83.20 55.40 76.87 0.05 0.00 0.00 331.84 96.56 215.51 0.05 0.88 ABL056 19 3.29 6.56 226 210 8.80 4.37 9.42 0.06 0.00 0.00 62.22 11.36 1.44 0.06 2.57 ABL057 17.6 2.86 7.49 337 312 32.00 14.58 20.52 0.04 0.04 0.00 222.04 9.23 3.96 0.02 0.98 ABL058 15.8 5 7 1694 1569 80.00 14.58 285.20 0.18 0.00 0.00 573.40 124.96 258.50 0.00 0.31 ABL059 19 3.54 7.67 252 231 42.00 6.32 5.98 0.06 0.02 0.00 152.50 9.23 7.51 0.00 1.08 ABL060 19.8 0.32 7.62 377 349 37.60 31.59 7.26 0.01 0.00 0.00 256.20 7.20 4.47 0.01 0.00 ABL061 19.8 0.32 7.5 368 342 29.20 26.00 11.33 0.04 0.00 0.00 214.72 7.20 3.43 0.02 0.00 ABL062 19.8 0.28 7.31 355 330 20.00 19.44 20.59 0.01 0.00 0.00 207.40 10.65 4.59 0.01 0.00 ABL063 19.8 0.27 7.27 342 318 30.00 25.52 12.00 0.01 0.00 0.00 176.90 19.17 17.46 0.01 1.15 ABL064 19.7 0.39 7.56 570 528 44.00 17.01 35.26 0.03 0.00 0.00 219.60 36.92 47.08 0.01 0.84 ABL065 19.7 1.92 7.92 4.9 392 29.20 18.71 35.87 0.02 0.02 0.00 222.04 35.50 19.56 0.02 0.85
XI
TABLE DES MATIERES
REMERCIEMENTS ...... i NOMENCLATURES ...... iii LISTE DES ABREVIATIONS ...... iv LISTE DES FIGURES ...... v LISTE DES TABLEAUX ...... vii LISTE DES PHOTOS ...... viii LISTE DES CARTES ...... viii
INTRODUCTION ...... 1
CHAPITRE I CONTEXTE GENERAL DE L’ETUDE ...... 3 I. 1 GENERALITES SUR L’EAU ...... 3 I. 1. 1 Cycle de l’eau ...... 3 I. 1. 1. 1 Evaporation et transpiration des végétaux ...... 3 I. 1. 1. 2 Condensation et précipitations ...... 3 I. 1. 1. 3 Ruissellement et infiltration ...... 4 I. 1. 2 Origines des eaux souterraines ...... 5 I. 1. 3 Hydrogéologie générale ...... 5 I. 3. 3. 1 Aquifère ...... 6 I. 3. 3. 1. 1 Définition ...... 6 I. 3. 3. 1. 2 Différents types d’aquifères ...... 6 I. 3. 3. 2 Nappe ...... 6 I. 3. 3. 2. 1 Définition ...... 6 I. 3. 3. 2. 2 Différents types de Nappes ...... 7 I. 3. 3. 2. 2. 1 Nappe captive ...... 7 I. 3. 3. 2. 2. 2 Nappe libre ...... 7 I. 3. 3. 2. 2. 3 Nappe semi-captive ...... 8 I. 1. 4 Pollution de l’eau ...... 8 I. 1. 5 Paramètres de qualité physico-chimique de l’eau ...... 9 I. 1. 5. 1 Paramètres organoleptiques ...... 9 I. 1. 5. 2 Paramètres physiques ...... 9 I. 1. 5. 3 Paramètres chimiques ...... 9 I. 1. 6 Norme de potabilité des eaux ...... 10 I. 1. 6. 1 Norme de potabilité Malgache ...... 10
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I. 1. 6. 2 Norme de potabilité recommandée par l’organisation mondiale de la santé (OMS) ...... 11 I. 2 PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDE ...... 13 I. 2. 1 Situation géographique ...... 13 I. 2. 1. 1 Structure administrative ...... 13 I. 2. 1. 2 Répartition des points de forage ...... 14 I. 2. 1. 3 Fokontany concernés ...... 15 I. 2. 2 Milieu physique...... 18 I. 2. 2. 1 Reliefs ...... 18 I. 2. 2. 2 Contexte géologique et hydrogéologique ...... 18 I. 2. 2. 3 Contexte climatique ...... 20 I. 2. 2. 3. 1 Température ...... 20 I. 2. 2. 3. 2 Pluviométrie ...... 20 I. 2. 2. 3. 3 Diagramme ombrothermique ...... 20 I. 2. 3 Population ...... 21
CHAPITRE II. MATERIELS ET METHODES ...... 22 II. 1 MATERIELS UTILISES ...... 22 II. 1. 1 Sur terrains ...... 22 II. 1. 2 Au laboratoire ...... 22 II. 2 METHODOLOGIES EFFECTUEES ...... 23 II. 2. 1 Travaux sur terrains ...... 23 II. 2. 1. 1 Echantillonnage ...... 23 II. 2. 2 Analyse au laboratoire ...... 25 II. 2. 2. 1 Analyse des paramètres physiques ...... 25 II. 2. 2. 1. 1 Mesure du pH ...... 25 II. 2. 2. 1. 2 Conductivité électrique - indice de minéralisation et température ...... 26 II. 2. 2. 1. 3 Turbidité ...... 27 II. 2. 2. 1. 4 Matières en Suspension ...... 28 II. 2. 2. 2 Analyse des paramètres chimiques ...... 29 II. 2. 2. 2. 1 Méthode spectrophotométrie ...... 29 II. 2. 2. 2. 1. 1 Teneur en Nitrites ...... 29 II. 2. 2. 2. 1. 2 Teneur en Nitrates ...... 30 II. 2. 2. 2. 1. 3 Teneur en sulfate ...... 31
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II. 2. 2. 2. 2 Méthode colorimétrique ...... 32 II. 2. 2. 2. 2. 1 Teneur en Ammonium ...... 32 II. 2. 2. 2. 3 Méthode volumétrique ...... 32 II. 2. 2. 2. 3. 1 Dosage des Matières Organiques ...... 32 II. 2. 2. 2. 3. 2 Dosage des Chlorures ...... 33 II. 2. 2. 2. 3. 3 Dureté ou Titre Hydrotimétrique ...... 34 II. 2. 2. 2. 3. 4 Titre Alcalimétrique(TA) et titre alcalimétrique Complet(TAC) ...... 35 II. 2. 2. 2. 4 Méthode par comparateur HYDROCURE ...... 37 II. 2. 3 Présentation du logiciel de traitement des données : « logiciel diagrammes » ...... 38 II. 2. 3. 1 Champ de travail ...... 38 II. 2. 3. 2 Méthode de travail ...... 39 II. 2. 3. 3 Etablissement des diagrammes ...... 39 II. 2. 3. 3. 1 Diagramme de Schöeller Berkaloff ...... 39 II. 2. 3. 3. 2 Diagramme de Piper ...... 40
CHAPITRE III RESULTATS ET DISCUSSIONS ...... 42 III. 1 PRESENTATION GENERALES DES DONNEES HYDROCHIMIQUES DES FORAGES ...... 42 III. 1. 1 Origine des donnés ...... 42 III. 1. 2 Organisation des données ...... 42 III. 2 PRESENTATION DES RESULTATS DE TRAITEMENT DES DONNEES ...... 43 III. 2. 1 Paramètres physiques de l’eau ...... 43 III. 2. 1. 1 Température ...... 43 III. 2. 1. 2 Turbidité ...... 43 III. 2. 1. 3 pH ...... 44 III. 2. 1. 4 Conductivité ...... 44 III. 2. 1. 5 Minéralisation ...... 45 III. 2. 2 Paramètres chimiques de l’eau ...... 46 III. 2. 2. 1 Représentation graphique des eaux de l’aquifère dans les Communes de Beramanja et Ambodibonara ...... 48
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III. 2. 2. 2 Représentation graphique des eaux de l’aquifère dans le Commune de Mantaly Est ...... 50 III. 2. 2. 3 Représentation graphique des eaux de l’aquifère dans le Commune de Mantaly Ouest ...... 51 III. 2. 2. 4 Représentation graphique des eaux de l’aquifère dans les Communes d’Ampondralava et Ambakirano ...... 52 III. 2. 2. 5 Représentation graphique des eaux de l’aquifère dans le Commune de Betsiaka ...... 53 III. 3 DISCUSSION ...... 54 III. 3. 1 Comparaison des résultats obtenus par rapport aux normes de potabilités de l’eau ...... 54 III. 3. 2 Discussion des résultats ...... 61 III. 3. 2. 1 Paramètres physiques ...... 61 III. 3. 2. 1. 1 pH ...... 61 III. 3. 2. 1. 2 Température ...... 61 III. 3. 2. 1. 3 Conductivité ...... 61 III. 3. 2. 1. 4 Turbidité ...... 61 III. 3. 2. 2 Paramètres chimiques ...... 61 III. 3. 2. 2. 1 Nitrite et nitrate ...... 61 III. 3. 2. 2. 2 Sulfate ...... 62 III. 3. 2. 2. 3 Chlorure ...... 62 III. 3. 2. 2. 4 Sodium ...... 62 III. 3. 2. 2. 5 Calcium ...... 62 III. 3. 2. 2. 6 Magnésium ...... 62
III. 3. 3 Traitements pour rendre une eau potable ...... 63
III. 3. 3. 1 Détermination du taux de traitement ...... 63
III. 3. 3. 2 Essais de floculation ...... 64
III. 3. 3. 2. 1 But ...... 64 III. 3. 3. 2. 2 Principe ...... 64 III. 3. 3. 2. 3 Réactifs ...... 64 III. 3. 3. 2. 4 Matériels nécessaires ...... 65 III. 3. 3. 2. 5 Mode opératoire ...... 65 III. 3. 3. 2. 6 Expression des résultats ...... 66
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III. 3. 3. 3 Demande en chlore ...... 67
III. 3. 3. 3. 1 But ...... 67 III. 3. 3. 3. 2 Principe ...... 67 III. 3. 3. 3. 3 Réactifs ...... 67 III. 3. 3. 3. 4 Matériels utilisées ...... 67 III. 3. 3. 3. 5 Mode opératoire ...... 68 III. 3. 3. 3. 6 Calcul de volume de désinfectant à injecter...... 68 III. 4 RELATION ENTRE LES PARAMETRES DE QUALITE PHYSICO-CHIMIQUE DE L’EAU ET LA GEOLOGIE ...... 69 III. 5 RECOMMANDATIONS ...... 71 CONCLUSION ...... 73 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ...... 75 ANNEXES ...... I ANNEXE I : INFORMATION SUR LA QUALITE ...... I ANNEXE II : DESCRIPTION DES PARAMETRES DE QUALITE PHYSICOCHIMIQUE DE L’EAU ...... III ANNEXE III : EXEMPLE DE FICHE DE COUPE GEOLOGIQUE DU FORAGE ...... VIII
ANNEXE IV : EXEMPLE DE BULLETIN D’ANALYSE PHYSICO-CHIMIQUE DE L’EAU .. IX ANNEXE V : TOUS LES RESULTATS D’ANALYSE PHYSICO-CHIMIQUES DE L’EAU DANS LES 50 POINTS DE FORAGES D’AMBILOBE ...... X
TABLE DES MATIERES ...... XII
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Impétrant : RANDRIAMAMPIANINA Josia Domaine : Science et Technologie Tél : 034 08 503 72 / 033 19 567 66 Mention : Procédés et Ecologie Industrielle E-mail : [email protected] Parcours : Contrôle et Assurance Qualité Adresse : Lot II N 26J Analamahitsy Encadreur : Mme RAHARIMALALA Laurence Eliane, Professeur Titulaire
Co-Encadreur : Mr RAZAFINDRAKOTO Boni Gauthier,
Maître de Conférences
CONTROLE QUALITE DES EAUX DE FORAGES DANS LE
DISTRICT D’AMBILOBE, NORD-OUEST DE MADAGASCAR,
PAR APPROCHE HYDROCHIMIQUE
RESUME L’objectif de cette étude est d’analyser la potabilité des eaux et de définir la relation entre la qualité des eaux souterraines d’Ambilobe et sa géologie. Cinquante points de forages dans ce District sont concernés. En
utilisant le logiciel « diagrammes : Piper et Schöeller Berkaloff » et du point de vue d’analyse chimique, les eaux souterraines de cette zone ont des faciès chloruré ou sulfate calcique et magnésique ( la concentration de Cl- varie entre 10,52 à 3640,00 mg.l-1), C°( Mg2+) : (5,35 à 306,00 mg.l-1), faciès bicarbonaté calcique et − -1 2+ -1 2+ magnésienne C°(퐻퐶푂3 ) : (61,00 à 722,24 mg.l ), C°(Mg ) : (5,83 à 31,59 mg.l ), C°(Ca ) : (8,00 à 128,00 -1 2+ -1 − -1 mg.l ), carbonaté calcique et magnésienne C°(Ca ) : (5.60 à 156.00 mg.l ), C°(퐶푂3 ) : (0.00 à 20.40 mg.l ) 2+ -1 − -1 et carbonaté calcique et magnésienne C°(Ca ) : (6,40 à 21,80 mg.l ), C°(퐶푂3 ) : (0.00 à 24.40 mg.l ). La comparaison des résultats d’analyses physico-chimiques de l’eau dans ces 50 points de forages par rapport à la norme de potabilité Malgache et la norme selon l’Organisation Mondiale de la Santé montre que les seize eaux de forages dans le District d’ Ambilobe ne sont pas potables. Des divers traitements sont suggérer pour rendre l’eau potable.
Mots clés : Ambilobe, eau, faciès, forage, qualité, physico-chimiques.
ABSTRACT The objective of this study is to analyse the potability of waters and to define relation between the quality of underground water of Ambilobe and its geology. Fifty points of drilling in this District are concerned. By using software « diagrammes: Piper and Schöeller Berkaloff » and from the point of view of chemical analysis, underground water of this zone has facies chlorinated or sulphate calcium and magnesic (the concentration of Cl- varied between 10,52 - 3640,00 mg.l-1), C°(Mg2+): (5,35 - 306,00 mg.l-1), calcium − -1 2+ -1 bicarbonate facies and magnesian C°(퐻퐶푂3 ): (61,00 - 722,24 mg.l ), C°(Mg ): (5,83 - 31,59 mg.l ), 2+ -1 2+ -1 − C°(Ca ): (8,00 - 128,00 mg.l ), calcium carbonate and magnesian C°(Ca ): (5.60 - 156.00 mg.l ), C°(퐶푂3 ): -1 2+ -1 − (0.00 - 20.40 mg.l ) and calcium carbonate and magnesian C°(Ca ): (6,40 - 21,80 mg.l ), C°(퐶푂3 ): (0.00 - 24.40 mg.l-1). The comparison of the results of physicochemical analyses of the water in these 50 points of drilling in comparison with norm of potability Malagasy and norm according to the World Health Organisation shows that sixteen waters of drilling in the District of Ambilobe is not potable. Various treatments are to suggest to make the water drinkable.
Key words : Ambilobe, water, facies, drilling, quality, physico-chemical.
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