II PRÉLÈVEMENT ET CONDITIONNEMENT DES ÉCHANTILLONS

Nos efforts sur le terrain ont essentiellement été consacrés au prélèvement des échantillons en vue de l’analyse de l’alcalinité, des différentes composantes du carbone de l’eau (COD, CID et COP), du carbone organique total du sols (COT) et de l’azote totale du sol (NT) ainsi que de leurs signatures isotopiques (δ13CCID, δ13CCOD, δ13CCOP, δ13CCOT,

δ15NNT).

Etant donné que notre problématique est associée avec la thématique développée dans le cadre de l’ORE-BVET, nos travaux sur le terrain ont été menés en parallèle. Ainsi, j’ai eu la charge pendant ma campagne de terrain, du prélèvement des échantillons destinés à l’analyse chimique de la phase dissoute après filtration à 0,2 µm (cations et anions majeurs, silice) et à la mesure des concentrations des matières en suspension. Au cours des prélèvements des échantillons d’eau, ont été systématiquement mesurés la température, le pH et la conductivité électrique des eaux. Nous avons par ailleurs effectué une quantification des flux de litière au sol.

II - 1 – Prélèvement des échantillons d’eau et des MES

Les prélèvements que j’ai réalisés dans le cadre de cette thèse ont été effectués au cours du cycle hydrologique 2005/2006. Cependant, nous avons également travaillé sur le cycle 1999/2000 que j’ai analysé, et sur le cycle 1998/1999 qui a fait l’objet d’une partie de la thèse de Brunet (2004). Ces deux derniers cycles ont été prélevés dans le cadre du projet CAMPUS/CORUS par J.-L. Boeglin en collaboration avec les partenaires camerounais du Centre de Recherche Hydrologique et de l’Université de Yaoundé I.

II-1-1 – Préparation du matériel

Nous utilisons trois types de contenant pour le stockage des échantillons d’eau: (a) des tubes pyrex pour le COD, (b) des flacons de verre fumé pour le δ13CCOD, et (c) des flacons en polypropylène haute densité (HDPP) pour l’alcalinité, le δ13CCID, les cations et anions majeurs ainsi que la silice.

► Les tubes pyrex et les flacons de verre fumés sont trempés dans du HNO3 15N pendant une nuit, puis soigneusement lavés avec la même solution et rincés 3 fois avec de l’eau Milli-Q. Ils sont ensuite pyrolysés pendant au mois 6 heures dans un four à mouffle à 580°C.

► Les flacons en HDPP sont remplis avec du HCl 1N et stockés pendant une nuit, puis rincés 3 fois avec de l’eau Milli-Q.

La filtration des échantillons d’eau se fait à travers des filtres en fibres de verre de type Whatman GFF d’une porosité de 0,7 µm pour le COD et le COP, et à travers des filtres en acétate de cellulose de 0,22 µm pour l’analyse des phases minérales dissoutes et la quantification des MES. Avant leur utilisation, les filtres en fibres de verre sont pyrolysés pendant au moins 2 heures dans un four à moufle à 580°C, puis pesés et conservés dans des boites de Pétri.

II-1-2 - Echantillonnage

Sur le Nyong, le So’o et l’Awout, les prélèvements sont effectués vers le milieu du cours d’eau, à partir de ponts et à l’aide d’un seau manœuvré avec une corde. Ce dernier est plongé en profondeur pour éviter de prélever des eaux immédiatement en contact avec l’atmosphère.

Dans le BVE du Mengong, le ruisseau est échantillonné directement en immergeant la bouteille dans l’eau. Le prélèvement à la source s’effectue au niveau de la résurgence où les eaux sont canalisées par un tuyau PVC. Les nappes sont échantillonnées par pompage de l’eau récupérée dans les pièges à eau (flacons perforés emballés dans du géotextile, avec tubule permettant le pompage, enterrés au sein de la zone saturée).

Le tableau III.2 présente les fréquences de prélèvement en ces différents points.

Les échantillons ainsi prélevés sont filtrés sur le terrain, ou alors en laboratoire, immédiatement à notre retour du terrain. Ces filtrations se font à l’aide d’unités de filtration et de pompes manuelles ou électriques. Les unités de filtration sont préalablement rincées avec de l’eau Milli-Q. Une fois le filtre mis en place, nous rinçons le haut de l’unité de filtration avec de l’eau d’échantillonnage. La première eau de filtration n’est pas récupérée et sert à rincer le filtre et le bas de l’unité de filtration.

78 Tableau III.2. Fréquence mensuelle de prélèvement des échantillons d’eau et de sédiments

Eléments analysés

Points de prélèvements

δ13CCID δ13CCOD COD Alc Cations Anions

COP et δ13CCOP MES Olama 2 2 2 2 2 2 1 2 Mbalmayo 1 2 2 1 2 2 1 2 So’o 1 2 2 1 2 2 1 2 Awout 1 2 2 1 2 2 1 2 Exutoire 2 2 2 2 2 2 1 2 Source 1 2 2 1 2 2 - - BFP 1 - 1 1 1 1 - - BFS 1 - 1 1 1 1 - - FSP 1/2 - 1/2 1/2 1/2 1/2 - - FRP 1/2 - 1/2 1/2 1/2 1/2 - - F1 1/2 - 1/2 1/2 1/2 1/2 - - F3 1/2 - 1/2 1/2 1/2 1/2 - -

II-1-3 -Traitement et conditionnement des échantillons

Certains échantillons sont directement traités et conditionnés sur le terrain, d’autres en laboratoire, suivant leur destination.

Sur le terrain, ce sont les échantillons qui serviront aux analyses isotopiques (δ13CCID etδ13CCOD) et au dosage de l’alcalinité :

* pour l’analyse du δ13CCOD, l’eau est filtrée à travers des filtres de 0,7µm en fibres de verre, puis introduite dans des flacons de 75 ml en verre fumé, avec addition de 3 gouttes de HgCl2 pour prévenir d’éventuelles transformations par l’activité bactérienne. Les tubes sont soigneusement scellés à l’aide des bouchons à vis garnis d’un septum en téflon ;

* une aliquote du filtrat précédent est introduite dans les flacons en polypropylène de 125 ml pour la titration de l’alcalinité ;

* pour l’analyse du δ13CCID, l’eau est filtrée à travers des membranes en acétate de cellulose d’une porosité de 0,22µm, puis versée dans des flacons en polypropylène de 500 ml avec addition de 3 gouttes de HgCl2 pour empêcher toute transformation liée à une activité bactérienne.

* une aliquote de ce filtrat est introduite dans les flacons en polypropylène de 30 ml pour l’analyse des anions et de la silice dissoute, et de 60 ml (avec ajout de 4 gouttes de HNO3 bi- distillé) pour l’analyse des cations.

En laboratoire, sont conditionnés les échantillons destinés aux analyses de COD, COP et δ13CCOP et à la quantification des MES. On filtre 1000 ml d’eau à travers des membranes de 0,7µm en fibres de verre préalablement pyrolysées (580°C pendant 6 heures) pour éliminer toute trace de matière organique. Le filtrat est introduit dans les tubes pyrex de 60 ml pyrolysés, et additionné de 3 gouttes de HgCl2 pour stopper toute activité bactérienne qui ferait évoluer les concentrations en COD par dégradation. D’après Brunet (2004), ce mode de traitement est le mieux adapté pour le conditionnement des nos échantillons. Les tubes sont soigneusement scellés à l’aide des bouchons à vis garnis d’un septum en téflon, pour éviter tout contact avec la bakélite qui constitue le bouchon.

Le filtre de 0,7µm chargé de matière en suspension est séché à l’étuve à 50°C pendant 12 heures, puis pesé à l’aide d’une balance Sartorius de précision 1/10 mg. Le volume d’eau filtré est de 0,5 ou 1 litre, suivant que la charge en suspension est forte ou faible. La différence de poids (mg) rapportée au volume filtré (en litre) donne la concentration en MES (mg/l). Suivant cette procédure, Maneux (1998) a calculé une erreur théorique de 5% dans le cas ou il y aurait moins de 10 mg/l de MES recueillies, et de 3% pour plus de 10 mg/l. Ces filtres sont ensuite conservés dans des boites de Pétri pour les analyses de COP et de δ13CCOP. Il est à noter que beaucoup de précautions doivent être prises, à la fois dans le traitement et le conditionnement des échantillons, au regard de la multitude des sources potentielles de contaminations organiques possibles (poussières, fumés et gaz d’échappement, vapeurs organiques…) sur le terrain et en laboratoire.

Le tableau III.3 présente les différents types de filtres (matière, porosité) et de contenant avec leur volume, en fonction du type d’analyses à effectuer. Les acides utilisés (HNO3 15N bi-distillé, HCl bi-distillé) de même que le HgCl2 0,02 N sont préparés en laboratoire. Les échantillons d’eau ainsi conditionnés sont soigneusement scellés et conservés au frais entre 0 et 5°C dans un lieu obscur, en attendant d’être analysés.

II - 2 – Prélèvement et conditionnement des échantillons de sols

Nous avons réalisé dans cette étude des prélèvements de 58 échantillons de sols, de litières et de termitières en vue d’une analyse du carbone organique (COT) et de l’azote total (NT) ainsi que du δ13CCOT et du δ15N des sols, Ces prélèvements sont effectués dans le BVE du Mengong, tant dans la zone collinaire que dans la zone marécageuse (fig. III.3).

80 Tableau III.3 : Méthodes de traitement et de conditionnement des échantillons en fonction du type d’analyses

Type d’analyse Type de filtre contenant utilisé Volume collecté

(ml) Traitement

Anions Acétate

de cellulose (0.2µm) PP 30 sans

Cations Acétate

de cellulose (0.2µm) flacons PP 60 HNO3 bi-distillé

Alcalinité Acétate

de cellulose (0.2µm) PP 125 sans

COD Fibres de verre Whatman

GFF (0,7 µm) Pyrex 60 HgCl2 ou HCl bi-distillé Isotope 13CCID Acétate de cellulose (0.2µm) PP 500 HgCl2 Isotope 13CCOD

Fibres de verre Whatman GFF (0,7 µm) Verre fumé TraceClean EPA Vials 40 HgCl2 COP et 13CCOP

Fibres de verre Whatman

GFF (0,7 µm) Boites de Pétri - -

MES Nitrate de cellulose

(0,45µm) - - -

En zone de colline et de versant, deux fosses situées sur le layon L6 ont été retenues : la fosse F1, située au sommet de la pente à l’altitude 710 m, échantillonnée jusqu'à une profondeur de 15,80 m ; la fosse F3, située à mi-pente à l’altitude 694 m, échantillonnée jusqu’à 7,5 m de profondeur. L’échantillonnage, serré sur le mètre supérieur (tous les 20 cm) devient plus lâche en dessous de un mètre de profondeur.

Dans la zone marécageuse, deux petits profils (L6-470, L6-510) ont été échantillonnés le long du layon L6, et un autre à proximité de l’exutoire (BF-EX). Ces prélèvements ont été effectués grâce à une tarière manuelle pour les points L6-470 (profondeur : 1,5 m) et BF-EX (1,1 m) et à travers une fosse pour le point L6-510 (1,0 m). Les intervalles de profondeur entre les prélèvements varient entre 5 et 25 cm. Trois types de termitière ont également été échantillonnés à proximité de la fosse F1, en sommet de colline. Les échantillons ainsi prélevés ont été séchés à l’étuve à 45°C pendant plusieurs jours ; les fragments ont été introduits dans de poches en plastique et étiquetés. Par la suite, ils seront quartés, broyés et conservés dans des piluliers, prêts pour les analyses.

II-3 – Quantification des flux de litière au sol

La mesure des flux de litière au sol est faite grâce à des pièges à litière (P-L) que nous avons fabriqués et installés en quatre points du bassin. Il s’agit de cadres en bois (base de 1,5 m x 1,5 m, hauteur de 0,15 m) à fond recouvert de grillage en matière plastique à maille fine et surélevé de 50 cm par rapport au sol à l’aide de pieds à chacun des angles. Quatre pièges sont installés dans le BVE du Mengong et leur situation sur le bassin a été choisi est fonction de la distribution spatiale de la végétation (fig. III.3). Ainsi, un piège est installé à proximité de la source (P-L 1), un autre à proximité de l’exutoire (P-L 2), un troisième dans la zone saturée où on retrouve une forêt marécageuse (P-L 3), et le dernier en zone de jachère sur un versant (P-L 4). Les feuilles et débris végétaux divers qui tombent dans les pièges sont récoltés chaque mois (d’octobre 2005 à mars 2006) puis séchés au soleil ou à l’étuve à 50°C. Les feuilles et les divers débris (tiges, branches, brindilles) sont pesés séparément. Le poids ainsi obtenu par piège et par mois sera ramené à la superficie du type de végétation correspondant à ce piège ; un flux de litière mensuel (kg.m-2.mois-1) pourra ainsi être déterminé pour chacune des zones du bassin étudié.

F1 F3 L6-470 L6-510 BF-EX P-L P-L P-L P-L F1 F3 L6-470 L6-510 BF-EX F1 F3 L6-470 L6-510 BF-EX F1 F3 L6-470 L6-510 BF-EX P-L P-L P-L P-L 1 2 3 4 F1 F3 L6-470 L6-510 BF-EX P-L P-L P-L P-L F1 F3 L6-470 L6-510 BF-EX F1 F3 L6-470 L6-510 BF-EX F1 F3 L6-470 L6-510 BF-EX P-L P-L P-L P-L 1 2 3 4

Figure III.3 : Points d’échantillonnage des sols et de quantification des flux de litières au sol (P-L1 à P-L4) replacés dans le bloc diagramme du BVE du Mengong.

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