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Evaluation de la contamination des eaux du barrage Beni Haroun par les polluants organiques persistants

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Academic year: 2021

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(1)

Laboratoire de l’écotoxicologie Université de Jijel.

République Algérienne Démocratique et Populaire يملعلا ثحبلا و يلاعلا ميلعتلا ةرازو

Ministère de l’Enseignement Supérieur et de La Recherche Scientifique

ةعماج دمحم يحي نب قيدصلا -

جيج ل

Université Med-Seddik Benyahia- Jijel

Mémoire de fin d’études

En vue de l’obtention du diplôme: Master Académique en Biologie Option: Monitoring des Hydrosystèmes Continentaux

Thème

Jury de soutenance: Présenté par:

Examinateur : Mr Boudjlal F.

Abdellioua Safia

Présidente : Mme Khaled -Khodja S. Boulemzaoud Nabila

Encadreur : Mme Habila S.

Session : Juillet 2017 Numéro d’ordre……….

تيلك مىلع تعيبطلا و

ةايحلا

نسق تيحلافلا مىلعلا و طيحملا مىلع

ةيولخلاو ةيئيزجلا ايجولويبلا مسق

Faculté des Sciences de la nature et de la vie Département des Sciences de l’Environnement et Sciences Agronomiques

Evaluation de la contamination des eaux du barrage Beni Haroun par les polluants organiques persistants

(POPs)

(2)

i

SOMMAIRE

Liste des tableaux ... iv

Liste des figures. ... .v

Liste des abréviations ... vi

Introduction ... 01

Chapitre I. Caractéristirisation et sources des divers polluants organiques persistants

I.1. brève Historique suffit ... 02

I.2. Généralité sur les polluants organiques persistants (POPS) ... 02

I.2.1. Définition ... 02

I.2.2. Les caractéristiques des polluants organiques persistants ... 02

I.2.2.1. Persistance dans le milieu naturel ... 02

I.2.2.2.Transport à longue distance ... 03

I.2.2.3. Bioaccumulation ... 03

I.2.2.4. Toxicité ... 04

I.3. Les sources industrielles et différentes types des polluants organiques persistants ... 04

I.3.1.Polychlorobiphenyls (PCBS)………... 05

I.3.2. Les sous-produits non intentionnel ………08

I.3 .2.1. Dioxine (PCDD) et furane (PCDF) ……… 08

I.3.2.2.Hydrocarbure aromatiques polycyclique (HAPS) ………..09

I.3.2.3. Hexachlorobezéne (HCB)………...10

I.3.3. Pesticides ………..11

I.4. Devenir des POPs dans les milieux marin et dulça-quicoles ... 11

I. 5.L’impact des POPs sur l’environnement ... 14

I.6. Réglementation ... 15

(3)

ii

Chapitre II. Matériel et méthode

I. Présentation de la zone d’étude ... 17

I. 1. Situation géographique ... 17

I.2. Délimitations du barrage Beni Haroun ... 18

I.3. L’hydrographie de la région d’étude ... 19

I.4. Contexte géologique ... 19

I.5. Climatologie ... 19

I.5.1. Précipitations ... 20

I.5.2. Températures ... 20

I.5.3.Vent ... 21

I.6.. Synthèse climatique ... 21

II. Echantillonnage ... 22

II.1. Sites d'échantillonnage ... 22

II.2. Prélèvement des eaux ... 22

III. Caractéristique physicochimique des eaux ... 23

III. 1. Mesure in - situ ... .23

III.2. Préparation des échantillons ... 23

IV. Extraction des POPs ... 23

IV.1. Protocol des extractions ... 23

Chapitre III. Résultats et discussions

I. Résultants des paramètres physicochimiques de l’eau ... 26

I.1. La température ... 26

I.2. pH ... 27

II. Résultants de la recherche des POPs dans l’eau ... 28

II.1. Polluants organiques persistants ... 28

Discussion ... 30

Conclusion ... 33

Références bibliographique ... 35 Annexes

Résumé

(4)

iii

Liste des figures

Figure 01.Bioaccumulation des PCBs dans la chaîne alimentaire marine ... 04

Figure 02.Structure générale des PCBs ... 06

Figure 03.Mouvements des PCBs dans l'environnement ... .08

Figure 04.Structure des PCDD et des PCDF ... 09

Figure 05. Structure des HAPs ... 10

Figure 06.Structure générale d’un HCB ... 11

Figure 07.Sources d’émissions des POPs ... 13

Figure 08.Le transport des POPs dans l’eau ... 14

Figure 09. Carte de situation géographique de la wilaya de Mila ... 17

Figure 10. Carte géographique du relief wilaya de Mila ... 18

Figure 11. Situation géographique du barrage Beni Haroun ... 18

Figure12. Carte simplifiée des zones bioclimatiques de l’Est algérien ... 20

Figure 13. Diagramme ombrothermique de la région d’étude ... 21

Figure 14. Zone d'étude et sites d'échantillonnage dans le barrage Beni Haroun... 22

Figure 15. Principe d’extraction des POPs ... 24

Figure 16. Le principe de fonctionnement d’un appareil de chromatographie à gaz ... 25

Figure17. Variabilité spatiotemporelle de la température de l’eau du barrage de Beni Haroun (du mois de mars au mois d’octobre 2016) ... 27

Figure 18. Variabilité spatiotemporelle du pH de l’eau du barrage de Beni Haroun (du mois de mars au mois d’octobre 2016) ... 27

(5)

iv

Liste des tableaux

Tableau01. Liste des polluants organiques persistants ... .. 05 Tableau02.Précipitations enregistrées au niveau du barrage de Beni Haroun ... 20 Tableau 03. Températures enregistrées au niveau du barrage de Beni Haroun ... . 21 Tableau04. Paramètres physico-chimiques mesurés au niveau du barrage de Beni Haroun . ...26

(6)

v

Liste des abréviations

ADEME Agence de l’environnement et de la Maîtrise d’énergie

A.N.D.I Agence Nationale de Développement de L’investissement

DDT Dichlorodiphényltrichloroéthane

OMS Organisation mondiale de la santé

PCBs PolyChloro-Biphényles

PCDD Polychlorodibenzo-P-dioxines

PCDF Dibenzofurannes

POPs Polluants Organiques Persistants

PNUE Programme des Nation Unies sur L’Environnements

HAPs Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques

HCBHexachlorobenzène

HCH Hexachlorocyclohexane

MATE Ministère de l’Aménagement du Territoire et de l’Environnement

CITEPA Centre interprofessionnel Technique d'Etude de la Pollution Atmosphérique

CPG/MS La chromatographie en phase gazeuse/ Spectrométrie de masse

W.H.O World Healtch Organization

pH Potentiel d’Hydrogène

P Précipitations

T Températures

RH Oued Rhumel

EN Oued Endja

BH Barrage de Beni Haroun

Unités

Km kilomètre

Km2 kilomètre carré

m Mètre

mm Millimètre

°C Degré Celsius

S Station

µm Micromètre

(7)

vi

L Litre

ml Millilitre

µL Microlitre

ha Hectare

m3 Mitre carré

mm/an Millimètre par an

(8)

Introduction

(9)

1 Introduction

Ces dernières années, les milieux aquatiques sont devenus de plus en plus menacés par un grand nombre de produits chimiques étrangers (Murchelano, 1990 ; Ben Ameura et al., 2012).Certains polluants sont lipophiles et persistants et présentent une grande tendance à s’accumuler dans les niveaux trophiques supérieurs(Riva et al., 2008 ; Deribe et al., 2011).

C’est le cas d’un grand nombre de substances chimiques, classées comme polluants organiques persistants (POPs).Ces molécules organiques ont un ou plusieurs effets toxiques sur l’Homme et l’environnement (Bignon, 2010).

En Algérie le barrage Beni Haroun constitue une part importante du patrimoine hydraulique du pays. Il alimente plus de quatre millions d’habitants, répartis sur 6 wilayas de l’Est algérien (Mila, Constantine, Oum Elbouaghi, Jijel, Batna et Khenchela) (Mebarki, 2010). Ce barrage a été construit sur Oued El Kébir (Confluence Oued Rhumel et Oued Endja) qui reçoit différents types d’effluents domestiques, industriels, agricoles et les lexiviats des décharges sauvages (Kerdoud, 2006). Actuellement nous ne disposons d’aucune information sur la qualité de ces eaux, vis - à –vis aux POPs.

Notre objectif principal est de mettre en évidence la présence des traces des polluants organiques persistants dans les eaux du barrage.

Le mémoire est scindé en trois parties distinctes :

La première partie qui se rapporte à unesynthèse bibliographique sur les caractéristiques et les sources des polluants organique persistants.

La deuxième partie expérimentale consiste en l’étude :

De quelques paramètres physicochimiques des eaux des barrages Beni Haroun.

La troisième partie s’articule auteur de la présentation et de la discussion des résultats obtenus.

Une conclusion et quelques recommandations clôture cette étude.

(10)

Chapitre I.

Caractéristirisation et sources des divers polluants organiques

persistants

(11)

2

I. Caractérisation et sources des divers polluants organiques persistants I.1. Brève historique

Les polluants organiques persistants (POPs) sont une catégorie de polluants chimiques très dangereuse qui sont reconnus comme une grave menace mondiale pour la santé humaine et les écosystèmes (Guo et Kannan, 2015 ; Almirall et al ., 2016 ). Certains POPs sont des pesticides, certains sont des produits chimiques industriels et d’autres sont des sous - produits, produits de manière non intentionnelle suite à certaines combustions et procédés de l'industrie chimique. Les POPs sont largement présents dans l'environnement dans toutes les régions du monde. Chaque personne porte une charge corporelle de POPs, principalement dans ses tissus adipeux. La plupart des poissons, des oiseaux, des mammifères et d'autres formes d’animaux sont également contaminés par les POPs (Sassi et Bakana, 2003 ; Weinberg, 2008).

I.2. Généralités sur les polluants organiques persistants (POPs) I.2.1. Définition

Les polluants organiques persistants sont par définition, des composés organiques très résistants à la dégradation par des processus biologiques, photolytiques ou chimiques. Les POPs sont souvent halogénés, le plus souvent chlorés (Ritter et al ., 1998). Ils sont très persistants dans l’environnement et possèdent un potentiel de propagation à longue distance (Denhez ,2011). A cause de leur persistance et leur liposolublitée, la propagation et la présence dans l’environnement (Milieux ambiant comprenant l’eau, l’air, le sol et leurs interactions ainsi que tous les rapports de ces éléments avec les organismes vivants), les POPs causent des dommages même à des concentrations très faibles (PNUE, 2001).

I.2.2. Caractéristiques des polluants organiques persistants I.2.2 .1. Persistancedans le milieu naturel

Les polluants organiques persistants sont persistants dans l'environnement pendant des années voire des décennies. Ils réagissent lentement à des processus tels que la biodégradation, la photolyse, l'oxydation et l'hydrolyse. Les critères typiques de classification des POPs sont les constantes de demi-vie de dégradation : Elles sont supérieures à 2-5 jours dans l'air, de 2 à 6 mois dans l’eau, de 6 à 12 mois dans les sols et les sédiments (Wania et Mackay, 1999).

(12)

3 I.2.2.2. Transport à longue distance

Le transport des polluants organique persistants, définie le changement des lieux dans l’environnement, on parle aussi dispersions ou mobilités, et on entend par là, dans la chimie de l’environnement, la tendance des produits chimique à s’étendre dans d’autres domaines de l’environnement depuis l’endroit où ils ont été appliqués ou utilisé pour la premier fois. Il s’agit donc de la capacité des substances de parvenir à d’autre endroit, ou elle déploiera éventuellement ses effets ou sera transformée (Travel et al., 2012).

Le transport des substances est conditionné dans la nature par leur introduction dans l’environnement .La plupart des composées sont introduits dans la nature et diluée, par exemple dans l’aire ou dans le cours d’eau, la distance jusqu’à laquelle les substances sont transportés dépend de leur propriétés physique (Pression, vapeur leur solubilités), mais aussi de leur stabilité chimique, et le transport demande des temps très court. (Bliefert et Perraud, 2001). Le processus de réémission est gouverné par la température : Plus il fait chaud et plus les POPs ne se volatilisent, on observe par conséquent un transport global des POPs depuis les régions équatoriales vers les zones polaires où l’on constate une accumulation de POPs (Valleet al ., 2004). La matière organique contenue dans le sol, fixant les POPs dans les sols, est un autre facteur influençant les échanges entre le sol et l’atmosphère (Valle et al., 2004; Valle et al ., 2005).

I.2.2.3. Bioaccumulation

Les polluantes organiques persistants ont tendance à s’accumuler tout au long de la chaîne alimentaire. Les pops sont lipophiles : Ils ont tendance à se fixer sur les tissus adipeux et s’accumulent dans les organismes vivants. Ainsi, la concentration augmente le long de la chaîne alimentaire par exemple, on peut trouver de fortes concentrations de PCBs dans les mammifères (Figure 01). (Boudiguel et al ., 2011 ; Sullivan et Sandau, 2014).

(13)

4

Figure 01.Bioaccumulation des PCBs dans la chaîne alimentaire marine (Eisler, 1986 ; Burghta, 1997).

I.2.2.4.Toxicité

Les polluants organiques persistants (POPs) sont associés une vaste gamme d’effets toxiques probables ou prouvés sur la santé humaine et sur la faune tel que la dégradation du système immunitaire, des effets sur la reproduction et sur le développement et des propriétés cancérigènes (ADEME, 2004 ; Mehmetli et al ., 2007). Certain nombre de POPs sont des perturbateurs endocriniens des composés qui simulent les hormones, qui peuvent affecter ou perturber les fonctions normales du corps humain (Reiner, 2010).

I.3. Les sources industrielles et différentes types des polluants organiques persistants

Différent types :

Selon ADEME (Agence de l’environnement et de la Matrice de l’Energie), les POPs peuvent être classé en 12 groupes (Tableau01).

Produits chimiques industriels : PCBs ou appelés biphénylespolychlorés.

Sous - produits chimiques involontaires : Polychlorodibenzo-p-dioxines et

polychlorodibenzo -furanes appelé aussi (Dioxine et furannes), DDT, PCBs, HCB.et HAPs

Pesticides : (Aldrine, chlordane, DDT, dieldrine, endrine, heptachlore, hexachlorobenzène, mirex, toxaphéne et l’hexachlorobenzène), (HCB).

(14)

5

Tableaux 01. Liste des polluants organiques persistants (ADEME, 2004).

Catégorie Nom Particularité

Produits non intentionnels (Sous - Produits de réaction)

- Dioxine - Furanes -Hydrocarbures polycycliques(HAPs) -Hexachlorobenzéne(HCB)

-Sous- produits de combustion ou d’autres

procédés industriels

Produits chimique

-Biphénylespolychlorés (PCB) -Hexachlorocychlohexane

(HCH)

-Hexachlorobezéne (HCB)

-Utilisés comme isolants des fluides électriques Caloporteurs additifs dans les

pentures et le plastique -Les produits intermédiaires

de l’industrie chimique

Pesticides

-Hexachlorobenzéne Fongicides

-Lindane -Dieldrine - DDT

- Heptachlore - Endrine - Chlordane - Mirex - Toxaphéne -Chlorodécone - Aldrine

Insecticides

I.3.1.. Polychlorobiphenyls (PCBS)

Notion des PCBs et leurs différentes utilisations

Les biphényles polychlorés, ou PCBs, souvent appelés pyralènes sont des familles des composés organochlorés, appartiennent aussi au groupe des hydrocarbures chlorés en théorie il existe 209 composés différents possible. De formule chimique C12H (10-n) CLn, dans laquelle le nombre d’atomes de chlore (n) peut varier entre 1 et 10 (Figure 02). Est se déduisent du

(15)

6

biphényle, dans lequel plus d’un atome d’hydrogène est remplacé par un atome de chlore, est le PCBs possède des propriétés très spécifiques non seulement ils sont inflammables, chimiquement résistants et thermiquement stable mais ils sont visqueux (Bliefert et Perraud, 2009).

Position ortho: 2,2’ ou 6,6’

Position méta: 3,3’ ou 5,5’

Position para: 4,4’

Figure 02.Structure générale des PCBs (Pariatamby et Kee, 2016).

La stabilité de ces substances augments avec le nombre d’atomes de chlore. Les PCBs comportant plus de 4 atomes de chlore ne sont déjà plus combustible. Les PCBs commerciaux sont constitués d’un mélange de différents biphényles chlorés avec une masse en chlore de 30 à 60 % (Bliefert et Perraud, 2009).

Propriétés des PCBs

Les PCBs ont de nombreuses propriétés physiques et chimiques utiles, ce qui a contribué au développement d'applications très variées. Parmi les qualités des PCBs se trouvent la résistance au feu, une faible conductivité électrique, une grande résistance à la dégradation thermique, un haut degré de stabilité chimique et une bonne résistance à de nombreux oxydants et autres composés organiques. Ce sont les propriétés de stabilité chimique et thermique qui ont rendu les PCBs si utiles pour les applications industrielles. Ils sont ainsi utilisés dans les transformateurs électriques, condensateurs, appareils hydraulique industriels, fluide caloporteur, matériaux de construction. Cependant, celles-ci même ont été la cause d’impacts significatifs sur l’environnement et sur la santé humaine. Les PCBs sont considérés parmi les 10 polluants

(16)

7

organiques les plus persistants ; Ils sont cancérigènes, peuvent s’accumuler dans la chaine alimentaire, (PENU ,1999). À cause des risques qu’ils peuvent engendrés décrite ci-dessus la production des PCBs est interdite depuis 1985 et définitivement arrêtée en 2010 (Addou, 2009).

Distributions dans l’environnement

L’exposition aux PCBs dans l’environnement provient souvent de la redistribution de PCBs déjà relâchés. Le cycle de redistribution comprend l'évaporation dans l'atmosphère à partir de l’eau, suivie du transport dans l’air, puis redéposition des PCBs de l'atmosphère par les voies humides ou sèches ; Ceci est particulièrement vrai pour les biphényles à taux de chloration élevé, fixés à des particules avec revolatilisation subséquente. Il y a un mécanisme de bioaccumulation des PCBs dans les tissus adipeux des animaux et de l'homme et cette exposition est considérée comme étant responsable dans une large mesure des divers effets observés sur la santé (PNUE, 1999).

(17)

8

Figure 03. Mouvements des PCBs dans l'environnement (PNUE, 1999).

I.3.2. Les sous-produits non intentionnel

I.3 .2.1. Dioxine (PCDD) et furane (PCDF)

Sous le terme générique dioxine sont en fait regroupées 2010, molécules de dioxines et furannes possédant des structures chimiques proches, dérivant de celle du benzène. Plus précisément, ce sont des composés aromatiques polycycliques oxygénés (Di –et mono-oxygénés respectivement pour les dioxines et les furanes) et allogènes. Les molécules possèdent trois cycles et sont plane (Figure 04). L’halogène, le plus souvent du chlore, peut occuper jusqu'à 8 positions sur les deux cycles nombre d’atomes de leur position sur les cycles benzéniques, on

Sol Applications à système

fermé

Transformateurs Condensateurs fours à micro-ondes air conditionné Moteurs électriques Ballasts pour lampe électrique

Electro-aimants

Décharges Industrielles

Applications ouvertes Encres Plastiques Lubrifiants Cires

Retardateurs de flamme Adhésifs

Revêtements de surface Matériaux isolants Pesticides

Teintures Peintures Asphalte

Condensats de gazoducs Applications à système Partiellement fermé Fluides de transfert de chaleur Commutateurs Régulateurs de voltage Démolition de bâtiments Disjoncteurs

Pompe à vide Câbles électriques

Décharges

Les mouvements des PCB lors de la fabrication, l'utilisation et l'élimination

Recyclage des PCB intentionnel et inadvertant

Aliments Déchets

"Bourre"

Production par inadvertance Fluides hydrauliques Dragage nautique Commutateurs Equipement mis hors service

Démolition de bâtiments

Opérations de recyclage

Huiles (Marché des huiles minérales) Papiers autocopiants Plastiques

Air

Eau

Produits faits de Matériaux Recyclés

Stockage intérimaire/Elimination Permanente

Installations de stockage temporaire Incinération à haute température Installations de stockage souterraines

(18)

9

dénombre 75 molécules, encore appelées congénères, depolychlorodibenzo-Para dioxines PCCD et 135congénéres de Polychlorodibenzo -Furanes (Bodénan et Garrido, 2004).

Les dioxines et les furanes ne sont pas produits commercialement et ils n’ont aucune utilité connue. Il s’agit de sous-produits résultant de la fabrication d’autres produits chimiques. Les dioxines peuvent pénétrer dans l’environnement par suite de la production de pesticides et d’autres substances chlorées. Les furanes sont des contaminants importants des PCB. Les dioxines et les furanes sont liés à diverses réactions d’incinération à la synthèse et à l’utilisation de divers produits chimiques. Des dioxines et des furanes ont été détectés dans les émissions provenant de l’incinération de déchets d’hôpitaux, de déchets municipaux et de déchets dangereux, dans les émissions des véhicules automobiles et dans les émissions provenant de l’incinération du charbon, de la tourbe et du bois. Dix-sept des 210 dioxines et furanes contribuent de façon importante à la toxicité des mélanges complexes (Ritter et al ., 1998).

Polychlorodibenzo-P-Dioxines Polychlorodibenzo-Furanes Figure 04.Structure des PCDD et des PCDF (Sawerysyn et Visez, 2001).

I.3.2.2. Hydrocarbure aromatiques polycyclique (HAPS)

Les HAPs sont une famille de composés chimiques constitués d’atomes de carbone etd’hydrogène dont la structure moléculaire comprend au moins deux cycles aromatiques condensés .Ces molécules sont planes, rigides, non polaires et non halogénées. Les noyaux aromatiques rendent les HAPs très hydrophobes. La persistance et l’hydrophobie des HAPs augmentent avec le nombre de cycles aromatiques, tandis que leur solubilité et leur volatilité diminuent leur génotoxicité augmente considérablement avec leur poids moléculaire, les HAPs, qui sont naturellement présents dans les combustibles fossiles, se retrouvent dans tous les compartiments de l’écosystème terrestre (Lijinsky, 1991 ; Nylund et al., 1992 ; Sundermann et al., 1992 ).

(19)

10

Origine et transport des HAPs

Les origines naturelles des HAPs sont extrêmement variées , il s’agit de l’ activité volcanique, des feux de forêts, et des processus géochimiques, toutefois , une quantité importante de ces composés est d’origine anthropique et résulte notamment des procédés de pyrolyse ,de combustion utilisés dans l’industrie, les transports ou le chauffage (ADEME, 2004).

En général, les HAPs à deux ou trois cycles (Naphtalène, acénaphtène, Anthracène, Fluorène, Phénanthrène) sont présents dans l'atmosphère en phase gazeuse. Les HAPs à quatre cycles (Fluoranthène, Pyrène, Chrysène). Répartissent entre les phases gazeuse et particulaire, et les HAPs à cinq cycles et plus (Benzo[a] Pyrène, Benzo [g, h, i] perylène) se trouvent principalement dans la phase particulaire (Figure 05). La durée de séjour de ces HAPs dans l’atmosphère et leur transport à longue distance dépendent de la dimension des particules sur lesquelles ils sont adsorbés ainsi que des conditions climatiques (Offenberg et Baker, 2002).

Figure 05. Structure des HAPs (A : Naphtalène ; B : Benzo[a]Pyrène ; C : Dibenzo [a, l] Pyrène) (Juhasz et Naidu, 2000).

I.3.2.3. Hexachlorobenzène (HCB)

Hexachlorobenzène, ce fongicide autrefois utilisé pour le traitement des semences est aussi un déchet industriel de production de solvants chlorés et un contaminant de l’herbicide chlozthal.

Substance persistante dans l’environnement qui est retrouvée en concertations élevée dans le foie, le cerveau et les eoufs des oiseaux dont la nourriture été contamine par le HCB (Figure 06) (Vaufleury et al., 2013).

(20)

11

Figure 06. Structure générale d’un HCB (GTZ, 1995).

I.3.3. Pesticides

Les produits phytosanitaires ou pesticides sont par nature et définition, des molécules dotées d’une certaine toxicité (Oturan et Mouchel, 2007). Les pesticide sont des substances dont la composition et la structure chimique présent très grande variété, sont le plus souvent attachés à un usage agricole mais ils ont aussi d’autre applications, dans le domaine des aspects sanitaire (Calvet et al ., 2005) . Les pesticides : Insecticides, fongicides, acaricides, (Organiques) sont utilisés pour lutter contre les organismes «nuisibles» les sources principales des pesticides sont : L’agriculture, démoustication, traitement du bois et des sols traitement sols, usages par les particuliers (Insecticides, fongicides…) (Devillers et al.,2005 ; Chévre et Erkman ,2011) . Le dicchlorodiphényltrichloroéthane (DDT), l’hexachlorocyclohexane (HCH), le dieldrin , l’endrin, le chlordane ,l’heptachlore ,le mirex et le toxaphéne, comptent parmi les plus tristement célèbres de ces substances et font désormais l’objet d’une interdiction d’usage dans de nombreux pays due à leur grand potentiel de contamination et de risque pour la santé humaine (Yasuno,1995) . Et des effets nocifs sur un système biologique (Hoffman et al., 1995). Les pesticide organochlorés atteignent le milieu aquatique via le ruissellement, le transport aérien et les eaux de pluie, le plus souvent associés à des particules de sol en raison de leur caractère hydrophobe (Hellou et al ., 2009 ; Kaiser,2001). Une fois dans le milieu aquatique les pesticides entrent dans la chaine alimentaire et s’accumulent dans les tissus graisseaux des crustacée, des mollusques et des autres organismes (Kennish et Ruppel, 1996).

les sources industrielles:

D'une manière générale, les POPs proviennent de combustions incomplètes. Certains procédés industriels mettant en œuvre une étape de combustion (Incinération de déchets, métallurgie,

(21)

12

combustion) sont donc des émetteurs potentiels. Par ailleurs, les sources diffuses correspondant à des combustions non maîtrisées, très difficiles à évaluer et donc rarement mentionnées dans les inventaires nationaux, sont de plus en plus considérées comme des sources majeures : Incinération de fond de jardin, combustion résidentielle, feux de décharge, feux de forêts, incendies de bâtiments). D'après l'inventaire du Centre Interprofessionnel Technique d'Etude de la Pollution Atmosphérique (CITEPA) couvrant l'année 2002, les sources d'émissions anthropiques concernant les POPs relevant d'émissions industrielles sont représentés dans la (Figure 07) (ADEME, 2004).

PCBS

HCB

40%

39%

15%

Incinération des déchets 6%

Combustion résidentielle Chimie

Autres

28%

68%

Incineration des déchets 4%

Métallurgie Autre

(22)

13 HAPS

Dioxines et furanes

Figure 07. Sources d’émissions des POPs (ADEME, 2004).

I.4. Devenir des POPs dans les milieux marin et dulça-quicoles I.4.1. Dans l’eau

Les polluants organiques peuvent demeurer dans l’eau sous différentes formes. Ils peuvent être dissous ou en suspension sous la forme de gouttelettes ou de particules. Ce qui fait que sous ces différents états, ils parcourent de grandes distances dans l’eau et ce de différentes façons (Figure 08) (Samuel, 2012).

Les particules peuvent tomber au font des rivières et des lacs ou rester à la surface selon leur densité. Cela veut dire qu’elles peuvent demeurer au même endroit quant l’eau ne s’écoule

40%

30%

22%

Combustion résidentielle 8%

Transports

Industrie manufacturiére Autres

65%

20%

12%

Incinération des déchets 3%

Bois résidentiel Combustion Métallurgies autres

(23)

14

pas rapidement. Dans les fleuves, les polluants parcourent de longues distances. La distance parcourue dépend de la stabilité et de l’état physique du polluant et de la vitesse d’écoulement du fleuve. Dans les lacs et les océans les polluants sont transportés par les courants. Cela leur permet de voyager d’un continent à un autre (Samuel, 2012).

Enfin, les POPs peuvent se déposés dans les sédiments qui peuvent être considérés comme l’ultime destination de certains POPs car véhiculés par les rivières, principale voie de migration des POPs (Samuel, 2012).

Figure 08.Transport des POPs dans l’eau (Richard et Wenning, 2014).

I .5. L’impact des POPs sur l’environnement

Les polluants organique persistants possède deux types de toxicités :

La toxicité aiguë

L’exposition aux POPs est responsable d’un large éventail d'impacts sur la santé.

Toutes les substances chimiques possèdent une toxicité directe, dite toxicité aigüe. Cette toxicité, illustrée par les catastrophes industrielles de Bhopal (1984) et de Seveso (1976), se manifeste après une surexposition par divers troubles (Cutanés, gastriques, nerveux, hépatiques) (Greenpeace Suisse, 2008). Ainsi provoquent une altération des glomérules de Malpighi et des canaux collecteurs du rein tant lors d’intoxication aigues qu’à long terme en cas les pesticide (Ramade, 2000).

(24)

15

La toxicité chronique

Les effets à long terme d'exposition à des doses infimes de POPs sont plus pernicieux , parce qu'ils se déclenchent avec retard et que l'évaluation scientifiques heurte aux intérêts industriels:

Allergies, effets cancérigènes (L’exposition des POPs est susceptible d’induire des cancers de façon générale en provoquent des mutations somatiques dans les cellules exposée), atteinte à la fertilité, perturbation des systèmes nerveux et immunitaire, perturbation du système endocrinien ( Greenpeace Suisse,2008 ; Ramade , 2000 ; Botta et Bellon, 2004 ) . Les POPs peuvent également altérer la reproduction chez la femme elle provoque une diminution des cycles de menstruation, des avortements spontanés, fine diminution du poids de naissance, et une réduction du nombre de spermatozoïdes chez l’homme en cas le PCB (Martel et Mathieu, 2013).

I.6. Réglementation

 Sur le plan international

Certain nombre de protocoles et de conventions ont vu le jour et dont les plus importants Sont :

Le Protocole d’Aarhus (Danemark, Juin 1988), entré en vigueur en Octobre 2003, son objectif est de contrôler, de réduire ou d'éliminer les rejets, les émissions et les pertes de polluants organiques persistants dans l’environnement. Les POPs d'origine industrielle visés par ce texte sont les polychlorobiphényles (PCB), les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) et les Dioxines/Furannes.

La convention de Bâle (1989) : Relative au contrôle des mouvements transfrontières de déchets dangereux et de leur élimination.

La Convention de Stockholm (2001) : Est un traité mondial dont l’objectif est de protéger la santé humaine et l’environnement contre les polluants organiques persistants (POPs).

Les directives de Londres applicables à l’échange de renseignements sur les produits chimiques qui font l’objet du commerce international.

Au plan national

Sur le plan réglementaire, un important arsenal juridique a été mis en place afin de permettre à l’Algérie de se mettre en conformité avec les engagements internationaux aux quels L’Algérie a souscrit afin d’assurer la prise en charge des questions environnementales dans la perspective d’un développement durable. Ainsi, les grands principes de droit environnemental en Algérie sont consacrés dans trois textes de loi :

(25)

16

La Loi n°01-19 du 12/12/2001 : Relative à la gestion, au contrôle et à l’élimination des déchets, définit les principes de base qui conduisent à une gestion intégrée des déchets, de leur génération à leur élimination.

La Loi n°03-10 de la 19/07/2003 : Relative à la protection de l’environnement et au développement durable, consacre les principes généraux d’une gestion écologique rationnelle.

La loi n°04-20 du 25 décembre 2004 : Relative à la prévention des risques majeurs et la gestion des catastrophes dans le cadre du développement durable, définit clairement les responsabilités de chacun des acteurs impliqués dans le domaine de la prévention au niveau des zones et des pôles industriels. En outre, des textes spécifiques relatifs aux PCBs, pesticides, Dioxines/Furannes ont été élaborés pour permettre leur gestion efficace et définitive (MATE, 2006).

(26)

Chapitre II .

Matériel et méthodes

(27)

17 I. Présentation de la zone d’étude

Préalable et indispensable à toute étude efficace, la connaissance du milieu naturel doit s’acquérir dans de multiples domaines (Topographie, géologie, climatologie, hydrologie et la biogéographie, etc.…).

L’étude de cette partie comportera la description synthétique de tous ces domaines précités.

I. 1. Situation géographique

La wilaya de Mila est située dans le Nord- Est Algérien à 464 m d'altitude, et à 33 Km de la mer Méditerranée. Elle s’étend sur une superficie de (3407.60 km2). Elle est limitée au nord par les wilayas de Jijel et Skikda, à l’Est par la wilaya de Constantine, à l’Ouest par la wilaya de Sétif et au Sud par la wilaya de Batna et d’Oum El Bouaghi (Figure 09)(A.N.D.I, 2013).

Figure 09. Carte de situation géographique de la wilaya de Mila (A.N.D.I, 2014).

Le relief de la wilaya de Mila est structuré en trois ensembles morphologiques (Figure10) :

Au nord, un ensemble de hautes montagnes, caractérisé par les altitudes très élevées et des pentes excessivement marquées.

Au centre, un ensemble associant vallées – collines et piémonts, voire même quelques hauts versants.

Ausud,unensembledehautesplaines(Plainesetcollines).

(28)

18

Figure10. Carte géographique du relief wilaya de Mila (A.N.D.I, 2014).

I.2. Délimitations du barrage Beni Haroun

Le barrage de Beni Haroun, situé au nord-est de l'Algérie (Figure11), avec une superficie de 5328 Km2, le barrage de Beni Haroun représente le plus grand barrage à l’échelle notionnelle. Il est construit sur l’Oued ElKébir confluence entre l’oued Rhumel et l’oued Endja (Habila et al., 2017).

Figure 11. Situation géographique du barrage Beni Haroun ( Habila , 2008 ).

(29)

19 I.3. L’hydrographie de la région d’étude

La région de Beni Haroun se trouve au sein du bassin versant Rhumel-Kebir pour cela, nous avons jugé utile de procéder d’abord à l’étude hydrologique de ce bassin. Cette étude est faite par Mebarki en 1982 nous a servi de document principal pour la description de l’hydrologie du milieu. Le bassin versant Kebir-Rhumel se caractérise par un réseau hydrographique assez dense formé essentiellement de deux grands sous bassin.

Le sous bassin de Rhumel (170 Km), drainant une superficie de (5315 Km2), prend sa source vers (1160 m) dans les marges méridionales du tell, au nord ouest de Blaa, il traverse les hautes plaines constantinois, avec une orientation Sud Ouest, Nord Est jusqu’à Constantine. Là il change brusquement de direction et tourne presque à angle droit pour couler en oblique vers le Nord-Ouest et confluer avec l’Ouest Endja aux environs de sidi-Marouane. Le long de son chemin, oued rhumel collecte quelque affluents entres : oued Derki, Oued Athménia, Oued seguin, Oued Bou-Merzoug, Oued Smendou et Oued El-Kotne.

Le sous bassin d’Oued Endja (140 Km) drainant une superficie de (2160 Km2) a sa source prés de Douar Tassadane situé au Nord-Ouest de Ferdjioua. Il suit une direction Sud Ouest à travers les reliefs montagneux du tell, parallèlement à la chaîne numidique qui le borde au nord.

Cet Oued voit grossir son débit régulièrement par l’intermédiaire des affluents d’Oued Bouslah, Oued Rama, Oueds (Redjas, Melah et Kebir) (Mebarki, 1982).

I.4. Contexte géologique

Une cour d’eau, siège de transport d’éléments de diverses natures est ses paramètres physicochimiques sont fortement influencés par la nature géologique des terrains drainés. Le bassin versant Kebir–Rhumel est composé de domaines géologiques très différents : Le domaine des plaines polio-quaternaires et des horsts calcaires (Hautes plaines). Les bassins néogène a dominance argileuse de Constantine-Mila, le domaine des nappes (Tectonique) de djemila (Marnes et calcaires - Marneux), la dorsale kabyle (Calcaires jurassiques) et les massifs gréseux numidiens et enfin le domaine du socle granitique et cristallophyllien de la petite Kabylie d’EL Milia (Mebarki, 1982).

I.5. Climatologie

Le secteur étudié se trouve à la jonction de deux domaines climatiques différents (Figure12) un climat tempéré et humide au Nord, caractérisé par un été sec et chaud et un hiver

(30)

20

doux et humide. L’étude climatologique de la région montre que le climat prédominant est de nature continentale avec des influences orographiques appréciables dans les secteurs sud et ouest. L’humidité de l’air est toujours plus élevée en hiver et plus faible en été. Les précipitations sont minimales en été et maximales en hiver (Mebarki, 2005).

Figure12. Carte simplifiée des zones bioclimatiques de l’Est algérien (Mebarki, 2005).

I.5.1. Précipitations

La pluie est un facteur climatique très important qui conditionne l’écoulement saisonnier et influence directement le régime des cours d’eau ainsi que celui des nappes aquifères (Boulbair et Soufane , 2011 ). La région d’étude est considérée parmi les régions arrosées avec une moyenne de l’ordre de 576.13mm/an. Les précipitations sont également variables et irrégulières d’une année à l’autre, généralement les pluies sont abondantes entre le mois de janvier et de novembre. Juin, Juliet, août sont les mois les plus secs de l’année (Tableaux 2).

Tableaux 02. Les précipitations enregistrées du niveau du barrage Beni Haroun (2006-2016) (ANB, 2017).

Mois Jan Fév Mar Av Mai Jun Jul Août Sep Oct Nov Dec

P (mm) 84,73 101,51 80,93 44,63 30,09 6,93 1 5,51 37.88 39.13 78.4 576.13

I.5.2. Températures

Tableaux (3), montre que les températures mensuelles de barrage Beni Haroun atteignent leur minima au mois de janvier, avec une moyenne de (7.96°C). Les maxima sont observés au mois de juillet, avec une valeur de (26.38°C).

(31)

21

Tableaux 03. La température de barrage Beni Haroun (2006-2016)(ANB, 2017).

Mois Jan Fév Mar Av Mai Jun Jul Août Sep Oct Nov Dec T (°C) 7,96 7,71 9,85 13,52 17,28 22,31 26,38 26,26 22,21 17,90 12,29 8,31

I.5.3. Vent

Le vent est un facteur important du climat qui influe sur l’humidité, la température et l’évaporation. La fréquence et la vitesse du vent sont variables au cours de l’année. En hiver, les vents dominants sont souvent secs et froids, ils ont une direction Nord-Ouest et parfois Nord- Est. Pendant la période estivale et particulièrement de Mai à Septembre, les vents secs et chauds (Sirocco) ont une direction Sud- Ouest et parfois Sud-Nord, ils soufflent en moyenne durant 15 jours par ans (Debeiche, 2002).

I.6. Synthèse climatique

Notre zone d’étude est caractérisée par un climat de type méditerranéen, son régime climatique dépend de deux paramètres principaux : la précipitation météorologiques et la température Les données utilisées sont apportées de la station météorologique du barrage (ANB, 2017).

Diagramme Ombrothermique

L’analyse des données climatiques du barrage Beni Haroun permet de tracer le diagramme ombrothermique de Gaussen, selon l’échelle (P=2T). Ce dernier permet l’apparition de deux périodes, l’une humide de 240 jours, elle s’étale du mois d’octobre au mois de mai, l’autre sèche de 120 jours s’étend du mi-mai au début d’octobre (Figure 13).

Figure 13. Diagramme ombrothermique de la région d’étude (Période2007 à2016)

0 20 40 60 80 100 120

0 10 20 30 40 50 60

T(C°) P(mm) Période

humide Période

humide Période

sèche

Température (°C) Pcipitation (mm)

Mois

(32)

22 II. Echantillonnage

II.1. Sites d'échantillonnage

Les échantillons de l’eau ont été prélevés au niveau de trois stations sélectionnées en fonction des sources de pollution possible et de l’accessibilité. La première station est située dans l’estuaire d’Oued Rhumel, qui reçoit les eaux usées industrielles et domestiques de la ville Constantine (avec une population totale d'environ 940 000 habitants). La deuxième station est située au niveau de l’estuaire d’Oued Endja. Cette station reçoit les eaux usées de certaines communes de la wilaya de Mila (avec une population totale d'environ 770 000 habitants). La troisième station est située sur le bassin du barrage Beni Haroun. Cette station, reçoit les eaux des deux stations précédentes (Figure14).

Figure 14. Les stations d'échantillonnage dans le barrage Beni Haroun(Habila et al., 2017).

II .2. Prélèvement des eaux

Quatre campagnes d'échantillonnage saisonnier ont été réalisées (mars 2015, mai 2015, août 2015, octobre 2015). Au total 36 échantillons d'eau ont été prélevés à raison de trois échantillons par station et par campagne d’échantillonnage. Les échantillons sont transportés dans une glacière au laboratoire. Une fois au laboratoire chaque trois échantillons ont été mélangés et stockés dans un congélateur à -32 °C jusqu’à l’analyse.

(33)

23 III. Caractéristique physicochimique des eaux

III. 1. Mesure in - situ

Les paramètres physicochimiques des eaux a été effectué selon les techniques de Rodier la température, le pH, ont été mesurés in situ à l’aide d’un multi paramètre portatif (Rodier et al ., 2005).

III.2. Préparation des échantillons

Au laboratoire les échantillons d’eau on été filtré à 0,45µm, et stockés dans un réfrigérateur à -32°C dans des flacons en verre préalablement nettoyer par l’hexane.

IV. L’extraction des POPs dans l’eau IV.1. Protocol des extractions

Les échantillons de l’eau ont subi une extraction liquide-liquide. Un échantillon de 250 ml d’eau à été extrait trois fois dans une ampoule à décanter de 1L, à chaque fois 30 ml de dichlorométhane a été ajouté et le mélange a été agité durant 4 minutes. Après décantation, la phase organique a été récupérée. Les trois phases organiques obtenues ont été ensuite réunies puis filtrées à travers un filtre contenant 15 g de sulfate de sodium anhydre afin d’éliminer toute trace d’eau du solvant. L’extrait a été enfin concentré par évaporation en utilisant un évaporateur rotatif, puis l’extrait sec a été dissout à nouveau dans 1 ml d’hexane de qualité CPG. Les résidus sont repris dans 1,5 ml d’hexane et gardés dans de petits flacons en verre pour l’analyse par CPG/MS (Figure15) (Kennedy et al 1998).

Un échantillon de 250 ml d’eau à été extrait trois fois dans une ampoule à décanter de 1L, à chaque fois 30 ml de

dichlorométhane a été ajouté et le mélange a été agité durant 4 minutes.

Après décantation, la phase organique a été récupérée.

Les trois phases organiques obtenues ont été ensuite réunies puis filtrées à travers un filtre contenant 15 g de sulfate de sodium anhydre.

L’extrait concentré par

évaporateur rotatif.

Le résidu analysé par CPG/MS .

(34)

24

Figure15 : Le principe des extractions des POPs IV.2.Principe de fonctionnement de CPG/MS

La chromatographie en phase gazeuse (CPG)

Est une technique qui permet de séparer des molécules d’un mélange éventuellement très complexe de nature très diverse. Elle s’applique principalement aux composés gazeux ou susceptibles d’être vaporisés par chauffage sans décomposition. L’échantillon (Un liquide volatile) est d’abord introduit en tête de colonne par l’intermédiaire d’une micro seringue qui va traverser une pastille en caoutchouc, appelée « septum », pour se retrouver dans une petite chambre en amont de la colonne appelée « injecteur ».

L’injecteur est traversé par le « gaz porteur » et porté à une température appropriée à la volatilité de l’échantillon. Les quantités injectées peuvent varier de 0.2 à 5,0 µL. En suite, une fois rendus volatils, les différents composés de l’échantillon vont être emportés par le gaz vecteur à travers la colonne et se séparer les uns des autres en fonction de leur affinité avec la phase stationnaire qui va provoque un phénomène de « rétention chromatographique » avec les différents composés. Plus le composé a d’affinité avec phase stationnaire, plus il mettra de temps à sortir de la colonne. La rétention chromatographique est le temps qui s’écoule entre l’injection de l’échantillon et l’apparition du signal maximum du soluté au détecteur. Pour favoriser le transport de tous les composés à travers le colon ; Il faut déterminer la bonne température du four. En général, la température doit être supérieur à la température d’ébullition des composés .On peut travailler en isotherme, c’est à-dire avec une température fixe durant toute l’analyse ou avec un programme de température qui varie.

(35)

25

A la sortie de la colonne, les composés rencontrent un élliment essentiel qui est appelé

« détecteur ». Cet élément évalue en continu la quantité de chacun des constituants séparés au sein du gaz porteur grâce à la mesure de différentes propriétés physiques du mélange gazeux. Le détecteur envoie un signal électronique ver un enregistreur qui dessinera les courbes de chaque pic en fonction de leur intensité (Courbe de type Gaussienne). L’ensemble des pics est appelé.

Figure16. Le principe d'un appareil de chromatographie à gaz (Denat et Savary, 2010).

(36)

Chapitre III .

Résultats et discussions

(37)

26

I. Résultants des paramètres physicochimiques de l’eau

Les résultats des paramètres physico-chimiques des eaux du barrage Beni Haroun wilaya de Mila Algérie sont regroupés dans le (Tableau 04).

Tableau 04. Paramètres physicochimiques mesures dans les eaux des diverses stations.

Site Mois Température (°C) pH RH 14.1±0.3 7.43±0.01 BH Mars 2015 16.1± 0.5 7.54±0.02

EN 16.1± 0.1 7.42±0.02

RH 23.1±0.3 7.72±0.01 BH Mai 2015 24.2±0.1 7.80 ±0.03 EN 21.1± 0.1 7.63±0.03 RH 26.2± 0.1 8.15±0.05 BH Aout 2015 25.7± 0.1 8.35±0.01 EN 24.9±0.1 8.99±0.01

RH 19.8± 0.1 7 .76 ±0.01 BH Octobre 2015 19.1± 0.1 7.76±0.02 EN 18.7± 0.1 7 .98±0.01 I.1. La température

L’étude du (Tableau 04) montre que les eaux du barrage de Beni Haroun ont des

température qui fluctuent entre une valeur moyenne minimale de l’ordre de (14.1±0.3)°C enregistrée à côté d’Oued Rhumel (RH) au mois de Mars, et une valeur moyenne maximale de

l’ordre de (26.2±0.1) °C relevée au mois de Aout au niveau de la même station.

Dans la zone d’étude les valeurs de températures suivent un rythme saisonnier, avec une augmentation pendant la période (Mai et Aout) et une diminution au mois de (Mars et Octobre) (Figure17).

(38)

27

Figure 17.Variabilité spatiotemporelle des températures des eaux des diverses stations (Mars à octobre 2016).

I.2. pH

L’étude du (Tableau 04) montre que les eaux du barrage de Beni Haroun ont des pH qui fluctuent entre une valeur moyenne minimale de (7.42±0.02) observée au niveau de Oued Endja (EN) durant le mois de Mars , et une valeur moyenne maximale (8,99 ±0.01) signalée au niveau de la même stations durant le mois de Aout.

D’une manière générale, les valeurs du pH présentent de faibles fluctuations spatiotemporelles pendantes le mois de (Mars et Octobre) (Figure 18). Cependant une légère augmentation a été observée durant les mois de (Mai et Aout).

Figure 18.Variabilité spatiotemporelle du pH des eaux des eaux des diverses stations (Mars à octobre 2016).

0 2 4 6 8 10

Mars Mai Aout Octobre

pH

Mois

BH EN RH 0

5 10 15 20 25 30

Mars Mai Aout Octobre

Tempirature °C

Mois

BH EN RH

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