CONDITIONS ENVIRONNEMENTALES

L’analyse de la dispersion des paramètres avait montré que les valeurs des CV obtenues étaient importantes pour toutes les variables, sauf la température (Tableau 8.1). Ces variables, hormis la température, ont donc connu d’importantes fluctuations sur les jours d’expérimentation. De plus, les valeurs du CV étaient sensiblement proches pour le pH et la température dans tous les mini bassins. Ce qui laisse présager que la variabilité du pH et de la température ne dépendait pas forcement de la conductivité électrique de l’eau. Il a été remarqué une augmentation progressive du coefficient de variabilité des TDS du bassin de conductivité électrique initiale de 200 μS/cm au bassin de conductivité électrique initiale de 1600 μS/cm puis une chute vers le bassin de conductivité électrique 3000 μS/cm. Ceci pourrait laisser penser à une relation entre la variabilité des TDS et la croissance des plantes

Chapitre 8 : Etude de la cinétique de croissance des lentilles d’eau dans les eaux usées domestique sous différentes teneurs en sel dissout

(vu que, comme décrit au paragraphe 8.4, le développement des plantes suivait presque la même allure)

Toutefois, les conditions environnementales observées pendant toute la période expérimentale sont adéquates pour la croissance des lentilles d’eau.

En effet les valeurs minimales et maximales de la température de l’eau dans les mini-bassins variaient de 25,4°C à 25,8°C et de 27,3°C à 27,7°C respectivement, avec une gamme générale de température comprise entre 26,4±0,7°C à 26,7±0,5°C (Tableau 8.1). La température moyenne de l’eau dans les mini-bassins montrait une variation raisonnablement faible et se retrouvait pendant toute la durée de l’expérience dans l’intervalle de températures de 20°C à 30°C, rapportées optimal pour la croissance des lentilles d’eau [68, 69].

Les différentes mesures du potentiel redox EH ont donné des valeurs négatives ; les quelques valeurs positifs observés étaient dans les bassins où les eaux ont subi une dilution.

Les valeurs minimales et maximales du pH étaient comprises entre de 6,47 et 7,22 puis 9,04 et 9,69 pour tous les mini-bassins utilisés. Les valeurs moyennes du pH, allant de 7,5±0,7 et 8,1±0,8, se retrouvaient dans l’intervalle de pH rapporté par McLay optimal pour la croissance des plantes [71]. Après les trois premiers jours d’expérimentation, une présence d’algues avait été notée dans tous les mini-bassins. Une augmentation du pH avait été observée dès le début de l’expérience pour atteindre sa valeur maximale se retrouvant dans l’intervalle des maxima de pH enregistrés (Figure 8.1). Suite à cela, la valeur du pH chuta rapidement pour se retrouver à une valeur de pH autour de 7.

Cette variation du pH observée au cours de l’expérience était associée au développement d’algues phototrophes qui pourrait entrainer l’épuisement du dioxyde de carbone dans l’eau, et par conséquent, une grande valeur du pH. La chute de la valeur du pH de l’eau serait due à l’augmentation de la densité de couverture des lentilles d’eau vers une valeur proche de 100% de taux de couverture, qui entrainerait la disparition de la biomasse d’algue.

Chapitre 8 : Etude de la cinétique de croissance des lentilles d’eau dans les eaux usées domestique sous différentes teneurs en sel dissout Tableau 8. 1: Caractéristiques environnementales de l’eau dans les bassins

Conductivité initiale 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000

pH

Minimum 6,47 6,60 6,83 6,92 6,91 6,80 6,86 7,10 7,15 7,07 7,14 7,10 7,11 7,12 7,22 Maximum 9,04 9,12 9,28 9,51 9,60 9,59 9,64 9,64 9,69 9,69 9,67 9,41 9,48 9,54 9,58 Moyenne 7,45 7,46 7,55 7,64 7,69 7,94 7,89 7,99 8,06 8,13 7,94 7,96 7,98 8,05 8,13 Ecart-type 0,74 0,78 0,76 0,77 0,76 0,89 0,85 0,81 0,86 0,83 0,84 0,76 0,78 0,85 0,78

CV 0,10 0,10 0,10 0,10 0,10 0,11 0,11 0,10 0,11 0,10 0,11 0,10 0,10 0,11 0,10

EH

(mV)

Minimum -129,2 -133,7 -143,2 -156,9 -161,8 -439,2 -164,2 -164,3 -167,3 -166,8 -165,8 -111,1 -155,1 -158,2 -160,6 Maximum 20,6 14,6 -1,8 -7,0 -6,4 0,3 -3,1 -16,5 -19,8 -15,2 -19,1 -16,8 -17,1 -17,7 -23,9 Moyenne -35,8 -42,2 -42,3 -46,8 -51,1 -95,5 -62,6 -68,4 -70,0 -76,6 -72,1 -61,1 -67,6 -71,7 -76,5 Ecart-type 43,0 45,2 44,0 45,0 44,2 123,1 49,0 46,6 48,2 47,9 46,0 35,4 45,2 49,1 45,0 CV -1,20 -1,07 -1,04 -0,96 -0,87 -1,29 -0,78 -0,68 -0,69 -0,63 -0,64 -0,58 -0,67 -0,69 -0,59

T (°C)

Minimum 25,5 25,4 25,4 25,4 25,4 25,4 25,4 25,4 25,6 25,6 25,6 25,6 25,6 25,6 25,8 Maximum 27,5 27,4 27,5 27,7 27,4 27,5 27,4 27,4 27,4 27,3 27,4 27,4 27,4 27,4 27,4 Moyenne 26,5 26,4 26,4 26,5 26,5 26,5 26,5 26,5 26,7 26,5 26,6 26,5 26,6 26,6 26,8 Ecart-type 0,65 0,70 0,74 0,80 0,77 0,75 0,73 0,72 0,60 0,67 0,69 0,69 0,68 0,67 0,52

CV 0,02 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,02 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,02

TDS (mg/l)

Minimum 88 187 261 374 488 589 696 804 896 1004 1102 1209 1319 1413 1514

Maximum 117 249 353 545 732 920 1130 1334 1457 1605 1821 1983 1763 1990 2000

Moyenne 101 215 297 436 571 703 846 983 1091 1184 1353 1502 1483 1626 1728

Ecart-type 12,0 25,8 38,8 73,5 106,8 141,9 183,0 226,8 242,9 241,3 310,5 328,7 184,0 240,2 203,4

CV 0,12 0,12 0,13 0,17 0,19 0,20 0,22 0,23 0,22 0,20 0,23 0,22 0,12 0,15 0,12

Chapitre 8 : Etude de la cinétique de croissance des lentilles d’eau dans les eaux usées domestique sous différentes teneurs en sel dissout

L’intensité de la lumière du jour relevée au cours de l’expérience au point où se trouvait les mini-bassins variait entre 56µmol/m² et 396µmol/m² avec comme valeur moyenne journalière 110µmol/m². Une croissance relativement bonne des lentilles avait été rapportée pour cette gamme d’intensités de lumière [22]. La valeur moyenne journalière enregistrée est inférieure à 300µmol/m², la valeur de saturation de la luminosité rapportée pour les lentilles d’eau [119, 120].

Figure 8. 1: Variation du pH dans les mini-bassins à lentilles d’eau à différentes conductivités électriques pendant la période expérimentale.

Figure 8. 2: Evolution du TDS dans les mini-bassins lors de la période expérimentale

5,5

Chapitre 8 : Etude de la cinétique de croissance des lentilles d’eau dans les eaux usées domestique sous différentes teneurs en sel dissout

Une augmentation similaire de la conductivité électrique et du TDS (Figure 8.2 et Figure 8.3) avait été observée essentiellement à partir du sixième jour, où le taux de couverture des lentilles avait dépassé les 50% dans les bassins. Cette augmentation était brusque au début, à l’instant où on notait une brusque chute du pH dans les bassins puis lente jusqu’à la fin de l’expérience. Cette augmentation a été associée au phénomène d’évaporation. L’évolution des TDS et de la conductivité électrique dans les bassins ont même allure.

Figure 8. 3: Evolution de la conductivité électrique dans les mini-bassins 8.3. OBSERVATION VISUELLE

Les trois mini-bassins de conductivité électrique 800, 1200 et 1400 μS/cm montraient le développement de frondes de lentilles d’eau saines, très vertes et de taille apparemment plus grande que la taille des frondes mères. Les plantes avaient couvert toute la superficie de l’eau dans ces trois mini-bassins (Figure 8.4). Une réduction de la taille des plantes était observée dans les mini-bassins contenant les eaux de conductivités électriques initiales allant de 600 à 200μS/cm et de 1600 à 3000 μS/cm. Cette réduction de la taille, des plantes dans les mini-bassins de conductivités allant de 1800 à 3000 μS/cm, était suivie d’un virement de la couleur des frondes à un vert jaunâtre. Les plus petites tailles de frondes étaient observées au niveau des conductivités électriques de 2600, 2800 et 3000 μS/cm.

0

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Figure 8. 4 : Les mini-bassins à la fin de l’expérience 8.4. SALINITE ET CROISSANCE DES PLANTES

Le taux de croissance relatif (TCR) des lentilles d’eau, déterminé par la formule Eq. 5.1, évoluait d’une valeur de 0,141/jour à la conductivité électrique de 200μS/cm à sa valeur maximale de 0,176/jour à la conductivité électrique de 1200μS/cm. Dès que la conductivité électrique initiale dépassait la valeur de 1200μS/cm, le taux de croissance relatif commençait à chuter et atteignait sa valeur minimale de 0,081/jour à la conductivité électrique de 2800μS/cm (Figure 8.5). Ce qui représentait un temps de multiplication de la biomasse par deux variant entre 3,9 jours et 8,5 jours. A la fin du dixième jour, quand l’expérience fût terminée, l’augmentation maximale de la masse de la biomasse de 4,82 g, environ 5 fois la masse initiale de biomasse, était observée à la conductivité électrique de 1000μS/cm. La plus grande et la plus petite masse unitaire par fronde de 0,021g/fronde avec la taille des feuilles atteignant 9 cm et 0,015g/fronde avec une taille des feuilles de 6 cm ou moins étaient observées respectivement à la conductivité électrique de 1000μS/cm et de 2800μS/cm. Ce qui confirme l’observation visuelle qui était faite sur la taille des frondes.

Des valeurs de taux de croissance relatif (TCR) à la masse humide de Spirodela de 0,141/jour, 0,148/jour et 0,196/jour avaient été observés pour des cultures dans le milieu de Hunter à des intensités de lumière entre 60 et 70µmol/m², 120 et 130µmol/m² et 260 et 270µmol/m² respectivement [22]. Ces valeurs montrent qu’à intensités de lumière moyennes similaires, le TCR obtenu lors de la présente expérience était supérieur à celui obtenu par Al-Nozaily.

Cette différence du taux de croissance relatif (TCR) pourrait être liée à la différence de milieu de culture, la source et la variation de l’intensité de la lumière. En effet, les expériences d’Al-Nozaily avaient été menées dans des conditions de laboratoires avec des intensités de lumière presque constantes fournie par des lampes fluorescente et durant 13h par jour.

Dans le cas présent, la source de lumière est le soleil avec une variation de l’intensité allant

2600 µS/cm 2800 µS/cm

200 µS/cm 400 µS/cm 600 µS/cm 800 µS/cm 1000 µS/cm 1200 µS/cm

2000 µS/cm 2200 µS/cm 2400 µS/cm

1800 µS/cm 1600 µS/cm

1400 µS/cm

3000 µS/cm

Chapitre 8 : Etude de la cinétique de croissance des lentilles d’eau dans les eaux usées domestique sous différentes teneurs en sel dissout

progressivement de l’obscurité à une valeur dépassant la valeur de saturation dans la journée pour une moyenne de 110 µmol/m².

La salinité était le facteur contrôlant la croissance des lentilles d’eau. Le taux de croissance relatif des lentilles d’eau, après ajustement par une courbe tendance, avait une allure polynomiale avec le maximum à la conductivité électrique de 1200μS/cm. Le facteur de corrélation R² de la courbe de tendance était de 0,903 pour le TCR basée sur la masse totale des frondes et de 0.7003 pour le TCR basé sur le nombre de frondes (Figure 8.5 et Figure 8.6). Comme conclusion le TCR basé sur la masse de biomasse est mieux expressif que celui basé sur le nombre de frondes, dans la prédiction de la croissance de la plante en fonction de la salinité. Les conductivités électriques de 2000μS/cm à 3000μS/cm reflètent ainsi des conditions de croissance où la conductivité électrique, donc la salinité, est un facteur limitant la croissance.

Le taux de croissance relatif calculé sur la base du nombre de frondes était plus petit ou plus grand que celui basé sur la masse totale des frondes selon les conductivités électriques. Ceci est dû au fait que la taille des frondes et par conséquent leur masse unitaire dépendait de la conductivité électrique.

La conductivité électrique optimale pour la croissance des lentilles s’était révélée être de 1200μS/cm avec un intervalle favorable à la croissance de ces plantes se trouvant entre 600 et 1400μS/cm pour une intensité moyenne de lumière de 110 µmol/m². L’application des valeurs de conductivité électrique au-delà de cet intervalle augmente le temps de multiplication de la biomasse par deux et par ricochet une diminution du taux de croissance relatif des plantes.

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

TCR relatif à la masse totale humide

Conductivité (µS/cm)

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Figure 8. 6: Taux de croissance relatif au nombre de frondes des lentilles à différentes conductivités électriques

8.5. SALINITE, CROISSANCE DES PLANTES ET PERFORMANCE EPURATOIRE :