Contribution à l'évaluation d'une contamination par les métaux lourds dans l'eau, sédiment et poissons par les effluents résiduaires de la tannerie de jijel ( cas de la bais rabta)

(1)

. _ .. _

République Algérienne Démocratique et Populaire

Ministère de l'enseignement supérieur et de la recherche scientifique

Université de Jijel Faculté des Sciences

. t - ·- , L.:i. ~~. r-_,l...t.ll A J )S Département Ecologie & Environnement h ' , a.\\ â .d ; ' 11' , 1 ç. ~

... ..., .... ' r

-Jury:

'

Mémoire de fin d'études

En vue de l'obtention du Diplôme d'ingénieur d'Etat en Ecologie végétale et environnement

Option : Pathologie des Ecosystèmes

Thème

Contribution à l'évaluation d'une contamination par

les métaux lourds dans l'eau, sédiment et poissons

.

par les effluents résiduaires de la tannerie de Jijel

(cas de la baie Rabta)

Présenté par :

Président : Mr mayache B Amirouche Nawel

Examinateur : Mr Krika A Encadreur : Mr Laib S Numéro d'ordre : ... . Benamira Hanane Session Septembre2008 !

(2)

LISTE DES

ABREVIATIONS

- DCO : demande chimique en oxygène

- DB05 : demande bïochïmique en oxygène en 5 jours. - Crt : le Chrome total

~ Cr III : le chrome trivalent - Cr VI : Le chrome héxavalent - Pb: le plomb

- Cd :le Cadmium - Zn : le Zinc

- ETM : Elément trace métallique - MES : Les matières en suspension - ONM : Office national de la météo.

- FAAS: spectrophotomètre d'absorption atomique

à

flamme STEP: la station d'épuration

- TAI: Tannerie de Jijel - UV : ultra violet - C : Compagne - St : Station

- ppm : partie par million

(3)

SOMMAIRE

Introduction

Chapitre 1: Synthèse bibliographique

1.1. la pollution ... . I.1.1. définition de la pollution ... .

I.1.2. les différents types de pollution ... .

I.1.2.1. pollution de l'air ... .

I.1.2.2. pollution de l'eau ... .

I.1.2.3. pollution de sol. ... . I.1..3 les sources de la pollution ... . 1.2 .. les polluants ... . I.2.1. Définition des polluants ... .

I.2.2 .. Classes des polluants ... . 1.2.3 .. Incorporation des polluants dans la biomasse ... .

1.2.4. Accumulation des polluants dans les chaînes trophiques ... . 1.3. Les eaux usées et leur traitement ... .

I.3.1. Définition et caractères des eaux usées ... . 1.3.2. Les différents types d'eaux usées : ... . 1.4. Définition de l'eau de mer, ... .

1.4.1. Composition de l'eau de mer ... .

1.4.2. Les propriétés physico-chimiques de l'eau de mer ... . 1.4.3. La pollution de l'eau de mer. ... .

1.6. La poll,ution par les éléments traces métalliques ... .

1.6.1.Définition ... -... : ... .

1.6.2.0rigine des métaux lourds ... .

1.6.2.1.0rigine naturelle ... : ... .

1.6.2.2.0rigine anthropique .... ." ... . I.7. La chimie des éléments traces métalliques dans l'eau ... .

1. 7 .1 Aspects physico-chimiques de la fixation des éléments traces métalliques .... .

18. la description des éléments traces métalliques étudiés ... . 1.8.1.Chrome ... . 1.8.2 Le plomb ... .

I.8.3- Le Cadmium ... . 1.8.4- Zinc ... .

1.9.Devenir des éléments traces métalliques dans l'environnement ... .

I.9.1.Comportement des ETM dans les milieux aquernê ... .

1.9.2. comportement des métaux lourds daris les sédiments ... .

L)O.La contamination aquatique par les métaux lourds ... . I.10.2.Toxicité•des métaux ... : ... . 1.10.2.1. site d'action ... : ... .

1.10.3 .Effets toxiques généraux ... .

1.10.4.Métaux d'importance toxicologique majeure ... . I.10.4.1.La toxicologie du ·chron'-1e ... :: ... .

1.10.4.2.La toxicité du plomb ... . 1.10.4.3.La toxicité de Cadmium ... .

I.10.4.4.La toxicit{du zinc ... . Page 1 2 2 2 2 2 2 3 3 3 3 4 4 5 5 6 6 6 7 7 8 8 9 9 9 9 10 10 10 11 11 12 13 13 14 16 -18 18 19 19 20 20 21 22

(4)

Chapitre 2 Matériel et méthode

II.1.Présentation de la tannerie . . . 23

II.1.1 Procédé de fabrication de cuir... . . . 23

II.1.2. produit chimique utilisé par l'unité... 24

II.2. situation et présentation de la zone d'étude... 27

II.3 .Echantillonnage et technique de mesure . . . 27

II.3.1.Choix._de si~e de prélèvement ... _... 27

II.3.2.Mode de prélè-Vement . . . 28

II.3 .2.1.Dans les milieux aqueux... 28

II.3.2.2.Dans les sédiments ... ~. :~... 29

II.3.2.3. les situes de p-oissons... 29

II.4.Mesure de quelques paramètres physicochimiques de l'échantillon aqueux.. 33

II.5. les techniques de dosage des ETM .. -.... : ... ." ... ~... ,..,

4

.

·._ . .)

.... _

.

Chapitre III : Résultats et discussion

III.1.Les paramètres physicochii;niques dans le milieu aqueux ... . III.2.Les ETM dans le milieu aqueux ... . III.3 .Dosage des métaux lourds dans les sédiments ... . III.4.Dosage des métaux lourds dans les poissons ... .

Conclusion

\

( / 37 41 44 46 49

(5)

Liste

des tableaux

Tableau 1 : les principaux éléments contenu dans l'eau de mer ... 6

Tableau 2: les différents produits utilisés par la tannerie .. ,. .. ., ... .25

Tableau 3 : les classifications de la saupe ... ,. ... 30

Tableau 4: les classifications du sar ... ., ... 30

Tableau 5: les classifications du mullet. ... .31

Tableau 6 : les classifications du marbré ... ., ... 31

Tableau 7 les classifications de la bogue ... 32

Tableau08: Etablissement de la courbe d;étalonnage du Cr. ... 34

Tableau 09 : Etablissement de la courbe d'étalonnage du Pb., ... ,, ... 3 5 TableaulO :Etablissement de la courbe d'étalonnage du Cd ... 35

Tableau 11 :Etablissement de la courbe d'étalonnage du Zn ... 36 Tableau 12 : résultat de la mesure du temperature dans l'eau ... 37 Tableau 13 : résultat de la mesure du PH dans

r

eau,. ... 3 7 Tablèau 14 : résultat de la mesure de la M E S ... , ... 3 8 Tableau 15 : résultat de la mesure de la salinité ... 39

Tableau 16: résultat de la mesure du T D S ... .39

Tableau 17 : résultat de la mesure de la conductivité ... .40

Tableau 18 : résultat de la mesure de la turbidité ... , ... .41 Tableau 19: résultat du dosage du chrome total dans l'eau par FAAS ... .41

Tableau 20 : résultat du dosage du plomb dans l'eau par. FAAS ... .42

Tableau 21 : résultat du dosage du cadmium dans l'eau par F AAS ... ,. .. .43

Tableau 22: résultat du dosage du zinc dans l'eau par FAAS ... .43

Tableau 23: résultat du dosage du chrome total dans les sédiments par F AAS ... .44

Tableau 24: résultat du dosage du plomb dans sédiments les par FAAS ... .44

Tableau 25: résultat du dosage du ·cadmium dans les sédiments par FAAS ... .45

Tableau 26 : résultat du dosage du chrome dans les poissons par ... .46

Tableau 27 : résultat du dosage du plomb dans les poissons par F AAS ... , . .46 Tableau 28 : résultat du dosage du cadmium dans les poissons par FAAS ... .47

(6)

LIS

T

E DES FIGURES

:

Figure 1 : diagramme de fabrication de cuir ... ,. ... 24

Figure 2: différentes opérations des eaux usées de la tannerie ... ,. ... .26 Figure 3: histogramme de moyenne de température ... , ... 37

Figure 4: histogramme de moyenne du PH ... 38

Figure 5 : histogramme de moyenne des M E S ... ,, ... 3 8 Figure 6 : histogramme de moyenne de salinite ... 39 Figure 7: histogramme de moyenne de T D S ... 40 Figure 8 : histogramme de moyenne de conductivité ... : ... .40 Figure 9 : histogramme de moyenne de turbidité ... .41

Figure 10 : chrome total dans l'eau ... .41 Figure 11 : concentration du plomb dans l'eau ... .42

Figure 12 : concentration du cadmium dans l'eau ... .43 Figure 13 : zinc dans l'eau ... ,. ... 43

Figure 14 : concentration du chrome total dans les sédiments ... ., ... ,. ... 44

Figure 15 : concentration du plomb dans les sédiments ... .45 Figure 16: : concentration cadmium dans les sédiments ... .46 Figure! 7 : concentration du chrome dans les poissons ... ., ... .46 Figure 18 concentratioi:i du plomb dans les poissons ... 4 7 Figure 19 : concentration du cadmium dans les poissons ... .4 7 Figure20 : concentration du zinc dans les poissons ... ? ••• • ••• • • • • •• ••••• .48

(7)

(8)

·,

INTRODUCTION

Pollution,environnement,écologie font aujourd'hui grand bruit .Ces mots représentent cependant plus qu'un simple mode médiatique ou qu'un engouement passager de l'opinion publique. Ils traduisent en fait une réelle prise en conscience confondues(Gonzalez., 2004) .. Des risques et des dangers que le développement technologique de cette fin de troisième millénaire fait courir au milieu naturel qui nous entoure.

La pollution de l'environnement suscite une inquiétude croissante dans l'ensemble de la communauté scientifique internationale .Cette irrésistible montée de la pollution ignore les frontièr~s et menace l'ensemble des écosystèmes en l'absence d'une volonté politique affirmée au niveau international. (Berger, 1992).

L'un des problèmes environnementaux rencontrés dans la wilaya de Jijel est le déversement des eaux résiduaires de la tannerie dans l'oued Mottas .

Notre étude consiste à évaluer la contamination de la baie Rabta par les métaux lourds (Cr-Pb-Cd-Zn).

La forme physicochimique d'un composé détermine sa mobilité, biodisponibilité et toxicité vis-à-vis des organismes vivant dans un sédiment, il existe de nombreux échanges entre les différents compartiments entraînant ainsi une contamination. Ces échanges complexes et influencés par de nombreux facteurs physiques, chimiques et biologiques(Boudou, 1989).

Pour s'avoir les voies de transfert des contaminants et leur action sur l'environnement pour décrire le milieu étudié et de définir son niveau de contamination à partir des trois compartiment (eau ,sédiments,poissons ). (Boudou, 1989).

Le travail s'article sur trois parties principales : -une partie Bibliographique.

-lme partie pour Matériels et méthodes.

-une partie pour l'interprétation et la discussion des résultats.

(9)

~

t

'~

~

Ô

-_;_;;

•

(10)

Chapitre I Synthèse Bibliographique 1-1-3-Les sources de la pollution :

La pollution de l'environnement est devenue l'une des problèmes fondamentaux de l'humanité,

elle s'est aggravée ces dernières années, pour prendre des proportions considérables et alarmantes avec :

• Le développement industriel

• La croissance démographique

• La propagation es activités agricoles

Economie de l'énergie (Ramade, 2006).

1-2-Les polluants :

1-2-1-Définition des polluants :

Les polluants sont des substances ou des processus de nature physique, chimique ou biologique

introduits par l'homme est susceptible de contaminer les divers écosystèmes, marins ou

terrestres. On peut aussi dire qu'un polluant est une substance qui se trouve dans les différents

biotopes à une concentration supérieure, ou dans certains cas, différente de sa concentration

habituelle. C'est aussi ce qui se passe quand les capacités d'épuration des différents milieux sont

dépassées par la quantité de substances émises, introduites et ingérées (Ramade , 2006).

La dispersion des polluants émis dépend en priorité des conditions météorologique. Cette

dispersion s'effectue essentiellement dans la couche limite atmosphérique. La concentration des polluants dans les basses couches atmosphériques dépend avant tout de la turbulence atmosphérique mais aussi du vent et de la température (Ramade,2006).

1-2-2-Classes des polluants :

• Les matières organiques et nutritives, l'ammonium et toutes substances naturelles

consommatrices d'oxygène.

• Les microorganismes pathogènes, bactéries et virus.

• Les métaux lourds tels que le mercure, le cadmium, le plomb présents en concentrations

supérieurs aux concentrations mesurées dans les systèmes naturels.

Les substances chimiques toxiques pouvant produire des effets carcinogènes, mutagènes et

tératogènes (Canli.,2003).

traces métabolique, dont certains constituent un risque préoccupant pour l'environnement.

En effet certains si certains métaux sont souvent indispensables au métabolisme des êtres vivants

(oligo-élément) nombre d'entre eux sont toxiques lorsque leur concentrations dépasse certains seuil, et ils peuvent être bio accumulés par les espèces marines appartenant aux groupes

(11)

y

\

Chapitre I Synthèse Bibliographique

végétaux et animaux des différents niveaux trophiques et ainsi se trouver transférées au bout de chaîne alimentaire (Canli.,2003).

1-2-3- Incorporation des polluants dans la biomasse :

La dilution des agents polluants dans les eaux sur la quelle notre civilisation industrielle à trop longtemps compté pour atténuer leur effets, apparaît comme un phénomène somme toute limité quand on étudie son importance.

En premier lieu, la "capacité réparatrice du milieu" qu'il s'agisse de celle des eaux naturelles ou de sols, sur la quelle les pouvoirs publics, les experts et les responsables du contrôle des pollutions fondé leurs politiques de gestion de rejets (Ramade., 2004).

1-2-4-Accumulation des polluants dans les chaînes trophiques :

En réalité, tous les êtres vivants présentent, certes à des degrés divers, cette propriété de pouvoir stockés dans leur organisme toute substance peu ou pas biodégradable. De ce fait, il apparaîtra des polluants dans tout écosystème contaminé. En effet les organismes qui ont ainsi concentré telle ou telle substance toxique vont servir de nourriture à d'autres espèces animales qui les \ accumulerons à leur tours dans leurs tissus, le facteur de concentration sera d'autant plus élevé

que la substance sera moins rapidement métabolisable. (Ramade, 2004).

Il va se produire de la sorte de proche en proche une contamination de tout le réseau. trophique de l'écosystème initiée par les producteurs primaires qui pompent le polluant dispersé dans le biotope. La concentration du toxique dans les êtres vivants s'élèvera à chaque niveau trophique et dans tous les cas, ce seront les prédateurs situés au sommet des chaînes alimentaires qui présenteront les taux de contamination les plus élevées. (Ramade, 2006).

Il existe en milieu aquatique une exception à cette règle, ces derniers s'observent lorsqu'un polluant persistant se renco1:1tre à de très faible.s concentrations des eaux, dans ce cas, les processus de bioaccumulation prennent le pas sur ceux de bioconcentration par voie alimentaire.

~ '

Comme l'absorption par contacte est plus forte par unité de masse corporelle chez un petit organisme que chez un grand, on pourra alors observer pour les faibles contaminations de plus en plus fortes concentration en polluants chez les organismes situés aux maillons inférieurs de la pyramide écologique( Groschaude,,1999)

Le prédateur concentre une substance (ou un élément) à un niveau supérieur à celui ou il se trouve dans sa proie, avec une rémanence d'un contaminant associé à des transferts cumulatifs. Ces processus sont liés à une conjonction de facteurs favorables :

1. Concentration du contaminant dans le milieu. 2. Stabilité des conditions.

(12)

J

3. Aptitude du contaminant à franchir les barrières biologiques.

4. Rémanences de la molécule à l'égard des mécanismes de dégradation (abiotiques et biotiques)

5. Transferts trophiques

6. Type de réseaux alimentaires 7. Duré de vie ... etc. (Boudou, 1982)

L'accumulation dans les organismes et dans la chaîne alimentaire est un paramètre important pour évaluer le devenir d'une substance dans l'environnement.

Il existe toute une série dt.composés qui ne sont pas biodégradables par exemple les métaux

1 lourds, leur grande persistance dans les écosystèmes va alors favoriser leur passage dans les i

communautés végétales puis animales. Le corjJs absorbe les polluants à travers la nourriture et l'eau, par respiration ou par la peau qui peut causer des dommages qu'elle soit de courte (aigue) ou de longue durée (chronique). De sorte que les concentrations de polluants peuvent atteindre des valeurs nettement plus élevées que celle relevées initialement dans le sol. Ce phénomène constitue donc une menace particulière pour l'être humain et d'autres mailons finaux de la chaîne alimentaire. (Boudou., 1982).

1-3-Les eaux usées et leur traitement:

1-3-1-Définition et caractères des eaux usées :

Les eaux résid1;g~~s (ERU) ou eaux usées, sont des eaux chargées de polluants solubles ou non, provenant essentiellement de l'activité humaine (.Rejsek 2002).

Du fait de cette charge polluante, il est imp01iant d'épurer ces eaux au niveau de station d'épuration avant de les rejeter dans l'environnement ou le milieu récepteur. En effet, ce rejet peut avoir des conséquences néfastes pour le milieu récepteur, en particulier, en particulier pour les organismes vivants qu'il héberge, mais également pour l'homme ou pour l'activité qu'il réalise au niveau de ce milieu. (Rejsek., 2002).

L'analyse des eaux résiduaires a donc un double objectif:

1- Connaitre la teneur de différents types de polluants présents dans l'eau résiduaire qui arrive à la station d'épuration.

2- Connaitre la qualité des eaux en sortie de station d'épuration, va être rejetée dans le milieu récepteur

(13)

1-3-2-Les différents types d'eaux usées :

Les eaux usées proviennent de quatre sources principales : 1- Les eaux usées domestiques

2- Les eaux pluviales

3- Les eaux usées industriels (Groschaude, 1999) 4- .Les effluents de la tannerie :

Dans les effets résiduaires des tanneries, on trouve plus d'une centaine de produits chimiques,

des sels de chrome, des détergents, des huiles, des graisses, des solvants, des teintes, des sulfures Ces effluents de tanneries sont caractérisées par leurs grandes charges en polluants organique et inorganiques, il y aussi des bactéries, des organismes pathogènes et des micropolluants.

5- Ce sont des organismes généralement peu dégradables, difficiles à éliminer et susceptibles d'accumulation comme les métaux. (Vandevenne., 1995)

1-4-Définition de l'eau de mer:

Désigne en biogéographie une étendue d'eau océaniques plus ou moins fermée, a tout le moins séparée par les masses continentales ou par un Chape! ,et d'îles de l'ensemble des eaux libres océaniques et dont la surface est plus faible que celle d'un océan (Romano.,2004).

1-4-1-Composition de l'eau de mer:

L'eau de mer est constituée de 96,5% d'eau pur et 3,5% d'autres substances comme les sels, les gaz dissous, les substances organiques excrétées par les organismes vivants notamment les phytoplanctons(. Laurasiyg,.1999)

L'eau de mer contient également des molécules simples comme le méthane et chloroforme, les acides aminés, des vitamines, des acides nucléiques et des sucres. (Romano.,2004).

Tableau n° 1: principaux éléments contenus dans l'eau de mer y compris les gaz dissous.

(Romano.,2004).

Elément Teneur en "ppm" Elément Teneur en "ppm"

Oxygène 85700 Carbone 28 Hydrogène 10800 Bore 4,6-4,8 Chlore 19000-193 53 Silicium .., .) Sodium 10500-17600 Fluor 1,3 Souffre 812-895 Argon 0,6 Calcium 400-413 Azote 0,5 Potassium 380-387 Lithium 0,17 Bicarbonate 183 Rubidium 0,12 brome 65-67 strontium 8-10

(14)

Chapitre I Synthèse Bibliographique 1-4-2-Les propriétés physico-chimiques de l'eau de mer:

Les propriétés de l'eau de mère sont principalement dues aux 95,5% d'eau pure

a- Le pH : le pH de l'eau de mer et légèrement basique, sa valeur moyenne est de 8,2 avec des variations entre 7 de 8,4 (Rodier,1996).

b- La température : elle est directement liée aux échanges thermiques entre les masses d'eau et l'environnement, elle varie entre 2 et 35°C dans les différents sites (Rodier ,1996). La température de congélation : elle dépend de la salinité et varie souvent entre O te 2,5°C, par ailleurs, pour une salinité égale à 35 g/l à 4000m de profondeur, la température de congélation de l'eau de mer est de -l,9°C(Romano.,2004).

c-

La densité: la densité des océans et en moyenne de l'ordre de 1,035 à 1,036, de plus elle dépend de la salinité, la température et la pression (chimique des milieu aquatique).(Ranck. 2002)

d- La conductivité : de l'ordre de 40 ms/cm, la conductivité des eaux de mer subit des variations importantes suivant la température et la salinité, une règle empirique dit que la résistivité augmente d e10% quand la température diminue de 5°C (Rodier. 1996).

La salinité : est définie conventionnellement comme la masse en grammes des composés solides a poids constant à 480°C, obtenue à partir de 1 Kg d'eau de mer. Il est supposé que la matière organique a été oxydée, le brome et l'iode remplacés par leur équivalent en chlore et les carbonates convertis en oxydes .La salinité des eaux de mer est très importante et peut varier selon les lieux. (. Laurasiyg et al,.1999)

1-4-3-La pollution de l'eau de mer:

La pollution marine existe sous différentes formes. Al forme la plus grave est déversement du pétrole brut dans l'environnement marin. Ces déversements ont causées soit par un accident (naufrages des pétroliers, collision entre ces derniers), soit par les rejets volontaires ou encore par fuites naturelles.(. Laurasiyg et al,.1999)

Les autres formes de la pollution sont principalement : • Les retombées atmosphériques

• Les rejets urbains

• Les rejets fluviaux (les fleuves et les rivières transportent les rejets agricoles et industriels) • Les rejets dus aux forages (exploitation du sous-sol marin).

• Les effluents des raffineries • Les vidanges effectuées.

(15)

Chapitre I S1mthèse Bibliographique

•

Les accidents liés au transport maritime (liées aux opérations de chargement, déchargement ou au dégazage des navires).

Les efflorescences phytoplanctoniques dues à la production de toxines dangereuses pour la faune marine par certaines espèces de phytoplancton. (Romano.,2004)

*Paramètre globaux de la pollution :

Toutes les· eaux industrielles qui forment les effluents contiennent de nombreuses molécules différentes qu'il est impossible d'identifier individuellement et de manière exhaustive. On utilise

donc des grandeurs qui servent à caractériser de manière globale et pertinente le niveau de pollution présent dans les effluents( Ouali,2001)

Ils correspondent aux méthodes d'analyses normalisées permettant de caractériser une eau résiduaire et connaître son niveau de contamination :

• pH : caractères acide ou alcalin des eaux • MES : matières en suspension

• MeST : matières totales en suspension • DB05 : demande biochimique en oxygène • DCO : demande chimique en oxygène

• NGE (azote global) NrK (azote Kjeldahl); NH

ILi

(azote ammoniacal), N-N02 (azote sous

f01me de nitrite) ces paramètres pour la pollution azoté. • Pt phosphorées total

• test coliformes fécaux : pour l'évaluation de la pollution microbienne des eaux usées. • équivalent habitant (EH-)

1-5-La pollution par les éléments traces métalliques : 1-5-1-Définition :

On appelle en général "métaux lourds" les éléments métalliques naturels, métaux ou dans certains cas métalloïdes caractérisés par une masse volumique élevée, supérieure à( 5 grammes par cm\

L'organisation mondiale de la santé (OMS.,1997) désigne sous l~ nom ae métaux lords l'ensemble des métaux présentant un caractère toxique pour la santé et l'environnement.

Les métaux lourds sont présents dans tous les compartiments de l'environnement, mais en général en quantités très faibles. On dit que les métaux sont présents "en traces". Ils sont aussi "la trace" du passé géologique et de l'activité de l'homme (Boudene1988.)

(16)

La classification en métaux lords est d'ailleurs souvent discutée car certains métaux toxiques ne sont pas particulièrement "lourds" le Zinc par exemple". Tandis que certains éléments toxiques ne sont pas des métaux (exemple l'arsenic).

Pour ces différentes raison, la plupart des scientifiques préfèrent à l'appellation de métaux lords,

l'appellation "d'élément traces métalliques" ETM ou par extension "élément traces"

1-6-2-0rigine des métaux lourds :

A l'échelle du globe, AL, Fe, Mn, Ti, et Co sont essentiellement d'origine naturelle alors que Pb,

Cu, Zn, As Se, Ag sont essentiellement d'origine anthropique, Cr, Hg, V, Ni, Cd ont quand à

eux, une double d'origine (Boudene1988) 1-5-2-1-0rigine naturelle :

• Géologiquement : les métaux lords font partie des éléments traces qui ne constituent que

1 % des roches de la croûte terrestres

• La pollution atmosphérique: représentée par des retombées sèches ou humides

accompagnées des pluies acides.

1-5-2-2-0rigine anthropique : Autres sources : Batteries : (Pb, Sn, Z, Cd, ni, Hg) • Pigment et peinture : Pb, Cr, Sd, Cd ... ) • Catalyseurs (Pt, Pb, Ni, Mo ... ) • Stabilisateurs de polymères (Cd, Zn, Sn, Pb) • Imprimerie (Sen Pb, Cd, Zn, Cn, Ba)

• Activité médicale

• Rejets domestique (Koller., 2004).

1-6-La chimie des éléments traces métalliques dans l'eau :

• Pour caractériser les éléments métalliques avec précision et prévoir leur comportement dans le milieu naturel, il est nécessaire de distinguer les différents états physico-chimiques sous lesquels ils se présentent. (Koller., 2004).

Les éléments traces métalliques peuvent exister sous formes insolubles. La solubilité dépendra du pH, de la forme du métal et de la forme sous laquelle ils se précipitent.

La solubilité des éléments traces métalliques complexes est beaucoup plus importante que celle des métaux libres. (l\tforchande et al 2004).

(17)

Chapitre I Synthèse Bibliographique 1-6-1-Aspects physico-chimiques de la fixation des éléments traces métalliques : Les processus de transfert des ETM peuvent être groupés en trois catégories :

•

Sorption : adsorption physique, et adsorption chimique; absorption, chemisorption, et l'échange d'ions.

•

Complexation : mise en œuvre de ligands .

• Précipitation : accumulation de matériau (soluté, substances) ; a l'interface des phase solides du sol pour former de nouvelles phase solides insolubles. (Pailler.,1992).

1-7-La Description des éléments traces métallique étudiés: . 1-7-1-Chrome:

Occupe la 21 ème position en terme d'abondance dans la croute terrestre avecune concentration moyenne de 100 mg/Kg, il est stable à 3 états d'oxydation 6, 3, 2 . Il présente un comportement original. En effet et à pH neutre, il est présent sous forme d'anion (chromate et bichromate) en milieu aérobie alors qu'il précipite en milieu anaérobie. C'est un des rares métaux qui présente cette propriété, la plupart des métaux lourds étant soluble en milieu acide et réducteur. Par ailleurs, le Cr IV est environ 1 OO fois toxique la Cr III. Il conviendra donc d'être particulièrement attentif aux réactions d'oxydation dans les eaux contaminées par chrome.

Le Cr est présent naturellement dans de nombreux minéraux, il est plus couramment associé à Ni, Co, ou Fe sous forme de chromite de fer (Fe Cr Ü4), en milieu aérobie le Cr est présent sous forme anionique et n'est donc pas sujets à précipitation sous forme solide( Groschaude,,1999) Nom: chrome

Symbole: Cr N° atomique : 24

Série chimique : Métal de transition Groupe, période, bloc : C.4.d Masse volumique: 7140 Kg/m3 Couleur : blanc argenté

Utilisation du chrome:

Etat ordinaire : solide T0

de fusion: 2130 K

Volume molaire: 7,27 x 10-6 m3 /

Isotope les plus stable : 5°Cr, 51Cr, 53Cr, 54Cr Densité: 7,20 g/cm3

Structure cristalline : cubique contre Masse atomique: 51,99614

Les contaminations en Cr sont présentes en aval des sites de traitement du bois (utilisation du mélange CCA, chrome-cuivre-arsenic), les anciennes tanneries, les sites de traitement de surface ou divers industries chimiques (Sorrentino.,2004).

(18)

\

1-7-2-Le plomb:

Le plomb est un métal bleu grisâtre et ductile. Il est stable à deux états d'oxydation +2 et +4.

Le plomb est un constituant naturel, largement réparti dans la croûte terrestre à des teneurs de l'ordre de 13 mg/Kg. Il peut être présent sous 3 formes PbCh, PbO, PbS04 .

Le plomb est très souvent associé au zinc dans les minerais, mais aussi à nombreux autre élément : Fe, Cu, Cd, As, Ag, Au, qui sont en grande partie (sauf Fe) récupérés lors des opérations métallurgiques. Les minerais mixtes Pb-Zn représentent 70% de la production minière de plomb, les minerais de plomb en représentent 20% et 10% de la production de plomb proviennent d'une coproduction lors du traitement du minerai de cuivre, de zinc et d'autres

métaux(Boudou.,1989 ).

Nom: Plomb Symbole: Pb N° atomique : 82

Série chimique : métal pauvre Groupe, période, bloc: 14.6 P

Masse volumique : 11340 Kg/m3 Masse atomique : 207 ,2

Utilisation du plomb:

Structure cristalline : cubique face centrée Etat ordinaire : solide

Couleur : blanc gris

Volume molaire: 18,26 x 10-6 m3/mol

Isotope les plus stable : Pb202, Pb 204, Pb 205, Pb 206,

Pb 201 Cd2os

'

Densité : 11,34 g/cm3 T0 _{de fusion}_:₆₀₀_,_{61 K}

L'utilisation du plomb est directement liée à la métallurgie. Avec deux pics notables : sous l'empire romain pour la production de la monnaie, les canalisations et la vaisselle, et pendant la révolution industrielle pour l'industrie, l'imprimerie, les peintures et les carburants automobiles. Cette dernière utilisation qui constituait à ajouter du plomb à l'essence comme antidétonant est aujourd'hui prohibée (l\1iquel., 2001).

1-7-3-Lc Cadmium:

Le Cadmium est un métal blanc, il est non malléable est très pur, il n'existe pas à l'état natif, on le rencontre dans presque tous les minéraux de Zinc en particulier dans la blende et dans le carbonate. Il est stable à l'état d'oxydation 6 .

Il se rencontre sous de nombreuses formes dans l'eau industrielle des sols est dans les biotopes aquatiques à l'état d'ions échangeable, liés à des composés organiques, enfin à l'état particulaires.

(19)

•

Chapitre I Synthèse Bibliographif!Ue

Il s'associe facilement à des ligands organiques, en particulier aux acides humiques présents dans

les sols.

Parmi les divers agents complexant, les chlorures sont plus sélectifs que la plupart des composés organique chélatants dans leur interaction avec ce métal .

Sa concentration dans les eaux de surface ne dépasse pas quelques µg!L en raison de faible

solubilité du carbonate et de l'hydroxyde en pH habituel de l'eau (Boudou.,1989).

Nom: Cadmium Symbole: Cd N° atomique : 48

Série chimique : métal de transition

Groupe, période, bloc : 12,5 d

Masse volumique : 8650 Kg/m3

Couleur : gris argenté métallique

Utilisation de cadmium:

Masse atomique : 112411

Structure cristalline : hexagonal Etat ordinaire : solide

T0

de fusion : 59422 K0

Volume molaire: 13,00 x 10·3 m3/mol

Isotope les plus stable Cd106, Cd108, Cd109,

Cd11

°

Cdl Il Cd112 Cdll3

' ' '

Densité : 8,65 g/cm3

Principalement, le cadmiwn est utilisé pour le revêtement électronique des métaux dans certains alliages, pour la fabrication d'accumulateurs de peintures et de matières plastiques et dans

l'industrie atomique et de la combustion faucille et du pétrole (Ramade., 2004).

1-7-4-Le Zinc:

Occupe le 24ème élément le plus abondant de la croûte terrestre, avec une concentration moyenne

de 70 mg/Kg (Koller ,2004).

Le zinc est l'élément de transition, les minerais de zinc sont connus depuis longtemps. Cependant

le zinc n'a pas été considéré comme un élément à part entière avant 1766 date à laquelle le

chimiste allemand Andréas Sigismond Marggraf isola le métal en chauffant le calamine et du

charbon à l'état d'oxydation +2.

Le zinc est plus couramment associé au sulfure sous forme (ZnS) ou carbonate sous forme (Zn

Co3) associé au silicate sous forme (Zn Sio4).

La concentration du zinc dans l'eau douce est souvent iriférieure à O,Olmg!L mais, dans certaines

(20)

Chapitre I Synthèse Bibliographique Nom: Zinc

Symbole: Zn N° atomique : 3 0

Série chimique : métal de transition Groupe, période, bloc : 12.4 d Masse volumique : 7140 K/m

Utilisation du zinc :

Masse atomique: 65,384 Structure cristalline : hexagonal Etat ordinaire : solide

Couleur : gris bleuté

Volume molaire: 9,16 x 10-6 Densité: 7,14 g/cm3

Le zinc est employé dans de nombreux alliages, pour la galvanisation des pièces métalliques, dans la fabrication de pigments de teinture dans la fabrication des batteries ...

Dans l'eau de mer le zinc pur est surtout utilisé comme amade de sacrificielle pour la protection des structures marine (Ramade., 2006).

1-8-Devenir des éléments traces métalliques dans l'environnement: 1-8-1-Comportement des ETM dans le milieu aqueux:

*Chrome:

La solubilité du chrome VI est importante, chrome III est généralement peu soluble .

La forme réduite du chrome:Cr (III) qui se trouve sous forme d'ions chargés positivement possède une f01ie tendance à s'adsorber sur toutes les surfaces des substances en phase solide relativement insolubles et qu'il s'adsorbe sur des particules en suspensions et à former des complexes stables avec beaucoup de ligands organiques et inorganiques en solution ou en dispersion colloïdal , et donc s'enlevée très rapidement de la colonne d'eau sous la forme particulaire: éliminé rapidement des eaux de surface par les matières particulaires qui se déposent.

Ce chrome (III) peut être transformé _{en chrome (VI) par des oxydants comme le H20 2 qui se} forment photochimiquement dans les eaux de surfaces aérobies (Ouali. 2001)

Le chrome trivalent sera précipité finalement comme Cr2Ü3·xH20. Par conséquent, dans l'eau de la surface riche dans contenu organique, le chrome hexavalent exposera une vie beaucoup plus courte( Genin,B,1999)

Le chrome hexavalent qui se trouve presque exclusivement sous forme anionique, et qui est contrairement au chrome trivalent, ne s'adsorbe pas facilement sur les surfaces; de plus, comme

(21)

la plupart de ses sels sont solubles, la majorité du chrome (VI) rejeté dans les eaux de surfaces aérobies y est présentes sous forme d'espèces ioniques solubles

Cependant, une vaste gamme d'agents réducteurs comme

s

-

2, Fe(II), l'acide fulvique peuvent transformer en Cr (III) le Cr (VI) dissous l'éliminant ainsi de la solution, en particulier dans les eaux anaérobies profondes. L'efficacité de ces agents réducteurs varie en fonction du pH, des conditions d'oxydoréduction et de la concentration en chrome total.(Genin,,1999)

*Plomb:

La plupart des composés inorganique du plomb (II) sont peu solubles dans l'eau (c'est par exemple le cas de PbS, pbco3, pbso4) les composés halogénés du plomb (chlorure, bromure) ou

les acétate~ de plomb étant plus solubles .( Morlet,.2004)

*Cadmium:

Le cadmium dans l'environnement n'est presque jamais trouvé à l'état métallique mais dabs sont état d'oxydation unique c'est-à-dire à l'état +2 (ATSDR 1993, l+SDB: 2001). Les principaux composés du cadmium sont l'oxyde de cadmium .

. Le cadmium se combine très facilement avec le souffre minéral et organique.

Le cadmium à l'état métallique n'est pas soluble dans l'eau, ses sels le sont plus ou moins (la solubilité dépendant du contre ion et du pH). En milieu aquatique, le cadmium est relativement

mobile et peut être transporté sous forme de cations hydratés ou de complexe organique ou inorganique. (Boudou.,1989 ).

*Zinc:

Le zinc existe dans l'eau sous diverse formes : ion hydraté (Zn (H20) 2-), zinc complexé par des

ligands organiques (acides fulrique et humiques). Zinc absorbé sur de la matière solide, oxyde de zinc, etc ....

La spécification du zinc dans le compartiment aquatique est un phénomène très complexe qui dépend de nombreux facteurs abiotiques tels que le pH, la quantité de matière orgaruque dissoute, le potentiel redox etc.

Le chlorure du zinc et le sulfate du zinc sont très solubles dans l'eau, mais peuvent s'hydrolyser en solution pour former un précipité d'hydroxyde de zinc, sous conditions réductrices. Un pH faible est nécessaire pour maintenir le zinc en solution (Jansen et al. ,1998).

1-8-2-Comportement des métaux lourds dans les sédiments: *Chrome:

Tout le chrome ou presque d'origine naturelle ou artificielle présent dans les milieux aquatiques est sous forme de chrome trivalent (Cr III), comme il est associé aux matières particulaires en

(22)

suspension, une forte proportion de ce Cr (III) rejetée dans les eaux de surfaces passe dans les sédiments. Le Cr (III) inerte peut donc s'accumuler et persister dans les sédiments et les sols.

Le chrome se trouve à l'état de valence Cr+3ou Cr+6 dans les sols, mais les deux valences

exhibent des toxicités et des mobilités différentes. Le chrome trivalent est relativement peu

réactif et moins toxique à cause de la lenteur de sa cinétique d'échange de ligand. Le chrome

trivalent apparaît le plus souvent sous la forme de cation dans les sols où il forme des composés

oxydes ou hydroxydes relativement insolubles. Par sa charge positive, le cation Cr+3 est attiré par

les particules les sédiments chargés négativement. (Miquel, 2001.)

Dans les sédiments, le chrome III s'adsorbe plus que le chrome VI Le Cr+3 _{est donc moins}

mobile que Cr6+ dans les sédiments.( Miquel, 2001.).

La réduction aérobie de Cr+6 en Cr+3 qui diminue la toxicité. D'autre part, les substances

humiques stabilisent la forme cationique réduite par chélation par exemple, l' oxyanions Cr₂0_7-2

(peu susceptible d'être complexé) est par l'acide humique en cation à propriété de chélation du

Cr+3.Un pH faible augmente le taux de réduction du Cr (VI) par les acides organiques.

En milieu marin, l'incorporation partielle du chrome dissous aux fractions biogènes siliceuses ou carbonatées provoque une légère diminution des concentrations au voisinage de la surface. Les études sur la diagenèse précoce montrent une solubilisation du chrome dans les couches

superficielles et oxygénées du sédiment, ayant pour conséquence un flux de chrome dissous vers

les eaux sus-jacentes. (Miquel. 2001.)

Le chrome est lessivé des sédiments sous la forme Cr2Ü3·xH20 insoluble. L'oxygène

moléculaire et les oxydes de manganèse représentent les seuls agents oxydant naturels de Cr+3.

L'oxygène oxyde Cr+3 en Cr+6 lorsque le pH est supérieur à 9. L'oxydation du chrome par les

oxydes de manganèse diminue avec l'augmentation du pH et la centralisation en Cr+3.A un pH

supérieur à 8.5 le Cr+6 est totalement mobil et peut être lessivé. Le chrome peut également être

associé aux oxydes de fer et aluminium en étant incorporé dans le réseau cristallin par substitution avec Fe (III) notamment .Le chrome est alors immobilisé par co-précipitation

(Morlet.,2004). *Plomb:

La mobilité" du plomb dans les sédiments est très faible il a ainsi tendance a s'accumuler dans les horizons de surface (et plus précisément dans les horizons riches en matière organique).

Cela explique par la grande affinité de la matière organique vis-à-vis du plomb, cela est valable

pour le plomb naturel mais également pour le plomb anthropique et spécialement pour des sols

ayant au moins 5% de matière organique et un pH supérieur à 5. La formation de sulfure de

(23)

Les facteurs affectant la mobilité et la biodisponibilité du plomb dans les sédiments sont donc le pH, la matière organique .

Dans le milieu aquatique, le plomb à tendance être éliminé de la comme d'eau en migrant vers les sédiments par absorption sur la matière organique et les minéraux d'argile, précipitation comme sel insoluble (carbonate sulfate ou sulfure) et réaction avec les ions hydriques et les oxydes de manganèse, mais la quantité de plomb restant en solution sera fonction du pH. (Morlet,.2004)

• Cadmium:

• Le cadmium est assez mobile dans le sol néanmoins il a tendance a s'accumuler dans les horizons supérieurs des sols riches en matières organiques. la mobilité du cadmium est essentiellement fonction du pH des sédiments.

Dans les sédiments il existe sous forme soluble dans l'eau des sédiments: Cd Ch, Cdso4 , ou sous

forme de complexe insoluble ou inorganique ou organique avec les constituants du sol les principaux. (Ramade.,2000).

*Zinc:

Dans l'environnement, le zinc se trouvent principalement à l'état d'oxydation +2 (souvent sous la forme ZnS), mais plusieurs autres formes ionique peuvent se trouver dans les sédiments (Miquel.,2001)

1-9-La contamination aquatique par les métaux lourds :

Les principaux métaux lourds d'origine technologique que l'on trouve dans les eaux continentale et marines se trouvent être le plomb, le cuivre, le zinc, le chrome, le nickel, le cadmium te le mercure, toutes les eaux continentale sont concernées par la pollution du plomb (Miquel. 2001) La pénétration des métaux lourds dans l'environnement aquatique peut avoir des effets dramatiques sur la biodisponibilité et la toxicité vis-à-vis des processus biologique. Ainsi, la bioamplification par le plancton et la biotransformation par les bactéries dans l'interface eau sédiment peuvent influencer fortement l'impact des métaux lourds, ces phénomènes donnent

_..

naissance à des dérivées métalliques, plus toxiques qui seront bioaccumulés le long de la chaîne trophique (eau-plancton, poison, herbivore, et homme) ceci, rend par conséquent les milieux aquatiques encore plus sensibles à ces contaminants métalliques. (Miquel. 2001)

1-9-1-Mécanisme de capture des métaux par les organismes aquatiques :

Pendant tout processus physiologique d'échange avec le milieu environnant, des molécules exogènes pénètrent à travers les barrières biologiques séparant l'environnement interne de l'organisme du milieu externe. Quand la contamination se fait, ces barrières (cutanées et

(24)

respiratoires pour la contamination directe, et intestinale pour la contamination trophique) montrent des propriétés biologiques liées à leur structure et aux conditions physico-chimiques de l'environnement (température, pH .... etc).La membrane plasmique est la structure primaire impliquée dans ces processus Les métaux traces sont piégés par les organismes aquatiques par deux voies principales, à partir de l'eau (voie directe) et à a partir de la nourriture (voie indirecte) .La pénétration des métaux traces nécessite donc le franchissement de structures biologique spécifique comme le revêtement extérieur et surtout l'épithélium branchial pour les contaminants présents dans l'eau, et l'ensemble des tractus digestif pour les métaux associés aux particules ou contenus dans les parois ingérés. Toutes ces voies sont possible pour un même métal et leur importance relative est fonction de la forme clinique sous la quelle le métal est dans le milieu. Les caractéristiques de l'interface environnement-organisme ont une influence importante sur la forme métallique accumulée. Cette interface est une membrane lipidique, non polaire, imprégnée de molécules qui vont intervenir dans le transport de substances polaires essentielles à travers la membrane (Miquel, 2001).

• Capture des métaux en solution:

Les organismes aquatiques baignent dans des solutions ou les concentrations en métaux traces varient du ng-L-1 dans l'océan ouvert, à des niveaux approchant le Mg-L-1 dans les zones côtières. (Luona., 1983).

La capture par la surface perméable, de beaucoup de ces métaux traces en solution se fait généralement par diffusion passive. Ainsi, les formes métalliques liposolubles ou à polarité réduite peuvent traverser la membrane via la diffusion

Les processus digestif jouent aussi un rôle important dans la détermination de capture à partir de la nourriture et de l'eau ingérée (Miquel., 2001).

La concentration de l'ion libre métallique à une grande importance dans le contrôle de la capture métallique à partir des solutions. Le métal sous forme d'ion libre à été proposé comme l'espèce métallique dissoute la plus disponible (Miquel, 2001).

• Capture des métaux associrs aux particules

Les particules présentes dans les eaux peuvent être inorganiques ou organique et les métaux se lient avec chacune de ces frrictions par mécanismes variés .Les processus de digestion qui relâchent les éléments de la particule matrice sont toujours nécessaires après l'entrée des métaux dans le tractus alimentaire(Miquel., 2001).

(25)

1-9-2-Toxicité des métaux:

Les métaux sont une classe particulière de toxiques. Ils sont présents à l'état stable dans l'environnement, Mais leur forme chimique peut être modifiée par des facteurs physicochimiques, biologiques ou par l'activité humaines et leur toxicité en être fortement modifiée. Ils peuvent être dangereux pour les travailleurs et pour la santé des populations par leur présence dans la nourriture, l'eau.

La plupart des métaux se trouvent dispersés dans la nature, une plus grande variété de métaux est utilisée aujourd'hui dans l'industrie. (Franco,1998).

1-9-2-1-Site d'action: • Enzymes

L'inhibition d'activités enzymatiques, effet majeur de nombreux métaux toxiques. Un autre mécanisme d'action des métaux est l'inhibition de la synthèse des enzymes. (Franco, 1998).

• Organes subcellulaires

En général les effets toxiques des métaux résultant de leur réactions avec des composants intracellulaires : pour qu'un métal soit toxique, il doit pénétrer dans la cellule.

Le passage membranaire est facilité s'il est lipophile quand il est lié à une protéine il est absorbé

par endocytose, après pénétration dans la cellule, les métaux affectent différents organites. Les lysomos

Sont un autre site d'action de métaux où ils s'accumulent (dans les lysosomes des cellules des tubules proximaux du rein) et entraîne des dommages cellulaires.( Jochen,et al.2004)

Les mitochondries

A cause de leurs activités métaboliques élevées et d'une forte capacité de transport membranaire, sont une cible fréquente : les enzymes respiratoires de ces organistes sont facilement inhibées par les métaux. De nombreux métaux pénètrent dans le noyau et y forment des dépôts. (Franco,

1998).

•!• Niveau et durée de l'exposition

Comme pour les autres toxiques, les effets des métaux sont liées au niveau et à la durée de l'exposition. En général, plus le niveau est élevée, plus la durée est longue, et plus importantes seront les effets toxiques. Indépendamment de ces différences quantitatives, les changements de dose et de durée d'exposition peuvent modifier la nature des effets toxiques ; par exemple l'ingestion d'une dose unique est élevée entraîne des désordres gastro-intestinaux, tandis que l'absorption répétée de doses plus faibles entraîne un dysfonctionnement rénal. Les jeunes enfants apparaissent particulièrement sensibles.( Jochen,.2004)

(26)

•!• Indicateurs biologiques : -;.

L'exposition aux métaux peut généralement être évoluée quantitativement. Certains indicateurs révèlent l'étendue et la durée de l'exposition, d'autres sont des signes précoces d'effets biologiques. La présence et la concentration du métal dans le sang et l'urine sont souvent utilisées comme des indicateurs d'exposition récente ; au fur et à mesure que les composés métalliques sont distribués, stockés ou excrétés, les niveaux plasmatiques et urinaires diminuent. De nombreux métaux s'accumulent dans les cheveux et les ongles à des niveaux proportionnels à ceux du sang au moment ou le cheveu et l'ongle être utilisé pour terminer le niveau d'exposition au métaux à différentes périodes dans le passé; par exemple, cette procédure à été utilisée massivement pour mesurer l'absorption par les habitants de zones ou des intoxications avaient été constatées. (Franco. 1998).

1-10-3-Effets toxiques généraux:

• Cancérogénicité

De nombreux métaux sont considérés comme cancérogènes pour l'homme.

• Fonctions immunitaires

L'exposition à certains métaux peut entraîner l'inhibition de fonctions immunitaires.

Système nerveux

Le système nerveux: le système nerveux est une cible fréquente des métaux. La forme physicochimique est souvent le facteur déterminant de la toxicité . . ( Jochen,.2004)

• Rein

Le rein, en tant que principal organe d'élimination est aussi fréquemment un organe cible. Système respiratoire:

Le système respiratoire est le principale organe cible de beaucoup de métaux après exposition professionnelle plusieurs types de réponse ont été caractérisés : dans de nombreux cas, on constate une irritation et une inflammation des voies respiratoires. (France, 1992).

1-10-4-Métaux d'importance toxicologique majeure:,,.

Le plomb, le cadmium, le zinc et le chrome sont les métaux qui posent le plus de problèmes pour la santé humaine, aussi bien par leur impacte sur un grand nombre d'individus du à la pollution de l'environnement, que par la gravité de leurs effets toxiques (France, 1992).

(27)

Chapitre I S11nthèse Bibliographique

1-9-4-1-La toxicologie du chrome:

• Etude chez l'homme:

Les manifestations toxiques du chrome sont généralement attribuées aux dérivés héxavalent. Le chrome (III) est un composé naturel de l'organisme mais il possède également une action toxique .En effet, plusieurs études épidémiologiques prouvent que les composés trivalents ne sont pas cancérogènes alors que les composés héxavalents, surtout les dérivés moyennement solubles. La

prévalence de la sensibilisation au chrome dans la population générale est estimée li

0,7%(France, 1992).

• Toxicité aigue:

Chez l'homme, les examens toxicologiques montre que l'accumulation du chrome se fait principalement dans les poumons(France, 1992).

La toxication aigue par le chrome se traduit par une tubulonéphrite parfois compliquée d'une hépatite toxique avec ictère (Rodier, 1996).

Après une ingestion de chrome, on a observée des nécroses et une inflammation massive du tube digestif (douleurs abdominales, diarrhées, hématémèses) (France, 1992).

• Toxicité chronique:

L'intoxication chronique à caractères professionnel des lésions cutanées et des muqueuses avec

des atteintes de l'appareil respiratoire (bronchite, asthme, cancers broncho- pulmonaires) avec

d'ulcères de l'estomac (France, 1992).

En raison du caractère cancérogène par inhalation, le centre international de recherche sur le

cancer a classé le chrome VI dans le groupe 1 (France, 1992).

Pour la vie aquatique :

Le chrome hexavalent Cr VI est le plus toxique. En revanche, certains auteurs confirment que le

chrome trivalent Cr III est le plus toxique pour les poissons (France, 1992). 1-9-4-2-La toxicité du plomb:

• Etude chez l'homme:

• L'action toxique du plomb était déjà bien connue des romains. Le plomb est émis

généralement sous des formes inorganiques (rarement sous des formes organiques) qui sont ionisées ou complexées.

(28)

•

Toxicité aigue:

La toxicité due au plomb se caractérise par l'apparition de coliques satumiques importantes, de

signes neurologiques, insomnie, apathie, stupeur, agressivité, ataxie ralentissement de la

conduction nerveuse (Rodier . 1996).

Le plomb provoque des perturbations métaboliques, des douleurs musculaires.

Le plomb traverse facilement la barrière placentaire et s'accumule dans l'os fœtal, il sera

responsable des fosses couches (Rodier. 1996).

•

Toxicité chronique:

Elle se caractérise par l'apparition d'une anémie, d'un lisère dû au plomb au niveau de des

gencives (les bords se colorent en gris noirâtre). Le plomb provoque aussi des effets

cancérogenèse au niveau du rein est exerce aussi des effets indésirables sur les fonctions de reproduction (Rodier . 1996).

Pour la vie aquatique:

Des effets toxiques peuvent se manifester sur le poisson. De plus le plomb inorganique est plus

toxique pour les poissons marins et provoque une diminution de la ponte et_une augmentation de

..--la mortalité du foie. (France, 1992). "·-#

~~·

{ . : ,

'~~

-

~

1-9-4-3-La toxicité de Cadmium: ."

.

{ - \

'

.

-

.

• Etude chez l'homme: ·._.. y ·

~

/ ,,

...

/

Le cadmium se trouve principalement associé au zinc. Le

cadmi

~-·

'

rin

~

ipalement

dans le foie et les reins sous forme de métallothionine (France, 1992). · /

• Toxicité aigue:

En cas d'inhalation de composés des Cd, les premiers signes cliniques sont : la toux, des maux de

tête, après un temps de latence se développeur pneumopathie chimique avec œdème pulmonaire

et insuffisance respiratoire (France, 1992).

• Toxicité chronique

Elle se caractérise par la formation d'un lisère de Cd au niveau du collet dentaire, par graves

lésions rénales. Certains sujets ont même été atteints de déformation du squelette et de modifications de taille (France, 1992).

(29)

Pour la vie aquatique:

La toxicité apparaît à des faibles doses et la vie aquatique peut être perturbé (Rodier. 1996). 1-9-4-4-La toxicité du zinc:

• Etude chez l'homme:

Le zinc est habituellement accompagné- de plomb et de cadmium, el zinc présente une certaine toxicité relativement faible, mais des effets irritatifs peuvent subvenir (Rodier ., 1996).

•

Toxicité aigue:

L'ingestion du zinc provoque des symptômes de fièvre, vomissement et d'autres irritations gastro-intestinales(France, 1992).

Toxicité chronique:

L'empoisonnement par le zinc se produit à la suite d'ingestion (France, 1992). • Pour la vie aquatique:

Le zinc est modérément toxique pour les poissons des eaux marines, par ailleurs. Il est beaucoup plus toxique pour les plantes aquatiques (Rodier ,1996).

(30)

• ,..

V)

~

0 ~

~

\.~

~

q

'~ \.

~

t

~

'~

~

a

(31)

Chaoitre- II

Matériel et Méthodes

11-1-Présentation de la tannerie :

Depuis l'indépendance, l'Algérie à créer un énorme tissu industriel afin de promouvoir au

développement et d'assurée son indépendance économique. L'industrie de tannerie entre dans le

cadre de l'industrialisation pour cela l'Algérie à installer plusieurs tanneries. Les réalisateurs

n'ont prévenu le problème de la pollution en considération : pour cela on a obligé de faire des

études sur ce domaine, parce que cette industrie est l'une des plus polluantes à cause des produits utilisés pour la fabrication (rapport de l'inspection de l'environnement 1999).

Aujourd'hui 90% de cuir sont produits par le processus de tannage au chrome. La production globale de cuir à augmenté approximativement de 55% sur les 30 années passées. Ce

processus est l'un des plus grands pollueurs dans le monde.

La Tannerie de Jijel est une unité par action, entrée en production en 1967, spécialisée

dans le traitement des peaux de bovins. Implantée sur le plateau de Haddada, distante de 3 Km

de la ville de Jijel. L'usine à une capacité de production de 4500 tonnes/an. Elle traite en 202 :

520M3 /jour correspondant aux rejets résultants aux 20 tonnes de cuir produit journalièrement

(rapport Tannerie 2002).

11-1-1-Procédé de fabrication de cuir:

Dans les tanneries, on transforme en cuir les peaux brute d'animaux comme les bovins. L'opération de tannage se divise en trois phases.

• Préparation au tannage, pratiquée dans l'atelier de rivière et comprenant, la conservation,

la trempe, l'épilage et le pelanage.

• Tannage, proprement dit, pratiqué dans l'atelier de tannage.

• Corroyage qui comprend tout une série d'opération qui varient suivant l'emploi envisagé

(manuel de fabrication de cuir 2002) .

(32)

Chaoitre- II

Travail de rivière _Tannage

Eau--+-trempe Eau

-..1

-déchaulage

Enzymes~

Matériel et Méthodes

Re tannage Finissage

Eau l11o

Cha~ -écharnage -confitage

-retannage Chrome sèche polisonnage ponçage presse Sel - . .

Sulfur~ -épilage Acide--.l -picklage

-teinture Syntans

Peau ~ -pelanage

Chrome-1>--nourriture colorant fraiche -tannage salée Peaux en tripe Déchets solides LJjognures 1 ,~amasses 1 1 .Poils Effluents -protéines -sel -sulfure -chaux ,.. nourritur~ cuir en bleu Déchets solides ~Croûtes Dérayures Effluents -chrome -tanins -sels -acide ~ Cuir sur1 111 stains Effluents -colorants Cmr

4ru

-déchets tannés -graisses

y.

-syntans ' l11o chrome -poussières de ponçage

Fig 01 : Schéma de fabrication de cuir à a tannerie de Jijel

Atelier de rivière.

Atelier de tannage et de retannage .

Atelier de finissage :

11-1-2-Produits chimiques utilisés par l'unité :

Le tableau N° 02 représente les différents produits chimiques utilisés par la tannerie pour la production de 20 tonnes/jour. Les quantités de sels de chrome utilisées quotidiennement pour le

(33)

Chavitre- II Matériel et Méthodes

Tableau N° 02 : Les différents produits chimiques utilisés par la tannerie (rapport tannerie

2002).

Opération Produits utilisés quantité

Trempe Eau+ tragol (moulant et dégraissant

Echarnage-pelanage Sulfure de Sodium (Na2S) 750 Kg/j

Chaux (Ca(OH)2) 780-1040 Kg/j

Déchaulage Métabisulfite de sodium 842 Kg/j

Confitage Confitenzimatique 15,6-156 Kg/j

Chlore de sodium 187,2-310 Kg/j

Picklage Acide formique 281 Kg/j

Acide sulfurique 375,4 Kg/j

Tannage Sulfate de chrome 1248-3120 Kg/j

Bicarbonate de sodium 187 ,2-624 Kg/j

Résine anionique 130 Kg/j

Retannage Tanin synthétique 390 Kg/j

Tanin végétal 390 Kg/j

Retannage minéral Tanin minéral 520 Kg/j

Tanin synthétique 260 Kg/j

Teinture Colorant 52 Kg/j

nourriture Huile vierge 156 Kg/j

Huile sulfonée sulfate anionique 390 Kg/j

II-1-3-Processus d'épuration :

Une Step est une usine de transformation qui permet d'extraire de l'eau usée, les

particules décantaleles ainsi que les matières contenus dans la phase dissoute . (V andevenne,

1982).

Le but du traitement des eaux est de ramener les teneurs en éléments indésirables au dessous des valeurs fixées par les normes de qualités choisis.

Il est évident que le choix du traitement soit imposé par la distingue de l'eau à la

sortie de la station d'épuration. (Vandevenne, 1982).

*L'objectif essentiel du traitement est de diminuer le volume des polluants organiques et inorganiques :

a- Decrillage - tamissage : les grilles et les tamis forment le premier stade. Ils ont pour rôle

de protégés la station contre l'arrivée des fragments des peaux et des tissus, ainsi que les

poils. Donc le but est de retenir les matières les plus grosses, se sont surtout les eaux

usées de l'atelier de travail en rivière.

b- Désulfuration : les eaux provenant de pelannage sont récoltées dans un puisard en béton,

ainsi traités s'écoulent dans un bassin de désulfuration agité par deux turbines fixés.

(34)

Chaoitre- II Matériel et Méthodes

c- Homogénéisation : les eaux provenant du travail de rivière du retannage rejoigne les

eaux du bassin de sulfuration, l'ensemble est conduit dans le bassin d'homogénéisation.

Traitement physicochimique :

d- Traitement leiologique : les eaux résiduaires de tannerie sont riches en impuretés

orgamques dégradables, c'est pour ca que les procédés leiologiques conviennent en

principe pour leurs opérations.

e- Traitement des boues : la production des boues dans les tanneries est très importante

l'évolution de ces boues peut donc très facilement poser de gros problèmes, d'autant plus

que les possibilités d'utilisation sont très limités (Rapport tannerie 2002).

Station de relevage

l

Dé grillage

l

Homogénéisation Désulfuration

l

Floculation Décantation primaire

l

Aération biologique Boues activées

____.. Décantation secondaire

l

Clarification ----+ Rejets vers l'oued

boues

,,

Epaisseur

•Ir

Presses à bandes boues

(galette de boues Evacuati01 s la décharge

(35)

Chavitre- II Matériel et Méthodes

11-2-Situation et présentation de la zone d'étude :

Notre zone d'étude (baie Rabta), située au nord ouest de la commune de Jijel, elle est

localisée sous le plateau El-Hadada à environ 3.Krn du cheflieu de la wilaya de Jijel. Cette plage reçoit deux cours d'eau:

• Oued Mouttas qui reçoit plusieurs rejets polluants "domestiques et industriels" dont la

nature.

• Oued Laraïche qui est chargé des eaux usées urbains.

Climat:

Pour l'analyse des conditions climatiques nous disposons d'une série d'observation allant de 1998 à 2007, soit sur une période de 10 ans.

Le climat de la région est du type méditerranéen humide, et une moyenne annuelle de

température de 29°C .

11-3-Echantillonnage et technique de mesure:

L'échantillonnage est la première, et l'une des plus importantes étapes ; son rôle est d'assurer la représentativité de l'échantillon étudié. La reconnaissance des caractéristiques du milieu permet

de fixer le nombre d'échantillon à prélever, l'espace le plus représentatif, il y aura toujours intérêt

à ce qu'il soit le plus détaillé possible et accumuler un maximum d'informations avant d'entamer les étapes ultérieures de la démarche que sont l'évolution des danger et la mis en place .

11-3-1-Choix des sites de prélèvement:

Pour avoir une représentation adéquate des apports en polluants, un parcours sur le

terrain d'étude était nécessaire. L'enquête réalisée nous a permis de recenser 05 stations :

*Station 1 : on aval de oued Mouttas, cependant, elle reçoit toutes les eaux usées urbaines et

résiduaires de la tannerie. Les eaux de cette station sont très sombres, des sols des bordures sont

couverts d'une strate herbacée, et nous notons la présence de plusieurs déchets (pneus,

plastiques, ordures ménagères ... )

*les stations 2-3-4-5 : les prélèvements réparties le long de la baie Rapta, d'une longueur d'environ 250 m.

• Campagne de prélèvement :

Dans le but de suivre l'évolution spatio-temporelle de la contamination au niveau de

l'embranchement de l'oued avec la mer et au niveau de la mer ; sept campagnes de prélèvement

ont été réalisées :