M inistère de l ’Enseignem ent Supérieur et de la Recherche Scientifique
Mémoire de Master
Présenté à l’U niversité 08 M ai 1945 de Guelm a Faculté des Sciences et de la Technologie
D épartem ent de : G énie Civil & H ydraulique Spécialité : H ydraulique
O ption : H ydraulique urbaine et techniques des eaux
Présenté par : B O U M A ZZA A B D A L L A H & B O U D JE H M M O H A M M E D A M IN
Thème : CONTRIBUTION À L’ETUDE DE LA
QUALITE D’OUED-EL-HAMMAM
WILAYA DE GUELMA
Sous la direction de : Dr.TOUMI.ABDELOUAHAB
Nous remercions tout dabordALLAH Ce tout puissant qui nous a fourni
laide et Ca confiance pour réaCiser ce modeste travaiC.
Nous remercions nos très chers parents pour Ceurs soutiens et Ceurs patiences.
Tous nos infinis remerciements à notre promoteur Mr : A.TOUMI pour son
aide, ses conseils et ses remarques qui nous ont permis de présenter notre travaiC
dans sa meiCCeure forme.
Mes remerciements s'adressent aussi, à tout Ce personneC de Corganisme de
Ca station, dépuration ÇueCma particulièrement, Mr:F. BOUDJAHAM
pour Ceur aide, Ceurpatience, et Ceur encouragements.
Nous remercions égaCement tous Ces enseignants qui ont contribués à
notre formation durant notre cursus universitaire.
Nous remercions Ces membres de jury qui nous font C honneur de présider et
d'examiner ce modeste travaiC
Enfin nous remercions tous ceux qui ont contribués de prés ou de Coin à
C élaboration de ce modeste travaiC
BOUM AZZA ABDALLAH.
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DEDICACES
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T out d a ô o r d je tiens à remercier le 6on D IE U qui m ’a donné
le courage et Ca patience p o u r arriver à ce stade de f i n
détud es.
Je dédie ce modeste travaiCà :
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A ma tendre mère M O U N IRA et mon cher père M ESSAOUD
A mes précieuses sœurs : K A R IM A et IM A N E
A mes frères : A M M A R et IS S A
Sans ouôCier :R JT E D J ,S A L A H D J A W E D
A mon 6inôme : A M I N E
A mes amis : M O U A A F H , O U S S A M A ,F A T E H , S A L A H
Y A S S I N E , S A B R I , A L L A , H A M O V D A , W l’E D
À tous mes amis d en fa n ce et du L ong Parcours
scolaire et U niversitaire
Tous ceuxiqui m ’aim ent et que j ’aime
BOUM AZZA ABDALLAH.
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DEDICACES
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Tout d a ô o r d je tiens à remercier le 6on D IE U qui m ’a donné
le courage et Ca patience p o u r arriver à ce stade de f i n
détud es.
Je dédie ce modeste travaiCà :
A ma tendre mère H A K IM A et mon cher père H A C E N
A mes précieuses sœurs : A M I R A et B O U C H R A
A mon 6inôme : A B D A L L A H
A mes a m s : M O U A A F H , O U S S A M A ,B IL E L , K A M E L ,
Y A S S I N E , T ü V F I K , A L L A , H A M ü V D A , W l’E D
À tous mes amis d en fa n ce et du L ong Parcours
scolaire et U niversitaire
Tous ceuxiqui m ’aim ent et que j ’aime
BOUDJEHM m o h a m m e d
A M I N
A l’instar de toutes les régions du N ord-est algérien, la zone d'étude dispose d'une richesse hydrique superficielle considérable, à laquelle une attention particulière doit être réservée. L'oued EL-H am m am , qui se trouve alim enté par un im portant réseau hydrographique, est l'un des cours d'eau les plus im portants de cette région, L à où il est exploité pour l'irrigation, ainsi que les déchets industriels déversés en plus de celle des vallées les plus im portantes qui se jettent dans le barrage de ZIT-EL-A N B A .
Parallèlem ent à l'essor dém ographique rapide, le développem ent record des secteurs agricole et industriel que connait la région d'étude ces dernières décennies, l'oued EL- H am m am , est devenu le siège d'im portantes déversem ents illicites et décharges polluantes. La présente étude a pour objectif, en prem ier lieu, de faire une caractérisation hydrochim ique des eaux de surface de l'oued, du fait de leur exploitation en grande partie dans l'irrigation de la plaine de H am m am OULED A LI- B O U A TI M AH M OU D .
A cet effet, des prélèvem ents d'échantillons d'eau et de sédim ents ont été effectués au niveau de quatre stations en période de : 29 février - 23 mars. Ainsi, une analyse m ultidisciplinaire a concerné en particulier, les param ètres physicochim iques (pH, C.E, DCO, O PO 4-, N H 4+et N O 2-).
Les résultats des analyses au cours du suivi ne sont pas lus préoccupante en term es d ’eau, cependant, et après l'étude a révélé qu'il y Effets bains d'eau m inérale ainsi que certains pesticides et d'engrais sur l'eau de la vallée, sans oublier les déchets industriels.
M ots clés : la pollution, Eaux de surface, EL-H am m am , Param ètres physicochim iques,
CUjJ ^ _ _^T ^Jl AjJj^I jjl A il^ ^ b A^p/x^Jl oblixJl JaÎ j J ^&^Jl ^ jJ^ÂX^l ^Xj jji*Jl J ^ ^ Aplx^Jj ApJyJl C '/^ i ^.^LS j jJ ^ ^^j^xJl ^ J ô S j ^*jj^Jl ^ l^ ^ J l j^xJl J jjx J b ,_x*Jl ,a^L*j ÔjJ /^aJ ^âJI AjjÜI o b /ixU A ijij ^ L ^ l J j j ô li o ^^^l (3 jaLaj J ^âx^ I j ^ j J l IAa oLj A^pjj ^ l ^ j ^ l A>jjJb a^ JjJI oAa c3j^
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Liste des figures
Figure Page
Figure (1. 1) : Schém a représentatif du cycle de l ’eau ... 03
Figure (1.2) : Les substances toxiques dans le m ilieu aquatique...13
Figure (1.3) : Les cyanobactéries... 14
Figure (1.4) : La contam ination de l ’eau par nos déchets... 17
Figure (1.5) : pH m ètre... 20
Figure (1.6) : oxym étrie po rtatif... 22
Figure (1.7) : La b alan ce...24
Figure (1.8) : D essiccateur... 24
Figure (1.9) : DBO m ètre...26
Figure (1.10) : R éacteur...27
Figure (1.11) : Spectrophotom ètre... 27
Figure (2.1) : M étabolism e du sulfure d ’hydrogène (H2S )... 33
Figure (2.2) : O xydation de l ’azote am m oniacal... 36
Figure (3.1) : Les endroits de prélèvem ent des eaux à analyser...45
Figure (3.2) : pH -m ètre... 46
Figure (3.3) : l ’installation de m esurer de la D .C .O ...48
Figure (3.4) : V ariation du pH au point 1... 56
Figure (3.5) : V ariation de conductivité électrique au point 1...57
Figure (3.6) : V ariation de DCO au point 1... 58
Figure (3.9) V ariation de L ’azote am m oniacal N H +4 au point 1... ... 62
Figure (3.10 : V ariation du potentiel d ’ hydrogène pH au point 2 ... ...63
Figure (3.11 : V ariation de conductivité électrique au point 2 ... ...64
Figure (3.12 :Variation de la DCO au point 2 ... ...65
Figure (3.13 : V ariation de la N O 2- au point 2 ... ...66
Figure (3.14 : V ariation de l ’OPO4- au point 2 ... ...67
Figure (3.15 : V ariation de N H 4+ au point 2 ... ... 68
Figure (3.16 : V ariation du pH au point 3 ... ...69
Figure (3.17 : V ariation de la conductivité électrique au point 3 ... ... 70
Figure (3.18 : V ariation de la D .C.O au point 3 ... ... 71
Figure (3.19 : V ariation de N O 2- au point 3 ... ... 72
Figure (3.20 : V ariation de l ’O PO 4- au point 3 ... ...73
Figure (3.21 : V ariation de N H 4+ au point 3 ... ...75
Figure (3.22 : V ariation du pH au point 4 ... ... 76
Figure (3.23 : V ariation de conductivité électrique au point 4 ... ... 77
Figure (3.24 : variation de D CO au point 4 ... ...78
Figure (3.25 : variation de N O 2- au point 4 ... ... 79
Figure (3.26 : variation d ’OPO4- au point 4 ... ... 80
Liste des Tableaux
Tableaux________________________________________________________________________Page
Tableau (1.1) : C lassification des eaux en fonction du p H ... 19
Tableau (1.2) : Classes de turbidité usuelles (NTU, néphélom étrie turbidité u n it)... 21
Tableau (1. 3) : E chelle de valeurs de D B O 5... 25
Tableau (2.1) : R apport entre la conductivité et la m inéralisation... 32
Tableau (2.2) : Q ualité des eaux brutes utilisées pour la production d'eau destinée à la consom m ation h u m ain e... 42
Tableau (2.3) : Les valeurs indicatives extrêm es et m oyennes des norm es de re je t... 42
Tableau (3.1) : R ésultats des analyses physico-chim iques au 29/02/2016... 51
Tableau (3.2) : R ésultats des analyses physico-chim iques au 02/03/2016... 52
Tableau (3.3) : R ésultats des analyses physico-chim iques au 06/03/2016... 52
Tableau (3.4) : R ésultats des analyses physico-chim iques au 09/03/2016... 53
Tableau (3.5) : R ésultats des analyses physico-chim iques au 13/03/2016... 53
Tableau (3.6) : R ésultats des analyses physico-chim iques au 16/03/2016... 54
Tableau (3.7) : R ésultats des analyses physico-chim iques au 20/03/2016... 54
Tableau (3.8) : R ésultats des analyses physico-chim iques au 23/03/2016... 55
Tableau (3.9) : R ésultats du pH au cours du tem ps au point de prélèvem ent n ° 1 ... 55
Tableau (3.10) : R ésultats de la C.E au point de prélèvem ent n ° 1 ... 57
Tableau(3.11) : Résultats d ’analyse de la D .C.O au point de prélève... 58
Tableau (3.12) : Résultats de la N O -2 au point de prélèvem ent n ° 1 ...59
Tableau (3.13) : Résultats de l ’OPO4 au point de prélèvem ent n ° 1 ...60
Tableau (3.16) : R ésultats de la C.E au point de prélèvem ent n ° 2 ... 63
Tableau (3.17) : Résultats de la D.C.O au point de prélèvem ent n ° 2 ... 64
Tableau (3.18) : R ésultats de N O 2- au point de prélèvem ent n ° 2 ... 65
Tableau (3.19) : Résultats de l ’OPO4- au point de prélèvem ent n ° 2 ... 66
Tableau (3.20) : Les valeurs de N H 4+ obtenus au point de prélèvem ent n °2 ...61
Tableau (3.21) : Les résultats du pH au point de prélèvem ent n ° 3 ...69
Tableau (3.22) : Les résultats de la conductivité électrique au point de prélèvem ent n ° 3 ... 10
Tableau (3.23) : Les résultats de D .C.O au point de prélèvem ent n ° 3 ... 71
Tableau (3.24) : les résultats de N O 2- au point de prélèvem ent n ° 3 ...72
Tableau (3.25) : les valeurs de l ’O PO 4- obtenues au point de prélèvem ent n ° 3 ... 13
Tableau (3.26) : Les valeurs de N H 4+ soutirées au point de prélèvem ent n ° 3 ... 14
Tableau (3.27) : Les résultats du pH obtenus au point de prélèvem ent n ° 4 ... 16
Tableau (3.28) : Les valeurs de la C.E obtenues au point de prélèvem ent n ° 4 ... 11
Tableau (3.29) : R ésultats de la D .C.O obtenus au point de prélèvem ent n ° 4 ...18
Tableau (3.30) : Les résultats de N O 2 -au point de prélèvem ent n ° 4 ...79
Tableau (3.31) : Les résultats d ’O PO 4- au point de prélèvem ent n ° 4 ... 80
Sommaire
Introduction G énéral...01
Chapitre I
1.1- Introduction ... 021.2- Le cycle de l ’e a u ...02
1.3- Type de p ollu tio n...04
1.3.1 La pollution en m ilieu agricole... 04
1.3.1.1 L ’enrichissem ent des eaux par les substances nu tritiv es... 04
1.3.1.2 Les m atières en suspension et la tu rb id ité...05.
1.3.1.3 L ’oxygénation des cours d ’e a u ... 06
1.3.1.4 La contam ination bactériologique...07
1.3.1.5 Les pesticides... 07
1.3.2 La pollution d ’origine u rb ain e...08
1.3.3 La pollution d ’origine industrielle...10
1.4 Les causes de p o llutio n ... 12
1.4.1 Les im pacts des déjections anim ales utilisées com m e fertilisan t...12
1.4.2 Trop de phosphore dans l ’e a u ...12
1.4.3. Les cyanobactéries... 13
1.4.4 Trop de nitrates dans l ’e a u ...14
1.4.5 Les produits pharm aceutiques dans l ’e a u ... 14
1.4.6 La contam ination de l ’eau par nos déchets... 15
1.5.1 T em pérature... 18
1.5.2 Conductivité électrique...18
1.5.3 Le potentiel d ’hydrogène (p H )... 19
1.5.4 T urbidité... 20
1.4.5 L ’oxygène dissous (O 2 )...21
1.5.6 Les m atières en suspension ( M E S ) ... 23
1.5.7 Les m atières volatiles en suspension (M V S )... 25
1.5.8 Le carbone organique total (C O T )... 25
1.5.9 La D em ande B iochim ique en Oxygène - 5 jo u rs (D .B .O .5)... 25
1.5.10 La D em ande Chim ique en O xygène (D .C .O )... 26
1.5.11 Ions m ajeu rs... 28
1.6. Im pact de la pollution... 28
1.6.1. Sur le m ilieu n atu re l... 28
1.6.2. Sur l ’économ ie ... 28
1.6.3. Sur la san té...29
1.7 La pollution de l ’eau et la santé h um aine... 29
1.8. C onclusion... 30
Chapitre II
2.1 Introduction...312.2 Les caractéristiques physiques et chim iques de l ’e a u ... 31
2.2.1 Le p H ...31
2.2.2 La tem pérature...31
2.2.5 Le sulfate... 33
2.2.6 Le sulfure... 33
2.2.7 Le C h ro m e...34
2.2.8 Les nitrates et nitrites... 35
2.2.9 L ’azote am m oniacal (N H 4+ )...36
2.2.10 Les m atières en suspensions (M E S )...37
2.2.11 La D em ande B iochim ique en Oxygène (D B O )...38
2.2.12 La D em ande Chim ique en O xygène (D C O )...40
2.3. Les norm es de qualité des eau x ... 42
2.3.1N orm es de qualité des eaux b ru te s... 42
2.4 Conclusion ...43
Chapitre III
3.1 Introduction ...443.2 Présentation de la zone de prélèvem ent...44
3.2.1choix des Lieux du prélèvem ent...44
3.2.2 Echantillonnage et param étré analysés... 45
3.3 M éthodes et m atériels u tilisés...46
3.3.1 Le potentiel d ’hydrogène (pH )... 46
3.3.2 La conductivité électrique... 47
3.3.3 La D em ande Chim ique en O xygène (D .C .O )...47
3.3.4 L ’azote des nitrites N O 2 -...49
3.4 Les résultats d ’analyse... 51
3.5 Interprétations des résultats ... 55
3.5.1 Au prem ier point de prélèvem ent...55
3.5.2 Au second point de prélèvem ent...62
3.5.3 Au troisièm e point de prélèvem ent... 68
3.5.4 Au quatrièm e point de prélèvem ent... 75
3.6 C onclusion... 82 C onclusion G énéral
de favoriser l ’am élioration ou la conservation de sa qualité au bénéfice de la collectivité et des générations futures. Les Pays de la rive Sud de la M éditerranée sont caractérisés par une situation de stress hydrique structurelle.
En Algérie, et d'après le rapport sur la gestion de la qualité de l'eau et des interventions possibles du (M editerranean E nvironm ent Technical A ssistance Program m e), les ressources en eau de surface provenant des précipitations annuelles, sont estim ées à 12 400 m illions de
3 3
m , les ressources renouvelables en eau sont actuellem ent de l'ordre de 665 m /an par habitant. On estim e qu'environ 95 % des ressources en eau de surface se trouve au N ord tandis que seulem ent 5% des ressources sont au Sud.
Com m e l’oued de H am m am (w ilaya de G uelm a) a été récem m ent construit et aucune étude sérieuse n ’a été faite sur la qualité des eaux de cet oued.
A cet effet, des prélèvem ents d'échantillons d'eau et de sédim ents ont été effectués au niveau de quatre stations en période de : 29 février - 23 mars. Ainsi, une analyse m ultidisciplinaire a concerné en particulier, les param ètres physico-chim iques (pH, C.E, DCO, O PO 4", N H 4+et N O 2").
D ans cette optique, notre étude s’articulera principalem ent sur les chapitres suivants:
- Le prem ier chapitre, présente les types, les causes et conséquence de pollution des eaux de surface et les param ètres de pollution, enfin réelle la pollution d ’eau et la santé humaine. - Le deuxièm e chapitre, m ontre les caractéristiques physiques et chim iques des eaux de surface et les norm es des eaux brutes et des eaux de rejet.
- Le Troisièm e chapitre, étale le choix des lieux de prélèvem ent, Echantillonnage et param ètres analysés, M éthodes et m atériels utilisés, ensuite Les résultats d ’analyse, enfin L ’interprétations des résultats.
1.1 Introduction
La com position de l ’eau de surface n ’est jam ais conform e à celle nécessaire à l’usage habituel, sur tant à la boisson c ’est-à-dire, elle n ’est jam ais conform e aux norm es de l ’O.M.S. Les eaux de surface sont expansées aux plusieurs types qui peuvent générés des conséquences de pollution.
D ésastreuses sur la qualité de l ’eau, c ’est dans ce cadre que s ’inscrit le prem ier chapitre de notre travail.
1.2 Le cycle de l’eau
L a circulation continue de l'eau entre l'atm osphère et la terre constitue le cycle de l'eau ou le cycle hydrologique (Figure 1.1). G râce aux rayons du soleil, l ’eau peut passer à l ’état gazeux et s'évaporer dans l ’atmosphère. Ensuite, avec l ’abaissem ent de la tem pérature, cette vapeur d ’eau se transform e en fines gouttelettes (condensation), qui se m aintiennent en suspension dans l ’atm osphère pour form er les différents types de nuages. Les gouttelettes d ’eau s’agglutineront et grossiront ju s q u ’à ce q u ’elles atteignent le poids critique qui causera leur chute. Selon les vents et le climat, l’eau retom bera sous form e de pluie, de grêle ou de neige [ 1].
E n tom bant au sol, une partie de l’eau s’écoule à la surface des terres ju sq u ’aux ruisseaux, aux rivières et aux fleuves pour finalem ent rejoindre la mer; c ’est le ruissellem ent. Plus la pente du terrain est prononcée et m oins le sol est poreux, plus le volum e du ruissellem ent sera im portant.
Le bassin hydrographique ou bassin versant d'un cours d'eau correspond en fait à l ’ensem ble du territoire drainé par ce dernier.
U ne autre partie de l ’eau tom bée pénètre dans le sol par percolation et atteint les nappes d ’eau souterraines, cette eau peut se déplacer verticalem ent ou horizontalem ent sous la surface de la terre ju sq u 'à ce qu'elle rejoigne des eaux de surface. L ’eau qui a pénétré dans le sol peut aussi être captée par les racines des végétaux. U ne partie de celle-ci est ensuite rejetée dans l ’atm osphère par l ’évapotranspiration qui se réalise au niveau des feuilles. Tout au long de
son parcours en surface, l ’eau peut égalem ent se transform er en vapeur sous l ’action du soleil et entreprendre un nouveau cycle [ 1].
Figure (1. 1) : Schém a représentatif du cycle de l’eau [1]
Le cycle de l'eau crée évidem m ent un équilibre entre l'évaporation et les précipitations, en hiver une partie de l ’eau est im m obilisée sous form e de neige et de glace, plus tard, au m om ent de la fonte des neiges, d'im m enses quantités d'eau sont libérées rapidem ent, ce qui provoque un im portant ruissellem ent, la crue printanière au pays com m e le canada et éventuellem ent des inondations [ 1].
L'eau érode à divers degrés les terres sur son passage. Lorsque la pente du cours d'eau s'adoucit, l ’eau ralentit sa course et dépose des matériaux; ce phénom ène se produit généralem ent près de l'em bouchure. Le débit d'un cours d'eau, la vitesse de l'écoulem ent, la pente et le type de sol présent déterm inent l ’im portance de l’érosion dans un tronçon de rivière [ 1].
D es variations im portantes de débit sont observées de jo ur en jour, de saison en saison et d ’année en année, car les précipitations, la fonte des neiges et les eaux souterraines contribuent toutes au débit. E n plus de la fonte printanière, les pluies torrentielles peuvent entraîner des crues et des inondations [ 1].
L'étiage de nos cours d'eau, c ’est-à-dire le plus bas niveau de leurs eaux, se produit généralem ent à la fin de l'été au canada (les pays de l ’externe nord), lorsque le volum e des
précipitations est peu élevé et que l'évapotranspiration est im portante, de m êm e q u ’au cours de l'hiver, lorsque les précipitations sont sous form e de neige et de glace et que le ruissellem ent est nul [ 1].
1.3 Type de pollution
Toute action ou introduction volontaire, accidentelle ou naturelle de corps qui altèrent la qualité chimique, physique ou biologique de l'eau est appelée pollution [ 1].
1.3.1 La pollution en milieu agricole
B ien q u ’il existe des sources ponctuelles de pollution, telles que les bâtim ents et les structures d ’entreposage des fumiers, la form e prépondérante de pollution en m ilieu agricole est diffusée. Ce type de pollution provient de l ’ensem ble du territoire et non d ’un point unique identifiable [ 1].
Les différents polluants d ’origine agricole ne peuvent donc pas être recueillis et traités ultérieurem ent dans une station d ’épuration. Ils atteignent les cours d ’eau par le ruissellem ent de surface ou par l ’écoulem ent souterrain. L ’intensification des cultures et le recours à certaines pratiques culturales, com binés à une utilisation excessive d ’engrais et de pesticides, ont engendré une dégradation des sols et ont augm enté les phénom ènes d ’érosion et de transport vers les cours d ’eau de divers contam inants [ 1].
1.3.1.1 L’enrichissement des eaux par les substances nutritives
Les territoires agricoles sont particulièrem ent sujets aux activités de fertilisation du sol afin de m axim iser la production des cultures. L ’épandage d ’engrais, q u ’ils soient d ’origine organique (Fumier, lisier, etc.) Ou m inérale, occasionne une augm entation dans le sol des concentrations en élém ents nutritifs essentiels au développem ent des végétaux. C es élém ents nutritifs, tels que le phosphore, l ’azote et le potassium , ne sont cependant pas entièrem ent utilisés par les végétaux cultivés, et une partie est em portée vers les ruisseaux et rivières par percolation et ruissellem ent [ 1].
D ans un cours d ’eau en santé, les élém ents nutritifs sont présents à de faibles concentrations et assurent une croissance norm ale des plantes aquatiques (m acrophytes) et des m icros algues
(Phytoplancton). Lorsque le phosphore devient trop abondant, il cause une croissance
excessive des végétaux aquatiques. Ce processus d ’enrichissem ent du m ilieu aquatique s ’appelle eutrophisation [ 1].
L ’accroissem ent des populations de m acrophytes et de phytoplancton ainsi que la form ation de tapis d ’algues peuvent provoquer une dim inution de la qualité esthétique des cours d ’eau, affecter le goût et l ’odeur de l ’eau et m odifier com plètem ent la com position de la faune aquatique présente [ 1].
U ne autre répercussion de la croissance excessive des plantes aquatiques et des algues est l ’augm entation de la variation journalière de la concentration en oxygène dissous dans l ’eau. Alors que la photosynthèse produit de l ’oxygène durant le jour, la respiration des végétaux consom m e de l’oxygène pendant la nuit. Plus le m ilieu est productif (c’est-à-dire plus la croissance et la densité des végétaux sont im portantes), plus l ’am plitude journalière de cette variation est grande et plus le risque d ’atteindre de faibles concentrations en oxygène (hypoxie) pendant la nuit est élevé, ce qui peut être néfaste pour les poissons. Idéalement, l ’oxygène dissous devrait être m esuré à l’aube, soit au m om ent où les concentrations risquent d ’être le plus faibles [ 1].
La décom position de la m atière organique d ’origine anim ale ou végétale par les bactéries consom m e de l’oxygène et peut égalem ent engendrer des conditions potentiellem ent
dom m ageables pour la faune aquatique. L ’existence et la sévérité de tels épisodes dépendent de l ’abondance de la m atière organique à décom poser. En m ilieu affecté par des surplus d ’engrais m inéraux ou des surplus de fum ier et de lisier, la m atière organique est, règle générale, très abondante [ 1].
1.3.1.2 Les matières en suspension et la turbidité
Le faible couvert végétal des terres en culture, l ’absence de barrières éoliennes, le com pactage excessif du sol et le dénuem ent fréquent des rives des cours d ’eau font des territoires agricoles un m ilieu particulièrem ent propice à l ’érosion. Chaque année en A m érique du Nord, des m illions de tonnes de terre arable sont perdues et exportées vers les cours d ’eau, si bien que l ’érosion est considérée com m e un agent im portant de dégradation du m ilieu aquatique aux États-U nis et au Canada.
Lors d ’événem ents de pluie et encore plus à la fonte des neiges, le transport, par ruissellem ent, de particules de terre vers les cours d ’eau occasionne une augm entation des m atières en suspension et de la turbidité.
Les m atières en suspension peuvent causer une abrasion des branchies et affecter la respiration des poissons. Elles peuvent également, lorsqu’elles se déposent au fond, colm ater le lit des ruisseaux et priver ainsi d ’apport en oxygène les œ ufs des poissons. U ne hausse des m atières en suspension est généralem ent accom pagnée d ’une hausse de la turbidité, ce qui rend le traitem ent de l ’eau pour fins d ’approvisionnem ent en eau potable plus com plexe et plus coûteux.
U ne telle hausse peut aussi entraîner un réchauffem ent de l ’eau, lequel aura pour effet de réduire la qualité de l ’habitat pour les organism es d ’eau froide [ 1].
1.3.1.3 L’oxygénation des cours d’eau
En m ilieu aquatique, l ’oxygène est un élém ent essentiel pour les organism es vivants. La concentration en oxygène dans l ’eau est la résultante de nom breux processus. A vant tout, la capacité de dissolution de l ’oxygène est fonction de la tem pérature de l ’eau. À saturation (à la suite d ’un bon m élange qui perm et la diffusion dans l ’eau de l ’oxygène présent dans
l ’atmosphère), une eau froide contient une plus grande quantité d ’oxygène q u ’une eau chaude .Les concentrations en oxygène ne dem eurent cependant pas nécessairem ent à leur point des saturation; elles subissent régulièrem ent des m odifications occasionnées par les activités biologiques. L a photosynthèse des végétaux produit de l ’oxygène, si bien q u ’en milieu productif (im portante production prim aire), les concentrations d ’oxygène atteignent, pendant le jour, des valeurs bien au-dessus des taux de saturation dictés par la tem pérature [ 1].
L a respiration est la principale cause de dim inution de l ’oxygène, qu ’il s’agisse de la respiration des anim aux (poissons, insectes, etc.) ou des plantes pendant la nuit, ou encore de la respiration bactérienne associée au processus de décom position de la m atière organique [ 1].
Ce dernier phénom ène peut devenir particulièrem ent dom m ageable en m ilieu productif; l ’abondance de m atière organique d ’origine anim ale ou végétale, stim ulée par la grande disponibilité de nutrim ents, occasionne alors une activité bactérienne im portante [ 1].
Les processus biologiques décrits dans les paragraphes précédents sont égalem ent affectés par la tem pérature, puisque le m étabolism e des organism es est plus actif à des tem pératures élevées [ 1].
Il faut finalem ent ajouté que dans une rivière, la variation des concentrations en oxygène causée par la photosynthèse et la respiration est principalem ent rencontrée en zones calm es ou profondes [ 1].
En surface et en zone de rapides, le contact eau-atm osphère a tôt fait de ram ener les concentrations en oxygène aux valeurs de saturation dictées par la tem pérature [ 1].
1.3.1.4 La contamination bactériologique
L a présence de bactéries dans l ’eau est un phénom ène norm al et constitue un aspect prim ordial de la décom position de la m atière organique et du recyclage des élém ents nutritifs essentiels au m aintien des organism es aquatiques et de la chaîne trophique. Cependant, lorsque le m ilieu reçoit des déjections d ’origine anim ale ou hum aine, le nom bre et le type de bactéries présentes peuvent rendre l ’eau non appropriée pour certaines activités.
Ces bactéries, appelées coliform es fécaux, proviennent du tube digestif des m am m ifères et sont de bons indicateurs de la présence potentielle d ’organism es pathogènes pouvant causer des problèm es de santé (gastro-entérites, dermatites, etc.).
D es concentrations trop élevées en coliform es fécaux peuvent com prom ettre la baignade et la pratique sécuritaire d ’activités nautiques im pliquant un léger contact avec l ’eau (Canotage, pêche à gué, etc.). Le rejet d ’eaux usées dom estiques non traitées, les débordem ents des réseaux d ’égouts par tem ps de pluie, de m êm e que l ’épandage de fum ier et de lisier sont les sources principales de contam ination bactériologique [ 1].
1.3.1.5 Les pesticides
L ’utilisation des pesticides est très répandue en m ilieu agricole; en 1992, 78 % des pesticides vendus au Q uébec étaient destinés au secteur agricole. À elle seule, la culture du m aïs m onopolise 50 % des ventes de pesticides. Il est im portant de noter que le type de pesticides utilisés ainsi que la période et le m ode d ’application sont différents d ’une culture à l ’autre.
D ans la culture du m aïs par exem ple, les produits dont on fait usage sont surtout des herbicides (ex. : atrazine, m étolachlore, décampa, etc.). Pour les légum es, on a autant recours aux herbicides, aux insecticides q u ’aux fongicides. D ans les vergers, les fongicides, insecticides et acaricides sont les plus employés.
Les pesticides peuvent atteindre les plans d ’eau et la nappe souterraine par ruissellem ent et lessivage. Parce que leur usage est généralisé, notam m ent pour la culture du maïs, et q u ’ils sont appliqués sur un sol nu au printem ps, les herbicides risquent davantage d ’atteindre les cours d ’eau. Le risque est accru lorsqu’une pluie intense survient peu après l ’épandage.
Les insecticides et fongicides sont habituellem ent appliqués plus tard au cours de l’été, lorsque le feuillage des cultures est plus développé.
Selon leurs concentrations dans l ’eau, les pesticides peuvent affecter les différentes com posantes de la chaîne trophique aquatique (végétaux, insectes, poissons, etc.). Plusieurs sont détectés dans les cours d ’eau en concentrations qui dépassent les critères de qualité de l ’eau établis pour la protection de la vie aquatique. Les pesticides peuvent égalem ent altérer la qualité de l ’eau destinée à l ’approvisionnem ent en eau potable et constituer un risque pour la santé hum aine [ 1].
1.3.2 La pollution d’origine urbaine
En m ilieu urbain, les sources de pollution sont facilem ent identifiables : ce sont essentiellem ent les effluents des usines d ’épuration, les ém issaires pluviaux ou encore les ém issaires de débordem ent des réseaux d ’égouts.
La pollution diffuse urbaine, qui provient du ruissellem ent de surface, se trouve en très grande partie canalisée et rejetée au cours d ’eau de façon ponctuelle.
Q uatre types de réseau de collecte des eaux peuvent exister parm i eux :
le réseau pluvial, qui ne transporte que les eaux de ruissellem ent de surface vers le cours d ’eau, le réseau d ’égouts unitaire qui transporte un m élange des eaux usées dom estiques et des eaux pluviales, le réseau pseudo-séparatif, dans lequel les eaux usées dom estiques se m élangent aux eaux pluviales en provenance des drains de toiture et des drains de fondation, et le réseau d ’égouts sanitaire, qui ne transporte que des eaux usées domestiques.
D ans nos zones urbaines, l ’im perm éabilisation de grandes surfaces (rues, stationnem ents, toitures) a augm enté considérablem ent le volum e des eaux de ruissellem ent qui doit être évacué par les réseaux de collecte.
M alheureusem ent, lors d ’événem ents pluviaux, les réseaux de type unitaire ou pseudo séparatif ne peuvent achem iner à la station d ’épuration toutes les eaux de ruissellem ent et les eaux usées domestiques, c ’est pourquoi des conduites de débordem ent sont nécessaires pour évacuer les surplus d ’eau afin d ’éviter tout refoulem ent vers les résidences et garantir un fonctionnem ent adéquat de la station d ’épuration.
Les eaux de débordem ent des réseaux d ’égouts unitaires et pseudo-séparatifs, quoiqu’elles puissent être de qualité très variable, sont généralem ent fortem ent contaminées. Elles le sont d ’abord par les eaux usées dom estiques m ais aussi par les m atières solides et dissoutes apportées par le ruissellem ent sur les surfaces urbaines.
P our certains param ètres (tels que les m atières en suspension et certains m étaux), elles peuvent m êm e présenter des concentrations ju s q u ’à dix fois supérieures à celles rencontrées dans les eaux usées dom estiques en tem ps sec.
É tant donné que le volum e de ces eaux est généralem ent considérable, les quantités de polluants rejetées au cours d ’eau peuvent être im portantes. Les débordem ents s ’effectuent souvent sur de courtes périodes m ais peuvent contam iner les eaux réceptrices pour plusieurs jours.
Les eaux de débordem ent sont habituellem ent perceptibles visuellem ent lorsqu’elles sont rejetées au cours d ’eau, en raison de leur turbidité et de la présence de débris sanitaires.
Les eaux de débordem ent provenant des réseaux d ’égouts contiennent aussi une flore m icrobienne im portante et diversifiée.
C ette contam ination bactérienne est très variable mais, dans les cas extrêmes, elle peut atteindre plusieurs m illions de coliform es fécaux par 100 ml.
Les eaux pluviales peuvent égalem ent présenter une contam ination bactérienne im portante provenant de déjections anim ales (qui atteignent les ém issaires pluviaux par ruissellem ent) ou de raccordem ents illicites d ’égouts domestiques.
B ien que la pollution d ’origine agricole soit une source im portante des substances nutritives (A zote et phosphore) retrouvées dans les cours d ’eau, la pollution d ’origine urbaine est égalem ent responsable de l ’enrichissem ent des eaux par ces substances. En effet, en plus de se retrouver dans les déjections hum aines et animales, l ’azote et le phosphore sont utilisés dans les fertilisants épandus sur les gazons et dans les jardins, de m êm e que dans de nom breux produits de nettoyage.
M êm e si les eaux usées sont traitées avant leur rejet au cours d ’eau, le processus de traitem ent n ’élim ine pas com plètem ent le phosphore. Lors des débordem ents survenant par tem ps de pluie, les eaux de surverse peuvent être une source m ajeure de substances nutritives. Les ém issaires des stations d ’épuration de m êm e que les ém issaires de débordem ent rejettent égalem ent des quantités appréciables de m atière organique et d ’azote ammoniacal.
L a décom position de la m atière organique par les bactéries consom m e de l ’oxygène et peut engendrer des conditions potentiellem ent dom m ageables pour la faune aquatique.
L ’existence et la sévérité de tels épisodes dépendent de l ’abondance de la m atière organique à décom poser et du débit de l’effluent par rapport au débit du cours d ’eau. En m ilieu affecté par des rejets urbains m atière organique est, règle générale, plutôt abondante mais, étant donné q u ’elle se décom pose sous l ’action bactérienne, son im pact sur le cours d ’eau dim inue assez rapidem ent à m esure que l ’on s’éloigne du point de rejet. Les effets seront donc essentiellem ent perceptibles dans le panache des effluents urbains, c ’est-à-dire dans la zone directem ent affectée par le rejet [ 1].
Le m êm e phénom ène se produit pour l ’azote am m oniacal : l’im pact de son rejet dans un cours d ’eau dim inue assez rapidem ent à m esure que l ’on s ’éloigne du point de rejet. Sous l ’action bactérienne, ce composé, qui est toxique pour la faune aquatique à partir d ’une certaine concentration, est en effet converti en nitrites et en nitrates, qui sont des com posés beaucoup m oins toxiques [ 1].
1.3.3 La pollution d’origine industrielle
Les établissem ents industriels ont des productions très diverses (aliments, vêtem ents, pâte à papier, produits chimiques, etc.) et rejettent plusieurs types d ’eaux usées, dont le volum e et le degré de contam ination sont très variables. Règle générale, on distingue les eaux
de procédé, qui sont le plus souvent contam inées p uisqu’elles entrent dans le processus de fabrication même, les eaux de refroidissem ent, plus ou m oins contam inées, les eaux sanitaires et, dans certains cas, les eaux pluviales.
Les caractéristiques des eaux de procédé sont directem ent fonction du type d ’industrie : certaines industries n ’en génèrent carrém ent pas ou très peu, com m e les industries de confection de vêtem ents, alors que d ’autres en produisent des volum es considérables, com me les fabriques de pâtes et papiers.
L a contam ination des eaux de procédé varie aussi avec le type d ’industrie : la fabrication d ’alim ents engendre des contam inants organiques, alors que la confection d ’une m ultitude de produits de consom m ation génère surtout des contam inants inorganiques, tels que les métaux.
P our un m êm e contam inant, le taux d ’ém ission est variable selon la production industrielle : la fabrication d ’une tonne de pâte à papier produit environ 50 kilogram m es de DBO5 (effluent brut), tandis que la transform ation d ’une tonne de pom m es de terre en génère de 10 à 20 kilogram m es [ 1].
L ’existence d ’eaux de procédé et leur degré de contam ination sont donc reliés au type de production industrielle.
L a taille des entreprises est égalem ent un critère à considérer. P our un m êm e type d ’industrie, il existe des relations entre l ’im portance de l ’entreprise, qui peut être exprim ée en term es de volum e de production, de nom bre d ’employés, de chiffre d'affaires, etc., et la quantité de ses rejets. M êm e si on ne peut pas toujours établir de proportionnalité directe, cet indicateur est intéressant [ 1].
Il est égalem ent utile de tenir com pte du lieu de rejet des eaux usées : dans un réseau d ’égouts qui aboutit à une station d ’épuration (rejet « en réseau ») ou encore dans l ’environnem ent (rejet « hors réseau »).
Le rejet dans l ’environnem ent peut se faire sous deux formes, soit directem ent dans des eaux de surface, soit par l ’entrem ise d ’installations septiques. Cette dernière solution se
rencontre seulem ent lorsque les volum es d ’eaux usées sont très faibles; celles-ci s'infiltrent alors généralem ent dans le sol [ 1].
1.4 Les causes de pollution
1.4.1 Les impacts des déjections animales utilisées comme fertilisant
Les déjections anim ales ont de tout tem ps été utilisées com m e fertilisant, et cela est très bien. Le problèm e aujourd’hui est que la production anim ale est si élevée que les producteurs se retrouvent avec un excès de déjections et q u ’ils en épandent trop sur les sols. Q uand il y en a trop, le sol et les plantes ne peuvent pas les absorber, et les éléments fertilisants partent alors avec la pluie et se retrouvent dans les cours d ’eau. L ’eau contient donc des excédents de phosphore, de nitrates et m êm e de résidus des m édicam ents donnés aux anim aux [2 ].
1.4.2 Trop de phosphore dans l’eau
D ans la m ajorité de nos lacs et rivières, la croissance des algues et des plantes est lim itée par le phosphore.
Les excédents de phosphore qui se retrouvent dans les m ilieux aquatiques constituent
donc la cause directe de l’eutrophisation des cours d ’eau, c ’est-à-dire de la croissance excessive des plantes aquatiques et des algues.
Cela peut avoir de nom breux effets néfastes, parmi lesquels l ’augm entation de la turbidité de l ’eau, une dim inution de l ’aspect esthétique et la réduction des activités de loisirs.
C ertaines algues (des algues bleues ou cyanobactéries) peuvent produire des
substances qui intoxiquent le zooplancton, les poissons, les oiseaux aquatiques, le bétail et les humains. Présentes à forte densité, les algues font augm enter les coûts de traitem ent de l ’eau potable et donnent à l ’eau une m auvaise odeur et un m auvais goût. Les derniers résultats disponibles sur le site Internet du m inistère du D éveloppem ent durable, de l ’E nvironnem ent et des Parcs du Q uébec (M DD EP) dém ontrent que la plupart des stations des bassins versants à vocation agricole ont affiché des taux de phosphore de deux à trois fois supérieurs au critère établi pour la protection de la vie aquatique [2 ].
La figure (1.2) d ’illustre les substances toxiques dans le m ilieux aquatique.
Partage dans l'amosp1
Dépôt sec ou retombées do poussières ■ • Transfert / / t * par embruns t » * » ' * » * » Volatilisation Absorption * • «Diffusion • ■ * verticale ♦
|
j » e f horizontale J * • * • Transfeg . . . par bulles •’ Réparation b en suspensi Sédimentation Diffusion * S eau-sédiments W Sédiments de fondFigure (1.2) : Les substances toxiques dans le m ilieu aquatique [2]
1.4.3. Les cyanobactéries
Les cyanobactéries sont des bactéries qui possèdent des pigm ents dans leur cellule leur perm ettant de faire de la photosynthèse, d ’où leur appellation d ’algues bleues [2 ].
Elles sont m icroscopiques, de sorte q u ’il n ’est pas possible de les voir lorsqu’elles sont en faible quantité. C ependant, lorsque les conditions appropriées sont réunies, les cyanobactéries se m ultiplient ju s q u ’à être visibles facilem ent à l ’œil nu. On parle alors de fleur d ’eau de cyanobactéries [2 ].
L ’apparence des fleurs d ’eau varie selon les espèces de cyanobactéries et les conditions environnem entales : elles peuvent ressem bler à une soupe au brocoli, à une purée de pois ou encore à un déversem ent de peinture lorsq u’elles form ent de l ’écum e en bordure de la rive [2 ].
Figure (1.3) : Les cyanobactéries [2]
1.4.4 Trop de nitrates dans l’eau
E n 2005, plusieurs m inistères québécois ont m ené une étude visant à m ieux connaître les risques à la santé causés par les nitrates et les agents pathogènes dans les zones en surplus de fumier.
U n lien significatif a été établi entre la présence de nitrates dans l ’eau des puits privés et le fait que ces puits se trouvent en zone agricole intensive.
Et, puisque la contam ination des puits privés par des m icroorganism es et les nitrates peut occasionner certains problèm es de santé, les auteurs de l ’étude ont m entionné q u ’il serait im portant d ’utiliser des m oyens efficaces pour inciter la population en m ilieu rural à surveiller davantage la qualité de l ’eau des puits privés. Il serait égalem ent im portant de réduire à la source les risques de contam ination [2].
1.4.5 Les produits pharmaceutiques dans l’eau
C ertaines études ont dém ontré que des produits pharm aceutiques couram m ent utilisés en production agricole (en production porcine notam m ent) et retrouvés dans l ’eau (hormones, antibiotiques, m édicam ents, etc.) agiraient com m e perturbateurs endocriniens, ce qui peut avoir des conséquences graves pour la santé [2 ].
Tant que l ’utilisation de produits chim iques ne sera pas m ieux contrôlée, et tant que la production agricole continuera d ’augm enter au Québec, il est certain que les quantités de produits pharm aceutiques présents dans l ’eau des rivières continueront de croître et les risques à la santé hum aine aussi [2 ].
contrôlée, et tant que la production agricole continuera d ’augm enter au Québec, il est certain que les quantités de produits pharm aceutiques présents dans l ’eau des rivières continueront de croître et les risques à la santé hum aine aussi [2].
1.4.6 La contamination de l’eau par nos déchets
D epuis plusieurs décennies, une des priorités dans les pays industrialisés est de satisfaire nos besoins de consom m ation sans cesse croissants. C ela signifie non seulem ent l ’extraction et la transform ation de très grandes quantités de ressources naturelles souvent non renouvelables, m ais égalem ent des problèm es de pollution, parmi lesquels la pollution des eaux, les changem ents clim atiques, la contam ination et l ’érosion des sols, la dégradation des écosystèm es et la dim inution de la biodiversité [2].
Sans com pter q u ’une fois que la vie active des biens de consom m ation est term inée, il faut s ’en débarrasser. Or, l ’enfouissem ent des déchets entraîne des problèm es de contam ination des eaux, que ce soit par des produits chim iques utilisés dans la fabrication de nos biens de consom m ation ou par divers com posés organiques [2 ].
Prenons le cas, par exemple, des différents produits dom estiques dangereux tels que certains produits de nettoyage, des solvants ou des piles. U ne fois enfouis, ces produits vont invariablem ent contam iner les eaux à proxim ité et, s’il y a circulation d ’eau, la contam ination peut atteindre les nappes d ’eau souterraines ou encore les lacs et rivières.
Tous les produits d ’em ballage en plastique constituent égalem ent un autre exemple. Pensons notam m ent à toutes les bouteilles d ’eau et de ju s qui sont utilisées puis jetées. N om bre de ces bouteilles sont constituées d ’un plastique appelé polyéthylène téréphtalate. le plastique prend environ 1000 ans à se décom poser dans le sol, et pendant tout ce tem ps sa lente dégradation dégage des phthalates et d ’autres substances toxiques.
P ar ailleurs, les activités d ’enfouissem ent peuvent occasionner des conflits d ’usage entre les différents utilisateurs d ’une région. P ar exemple, dans son rapport portant sur l ’agrandissem ent du lieu d ’enfouissem ent de St-Thom as (2005), le B A PE a indiqué que le pom page d ’un volum e im portant d ’eau souterraine, nécessaire pour m aintenir à sec les m atières résiduelles enfouies à une grande profondeur dans le sous-sol, ajouterait une pression
indue sur la nappe phréatique de bonne qualité qui alim ente les citoyens et les agriculteurs du voisinage depuis plusieurs décennies [2 ].
E n mai 2005, le gouvernem ent du Q uébec a adopté le règlem ent sur l ’enfouissem ent et
l ’incinération des m atières résiduelles, entré en vigueur en 2006. Ce règlem ent a pour objet de prescrire quelles m atières résiduelles sont adm issibles dans les installations d ’enfouissem ent, les conditions dans lesquelles celles-ci doivent être am énagées et exploitées ainsi que, le cas échéant, les conditions applicables à leur ferm eture et à leur gestion post fermeture.
P ar contre, le gouvernem ent a égalem ent adopté, toujours en 2005, le projet de loi 107, Loi m odifiant la loi sur la qualité de l ’environnem ent(bien q u ’adoptée, cette loi n ’était pas encore entrée en vigueur en septem bre 2006) [2 ].
Cette loi perm et d ’exiger, pour l ’obtention d ’un certificat d ’autorisation pour un lieu d ’enfouissem ent, des norm es différentes de celles prescrites par règlement.
D ans son m ém oire portant sur le projet de loi 107, le front com m un québécois pour une
gestion écologique des déchets présente sa crainte q u ’une telle possibilité de déroger au règlem ent puisse servir à autoriser un lieu d ’enfouissem ent qui autrem ent ne répondrait pas aux critères du règlement.
Le projet de loi 107 perm et égalem ent au gouvernem ent de soustraire un projet de lieu d ’enfouissem ent à l ’application de la procédure d ’évaluation et d ’exam en des im pacts sur l ’environnement. Ce qui apparaît, pour le front com m un québécois pour une gestion écologique des déchets, inacceptable.
U ne autre des causes de contam ination des eaux dans les lieux d ’enfouissem ent est l ’im portante présence de m atière putrescible, com m e par exem ple les restes de table.
Lorsque ces m atières putrescibles sont enfouies, il y a ferm entation en absence d ’oxygène, ce qui dégage des com posés organiques qui m igrent avec les eaux qui circulent à travers les déchets (les eaux de lixiviation) et qui contam inent les eaux de surface et les eaux
souterraines, au point de les rendre im propres à la consom m ation et parfois m êm e à la vie aquatique [2 ].
E n plus, cette ferm entation en absence d ’oxygène produit des gaz à effet de serre, dont le méthane.
O utre la réduction de la consom m ation, la solution aux problèm es de pollution entraînés par l ’enfouissem ent des déchets consiste à gérer sainem ent les m atières résiduelles, afin de donner une deuxièm e vie aux produits ou à leurs com posantes par la réutilisation et le recyclage tout en réduisant l ’utilisation de nouvelles ressources naturelles [2 ].
1.4.7 Les impacts négatifs des embarcations nautiques motorisés
Les m oto m arines sont des engins aquatiques propulsés par une turbine, c ’est-à-dire que l ’hélice propulsant l ’em barcation est encastrée à l ’intérieur de la coque. Les m oto m arines occasionnent de nom breux problèm es non seulem ent au niveau de la pollution de l ’eau, mais égalem ent au niveau de la sécurité sur les plans d ’eau (nom breux accidents) et au niveau du bruit [2 ].
1.5 Les paramètres de pollution
1.5.1 Température
L a tem pérature de l ’eau est un param ètre de confort pour les usagers. Elle perm et égalem ent de corriger les param ètres d ’analyse dont les valeurs sont liées à la tem pérature (conductivité notam m ent). D e plus, en m ettant en évidence des contrastes de tem pérature de l ’eau sur un milieu, il est possible d ’obtenir des indications sur l ’origine et l ’écoulem ent de l ’eau.
La tem pérature doit être m esurée in situ. Les appareils de m esure de la conductivité ou du pH possèdent généralem ent un therm om ètre intégré [3].
1.5.2 Conductivité électrique
L a conductivité m esure la capacité de l’eau à conduire le courant entre deux électrodes. L a plupart des m atières dissoutes dans l ’eau se trouvent sous form e d ’ions chargés électriquem ent. L a m esure de la conductivité perm et donc d ’apprécier la quantité de sels dissous dans l ’eau.
L a conductivité est égalem ent en fonction de la tem pérature de l ’eau : elle est plus im portante lorsque la tem pérature augm ente. Les résultats de m esure doivent donc être présentés en term e de conductivité équivalente à 20 ou 25°C. Les appareils de m esure utilisés sur le terrain effectuent en général autom atiquem ent cette conversion.
Ce param ètre doit im pérativem ent être m esuré sur le terrain, la procédure est simple et perm et d ’obtenir une inform ation très utile pour caractériser l ’eau.
Com m e la tem pérature, des contrastes de conductivité perm ettent de m ettre en évidence des pollutions, des zones de m élanges ou d ’infiltration.La conductivité est égalem ent l ’un des moyens de valider les analyses physico- chim iques de l ’eau : la valeur m esurée sur le terrain doit être com parable à celle m esurée au laboratoire [3].
1.5.3 Le potentiel d’hydrogène (pH)
Le pH (potentiel H ydrogène) m esure la concentration en ions d ’hydronium H+ de l ’eau. Il traduit ainsi la balance entre acide et base sur une échelle de 0 à 14, 7 étant le pH de neutralité. Ce param ètre caractérise un grand nom bre d ’équilibre physico-chim ique et dépend de facteurs m ultiples, dont l ’origine de l ’eau.
Le pH doit être im pérativem ent m esuré sur le terrain à l ’aide d ’un pH -m ètre ou par colorim étrie [3].
Le tableau (1.1) donne la classification des eux en fonction du pH.
Tableau (1.1) : C lassification des eaux en fonction du pH [3]
pH < 5
A cidité forte => présence d ’acides m inéraux ou organiques dans les eaux naturelles
pH = 7 pH neutre
7 < pH < 8
N eutralité approchée => m ajorité des eaux de surface
5,5 < pH < 8 M ajorité des eaux souterraines
pH = 8 A lcalinité forte, évaporation intense
1.5.3.1 Appareils de mesure du pH
U tilisé pour m esurer le pH s’appelle a électrode com binée
1.5.3.2 Mode opératoire
a) Etalonnage de l’appareil
□ A llum er le pH M ètre.
□ R incer l’électrode avec de l ’eau distillée.
□ Prendre dans un petit bêcher, la solution tam pon pH = 7 □ Régler l'agitation à faible vitesse.
□ Trem per l’électrode de pH dans la solution tam pon pH = 7 □ Laisser stabiliser un m om ent ju squ 'à affichage du standard 2. □ Enlever l’électrode et la rincer abondam m ent avec l’eau distillée.
□ Ré étalonner de la m êm e m anière avec les solutions tam pon pH = 9 où pH = 4 □ Puis rincer abondam m ent l ’électrode avec l ’eau distillée.
b) Dosage de l’échantillon
□ Prendre environ □ 100 m l d ’eau à analyser. □ M ettre un agitateur avec une faible agitation. □ Trem per l’électrode dans le bêcher.
□ Laisser stabiliser un m om ent avec une faible vitesse d ’agitation. Puis noter le pH.
Figure (1.5) : pH m ètre [6].
1.5.4 Turbidité
L a m esure de la turbidité perm et de préciser les inform ations visuelles sur l ’eau. La turbidité traduit la présence de particules en suspension dans l ’eau (débris organiques, argiles, organism es m icroscopiques...). Les désagrém ents causés par une turbidité auprès des usagers sont relatifs car certaines populations sont habituées à consom m er une eau plus ou moins trouble et n ’apprécient pas les qualités d ’une eau très claire. Cependant une turbidité forte peut perm ettre à des m icro-organism es de se fixer sur des particules en suspension. La turbidité se m esure sur le terrain à l ’aide d ’un turbidim ètre [3].
Le tableau (1.2) Classe l ’eau selon les usuelles de la turbidité.
Tableau (1.2) : Classes de turbidité usuelles (NTU, néphélom étrie turbidité unit) [3].
N T U < 5
Eau claire
5 < N T U < 30
Eau légèrem ent trouble
N T U > 50 Eau trouble
1.4.5 L’oxygène dissous (O2)
L'oxygène représente environ 35 % des gaz dissous dans l'eau. Les teneurs en oxygène sont déterm inées principalem ent p ar :
•La respiration des organism es aquatiques ; •L'oxydation et la dégradation des polluants ; •L'activité photosynthétique de la flore ; •Les échanges avec l'atmosphère.
Ces derniers sont fonction de la tem pérature de l'eau et de l'air, de la pression atm osphérique et de la salinité de l'eau. Les résultats sont exprim és soit en teneur en oxygène dissous (mg/l), soit en pourcentage de saturation.
C e dernier exprim e le rapport entre la teneur effectivem ent présente dans l'eau et la teneur théorique correspondant à la solubilité m axim um pour une tem pérature donnée.
Le stock d'oxygène dans l'eau est très lim ité et par conséquent très fragile. L a rivière peut être com parée à un m ilieu confiné ; si les êtres vivants sont trop nom breux (par exem ple des proliférations végétales liées à l'eutrophisation) ou si les polluants biodégradables trop concentrés com m e c'est souvent le cas dans l'Orge, le stock d'oxygène peut être rapidem ent consom m é par la respiration et les oxydations, et entraîner de nom breuses m ortalités parmi les organism es vivants [4].
a)Principe de m esure de l’oxygène dissous
L ’opération consiste a m esurer l ’oxygène dissous par l ’oxym étrie com m e appareil spécifique. La photo représentée sur la fuguer (1.6) est un oxymétrie.
Figure (1.6) :
oxymétrie portatif [6].
b) A ppareillage utilisée-Bécher de 400m l ; -O xym étrie p o rtatif ; -L ’eau a analyser ; -L ’eau distillée ;
c)Mode opératoire
-Rincer l ’électrode d ’abord avec de l ’eau distillée ; -Im m erger l ’électrode dans l ’échantillon ;
1.5.6 Les matières en suspension (MES)
Les M E S sont constituées de toutes les particules organiques ou m inérales véhiculées par les eaux. Elles peuvent être com posées de particules de sable, de terre et de sédim ent arrachées par l'érosion, de divers débris apportés par les eaux usées ou les eaux pluviales très riches en M ES, d'êtres vivants planctoniques (notam m ent les algues) [4].
a) A ppareil utilisé
□ M atériels: Fiole, capsules, filtres, ram pe de filtration, balance, dessiccateur.
b) M ode opératoire
□ D ans des eaux d 'u n e faible concentration en M ES, on utilise des filtres. □ M ouiller le filtre avec de l ’eau distillée.
□ M ettre dans l’étuve pendant quelques minutes.
□ Sortir le filtre, puis le m ettre dans le dessiccateur pour le refroidissem ent. □ Puis peser le filtre sur la balance ju sq u ’à obtention d ’un poids stable.
□ Prendre une fiole de 100 ml, laver abondam m ent avec de l’eau du robinet, puis avec de l ’eau distillée.
□ Prendre une prise d ’essai de 100 ml, placer le filtre dans la ram pe de filtration. □ V erser le volum e d ’eau (100 ml) ju sq u ’à filtration complète.
□ R écupérer le filtre et le m ettre à l’étuve à 105 °C pendant 2 heures.
□ M ettre le filtre dans le dessiccateur pendant 15 m inutes ju sq u ’à refroidissem ent total. □ Peser le filtre.
*Form ule : M E S = ( P1 -P 2 ) x 1000000 / 100 = (P1 -P 2 ) x10000 A vec :
P1 : Poids de filtre en vide. P2 : Poids de filtre en plein
Figure (1.7) : photo de la balance utilisée [6]
1.5.7 Les matières volatiles en suspension (MVS)
Les m atières volatiles sèches qui présente une partie des M ES, c ’est la différence entre les M ES et les résidus [4].
1.5.8 Le carbone organique total (COT)
L a m esure du carbone organique total perm et de donner une indication directe de la charge organique d'une eau.
Les com posés organiques sont d'une part les protéines, les lipides, les glucides et les substances hum iques et d'autre part, les substances organiques carbonées élaborées ou utilisées par l'industrie chim ique, pharm aceutique, pétrolière [4].
1.5.9 La Demande Biochimique en Oxygène - 5 jours (D.B.O.5)
L'effet principal d'un apport de m atières organiques dégradables dans le m ilieu naturel est la consom m ation d'oxygène qui en résulte. En effet, la présence de m icroorganism es dans les eaux perm et la dégradation en élém ents plus simples, de certaines substances plus com plexes d'origine naturelle (végétaux ou anim aux m orts) ou artificielles (eaux usées).
Or, cette activité de dégradation ou autoépuration, est consom m atrice d'oxygène. Il a alors sem blé naturel d'évaluer cette pollution organique en quantité d'oxygène demandée.
La D .B .O 5 exprim e la quantité d'oxygène nécessaire à la dégradation des m atières organiques, avec le concours des m icroorganism es, dans des conditions données et sur une période fixée à cinq jo u rs [4].
Le tableau (1.3) donne la qualité de l ’eau en fonction de la D .B .O 5
Tableau (1. 3) : Echelle de valeurs de D B O 5
Situation La concentration D B O 5 (mg/l d ’O2)
Eau naturelle pure et vive D B O 5 <1 R ivière légèrem ent polluée 1<DBO5<3
Egout 100 < D B O 5 < 400
a) Appareillages
□ M atériel courant de laboratoire.
□ Flacons d'incubation à bouchons rodés de 150 ml. □ Enceinte réglable à 20° C.
□ M atériel nécessaire pour le passage de l'oxygène dissous
b) Mode opératoire
L'échantillon est placé sous agitation dans un flacon incubateur herm étiquem ent relie à m anom ètre à m ercure lors de la biodégradation des m atières organiques. Les m icros organism es consom m ent l'oxygène de l'aire contenu dans le flocon provoquant une dim inution de la pression au dessus de l ’échantillon.
Cette dépression est transm ise au m anom ètre à m esure et la consom m ation en oxygène et lue sur l'échelle m onom érique.
Figure (1.9) : D BO m ètre [6]
1.5.10 La Demande Chimique en Oxygène (D.C.O)
La D .C.O est la quantité d'oxygène consom m ée par les m atières oxydables dans des conditions de l'essai.
Contrairem ent à la D .B .O 5 où l'oxydation se fait lentem ent par l'activité des microorganism es, l'oxydation, pour la m esure de la D .C.O., est provoqué à l'aide d'un oxydant (bichrom ate de potassium ) et des conditions données (ébullition, catalyseur, ...).
A lors que la D .B .O 5 ne m esure que la m atière organique naturellem ent et rapidem ent dégradable.
C'est pourquoi les valeurs de D.C.O. sont nécessairem ent supérieures aux valeurs de D .B .O 5. Le rapport D C O -D B O 5 perm et d'évaluer le caractère biodégradable de la m atière organique
[4].
a) A ppareillages utilisées pour m esurer la D .C .O
□ Spectrophotom ètre D R EL / 820
□ A daptation de tube D C O sur D R EL / 820 jaugée 2,00 ml Poire à pipete.
b) R éactifs
Produit chim ie de la D CO sur une bouteille (tube de réactif DCO)
c) M ode opération
□ A jouter 2 m l d'échantillon en tube de réactif DCO.
□ Placer le tube bouché dans le réacteur D CO et chauffer deux heurs à 150 °C. □ Lire la D CO directem ent avec un colorim ètre ou Spectrophotom ètre.
Figure (1.10) : R éacteur [6]
1.5.11 Ions majeurs
La m inéralisation de la plupart des eaux est dom inée par huit ions appelés couram m ent les ions majeurs. On distingue les cations : calcium, m agnésium , sodium et potassium , et les anions : chlorure, sulfate, nitrate et bicarbonate [3].
1.6. Impacts de la pollution
1.6.1. Sur le milieu naturel
L ’incidence des rejets sur notre environnem ent peut apprécier au regard des élévations de tem pératures, des m odifications du pH, des consom m ations d ’oxygène du m ilieu ainsi que des Effets spécifiques inhérents à chaque polluant. Ceci conduit à la m odification de l ’équilibre des écosystèm es décrit.
Les m odifications de tem pérature de pH, perturbent le développem ent norm al de la faune et de la flore. L e rejet de m atière organique enliée traîne une surconsom m ation d ’oxygène par les m icro-organism es et en prive d ’autant les poissons.
Les m atières en suspension conduisent aussi au colm atage des branchies des poissons, les rejets d ’azote et de phosphore favorisent l ’eutrophisation des lacs [5].
1.6.2. Sur l’économie
Il faut se rendre com pte que dépolluer reste encor actuellem ent une activité de riches. Personne ne peut nier l ’absolue nécessité de prendre en com pte notre environnem ent. En France com m e dans les pays développés, à la plus part des collectivités et les industries prennent en charge leurs rejets.
E n certaines périodes de l ’année, la prolifération d ’algues qui viennent s ’échouer et pourrir sur les côtes de la M anche conduit à des nuisances qui perturbent fortem ent l ’activité touristique de ces régions... Cette prolifération est attribuée aux rejets de polluants azotés et phosphorés locaux ou d ’ailleurs. Le m aintient de l ’activité touristique im plique l ’élim ination de ces nuisances. Ceci représente un coût et un m anque à gagner im portant. Com m e c ’est souvent le cas, le secteur qui est à l ’origine de la pollution n ’est pas le secteur qui en subit les conséquences [5].
