1 UNIVERSITE MOHAMMED V
FACULTE DES SCIENCES
Rabat N° d’ordre :2760
THÈSE DE DOCTORAT
Présentée par :
Rachid BEN AAKAME
Discipline : Chimie
Spécialité : Toxicologie et Environnement
Caractérisation hydro-chimique, toxicologique et évaluation
des risques sanitaires des eaux souterraines de la région
de Sidi-Kacem (Maroc)
Soutenue le : 13 Mars 2015Devant le jury Président :
M. FEKHAOUI : Professeur, Directeur de l’Institut Scientifique, Rabat. Examinateurs :
A. SAOIABI : Professeur à la Faculté des Sciences, Université Mohammed V, Rabat. A. BELLAOUCHOU : Professeur à la Faculté des Sciences, Université Mohammed V, Rabat.
L. MOUHIR : Professeur à la Faculté des Sciences et Techniques, Université Hassan II, Mohammedia.
A. LAGHZIZIL : Professeur à la Faculté des Sciences, Université Mohammed V, Rabat. A. EL ABIDI : Docteur, Chef du Pôle Santé et Environnement à l’Institut National
d’Hygiène, Rabat.
Faculté des Sciences, 4 Avenue Ibn Battouta B.P. 1014 RP, Rabat – Maroc Tel +212 (0) 537 77 18 34/35/38, Fax: +212 (0)5 37 77 42 61, http://www.fsr.ac.ma
1 AVANT PROPOS
Ce manuscrit est le fruit d’un travail qui a été réalisé au Laboratoire de Chimie Physique Générale dirigé par le Professeur Ahmed SAOIABI, de la Faculté des Sciences de Rabat, en collaboration avec l’Institut Scientifique (IS), Unité de Pollution, d’Ecotoxicologie et Risques Sanitaires, de Rabat et l’Institut National d’Hygiène (INH), Département de Toxicologie, Hydrologie-Hygiène Industrielle et Environnementale et de Recherche Médico-légale, de Rabat.
Je tiens tous d’abord à remercier le Professeur Ahmed SAOIABI en tant que directeur de thèse et examinateur, ça ne sera jamais suffisant pour lui exprimer ma grande reconnaissance pour la confiance qu’elle m’a accordée pour faire avancer ce travail, pour sa patience, sa gentillesse, et son esprit responsable, critique et rigoureux.
Je tiens aussi à remercier infiniment le Professeur Mohammed FEKHAOUI Directeur de l’IS en tant que co-encadrant et le président de thèse qui a dirigé ce travail, ça ne sera jamais suffisant pour lui exprimer ma grande reconnaissance pour la confiance qu’ils m’a accordé pour faire avancer ce travail, pour sa patience, sa gentillesses, et son esprit responsable, critique et rigoureux.
Je tiens à remercier le Professeur Abdelkabir BELLAOUCHOU du Département de chimie de la Faculté des Sciences de Rabat d’avoir accepté d’évaluer ce travail en tant que rapporteur de thèse et examinateur.
Je tiens à remercier aussi le Professeur Latifa MOUHIR du Département de Génie des Procédés et Environnement de la Faculté des Sciences et Techniques de Mohammedia d’avoir accepté de juger ce travail en tant que rapporteur de thèse et examinateur.
Je tiens à remercier le Professeur Abdelaziz LAGHZIZIL du Département de Chimie de la Faculté des Sciences de Rabat d’avoir accepter de juger ce travail comme examinateur ainsi que pour ses encouragements et ses conseils.
Je tiens à remercier Dr. Abdallah ABIDI, Ingénieur général, Chef de Département de Toxicologie, Hydrologie-Hygiène Industrielle et Environnementale et de Recherche Médico-légale, et aussi le Professeur Larbi IDRISSI ex-Directeur de l’INH et ex-Chef de ce même Département et exprimer mes vifs remerciements pour leurs conseils, leur rigueur et leurs critiques constructives qui m’ont beaucoup aidé et contribué à ma formation.
J’adresse mes remerciements au Médecin chef du BMH de Sidi-Kacem qui m’a fourni les informations nécessaires sur les risques sanitaires de la population de Sidi-Kacem.
J’adresse mes remerciements à tous les membres de jury d’avoir accepeté de juger ce travail.
Je remercie Dr. Mohammed ELABASSI et Mohammed BOUNAGUA pour leurs contributions scientifiques dans ce travail de thèse.
Je tiens à remercier l’ensemble du personnel du Département de Toxicologie, Hydrologie-Hygiène Industrielle et environnementale et de Recherche Médico-légale.
J’adresse aussi du fond du cœur mes remerciement à mes chèrs amis.
Sans oublier que, la réalisation de ce travail n’aurait pas aboutit sans le soutien moral de ma petite famille, mon épouse NASSER Samira, mes adorables filles, MARWA, SAFAE et SARA et ma grande famille, mon père BEN AAKAME ABDERRAHMAN, ma mère RATBI Khadija, mes sœurs et mes frères ainsi que mes tous mes proches.
2 Résumé :
L’objectif de ce travail est d’évaluer la qualité, à travers le suivi de différents paramètres physico-chimiques et toxicologiques par la quantification des éléments traces métalliques et des pesticides, des eaux des puits de la plaine de Gharb particulièrement la région de Sidi-Kacem, utilisées pour la consommation et l’irrigation. Plus de quarante puits ont été analysés pendant les quatre saisons. Les résultats trouvés ont permis de définir la conformité des différents paramètres analysés selon les normes marocaines des eaux potables et de l’OMS. Aussi, nous avons établi les faciès hydro-chimiques, la variabilité saisonnière, les concentrations en éléments traces métalliques, qui dépassent quelque fois les normes dans certains puits surtout le sélénium (52% des puits analysés), et l’absence des pesticides à l’exception de DDT relevé à l’état de traces, entre 0,002 et 0.008 µg/L, dans les eaux de tous les puits étudiés.
Cette étude souligne les risques que présente l’utilisation des eaux des puits à cause de la persistance dans le milieu de certains éléments chimiques notamment les éléments traces métalliques et les pesticides organochlorés. Les différents effets sanitaires de ces éléments peuvent provoquer des séquelles à long terme.
Mots clés : Eaux souterraines, Sidi-Kacem, Qualité, Eléments traces métalliques, Pesticides, Risques sanitaires, Maroc.
3 Abstact
The objective of this study is to evaluate the quality of water wells in the plain of Gharb particularly in Sidi-Kacem region, used for drinking and irrigation, through monitoring of different physicochemical and toxicological parameters quantification of trace metals and pesticides. Over forty wells were analyzed during the four seasons. The results found were used to define the compliance of various parameters analyzed by Moroccan standards of drinking water and WHO. Also, we have established the hydro-chemical facies, seasonal variability, the concentrations of trace metals, which sometimes exceed the standards in some wells especially selenium (52% of wells tested), and absence of pesticides in except DDT raised to trace, between 0.002 and 0.008 g / L, in waters of all the studied wells. This study highlights the risks of the use of water wells because of the environmental persistence of certain chemical elements including trace metals and organochlorine pesticides. The various health effects of these items can cause long-term sequelae.
Keywords: Groundwater, Sidi-kacem, Quality, Metallic trace elements, Pesticides, Health risks, Morocco.
4
Sommaire
Liste des tableaux ... 11
Listes des annexes ... 12
Annexe 1 : ... Erreur ! Signet non défini. Annexe 2 : ... 12
Liste des figures : ... 13
Liste des abréviations ... 20
Introduction générale ... 22
a.-Contexte de l’étude ... 23
b.-Objectif de l’étude ... 24
Partie : Synthèse bibliographique ... 26
Chapitre 1 : Les ressources en eaux au Maroc ... 27
1.-1 Etat des eaux souterraines ... 27
1.2.-Le contexte hydrologique des ressources en eau ... 27
1.3.- Les différents types de nappes ... 29
1.4.-Problématique de la gestion des ressources en eau souterraines au Maroc .. 29
1.4.1.-Conséquence de l'exploitation intensive des eaux……... 29
1.4.2.-Impact de la sécheresse sur la ressource en eau ... 30
1.4.3.-Impact de la pollution sur la ressource en eau ... 31
1.5.- La législation au Maroc sur l’eau ... 32
1.5.1.-Les apports de la loi sur l’eau ... 32
1.5.2.-Les analyses de contrôle ... 33
Chapitre 2 : Généralités sur les éléments traces métalliques ... 34
2.1.-Aluminium ... 34
2.1.1-Principaux minerais ... 35
5 2.1.3.-Source d’exposition ... 36 2.1.4.-Métabolisme ... 36 2.1.5.-Toxicité ... 36 2.2.-Cadmium ... 37 2.2.1.-Principaux minerais ... 37 2.2.2.-Utilisation ... 37
2.2.3.-Population à risque et source d’exposition ... 37
2.2.4.-Métabolisme ... 38 2.2.5.-Toxicité ... 38 2.3.-Chrome ... 39 2.3.1.-Principaux minerais ... 39 2.3.1.-Utilisations ... 39 2.3.2.-Métabolisme ... 40 2.3.3.-Toxicité ... 40 2.4.-Cuivre ... 40 2.4.1-Principaux minerais ... 40 2.4.2.-Utilisation ... 40 2.4.3.-Toxicité ... 41 2.5.-Nickel ... 41 2.5.1-Principaux minerais ... 41 2.5.2.-Utilisation ... 41 2.5.3.-Métabolisme ... 41 2.5.4.-Toxicité ... 41 2.6.-Arsenic ... 42 2.6.1-Principaux minerais ... 42 2.6.2-Utilisation ... 42 2.6.3-Métabolisme ... 42 2.6.4-Toxicité ... 42
6 2.7.-Mercure ... 44 2.7.1.-Principal minerai ... 44 2.7.2.-Utilisation ... 44 2.7.3.-Métabolisme ... 44 2.7.4.-Toxicité ... 45 2.8.-Plomb ... 46 2.8.1-Principaux minerais ... 46 2.8.2-Utilisation ... 46 2.8.3-Métabolisme ... 47 2.8.4-Toxicité ... 48 2.9.-Sélénium ... 49
2.9.1-Propriétés physiques et chimiques du sélénium ... 49
2.9.2-Origines et sources de contamination ... 50
2.9.3-Répartition et besoins ... 52 2.9.4- Toxicité du sélénium ... 53 2.10.-Zinc ... 56 2.10.1-Principal minerai ... 56 2.10.2-Utilisation ... 56 2.10.3-Métabolisme communique ... 56 2.10.4-Toxicité ... 56
Chapitre 3 : Pesticides dans l’environnement ... 58
3.1.-Les insecticides organochlorés ... 59
3.2.-Risque des organochlorés sur la santé ... 60
3.3.-Les insecticides organophosphorés ... 60
3.4.-Risque des organophosphorés sur la santé ... 61
3.5.-Les pesticides carbamates ... 61
7
Chapitre 4 : Généralités sur la région du Gharb Chrarda bni hessen ... 63
4.1.-Situation géographique ... 63 4.2.-Cadre géologique ... 63 4.3.-Cadre structural ... 65 4.4.-Cadre pédologique ... 66 4.5.-Géomorphologie ... 66 4.6.- Climatologie ... 67
4.7.-Les ressources en eaux ... 67
4.7.-Réseaux Hydrographiques ... 68
4.8.-Régime hydrogéologique ... 69
Partie II : Etude expérimentale ... 70
Chapitre 1 : Matériel et méthodes ... 71
1.1.-Présentation de la région d’étude ... 71
1.1.1.-Géologie de la région ... 71
1.1.2.-Hydrologie de la région ... 72
1.1.3.-Agriculture dans la région ... 72
1.1.4.-Industrie dans la région ... 72
1.2.-Protocole d’échantillonnage assuré ... 73
1.2.1.-Sites de prélèvements ... 73
1.2.2.-Matériel de prélèvement ... 74
1.3.-Méthodes de mesures des paramètres physico-chimiques ... 74
1.3.1.-sur le terrain ... 74
a.-Mesure de la température et du pH ... 74
b.- Mesure de la conductivité électrique ... 74
c.- Mesure de l’oxygène dissous ... 75
1.3.2.-Au Laboratoire ... 75
8
b.- Dosage des nitrites (NO2-) ... 76
c.- Dosage des chlorures (Cl-) ... 76
d.- Dosage des sulfates (SO42-) ... 76
e.- Mesure de l’alcalinité ... 76
f.- Dosage du sodium (Na+) et du potassium (K+) ... 77
1.3.-Méthodes de mesures des éléments traces ... 78
1.3.1- Eléments traces métalliques ... 78
1.3.2- Pesticides ... 80
Chapitre 2 : Résultats et discussions ... 84
2.1.-Répartition spatiale des paramètres in-situ ... 84
2.1.1-Compagne d’été ... 84 a.-Oxygène dissous ... 84 b.-pH ... 85 c.- Salinité ... 86 d.-Température ... 87 2.1.2-Compagne d’automne ... 88 a.-Oxygène dissous ... 88 b.-pH ... 89 c.-Salinité ... 90 d.-Température ... 91 2.1.3.-Compagne d’hiver ... 92 a.-Oxygène dissous ... 92 b.-pH ... 93 c.-Salinité ... 94 d.-Température ... 95 2.1.4.-Compagne du printemps ... 96 a.-Oxygène dissous ... 96 b.-pH ... 97
9
c.-Salinité ... 98
d.-Température ... 99
2.2.-Répartition spatiale des paramètres des eaux de la région étudiée ... 100
déterminés au laboratoire ... 100
2.2.1.-Paramètres physico-chimiques des eaux des puits étudiés au cours de la ... 100
compagne d’été : ... 100
2.2.2.- Eléments traces métalliques contenus dans les eaux des puits étudiés pendant ... 110
la compagne d’été ... 110
2.2.3.-Paramètres physico-chimiques des eaux des puits étudiés pendant la compagne ... 116
d’automne ... 116
2.2.4.-Eléments traces métalliques contenus dans les eaux des puits étudiés au cours de la ... 123
compagne d’automnes ... 123
2.2.5.-Paramètres physico-chimiques des eaux des puits étudiés au cours de la ... 128
2.2.6.-Eléments traces métalliques contenus dans les eaux puits étudiés au cours de la ... 133
compagne d’hiver. ... 133
2.2.7.-Paramètres physico-chimiques des eaux des puits étudiés au cours de la ... 138
Compagne du printemps. ... 138
2.2.4.- Eléments traces métalliques présents dans les eaux des puits étudiés pendant la ... 144
2.3.-Représentation graphique des faciès hydro-chimiques ... 152
2.4-Bilan de la moyenne des paramètres physico-chimiques des eaux des différents puits étudiés. ... 154
2.4.1.-Conductivité électrique ... 156
2.4.2.-pH ... 156
2.4.3.- Température ... 156
2.4.4- Ions majeurs ... 157
2.4-Bilan de la moyenne de contamination par les éléments traces métalliques des eaux des différents puits étudiés. ... 158
10
2.4.2.-Plomb ... 159
2.4.3.-Cadmium : ... 160
2.4.4.-Fer : ... 161
2.4.5.-Aluminium : ... 162
2.5.-Eléments traces organiques ... 162
2.6.-Analyse en composante principale (ACP) ... 165
2.6.1.-Traitement par ACP des données physico-chimiques des eaux des puits étudiés : ... 165
2.6.2.-Traitement par ACP des données des éléments traces métalliques des eaux des ... 168
puits de la région d’étude : ... 168
2.6.3.-Analyse statistique (ACP) des données chimiques globales (physico- ... 171
chimiques et éléments traces métalliques) : ... 171
2.7.-Traitement des éléments traces métalliques des eaux des puits de la région d’étude. ... 175
2.7.1.-Traitement par ACP des ETM réalisé au cours de la saison d’été. ... 175
2.7.2.-Traitement par ACP des ETM dans les eaux des puits analysées pendant la saison d’automne.177 2.7.3.-Traitement par ACP des ETM dans les eaux des puits analysées pendant la saison d’hiver. .. 180
2.7.4.-Traitement par ACP des ETM des eaux des puits analysé lors de la saison du printemps. ... 182
2.8.-Traitement des analyses physico-chimiques lors des quatre saisons. ... 185
2.8.1-Traitement des paramètres physico-chimiques par ACP des eaux des puits ... 185
analysées au cours de la saison d’été. ... 185
2.8.2-Traitement des paramètres physico-chimiques par ACP des eaux des puits ... 188
étudiés au cours de la saison d’automne. ... 188
2.8.3-Traitement des paramètres physico-chimiques par ACP des eaux des puits ... 191
étudiés au cours de la saison d’hiver. ... 191
2.8.4-Traitement des paramètres physico-chimiques par ACP des eaux des puits étudiés pendant la saison du printemps. ... 194
Conclusion Générale ... 198
11 Références bibliographiques ... 201 ANNEXES ... 215
Liste des tableaux
Tableau 1 : Propriétés physiques et chimiques du sélénium
Tableau 2 : Résumé des valeurs des paramètres et teneurs des éléments analysés dans les eaux des puits étudiés pendant la saison d’été
Tableau 3 : Résumé des valeurs des paramètres et teneurs des éléments analysés dans les eaux des puits étudiés pendant la saison d’automne
Tableau 4 : Résumé des valeurs des paramètres et teneurs des éléments analysés dans les eaux des puits étudiés pendant la saison d’hiver
Tableau 5: Résumé des valeurs des paramètres et teneurs des éléments analysés dans les eaux des puits étudiés pendant la saison du printemps.
Tableau 6 : Bilan moyenne des quatre saisons des paramètres physico-chimiques des eaux des puits analysés.
Tableau 7 : Les teneurs des pesticides en µg/l dans les eaux des 39 puits étudiés. Tableau 8 : Matrice de corrélation des différents paramètres physico-chimiques Tableau 9 : Taux d’inertie et valeurs propres des quatre axes
Tableau 10 : Corrélations entre les variables et les facteurs
Tableau 11 : Matrice de corrélation des variables des éléments traces métalliques Tableau 12 : Taux d’inertie et valeurs propres
Tableau 13 : Corrélations entre les variables éléments traces métalliques et les facteurs
Tableau 14 : Matrice de corrélation entre les variables physico-chimiques et des éléments traces métalliques.
Tableau 15 : Taux d’inertie et valeurs propres
Tableau 16 : Corrélations entre les variables physico-chimiques, ETM et les facteurs pendants les quatre saisons.
Tableau 17 : Matrice de corrélation entre les variables ETM pendant la saison d’été. Tableau 18 : Taux d’inertie et valeurs propres pendant la saison d’été.
Tableau 19 : Corrélations entre les variables ETM et les facteurs.
Tableau 20 : Matrice de corrélation des ETM pendant la saison d’automne. Tableau 21 : Taux d’inertie et valeurs propres.
12 Tableau 22 : Corrélations entre les variables ETM et les facteurs pendant la saison d’automne. Tableau 23 : Matrice de corrélation des variables ETM pendant la saison d’hiver.
Tableau 24 : Taux d’inertie et valeurs propres.
Tableau 25 : Corrélations entre les variables et les facteurs pendant la saison d’hiver. Tableau 26 : Matrice de corrélation des variables ETM pendant la saison du printemps Tableau 27:Taux d’inertie valeurs propres
Tableau 28 : Corrélations entre les variables ETM et les facteurs pendant la saison du printemps Tableau 29 : Matrice de corrélation des paramètres physico-chimiques pendant la saison d’été. Tableau 30 : Taux d’inertie et valeurs propres
Tableau 31 : Corrélations entre les variables physico-chimiques et les facteurs pendant la saison d’été.
Tableau 32 : Matrice de corrélation des paramètres physico-chimiques pendant la saison d’automne
Tableau 33 : Taux d’inertie et valeurs propres
Tableau 34 : Corrélations entre les variables physico-chimiques et les facteurs pendant la saison d’automne.
Tableau 35 : Matrice de corrélation des paramètres physico-chimiques pendant la saison d’hiver Tableau 36 : Taux d’inertie et valeurs propres
Tableau 37 : Corrélations entre les variables physico-chimiques et les facteurs pendant la saison d’hiver.
Tableau 38 : Matrice corrélation des paramètres physico-chimiques pendant la saison du printemps.
Tableau 39 : Taux d’inertie et valeurs propres
Tableau 40 : Corrélation entre les variables physico-chimiques et les vecteurs pendant la saison du printemps.
Listes des annexes : Annexe 1 :
Tableau 41 : Valeurs moyennes des teneurs des éléments traces métalliques dans les eaux des puits étudiés au cours des quatre saisons.
Tableau 42 : Valeurs des paramètres physico-chimiques dans les eaux des puits étudiés lors de la saison d’été (1ermission).
Tableau 43 : Valeurs des teneurs des éléments traces métalliques dans les eaux des puits étudiés lors de la saison d’été (1ermission).
13 Tableau 44 : Valeurs des paramètres physico-chimiques des teneurs dans les eaux des puits étudiés lors de la saison d’automne (2ème mission).
Tableau 45 : Valeurs des éléments traces métalliques des teneurs dans les eaux des puits étudiés lors de la saison d’automne (2ème mission).
Tableau 46 : Valeurs des paramètres physico-chimiques des teneurs dans les eaux des puits étudiés lors de la saison d’hiver (3ème mission).
Tableau 47 : Valeurs des éléments traces métalliques des teneurs dans les eaux des puits étudiés lors de la saison d’hiver (3ème mission).
Tableau 48 : Valeurs des paramètres physico-chimiques des teneurs dans les eaux des puits étudiés lors de la saison du printemps (4ème mission)..
Tableau 49 : Valeurs des teneurs des éléments traces métalliques dans les eaux des puits étudiés lors de la saison du printemps (4ème mission).
Liste des figures :
Figure 1 : Carte de localisation géographique du secteur étudié.
Figure 2 : Carte topographique déterminant le relief de l’arrière pays et le type de la plaine du Gharb.
Figure 3 : Coupe schématique du bassin sud-rifain occidental au niveau du Gharb Figure 4 : Réseau hydrographique du bassin du Sebou
Figure 5 : Carte géologique de la région de Sidi-Kacem
Figure 6 : La localisation des différents points de prélèvements
Figure 7 : Photo du Spectrophotomètre d’Absorption Atomique avec Four Figure 8 : Photo d’un appareil de chromatographie en phase liquide
Figure 9 : Répartition spatiale de l’oxygène dissous en mg/l dans les eaux des puits pendant la saison d’été dans la région d’étude.
Figure 10 : Répartition spatiale du pH des eaux des puits pendant la saison d’été dans la région d’étude.
Figure 11 : Répartition spatiale de la salinité en mg/l des eaux des puits pendant la saison d’été dans la région d’étude.
Figure 12 : Répartition spatiale de la température en °C des eaux des puits pendant la saison d’été dans la région d’étude
Figure 13 : Répartition spatiale de l’oxygène dissous en mg/l dans les eaux des puits pendant la saison d’automne dans la région d’étude.
14 région d’étude
Figure 15 : Répartition spatiale de la salinité en mg/l des eaux des puits pendant la saison d’automne dans la région d’étude.
Figure 16 : Répartition spatiale de la température en °C des eaux des puits pendant la saison d’automne dans la région d’étude.
Figure 17 : Répartition spatiale d’O2 en mg/l dans des eaux des puits pendant la saison d’hiver dans la région d’étude.
Figure 18 : Répartition spatiale du pH des eaux des puits pendant la saison d’hiver dans la région d’étude
Figure 19 : Répartition spatiale de la salinité en mg/l des eaux des puits pendant la saison d’hiver dans la région d’étude.
Figure 20 : Répartition spatiale de la température en °C des eaux des puits pendant la saison d’hiver dans la région d’étude.
Figure 21 : Répartition spatiale de l’oxygène dissous en mg/l des eaux des puits pendant la saison du printemps dans la région d’étude
Figure 22 : Répartition spatiale du pH des eaux des puits pendant la saison du printemps dans la région d’étude
Figure 23 : Répartition spatiale de la salinité en mg/l des eaux des puits pendant la saison du printemps dans la région d’étude.
Figure 24 : Répartition spatiale de la température en °C des eaux des puits pendant la saison du printemps dans la région d’étude.
Figure 25 : Répartition spatiale de la conductivité en µs/cm dans les eaux des puits pendant la saison d’été dans la région d’étude.
Figure 26 : Répartition spatiale du TAC en °F dans les eaux des puits pendant la saison d’été dans la région d’étude.
Figure 27 : Répartition spatiale du TH en °F dans les eaux des puits pendant la saison d’été dans la région d’étude.
Figure 28 : Répartition spatiale de bicarbonate en mg/l dans les eaux des puits pendant la saison d’été dans la région d’étude.
Figure 29 : Répartition spatiale du calcium en mg/l dans les eaux des puits pendant la saison d’été dans la région d’étude.
Figure 30 : Répartition spatiale du magnésium en mg/l dans les eaux des puits pendant la saison d’été dans la région d’étude.
15 Figure 31 : Répartition spatiale du sodium mg/l dans les eaux des puits pendant la saison d’été dans la région d’étude.
Figure 32 : Répartition spatiale du potassium en mg/l dans les eaux des puits pendant la saison d’été dans la région d’étude
Figure 33 : Répartition spatiale des chlorures en mg/l dans les eaux des puits pendant la saison d’été dans la région d’étude.
Figure 34 : Répartition spatiale des sulfates en mg/l dans les eaux des puits pendant la saison d’été dans la région d’étude.
Figure 35 : Répartition spatiale de l’azote nitreux en mg/l dans les eaux des puits pendant la saison d’été dans la région d’étude.
Figure 36 : Répartition spatiale des nitrates en mg/l dans les eaux des puits pendant la saison d’été dans la région d’étude
Figure 37 : Répartition spatiale de la matière organique en mg/l dans les eaux des puits pendant la saison d’été dans la région d’étude.
Figure 38 : Répartition spatiale du plomb en µg/l dans les eaux des puits pendant la saison d’été dans la région d’étude.
Figure 39 : Répartition spatiale du chrome en µg/l dans les eaux des puits pendant la saison d’été dans la région d’étude.
Figure 40 : Répartition spatiale du cadmium en µg/l dans les eaux des puits pendant la saison d’été dans la région d’étude.
Figure 41 : Répartition spatiale du sélénium en µg/l dans les eaux des puits pendant la saison d’été dans la région d’étude.
Figure 42 : Répartition spatiale de l’aluminium en µg/l dans les eaux des puits pendant la saison d’été dans la région d’étude.
Figure 43 : Répartition spatiale du manganèse en µg/l dans les eaux des puits pendant la saison d’été dans la région d’étude.
Figure 44 : Répartition spatiale de l’arsenic en µg/l dans les eaux des puits pendant la saison d’été dans la région d’étude.
Figure 45 : Répartition spatiale du zinc en µg/l dans les eaux des puits pendant la saison d’été dans la région d’étude.
Figure 46 : Répartition spatiale du fer en µg/l dans les eaux des puits pendant la saison d’été dans la région d’étude.
16 Figure 47 : Répartition spatiale de l’azote nitreux en mg/l dans les eaux des puits pendant la saison d’automne dans la région d’étude.
Figure 48 : Répartition spatiale des nitrates en mg/l dans les eaux des puits pendant la saison d’automne dans la région d’étude.
Figure 49 : Répartition spatiale de la matière organique en mg/l dans les eaux des puits pendant la saison d’automne dans la région d’étude.
Figure 50 : Répartition spatiale des chlorures en mg/l dans les eaux des puits pendant la saison d’automne dans la région d’étude
Figure 51 : Répartition spatiale des sulfates en mg/l dans les eaux des puits pendant la saison d’automne dans la région d’étude.
Figure 52 : Répartition spatiale de la conductivité en µs/cm dans les eaux des puits pendant la saison d’automne dans la région d’étude.
Figure 53 : Répartition spatiale du TAC en °F dans les eaux des puits pendant la saison d’automne dans la région d’étude.
Figure 54 : Répartition spatiale de TH en °F dans les eaux des puits pendant la saison d’automne dans la région d’étude.
Figure 55 : Répartition spatiale de bicarbonates en mg/l dans les eaux des puits pendant la saison d’automne dans la région d’étude.
Figure 56 : Répartition spatiale du calcium en mg/l dans les eaux des puits pendant la saison d’automne dans la région d’étude.
Figure 57 : Répartition spatiale du magnésium en mg/l dans les eaux des puits pendant la saison d’automne dans la région d’étude.
Figure 58 : Répartition spatiale du sodium en mg/l dans les eaux des puits pendant la saison d’automne dans la région d’étude.
Figure 59 : Répartition spatiale du potassium en mg/l dans les eaux des puits pendant la saison d’automne dans la région d’étude.
Figure 60 : Répartition spatiale de l’aluminium en µg/l dans les eaux des puits pendant la saison d’automne dans la région d’étude.
Figure 61 : Répartition spatiale du manganèse en µg/l dans les eaux des puits pendant la saison d’automne dans la région d’étude.
Figure 62 : Répartition spatiale de l’arsenic en µg/l dans les eaux des puits pendant la saison d’automne dans la région d’étude.
17 Figure 63 : Répartition spatiale du zinc en µg/l dans les eaux des puits pendant la saison d’automne dans la région d’étude.
Figure 64 : Répartition spatiale du fer en µg/l dans les eaux des puits pendant la saison d’automne dans la région d’étude.
Figure 65 : Répartition spatiale du plomb en µg/l dans les eaux des puits pendant la saison d’automne dans la région d’étude.
Figure 66 : Répartition spatiale du chrome en µg/l dans les eaux des puits pendant la saison d’automne dans la région d’étude.
Figure 67 : Répartition spatiale du cadmium en µg/l dans les eaux des puits pendant la saison d’automne dans la région d’étude.
Figure 68 : Répartition spatiale du sélénium en µg/l dans les eaux des puits pendant la saison d’automne dans la région d’étude.
Figure 69 : Répartition spatiale de la conductivité en µs/cm des eaux des puits pendant la saison d’hiver dans la région d’étude.
Figure 70 : Répartition spatiale du TAC en en mg/l des eaux des puits pendant la saison d’hiver dans la région d’étude.
Figure 71 : Répartition spatiale du TH en mg/l des eaux des puits pendant la saison d’hiver dans la région d’étude.
Figure 72 : Répartition spatiale des carbonates en mg/l dans les eaux des puits pendant la saison d’hiver dans la région d’étude.
Figure 73 : Répartition spatiale des chlorures en mg/l dans les eaux des puits pendant la saison d’hiver dans la région d’étude.
Figure 74 : Répartition spatiale du sulfate mg/l dans les eaux des puits pendant la saison d’hiver dans la région d’étude.
Figure 75 : Répartition spatiale de l’azote nitreux en mg/l dans les eaux des puits pendant la saison d’hiver dans la région d’étude.
Figure 76 : Répartition spatiale de nitrates en mg/l dans les eaux des puits pendant la saison d’hiver dans la région d’étude.
Figure 77 : Répartition spatiale de la matière organique en mg/l dans les eaux des puits pendant la saison d’été dans la région d’étude.
Figure 78 : Répartition spatiale du plomb en µg/l dans les eaux des puits pendant la saison d’hiver dans la région d’étude.
18 Figure 79 : Répartition spatiale du chrome en µg/l dans les eaux des puits pendant la saison d’hiver dans la région d’étude.
Figure 80 : Répartition spatiale du cadmium en µg/l dans les eaux des puits pendant la saison d’hiver dans la région d’étude.
Figure 81 : Répartition spatiale du sélénium en µg/l dans les eaux des puits pendant la saison d’hiver dans la région d’étude.
Figure 82 : Répartition spatiale de l’aluminium en µg/l dans les eaux des puits pendant la saison d’hiver dans la région d’étude.
Figure 83 : Répartition spatiale du Manganèse en µg/l dans les eaux des puits pendant la saison d’hiver dans la région d’étude.
Figure 84 : Répartition spatiale du zinc en µg/l dans les eaux des puits pendant la saison d’hiver dans la région d’étude.
Figure 85 : Répartition spatiale de l’arsenic en µg/l dans les eaux des puits pendant la saison d’hiver dans la région d’étude.
Figure 86 : Répartition spatiale de Fer en µg/l dans les eaux des puits pendant la saison d’hiver dans la région d’étude.
Figure 87 : Répartition spatiale de la conductivité en µs/cm dans les eaux des puits pendant la saison du printemps dans la région d’étude.
Figure 88 : Répartition spatiale de TAC en °F dans les eaux des puits pendant la saison du printemps dans la région d’étude
Figure 89 : Répartition spatiale du TH en °F dans les eaux des puits pendant la saison du printemps dans la région d’étude.
Figure 90 : Répartition spatiale de bicarbonates en mg/l dans les eaux des puits pendant la saison du printemps dans la région d’étude.
Figure 91 : Répartition spatiale des chlorures dans les eaux des puits pendant la saison du printemps dans la région d’étude.
Figure 92 : Répartition spatiale du calcium en mg/l dans les eaux des puits pendant la saison du printemps dans la région d’étude.
Figure 93 : Répartition spatiale du magnésium en mg/l dans les eaux des puits pendant la saison du printemps dans la région d’étude.
Figure 94 : Répartition spatiale du sodium en mg/l dans les eaux des puits pendant la saison du printemps dans la région d’étude.
19 Figure 95 : Répartition spatiale des sulfates en mg/l dans les eaux des puits pendant la saison du printemps dans la région d’étude.
Figure 96 : Répartition spatiale de l’azote nitreux en mg/l dans les eaux des puits pendant la saison du printemps dans la région d’étude.
Figure 97 : Répartition spatiale des nitrates en mg/l dans les eaux des puits pendant la saison du printemps dans la région d’étude.
Figure 98 : Répartition spatiale de la matière organique en mg/l dans les eaux des puits pendant la saison du printemps dans la région d’étude.
Figure 99 : Répartition spatiale du plomb en µg/l dans les eaux des puits pendant la saison du printemps dans la région d’étude.
Figure 100 : Répartition spatiale du chrome en µg/l dans les eaux des puits pendant la saison de printemps dans la région d’étude.
Figure 101 : Répartition spatiale du cadmium en µg/l dans les eaux des puits pendant la saison de printemps dans la région d’étude.
Figure 102 : Répartition spatiale du sélénium en µg/l dans les eaux des puits pendant la saison du printemps dans la région d’étude.
Figure 103 : Répartition spatiale de l’aluminium en µg/l dans les eaux des puits pendant la saison du printemps dans la région d’étude.
Figure 104 : Répartition spatiale du manganèse en µg/l dans les eaux des puits pendant la saison du printemps dans la région d’étude.
Figure 105 : Répartition spatiale de l’arsenic en µg/l dans les eaux des puits pendant la saison du printemps dans la région d’étude.
Figure 106 : Répartition spatiale du zinc en µg/l dans les eaux des puits pendant la saison du printemps dans la région d’étude.
Figure 107 : Répartition spatiale du fer en µg/l dans les eaux des puits pendant la saison du printemps dans la région d’étude.
Figure 108 : Représentation des résultats d’analyses des échantillons d’eau des puits étudiés dans le diagramme Piper.
Figure 109 : Répartion cartographique des teneurs du sélénium en µg/l dans les eaux des puits de la région d’étude
Figure 110 : Répartion cartographique des teneurs du plomb en µg/l dans les eaux des puits de la région d’étude
20 Figure 111 : Répartion cartographique des teneurs du plomb en µg/l dans les eaux des puits de la région d’étude
Figure 112 : Répartion cartographique des teneurs du Fer en µg/l dans les eaux des puits de la région d’étude.
Figure 113 : Répartion cartographique des teneurs d’aluminium en µg/l dans les eaux des puits de la région d’étude.
Figure 114 : Représentation de la répartition des variables physico-chimiques et des observations de l’ACP pour les 42 puits.
Figure 115 : Représentation de la répartition des variables ETM et des observations de l’ACP pour les eaux des 42 puits.
Figure 116 : Représentation de la répartition des éléments traces métalliques et des paramètres Physico-chimiques de l’ACP pour les eaux des 42 puits.
Figure 117 : Représentation de la répartition des ETM analysés par ACP dans les eaux des 42 puits pendant la saison l’été.
Figure 118 : Représentation de la répartition des ETM analysés par ACP dans les eaux des 42 puits pendant la saison l’automne.
Figure 119 : Représentation de la répartition des ETM analysés par ACP dans les eaux des 42 puits pendant la saison l’hiver.
Figure 120 : Représentation de la répartition des ETM analysés par ACP dans les eaux des 42 puits pendant la saison le printemps.
Figure 121 : Représentation de la répartition des paramètres physico-chimiques déterminés par l’ACP dans les eaux des 42 puits pendant l’été.
Figure 122 : Représentation de la répartition des paramètres physico-chimiques déterminés par l’ACP dans les eaux des 42 puits pendant l’automne.
Figure 123 : Représentation de la répartition des paramètres physico-chimiques déterminés par l’ACP dans les eaux des 42 puits pendant d’hiver.
Figure 124 : Représentation de la répartition des paramètres physico-chimiques déterminés par l’ACP dans les eaux des 44 puits pendant le printemps.
Liste des abréviations
ACP : Analyse enComposantes Principales
ATSDR : Agency for Toxic Substances and Disease Registry BMH : Bureau Municipale d’Hygiène
21 CNRE : Centre National des Ressources en Eaux
Cond : Conductivité électrique
DDT : Dichlorodiphényltrichloroéthane DL : Dose Létale
ETM : Eléments Traces métalliques FAO: Food and Agriculture Organisation
HPLC : Chromatographie liquide à haute performance INH : Institut National d’Hygiène (Rabat)
NM : Norme Marocaine OC : Organochlorés
OMS : Organisation Mondiale de la Santé
ONSSA : Office National de Sécurité Sanitaire des Produits Alimentaires OP : Organophosphorés
POPs : Polluants Organiques Persistants ppm : partie par million
Sal : Salinité T : Température
UE : Union Européenne
22 Introduction générale
Les eaux souterraines (puits, forages, sources) se retrouvent au sein d’une multitude de pores, fractures et autres interstices des formations géologiques. Les nappes d'eau souterraine sont formées par la percolation de l'eau de pluie, l’eau de surface et de ruissellement à travers les sols et les roches [1]. Cette réaction naturelle entre l'eau et la roche provoque une large diversité dans le caractère minéral des eaux souterraines, communiquant des propriétés intrinsèques comme la dureté et la salinité [2].
Les eaux souterraines représentent au total environ 97% des eaux douces continentales liquides [3] et la présence de l’Homme ainsi que ses possibilités de survie dépendent dans plusieurs régions du globe de l’existence et de la qualité de cette ressource limitée et fragile. L’importance de l’étude des nappes souterraines dans toutes leurs composantes en vue d’une meilleure connaissance de ces écosystèmes et d’introduire des concepts scientifiques nouveaux en matière de gestion, d’aménagement, de surveillance, de protection et de conservation [4].
L’attrait principal des eaux souterraines est leur bonne qualité, laquelle permet une exploitation à des coûts relativement faibles. En raison de leurs importances écologique, économique et sanitaire, on doit s’assurer de préserver leur qualité et leur renouvellement.
Les eaux souterraines présentent une importante valeur socioéconomique en tant que ressource naturelle inestimable pour les besoins agricoles, industriels et domestiques dans les pays développés ou en voie de développement [5,6]. L'alimentation en eau potable est assurée pour l'essentiel par des nappes d'eau souterraine, dont les eaux sont utilisées par 75 à 90% de la population mondiale. La qualité de ces eaux dépend de l'environnement de ces aquifères et de leur vulnérabilité à la pollution.
La demande en eau pour les activités humaines accentuera les contraintes sur cette ressource. En outre, les facteurs naturels, telle que la sécheresse ou les contraintes géologiques et les facteurs anthropiques tels que les activités industrielles et agricoles, ainsi que la diversification des modes de sous-produits de production ou des déchets après consommation qui ont un effet sur l’approvisionnement en eau potable et sa distribution et par la suite sur la santé de la population. Il est primordial de quantifier et d’analyser la quantité et la qualité des réserves en eau et de trouver le moyen de gérer cette ressource pour en assurer la durabilité.
Au Maroc, les eaux souterraines constituent une part très importante du patrimoine hydraulique. Elles présentent, par rapport aux eaux de surface des avantages certains sur le plan de la couverture des besoins. On dénombre 32 nappes profondes et plus de 46 nappes superficielles et
23 les ressources en eau souterraines mobilisables sont estimées à 4 milliards de m3, réparties inégalement dans les différentes régions du royaume [7].
Dans cette approche, nous nous sommes intéressés à évaluer la qualité des eaux souterraines de différents puits, situés dans la région de Sidi-Kacem qui est une zone agricole et ceci dans le but d’évaluer les qualités physico-chimique et toxicologique (pesticides et éléments traces métalliques) de ces eaux utilisées par une grande population (rurale et urbaine). Aussi, nous voulons évaluer la problématique posée par la contamination de ces eaux et la présence en particulier du sélénium ainsi que d’autres éléments sur le plan sanitaire et toxicologique [8]. Ainsi, notre travail s’articule autour de deux parties :
La première partie s’intéresse à une étude bibliographique qui contient des généralités sur les ressources en eaux et leur qualité physico-chimiques et des généralités sur les éléments traces métalliques et organiques (pesticides) dans l’environnement et leurs effets toxicologiques sur l’homme.
La deuxième partie s’intéresse au matériel et aux méthodes utilisées au cours de ce travail: la présentation du milieu étudié, l’échantillonnage et les différents appareils utilisés. Les résultats obtenus servent à dégager les caractéristiques principales de ce milieu, les grandes tendances, le niveau de contamination et les risques écotoxicologiques et toxicologiques. Enfin une conclusion générale et les perspectives permettraient d’élaborer une stratégie et de formuler des recommandations adéquates aux problèmes posés.
a.-Contexte de l’étude
Dans le milieu rural des pays en voie de développement, la majorité des habitants ne disposent pas encore d’adduction d’eaux potables ni d’assainissement des eaux usées. Ils ont souvent recours aux eaux souterraines (puits, sources, forages) pour divers besoins (alimentation en eaux potables, bétail, irrigation..).
Le monde rural et urbain au Maroc s'alimente encore essentiellement à partir des eaux souterraines (sources, puits, forages, khettarats,...), dans des conditions plus au moins difficiles selon les régions, la répartition des populations et le niveau et l'état des équipements. Toutefois, la disponibilité de la ressource en eau surtout souterraine n'est que rarement un facteur contraignant. Par conviction, le paysan marocain a toujours eu une préférence certaine pour l'eau du puits ou de la source. Ce penchant naturel et rituel vers l'eau souterraine trouve son origine dans les différentes qualités et les multiples avantages qu'elle offre; elle constitue, en effet, une ressource bien adaptée à la satisfaction des besoins en eau potable des populations surtout en milieu rural.
24 Le ministère de la Santé Publique (M.S) au Maroc joue un rôle important dans le cadre du contrôle et de la surveillance des eaux destinées à la consommation humaine que ce soit des eaux de surface traitées ou des eaux souterraines et de sources selon une liste de paramètres permettant d’apprécier la qualité sanitaire de l’eau produite et distribuée en suivant la norme Marocain (NM.03.7.001). L'eau destinée à la consommation humaine doit répondre à des exigences dites "Limites de qualité" définies pour des paramètres, microbiologiques ou chimiques pouvant directement représenter un danger pour la santé humaine. Elle doit également satisfaire des "Références de qualité" pour des paramètres qui sont des indicateurs de fonctionnement des unités de traitement ou du réseau, ou qui peuvent contribuer à la formation de substances dangereuses pour la santé humaine.
Dans le cadre des rôles du MS et sa coopération avec l’ONEP, cet office a déposé une dérogation au niveau du ministère de la santé (DELM) pour l’alimentation de la population de la région de Sidi-Kacem avec des eaux souterraines dont la teneur en sélénium dépasse la valeur maximale admissible pour les eaux potables en attendant de trouver une solution pour résoudre ce problème [8]. A cet effet nous nous sommes intéressés à approfondir l’étude relative aux eaux souterraines sur cette région afin:
• d’établir une situation de la qualité des ressources en eau souterraine de la région de Sidi-Kacem utilisée pour l’alimentation en eau potable;
• de préciser les tendances de son évolution.
• de définir les principales causes qui l’affectent tel que le lessivage des engrais et des produits phytosanitaires utilisés dans l’agriculture, les rejets des eaux usées industrielles dans les cours d’eau et les rejets des eaux usées sans épuration.
• de décrire l’impact et le risque de ces eaux sur la santé de la population surtout celles contaminées par le sélénium et d’autres éléments.
b.-Objectif de l’étude
Les eaux souterraines sont considérées les seules sources d’alimentation en eau potable et d’irrigation des zones agricoles dans la région de Sidi-Kacem. L’intérêt et les objectifs de ce travail résident dans l’évaluation de :
¾ la qualité physico-chimique à travers les analyses des différents paramètres tels que le les nitrates, les nitrites, l’azote ammoniacal, les sulfates, les chlorures, le calcium, le magnésium, le potassium, le sodium, la matière organique, etc.…
25 ¾ la qualité toxicologique par les analyses des éléments de traces organiques (pesticide OC, pesticide OP, pesticide carbamate) et inorganiques (Hg, Cd, Cu, Pb, Cr, Mn, Zn, Fe, Ni, As, Al).
¾ La zone la plus contaminée par le sélénium
¾ La contamination de ses eaux souterraines par les différents éléments toxiques.
¾ L’impact de ses éléments analysés sur la santé de la population de la région de Sidi-Kacem et précisément celle de la zone, qui consomme ses eaux souterraines ou les utilise à des fins domestiques ou autres (bétail, irrigation,...).
26
27 Chapitre 1 : Les ressources en eaux au Maroc
1.-1 Etat des eaux souterraines
L’eau souterraine constitue la plus grande réserve en eau douce liquide de la planète, environ 8 à 10 millions de km3, qui représente 98 et 99 % du total. Son volume annuellement renouvelable par l’infiltration des précipitations est estimé à plus de 10.000 km3 [9]. Comparé à l’exploitation annuelle d’environ 800 km3/an effectuée pour satisfaire les besoins du tissu socio-économique mondial, ce volume peut paraître, a priori, largement satisfaisant, affichant même une marge de développement potentiel complémentaire. Ce sentiment peut encore être renforcé du fait que l’eau souterraine représente une des composantes du cycle de l’eau et est, à cet effet, souvent en contact hydraulique avec les eaux de surface sus-jacentes, liant en même temps leur destin et les rendant solidaires.
Les eaux souterraines constituent au Maroc une part importante du patrimoine hydraulique du fait de sa constitution géologique. Le pays compte une cinquantaine d'aquifères superficiels et une trentaine d'aquifères semi-profonds à profonds. Les évaluations basées sur 40 ans d'observation donnent 7,5 milliards de m3 en moyenne (réduits d'un tiers durant la dernière période de sécheresse) à la part d'eau pluviale infiltrée contribuant au renouvellement des eaux souterraines. Les réserves à renouvellement lent représentent quelques centaines de milliards de m3 en stock. Ces eaux souterraines jouent un rôle important dans le développement socio-économique. On évalue à 3 milliards de m3/an le total de leur prélèvement. Ces prélèvements sont opérés de plus en plus par pompage au déterminent des écoulements gravitaires (Khettaras, sources, émergences). Sur ces 3 milliards, 85% sont destinés à l'irrigation, une moyenne comparable à la moyenne méditerranéenne, qui est de 27% de la ressource en eau utilisée par ce secteur. Par contre, les eaux souterraines concernent 55% des besoins d'alimentations en eau potable et industrielle.
1.2.-Le contexte hydrologique des ressources en eau
Situé au Nord de 1'Afrique et sur la rive Sud-ouest de la Mer Méditerranée, le Maroc est caractérisé par un climat de transition entre le climat franchement méditerranéen à tempère du Sud de l'Europe, et le climat aride des zone désertiques du Sahara. Soumis aux influences méditerranéennes au Nord, océaniques à l'Ouest, continentales, puis sahariennes de plus en plus vers l'Est et le Sud, le climat est principalement caractérisé par un été chaud et sec et un hiver frais, parfois froid. Durant l'été, les précipitations sont quasiment absentes et l'évaporation particulièrement forte. La présence d'une chaîne de montagnes traversant la quasi totalité de la
28 région d'Ouest en Est, conjuguée à des caractéristiques géologiques et géomorphologiques très diversifiées font que les ressources en eau superficielles et souterraines sont réparties entre de nombreux systèmes hydrologiques individualisés et d'aire géographique limitée qui drainent l'essentiel des potentialités hydriques du pays.
Les précipitations sont concentrées pendant la saison humide qui totalise un maximum d'une centaine de jours de pluie par an. Des pluies diluviennes localisées peuvent dépasser 100 mm en moins d'une journée; de même qu'une bonne partie des précipitations moyennes peuvent être concentrée en quelques jours de l'année. Les précipitations moyennes sont supérieures à 500 mm dans la région Nord-Ouest et dépassent 1500 mm dans certains hauts reliefs en bordure de la Méditerranée. Elles décroissent progressivement en allant vers l'Est et le Sud pour ne pas dépasser 200 mm dans l'Oriental, 100 mm dans les zones présahariennes et sahariennes. Des précipitations neigeuses sont également observées sur les hauts sommets des montagnes de l'Atlas et du Rif Les précipitations totales sur l'ensemble du territoire sont évaluées en année moyenne à près de 150 milliards de m3 sur lesquels près de 30 milliards de m3 seulement constituent l‘écoulement efficace total en eau superficielle et souterraine.
Les ressources en eau souterraines représentent près du tiers, soit 10 milliards de m3, et sont réparties sur une trentaine de grands systèmes aquifères. Seule la moitié de ce potentiel est considérée comme une eau souterraine mobilisable, car près de 3 milliards de m3 constituent le débit de base des rivières et 2 milliards de m3 les écoulements vers la mer.
Les ressources en eau de surface sont marquées par une forte disparité de leur répartition géographique et des régimes hydrologiques très irréguliers à l'échelle saisonnière, annuelle ou interannuelle. Ces régimes hydrologiques sont marqués par des étiages prononcés avec souvent des débits nuls l'été et des crues fortes et rapides en saison humide. Ces crues favorisent l'érosion des sols dans l'amont des bassins versants. Par ailleurs, l'occurrence d'épisodes secs de durées plus ou moins longues est également une donnée structurelle essentielle des régimes hydrologiques.
L'écoulement total en eau de surface est estimé à près de 21 milliards de m3 dont la moitié environ est concentrée dans les deux bassins du Sebou et de l'Oum Errebia. En années de sécheresse sévère, les potentialités en eau de surface sont sujettes à des baisses importantes d'environ 50 à 90%. Les régions de l'oriental, du Tensift, du Souss-Massa et les zones sud-atlasiques sont généralement les plus touchées. Mais les bassins hydrologiques du Nord sont également très sensibles aux sécheresses, d'autant que leurs ressources en eau souterraine sont souvent limitées.
29 Selon les dernières évaluations du Secrétariat d’Etat Chargé de l’Eau et de l’Environnement les ressources en eau naturelle par habitant à l’échelle du pays se situeraient autour de 720 m3/hab./an vers l’horizon 2020. A cette date 14 millions d’habitants, soit 35 % de la population totale du pays, disposeraient de moins de 500 m3/hab./an. Ces indicateurs montrent que la pénurie chronique d’eau est une donnée structurelle dont il faut tenir compte, à l’avenir, dans les politiques et les stratégies de gestion des ressources en eau [10].
1.3.- Les différents types de nappes On distingue plusieurs types de nappes :
- Les nappes souterraines, dites « nappes captives »
Ce sont des nappes profondes (plusieurs centaines de mètres), qui ne sont pas en contact avec l’air. Le terme « captif » signifie que l’aquifère est recouvert d’une couche géologique imperméable. Dans le cas de nappes captives, les eaux sont sous pression car la nappe remplit complètement l’aquifère. La nappe étant captive, les eaux peuvent jaillir si un forage est installé.
- Les nappes « libres »
Les nappes libres sont, au contraire, en contact avec l’air. Le « contact » avec l’air est apprécié sur des critères chimiques et géologiques. Il ne s’agit pas d’une nappe à l’air libre, mais située dans un sol qui contient de l’air, dit aussi « sol non saturé ». Le terme « libre » signifie aussi que la surface supérieure de la nappe fluctue sans contrainte. La nappe est alimentée par l’eau de pluie sur toute la surface de l’aquifère. Le niveau de la nappe s’élève ou s’abaisse sous l’effet de la gravité. Les eaux ne sont jamais sous pression, et l’eau doit être pompée. Au sein des nappes libres, on distingue les « nappes phréatiques », qui sont des nappes d’eau libres à faible profondeur, et les « nappes alluviales »
- Les nappes alluviales
Il s’agit d’un type particulier de nappes libres. Les nappes alluviales sont des nappes d’accompagnement des rivières, elles assurent un débit minimum en période d’étiage.
1.4.-Problématique de la gestion des ressources en eau souterraines au Maroc 1.4.1.-Conséquence de l'exploitation intensive des eaux
Sur le plan théorique, l'exploitation de l'eau souterraine a pour conséquence la modification de l'état de la nappe et de sa dynamique dans un espace plus au moins étendu en fonction des impulsions exercées et de la nature et des paramètres de l’aquifère. Ces modifications affectent les niveau d'eau (baisse), les débits ponctuels (baisse de productivité) ou les débits aux limites
30 pouvant parfois aller jusqu'à l'inversion des écoulements de surfaces vers le sous-sol ou (vice-versa) ou entre aquifères contigus, ou entre l'eau marine et les nappes. Sur le plan concret, les études des historiques des évolutions piézométriques des nappes suivies depuis 20 à 35 ans montrent que l'état de surexploitation est atteint pour plusieurs aquifères du pays (prélèvements supérieurs aux apports de renouvellement). Si dans certains cas, cet état n'est pas alarmant, par contre pour quelques aquifères les plus sollicités ou les plus sensibles, les effets néfastes suivants sont observés:
- Assèchements ou diminution de productivité d’ouvrages, obligeant les exploitants à des approfondissements périodiques et par conséquent entraînant des pertes de production dues aux insuffisances irrigations (cas de certains secteurs du Souss et du Haouz).
- Dénoyage de niveaux productifs (cas de Temara, Tafilalt, Beni Amir, Beni Moussa, Dir de Beni Mellal).
- Intrusion d'eau marine en zones côtières ou le marécage est très développé (cas du Sahel entre Oualidia et Casablanca).
- Chute de productivité d'ouvrages à usages collectifs servant à l'alimentation en eau, entrainant des pénuries chroniques (Imintanout, Essaouira, Jbel Harnra à Oujda, champ de production d'eau pour les villes de Marrakech, Agadir, Oujda, Fès, etc.).
Les eaux souterraines constituent aussi la principale ressource pour la satisfaction des besoins en eau potable de plus de 13 millions d’habitants vivant dans la campagne et contribuent à l’approvisionnement en eau de presque toutes les villes du pays.
Par ailleurs, ces ressources ont permis le développement de l’irrigation privée sur une superficie de 570.000 ha ( y compris l’irrigation privée située dans les périmètres de la grande hydraulique) , soit près de 40% de la superficie irriguée globale, axée sur des spéculations agricoles très valorisantes et à forte valeur ajoutée destinée principalement à l’exportation.
Cependant, le suivi de l’évolution des niveaux d’eau de la quasi-totalité des nappes du pays montre une baisse continue atteignant des valeurs alarmantes, dépassant parfois 2 mètres par an ; mettant ainsi en péril leur durabilité.
1.4.2.-Impact de la sécheresse sur la ressource en eau
Indépendamment déjà de tout changement climatique, la gestion de l'eau est l'un des grands problèmes qui conditionne l'avenir du Maroc. Le pays devrait être en situation de stress hydrique et devra, au delà de 2025, se retrouver en situation de pénurie d'eau, car des problèmes importants de qualité se poseront en relation avec l'érosion, la salinisation et la pollution. Les changements climatiques pourraient exacerber les impacts négatifs de la rareté, de la disparité
31 spatio-temporelle et de la forte dégradation qui caractérise les ressources en eau sur le développement socio-économique. Une analyse de 1'évolution de la température ainsi que la variabilité temporelle de la pluviométrie, a été faite, ces dernières décennies pour plusieurs stations par la direction de la météorologie nationale [11]. Elle fait ressortir une élévation de la température moyenne de l'ordre de 2°C ainsi qu'une baisse très importante, d'environ 30 % du cumul, des précipitations durant 1978-1994 par rapport la période 1961-1977. La saison 1994-1995 a été la plus sèche du siècle au Maroc [12].
L'examen des années de sécheresse vécues par le Maroc durant le vingtième siècle fait ressortir une fréquence plus élevée et une extension spatiale plus importante des sécheresses entre 1982 et 2000: cinq épisodes de sécheresses au Maroc sur les 11 du siècle passé ont eu lieu en effet durant cette période. Globalement, les apports pluviométriques annuels moyens sur l'ensemble du territoire sont évalués à 150 milliards de m3, très inégalement répartis sur les différentes régions du pays. Ainsi 15% de la superficie reçoit plus de 50% des apports pluviométriques.
Sur ces apports utilisables, la pluie ne représente que 20%, soit 29 Milliards de m3. Si l'on déduit les pertes par évaporation et les écoulements non maîtrisables vers la mer, le potentiel hydrique mobilisable, dans les conditions techniques et économiques actuelles est estimé à 20 milliards de m3, dont 16 milliards à partir des eaux superficielles et 4 milliards en provenance des eaux souterraines.
1.4.3.-Impact de la pollution sur la ressource en eau
La qualité des eaux, superficielles et souterraines au Maroc, est menacée par de nombreuses pollutions dont les principales sources sont les suivantes :
• les rejets des eaux usées sans épuration d’une population de plus de 26 millions d’habitants (pour le complément à 30 millions il est estimé que le traitement est effectué ou qu’il n’y a pas d’impact sur les ressources en eau). Près de 180 millions de m3 d’eaux usées urbaines sont actuellement déversées dans les cours d’eau ou épandues sur le sol ; • les rejets des eaux usées industrielles dans les cours d’eau sont évalués à 3,3 millions
d’équivalents - habitant ;
• la production annuelle de déchets solides ménagers et industriels est évaluée à 4.700.000 tonnes environ. Une grande partie de ces déchets est mise dans des décharges non contrôlées, souvent dans ou en bordure des lits des cours d’eau et dans des zones où les ressources en eau sont vulnérables et affectées durablement ;
32 • les déversements accidentels de produits polluants, en particulier lors des accidents de
circulation. Depuis 1987, ont été enregistrés 25 accidents majeurs de véhicules transportant dans la majorité des cas des hydrocarbures.
1.5.- La législation au Maroc sur l’eau
Les nécessités du développement social et économique imposent de recourir à l’aménagement de l’eau pour satisfaire les besoins des populations. Ces besoins sont eux-mêmes en continuelle croissance, souvent concurrentiels, voire contradictoires, ce qui rend le processus de gestion de l’eau fort complexe et de mise en œuvre difficile.
Pour faire face à cette situation, il est indispensable de disposer notamment d’instruments juridiques efficaces, en vue d’organiser la répartition et le contrôle de l’utilisation des ressources en eau et d’en assurer également la protection et la conservation de n’importe qu’elle pollution. Les règles qui régissent le domaine public hydraulique sont de diverses origines. Toutefois, au Maroc, le premier texte se rapportant à l’eau est le dahir du 7chaabane 1332 (1er juillet 1914) sur le domaine public qui, complété par les dahirs de 1919 et 1925, intègre toutes les eaux, quelle que soit leur forme, au domaine public hydraulique.
1.5.1.-Les apports de la loi sur l’eau
Le développement des ressources en eau doit permettre d’assurer une disponibilité en eau suffisante en quantité et en qualité au profit de l’ensemble des usages conformément aux aspirations d’un développement économique et social harmonieux.
La loi sur l’eau vise à mettre en place une politique nationale de l’eau basée sur une vision prospective qui tient compte d’une part de l’évolution des ressources et d’autre part des besoins nationaux en eau. Elle prévoit des dispositions légales visant la rationalisation de l’utilisation de l’eau, la généralisation de l’accès à l’eau, la solidarité interrégionale, la réduction des disparités entre la ville et la campagne dans le cadre de programme dont l’objectif est d’assurer la sécurité hydraulique sur l’ensemble du territoire du Royaume.
Elle contribuera également de manière efficace à créer le cadre adéquat au partenariat entre l’administration et les communes rurales en vue de réduire rapidement les écarts dans l’accès à l’eau potable entre les communes urbains et rurales. La loi 10-95 a représenté un saut qualitatif important dans la manière d'approcher la ressource hydraulique. Elle est venue rassembler et mettre à jour une série de textes épars datant du protectorat, et aussi introduire des innovations qui énoncent dans plusieurs domaines une volonté politique explicite d'introduire une vision
33 stratégique qui associe des préoccupations de conservation et de gestion rationnelle de la ressource.
Concernant la prévention de la pollution des eaux, la formulation explicite du libellé de l'article 54 interdit "de rejeter des eaux usées ou des déchets solides dans les oueds à sec, dans les puits,
abreuvoirs et lavoirs publics, d'effectuer tout épandage ou enfouissement d'effluents susceptibles de polluer par infiltration les eaux souterraines ou par ruissellement les eaux de surface".
1.5.2.-Les analyses de contrôle
La législation prévoit des analyses de contrôle pour suivre l’évolution de la qualité et des caractéristiques de l’eau. Au Maroc, la qualité des analyses (Bactériologique, physico-chimiques et radioactive), leur fréquence et le personnel qualifié sont du ressort du Ministère de la Santé, à travers les deux départements d’Hydrologie-Toxicologie et d’Hygiène Alimentaire à l’Institut National d’Hygiène et les laboratoires régionaux d’hygiène de milieu.
34 Chapitre 2 : Généralités sur les éléments traces métalliques
Les éléments chimiques dont la concentration moyenne dans la croûte terrestre est inférieure à 0,1% constituent les éléments traces. L’ensemble des éléments traces représente 0,6% des concentrations totales des constituants de la croûte terrestre. La majorité des éléments traces appartiennent à la famille chimique des métaux et métalloïdes, ce sont les éléments traces métalliques. Désignés par l’abréviation ETM, et couramment qualifiés de « métaux lourds », ils présentent des intérêts écologiques, biologiques et économiques divers et certains d’entre eux sont toxiques pour l’homme et son environnement [13-15]. Les ETM sont présents naturellement dans le sol à des concentrations faibles et sont relativement peu mobiles. Les industries, les retombées atmosphériques, le rejet des déchets urbains et industriels ainsi que les pratiques agricoles contribuent à l’augmentation des éléments traces dans le sol jouant le rôle d’un système accumulateur.
Dans ce travail, nous avons choisi d’étudier les éléments traces métalliques suivants : arsenic, cadmium, cuivre, chrome, mercure, nickel, plomb, manganèse, mercure, fer, aluminium et zinc et plus particulièrement le sélénium. Ils ont été sélectionnés pour leur toxicité et leur contamination, qui défère d’un élément à l’autre, connue des milieux aquatiques [16] ainsi que pour la nécessité faite aux responsables du ministère de la santé de renseigner l'état des systèmes aquatiques vis à vis de ces contaminants.
Les effets toxiques des éléments traces dépendent principalement des quantités accumulées et de leurs formes chimiques dans le sol. L’existence des éléments traces sous des formes solubles, échangeables, incluses dans les minéraux, précipitées ou complexées définit le potentiel polluant et son impact sur la qualité des sols et des eaux ainsi que la toxicité pour les plantes et les autres organismes et par la suite l’homme.
Dans ce paragraphe, nous réalisons une description des différents ETM, leurs principales utilisations par l’homme ainsi que les phénomènes de toxicité potentielle inhérents à chacun d’entre eux. Nous décrivons également les caractéristiques des ETM étudiés et les normes de qualité utilisées dans cette étude.
2.1.-Aluminium
L’aluminium est le troisième élément constitutif de l’écorce terrestre et l’élément métallique le plus abondant. Présent dans tous les milieux environnementaux sous forme de sels et d’oxydes, ses propriétés physico chimiques en font également un métal très utilisé pour des applications
