Mesures réalisées au laboratoire dans les eaux souterraines

Mesure de l’alcalinité

L'alcalinité ou la réserve alcaline se mesure à partir de la quantité d‘acide fort qu‘il faut introduire dans un échantillon pour neutraliser l‘ensemble des bases présentes. Les carbonates, les hydrogénocarbonates, les borates, les fluorures, les silicates, les sulfures et les phosphates sont les principales bases couramment rencontrées dans les eaux naturelles. Dans les eaux souterraines, les hydrogénocarbonates sont très majoritaires devant d‘autres bases telles que les silicates ou les phosphates. L‘alcalinité sera donc considérée comme représentant la concentration en ions HCO3-. Elle est mesurée dans les eaux souterraines par dosage potentiométrique

grâce à un titrateur automatique (736 GP Titrino, Metrohm) (Lesven 2008). Le dosage a été réalisé à l‘aide d‘acide chlorhydrique à 0.02 mol.L-1_{. Un volume restreint}

de 1 ml est utilisé pour le dosage de l‘alcalinité afin de minimiser la quantité de solution. Le montage se présente donc sous forme miniaturisé, comprenant un tube en polyéthylène de 5 mm de diamètre muni d‘un micro-agitateur, un capillaire pour l‘ajout d‘acide et une électrode de verre combinée de petite taille (Ingold). Les paramètres du programme de titration ont été optimisés, notamment les volumes d‘ajout lors des mesures à l‘aide du programme TINET.

Dosages des anions.

Les anions présents dans les eaux souterraines ont été dosés par la chromatographie anionique grâce à un appareil Dionex muni d‘une colonne « Analytical ion pack AS18 (longueur 250 mm, diamètre interne 4 mm) » qui permet l‘analyse des fluorures, chlorures, nitrates, sulfates et phosphates. La colonne utilisée est constituée d‘une matrice à base d‘un copolymère très dur se présentant sous forme de petites sphères de quelques micromètres de diamètre sur lesquelles sont greffés des groupements fonctionnels ammonium quaternaire (-NR3+). Les

anions sont entraînés à travers la colonne par une phase mobile (solution basique de KOH). Une fois séparés, les ions sont détectés par conductimétrie. Les limites de détection sont estimées à 10 µmol.L-1 pour les nitrates, les sulfates et à 5 µmol.L-1 pour les chlorures, les bromures et les fluorures.

Dosages des métaux et des éléments majeurs.

Les éléments majeurs et certains mineurs contenus dans les eaux souterraines ont été dosés par spectrométrie d‘émission atomique par plasma à couplage inductif (ICP-AES, Varian, Vista Pro, visée axiale). Cette technique d‘analyse repose sur l‘émission de raies lumineuses spécifiques par les atomes et ions excités à haute température (6000 - 10000 K) dans un plasma d‘argon. Ces raies sont séparées grâce à une combinaison réseau – prisme puis détectées par un détecteur CCD (dispositif à couplage de charge). Les mesures des éléments présents à l‘état de traces et dont les concentrations étaient sous la limite de détection de l‘ICP-AES, ont été réalisées avec une torche à plasma couplée à un spectromètre de masse (ICP- MS, Thermo Optek, X7 series avec chambre de collision). Cet appareil présente des limites de détection inférieures d‘un facteur 40 à 1000 suivant l‘élément métallique par rapport à l‘ICP-AES (Tableau 2.8).

Tableau 2.8. Limites de détections en ICP-AES (Varian, Vista Pro) et ICP-MS (Thermo

Elemental X7 Series)

Éléments Co Cr Cu Fe Mn Ni Zn

ICP-AES (µg/l) 5 4 2 2 0,4 0,4 1

ICP-MS (µg/l) 0,002 0,005 0,02 0,06 0,01 0,02 0,02

L‘appareil (modèle Thermo Optek X7 series) est équipé d‘un passeur automatique CETAC modèle ASX-510. Les ions formés dans le plasma d‘argon sont ici séparés suivant leur rapport masse / charge grâce à un spectromètre de masse quadripolaire puis détectés par un multiplicateur d‘électrons à dynodes.

Analyse par utilisation des Isotopes stables de l’eau.

Les échantillons de nos sites d‘étude ont fait l‘objet d‘analyse isotopique (δ18O, δ3H et δ2H) au laboratoire IDES de l‘Université de Paris Sud et de l‘Université d‘Avignon. Le principe de la mesure des teneurs en 18_{O est une équilibration de l‘eau avec un}

gaz de composition isotopique connue, selon la méthode classique d‘Epstein et Mayeda (1953). L‘hydrogène est récupéré par réduction de l‘eau sur du zinc, à 480°C, d‘après la méthode de Coleman et al (1982). Les rapports δ18O/δ16O et D/H sont mesurés par spectrométrie de masse. Les teneurs en isotopes lourds sont exprimées en unité δ : δA (‰) = ( ) 1*1000       Std A R R avecRA O_O or 1_HH 2 16 18

 : Rapport isotopique de l‘échantillon.

Rsdt est le rapport isotopique de l‘étalon international, le V-SMOW (Vienna Standard

Mean Ocean Water) distribué par l‘Agence Internationale de l‘Énergie Atomique. Le SMOW et le V-SMOW (Craig 1961; Gonfiantini 1998)sont deux étalons très proches, représentatifs de la composition isotopique moyenne de l‘eau océanique (dans l‘océan, δ18O vs SMOW= 0 ‰, δ2H vs SMOW= 0 ‰). L‘incertitude sur les mesures est de 2 ‰ pour le deutérium et de 0,2 ‰ pour l‘oxygène-18.

Analyses bactériologique.

L‘analyse microbiologique permet de mettre en évidence la pollution fécale de l'eau. Elle permet également de contrôler l'efficacité des mesures de protection ou de traitement. C‘est un outil complémentaire des enquêtes sanitaires, elle n'est que la photographie de la qualité de l'eau au moment du prélèvement. L‘analyse bactériologique n'a donc pas valeur dans le temps et demande à être interprétée au regard de l'enquête sanitaire.

Les organismes pathogènes qui peuvent être présents dans l'eau sont très nombreux et très variés. Leur présence est toujours liée à une pollution fécale de l'eau. Il est difficile de les mettre en évidence, d'une part parce qu'ils sont trop nombreux pour faire l'objet d'une recherche spécifique, et d'autre part parce que leur identification est très difficile voire impossible (virus). De plus, leur durée de vie dans l'eau est parfois très courte. On préfère alors chercher des germes qui sont toujours présents en grand nombre dans les matières fécales des hommes et des animaux à sang

chaud, qui se maintiennent plus facilement dans le milieu extérieur et qui peuvent être aisément identifiés. Ces germes sont appelés germes indicateurs de pollution fécale, et leur présence dans l'eau témoigne de l'existence d'une contamination fécale au moment du prélèvement. Leur mise en évidence dans l'eau n'est pas la preuve de présence de pathogène, mais permet de la suspecter fortement.

Dans cette étude, les échantillons d‘eau souterraine ont été prélevés en mars 2011 et avril 2012 pour effectuer des analyses microbiologiques. Le prélèvement des échantillons d‘eau en vue d‘une analyse bactériologique se fait dans des flacons en verre stérilisés, selon un mode de prélèvement précis afin d‘éviter toute contamination accidentelle. Pour le matériel de prélèvement, nous avons utilisé des flacons en verre borosilicatés d‘un litre à bouchage émeri qui nous ont été fournis par le Laboratoire Nationale d‘Analyses Alimentaires (LANAA) de Djibouti. Ces flacons ont été préalablement stérilisés sous autoclave à 120°C et durant 20 mn. Pour s‘assurer que la stérilisation s‘est bien effectuée, des bandelettes sont utilisées. Le virage du blanc au noir des bandelettes atteste de la stérilisation. Le prélèvement des échantillons d‘eau souterraine s‘est effectué à l‘aide d‘un « plongeur ». Le « plongeur » est stérilisé dans un autoclave à 120°C et durant 20 mn. Un chalumeau a été utilisé pour stériliser les bouts de pompes afin d‘éviter toute souillure ou contamination. Avant de le plonger dans le puits, l‘ouverture de la bouteille est brûlée à l‘aide d‘un chalumeau. Le prélèvement s‘effectue en faisant en sorte de ne pas toucher aux parois du puits. Après prélèvement, on flambe les ouvertures de la bouteille-plongeur et du flacon avant de verser l‘eau échantillonnée dans le flacon stérilisé.

Les échantillons sont conservés dans une glacière portée à 4°C grâce à des bacs à glace et transportés au laboratoire. Les analyses bactériologiques sont effectuées immédiatement, 2 heures après notre arrivée au laboratoire du LANAA. Les différents paramètres bactériologiques et leurs méthodes d‘analyses sont regroupés dans le Tableau 2.9.

Tableau 2.9. Paramètre et méthodes bactériologique étudiés

Paramètres Méthodes

Micro-organismes révivifiables à 37°C NF EN ISO 6222 Micro-organismes révivifiables à 22°C NF EN ISO 9308-1

E.Coliforme NF EN ISO 7899-2

Entérocoque intestinaux ISO 26461-2

Bactéries Sulfato-réducteurs en anaérobiose ISO 26461-2