Available online at http://www.ifgdg.org Int. J. Biol. Chem. Sci. 13(4): 2388-2401, August 2019 ISSN 1997-342X (Online), ISSN 1991-8631 (Print) Original Paper http://ajol.info/index.php/ijbcs http://indexmedicus.afro.who.int Caractérisation physico-chimique et source de la minéralisation des eaux souterraines des départements de Daloa et Zoukougbeu, Côte d’Ivoire Oi Adjiri ADJIRI1*, Bintou KONE3, Natchia AKA2, Ibrahim DJABAKATE1 et Brou DIBI1 1Laboratoire des Sciences et Technologies de l’Environnement (LSTE), UFR Environnement, Université Jean Lorougnon GUEDE, BP 150 Daloa, Côte d’Ivoire. 2Laboratoire de physique et géologie marine, Centre de Recherches Océanologiques d’Abidjan (CRO), BP V18 Abidjan, Côte d’Ivoire. 3Département de Mines et Réservoirs (DMR), UFR Sciences Géologiques et Minières, Université de Man, BP 20 Man, Côte d’Ivoire. *Auteur correspondant : E-mail : [email protected]; Tel : (+225) 22 43 32 38/ 07 60 29 06 RÉSUMÉ Cette étude vise à faire la caractérisation hydrogéochimique et à identifier les facteurs de minéralisation des eaux souterraines. Pour y parvenir, 14 échantillons de sols et 17 échantillons d’eaux de sources et puits ont été prélevés dans 12 localités différentes. Ils ont été conditionnés respectivement dans des sachets alimentaires et dans des bouteilles en PET de 1L. Ces dernières ont été conditionnées dans des glacières à 4 ± 2 °C. Auparavant, les paramètres température, pH, conductivité électrique, TDS et turbidité, des eaux ont été mesurés in situ. Les valeurs moyennes sont respectivement : 27,63 °C ; 4,81 ; 84,67 µS/cm ; 38,45 mg/L et 27,22 UTN. Les analyses physico-chimiques réalisées sur les sols, indiquent un pH moyen de 4,84 et des - - + concentrations moyennes de NO3 , NO2 et NH4 respectives de 93,19 ; 0,20 et 0,54 ppm. Le dosage chimique - - - 2- des eaux a donné des teneurs moyennes de HCO3 , Cl , NO3 et SO4 respectives de 10,73; 8,42; 8,05 et 5,31 mg/L et de Ca2+, Mg2+, K+ et Na+ respectives de 2,21; 1,03; 1,84 et 5,18 mg/L. Les simulations PHREEQC et diagramme indiquent un système fermé à l’atmosphère, des eaux sous-saturées par rapport aux carbonates et évaporites et donc, agressives et de temps de séjour court. © 2019 International Formulae Group. All rights reserved. Mots clés: Daloa, Zoukougbeu, paramètres hydrogéochimiques, diagramme 5.0, minéralisation, PHREEQC. Physico-chemical characterization and source of groundwater mineralization of the Daloa and Zoukougbeu departments, Ivory Coast ABSTRACT This study aims to perform hydrogeochemical characterization and to identify groundwater mineralization factors. To achieve this, 14 soil samples and 17 spring and well water samples were collected from 12 different locations. They were packaged in food bags and in PET bottles of 1L respectively. The water samples were packaged in coolers at 4 ± 2 °C. Before, temperature, pH, electrical conductivity, TDS and turbidity of water were measured in situ. The average values were 27.63 °C; 4.81; 84.67 μS / cm; 38.45 mg / L - - and 27.22 NTU respectively. Physico-chemical analyzes of soils showed mean values of pH, NO3 , NO2 and © 2019 International Formulae Group. All rights reserved. 8192-IJBCS DOI: https://dx.doi.org/10.4314/ijbcs.v13i4.40 O. A. ADJIRI et al. / Int. J. Biol. Chem. Sci. 13(4): 2388-2401, 2019 + NH4 were 4.84, 93.19 ppm, 0.20 ppm and 0.54 ppm respectively. The chemical analyses of water showed that - - - 2- the concentrations of HCO3 , Cl , NO3 and SO4 were 10.73; 8.42; 8.05 and 5.31 mg / L respectively and those of Ca2+, Mg2+, K+ and Na+ were 2.21; 1.03; 1.84 and 5.18 mg / L respectively. The PHREEQC and Diagram simulations indicated a closed system to the atmosphere and undersaturated water with respect to carbonates and evaporites. These characteristics indicate aggressive waters and short residence time. © 2019 International Formulae Group. All rights reserved. Keywords: Daloa, Zoukougbeu, hydrogeochemical parameters, diagramme 5.0, mineralization, PHREEQC. INTRODUCTION d’origines superficielles ou profondes, Les eaux souterraines sont d’une récentes ou anciennes, exposées à la pollution importance capitale dans la plupart des ou non exposées. Les paramètres physico- régions du monde pour l’approvisionnement chimiques classiques utilisés sont : le pH, la en eau potable. Elles peuvent aussi être température, la conductivité électrique, la captées par l’homme grâce à des puits ou teneur en oxygène dissous et la concentration forages (De Marsily et al., 2017). La en éléments majeurs (Gourcy et al., 2011). résurgence de ces eaux génère les eaux de Dans les départements de Daloa et source. Lorsque ces dernières ne sont pas Zoukougbeu, situés au Centre-Ouest de la contaminées, elles ont les mêmes Côte d’Ivoire, les eaux souterraines caractéristiques que les eaux souterraines. constituent les principales sources D’autre part, en dehors des facteurs d’alimentation en eau pour les populations climatiques et anthropogènes, la composition majoritairement rurales. Les caractéristiques chimique d’une eau souterraine est tributaire physico-chimiques de ces eaux ont été des caractéristiques des roches encaissantes et abordées dans certains travaux : Ligban et al., des substances réactives qu’elle peut 2009, Adjiri et al., 2018. Toutefois, les rencontrer lors de son infiltration (Mohan et caractéristiques hydrogéochimiques restent al., 2000 ; Rajmohan et al., 2000 ; Boubakar, peu connues. C’est dans ce contexte précis 2011) ou de son émergence. En conséquence, que s’inscrit la présente étude qui vise à ces trois facteurs sont déterminants dans indiquer à partir des caractéristiques physico- l’identification des sources de minéralisation chimiques des eaux souterraines, l’origine de d’une eau souterraine (Jain et al., 2005). Par la minéralisation de ces eaux. En d’autres ailleurs, une nappe d’eau confinée, c’est-à- termes, il est question dans cette étude de dire séparée de la surface par une formation rechercher à partir des propriétés physico- géologique imperméable, sera moins exposée chimiques des eaux souterraines (puits et à la dilution des minéraux qu’elle contient sources) des deux départements, l’origine de puisqu’elle est moins en contact avec des eaux la minéralisation grâce aux simulations récentes provenant des précipitations. De PHREEQC (PH, Redox, EQuilibrium, Code) même, une eau circulant lentement à travers et diagramme. les formations géologiques aura le temps de se charger en minéraux qu’une eau circulant MATÉRIEL ET MÉTHODES rapidement (Gourcy et al., 2011). En résumé, Données géographiques et urbaines la minéralisation finale d’une eau souterraine Situés au Centre-Ouest de la Côte est fonction de la nature de la roche qui d’Ivoire, les départements de Daloa et compose l’aquifère, du type de circulation des Zoukougbeu sont à environ 141 km de eaux au sein de la masse rocheuse, du temps Yamoussoukro, la capitale politique et à de contact avec les minéraux, des phénomènes environ 383 km d’Abidjan, la capitale d’oxydo-réduction et du renouvellement de économique. Ils couvrent une superficie l’eau dans le réservoir par les apports d’environ 5400 km² et sont situés entre la météoriques. latitude 6° et 7° Nord et la longitude 7° et 8° L’hydrogéochimie est un outil Ouest (Figure 1). Ces départements comptent intéressant pour discriminer des eaux huit sous-préfectures : Daloa, Zoukougbeu, 2389 O. A. ADJIRI et al. / Int. J. Biol. Chem. Sci. 13(4): 2388-2401, 2019 Domangbeu, Zahibo, Gboguhé, Bédiala, endroits par des plaines et basfonds (Adjiri et Gonaté et Gadouan. Ils sont limités par les al., 2018). En fait, il s'agit d'une pénéplaine départements de Vavoua et de Zuénoula au monotone légèrement inclinée vers le sud. nord, les départements de Bangolo et Duékoué Elle regroupe un ensemble de dômes à l’ouest, les départements de Bouaflé et de cristallins de faible altitude (300 à 400 m) Sinfra à l’est et le département d’Issia au sud. situé au nord et les bas plateaux du sud (200 à 300 m). Les forages dans ces départements Régime climatique captent les eaux au niveau du socle cristallin Le climat de la région est de type fissuré et ne peuvent fournir qu'un débit tropical à quatre saisons : la grande saison des maximum de 10 m3/h pour des profondeurs pluies d’avril à mi-juillet, marquée par des supérieures à 50 m. Ce qui complique orages, la petite saison sèche de mi-juillet à l'utilisation de forages pour l'alimentation en mi-septembre, la petite saison des pluies de eau des grands centres urbains (Die, 2006). mi-septembre à novembre et la grande saison sèche de décembre à mars. Ce climat Techniques de prélèvement et d’analyses conférait aux départements une végétation des échantillons homogène constituée de forêt dense et humide Nous avons effectué deux campagnes au sud et de savane arborée au nord. d’échantillonnage en mars 2018. La première Annuellement, la température moyenne est de campagne a eu lieu dans la ville de Daloa et la 25,6 °C (Adjiri et al., 2018). Les saisons seconde sur les axes Gonaté-Daloa- sèches et humides alternent avec des Zoukougbeu et Daloa-Vavoua-Gboguhé. Elles températures variant de 24,65 °C à 27,75 °C ont permis de prélever 14 échantillons de sols en moyenne. Les pluies annuelles sont passées et 17 échantillons d’eaux (11 d’eaux de de 1868,5 mm en 1968 à 1120,4 mm en 2005, sources naturelles et 6 de puits traditionnels), soit une baisse de 40 % (Ligban et al., 2009). dans 12 localités différentes (Figure 2), soit au La dégradation de cette forêt est accélérée par moins un échantillon par localité avec un l'intensification des cultures de rente (cacao, accent particulier dans la ville de Daloa.