Dosage des POPs par CGMS

Les résidus des POPs dans les sédiments ont été extraits en utilisant le soxhlet (figure 08) (Darko et al., 2008). Un poids de 15g des sédiments est mis dans la cartouche et un mélange d’héxane et de dichlorométhane (1V/1V) a été choisi pour l’extraction. L’échantillon des sédiments est extrait au Soxhlet pendant 08 heures, ce qui équivaut à environ 33 cycles.

Afin de concentrer les POPs, l’extrait est réduit à environ 1ml par évaporation des solvants en utilisant un évaporateur rotatif (rotavap). Les résidus sont repris dans 1,5 ml d’hexane et gardés dans de petits flacons en verre pour l’analyse par GC/MS.

II.2.3.2.L’analyse des POPs par GC/MS

L’analyse des POPs dans les extraits des sédiments a été effectué par la chromatographie QP 2010 de SHIMADZU, équipé d’une colonne capillaire apolaire SE 30 (25mm, 0,25 mm, épaisseur du film 0,25 µm).

Cette analyse est qualitative.la technique d’identification des composés repos principalement sur l’interprétation des spectres de mass. Cette identification est faite par comparaison avec la bibliothèque de spectres de masse NIST « the national institut of standards and technology »comportant des références pour 147198 molécules différentes.

Cette banque de données fournit pour chaque spectre une liste de substances avec leur poids moléculaire, leur pic de base, leur pureté et leur fit (ajustement) pour le spectre. Nous choisissons les fîtes les plus élevés révélateurs que la substance correspond le mieux au spectre de masse

III.1. Résultats

III.1.1. Résultats d’analyse physico-chimique des sédiments

Les résultats des paramètres physico-chimiques des sédiments (CE= conductivité électrique ;

pH=Potentiel d’Hydrogéné et MO=matière organique) du barrage Beni Haroun sont regroupés dans les tableaux 5, 6, 7 et la figure 9.

III.1.1.1. le pH

Tableau 5. Variabilité spatiotemporelle du pH des sédiments du barrage Béni Haroun wilaya de Mila- Algérie.

L’étude du tableau 05 et la figure 9 montre que le pH des sédiments du barrage de Béni Haroun est légèrement basique ; les valeurs moyennes s’étalent entre un minimum (7,57±1.01) qui a été enregistré au niveau de la station (RH) en aout et une valeur moyenne maximal de l’ordre de (8,39±0.42) observé au niveau de la station(EN) durant le même mois.

pH Station BH EN RH Mars 8.23±0.42 7.60±0.94 8.14±0.31 Mai 7.81±0.86 8.10±0.45 8.14±0.55 Aout 8.28±0.05 8.39±0.42 7.57±1.01 Octobre 7.82±1.02 7.91±0.72 7.88±0.76

Figure 9. Variabilité spatiotemporelle du pH des sédiments du barrage Béni Haroun wilaya de Mila- Algérie.

L’observation de la figure 9 permet de constater que les valeurs de pH présentent des faibles fluctuations temporelles qui se traduisent par une diminution pendant le mois aout.

En ce qui concerne les variations spatiales, notre étude n’a pas permis de déceler une tendance stable. Pendant le mois de Mars le pH a été réduit au niveau de la station (EN) par contre la station (BH) représente le pH le plus faible pendant le mois de mai. Enfin la station (RH) exhibe le PH le plus faible pendant le mois aout (figure 9).

III.1.1.2. Conductivité électrique (µs/cm)

Tableau 6. Variabilité spatiotemporelle des conductivités électriques (µs/cm) des sédiments du barrage Béni Haroun wilaya de Mila- Algérie.

CE (µs/cm) Station BH EN RH Mars 266.3±2.35 229.6±16.77 247.3±4.98 Mai 236.3±3.68 276.6±2.86 239±2.94 Aout 219.6±11.14 227.6±2.48 285.3±11.89 Octobre 185±32.38 234±12.19 248.3±17.91

Le tableau 6 et la figure 10 nous a permis de conclure que la valeur moyenne minimale de la conductivité électrique est de l’ordre de (185±32.38 µs /cm) enregistrée au niveau de station (BH) au mois d’octobre et la valeur moyenne maximale qui est de l’ordre de (285±11.893 µs /cm) est celle inscrite au niveau de station (RH) en aout.

0 50 100 150 200 250 300 350

Mars Mai Aout Octobre

C E (µs/ cm ) MOIS BH EN RH

Figure 10. Variabilité spatio-temporelle des conductivités électriques des sédiments du barrage Beni Haroun wilaya de Mila- Algérie.

D’une manière générale la conductivité électrique présente de faibles fluctuations spatiotemporelles (figure 10).

III.1.1.3. La matière organique

Tableau 07. Variabilité spatiotemporelle de la matière organique des sédiments du barrage Béni Haroun Wilaya de Mila- Algérie.

MO% Station BH EN RH Mars 2.6 8 12.6 Mai 2.4 10 1.8 Aout 7.2 12.2 5.4 Octobre 3.6 5.2 6.6

Le tableau 7 et la figure 11 nous a permis de conclure que la valeur moyenne minimale de la matière organique est de l’ordre 2.4%enregistrée au niveau de (BH) au mois du mai, et la valeur moyenne maximale qui est de l’ordre de 12.6% est celle inscrite au niveau de la station (RH) en mars. 0 2 4 6 8 10 12 14

Mars Mai Aout Octobre

MO % MOIS BH EN RH

Figure 11. Variabilité spatio-temporelle de MO des sédiments du barrage Beni Haroun wilaya de Mila - Algérie.

Le taux de la MO des sédiments présents des variations spatiotemporelles importantes, les valeurs varient respectivement de 2.4% à 7 ,2% dans la station (BH), de 5.2% à 12.2% au niveau de la station (EN) et de 1.8% à 12.6% dans la station (RH). Les tendances spatiales sont respectivement BH<EN<RH en mars et octobre et, RH<BH<EN mai et aout (figure 11).

En ce qui concerne les variations temporelles, nos résultats n’ont pas permis de ressortir une tendance claire.

III.1.2. Résultats de la recherche des résidus des POPs dans les sédiments

Après extraction des POPs et analyse par CPG/MS nous avant obtenu 4 chromatogrammes relatif au 4 prélèvement des échantillons dans différents mois (par faute de manque du matériel nous n’avons pas pu effectuer les analyses de tous les échantillons extraits, nous avons choisi la station BH vue quelle reçoit les eaux des stations RH et EN).

Notre analyse n’a pas permis d’identifier les POPs. Cependant nous avons détecté d’autres composés organiques qui peuvent être des polluants potentiels des sédiments. En effet, nous avons essentiellement repéré des pesticides dont des carbamates, des phtalates et des produits pharmaceutiques.

 Dérivées des carbamates : Carbamic acid, phenyl-, dodecyl ester –pic 32 au moi d’aout (Annexe III).

 Produit pharmaceutique : Thiophen, 2-(2-ethylhexyl)-pic 44 au moi de mars (Annexe I)

pic 38,39 au moi d’aout (Annexe III) ;Thiopheneacetic acid, heptyl ester-pic 45 au moi de mars (Annexe I).

 alcool

E-2-Tetradecen-1-ol- pic1au moi de mars (Annexe I)

;1-(2-Methyl-3-(methylthion)allyl)cyclohex-2-enol- pic 3 au moi de mars(Annexe I) et pic 5,6 au moi mai (Annexe II) ; 9-Methyle –Z-10-pentadecen-1-ol -pic 43 au moi d’aout (Annexe III); phytol- pic 5 au moi d’octobre (Annexe IV).

 Hydrocarbure aliphatique

Hexadecane-pic 13, 22 et 46 au moi de mars (Annexe I), pic 14, 19 au moi de mai (Annexe II)et pic 11, 24 au moi d’aout (Annexe III) ; Heneicosane-pic 25 au moi de mars (Annexe I) ; Octadecane,3-ethyl-5-(2-ethylbutyl)-pic 35 au moi d’aout (Annexe III ).

 Produits de soin personnel

Isopropyl Myristate –pic 40 au moi de mars (Annexe I).

 Additif alimentaire

Butylated Hydroxytoluene-pic 12 au moi de mars (Annexe I) et pic 13 au moi d’aout (Annexe III) ; d-Mannitol,1,4-anhydro- pic 13 au moi d’aout (Annexe III) ; Cyclohexanol,2-(1- methylethyl)- pic 1 au moi de mai (Annexe II) et au moi d’aout (Annexe III); Cyclohexanol,2-methyl-,trans- pic 24 au moi d’octobre (Annexe IV).

 Produits naturels

1,6,10,-Dodecatriene,7,11-dimethyl-3-methylene-,(Z)- pic 7 au moi de mars (Annexe I) et pic 10 au moi d’aout (Annexe III) ; Oxalic acid ,allyl tetradecyl ester –pic 21 au moi de mai (Annexe II) ;beta-Sitosterol acetate-pic 58 au moi de mars(Annexe I), pic 43 et pic 35,40 au moi d’octobre (Annexe IV).

 Phtalates

1,2-Benzeneticarboxylic acid,mono (2-ethylhexyl)ester-pic 57 au moi de mars(Annexe I) et au pic 28 au moi d’octobre(Annexe IV ) ;Dibutyl phthalate- pic 47 moi de mars (Annexe I), pic 28 au moi de mai (Annexe II); 1,2-Benzeneticarboxylic acid,bis (2-ethylhexyl)ester-pic 26 au moi de mai (Annexe II), pic 36 au moi d’aout (Annexe III) et pic 13 au moi d’octobre (Annexe IV).

III.2. Discussion

La structure, la composition et la diversité biologique des sédiments varient, même au sein d’un même site. Les différences physico-chimiques qui caractérisent les sédiments comme la taille et la forme des grains et leur composition notamment en matière organique, peuvent influencer

profondément la biodisponibilité et le degré de toxicité des contaminants qui leur sont associés

(Barhoumi, 2014).

Il constitue un moyenne d’investigation particulièrement précieux pour mesurer l’intensité et même évaluer la chronologie d’une pollution, car ils sont susceptibles d’absorber et d’accumuler au cour des années de nombreuse substance (Belhomme et al., 1982) en particulier les POPs qui sont des polluants chimiques très dangereux reconnus comme une grave menace mondiale pour la santé humaine et les écosystèmes (Weinberg, 2008). Ces substances toxiques persistantes semi-volatiles qui sont caractérisé par un potentiel important pour le transport à long terme et l'accumulation dans l'environnement médias (Gusev et al., 2015).

III.2.1. Les paramètres physicochimiques

III.2.1.1.Le pH

Le pH est un paramètre important qui représente le degré d’ionisation du milieu étudié, il nous donne une indication sur le niveau de la pollution .Il doit être étroitement surveillé ou cour de la période de prélèvement (Brisou et Denis ,1980). Le pH des sédiments dépend de ces eaux, de la nature géologique du lit et du bassin versant de la rivière (BrémondetVuichard, 1973).

Ainsi, l’élévation du pH favorise l’absorption des polluants organiques persistants sur la fraction réductible des sédiments après échange des cations avec les ions H⁺ sur certains sites de surface. La formation de sulfure, la biodégradation de la matière organique ; toutes deux fonctions de l’acidité du milieu permettent d’interpréter la spéciation des POPs dans les sédiments et leur biodisponibilité

(Serpaud et al., 1994).

Les sédiments de barrage Beni Haroun, sont légèrement basiques, ce caractère reflète clairement la nature des sédiments dominés par les terrains calcaires et argileux, Selon Eliard 1979 les sols calcaires sont basiques. Le pH présente des faibles fluctuations spatiales, ce qui rend compte du pouvoir tampon de ces sédiments.

III.2.1.2. La conductivité électrique (µs/cm)

La mesure de la conductivité électrique permet d’évaluer rapidement mais très

approximativement la minéralisation globale des eaux des rivières et des sédiments des oueds. Cette mesure est liée à la qualité des sels ionisables dissous (Brémond et Vuichard, 1973).

Les valeurs enregistrées de la conductivité électrique au niveau de trois stations compris entre 185µS/Cm et 285µS/Cm, ce qui indique que les sédiments du barrage de Beni Haroun sont très riches en éléments dissous. Ce résultat est expliqué par la nature géologique du bassin drainé, qui est formé essentiellement par les roches calcaires et sédimentaires (Painchaud , 1997) ) au quelle s’ajoute la minéralisation de la matière organique (issue des rejets urbains évacués par les affluents du barrage ) (Rodier, 2005 ).

III.2.1.3. La matière organique

On désigne sous le terme de M.O un ensemble des substances organiques de nature et de propriétés variées (Chamayou et legros, 1989) elle provient de l'activité de tout organisme présent à la surface ou à l'intérieur du sol (Davet, 1996). Le taux et la nature de la matière organique du sol jouent par conséquent un rôle majeur dans le devenir des POPs.

Pour les sédiments qui présentent un taux de matière organique dépasse 5%, l'adsorption des POPs est mise en relation avec le contenu en matière totale, Pour les sols de faible contenu en matière organique, l'adsorption des POPs est mise en relation avec la fraction minérale, prédominée par la fraction argileuse, et la nature de la matière organique ( Spark et Swift, 2002).

Le taux de la matière organique dans les sédiments du barrage Beni Haroun présente des fluctuations spatiotemporelles importantes

Ces dernières sont en relation avec les taux des déjections animales, exsudats racinaires, litière végétale et polysaccharides microbiens. Le reste est constitué par les débris des végétaux morts, les cadavres d'animaux et les cellules microbiennes lysées (Davet, 1996).

III.2.2. Résultats de recherche des POPs

L’analyse des résultats n’a pas permis de détecter les traces des polluants organiques persistants. Toutefois, nous avons trouvé des résidus des pesticides de type carbamates (Carbamicacid, phenyl-, dodecyl ester), des phtalatales et des produits pharmaceutiques. Ces derniers peuvent être remobilisé dans l’eau et présenté un risque potentiel pour des poissons du barrage et pour la population humaine consommatrice ses eaux.

En effet, les pesticides sont responsables de retard de croissance fœtale, des anomalies congénitales, de l’altération du développement neurologique, des pathologies métaboliques

(croissance, obésité, syndrome métabolique), de dysfonctionnement mitochondrial et de la perturbation endocrinienne (Bonvallot , 2014).

Les phtalates sont suspectés d’être des perturbateurs endocriniens et peuvent donc entraîner des troubles de la reproduction, de l’immunité et du développement (Lund, 2000).

Les produits pharmaceutiques peuvent altérer le comportement et la productivité biologique ou troubler les fonctions génétiques d'un organisme (Kidd et al., 2007).

Les différentes substances chimiques détectées dans le barrage durant la présente étude peuvent avoir plusieurs sources ; les eaux usées domestiques rejetées dans oued Rhumel et Oued Endja, les deux principaux affluents du barrage, contenant les excrétas de personnes et de malades les ayant absorbés, par l’élimination sauvage de produits pharmaceutiques (par exemple médicaments jetés dans les toilettes) et par les eaux de ruissellement d’origine agricole contenant des déjections animales sont à l’origine de la contamination des eaux du barrage par les drivées des produits pharmaceutiques.

Les phtalates peuvent provenir de produits cosmétiques, des produits de nettoyage personnels (shampoing, savans), des plastifiants, des pesticides, des médicaments, des produits pour automobile, des revêtements pour les planchers et les murs, des isolants pour câbles et fils souples, des emballages alimentaires et des fournitures scolaires comme les gommes (Lenoir et al., 2012 ; Li et al., 2016 ;Dubernet et al ., 2016).

Le développement de l’activité agricole aux alentours de ce barrage, depuis quelques années est responsable en grande partie de l’introduction des pesticides dans le lac du barrage. L'agriculture utilise de grandes quantités de produits chimiques artificiels comme engrais, comme insecticides ou herbicides et comme régulateurs de la croissance des plantes.

Le barrage Beni Haroun qui constitue la plus grande retenue artificielle algérienne et la seconde du continent africain (après le barrage de Al Sad El Alli en Egypte) avec une réserve de 1 milliard de m³ d’eau irriguée 3 900 hectares et alimente une grande proportion de la population de 6 wilayas de l’Est Algérien. Situé sur l’oued el Kébir, il est alimenté par deux bras principaux, avec les oueds Rhumel et Endja.

Malgré son importance, ce réservoir est en risque de contamination par plusieurs polluants chimiques, dont les POPs qui sont toxiques et caractérisés par une fort stabilité dans le milieu aquatique et peuvent persister des années avant se de dégrader, et peuvent être transportée a longue distance concentrés dans les réseaux trophiques et les sédiments sous le processus de la bioaccumulation.

L’objectif principal de notre étude était de chercher la présence des résidus des POPs dans les sédiments du barrage de Beni Haroun.

Les résultats obtenus durant la présente étude ont montré une absence totale de la contamination par les POPs. Toute fois, nous avant détecté certains polluants organiques qui peuvent être considérés comme des polluants prioritaire des écosystèmes aquatiques. Il s’agit des résidus des pesticides de type carbamates ‘Carbamicacid, phenyl-) des phthaltes‘Dibutylphthalate ’et des produits pharmaceutiques. Ces derniers entre dans le barrage via les eaux usées domestiques et industrielles rejetées dans les deux oueds alimentant le barrage et via les eaux des pluies qui apportent avec elles les polluants issus des décharges publiques et des terres agricoles.

Notre étude a montré le risque auquel est exposée la population humaine consommatrice des eaux de barrage c’est pour cela des mesures de prévention sont nécessaires :

 l’installation des stations d’épuration dans les sources d’émission.

 L’interdiction de l’exploitation des bordures des barrages pour l’agriculture ou l’urbanisation.

 Diminuer de façon directe l’utilisation des produits phytosanitaires.

 La généralisation de la lutte biologique et intégrée, dans la protection des végétaux. Et mettre sur pied des compagnes d’information, de sensibilisation, et d’éducation de la population.

Le milieu aquatique est un compartiment environnemental très complexe, il est le siège d’un grand nombre de réactions chimiques, physiques et biologiques. Plusieurs modèles ont été construits pour essayer de simplifier et de comprendre le fonctionnement de ces écosystèmes sensibles (Cerepnalkoski et al., 2012 ; Ciric et al., 2012 ; Tashkova et al., 2012).

Depuis des années, ces écosystèmes sont en risque d’etre exposer aux différents composés toxiques d’origine anthropique ou naturelle qui tendent à s’accumuler dans les sédiments et souvent à se concentrer dans les réseaux trophiques aquatiques. Ils sont introduits dans les cours d’eau sous forme particulaire, dissoute et colloïdale par les activités industrielles, urbaines et agricoles, ainsi que par transport atmosphérique (Barhoumi, 2014).

Parmi ces contaminants, les polluants organiques persistants (POPs), tel que les pesticides organochlorés dont le DDT, les substances chimiques industrielles, notamment les polychlorobiphényles (PCB), et quelques sous-produits industriels, en particulier les polychlorodibenzodioxines (PCDD) , les polychlorodibenzofuranes (PCDF) et les HAP. Ces derniers font partie d’un groupe de substances chimiques qui ont été produites intentionnellement ou non et introduites dans l’environnement. Du fait de leurs longues demi-vies et de leur solubilité dans les graisses, les POPs ont une tendance à s’accumuler chez les animaux (bioaccumulation), en particulier chez les espèces ayant une longue durée de vie, qui se trouvent au sommet de la chaîne alimentaire (OMS, 2007).

Les POPs ne se retrouvent qu’en concentrations traces dans l’eau et constituent des exemples de substances toxiques et hydrophobes, qui ont tendance à s’accumuler dans la phase sédimentaire. Cette dernière peut donc représenter un puits et une source importante de contaminants pour les organismes qui y résident ou qui les fréquentent (Larsson, 1985; Salomons et al., 1987; Loring et Rantala, 1992), les quels peuvent alors constituer un risque pour la santé humaine (e.g., consommation de mollusques ou de poissons de fond contaminés).

En Algérie le barrage de Beni Haroun est l’un des 85 barrages en exploitation que compte actuellement notre pays, il constitue le plus important projet national du secteur hydraulique depuis l’indépendance. Classé deuxième grand barrage d’Afrique après Al Sad El Alli d’Egypte, il représente une importante ressource en eau potable pour plusieurs wilayas de l’Est algérien (Mila, Constantine, Jijel, Oum El Bouaghi, Khenchela et Batna) et pour l’irrigation de 30 000 hectares de terres agricoles (Benayache ,2014). Il est également une source importante despoissons (Habila et al., 2017) actuellement on ne dispose d’aucune information sur la qualité de ces sédiments quant à leur contamination par les résidus POPs.

L’objectif de cette étude est d’évaluer le niveau de contamination des sédiments du barrage Beni Haroun par les POPs. Cette évaluation est très importante vue la forte influence anthropique dans cette région à cause de l’activité urbaine, et surtout agricole très intense. En effet, le développement de l’activité agricole aux alentours de ce barrage, depuis quelques années, a entraîné l’introduction de nombreuses substances chimiques (fertilisants et pesticides, etc.). Il y a là un risque potentiel direct sur la santé publique notamment avec l’activité de pêche qui a commencé il y a quelques années dans le barrage.

Notre recherche est articulée en trois grands chapitres:

 Le premier chapitre est consacré à une étude bibliographique sur les polluants organiques persistants (POPs) et leur comportement dans les sédiments, leur classification et leur toxicité.

 Le deuxième est cansacré à la description de la zone d’étude et la présentation des methodes utilisés.

Tableau 01 : Les différents types des POPs………5

Tableau 02 : Effets des POPs observés sur la santé humaine ……….…………...12

Tableau 03 : La moyenne de la température mensuelle pour (2007-2016) (ANBT, 2017)………...17

Tableau 04 : Les valeurs moyennes mensuelles pour (2007-2016) (ANBT, 2017)………..……….17

Tableau 05 : Variabilité spatiotemporelle du pH des sédiments du barrage Beni Haroun wilaya de Mila Algérie………..23

Tableau 06 : Variabilité spatiotemporelle de la CE(µS/Cm) des sédiments du barrage Beni Haroun wilaya de Mila Algérie………...24

Tableau 07 : Variabilité spatiotemporelle de la MO% des sédiments du barrage Beni Haroun wilaya de Mila -Algérie ………..………25

Figure 01 :Devenir des pesticides dans l’environnement après application………..….7

Figure 02 : Structure et positions des atomes de chlore dans les PCB………..….7

Figure 03 : Bioaccumulation des PCBs dans la chaîne alimentaire marine……….….10

Figure 04 : Processus impliqués dans le transport des POPs dans le milieu aquatique ………...14

Figure 05 : Localisation du barrage de Béni Haroun……….…15

Figure 06 : Diagrame ombrothérmique de Bagnouls et Gaussen ……….…………18

Figure 07 : Sites d’échantillonnages………..19

Figure 08 : Soxhlet……….21

Figure 9 : Variabilité spatiotemporelle du pH des sédiments du barrage Béni Haroun wilaya de Mila Algérie……….24

Figure 10 : Variabilité spatio-temporelle des conductivités électriques des sédiments du barrage Beni Haroun wilaya de Mila -Algérie………...………...………25

Figure 11 : Variabilité spatio-temporelle de MO % des sédiments du barrage Beni Haroun wilaya de Mila- Algérie………...………26

A

-Albanis T. A., Hela D. G., Sakellarides T. M., Konstantinou I. K. (1998). Monitoring of pesticide residues and their metabolites in surface and underground waters of Imathia (N. Greece) by means of solid-phase extraction disks and gas chromatography. Journal of Chromatography A, 823(1), 59-71p.

-Amiard J.(2005). Les déversements de pétrole-conséquences pour l’environnement littoral, intervention orale au cours du séminaire de master 2, GIZC.

- ANBT (2017). ( Agence Nationale des Barrages de Beni Haroun.

B

-Barkat K. (2016).Suivi de la qualité physico-chimique des eaux du Barrage Béni Haroun. Mémoire présenté en vue de l’obtention du Diplôme de Master. Pollution des écosystèmes et Ecotoxicologie. Université des Frères Mentouri Constantine.11p.

-Barhoumi B. (2014). Biosurveillance de la pollution de la lagune de Bizerte (Tunisie) par l’analyse comparée des niveaux de contamination et de l’écotoxicité des sédiments et du biote (Doctoral dissertation, Université de Bordeaux) 1p.

-Benayache N. (2014).Évaluation du niveau de la pollution organique des eaux desbarrages