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Les sédiments

1.3. La pollution des cours d’eau

1.3.1. Origine

Les cours d’eau se localisent d’une manière générale dans des espaces urbains ou industriels, autour desquels, on trouve des espaces urbanisés, des terres agricoles ou des secteurs protégés à forte valeur écologique qui nécessitent des préventions contre la pollution.

Cependant, la majorité des activités anthropiques, surtout celles proches des cours d’eau, causent des nuisances et des pollutions dont une grande partie s’accumule dans les sédiments.

Les principales sources de contamination des sédiments sont principalement d’origine humaine dont on peut citer :

- les stations de traitement des effluents ménagers ; - les débordements de réseaux unitaires ;

- les rejets urbains et industriels ; - les ruissellements des décharges ;

- les ruissellements des parcelles agricoles et des terrains de stockage industriel.

En conditions normales, les polluants sont peu solubles dans l’eau. Ils se propagent dans les matières en suspension (MES), et lors de la sédimentation, ils s’intègrent dans les sédiments, qui deviennent alors des réservoirs de substances contaminées. Ces contaminants habituellement remobilisables peuvent se libérer et devenir toxiques lorsque les conditions physico-chimiques sont modifiées [35].

1.3.2. Les différents polluants existants dans les sédiments 1.3.2.1. Les éléments nutritifs

Les rivières transportent les éléments nutritifs (en particulier l’azote et le phosphore) vers l'aval du cours d'eau. Dans les systèmes aquatiques, la concentration des éléments nutritifs est un bon indicateur de la santé d'un cours d'eau et le contrôle du rythme de la photosynthèse. De plus, le phosphore limite la croissance des plantes et des algues.

Les activités humaines augmentent sérieusement ces quantités de phosphore et des composés azotés à travers les rejets d’eaux usées, les rejets animaux ainsi que les fertilisants et les effluents agricoles et industriels. Ces éléments sont à l’origine de l’eutrophisation des milieux aquatiques et l’accélération du vieillissement des lacs et des ruisseaux [Les Moucheurs Endiablés].

1.3.2.2. Les métaux lourds

Les métaux lourds sont des métaux qui ont une masse volumique supérieure à 5g/cm3. Ces polluants sont naturellement à l’état de traces mais une fois le seuil de tolérance dépassé, ces métaux sont considérés comme toxiques. Certains d’entre eux ont des propriétés mutagènes et cancérigènes (comme par exemple le cadmium). [41]

Les principaux métaux lourds sont : le cadmium (Cd), le cuivre (Cu), le mercure (Hg), l´étain (Sn), le zinc (Zn), le plomb (Pb), le cobalt (Co), le chrome (Cr), le nickel (Ni) et le vanadium (V) et sont reportés dans le Tableau I.3 :

Type de

Polluants Sources

Cadmium

Engrais phosphatés ; industries de traitement de surface des métaux ; industrie de stabilisation des matières plastiques ; fabrication des accumulateurs et des radiateurs automobiles ; fabrication de caoutchouc ; colorants ; eaux de ruissellement des voies de circulation.

Cuivre Canalisation d'eau ; fils électriques ; radiateurs automobiles ; appareils de chauffage ; traitement de surface.

Zinc Produits pharmaceutiques ou domestiques, conduites d'eau ; peintures ; piles ; galvanisation ; traitement de surface.

Nickel

Fabrication d'aciers et d'alliages spéciaux ; recouvrement de surface par électrolyse ; hydrogénation des huiles et substances organiques ; fabrication de peintures ; de laque et de produits cosmétiques.

Mercure

Produits pharmaceutiques ou domestiques ; production et utilisation d'antifongiques ; appareils électriques ; produits électrolytiques du chlore et de la soude ; peintures ; pâte à papier ; fabrication de chlorure de vinyle et d'uréthane.

Chrome Tannerie ; fabrication d'alliages spéciaux ; industries de traitement de surface.

Plomb

Canalisations d'eau ; bacs de batteries ; peintures ; additifs pour l'essence ; eaux de ruissellement des voies de circulation ; industries pharmaceutiques et sidérurgiques ; ateliers photographiques ; télévisions.

Sélénium Fabrication de peintures et colorants ; verre ; semi-conducteurs ; insecticides ; alliages.

Arsenic

Pesticides ; herbicides ; fongicides ; insecticides ; raticides ; défoliants ; conservateurs du bois ; cellules solaires ; semi-conducteurs ; électrographie ; catalyse ; pyrotechniques ; céramiques ; produits pharmaceutiques ; épilage des peaux en tannerie et mégisserie ; durcissement du cuivre et du plomb ; fabrication des batteries.

Tableau I.3. Liste des principaux métaux lourds et leurs provenances [42]

1.3.2.3. Les substances organiques

Les PCB, dioxines, furanes et hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) appartiennent à la vaste gamme des Polluants Organiques Persistants (POPs). Ces POPs peuvent présenter des structures chimiques extrêmement variées mais ont tous en commun d'être des dérivés organiques [43]. Ces éléments sont souvent très toxiques, parfois cancérigènes (c’est le cas de certains HAP, par exemple), solubles ou adsorbés sur les matières en suspension. Ils sont le plus souvent solubles dans les graisses ; c’est le cas des PCB ou des dioxines.

a. Les Hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP)

Les HAP sont des composés organiques formés exclusivement d’atomes de carbone et d’hydrogène. Ils constituent une vaste classe de composés organiques constitués d’au moins deux cycles aromatiques condensés. Les HAP se trouvent généralement en mélange complexe, parfois constitué d’une centaine de composés [22].

La particularité des molécules des HAP c’est qu’elles peuvent provoquer des perturbations par une exposition chronique même à de faibles concentrations.

On distingue deux familles d’HAP :

 Les hydrocarbures saturés (alcanes)

 les hydrocarbures insaturés regroupant les alcènes, alcynes et composés aromatiques. Le nombre d’HAP susceptibles d’exister est sans limite. Non seulement le nombre possible de noyaux accolés est infini, mais le nombre d’isomères augmente avec le nombre de cycles, qui, de plus, peuvent être alkylés ou non.

Ils proviennent à la fois de sources naturelles (feux de forêt et éruptions volcaniques) et anthropiques (pyrolyse ou combustion incomplète de matières organiques comme le pétrole, le charbon, les ordures ménagères, le carburant de moteurs à essence et diesel). Ils font partie des polluants organiques persistants (POPs) qui ont des effets toxiques et cancérogènes avérés sur la santé humaine et nocifs pour l’environnement. [44]

b. Les polychlorobiphényles PCB

Par le terme "PCB" on désigne les polychlorobiphényles qui sont des composés aromatiques chlorés. Sur le plan chimique, ils représentent une famille de substances qui ont toutes la même structure générique constituée d’un biphényle comportant jusqu’à cinq atomes de chlore sur chaque phényle.

Il existe un grand nombre de combinaisons différentes liées au nombre d’atomes de chlore et aux positions qu'ils occupent, conduisant à 209 composés ou congénères avec des niveaux différents de toxicité. Les PCB représentent une famille de composés chimiques omniprésents dans l’environnement en quantité infime, mais présentant un niveau de toxicité élevé.

Une fois libérés dans l’atmosphère, les PCB peuvent être transportés sur de très longues distances lorsqu’ils sont adsorbés sur les particules atmosphériques, et ainsi contaminer des lieux éloignés de la source de pollution.

Ils peuvent polluer le compartiment aquatique via le lessivage des eaux de ruissellement, les dépôts atmosphériques ou des rejets directs (cette voie étant moins répandue actuellement) [43].