Analyses chimiques « eau » (au laboratoire)

Les eaux naturelles, qu’elles soient d’origine souterraine ou superficielle sont plus ou moins minéralisées par des sels naturels. Par ailleurs, certains des cations et anions minéraux naturels présents dans les eaux sont considérés comme indésirables ou toxiques selon l’usage auquel l’eau est destinée (domestique, agricole, industriel, santé, tourisme, refroidissement…). D’autres anions et cations d’origine anthropique (issus de la pollution des eaux par les rejets de différentes formes) sont également parfois (trop) présents dans les eaux naturelles. Les cas des nitrates, nitrites et phosphates sont bien connus, il s’agit ici de plusieurs ppm ou dizaines de ppm. Mais de très nombreux autres cations, dont les métaux lourds, peuvent être également présents, à l’échelle du ppb ou moins (le mercure, le cadmium, le cobalt, le chrome, etc.) (Rodier, Legube, Merlet, & Régis, 2009).

Aussi, plusieurs auteurs s’accordent sur le fait, qu’il y a une corrélation entre la salinité des eaux et la teneur en pesticide : dans leur étude sur la « Présence de pesticides dans les eaux souterraines et la couche arable dans la bande de Gaza », Shomar et al. (2006) font état d’une forte corrélation entre les teneurs en atrazine (6-20µg/l) et les salinités des puits (Cl moyen de 1200 mg/l). Etteieb et al. (2014) avaient trouvé à Korba (Tunisie) dans un contexte méditerranéen à environnement aride à semi-aride avec une réutilisation des eaux usées que la conductivité électrique, les concentrations de nitrate, de chlorure et de SAR étaient élevés dans les eaux souterraines. D'autre part, que ces eaux souterraines étaient contaminées par des pesticides.

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• Le calcium

Le calcium est généralement l'élément dominant des eaux potables et sa teneur varie essentiellement suivant la nature des terrains traversés (terrain calcaire ou gypseux) (Rodier et al., 2009). Les teneurs en calcium des eaux contrôlées variaient de 116 mg/l (SO) à 442 mg/l (Dpt) (Tab.34). Seuls les points étudiés côté Ziban Ouest et l’eau de l’Oued côté Est avaient des concentrations supérieures à la valeur maximale admissible qui est de 200 mg/l. Les teneurs élevées en calcium pourraient être attribuées à la dissolution de la calcite ainsi que d’autres minéraux calciques tels que le gypse.

• Le magnésium

La majorité des eaux naturelles contiennent généralement une petite quantité de magnésium, sa teneur dépend de la composition des roches sédimentaires rencontrées. Il provient de l’attaque par l’acide carbonique des roches magnésiennes et de la mise en solution du magnésium sous forme de carbonates et bicarbonates (Bermond et Perrdon, 1979). Dans les points d’eau analysés, les teneurs en magnésium variaient entre 36 mg/l (MZ)et 951,6 mg/l (Dpt) (Tab.34), seules les concentrations à ANfg, EG et Dfg et Dpt dépassaient la norme maximale admisible de 150 mg/l. La source du magnésium semble être liée au contact des eaux avec les roches calcaires et dolomitiques.

• Le sodium

Le sodium est un élément dit conservatif car une fois en solution, aucune réaction ne permet de l’extraire de l’eau souterraine. Les précipitations apportent une quantité de sodium minime dans l’eau souterraine, les teneurs anormalement élevées peuvent provenir du lessivage de sels et des engrais, ou de la percolation à travers des terrains salés ou de l’infiltration d’eaux saumâtres ou bien de la concentration par évaporation (Bermond et Perrdon, 1979 ., Rodier, 2009 ., Nouayti, 2015). Dans les eaux souterraines non polluées et sans contact avec des évaporites, la teneur en sodium se situe entre 1 et 20 mg/l (Matthess, 1994 in Nouayti et al., 2015). L’analyse des données a montré que les teneurs moyennes en sodium dans les eaux des points étudiés variaient entre des minimums de 55,11 mg/l (ANOd) et 75,17 mg/l (SO) à 1932,18mg/l (Dpt) (Tab.34). Les points d’eau situés au Ziban Ouest et un point d’eau situé à l’Est (ANfg) dépassaient les normes de potabilités de 200 mg/l établit par l’OMS.

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• Le potassium

Le potassium se rencontre sous forme de chlorures doubles dans de nombreux minéraux tels que la corrollite et la sylvinite. Le potassium est un élément indispensable à la vie et notamment à la croissance des végétaux. En agriculture, il est utilisé comme engrais sous forme de sulfate de potassium, de chlorure de potassium, ou encore de nitrate de potassium (Pesson, 1979 in Nouyti, 2015). Sa concentration dans les points d’eau analysés variait entre 0,25 mg/l (SO) et 24,33 mg/l (Dpt) (cette dernière valeur 100 fois plus importante que la valeur minimum) (Tab.34). Les concentrations en potassium dépassaient la norme internationale de potabilité (12 mg/l) aux points d’eau situés à EG, DFg et Dpt. Les concentrations en élément potassium sont les moins importantes enregistrées parmi tous les éléments chimiques analysés.

Tableau 34 : Concentration des cations et des anions des eaux (en mg/l).

Sites d’échantillonnage Ziban Est Ziban Ouest

Eléments Normes* OMS (1994,2004) MZ-eau AN-eau SO-eau EG-eau D-eau L-eau

*Normes OMS guides pour l’eau potable, ¹Limites maximales souhaitables, ²limites maximales admissibles, ³ Solides dissous totaux, ⁴Total Hardness/dureté totale as CaCO3 (meq/l), Fg : Forage, Od : Oued, Pt : Puits

• Les bicarbonates

La teneur en bicarbonates dans les eaux souterraines dépend surtout de la présence des minéraux carbonatés dans le sol et l’aquifère, ainsi que la teneur en CO2 de l’air et du sol dans le bassin d’alimentation. La teneur en bicarbonates des eaux souterraines non soumises aux influences anthropiques, varie entre 50 et 400 mg/l (Matthess, 1994 in Nouayti et al., 2015).

Selon les mêmes auteurs, les teneurs en bicarbonates se situent autour de 302 mg/l dans le

167 domaine habituel des eaux souterraines non polluées. Les teneurs en bicarbonates des points étudiés sont tous supérieurs à cette valeur et variaient (pour l’eau souterraine) entre un minimum de 366 mg/l (L) et un maximum de 1012,6 mg/l (Dpt) (Tab.34).

• Les sulfates

Dans les conditions naturelles, les sulfates, représentent la forme de soufre dissous la plus répondue dans les eaux naturelles. Ils ont essentiellement deux origines : géochimique et atmosphérique.. L’oxydation des sulfures ainsi que la dégradation de la biomasse dans le sol constituent d’autres sources possibles. De nombreuses activités humaines et naturelles peuvent générer des apports de sulfates dans l’eau souterraine : application d’engrais sulfatés et phytosanitaire fongique (Soufre, dans le cas présent). Du fait de leur solubilité élevée, l’eau souterraine en conditions normales peut en contenir jusqu’à 1500 mg/l (Deliste et Schmidt,1977 in Nouayti et al., 2015) Les valeurs des sulfates dans les eaux étudiées sont très variables, elles oscillaient entre un minimum de 190,34 (SO) mg/l à un maximum de 2544,82 mg/l (Dpt) (Tab.34). Au contact du gypse, l'eau se charge en sulfates de calcium et devient dure et impropre à la consommation. Aussi, on a constaté que les sulfates (736,55 mg/l) dominaient tous les autres éléments dans l’eau superficielle de l’Oued.

• Les chlorures

Les chlorures sont des anions inorganiques importants contenus en concentrations variables dans les eaux naturelles. Ils partagent avec le sodium auquel ils sont fréquemment liés le caractère conservatif et l’essentiel des sources. L’origine peut être naturelle (Bremond et Vuichard, 1973) au travers de la salinisation des terres et des aquifères, ou anthropique : Effet de l’activité humaine ; Industries extractives et dérivées (soudières, salines, mines potasse, industries pétrolières...). Parfois, les varaiations de concentrations de chlorures sont causées par l'augmentation du pompage liée à l'utilisation saisonnière de l'eau (Licciardello et al., 2011a). Les chlorures sont souvent utilisés comme un indice de pollution (Abdoulaye Demba et al., 2014 in Nouayti, 2015). Les chlorures existent dans toutes les eaux à des concentrations très variables. Les teneurs en chlorures des échantillons d’eau analysés affichent des valeurs oscillant entre 221,87 mg/l(SO) et 2627 mg/l (Dpt) (Tab.34). Les valeurs en chlorures des points d’eau situés à L’Ouest des Ziban à l’exception du site de Lioua, sont tous supérieurs à la LMA. Aussi sur tous les autres sites, ces valeurs sont supérieures à la LMS.

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• Les nitrates

Selon le même tableau, les niveaux de nitrates(NO3-) dans l'aquifère confiné sont situés entre 3,58 (MZ) et 86,55 mg/l (EG) (Tab.34). La moitié des forages testés présentent une concentration élevée supérieure à 50 mg/l, tous ces forages sont situés aux Sites Ouest (Fig.23). La contamination par les nitrates se produit principalement dans les zones où l'eau est peu profonde et / ou dans les zones où le sol est perméable. Les concentrations élevées de nitrates sont dues à l'application excessive et répétée d'engrais minéraux qui dépassent souvent ce qui est recommandé (constat attesté dans le chapitre 1 partieII). Bouchemal et Achour (2015) rapportent que ces concentrations peuvent refléter une pollution d’origine agricole. Ils rajoutent que les eaux les plus chargées en nitrates sont les eaux les plus superficielles de la nappe phréatique et celle du Miopliocène.

Figure 23 : Concentration en nitrates des différentes eaux échantillonnées.

• La salinité

Le tableau 34 montre que la TDS⁹⁸ varie entre1,2 g/l (SO) et presque 9.6 g/l (Dpt). Toutes les eaux à l’exception de celles de MZ et de SO (dont les TDS sont pourtant elles aussi> à Limite Maximale Souhaitable) présentent des solides dissous totaux supérieurs à la limite maximale admissible établies par l’OMS de 1,5 g/l dont l’importance vient dans cette ordre décroissant : Dpt > Dfg>EG>ANfg>L. Signalons que l’eau de l’Oued présente aussi un TDS élevé supérieur

98Mesure des concentrations totales de sels dissous (cations+anions) en mg/l.

169 aux limites et supérieur aux TDS des eaux de SO et de MZ. Nous pensons que cette minéralisation est le résultat d’un contact eau-roches (lithologie) accentué par une infiltration dans le cas du puits de faible profondeur à Doucen et par les apports de surface (lessivage, ruissellement) dans le cas de l’Oued. Côte (2005), souligne que l’apport massif de sels par les oueds et les eaux de ruissellement augmente leur concentration. Les Oueds restent cependant, en moyenne, peu chargés en matière dissoutes, mais les teneurs augmentent considérablement lors des étiages⁹⁹ (1700 mg/l pour les seuls sulfates dans l’Oued El Abiod) au moment où les besoins en eau de boisson et d’irrigation sont maxima.

• La dureté de l’eau

La dureté de l’eau est l’indicateur de la minéralisation de l’eau. Elle est en particulier due aux ions calcium et magnésium. La dureté de l'eau se mesure par le "Titre Hydrotimétrique" (TH).

Cette grandeur est fréquemment exprimée en degrés français (°F). 1°F équivaut à 10 mg/l de carbonate de calcium CaCO3 et à 0.2 méq/l. Plus l’eau est riche en calcium et magnésium, plus elle est dure. Selon les valeurs au tableau précedent, et les valeurs de la dureté des eaux des differents sites, toutes sont très dures. Le minimum et le maximum de 45 et 507°F étant attribués à l’eau de MZ et de Dpt respectivement, cette dernière est 11 fois plus importante que la valeur minimum.

Tableau 35 : Plage de valeurs du titre hydrotimétrique.

TH (°F) 0 à 7 7 à 15 15 à 25 25 à 42 Sup à 42

Eau Très douce Douce Moyennement

dure

Dure Très dure