Composition géochimique en éléments traces métalliques de la phase solide et dissoute de la

III.2.1. Les éléments traces métalliques dans les roches et les sédiments

Le travail spécifique à l’étude des éléments traces métalliques (ETM) dans les sédiments et roches est présenté au sein de deux papiers dans le chapitre 4. Sont données ici quelques caractéristiques générales de leurs compositions chimiques permettant notamment une comparaison avec celle des eaux.

La composition en éléments traces métalliques dans la fraction fine des sédiments (<63µm) et dans les roches de la Tafna est classée comme suit : Zn>Pb>Cr>Ni>Cu>Co>As>Cd et Zn>Cr>Ni>Cu>Pb>As>Co>Cd, respectivement. La concentration moyenne des ETM dans les roches est comprise entre 0.10 µg.g-1 _{et 22.40 µg.g}-1 _{pour Cd et Zn, respectivement (Tab. XI).}

Globalement dans les sédiments, la concentration moyenne en plomb est 5 fois supérieure à celle des roches, 3 fois pour Cr, Co, Zn, 2 fois pour Cd et Cu et enfin, 1.4 fois pour Ni (Tab. XI). Cette différence peut être due à des processus naturels d’altération et/ou à des apports anthropiques. Dans les sédiments, Zn et Pb présentent les concentrations les plus élevées des ETM, elles sont comprises entre 20.59 et 237.17 µg.g-1, avec une moyenne de 74.31 µg.g-1 pour Zn. Elle varie entre 9.66 µg.g-1 et 537.50 µg.g-1, avec une moyenne de 43.37 µg.g-1 pour Pb. Le cadmium a la

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concentration la plus faible, qui varie entre 0.04 µg.g-1 _{et 0.79 µg.g}-1_{, avec une moyenne de x̅= 0.19} µg.g-1_.

La qualité des sédiments de la Tafna a été évaluée en comparant les concentrations des ETM des sédiments de la Tafna avec deux types de concentration seuil TEC (seuil d’effet de la concentration) et PEC (effet probable de la concentration) développé par Macdonald (2000) (Tab. XI). Ces seuils sont basés sur des effets biologiques sur des organismes aquatiques (les amphipodes (Hyalella azteca), lesoligochètes (Lumbriculus variegatus), les daphnies (Ceriodaphnia dubia),les culicidés (Chironomus tentans ou Chironomus riparius), les éphémères (Hexagenia limbata) les bactéries aquatiques (Photobacterium phosphoreum)), considérant qu’au-dessus de ces deux seuils la qualité des sédiments est dégradée et la vie en milieu aquatique est en danger. La concentration moyenne des ETM dans les sédiments est inférieure aux TEC et PEC. Toutefois, les concentations maximales des ETM des sédiments de la Tafna dépassent ces deux seuils, ce qui peut être à risque pour le milieu aquatique de la Tafna. En effet, l’écart-type des concentrations moyennes est très élevé pour la plupart des éléments surtout pour le plomb avec un σ = 83.52 µg.g-1, valeur qui dépasse même la concentration moyenne. Cet écart-type élevé pour les ETM indique la disparité importante des valeurs de concentrations, notamment en raison de l’influence des rejets anthropiques ponctuels, un phénomène connu dans ce type de bassin qui subit des rejets directs dans la rivière.

L’analyse de la concentration moyenne des ETM dans les sédiments de la Tafna montre que Zn et Pb (éléments les plus concentrés) (Fig. 22) se distribuent selon l’ordre des stations suivant T6>MG>S2>T7>I5>T8>M2>T5>T3>T1 pour Zn et T5>MG>T6>S2>T1>I5>T3>T7>M2>T8, respectivement. La station T6 enregistre les concentrations les plus élevées en Zn, As, Cd. A l’exception des autres éléments T5 présente de fortes concentrations en Pb. Les stations MG et S2 sont souvent les stations dont les concentrations sont très élevées pour la majorité des ETM, surtout pour Zn, Pb, Cu et Cd. La station M2 présente les concentrations moyennes en Co et Ni les plus élevées de toutes les stations. Globalement, l’aval du bassin (T7, I5, T8) présente des concentations élevées en Zn et Cr alors que les stations amonts (T1 et T3) présentent les concentrations les plus faibles pour tous les éléments, excepté Pb et Ni.

Les différentes sources et l’étude complète des ETM dans les sédiments sont traitées dans le chapitre IV.

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Tableau XI : Concentration (minimale : Min ; maximale : Max ; moyenne : Mean) des ETM dans

les sédiments et les roches de la Tafna (Benabdelkader et al., 2018). TEC (seuil d’effet de la concentration sur des organismes vivants), PEC (effet probable de la concentration sur des organismes vivants). * d’après MacDonald et al. (2000).

Tafna bedrock concentration (µg.g-1_{) Tafna sediment concentration (µg.g}-1_{) TEC* PEC*}

Min Max σ Mean Min Max σ Mean

Cu 7.66 13.92 5.67 10.20 6.16 51.77 10.03 17.51 31.6 149 Ni 6.35 19.56 6.97 11.80 6.80 27.41 5.44 16.63 22.7 48.6 Cr 3.18 52.23 15.42 15.90 17.05 80.17 14.42 40.83 43.4 111 Co 0.18 4.63 1.58 2.10 3.05 10.69 2.18 6.61 - Pb 1.12 43.65 12.65 8.60 9.66 537.50 83.52 43.37 35.8 128 Cd 0.06 0.17 0.04 0.10 0.04 0.79 0.16 0.19 0.99 4.98 As 0.99 40.82 12.13 6.90 2.32 9.42 1.67 5.13 9.79 33 Zn 9.56 63.71 17.18 22.40 20.59 237.17 47.31 74.31 121 459

Figure 22 : Distribution spatiale d’abondance relative des concentrations moyennes des ETM dans

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III.2.2. Les éléments traces métalliques dans les eaux

Les concentrations en ETM (Fe, Mn, Cu, Ni, Cr, Co, Pb et le Cd) dans les eaux de la Tafna sont dans l’ordre d’importance suivant Fe>Mn>Cu>Ni>Cr>Co>Pb>Cd. Elles se situent dans la gamme des concentrations des rivières naturelles du monde (CNRM, Meybeck et Helmer, 1989) pour Cu, Ni, Cr et Pb, alors que les concentrations moyennes en Co et Cd sont supérieures. Les concentrations moyennes de la Tafna dépassent celles observées par Koukal et al. (2004) pour le Sebou (bassin versant situé au Maghreb à climat semi-aride proche de celui de la Tafna), pour Mn et Co, alors qu’elles sont inférieures pour Cu, Ni, Cr, Pb, Cd (Tableau XII) le bassin de Sebou étant plus grand (40000Km²) que la Tafna avec un débit plus élevé les ETM peuvent être plus dilué dans le Sebou. En revanche, les concentrations maximales des eaux de la Tafna dépassent les valeurs trouvées pour les concentrations naturelles des rivières du monde (CNRM ; Meybeck et Helmer, 1989) et le bassin Sebou pour tous les ETM excepté le plomb pour CNRM et Ni et Cr pour Fez et Sebou.

Comme évoqué précédemment pour les sédiments, la concentration moyenne est donc une indication mais ne rend pas compte de la dispersion des données et de l’hétérogénéité des concentrations, notamment lorsque on est en présence d’influence de contaminations ponctuelles. En effet, les écarts types des ETM dans les eaux comme pour les sédiments sont assez élevés et qui dépassent la moyenne pour le Fe, Mn, Cu, Ni, Pb et Cd avec 53.21, 22.24, 7.35, 0.72, 0.53, 0.24, 0.02µg.l-1_{, respectivement.}

Les concentrations en Fe et Mn sont relativement importantes en lien avec la présence de minéraux argileux (kaolinite et illite) (Pirajno, 2012), qui sont enrichis en ces éléments dans les formations drainées par la Tafna (Remaoun, 1996).

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Tableau XII : Concentrations (minimale : Min ; maximale : Max ; moyenne : Mean) des ETM

dans les eaux de la Tafna (n=80) ; CNRM : concentrations naturelles des rivières du monde selon Meybeck et Helmer (1989) ; Sebou Rivers (Koukal et al., 2004)

Elements Tafna water (µg.l-1_{) CNRM}

(µg.l-1₎

Sebou Rivers (µg.l-1₎

Min Max σ Mean Mean Mean

Fe _{0.01 260.00 53.21 40.28 - -} Mn _{0.01 130.00 22.24 18.86 - 14.29} Cu _{0.006 25.00 7.25 5.26 1.4-12.4 10.55} Ni _{0.011 3.05 0.72 0.65 2.2 5.05} Cr _{0.045 2.80 0.53 0.46 0.1-1 2.95} Co _{0.002 1.20 0.29 0.31 0.2 0.26} Pb _{0.002 0.85 0.24 0.19 0.04-4 0.28} Cd _{0.001 0.09 0.02 0.01 0.001-} 0.005 0.06

III.3. Variation spatiale et saisonnière des concentrations en éléments traces métalliques dans