REPUBLIQUE DU BENIN
MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE
UNIVERSITE D’ABOMEY-CALAVI
ECOLE POLYTECHNIQUE D’ABOMEY-CALAVI
DEPARTEMENT DE GENIE DE TECHNOLOGIE ALIMENTAIRE
RAPPORT DE FIN DE FORMATION
Pour l’obtention du diplôme de Licence Professionnelle en Génie de Technologie Alimentaire Thème
Réalisé et soutenu par Marc Hodéhou TOZE Composition du jury :
Président : Dr. Nicodème W. CHABI, Maître Conférences des Universités de CAMES Membres : 1- Dr. Vénérande BALLOGOU, Enseignant-chercheur à l’EPAC
2- M. Gautier AVOCANH, Chef service (LCAE/DG-Eau) Sous la supervision de :
Maître mémoire
Dr. Vénérande BALLOGOU Enseignant-chercheur à l’EPAC
Année académique : 2016-2017 10ème Promotion
Maître de stage M. Gautier AVOCANH (CS/ Laboratoire Central d’Analyse des Eaux de la DG-Eau)
Contribution à la valorisation des floculants naturels végétaux
dans le traitement des eaux : cas des graines de Carica papaya
Réalisé par Marc Hodéhou TOZE Page i CERTIFICATON
Je soussignée, Dr. Vénérande BALLOGOU, Enseignant-chercheur à l’Ecole Polytechnique d’Abomey-Calavi (EPAC) de l’Université d’Abomey-Calavi (UAC), certifie que le présent travail intitulé : «Contribution à la valorisation des floculants naturels végétaux dans le traitement des eaux: cas graines de Carica papaya», a été réalisé par Marc Hodéhou TOZE, sous ma supervision pour l’obtention du Diplôme de Licence Professionnelle en Génie de Technologie Alimentaire (GTA).
Le superviseur,
Dr. Vénérande BALLOGOU
Contribution à la valorisation des floculants naturels végétaux dans le traitement des eaux : cas des graines de Carica papaya
Réalisé par Marc Hodéhou TOZE Page ii
DEDICACE
A
Mes parents Mathieu et Joséphine TOZE, pour leurs efforts sans cesse dans toutes les actions que je mène. Recevez à travers cette œuvre, tous mes chaleureux remerciements et que Dieu nous garde longtemps dans le bonheur ;
Mon oncle Bienvenu TOZE, pour ses conseils et apports divers ;
Mes frères et sœurs qui ont été présents en toutes circonstances.
Réalisé par Marc Hodéhou TOZE Page iii REMERCIEMENTS
Cette œuvre n’aurait connu le jour sans son consentement; ainsi, nos premiers remerciements vont au Père Céleste, l’omnipotent, l’omniprésent et l’omniscient. Nous adressons également nos chaleureux et vifs remerciements:
A Monsieur Mohamed SOUMANOU, Professeur Titulaire des Universités (CAMES), Directeur de l’Ecole Polytechnique d’Abomey-Calavi, pour avoir accepté de nous accueillir dans l’Ecole dont il a la charge, pour notre formation professionnelle. Recevez ici l’expression de notre profonde gratitude ;
A Madame Edwige DAHOUENON AHOUSSI, Professeur Titulaire des Universités (CAMES), Chef du Département de Génie de Technologie Alimentaire, pour son accompagnement tout au long de notre cursus scolaire ;
A Madame Vénérande BALLOGOU, Docteur, Enseignant-Chercheur à l’Ecole Polytechnique d’Abomey-Calavi pour avoir accepté de superviser ce travail. Sa disponibilité, sa patience et ses multiples conseils ne nous ont pas fait défaut au cours de la réalisation de ce travail ;
A Monsieur Adamou WOROU WARA BOURAIMA, Directeur Général de l’Eau, pour avoir accepté notre stage au sein de sa structure ;
A Monsieur Gautier AVOCANH, Chef service du Laboratoire Central d’Analyses Des Eaux de la Direction Générale de l’Eau, qui n’a ménagé aucun effort dans la rédaction de ce document, malgré son programme de travail chargé. Ses conseils et sa rigueur au travail nous sont toujours bénéfiques. Soyez béni ;
Aux stagiaires du Laboratoire Central d’Analyses Des Eaux de la Direction Générale de l’Eau, pour leurs aides pendant les manipulations ;
Aux amis pour leur aide, accompagnement et conseils pendant tout le processus de rédaction.
Contribution à la valorisation des floculants naturels végétaux dans le traitement des eaux : cas des graines de Carica papaya
Réalisé par Marc Hodéhou TOZE Page iv
TABLE DES SIGLES ET ABREVIATIONS
BCEAO: Banque Centrale des Etats de l’Afrique de l’Ouest
CAMES : Conseil Africain et Malgache pour l’Enseignement Supérieur DG-Eau : Direction Générale de l’Eau
EDTA: Acide Diamine Tétra Acétique FSA : Faculté des Sciences Agronomiques
ISO: International Organization for Standardization MEEM: Ministère de l’Energie, de l’Eau et des Mines MES: Matières En Suspension
NTU: Nephelometric Turbidity Unit PAC: Port Autonome de Cotonou pH: potentiel Hydrogène
SONEB: Société Nationale des Eaux du Bénin TDS: Total Dissolved Solid
THM: Trihalométhanes
Réalisé par Marc Hodéhou TOZE Page v LISTE DES FIGURES
Figure 1 : Organigramme de la DG-Eau ... 6 Figure 2: Les parties de plantes utilisées dans le traitement de l'eau ... 23 Figure 3 : Evolution des concentrations résiduelles de la turbidité en fonction de la dose du coagulant de Carica papaya ... 43 Figure 4 : Evolution des concentrations résiduelles du fer total en fonction de la dose du coagulant de Carica papaya ... 44 Figure 5 : Evolution des concentrations résiduelles du manganèse en fonction de la dose du coagulant de Carica papaya , ... 45 Figure 6: Evolution des concentrations résiduelles de la turbidité avec la solution d’alun et le coagulant de Carica papaya ... 46 Figure 7 : Evolution des concentrations résiduelles du fer total avec la solution d’alun et le coagulant de Carica papaya ... 47 Figure 8 : Evolution des concentrations résiduelles du manganèse avec la solution d’alun et le coagulant de Carica papaya ... 47
Contribution à la valorisation des floculants naturels végétaux dans le traitement des eaux : cas des graines de Carica papaya
Réalisé par Marc Hodéhou TOZE Page vi
LISTE DES TABLEAUX
Tableau 1 : Méthodes de recherche et d’identification des différents germes étudiés…… ….20
Tableau 2 : Classification botanique ... 25
Tableau 3 : Caractéristiques physico-chimiques des différents échantillons du 1er C ... 40
Tableau 4 : Caractéristiques physico-chimiques des différents échantillons du 2èmeC, ... 41
Tableau 5 : Caractéristiques physico-chimiques des différents échantillons du 3ème C ... 42
Tableau 6 : Caractéristiques micobiologiques des eaux brute et traitées du 3ème C avec le coagulant des graines de Carica Papaya ... 49
Réalisé par Marc Hodéhou TOZE Page vii LISTE DES PHOTOS
Photo 1 : Carica papaya et ses composants ... 24
Photo 2 : Lac Nokoué, SO-AVA ... 33
Photo 3 : Graines fraiches de Carica papaya ... 34
Photo 4 : Graines de Carica papaya avant et après séchage et la poudre ... 36
Photo 5 : Solution obtenue après agitation magnétique ... 36
Photo 6 : Déroulement des essais de jar-test ... 37
Photo 7 : Aspect des eaux brutes et traitées avec le coagulant des graines de Carica papaya et la solution de sulfate d’aluminium ... 48
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TABLE DES MATIERES
Certification ... i
Dédicace ... ii
Remerciements ... iii
Liste des sigles et abréviations ... iv
liste des figures ... v
Liste des tableaux ... vi
Liste des photos ... vii
Table des matières ... viii Résumé ... xiii
Abstract ... xiv
Introduction ... 1
PARTIE I : PRESENTATION DE LA STRUCTURE D’ACCUEIL ET DES ACTIVITES MENEES ... 5
1.1. Situation geographique ... 5
1.2. Mission et attributions de la DG-eau ... 5
1.3. Organigramme de la DG-eau ... 6
1.4. Activités menées par la DG-eau ... 7
1,4.1. Etudes de qualité ... 7
1.4.1.1. Echantillonage ... 7
1.4.1.2. Analyse. ... 8
1.4.1.3. Interprétation. ... 8
1.4.2. Analyse physico-chimique ... 8
1.4.2.1. Mesure du pH, température, conductivité, TDS et la turbidité ... 8
1.4.2.1.1. Mesure électrométrique du pH ... 8
1.4.2.1.2. Mesure de la conductivité. ... 9
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1.4.2.1.3. TDS ... 9
1.4.2.1.4. Turbidité ... 9
1.4.2.2. Titrimétrie ou dosage volumétrique ... 10
1.4.2.2.1. Dosage des chlorures ... 10
1.4.2.2.2. Dosage du bicarbonate ... 10
1.4.2.2.3. Dosage des ions calcium ... 11
1.4.2.2.4. Dosage des ions magnesium ... 11
1.4.2.2.5. Alcalinité ... 12
1.4.2.2.6. Dureté totale ... 13
1.4.2.3. Spectrométrie. ... 13
1.4.2.3.1. Couleur ... 13
1.4.2.3.2. Ammonium ... 13
1.4.2.3.3. Fluorures. ... 14
1.4.2.3.4. Nitrates ... 14
1.4.2.3.5. Nitrites ... 15
1.4.2.3.6. Fer total ... 15
1.4.2.3.7. Iodures ... 16
1.4.2.3.8. Clo2 ... 16
1.4.2.3.9. Phosphates ... 16
1.4.2.3.10. Sulfates ... 17
1.4.2.3.11. Manganèse ... 17
1.4.3. Analyse bactériologique ... 17
1.4.3.1. Préparation des milieux de culture. ... 18
1.4.3.2. Ensemencement des milieux de culture par les membranes et l’incubation ... 18
1.4.3.3. Dénombrement ... 19
1.4.3.4. Paramètres microbilogiques recherchés dans l’eau. ... 19
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1.4.3.4.1. Les coliformes totaux ... 19
1.4.3.4.2. Les coliformes fecaux ... 19
1.4.3.4.3. Les streptocoques fécaux ... 20
PARTIE II: SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE ... 22
2.1. Généralités sur les ressources végétales naturelles ... 22
2.1.1. Définition ... 22
2.1.2. Ressources végétales naturelles utilisées dans le traitement des eaux ... 22
2.1.2.1. Plantes jouant uniquement le role de coagulation ... 22
2.1.2.2. Plantes jouant uniquement le role de desinfection ... 22
2.1.2.3. Plantes jouant a la fois les roles de coagulation et de desinfection ... 22
2.1.4. Principales parties de plantes utilisées dans le traitement de l’eau ... 23
2.2. Généralités sur le Carica papaya ... 23
2.2.1. Présentation botanique et répartition geographique ... 23
2.2.2. Classification botanique ... 24
2.2.3. Données phytochimiques ... 25
2.2.4. Données pharmacologiques ... 25
2.2.5. Utilisations dans le traitement de l’eau ... 25
2.2.6. Autres utilisations ... 26
2.2.7. Parties de plantes intervenant dans le traitement des eaux ... 26
2.3. Généralités sur les ressources hydriques naturelles ... 26
2.3.1. Eaux souterraines ... 27
2.3.2. Eaux de surface ... 27
2.3.3. Eaux de mer et océans ... 27
2.3.4. Pollution de l’eau ... 19
2.4. Traitement des eaux de surface ... 28
2.4.1. Prétraitement ... 28
Réalisé par Marc Hodéhou TOZE Page xi
2.4.1.1. Procédés physiques ... 28
2.4.1.2. Procédé chimique ... 29
2.4.2. Clarification ... 29
2.4.2.1. Procédé de coagulation-floculation ... 29
2.4.2.2. Décantation et filtration ... 30
2.4.2.3. Affinage ... 30
2.4.2.4. Désinfection ... 30
PARTIE III : CADRE, MATERIEL ET METHODES ... 33
3.1. Cadre d’étude ... 33
3.2. Matériel ... 26
3.2.1. Matériel biologique ... 33
3.2.2. Matériel végétal ... 34
3.2.3. Matériel de prélèvement des eaux ... 34
3.2.4. Materiel de prélèvement des matières végétales ... 34
3.2.5. Matériels utilisés au laboratoire d’analyses physico-chimiques ... 34
3.2.6. Matériels utilisés au laboratoire d’analyse microbiologique ... 35
3.3. Méthodes de prélèvement ... 35
3.3.1. Méthodes de prélèvement de l’eau ... 35
3.3.2. Méthodes de prélèvement des matières végétales ... 35
3.4. Méthodes de traitement ... 36
3.4.1. Préparation des coagulants ... 36
3.4.1.1. Préparation de l’extrait aqueux des graines Carica papaya ... 36
3.4.1.2. Préparation de la solution de sulfate d’aluminium ... 37
3.4.2. Procédure des essais de traitement au jar-test ... 37
3.5. Méthodes d’analyse ... 38
PARTIE IV: RESULTATS ET DISCUSSION ... 40
Contribution à la valorisation des floculants naturels végétaux dans le traitement des eaux : cas des graines de Carica papaya
Réalisé par Marc Hodéhou TOZE Page xii
4.1. Caractéristiques physico-chimiques des échantillons (par compartiment c) ... 40
4.1.1. Caractéristiques physico-chimiques des eaux du 1er C avant et après traitement ... 40
4.1.2. Caractéristiques physico-chimiques des eaux du 2eme C avant et après traitement ... 41
4.1.3. Caractéristiques physico-chimiques des eaux du 3eme C avant et après traitement ... 36
4.2. Abattement de la turbidité, des teneurs en fer total et manganèse dans les différents échantillons ... 39
4.2.1. Abattement de la turbidité , des teneurs en fer total et manganèse dans les eaux traitées avec les graines de Carica papaya ... 40
4.2.1.1. Turbidité ... 36
4.2.1.2. Fer total ... 39
4.2.1.3. Manganèse ... 40
4.2.2. Abattement de la turbidité, des teneurs en fer total et manganèse dans les eaux traitées du 3eme C avec le sulfate d’aluminum et les graines de Carica papaya ... 39
4.2.2.1. Turbidité ... 36
4.2.2.2. Fer total ... 39
4.2.2.3. Manganèse ... 40
4.2.2.4. Aspect visuel des eaux brutes et traitées avec le coagulant des graines de Carica papaya et de la solution de sulfate d’aluminium ... 36
4.3. Caractéristiques microbiologiques avant et après traitement ... 36
Conclusion et suggestions ... 51
Références bibliographiques ... 52
Réalisé par Marc Hodéhou TOZE Page xiii RESUME
L’eau est une ressource disponible, nécessaire mais pas toujours prête à la consommation sans un traitement approprié à cause des sources de provenance et des contaminations connexes.
Le but de notre étude est une alternative de diversification des techniques de traitement de l’eau par la valorisation de certaines ressources naturelles végétales dont on ignore les vertus dans le traitement de l’eau. Ces plantes se trouvent dans la plupart des contrées du pays et ont un pouvoir coagulant, floculant et même désinfectant dans le traitement de l’eau. Il s’agit des graines de Carica papaya (le papayer).
Le traitement des eaux (l’eau du lac Nokoué prélevée à SO-AVA) a nécessité la préparation de coagulant obtenu en utilisant 3g de la poudre des graines préalablement séchées, dissoute dans 100mL d’eau distillée où la solution obtenue est agitée. Les essais de Jar test effectués sur l’eau brute ont permis de retenir la dose d’extrait aqueux donnant un meilleur résultat sur chaque paramètre. A cet effet, les meilleurs taux d’élimination des composés métalliques tels que le fer total et le manganèse dans cette eau sont respectivement de 49% et 50% et ont été obtenus avec la dose de 80mg/L d’extrait aqueux dans 250mL d’eau brute. Par contre, l’étude d’abattement de la turbidité révèle une meilleure activité coagulante de 50% avec la dose de 20mg/L d’extrait aqueux. De plus, ce coagulant naturel testé en microbiologie permet d’obtenir une amélioration de la qualité microbiologique de l’eau. Il permet d’avoir un bon rendement d’élimination des streptocoques fécaux de 80%. Cependant, il n’a pas eu d’effet sur les coliformes. Enfin, les résultats après traitement de l’eau brute ont montré que les graines de Carica papaya peuvent-être utilisées dans le traitement de l’eau mais nécessite à priori un traitement subsidiaire.
Mots clés : Carica papaya, fer, manganèse, turbidité, coagulant, floculant, Bénin
Contribution à la valorisation des floculants naturels végétaux dans le traitement des eaux : cas des graines de Carica papaya
Réalisé par Marc Hodéhou TOZE Page xiv
ABSTRACT
Water is an available resource, necessary but not always ready for consumption without appropriate treatment because of sources of source and related contamination. The aim of our study is an alternative of diversification of water treatment techniques by the valorization of some natural plant resources which we do not know virtues in the treatment of water. These plants are found in most parts of the country and have a coagulating, flocculating and even disinfecting power in the treatment of water. These are the seeds of Carica papaya (papaya).
The treatment of raw water (Lake Nokoué water taken from SO-AVA) required the preparation of coagulant obtained using 3 g of the powder of the previously dried seeds, dissolved in 100 mL of distilled water where the solution obtained is stirred. The test Jar tests carried out on the raw water have made it possible to retain the dose of aqueous extract giving a better result on each parameter. For this purpose, the best removal rates of metal compounds such as total iron and manganese in this water are respectively 49 per cent and 50 per cent and were obtained with the dose of 80mg/L of aqueous extract in 250 mL of raw water. On the other hand, the turbidity abatement study reveals a better coagulant activity of 50 per cent with the dose of 20mg/L of aqueous extract. Moreover, this natural coagulant tested in microbiology makes it possible to obtain an improvement of the microbiological quality of the water. It makes it possible to have a good elimination efficiency of fecal streptococci by 80%. However, it had no effect on coliforms. The treatment of the raw water have shown that the seeds of Carica papaya can be used in the treatment of water but a priori requires a subsidiary treatment
Key words: Carica papaya, iron, manganese, turbidity, coagulant, flocculent, Benin
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INTRODUCTION
Contribution à la valorisation des floculants naturels végétaux dans le traitement des eaux : cas des graines de Carica papaya
Réalisé par Marc Hodéhou TOZE Page 2
INTRODUCTION
La provenance de l’eau et sa qualité sanitaire sont devenues une préoccupation croissante dans les pays en voie de développement comme notre pays le Bénin. La qualité est un problème alors que l’eau participe à toutes les activités quotidiennes de l’homme. Il y a nécessité d’un traitement approprié pour son usage. Le coût de l’eau traitée revient élevé aux communautés rurales qui se sentent obliger de recourir aux sources facilement disponibles qui de lourdes conséquences sur leur bien être. L’accès à l’eau étant un sérieux problème affectant les personnes vivant dans des communautés distantes des secteurs où la disponibilité des sources d’eau améliorées est limitée, il leur faut un traitement efficace et à moindre coût. Les techniques de traitement d’eau les plus appliquées sont celles utilisant les produits chimiques tels que le sulfate d’aluminium (alun), chlorure ferrique de formule chimique FeCl3, chlorosulfate ferrique FeClSO4, chlorosulfate basique d’aluminium… Ces produits chimiques ne sont pas sans impacts sur la santé des consommateurs et sur l’environnement (Altaher et Alghamdi, 2011 ; Hussain et al., 2012 ; Birima et al., 2013 ; Yin et al., 2007). Alors que dans nos pratiques de tous les jours, nous devons préserver non seulement la santé humaine mais aussi l’environnement. Les travaux de recherche ont indiqué que les coagulants naturels ont donné un meilleur effet de coagulation que les produits de synthèse (les coagulants chimiques). Nous pouvons à titre d’exemple citer l’alun (Kihampi et al., 2011; Yongabi et al., 2011). Ces coagulants naturels ont un coût faible dans le traitement de l’eau (Gebremichael et al., 2005). C’est dans cette optique que pour notre travail, le traitement proposé est celui utilisant des graines de Carica papaya qui sont des matières biodégradables et sans impact environnemental.
L’objectif visé pour notre étude est celui de la valorisation des graines de Carica papaya utilisées comme bio-floculant dans l’épuration de l’eau du lac Nokoué à SO-AVA. Cette eau est insalubre et en plus l’approvisionnement en eau potable est un serieux problème Cette étude permettra de diversifier les techniques de traitement d’eau afin de permettre aux populations d’avoir accès à une eau de qualité. Ainsi, de façon spécifique, nous allons :
- rechercher certains paramètres physico-chimiques et microbiologiques dans les eaux brutes prélevées à différents endroits ;
- effectuer des essais de traitement de ces eaux au laboratoire avec les coagulants extraits des graines de Carica papaya ;
Réalisé par Marc Hodéhou TOZE Page 3 - observer et suivre l’évolution des paramètres à rechercher en fonction des différentes
doses des coagulants extraits.
La présente rédaction est subdivisée en quatre grandes parties dont la première est consacrée à la présentation de la structure d’accueil et des activités menées. La deuxième partie concerne la synthèse bibliographique et la troisième décrit le cadre d’étude, le matériel et les méthodes de travail. Quant à la quatrième partie, elle présente les résultats et discussion.
Contribution à la valorisation des floculants naturels végétaux dans le traitement des eaux : cas des graines de Carica papaya
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PARTIE I : PRESENTATION DE LA
STRUCTURE D’ACCUEIL ET DES ACTIVITES
MENEES
Réalisé par Marc Hodéhou TOZE Page 5 PARTIE I : PRESENTATION DE LA STRUCTURE D’ACCUEIL ET DES ACTIVITES MENEES
1.1. Situation géographique
La Direction Générale de l’Eau est située à l’avenue Jean Paul II entre la Banque Centrale des Etats de l’Afrique de l’Ouest (BCEAO) et la Direction Générale de la Société Nationale des Eaux du Bénin (SONEB). Elle est opposée à la sortie des trains du Port Autonome de Cotonou (PAC) et à 100 mètres environ de l’Ecole Nationale de la Police.
Au sein de cette direction, se trouve le Laboratoire Central d’Analyses des Eaux où nous avons effectué notre stage.
1.2. Mission et attributions de la DG-Eau
Sous l'autorité du Ministre de l'Énergie, de l'Eau et des Mines et sous la coordination du Secrétaire Général du Ministère, la Direction Générale de l'Eau (DG-Eau), a pour mission principale d'assurer la gestion intégrée des ressources en eau sur toute l'étendue du territoire national, de définir les orientations stratégiques nationales, en matière d'approvisionnement en eau potable et d'assainissement des eaux usées et de veiller à leur mise en œuvre, en collaboration avec les acteurs concernés. La direction Générale est subdivisée en trois directions techniques :
- la Direction de la Gestion des Ressources en Eau,
- la Direction du Service Public de l'Eau Potable et de la Régulation,
- la Direction des Normes, de la Veille Technologique et de la Prévention des Risques.
Le laboratoire Central d’analyses des Eaux de la DG-Eau se trouvant dans la Direction des Normes, de la Veille Technologique et de la Prévention des Risques est chargé de ;
- suivre et contrôler quantitativement et qualitativement les ressources en eau - prévenir les risques et catastrophes liés à l'eau.
1.3. Organigramme de la DG-Eau
L’organigramme de la DG-Eau se présente comme suit :
Contribution à la valorisation des floculants naturels végétaux dans le traitement des eaux : cas des graines de Carica papaya
Réalisé par Marc Hodéhou TOZE Page 6
Figure1 : Organigramme de la DG-Eau
Source : Arrêté No 029/MEEM/DC/SGM/DAF/DG-Eau/SA/005SGG17, année 2017
Secrétariat
Cellule Audit Interne et de la qualité (CAIQ)
Directeur Général Adjoint de l’Eau (DGA-Eau)
Direction du Service Public et de l’Eau et de la Régulation (DSPER)
Direction de la Gestion des Ressources en Eau (DGRE)
Direction des Normes, de la Veille Technologique et de la Prévention des Risques (DNVT-PR)
Service de la Coordination de la GIRE (SC-GIRE)
Service de la Gestion du Domaine Public de l’Eau et de la Réglementatio n
(SG-DPER)
Service de Développeme nt des
Infrastructures d’AED, de la Programmatio n et du Suivi- Evaluation (SDI- AEPIPSE)
Service de la Régulation et du Suivi du patrimoine (SRSP)
Service de l’information sur l’Eau, des Normes et ce la Veille technologique (S/IENVT)
Laboratoire Central
d’Analyses des Eaux
(LCAE) Service Suivi
des
Organisation s de Bassin et la
Mobilisation de l’Eau (S/SOBME)
Service des Etudes et Stratégies d’AED et des Eaux Usées (SES-AEP/EU)
Service du Suivi des Ressources en Eau et de la Prévention des Risques (S/SREPR) Directeur Général de l’Eau
(DG-Eau)
Réalisé par Marc Hodéhou TOZE Page 7 1.4.Activités menées par le Laboratoire Central d’Analyses des Eaux
Le Laboratoire Central d’Analyses des Eaux a pour but d’analyser les eaux afin d’apprécier leur qualité. Ainsi, une analyse complète de l’eau comprend : l’analyse physico-chimique et l'analyse bactériologique. Cette analyse est suivie de l’interprétation et précédée de l’échantillonnage.
1.4.1. Les études de qualité
Les études de qualité des eaux naturelles comportent trois étapes : l’échantillonnage, l’analyse et l’interprétation
1.4.1.1. Echantillonnage
L’échantillonnage est primordial car il conditionne la pertinence de l’analyse. Il doit être de qualité mais également représentatif de ce que l’on veut analyser. Les échantillons d’eau doivent être prélevés dans des récipients propres, rincés plusieurs fois avec l’eau à analyser, puis fermés hermétiquement sans laisser de bulles d’air dans le flacon, si l’analyse n’est pas possible in situ. Les récipients en verre ou en plastique pourront être utilisés.
Afin de préserver l’intégrité physico-chimique des échantillons sur une longue période, il conviendra de les conserver dans un environnement frais (utilisation de glace par exemple).
Tout juste après l’échantillonnage, on effectue la mesure in situ.
La mesure in situ consiste à la détermination sur place après échantillonnage des paramètres susceptibles de varier rapidement tels que: la température, le pH, l’oxygène dissous. L’idéal est de réaliser la mesure en continu, en plein courant s’il s’agit d’une rivière, ou dans un seau placé au refoulement de la pompe; s’il s’agit d’une eau souterraine. Il vaut veiller à ne pas aérer l’eau.
Les principaux renseignements à fournir pour une analyse d’eau après échantillonnage sont : - Nom du demandeur,
- Date et heure de prélèvement, - Coordonnées géographiques,
- Localité, village, Arrondissement, Commune et Département,
Contribution à la valorisation des floculants naturels végétaux dans le traitement des eaux : cas des graines de Carica papaya
Réalisé par Marc Hodéhou TOZE Page 8
- Type d’eau (forage, puits, fontaine, rivière, lac, barrage, citerne etc.).
1.4.1.2. Analyse
L’analyse des eaux consiste à rechercher des paramètres. Les différents paramètres physico- chimiques analysés au Laboratoire sont : le pH, la Conductivité, le TDS (Total Dissolved Solid), la Couleur, les ions Calcium (Ca2+), Magnésium (Mg2+), Chlorure (Cl- ), Bicarbonates (HCO3-), Ammonium (NH4+), Nitrates (NO3-¨), Nitrites(NO2-), Iodure (I-), Fluorure (F-), Sulfates (SO42-), Phosphates (PO43-), Fer total (Fe2+/3+) et le Manganèse (Mn2+).
La flore bactérienne recherchée est composée des coliformes totaux, des coliformes fécaux et des streptocoques fécaux.
1.4.1.3. Interprétation
L’interprétation consiste à expliquer les résultats obtenus de l’analyse puis à les comparer les aux normes de qualité de l’eau en République du Bénin. Cela permet d’affirmer l’usage auquel l’eau est destinée.
1.4.2. Analyse physico-chimique
Au cours de l’analyse physico-chimique, nous recherchons les paramètres physiques et chimiques. Certains sont recherchés par titrimétrie et d’autres par spectrométrie.
1.4.2.1. Mesure du pH, température, la conductivité, le TDS et la turbidité.
1.4.2.1.1. Mesure électrométrique du pH
Le pH (le potentiel Hydrogène) est une des caractéristiques fondamentales de l’eau.
Principe
La méthode est basée sur l’utilisation d’un pH-mètre. Le pH-mètre est un voltmètre un peu particulier qui se caractérise par une très grande impédance d’entrée en raison de la forte résistance présentée par l’électrode de mesure
Réalisé par Marc Hodéhou TOZE Page 9 Mode opératoire
Le pH-mètre de marque VWR pH1000H est l’appareil utilisé pour la mesure du pH. Ainsi, son électrode est plongée dans l’eau à analyser puis attendre la stabilisation de la valeur.
Le pH évolue avec la température, la prendre simultanément sur le pH-mètre.
1.4.2.1.2 Mesure de la conductivité
La conductivité électrique d’une eau est la conductance c d’une eau comprise entre deux électrodes métalliques de 1cm2 de surface, séparée l’une de l’autre par une distance de 1cm.
Elle traduit l’aptitude que possède une eau à laisser passer le courant électrique.
Principe
La mesure de la conductivité se ramène à celle de la résistance d’une colonne d’eau. A cet effet, on utilise un conductimètre.
Mode opératoire
Le conductimètre de marque HACH HQ flexi est l’appareil utilisé pour la mesure de la conductivité. Son électrode est plongée dans l’eau à analyser puis attendre que la valeur se stabilise. La valeur de la conductivité s’affiche en µS/cm.
1.4.2.1.3. TDS (Total Dissolved Solid)
Le mode opératoire de la mesure du TDS est le même que celui de la conductivité.
Contrairement à la conductivité, la valeur du TDS s’affiche en mg/l.
1.4.2.1.4. Turbidité Principe
La turbidité désigne la teneur d’un fluide en matières qui le troublent. La mesure de la turbidité donne une indication sur la teneur en matières solides en suspension. Elle peut être déterminée par une mesure de l’absorption de la lumière par les solides en suspension.
Mode opératoire
La turbidité est mesurée avec un turbidimètre de marque HANNA HI 98703.
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La lecture nécessite 10 mL de l’échantillon après avoir étalonné l’appareil. La turbidité s’exprime en NTU.
1.4.2.2. Titrimétrie ou dosage volumétrique
La titrimétrie consiste à doser une solution dont on recherche la concentration en un paramètre à partir d’un titrant. Les paramètres recherchés en titrimétrie sont: les ions chlorure, calcium, magnésium et les bicarbonates.
1.4.2.2.1. Dosage des Chlorures (Cl-) Principe
La méthode classique, dite méthode de Charpentier-Volhard, repose sur le principe que les ions chlorures en solution réagissent avec le nitrate d’argent en produisant un précipité blanc noircissant à la lumière.
Mode Opératoire
A 100 ml de l’échantillon à analyser, on ajoute ensuite deux (02) gouttes de dichromate de potassium 10 (couleur jaune) puis titrer au Nitrate d’argent à 0,1N. Noter le volume obtenu.
NB : Si la solution vire du jaune au rouge-brique, on note la présence du chlorure dans l’eau.
La concentration du chlorure est obtenue grâce à la formule suivante : [Cl -] en mg/l = Vtitrant(Cl-) x M(Cl-); avec M ( Cl-) = 35,5g/mol
1.4.2.2.2. Dosage du Bicarbonate (HCO3-) Principe
Le bicarbonate est un ion polyatomique de formule chimique HCO3-. Il doit son préfixe (bi) à son caractère amphotère (double caractère acido-basique), appartenant à deux acido-basiques différents. Il s’agit de la déprotonation de l’acide carbonique: ôter le premier proton de l’acide carbonique donne le bicarbonate, ôter le second proton donnera la forme carbonate ionique.
Equation critique:
CO2+ H2O H2CO3 H+ + HCO-3 2H+ + CO32-
Réalisé par Marc Hodéhou TOZE Page 11 Mode opératoire
A 100 ml de l’échantillon à analyser, ajouter ensuite 1 gélule de Bromocrésol puis titrer avec l’acide sulfurique (H2SO4) à 1N. Noter le volume obtenu.
NB : Si la solution vire du vert au rose, on note la présence des bicarbonates dans de l’eau.
La concentration est déterminée par la formule suivante :
[HCO3-] en mg/L = Vtitrant (HCO3-) x M (HCO3-) avec M (HCO3-)= 61g/mol.
1.4.2.2.3. Dosage des ions Calcium (Ca2+) Principe
Le dosage des ions Ca
2+
se fait par complexométrie avec l’Acide Diamine Tétra Acétique (EDTA) en milieu basique. C’est l’un des paramètres de détermination de la dureté totale.
Mode opératoire
Pour 50ml de l’échantillon à analyser, ajouter 1ml d’une solution d’hydroxyde de potassium (KOH), puis une gélule de CalVer. La solution obtenue est titrée avec l’EDTA à 0,02N.
Si la solution vire du violet au bleu, on note la présence des ions calcium dans l’eau.
NB : Il faut toujours rendre le milieu basique avec le KOH avant d’y ajouter le CalVer.
La détermination de la concentration du Calcium se fait par la formule suivante :
Ca2+ en mg/L = Vtitrant(Ca2+) x 0,4 x M(Ca)
valenceavec M (Ca)= 40,08g/mol et valence =2
1.4.2.2.4. Dosage des ions magnésium (Mg2+) Principe
Le dosage des ions Mg
2+
se fait par complexométrie avec l’EDTA en milieu basique. C’est l’un des paramètres de détermination de la dureté totale.
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Mode opératoire
A 50ml de l’échantillon à analyser, ajouter 5 gouttes d’eau oxygénée à 3% puis 5 ml d’acide chlorhydrique à 1 N. Chauffer le mélange et attendre 10 mn d’ébullition. Laisser refroidir le mélange à 45°C, ajouter 5ml d’une solution tampon et 5 gouttes d’Eriochrome T puis titrer avec l’EDTA. Noter le volume obtenu.
NB : Si la solution vire du violet au bleu, on note la présence des ions magnésium dans l’eau.
La détermination de la concentration du Magnésium se fait par la formule suivante :
Mg2+ = Vtitrant (Mg) - Vtitrant (Ca) x 0, 4 x M(Mg)
valence avec M (Mg) = 24,32g/mol et valence
= 2
Remarque :
- Si Vtitrant (Mg) < Vtitrant (Ca) alors Mg2+= 0, donc il n’y a pas de Magnésium dans l’eau.
- Si Vtitrant (Mg) > Vtitrant (Ca) alors il y a la présence du Magnésium dans l’eau.
1.4.2.2.5. Alcalinité Principe
L'alcalinité totale de l'eau est donnée par la somme des différentes formes d'alcalinité existantes, soit, par la concentration des hydroxydes, des carbonates et des bicarbonates, exprimée en termes de carbonate de calcium. On peut dire que l'alcalinité mesure la capacité de l'eau à neutraliser les acides.
Calcul
La mesure de l'alcalinité est d'une importance fondamentale dans le processus de traitement de l'eau, car c’est en fonction de sa teneur que s’établit le dosage des produits chimiques utilisés.
L’alcalinité de l’eau est obtenue par la formule suivante :
Alcalinité (mg/L) = Vtitrant (HCO3-) x 100
Réalisé par Marc Hodéhou TOZE Page 13 1.4.2.2.6. Dureté totale
Principe
Le titre hydrotimétrique ou dureté de l’eau est l’indicateur de la minéralisation de l’eau. Elle est due aux ions calcium et magnésium.
Calcul
La dureté totale de l’eau est fonction des concentrations en ions Ca2+et Mg2+ et est déterminée par la relation suivante:
Dureté totale =( Ca2+
M(Ca2+)+ Mg2+
M(Mg2+)) x 100avec M (Ca2+) = 40,08g/mol et M (Mg2+) = 24, 32g/mol
1.4.2.3. Spectrométrie
Les analyses ont été effectuées avec le spectromètre DR 2800.
1.4.2.3.1. Couleur Principe
La couleur est un paramètre essentiel de la pollution esthétique. La couleur des eaux est due aux acides humiques, grosses molécules contenant des cycles aromatiques ou poly aromatiques avec des fonctions hydroxyles ou acides (Vilaginès, 2003). Elle est déterminée par l’analyse spectrale.
Mode opératoire
La lecture est faite à la longueur d’onde de 465 nm. Elle nécessite 25 ml d’eau distillée dans une cuve circulaire de 25 ml pour faire le zéro de l’appareil et ensuite 25 ml de l’échantillon.
1.4.2.3.2. Ammonium (NH4+) Principe
L’ammonium forme souvent un sel avec un anion. La plupart des sels d’ammonium sont solubles dans l’eau. Ils sont déterminés par analyse spectrale.
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Mode opératoire
La lecture nécessite 25 ml d’eau distillée dans une cuve de 25 ml à laquelle on ajoute 1 ml de sel de Rochelle et 1 ml de la solution de Nessler pour faire le zéro de l’appareil et de 25 ml de l’échantillon auquel on ajoute 1 ml de sel de Rochelle et 1 ml de la solution de Nessler. Elle est faite à 425 nm après 1 minute.
N.B : La concentration en ions NH4+ est obtenue en multipliant la valeur X de N-NH4+ lue sur l’appareil par 1,29.
1.4.2.3.3. Fluorures (F-) Principe
Le fluorure forme un composé binaire avec un autre élément ou un radical. L’ion fluorure est un réducteur extrêmement faible, ses électrons étant fortement liés à un noyau peu masqué. Il existe plusieurs méthodes pour déterminer le fluor dans l’eau. Les trois les plus connues sont:
la méthode Spand, la Scott-Sanchis et la méthode de l’électrode spécifique par ions fluorures..
La méthode Spand est très utilisée au laboratoire de la DG-Eau.
Mode opératoire
La lecture est faite à 580 nm après 1 minute et nécessite 10ml d’’eau distillée dans une cuve de 10 ml + 2 ml de Spand pour faire le zéro de l’appareil et ensuite 10ml d’échantillon + 2ml de Spand.
1.4.2.3.4. Nitrates (NO3-) Principe
L’ion nitrate est l’ion polyatomique de formule chimique NO-3. En chimie, un nitrate est un composé associant cet anion à un ou plusieurs cations. Ils sont déterminés par analyse spectrale.
Mode opératoire
La lecture nécessite de 25ml de l’échantillon dans une cuve de 25ml pour faire le zéro de l’appareil et ensuite de 25ml de l’échantillon + 1 sachet de NitraVer. Chaque mélange est secoué pendant 1 minute. La lecture est faite à 500nm après 5 minutes.
Réalisé par Marc Hodéhou TOZE Page 15 NB : On calcule la concentration en ions NO3- en multipliant la valeur X de N- NO3- lue sur l’appareil par 4,4.
1.4.2.3.5. Nitrites (NO2-) Principe
Les nitrites sont des sels de l’acide nitreux et peuvent résulter de la réduction des nitrates par des bactéries spécifiques.. Ils sont déterminés par analyse spectrale.
Mode opératoire
La lecture nécessite de 25ml de l’échantillon dans une cuve de 25ml pour faire le zéro de l’appareil et ensuite de 25ml de l’échantillon + 1 sachet de NitriVer. Chaque mélange est secoué pendant 1 minute. La lecture est faite à 515nm après 20 minutes.
NB : On calcule la concentration en ions NO3- en multipliant la valeur X de N- NO2- lue sur l’appareil par 3,3.
1.4.2.3.6. Fer total (Fe2+ /3+) Principe
En solution aqueuse, l’élément chimique fer est présent sous forme ionique avec deux valences principales :
Fe2+ (l’ion fer(II), anciennement appelé ferreux). Suivant l'environnement chimique en solution, il peut prendre différentes couleurs. La solution obtenue par dissolution de sel de Mohr, par exemple, présente une couleur vert pale. Une telle solution est stable pour les pH inférieurs à 6. Pour un pH supérieur à cette valeur, l'hydroxyde de fer(II) Fe(OH)2 précipite.
Fe3+ (l'ion fer (III), anciennement appelé ferrique). Les solutions de chlorure de fer (III) sont oranges, et celle de nitrate de fer (III) sont incolores. Ces solutions doivent avoir un pH inférieur à 2 car l'hydroxyde de fer (III) Fe(OH)3 est peu soluble.
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Mode opératoire
La lecture nécessite de 10 ml de l’échantillon dans une cuve de 10 ml pour faire le zéro de l’appareil et ensuite de 10 ml de l’échantillon + 1 gélule de FerroVer. Secouer chaque mélange pendant une minute. La lecture est faite à 510 nm après 3 minutes.
1.4.2.3.7. Iodures (I-) Principe
L’ion iodure peut-être déterminé par dosage spectrométrique indirect.
Mode opératoire
La lecture nécessite de 25ml de l’échantillon dans une cuve de 25ml pour faire le zéro de l’appareil et ensuite de 25ml de l’échantillon + 1gélule de DPD Total Chlorine. Secouer chaque mélange pendant une minute. La lecture est faite à 530nm après 3 minutes.
1.4.2.3.8. ClO2
Principe
Les hypochlorites provoquent un dégagement de chlore Cl2 en présence d’acide dilué, les ions ClO- et Cl- étant en équilibre.
Mode opératoire
La lecture nécessite de 25ml de l’échantillon dans une cuve de 25ml pour faire le zéro de l’appareil et ensuite de 25ml de l’échantillon + 1gélule de DPD Total Chlorine. Secouer chaque mélange pendant une minute. La lecture est faite à 530nm après 3 minutes
1.4.2.3.9. Phosphates (PO43-) Principe
La mesure de la concentration en phosphate dans l’eau est basée sur l'apparition du complexe phosphomolybdate d'ammonium obtenu par réaction des ions phosphates PO43- en milieu acide avec le molybdate d’ammonium qui est détecté par spectrophotométrie dans l'ultraviolet à la longue d’onde de 880nm.
Réalisé par Marc Hodéhou TOZE Page 17 Mode opératoire
La lecture nécessite de 25ml de l’échantillon dans une cuve de 25ml pour faire le zéro de l’appareil et ensuite de 25ml de l’échantillon + 1gélulede PhosVer. Chaque mélange est secoué pendant 1 minute. La lecture est faite 880nm après 5 minutes.
1.4.2.3.10. Sulfates (SO42-) Principe
Les sulfates sont des polluants de l’air et se retrouvent par contre dans les eaux de surface. Ils sont déterminés par analyse spectrale.
Mode opératoire
La lecture nécessite de 25ml de l’échantillon dans une cuve de 25ml pour faire le zéro de l’appareil et ensuite de 25ml de l’échantillon + 1gélulede SulfaVer. Chaque mélange est secoué pendant 1 minute. La lecture est faite 450nm après 5 minutes.
1.4.2.3.11. Manganèse avec la Méthode 8034 – Méthode Oxydation au Périodate (0,1– 20,0mg/L)
Principe
Ils sont déterminés par analyse spectrale. Deux méthodes sont utilisées pour sa détermination.
Il s’agit de la Méthode au PAN et la Méthode Oxydation au Périodate (utilisé pour notre cas).
Mode opératoire
Le programme d'analyse utilisé est 295 Manganèse HR. La lecture nécessite de 10mL de l'échantillon pour faire le zéro et ensuite de 10mL de l'échantillon auquel il faut ajouter 1 gélule de tampon citrate pour manganèse (Buffer Powder Pillow, Citrate Type for Manganese). Retourner délicatement le mélange pour homogénéiser .Ajouter maintenant 1 gélule de périodate de sodium (Sodium Periodate). Retourner le mélange pendant 2 mn pour homogénéiser. La lecture est faite à la longueur d’onde de 525 nm après 8 mn.
NB: En présence de manganèse, une coloration violette se développe.
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1.4.3. Analyse bactériologique
Ce travail se fait en trois grandes étapes comprenant : la préparation des milieux de culture ; l’ensemencement et l’incubation puis le dénombrement. La flore bactérienne recherchée est composée des coliformes totaux, des coliformes fécaux et des streptocoques fécaux.
1.4.3.1. Préparation des milieux de culture.
La préparation des milieux de culture a été faite suivant la prescription du fabricant. A une masse donnée de milieu de culture en poudre, un volume précis d’eau distillé a été ajouté. Le tout est porté à ébullition jusqu'à dissolution complète de la poudre. La préparation obtenue a été réparti dans des flacons stériles ou tubes pour être stérilisée à l’autoclave à 121ºC pendant 15 minutes.
Coliformes Agar
Le coliforme Agar est un milieu de culture utilisé pour l’identification des coliformes totaux et fécaux dans les échantillons hydriques ou alimentaires. La préparation d'un volume de 200 ml de coliforme agar consiste à peser 5,3 g de poudre granuleuse de coliforme agar qu’il faut dissoudre dans un erlenmeyer contenant 100 ml d'eau distillée stérilisée. Le mélange hermétiquement fermé avec du coton hydrophobe et du papier aluminium est porté sur une plaque chauffante à une température de 350°C afin de le faire fondre jusqu'à l'apparition des mousses. Laisser refroidir le mélange à 40oC puis faire le coulage à raison de 5mL par boite de pétri stérilisée.
Agar sélectif SLANETZ et BARTLEY
L’Agar sélectif est un milieu de culture qui permet de déterminer les streptocoques fécaux des eaux et les produits alimentaires. Par ailleurs, la préparation d’un volume de 200ml d’Agar sélectif consiste à peser 8,5g de poudre granuleuse d'agar sélectif qu’il faut dissoudre dans 100ml d'eau distillée stérilisée dans un erlenmeyer. Fermer hermétiquement le mélange avec du coton hydrophobe et du papier aluminium pour le faire fondre sur une plaque chauffante à une température de 350°C jusqu'à l'apparition des mousses. Ajouter après la descente du mélange, 1ml de la solution TTC. Laisser refroidir à une température de 40°C puis faire le coulage du milieu de culture à raison de 5ml par boîte de Pétri stérilisée.
Réalisé par Marc Hodéhou TOZE Page 19 1.4.3.2. Ensemencement des milieux de culture par les membranes et l’incubation
L'ensemencement des milieux de culture consiste à utiliser la technique de filtration membranaire à l’aide du dispositif de la membrane filtrante. Cette opération est précédée de la stérilisation de l’environnement de travail à la flamme, de même que les boites de pétri contenant les milieux de culture et la face supérieure de la plaque poreuse, l’entonnoir- réservoir et la pincette pour avoir un meilleur résultat.
Le déroulement de l’ensemencement peut-être résumé comme suit :
La membrane est déposée sur la plaque poreuse avec la pincette stérilisée. Ensuite, il faut placer l’entonnoir réservoir au-dessus de la membrane puis installer le dispositif de fixation.
Verser 100 ml d’eau distillée stérilisée pour faire le témoin dans le réservoir puis mettre en marche la pompe aspirante.une fois l’eau vidée, retirer soigneusement la membrane avec la pincette stérilisée et l’ensemencer dans une boîte de Pétri codée contenant le milieu de culture choisi. La procédure est la même quant à l’application des échantillons.
L’Incubation des boites de Pétri ensemencées apporte un environnement adapté pour le développement des microorganismes pendant un temps déterminé. Ainsi, la recherche des coliformes totaux se fait à 37oC pendant 24 à 48h. Par contre, les coliformes fécaux et streptocoques fécaux sont recherchés à 44oC pendant 24 à 48h.
1.4.3.3. Dénombrement
Le dénombrement consiste en un comptage des colonies sur les boites de pétri.
Les observations permettent de faciliter le dénombrement. Les coliformes fécaux ont une couleur bleue alors que les coliformes totaux rassemblent les colonies de couleurs violette et bleue. Les streptocoques quant à eux sont des colonies rouges vives.
1.4.3.4 Paramètres microbiologiques recherchés dans l’eau 1.4.3.4.1. Coliformes totaux
Les coliformes sont recherchés dans les eaux de consommation humaine car ils comprennent de nombreux microorganismes d’origine fécale et sont des marqueurs de l’hygiène dans la consommation humaine. Les coliformes décrivent des bactéries à coloration de gram négative fermentant le lactose avec production de gaz à 35-370C en 48h. Ce sont des bacilles non sporulants, aérobies ou anaérobies facultatives, capables de cultiver en présence de sels biliaires.
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1.4.3.4.2. Coliformes fécaux
Les coliformes thermotolérants (dits fécaux) dont le principal représentant est Escherichia coli, d'origine exclusivement fécale sont parmi les coliformes totaux. Cependant, ils fermentent le lactose à 44OC. Leur présence dans l’eau indique non seulement une contamination récente par des matières fécales mais aussi la présence possible de bactéries, virus et protozoaires pathogènes.
1.4.3.4.3. Streptocoques fécaux
Ce sont des indicateurs de contamination fécale comme les E. coli Le tableau 1 résume les travaux qu’on effectue en bactériologie
Tableau 1 : Méthodes de recherche et d’identification des différents germes étudiés Paramètres et
références de la méthode
Types
d’ensemencement
Volume d’eau (ml) utilisé
Milieux de culture
Conditions de culture
Observations
Coliformes totaux
Ensemencement dans la masse
100 Coliforme agar
37°C en 24- 48H
Colonies violettes et bleues
Coliformes fécaux
Ensemencement dans la masse
100 Coliforme agar
44°C en 24- 48H
Colonies bleues
Streptocoques fécaux
Ensemencement dans la masse
100 Agar sélectif (base)
SLANETZ et BARTLEY
44°C en 24- 48H
Colonies rouges vives
Source : Manuel du protocole d’analyses bactériologiques de l’eau du laboratoire central d’analyses des eaux de la DG-Eau
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PARTIE II : SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE
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Réalisé par Marc Hodéhou TOZE Page 22
PARTIE II : SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE 2.1. Généralités sur les ressources végétales naturelles
2.1.1. Définition
Les ressources végétales naturelles sont des substances présentes dans la nature et qui font, dans la plupart des cas, objet d’une utilisation pour satisfaire les besoins (énergies, alimentation, soins, agrément…) des humains, animaux ou même des végétaux. Il s’agit des plantes entières, des feuilles, des inflorescences, des écorces, des racines, des fruits, des graines et autres composantes des végétaux.
2.1.2. Ressources végétales naturelles utilisées dans le traitement des eaux
Les recherches ont montré l’utilisation des plantes dans le traitement des eaux. Il a été également démontré des spécificités au niveau de chaque plante sur l’usage auquel elle est destinée et l’organe utilisé pour de bons résultats.
2.1.2.1. Plantes jouant uniquement le rôle de coagulation
Certaines plantes n’ont que l’effet de coagulation dans le traitement de l’eau. C’est le cas des graines de Phoenix spp. (Alsemirey, 2012) ; des fruits de Luffa cylinderca (Sowmeyan et al., 2011) ; des fleurs de Calotropis procera (Renuka et al., 2013).
2.1.2.2. Plantes jouant uniquement le rôle de désinfection
Certaines plantes ont uniquement l’effet de désinfection dans le traitement de l’eau. Nous avons par exemple les feuilles de Ocimum sanctum ; de Triticum aestivum ; de Phyllanthus emblica (Sunil et al., 2011).
2.1.2.3. Plantes jouant à la fois les rôles de coagulation et de désinfection Nombreuses sont les plantes qui ont été testées dans le traitement des eaux et jouant les deux rôles. Chacune d’elles présente des spécificités quant à l’organe utilisé.
Les graines de Moringa oleifera Lam. ont un pouvoir coagulant et désinfectant (Ndabigengesere et al., 1995; Gebremichael et al., 2005). C’est le cas de beaucoup d’autres graines comme celles de Aesculus hyppocastanum, de Quercus robur, de Quercus rubra (Sciban et al., 2009). Il ya aussi les graines de Aloe barbadensis et de Jatropha curcas
Réalisé par Marc Hodéhou TOZE Page 23 (Yongabi et al., 2011a) et plusieurs autres.
Les feuilles également ont été utilisées et effectuant les opérations de coagulation et de désinfection. Nous avons entre autres celles de Opuntia ficus indica (Shlipa et al., 2012;
Zhang et al., 2006), Solanum incunum (Kihampa et al., 2011) puis les fruits Dolichos Lablab (Shlipa et al., 2012 ;Zhang et al., 2006).
Les fruits ont été également utilisés. Nous avons répertorié entre autres ceux de Dolichos lablab (Shlipa et al., 2012; Zhang et al., 2006), Citrus zaurantifolia et Quercus cerris (Sciban et al., 2009).
2.1.4. Principales parties de plantes utilisées dans le traitement de l’eau
Figure 2: Les parties de plantes utilisées dans le traitement de l’eau Source: Megersa et al. (2014)
Les graines représentent la partie de plante la plus utilisée dans le traitement des eaux.
Egalement, plusieurs parmi elles jouent les rôles de coagulation et de désinfection.
2.2. Généralités sur le Carica papaya
2.2.1. Présentation botanique et répartition géographique
Cet arbuste de 3 à 7 m de haut est une plante dicotylédone en général non ramifiée. Sa durée de vie est courte, de trois à cinq ans, mais il produit en permanence dès la première année de plantation. Lorsque le tronc principal est taillé ou brisé, il est fréquent que des branches secondaires se forment ; elles peuvent aussi apparaître naturellement sans altération du tronc
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Réalisé par Marc Hodéhou TOZE Page 24
principal. Le tronc creux de 20 cm de diamètre est couvert d'une écorce verdâtre ou grisâtre, marquée des cicatrices foliaires. Les feuilles rassemblées au sommet du tronc ressemblent à celles du figuier et sont portées par un long pétiole de 40-60 (>100) cm. Le limbe palmatilobé, de pourtour subcirculaire de 50 cm de diamètre est profondément divisé en 7 (>11) lobes, eux- mêmes lobés. La face supérieure est vert clair mate, la face inférieure à pruine blanchâtre.
Le papayer est originaire d'Amérique tropicale et naturalisé en Afrique. On le trouve souvent en pleine forêt. Il est cultivé partout sous les tropiques dans des plantations d'où il s'échappe facilement et persiste près des habitations. Il peut-être subspontané dans les forêts secondaires ou dégradées. Il préfère les sols riches et humides.
Photo 1: Carica papaya et ses composants Source : Domaine de production de la FSA
2.2.2. Classification botanique
La classification botanique de Carica papaya est présentée dans le tableau 2.
Carica papaya
Fruits et graines de Carica papaya
Réalisé par Marc Hodéhou TOZE Page 25 Tableau 2 : Classification botanique
Source : L., 1753
2.2.3. Données phytochimiques
Les papayes sont riches en papaïne et en vitamines A, B1, B2 et C. 100 grammes de pulpe fournissent 32kcal et 7,8 g de glucides et 64 mg de vitamine C.
2.2.4. Données pharmacologiques
Aux Antilles, les Indiens Caraïbes utilisaient le fruit vert en cataplasme contre les « inflammations locales et contre les troubles gastro-intestinaux. Ils enveloppaient aussi la viande crue dans des feuilles afin de l'attendrir. Cet usage s'est longtemps perpétué aux Antilles. Dans toute la Caraïbe, les graines et le latex sont conseillés comme vermifuge. Le jus du fruit ou une infusion de feuilles ou de fleurs est recommandé dans les affections hépatiques.
Les graines de papaye possèdent de puissantes propriétés antibactériennes et anti- inflammatoires qui améliorent la santé digestive. Elles protègent les reins et aident à prévenir les problèmes d’insuffisance rénale.
2.2.5. Utilisations dans le traitement de l’eau
Les graines de Carica papaya ont été également testées dans le traitement de l’eau afin de connaitre leurs propriétés épuratrices. Elles ont été utilisées en Inde pour traiter les eaux de rivière. Après les essais de traitement, les paramètres physico-chimiques recherchés pour leur étude tels que le pH, la dureté totale, l’alcalinité, la turbidité ont été corrigés.
Règne Plantae
Division Mangnoliophyta
Classe Magnoliopsida
Ordre Violales
Famille Caricaceae
Genre Carica
Nom binomial Carica papaya
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Réalisé par Marc Hodéhou TOZE Page 26
2.2.6. Autres utilisations
Le papayer a des usages alimentaires et médicinaux. Les fibres des tiges et de l'écorce peuvent aussi être utilisées pour la fabrication de cordes. Le fruit, nommé papaye, est comestible mais celui de l'espèce sauvage est peu agréable à consommer en raison d'une odeur parfois fétide.
À maturité, le fruit est consommé frais, relevé par un filet de citron vert ou en salade de fruits.
Encore verte, la papaye peut être consommée comme un légume, par exemple râpée puis passée à la poêle. Les jeunes feuilles peuvent être consommées comme des épinards et les graines comme vermifuge. Les graines noires, de goût épicé, sont également comestibles.
Le fruit vert écrasé est employé en cataplasme contre les troubles cutanés superficiels.
Les graines séchées et moulues sont incorporées aux nourritures surtout la bouillie pour protéger notre système digestif.
2.2.7. Parties de Carica papaya intervenant dans le traitement des eaux
Les seules parties intervenant actuellement dans le traitement des eaux utilisant le Carica papaya sont les graines.
2.3. Généralités sur les ressources hydriques naturelles
La ressource hydrique ou ressource en eau comprend au sens large, toutes les eaux accessibles comme ressource c’est-à-dire utiles et disponibles pour l’homme et les écosystèmes. Les réserves d’eaux naturelles disponibles sont constituées des eaux souterraines (humidité du sol, nappe), des eaux de surface retenues ou en écoulement (barrages, lacs, rivières) et des eaux de mer. Les eaux de surface ont un taux de renouvellement très élevé, alors que les eaux souterraines s’écoulent beaucoup plus lentement.
2.3.1. Eaux souterraines
Les eaux souterraines sont toutes les eaux sous la surface du sol, dans la zone de saturation et en contact avec le sol ou le sous sol.
Les nappes sont contenues dans des terrains réservoirs et l’ensemble réservoir-nappe est appelé aquifère. Une nappe peut être libre (ou phréatique puisqu’elle est la première atteinte par les ouvrages hydrauliques). Elle est alors alimentée directement par l’infiltration des eaux
Réalisé par Marc Hodéhou TOZE Page 27 de pluie. Un cas particulier est représenté par les nappes alluviales dans les terrains alluvionnaires liés à un cours d’eau (Degrémont, 2005). Une nappe peut être captive si elle est emprisonnée entre deux couches de terrains imperméables. Les nappes de ce type sont les plus fréquentes. Elles sont dites artésiennes quand leur niveau se situe au-dessus de la surface du sol, d’où un jaillissement de l’eau lors d’un forage (Degrémont, 2005). L’alimentation de ces nappes est assurée par l’infiltration sur leurs bordures (Cardot, 1999).
La nature géologique du terrain a une influence déterminante sur la composition chimique de l’eau souterraine. A tout instant, l’eau souterraine est en contact avec le sol dans lequel elle stagne ou circule. Les eaux circulant dans un sous-sol sablonneux ou granitique sont acides et peu minéralisées. Les eaux circulant dans les sols calcaires sont bicarbonatées calciques et présentent souvent une dureté élevée.
2.3.2. Eaux de surface
Les eaux de surface, également appelées eaux superficielles, sont constituées, par opposition aux eaux souterraines, de l’ensemble des masses d’eau courantes ou stagnantes, douces, saumâtres qui sont en contact direct avec l’atmosphère.
Les eaux de surface proviennent des eaux des précipitations, des eaux de sources et des nappes affleurantes (Vilaginès, 2003; Zogo, 2010). Elles sont caractérisées par une surface d’échange eau-atmosphère quasiment immobile, une profondeur qui peut être importante et un temps de séjour appréciable.
La composition chimique des eaux de surface dépend de la nature des terrains traversés par ces eaux durant leurs parcours dans l’ensemble des bassins versants.
Ces eaux qui circulent librement sur les sols et qui se trouvent directement en contact avec l’atmosphère sont particulièrement vulnérables (Zogo, 2010). Elles sont le siège, dans la plupart des cas, du développement d’une vie microbienne à cause des déchets qui y sont rejetés et de l’importante surface de contact avec le milieu extérieur ; c’est pour cela que ces eaux sont rarement potables sans aucun traitement (Degrémont, 2005).
2.3.3. Eaux de mer et océans
Les mers et les océans constituent d’énormes réservoirs d’eau. Ils occupent un volume estimé à près de1340 millions de km3, ce qui représente près de 97,4 % des réserves d’eau existant actuellement à la surface de notre planète.
