La contamination métallique des eaux lacustres des zones humides du PNEK située au Nord-Est algérien

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La contamination métallique des eaux lacustres des zones humides du PNEK située au Nord-Est algérien

A. Bendjamaâ,b, L. Djabri^b, T Chouchaneâ , A.Boukariâ, S.Tlili,

aCentre National de recherche scientifique et technique en soudage et contrôle CSC,BP 64 Chéraga- Algérie

aUnité de recherche appliquée en sidérurgie et métallurgie, BP, 196, 23000 Annaba, ALGERIE

bUniversité Badji Mokhtar Annaba, Faculté des Sciences de la terre.

e-mail : amel_bendjama@yahoo.fr

RESUME . Les lacs (Tonga, El-Mellah et Oubeira) zone de notre étude sont alimentés soit directement par les précipitations soit indirectement par les oueds (eaux des rejets) alimentant ces derniers et pouvant véhiculer des polluants toxiques. A leurs sorties des lacs les concentrations des métaux lourds dans les eaux des lacs se caractérisent soit par une baisse soit par un accroissement. A titre indicatif, les variations des concentrations au niveau des deux stations caractérisant le lac El Mellah, enregistre une baisse assez sensible en fer, en manganèse et en nickel, cette baisse s’accompagne d’un accroissement en zinc, en cuivre, en chrome et en plomb.

L’échantillonnage a été réalisé suivant un pas mensuel, Les résultats montrent un accroissement des concentrations se faisant dans le sens saison sèche saison humide. Cette évolution serait liée soit à un piégeage par les sédiments provoquant ainsi la baisse remarquée soit à une forte vitesse d’écoulement entraînant d’une manière quasi-instantanée les métaux lourds vers la sortie par effet de pousse pousse

.

Mots-clés : pollution, zone humide, variations saisonnières, métaux lourds, lacs.

ABSTRACT. Lakes (Tonga, El-Mellah and Oubeira) area of our study were fed either directly or indirectly by precipitation by wadis (water discharge) feeding them and can carry toxic pollutants. At their outputs lakes concentrations of heavy metals in lake waters are characterized by either a decrease or an increase. As an example, variations in concentrations at the two stations characterized Lake El Mellah, saves fallen significantly in iron, manganese and nickel, this decline is accompanied by an increase in zinc, copper, chromium and lead.

Sampling was conducted monthly at a pitch, the results show an increased concentration taking place in the dry season, meaning wet season. This would be linked either by trapping sediments causing the decrease is noticed at a high flow rate resulting in a quasi-instantaneous heavy metals to the output effect by rickshaw.

Keywords: pollution, wetland, seasonal variations, heavy metals, lakes.

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Introduction

Les eaux de surface de notre pays doivent être dans un état tel que les organismes puissent y vivre, se développer et se reproduire sans entraves. Pour atteindre ce but, il est essentiel que les apports de polluants vers les eaux soient réduits, voir évités, quelle que soit leur origine ménagère, industrielle, agricole ou autre encore. Les métaux lourds sont susceptibles de s’accumuler dans les sédiments déposés au fond des cours d’eau et dans les matières en suspension (MES) transportées par ces derniers. Ils sont aptes à perturber la vie qui règne dans les lacs et les oueds, en particulier la vie piscicole, de manière directe (par ex., exposition au polluant) ou indirecte (par ex., manque de nourriture). Les connaissances de la contamination en métaux lourds de nos cours d’eau, le souci de contrôler l’efficacité des mesures prises à la source ainsi que le déclin de la vie piscicole des lacs rendent nécessaire de se pencher régulièrement sur la qualité de l’environnement lacustre. L’étude présentée permet de faire le point sur la situation des lacs au cours de l’année 2006, on cernant l’évolution intervenue au niveau de la pollution métallique de ces trois lacs : Lac El-Mellah, lac Tonga et lac Oubeira , faisant partie du PNEK situé au Nord-est de l’Algérie et constitue aussi une référence de choix pour les travaux futurs.

Matériels et méthodes

1 - Sites d’étude :

Les lacs El Mellah, Oubeira et Tonga qui font l’objet de notre étude se singularisent par la pérennité de leurs plans d’eau qui persistent au plus fort de la saison sèche. Les trois lacs font partie du Parc National d’El Kala (PNEK) Situé à l’extrême Nord-Est de l’Algérie. Ce sont des écosystèmes lacustres connus par leur diversité biologique exceptionnelle. Ces lacs sont des zones humides d’importance internationale unique dans la région méditerranéenne.

Figure 1 : Situation géographique des trois lacs du PNEK

Lac El Mellah : le lac El Mellah est une lagune côtière située à 9km à l’Ouest d’El Kala et 48 km à l’est d’Annaba. Ses coordonnées géographiques au centre du plan d’eau sont 36° 53' 565 Nord – 8° 19’ 560 Est. Reliée à la mer par un chenal de 900 mètres de long. Sa profondeur maximale est de 6 m pour une profondeur moyenne de 2,5 m et une superficie totale de 860 ha. Le Mellah est alimenté par l’Oued El-Aroug, Oued Mellah et Oued R’Guibet. Son bassin versant couvre une superficie de 82,5 Km². Il est à signaler, que cet écosystème est l’unique lagune en Algérie.

s

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Lac Oubeira : Le lac Oubeira est plan d’eau douce de moins de 6 m de profondeur, situé à 5 km au sud-ouest d’El-Kala et 54 km à l’est d’Annaba. Ses coordonnées géographiques au centre du plan d’eau sont 36° 50' 695 Nord – 8° 23’ 272 Est. Il est distant de 2,3 km du lac Mellah qui se trouve au nord ouest. C’est un site de 2200 ha, profond de 4 mètres au maximum. Son bassin versant à une surface de 125 Km² dont 40 Km² en terrain plat et 85 Km² en collines de basses altitudes. Il est alimenté par quatre cours d’eau importants : l’oued DemetRihanaau nord, l’oued Boumerchène au Nord-Est, l’oued dey El Garâa à l’est et l’oued Messida au Sud.

Lac Tonga : C’est une zone marécageuse qui prend, par endroit, en hiver, les formes d’un étang d’eau douce et, en été, celles d’un marécage. Il est situé à 5 km au sud-est d’El-Kala et à 65 d’Annaba. Ses coordonnées géographiques au centre sont 36° 51' 511 Nord – 8° 30’ 100 Est. Sa longueur, selon un axe Nord-est – Sud-ouest, est de 7,1 km. Sa largeur selon un axe est-ouest passant par le centre est de 3,5 km en moyenne. En pleine eau, sa superficie est égale à 2300 ha. Le plan d’eau du lac joue un rôle important dans la maîtrise des crues en période hivernale, comme il retient les sédiments arrachés en amont qui participent à son comblement.

2 –Échantillonnage

2-1- protocole d’Échantillonnage

Dans le tableau ci-dessous seront présentées les stations de prélèvement de l’eau, la situation géographique, le nom des stations considérées et la nature de l’échantillon ainsi que le nombre de prélèvements réalisés.

Tableau 1.Protocole d’échantillonnage

2-2-- Protocole de prélèvement de l'eau

L'eau est prélevée dans des bouteilles en polyéthylènes décontaminés. Au moment des prélèvements les bouteilles seront de nouveaux rincés trois fois avec de l'eau de la station de prélèvement puis remplis jusqu'au bord, en évitant l'introduction de bulles d'air. Ensuite filtrée par un papier filtre de 0.45 milli micron et conservée en mettant quelque gouttes d’acide nitrique HNO3.les bouteilles sont étiquetées et envoyées pour les analyses éventuelles (Rodier, 1969).

2-3 – Analyse des métaux lourds :

Les échantillons ont été traités et analysés par spectromètre d’absorption atomique à flamme (SAA) de type PERKIN ELMER pour les huit métaux lourds (fer, cuivre, zinc, nickel, chrome, manganèse, plomb et cadmium).

Le dosage du mercure a été effectué par mercurimètre.

site LAC EL-MELLAH

Stations Nom de la station Situation Nature échantillon Prélèvements Station 1 Embouchure de

Oued R’Guibet Nord-Ouest du lac El

Mellah Eau : saumâtre 3 / saison = 12/an Station 2 Entre l’embouchure

O. Boularoug et O.Mellah

Sud du lac El Mellah Eau : saumâtre 3 / saison = 12/an

Nom du site LAC TONGA

Station 1 Les pompes Nord du lac Tonga Eau : douce

3 / saison = 12/an Station 2 Oued El-Hout Sud-est du lac Tonga Eau : douce 3 / saison = 12/an

Nom du site LAC OUBEIRA

Station 1 Embouchure de Demet

Rihana Nord du lac Oubeira Eau : douce 3 / saison = 12/an Station 2 Embouchure de Oued

Messida Sud est du lac

Oubeira Eau : douce 3 / saison = 12/an

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3. Résultats

3.1. Résultats concernant lac Oubeira

Tableau 2. Variations saisonnière des concentrations de 9 métaux lourds dans les eaux superficielles du lac Oubeira au niveau de la station 1

Saisons/ ETM Fe Cu Zn Mn Ni Cr Pb Cd Hg

Hiver 5.616 1.726 0.826 0.61 0.1163 0.079 0.443 0.005 0.0661 Printemps 13.8 1.733 1.19 0.72 0.149 0.433 0.353 0.015 0.0906

Eté 17.19 2.343 2.13 1.12 0.497 0.676 0.556 0.001 0.1066

Automne 5.52 1.663 1.866 1.063 0.776 1.713 0.46 0.008 0.0930 Moyenne

Ecart-type

10,53

± 5,89

1,86

± 0,31 1,5

± 0,60

0,87

± 0,25

0,37

± 0,31

0,72

± 0,70

0,45

± 0,08

0,007

±0,005

0,0887

±0,016

Normes 0.2 1 5 0.05 0.05 0.05 0.05 0.005 0.001

Station 1. Embouchure de Demet Rihana

Tableau3. Variations saisonnière des concentrations de 9 métaux lourds dans les eaux superficielles du lac Oubeira au niveau de la station 2

Hiver 4.78 1.333 0.713 0.613 0.17 0.056 0.433 0.004 0.081 Hg Printemps 8.4 1.906 0.92 0.666 0.350 0.323 0.44 0.013 0.402 Eté 15.61 2.788 1.621 1.066 0.543 0.506 0.465 0.003 0.130 Automne 5.52 1.663 1.866 1.063 0.776 1.713 0.46 0.008 0.093 Moyenne

Ecart-type 8,55

±4,96 1,91

±0,62 1,27

±0,54 0,84

±0,24 0,45

±0,25 0,64

±0,73 0,44

±0,01 0,00

±0,004 0,176

±0,151 Station 2. Embouchure de oued Messida

Figure 2. Histogrammes des variations saisonnières de 9 métaux lourds dans les eaux du lac Oubeira au niveau de la station 1 et 2

3.2. Interprétation des résultats concernant lac Oubeira

L’observation des résultats relatifs à lac Oubeira montre des concentrations métalliques variables d’une station à l’autre et d’une saison à l’autre. A ce titre la station 1 se caractérise par de fortes concentrations en fer, zinc, manganèse, chrome et plomb avec respectivement 10.53ppm, 1.5ppm, 0.87ppm, 0.72ppm et 0.45ppm.la

Eau du lac Oubeira station 1

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Fe Cu Zn Mn Ni Cr Pb Cd Hg

hivers printemps été automne

Eau du lac Oubeira station 2

0 5 10 15 20

ppm

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station 2 par contre présente des valeurs importantes en cuivre, nickel, et en mercure avec des concentrations atteignant 1.91ppm, 0.45 ppm et 0.176 ppm.

3.3. Résultats concernant lac Tonga

Tableau 4. Variations saisonnière des concentrations de 9 métaux lourds dans les eaux superficielles du lac Tonga au niveau de la station 1

Station 1. Les pompes (sortie d’oued El-Hout)

Tableau 5. Variations saisonnière des concentrations de 9 métaux lourds dans les eaux superficielles du lac Oubeira au niveau de la station 1

Hiver 2.8 0.01 0.34 1.12 0.22 0.07 0.086 0.020 nd

Printemps 4.72 0.07 1.01 1.35 0.793 0.14 0.466 0.020 nd

Eté 5.25 0.06 1.08 1.71 0.816 0.17 0.446 0.021 nd

Automne 4.36 0.12 1.05 1.65 0.9 0.20 0.453 0.016 nd-

Moyenne Ecart-type

4,28

±1,05

0,06

±0,04

0,87

±0,3

1,45

±0,27

0,68

±0,31

0,14

±0,05

0,357

±0,18

0,017

±0,005 -

Station 2. entrée de Oued El-Hout

Figure 3. Histogrammes des variations saisonnières de 9 métaux lourds dans les eaux du lac Tonga au niveau de la station 1 et 2

3.4. Interprétation des résultats concernant lac Tonga

L’observation des résultats concernant le lac Tonga révèle des différences significatives entre les stations considérées cependant les teneurs les plus élevées sont relevées pour le fer, le cuivre, le zinc et le plomb avec des valeurs moyennes respectivement de 4.55ppm, 0.31ppm, 1.52 ppm et 0.86ppm. Par contre la station 2 présente des concentrations plus élevées en manganèse, nickel, chrome et cadmium avec des concentrations moyennes

atteignant 1.45ppm, 0.68ppm, 0.14ppm, 0.017ppm.

Hiver 2.100 0.09 0.683 0.053 0.016 0.030 0.44 0.025 nd Printemps 5.173 0.10 1.816 0.076 0.043 0.143 0.68 0.014 nd

Eté 5.316 0.14 1.843 0.120 0.200 0.120 1.206 0.017 nd

nd Automne 5.636 0.94 1.773 0.153 0.273 0.060 1.153 0.008 nd Moyenne

Ecart-type

4,55

±1,64

0,31

±0,41

1,52

±0,56

0,09

±0,045

0,08

±0,10

0,08

±0,05

0,86

±0,36

0,012

±0,005 -

Variations saisonnières des ETM dans les eaux uperficielles du lac Tonga - station 2-

0 1 2 3 4 5 6

ppm

hivers printemps été automne Variation saisonnière des ETM dans les eaux superficielles du

lac Tonga - station 1-

0 1 2 3 4 5 6

ppm

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3.5. Résultats lac El Mellah

Tableau 6.Variations saisonnière des concentrations de 9 métaux lourds dans les eaux superficielles du lac Oubeira au niveau de la station 1

Saisons/éléments Fe Cu Zn Mn Ni Cr Pb Cd Hg

Hiver 3,1 0,07 0,06 0,65 0,55 0,2 0,1 0,029 0,021 Hg Printemps 6,31 0,07 1,34 0,11 0,72 0,26 0,58 0,017 0,04

Été 6,47 0,09 1,4 0,2 0,7 0,77 0,7 0,015 0,051

Automne 5,44 0,05 1,37 0,15 0,53 0,75 0,6 1,012 0,039 Moyenne

Ecart-type 5,33

±1,55 0,075

±0,01 1,04

±0,65 0,27

±0,25 0,62

±0,09 0,49

±0,30 0,49

±0,26 0,268

±0,495 0,037

±0,012 Station 1.Embouchure de oued R’Guibet

Tableau 5. Variations saisonnière des concentrations de 9 métaux lourds dans les eaux superficielles du lac El Mellah au niveau de la station

Station 2. Embouchure d’oued Bourbourg

Figure 4. Histogrammes des variations saisonnières de 9 métaux lourds dans les eaux du lac El Mellah au niveau de la station 1 et 2

3.6. Interprétation des résultats concernant lac Tonga

La distribution des concentrations des métaux lourds analysés dans les eaux du lac El-Mellah, montre des

variations spatiotemporelles(Fig4), à ce titre la station 1 se caractérise par de fortes concentrations en fer, nickel et cadmium avec respectivement des valeurs moyennes de 5.33 ppm, 0.63 ppm et 0.26 ppm.

3.7. Interprétation des résultats concernant les trois lacs

L’observation des précédents tableaux montre des différences significatives en concentrations au niveau des deux stations considérées, à ce titre la station 1 se caractérise par de fortes concentrations en fer, nickel et cadmium avec respectivement des valeurs moyennes de 5.33 ppm, 0.63 ppm et 0.26 ppm. La station 2 par contre présente des concentrations importantes en zinc, manganèse, chrome, plomb et mercure avec des concentrations atteignant 1.16ppm, 0.571 ppm, 0.773ppm, 0.631ppm et 0.118 ppm.On remarque que les concentrations en cuivre est pratiquement la même au niveau des stations considérées.

Saisons / ETM Fe Cu Zn Mn Ni Cr Pb Cd Hg

Hiver 1,82 0,07 0,13 0,22 0,5 0,35 0,63 0,003 0,096 Printemps 2,16 0,07 1,47 0,06 0,55 0,61 0,46 0,02 0,135 Eté 3,33 0,08 1,62 1,16 0,71 1,11 0,82 0,005 0,175 Automne 2,63 0,07 1,44 0,83 0,52 1,02 0.61 0,002 0,034 Moyenne

Ecart-type 2,48

±0,65 0,076

±0,005 1,16

±0,69 0,56

±0,51 0,57

±0,09 0,77

±0,35 2,13

±2,99 0,007

±0,008 0,11

±0,060

Variations saisonnières des ETM dans les eaux superficielles du lac Eau du lac El-Mellah durant l'année 2006 - station 2 -

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5

ppm

hivers printemps été automne Variations saisonnières des ETM dans les eaux superficielles

du lac El-M ellah durant l'année 2006 - Station 1 -

0 1 2 3 4 5 6 7

ppm

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3.8. Evaluation des niveaux de la contamination au niveau des trois lacs

Les eaux superficielles du lac Tonga sont polluées par certains éléments dont l’ordre de croissance est comme suit : Fe>Mn>Pb>Ni>Cr>Cd. Les autres éléments Cu, Zn sont présents mais à des concentrations normales. En ce qui concerne le mercure, sa concentration est en dessous de la limite de détection de l’appareil. Par ailleurs, les eaux superficielles du lac Oubeira sont polluées par le Fe>Cu>Mn>Cr>Ni>Pb>Hg>Cd et cela par ordre croissant ; seul le zinc présente des concentrations normales. Quand aux eaux superficielles de la lagune El Mellah, les éléments métalliques qui présentent des concentrations dépassant les normes sont par ordre croissant comme suit : Fe>Cr>Ni>Pb>Mn>Hg>Cd. Le zinc et le cuivre sont présents à des concentrations normales.

4. Discussion des résultats

Les résultats concernant les métaux dissous dans les plans d’eau des trois lacs montrent une distribution spatiotemporelle assez variable. Cependant, les concentrations des métaux analysés suivent une évolution saisonnière et se répartissent selon un cycle saisonnier, montrant un accroissement se faisant dans le sens saison humide, saison sèche, c'est-à-dire hiver, printemps et été, s’ensuit alors d’une décroissance se faisant dans le sens été, automne. On note pour les eaux superficielles des trois lacs ; au niveau des embouchures les concentrations des neuf métaux lourds analysés se caractérisent soit par une baisse soit par un accroissement. Par exemple, les variations des concentrations des deux stations considérées au niveau du lac El Mellah, on note une baisse assez sensible en fer, en nickel et en cadmium, cette baisse s’accompagne d’un accroissement en zinc, en cuivre, en chrome, en en manganèse, en plomb et en mercure au niveau de la station2 située entre oued Mellah et oued Boularoug. Cette évolution serait liée soit à un piégeage par les sédiments provoquant ainsi la baisse remarquée soit à une forte vitesse d’écoulement entraînant d’une manière quasi-instantanée les métaux lourds vers la sortie par effet de pousse-pousse.

Conclusion

- La distribution des neuf métaux lourds analysés dans les eaux des trois lacs connaît d’importantes variations spatio-temporelles.

- Les apports d’origine humaine jouent un rôle important dans le processus de pollution de ces écosystèmes aquatiques.

- L’hydrodynamisme, la courantologie, la nature du sédiment et bien d’autres paramètres jouent un grand rôle dans la dissémination des contaminants métalliques.

- En référence aux valeurs guides algériennes les eaux des trois lacs sont considérées comme polluées par les métaux lourds et de classe B.

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