Etude de la pollution marine

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Remerciements Dédicace

Liste des abréviations Liste des tableaux Liste des figures lntroduction générale

1.1. Eau de mer

1.1.1. Définition

1.1.2. Caractéristiques

Table des matières

Chapitre I : synthèse bibliographique

1.2. Composition de l'eau de mer

1.2.1. les éléments principaux I.2.2.Autre éléments minéraux I.2.3.Matiéres organiques

I.3.Les propriétés physico-chimiques de l'eau de mer

1.3.1. Salinité 1.3.2. la densité

1.3.3. Température (T°)

1.3.4. Potentiel d'hydrogène (pH) 1.3.5. la conductivité

1.3.6. Oxygène dissous

1.3.7. la température de congélation 1.3.8. La résistance

1.3.9. La pression osmotique 1.3 .10. Turbidité

I.4.pollution marine

I .4.1.Nature et origine de la pollution marine

5

6

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I .4.1.1.Les polluants

a. Les macropolluantes b.les micropolluants

I .4.1.2. Cheminement des polluants dans le milieu aquatique

a.1es retombées atmosphériques

b.le ruissellement

c.les rejets par les émissaires

d.les rejets directs

1.4.1.3 .Les types de pollution marine

a.pollution chimique b.Pollutions physique c.pollution biologique

I .4.1.4.Les sources de pollution marine

a.La pollution chronique b.Pollution accidentelle

I.5.Généralités sur les métaux lourds I.5.1.Définition

I.5.2.Classification des métaux lourds

a.métaux essentiels ou oligo-éléments b.les éléments traces non essentiels

I.5.3.Origines des ETM

a.origine naturelle b.origine anthropique

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I.5.4.Les propriétés physicochimiques

a.1a solubilité

b.la stabilité

c.la volatilité

I.5.5.Toxicité des métaux lourds

a.Toxicité pour les végétaux b.Toxicité pour 1'homme

I.5.6.Présentation des éléments métalliques

1.5.6.1.Le Plomb

l.5.6.2.Le Cuivre

I.5.6.3.Le Chrome

I.5.6.4.Le Zinc

I.5.6.5.Le Mercure

1.5.6.6. le Nikel

Chapitre H : Matériels et méthodes

11.1.Situation et présentation de la région de Jijel

11.1.1. Climat régional

II.2.Présentation de la zone d'étude

11.2.1. sources de contamination

11.3. l'échantillomage

11.3.1. le choix et le mode de lavage du flacon

II.3.2.procédure du prélèvement

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11.3.3. les paramètre mesurés sur le terrain

a. Température b.conductivité

11.3.4. les paramètres mesurés au laboratoire

a. Turbidité

b. Salinité

11.4. Mode de prétraitement et préparation des solutions

11.4.1.Choix des sites de prélèvements

II.4.2.Appareillage et réactifs

11.4.3. Préparation de verrerie

11.4.4. Préparation des échantillons pour le dosage

II.4.5.Etalomage

11.5. Dosage des métaux lourds par spectroscopie d'absorption atomique

11.5.1. Principe de la spectroscopie d'absorption atomique

11.5.2. Les lampes à cathode creuse

11.5.3. Le nebulisateur

11.5.4. La flamme

Cha,pitre m : Résultats et Discussion

111.1. Résultats physico-chimique

111.2. Résultats des métaux lourds de deux études

Conclusion générale Références bibliographiques

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Liste des abréviations

Cd : Cadmium.

Cu : Cuivre.

Ba : Baryum.

Pb : Plomb.

Zn : Zinc.

Ni : Nickel.

Fe : Fer.

F : Fluor.

Hg : mercure.

Co : Cobalt.

Mo : Molybdène.

Mn : Manganèse.

Sb : Antimoine Sr : strontium.

Cr : Chrome.

Ge : Gemanium V : vanadium U : uranium Se : sélénium.

Ta : Tantale

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u.m.a : unité de masse atomique.

mg/ Kg : milligramme par kilogramme.

m : mètre.

Km3 : Kilomètre cube.

d : densité.

ETM : éléments traces métalliques.

0 : Degré.

°C : Celsius (degrés).

% : pour cent.

ppm : Partie par million.

Hg/l : microgramme par litre.

8 : 8ramme.

Mm : millimètre.

mol/I : mol par litre.

V : volte.

mA : milliampère.

mbar : millibar.

Hs/cm : microsimense par centimètre DDE : Dichlorodiphényldichloroéthyléne.

PCB : Polychlorobiphényles.

ml: millilitre.

Kpa : Kilo Pascal.

atm : pression atmosphérique.

mm/an : millimètre par année.

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POP : Polluants Organiques Persistants.

g/1 : gramme par litre.

mg/kg : milligramme par kilogramme.

C02 : dioxyde de carbone.

C03-2 : Carbonate.

Cu (OH)2 : Hydroxyde de cuivre.

Hgs : sulfure de mercure.

HgcH3 : monométhyl de mercure.

SAA : spectrométrie d'absorption atomique.

Gesamp : Group of expert on the scientific aspect of marine pollution.

h : Heure

NTU : Nephelometric Turbidité Unit.

JTU : Jackson Turbidité Unit.

FTU : Formazin Turbidité Unit.

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Liste des Tableam

Chapitre I : synthèse bibliographique

Tableau 1.1 : concentrations des éléments principaux pour une eau de mer de salinité De350/oo

Tableau 1.2 : concentrations des différents éléments mineurs Tableau 1.3 : salinité de différentes mers fermées ou peu ouvertes Tableau 1.4 : PH de l'eau de mer

Tableau 1.5 : conductivité de 1'eau de mer (Hs.cm-')

4 4 6

7

7

Tableau 1.6 : les différentes classes de turbidité en fonction de la qualité visuelle de l'eau .... 9

Tableau 1.7 : Classification périodique des éléments

Tableau 1.8 : le rapport du flux lié à l'activité humaine et le flux naturel des métaux lourds.18 Le tableau 1.9 : présente une synthèse des principales sources de métaux et métallo.i.des ... 19

Tableau 1.10 : impacts des métaux lourds sur la santé humaine

ChapitDe H : Matériels et méthodes

Tableau 11.1 : information générale d'échantillonnage

Chapitre IH : Résultats et Discussion

Tableau 111.1 : Résultats des analyses physicochimiques de l'eau in situ des différentes stations de Prélèvement

Tableau.III.2 : Résultats de l'analyse en métaux lourds

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Liste de figure

Chapitm I : synthèse bibliographique

Figure 1.1. : Sources et cheminements de la pollution marine

Chapitre H : Matériels et méthodes

Figure 11.1 : situation géographique de la Wilaya de Jijel

Figure 11.2 : sources de contamination de plage Rabta Figure 11.3 : les flacons immergés dans l'acide Nitrique

Figure 11.4 : localisation géographique des sites de prélèvements

Figure 11.5 : la verrerie du laboratoire immergée dans l'acide Nitrique Figure 11.6 : étape de la préparation des solutions pour la minéralisation Figure 11.7 : étape de la minéralisation

Figure 11.8 : étape de la filtration et la dilution

Figure 11.9: Spectrophotomètres de flamme : (a) appareil à simple faisceau (b) appareil à double faisceau

Figure 11.10 : Cathode creuse : source pour la spectrométrie d'absorption atomique ... 41

Chapitre IH : Résultats et Discussion Figure 111.1 : variation de pH en fonction des sites des prélèvements Figure 111.2 : variation de la température en fonction des sites des prélèvements ... 43

Figure 111.3 : variation de la conductivité en fonction des sites des prélèvements ... 44

Figure 111.4 : variation de la salinité en fonction des sites des prélèvements ... 45

Figure 111.5 : variation de la turbidité en fonction des sites des prélèvements ... 46

Figure.III.6 : poulpe commun (Octopusvulgaris)

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Figure.III.7 : Photographie de la baie d'Alger montrant les trois sites d'échantillonnages. . .48 Figure.III.8 : teneur de Mn en (mg/kg)

Figure.III.9 : teneur de Fe en (mg/kg) Figure.III.10 : teneur de Cd en (mg/kg) Figure.III.11 : teneur de Pb en (mg/kg) Figure.III.12 : teneur de Zn en (mgÆg) Figure.III.13 : teneur de Cu en (mg/kg)

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Introduction générale

Le terine de pollution marine fait l'objet d'me définition, recomue par l'ensemble de la communauté scientifique internationale, comme étant « l 'introduction par l'homme,

directement ou indirectement, de substances ou d'énergie dans le milieu marin». Ceux-ci occasionnent des effets néfastes tels que :

- Des nuisances envers les ressources biologiques.

-Des risques pou la santé de l'homme, des entraves aux activités maritimes (y compris la pêche).

-Une altération de la qualité de l'eau de mer du point de vue de son utilisation et une dégradation des valeus d'agrément".

La pollution chimi.que n'est donc qu'une des modalités possi.bles de la peTturbation anthropique des milieux marins qui comprend aussï la pollution bactériologique, la pollution themique, les effets liés à des apports de macro déchets, de matières sédimentaires.

Concemant les substances chimiques, le mot pollution est associé à celui d'effets néfastes su la faune et la flore marine. En leu absence, il convient de parler de contanrination

chimique des milieux aquatiques, désignant la simple présence de substances dans le milieu.

Les métaux louds sont pami les toxiques les plus étudiés pou essentiellement deux raisons : 1. Leu élimination du milieu aquatique n'est pas habituellement réalisée par des processus naturels comme les polluants orgariques.

2. Les substances organiques et minérales les maintiennent facilement, d'où la possibilité de leu accumulation dans les sédiments.

La pollution métallique des eaux marines constitue un sujet de recherche particulièrement intéressant. En effet, des quantités importantes de métaux louds sont rejetées dans l'eau de mer suite aux activités humaines qui constituent les principales sources de pollution de notre environnement.la destination finale de ces métaux étant les sédiments des mers et des océans, où ils seront utilisés par une variété de micro-organismes aquatiques qui les transfoment en d'autres fomes plus toxiques . [1]

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Introduction générale

Dans certain circonstances, ils passent à travers Lme chaine tropique est devieme m danger pemanent pou l'homme, cette pollution a été mise en évidence par

l'empoisonnement par le mercure des habitants de la baie de minamata au japon (1950) provenant de la consommation habituel du poisson à haute teneu en ce métal [2].

Ce travail est constitué de trois chapitres :

• Le premier chapitre sera consacré à une synthèse bibliographique, divisée en trois parties, la première comporte les propriétés de l'eau de mer, la pollution marine, ainsi que la pollution par les métaux louds.

• Le deuxième chapitre décrit les deux zones d'études, avec leus situations

géographiques, et différentes méthodes suivies duant ce travail et le matériel utilisé.

• Le troisième chapitre est consacré à la présentation des résultats obtenus avec leurs interprétations, ainsi un exemple su le dosage des métaux louds pou differentes etudes.

Enfin on temine par une conclusion générale.

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Chapitre I

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1.1. L'eau de mer :

1.1.1. Définition :

Synthèse bibliographique

L'eau de mer est l'eau salée des mers et des océans de la terre ; elle contient, en dehors de la matière en suspension, presque tous les corps simples sous fome de sels dissous, elle occupe un volume estimé de 1340 millions de km3.

1.1.2. Caractéristiques :

L'eau de mer est un gout salé très caractéristique, le chlorure de sodium qui lui confère cette propriété, n'est pourtant que l'un des nombreux composants de 1'eau de nos océans. En fait, la plupart des éléments chimiques comus su la terre s'y trouvent, en abondance ou à 1'état de traces, sous la fome de sels ou de gaz dissous.

C'est toutefois la teneu en sels qui détemine la salinité, elle est en moyenne de 35°/oo [3].

1.2. Composition de ]'eau de mer :

1.2.1. Lcs éléments principaux :

Si la masse totale des sels dissous peut varier, le rapport des concentrations des différents éléments est stable .Cette constante des rapports est appelée loi de Marcet ou de Dittmar. Les éléments principaux, c'est-à-dire ceux qui contribuent d'une façon notable à la masse de sels dissous dans les océans, représentent 1 1 éléments différents.

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£!±±±2αre l Synt±.èse bibHograpF!g!±±

Tab]eau 1.1 : concentrations des éléments principaux pou une eau de mer de salinité lk 35%o. [4]

Eléments Concentrations E]éments Concentrations

(m8Œ) ^(m8flig)

Chlorue (Cl-) ^{19 353} Sodium O¢a+) 10160

Sulfate (S042-) 2712 Magnesium (Mg2+) ¹²⁴⁹

BicarbonateŒCO -3) 142 Càlcium (Ca2+) ⁴¹³

Bromue Œr-) 67 Potassium (K+) ³⁸⁷

Fluorue (F-) ¹ strontiLm(sr2+) 8

Bore 4

I.2.2.Autre é]éments minéraux :

L'eau de mer contient de nombreux autres éléments à des concentrations beaucoup plus faibles. Malgré leurs faibles concentrations, ces éléments ont ume importance dans des processus biolodques et organiques.

Tab]eau 1.2 : concentrations des différents éléments mineus. [4]

Eléments Concentrations en ug/] Eléments Concentrations en Hg/l

Li 170 Cu ³

Al ¹⁰ Zn ¹⁰

Si 3000 As 3

P 70 Rb ¹²⁰

Ti ¹ Mo ¹⁰

V 2 I 60

M ^{2 Ba 30}

Fe ¹⁰ U 30

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Chapitre 1 Synthèse bibliographique

Un litre d'eau de mer contient entre 30 à 40g de sels alors que les matières en suspension représentent quelques dizaines de mg/1 (mis à part aux embouchues de certains fleuves particulièrement chargé en matériaux terrigènes). Ces particules peuvent être finement divisées augmentant ainsi grandement les surfaces réactionnelles, ce qui peut avoir une importance notable su les propriétés physico-chimiques de l'eau de mer.

I.2.3.Matiéres organiques :

Les basses concentrations de matières organiques dans l'eau de mer rendent leur analyse chimique très compliqué. Par convention on sépare par filtration su des filtres de O.5 Hm les matières dissoutes des matières organiques particulaires. Parmi les matières organiques dissoutes, on trouve des chlorophylles et caroténo.i.des de la vitamine Bi2, des

monosaccharides, des amino-acides. Les matières organiques particulaires sont

principalement constituées d'animaux et végétaux du zooplancton (ou leurs résidus). Elles peuvent représenter de 10 à 60 % de la matière en suspension [4].

I.3.Les propriétés physico-chimique de I'eau de mer :

1.3.1. Salinité :

La caractéristique la plus importante de l'eau de mer est la salirité, c'est -à-dire leu teneu globale en sels. Une douzaine d'espèces ioniques sont présentés dans l'eau de mer dont la salirité moyenne est voisine de 35g/L.

La salinité diffère dans le cas des mers femées ou peu ouvertes su les masses océaniques.

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Chapitre 1 Synthèse bibliographique

Tableau 1.3 : salinité de différentes mers femées ou peu ouvertes. [4]

Origine de I'eau Salinité (8/1)

Mer baltique ¹⁷

Mer noire ^{22 à 25}

Océans atlantique et pacifique 32 à 38

Mer méditerranée ^{37 à 40}

Merrouge-GolfArabique 40 à 47

Mer morte ²⁷⁰

1.3.2. La densité :

Rapport de la masse volumique de l'eau de mer à celle de l'eau distillée à une

température de 4°C. La densité des océans et en moyenne de l'ordre de 1,035 à 1,036. De plus, elle dépend de la salirité et de la température. [4]

1.3.3. La Température :

E11e 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. La mesure de la

températue est indispensable pou l'interprétation ou le traitement d'autre paramètre. Ainsi, la saturation des gaz dissous est fonction de la température et la mesure du pH requiert la connaissance de la températue [5].

1.3.4. Potentiel d'hydrogène :

C'est un paramètre qui pemet de mesurer l'acidité ou la basicité d'une eau. Le pH de 1'eau de mer voisin de 8.2, est principalement fixé par la présence des carbonate : C02 ;

HCO-3 ; C03-2. La modification des concentrations en C02 (dû à la respiration, photosynthèse, échange air océan) ou précipitations de C03-2 entraine donc une modification du pH.

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La mesure du pH aura deux applications à considérer séparément : le suivi de la qualité des eaux, d'une part et les études themodynamiques des équilibres chimiques, d'autre part [5].

Tableau 1.4 : pH de l'eau de mer [6].

Océan ou mer pH

Atlantique 8,25

Indien 8,25

Bàltique 8,15

Méditerranée 8,00

ROu8e 8,20

1.3.5. La conductivité :

La conductivité de l'eau de mer est de l'ordre de 40LLs.cm-L. Elle Subit des variations importantes suivant la températue et la salirité.

Tab]eau 1.5 : Conductivité de l'eau de mer (Lis.cm-t). [6]

Salinité (%)

Température

25OC 15OC 5OC

10 17,345 13,967 10,616

20 32,188 25,967 20,816

30 46,213 37,351 29,090

35 53,025 42,896 33,457

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Chapitre 1 Synthèse bibliographique

1.3.6. Oxygène dissous :

Dans l'eau de mer aérée, la concentration en oxygène dissous est très variable puisqu'elle dépend des facteus physiques, chimiques et biologiques suivants : échanges à l'interface air- océan, diffusion et mélanges au sein de la masse d'eau, utilisation dans les phénomènes de photo-oxydation, les réactions d'oxydation chimique, les mécarismes de respiration et de nitrification par les organismes aquatiques, 1a production par la photosynthèse. [6]

La dissolution de l'oxygène est gouvemée par les lois physiques et dépend de la pression atmosphérique, de la températue et de la salinité de 1'eau.

La solubilité de l'oxygène est de 2,8.104mol.l-ï à 20°C en eau pure alors qu'elle est réduite à 2,3.104 mol.l-] à 20°C pou une salinité de 35%o. En général, la concentration en oxygène dissous est comprise entre 0 et 5.10-3 mol.l-].

La quantité d' oxygène dissous de provenance atmosphérique peut être théoriquement calculée d'après la loi de Henry qui stipule que le volume de gaz dïssous est proportionnel à la concentration de ce gaz dans la phase vapeu en contact avec le liquide :

v-Œ.C.P

Avec :

/ V : volume du gaz dissous dans la phase liquide.

/ Œ : Coefficient de solubilité du gaz.

/ C : Concentration du gaz dans la phase vapeur.

/ P : Pressiontotale.

1.3.7. La température de congélation :

Elle dépend de la salinité et varie souvent entre 0 et 2,5°C. Par ailleus, pour une salinjté égale à 35 g/1 à 4000 m de profondeu, la température de congélation de l'eau de mer est de -1,9°C. [7]

1.3.8. La résistance :

La résistance de l'eau de mer su une distance de 1,3 Km est équivalente à celle d'un millimètre ( 1mm) d'eau pure augmente de 10% quand la température diminue. [7]

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Chapitre 1 Synthèse bibliographique

1.3.9. La pression osmotique :

Lorsque l'on dissout un corps dans un solvant liquide, on constate qu'un certain nombre de propriétés physiques de ce demier sont modifiés, en particulier, il y a abaissement de la températue de congélation et diminution de la pression de vapeur saturante. Ces différents effets sont liés à l'existence à l'intérieu de la solution, d'me pression particulière appelée

« pression osmotique » jouant un rôle d'une pression d'expansion exercée par les molécules du soluté [8].

1.3.10. Turbidité :

Elle permet de préciser les infomations visuelles de la couleu de l'eau. La tubidité est causée par les particules en suspension dans l'eau (débris organiques, argiles, organismes microscopiques.. .). Cependant, une turbidité forte peut pemettre à des micro-organismes de se fixer su les particules en suspension, la qualité bactérioloSque d'une eau turbide est donc suspecte.

Tableau 1.6 : les différentes classes de turbidité en fonction de la qualité visuelle de l'eau. [9]

Turbidité NTU Qualité de I'eau

NTU < 5 eau incolore

5 < NTU < 30 eau légèrement trouble

m>50 e;mtrf f,ÏfN,rif i ÆF`Ù.J,,

•f"çstï,yï#iE

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Chapitre 1 Synthèse bibliographique

1.4. Pollution marine :

La pollution marine comprend une gamme de menaces. Y compris à partir de sources terrestres. Les déversements d' hydrocarbues, eaux usées non traitées, l'envasement,

l 'eutrophisation (enrichissement en élément nutritifs), les espèces envahissantes, les pollutions organiques persistants (POP), métaux lourds des résidus miniers. D'autres sources.

L'acidification, substances radioactives, les déchets marins, la surpêche et la destruction des habitats côtiers et marins.

Selon le Gesamp, c'est l'introduction par l'homme dans le milieu marin y compris les estuaires directement ou indirectement des substances ou d' énergie pouvant entraîner des effets délétères tels que dommages aux ressouces biologiques, danger pou la santé humaine, entraves aux activités maritimes (pêche), diminution de la qualité de l'eau de point de we son utilisation et réduction des possibilités offertes dans le domaine des loisirs [10].

La particularité de la pollution dans le milieu marin est qu'elle ne reste pas localisée comme cela peut arriver su terre. Les substances polluantes se dispersent au grès des vents et des courants.

De plus, si elles peuvent passer facilement de la terre vers la mer, la plus grosse part des polluants ne peut pas passer de la mer vers la terre, Ces substances qui arrivent dans le milieu marin y sont piégées.

1.4.1. Nature et origine de la pollution marine :

Une substance d'origine anthropique rejetée dans le milieu est un contaminant, si elle exerce des effets défavorables su le plan biologique, il s'agit alors d'un polluant. Ou d'un xénobiotique. Ce demier teme désigne toute substance qui n'existe pas à l'état natuel et qui se caractérise par une forte toxicité à des faibles concentrations. Les contaminants rejetés dans l'environnement finissent par se retrouver plus ou moins rapidement dans les milieux

aquatiques, en particulier estuariens et côtiers, ou ils peuvent avoir des effets à couft et à long teme. [11]

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Chapitre l Synthèse bibliographique

1.4.1.1. Les polluants :

Le polluant est tout agent physique, chimique ou biologique dans un hydrosystème, qui provoque par sa concentration dans l'eau, des perturbations préjudiciables au bon équilibre de l'écosystème et en réduit les possibilités d'usages de l'eau.

læ comportement dans 1'environnement d'une substance est difficile à appréhender car il dépend de ses propriétés et la nature du milieu dans lequel elle se trouve. Par exemple, sa capacité à se trouver dans l'atmosphère dépend à la fois de son degré de volatilité et de sa solubilité dans l'eau [11]. On distingue :

a. Les macropolluantes :

Ce sont des molécules naturelles qui se trouvent dans l'environnement à des concentrations différentes de celles habituellement observées, ce qui entraîne une augmentation de la cinétique des réactions biochimiques.

b . Les micropolluants :

Produit actif minéral ou organique su5ceptible d'avoir une action toxique à des concentrations infimes (de l'ordre du ug /1 ou moins).

Les micropolluants sont susceptibles de contaminer les dïffërents compartiments eau/aïr/sol puisqu'ils sont directement introduits au sein même de l'écosystème. Les mécanismes de transfert de ces polluants, depuis leurs émission et les zones de traitement jusqu'aux sols, aux eaux de surface et aux eaux souterraines, font intervenir leur cycle de vie couplé au cycle de l'eau

Par leus propriétés intrinsèques, les micropolluants sont dangereux. L'intensité et la duée de leu présence dans les eaux (facteus d'exposition) conditionnent le risque pou les milïeux aquatiques et les écosystèmes, ajnsj que pou la santé humaine. Ces polluants, en raison même de leu impact dans le milieu, font de plus en plus 1'objet d'un suivi régulier.

Cependant, leu détection dans les cours d'eau est difficile, en raison de la multiplicité des substances, 1a variabilité des contaminations et leur très faible concentration.

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Chapitre l Synthèse bibliographique

1.4.1.2. Cheminement des pol]uants dans les mi]ieux aquatiques :

Dans les milieux aquatiques, les polluants peuvent suivre différents trajets, plus ou moins longs. Ceftains polluants sont dégradés très rapidement par des réactions chimiques, sous l'effet de la lumière, ou encore grâce à l'intervention de microorgarismes (biodégradation).

D ' autres polluants, dits persistants, contaminent duablement les milieux aquatiques, soit en restant dans l'eau et surtout dans les sédiments, soit en passant dans les orgarismes vivants et dans certains cas, en s'accumulant dans les chaînes alimentaires (bioaccumulation).

La capacité d'auto-épuration d'un écosystème aquatique dépend de sa structure physique, de sa composition biologique (nombre d'espèces présentes) et de son fonctiomement.

11 y a quatre principaux modes d'acheminement des polluants vers la mer : [10]

a. Les retombées atmosphériques :

Certaines substances peuvent ainsi être transportées sur des distances considérables, et retombent su la terre et la mer avec les précipitations.

b. Le ruissellement :

Toutes les substances (naturelles ou de synthèses) déposées su les sols sont entraînées par les eaux de pluies, et acheminées jusqu'au mjlïeu marin par les fleuves et les rivières.

c. Les rejets par ]es émissaires :

Les eaux usées domestiques et industrielles collectées et traitées dans les stations d'épuation, sont rejetées dans les rivières ou les mers. Ces traitements lojn d'être parfaits, n'éliminent par toutes les substances toxiques.

d. Les rejets directs :

Tous les polluants ont toutes les chances d'arriver dans le milieu marin, directement, ou par l'intemédiaire des rivières et des fleuves. Ils ont également très peu de chance d'en sortir.

Les mers et les océans sont les collecteus universels de toutes les substances polluantes.

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1.4.1.3. Les types de pollution marine :

La plupart du temps, un rejet n'estjamais une source unique et les différents types de pollution sont mélangés et agissant les ms su les autres (effets de synergie). Ainsi, un égout rejette des déchets organiques, des détergents dont certains s'accompagnent de métaux louds (pollution chimique), des micro-organismes (pollution biologique), le tout dans de l'eau douce (pollution physique) [11].

a. Pollution chimique :

C'est une pollution dues au déversement de substances chimiques telles que les

hydrocarbues, les détergents, les biocides, les pesticides (Lindane ... ), les métaux louds (plomb, Cadmium, mercure. . . ).

De nombreuses substances de synthèse issues du génie humain ont la capacité d'engendrer des sous-produits (métabolites) encore plus dangereux comme le DDE, les dioxines. Ainsi l'océan mondial est systématiquement pollué par des substances toxiques, même dans ses régions les plus reculées, à titre d'exemple les morues de la mer Baltique présentent des teneurs record en PCB.

b. Pollution physique :

On parle de pollutjon pliysique lorsque le mi.1ïeu mari.n est modi.fié dans sa structure physique par divers facteus. 11 peut s'agir d'un rejet d'eau douce qui fera baisser la salirité d'un lieu (par une centrale hydroélectrique), d'un rejet d'eau réchauffée ou refroidie (par une centrale électrique ou une usine de regazéification de gaz liquide),d'un rejet liquide ou solide de substance modifiant la tubidité du milieu ( boue, macrodéchets. . . ), d'une source de radioactivité.

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c. Pollution biologique :

11 peut s'agir de pollution par des micro-orgarismes (bactéries, virus, champignons) provenant des déchets domestiques qui peuvent prolifërer à leu arrivée dans le milieu marin, même s'il est vrai qu'il s'agit d'un milieu qui ne favorise pas la vie de la plupart des agents pathogènes.

Cette pollution peut résulter du rejet dans les eaux continentales ou d'une grande variété de substances organiques fementescibles d' origines diverses (effluents ubains, matières fécales, industries, élevages. . . ) et se traduit par me forte contamination bactériologique. Elle soulève, dans bien des cas, de redoutables problèmes d'hygiène publique : qualité des eaux potables, salubrité des plages, qui ne sont pas limités aux seuls pays du tiers monde. Cette extension incessante de la pollution microbiolorique des eaux continentales et littorales a pour conséquence une recrudescence d'affections pathogènes (colibacilles, hépatites, virus entériques).

11 peut s'agir de l'introduction d'une espèce marine dans une zone où elle e.S£

nomalement absente et dans laquelle elle a m impact non négligeable (ex Caulerpa taxifolia).

1.4.1.4. Les sources de pollution marine :

La majeue partie de pollutions rejetés dans l'environnement parvient au milieu marin, soit indirectement par les rivières, le ruissellement ou l'atmosphère, soit directement par le rejets à la mer d'origine ubaine, agricole, ou industrielle .Or ,la capacité naturelle des zones côtières à disperser et assimiler les polluants est limitée .

Cependant, l'émotion légitime suscitée par la conséquence d'une pollution accidentelle en milieu marin ne doit pas masquer la situation de fond constituée par les apports de pollution chronique d'origine multiple [11].

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Figure 1.1. : Souces et cheminements de la pollution marine. [12]

a. La pollution chronique :

Cette pollution est régulière dans le temps. Le milieu aquatique récepteu doit lutter au quotidien contre ce t)pe de pollution. Ces apports sont multiples et soit :

• Ponctuels : Concentrés sur une faible superficie, elles sont relativement faciles à identifier, à mesurer et à traiter. Ils proviennent soit d'un déversement pemanent ou intemittent plus ou moins conscient, soit d' un événement exceptionnel imprévisible.

elles sont issues par exemple des rejets industriels et ubains. Ces apports engendrent une pollution des milieux aquatiques directement ou par entrai^nement des substances par ruissellement, drainage ou érosion. Le ruissellement peut entraîner les

micropolluants sous fome dissoute, en suspension ou adsorbés su les sédiments.

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• Diffus : Correspondent à l'infiltration d'eau polluée en faible concentration su des superficies étendues, leus mestu.es et leuis traitements posent donc problèmes particulièrement difficile. la pollution diffiise provient notamment des activités agricoles, mais également du ruissellement après les tombées pluies ou du transport atmosphérique.

• Intégrés : Constitués des apports d'eau douces qui proviennent des fleuves, et qui sont chargés par les différents types de polluants. Sans oublier les contaminations liées à l'usage du milieu (rejet des sédiments de dragage) et de la navigation maritime (déballages fi.auduleux des navires, apports diffi]s des biocides incorporés dans peintues antisalissue).

b. Pollution accidentelle :

Cette pollution est exceptionnelle. Elle peut avoir des conséquences irréversibles su la faune et la flore. Elle intervient essentiellement su les sites industriels et au cours du transport des matières dangereuses tel que les hydrocarbues, les produits chimiques et radioactifs.

1.5. Généralités sur les métaux lourds :

1.5.1. Définition :

On appelle en général métaux lourds les éléments métalliques naturels, de densité supérieue à 5 g/cm3 et tout métal ayant un numéro atomique élevé, en général supérieu à celui du sodium (Z=11). Les métaux louds montrés dans le tableau 1.1, sont présents dans tous les compartiments de l'environnement, mais en général en quantités très fribles sous forme de traces.11 s'agit de tous les éléments de transition possédant une orbital d'insaturée, y compris les lanthanides et les actinides (bloc d et f de la classification de Mendeleïev), à l'exception du scandium, du titane et de l'yttrium. On classe de même pami les métaux

louds, les éléments intemédiaires les moins électronégatifs du bloc p, pami lesquels figurent le plomb et l'étain.

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Tableau 1.7 : Classification périodique des éléments. [13]

Un métal est une matière, issue le plus souvent d'un minerai ou d'un autre métal, dotée d'un éclat particulier, bon conducteur de chaleur et d'électricité, ayant des caractéristiques de dueté et de malléabilité, se combinant ainsi aisément avec d'autres éléments pou former des alliages utilisables dans l' industrie.

1.5.2. Classification des métaux lourds :

Les éléments traces métalliques sont généralement définis comme des métaux louds.

Cependant, la classification en métaux louds est souvent discutée car certains métaux toxiques ne sont pas particulièrement « lourds » (par exemple le zinc), tandis que certains éléments toxiques ne sont pas des métaux (c'est le cas de l'arsenic qui est un métalloïde). Ce teme générique désigne donc indistinctement des métaux et métalloïdes réputés toxiques.

Pour ces différentes raisons, l'appellation «éléments traces métalliques » (ETM) ou par extension « éléments traces » est préférable à celle de métaux lourds [14].

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a. Métaux essentiels ou oligo-éléments :

Ce sont des éléments indispensables à l'état de trace pou de nombreux processus cellulaires et qui se trouvent en proportion très faible dans les tissus biologiques. Certains Peuvent devenir toxiques lorsque la concentration dépasse un certain seuil. C'est le cas du cuivre (Cu), du nickel (Ni), du zinc(Zn), du fer (Fe) .... etc.

b. Les éléments traces non essentiels :

Ils n'ont aucun effet bénéfique connu pou la cellule, mais un caractère polluant avec des effets toxiques pour les organismes vivants même à faible concentration. C'est le cas du plomb (Pb), du mercure Œlg), du cadmium (Cd). Ce sont des micropolluants de nature à entraîner des nuisances, même quand ils sont rejetés en quantités faibles. Leur toxicité se développe par bioaccumulation le long de la cha^ine alimentaire.

1.5.3. Origines des ETM :

Tls provïement dans l'envi.ronnement aquati.que par des sources naturelles et anthropogènes [14].

Tableau 1.8 : le rapport du flux lié à l'activité humaine et le flux naturel des métaux louds.

Elément F]ux ]iée à ]'homme/flux naturel °/o

Cr ^9.6

Cu 24.4

Pb ^20.4

H8 ^19.8

Ni ^4.4

Zn 13.8

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Le tab]eau 1.9 : présente une synthèse des principàles sources de métaux et métalloïdes listés ci-avant :

Elément Sources

Pb Industrie, mines, plomberie, charbon, essence.

Cd Extraction et fonderie du plomb et du zinc, décharges industrielles, déchets miniers.

Cr Additif des eaux de reffoidissement.

Cu Déchets domestjques et industriels, mine, lixiviation de mriéraux.

Ni Souces géologiques naturelles, industrie, mine.

Se Souces géologiques naturelles, charbon.

Zn Déchets industriels, plomberie,

a. Origine naturelle :

On peut souligner des teneurs moyennes très faibles dans la croûte terrestre, qui sont souvent inférieues à celles du fond géochimique observé dans certaines fomations. Elle dépend en premier lieu de la teneur dans la roche qui est à l'origine du sol, mais éga]ement des processus qui sont intervenus lors de la fomation du sol et qui ont pu lessiver ou plus généralement concentrer l'élément en question. [14]

a.1. Les roches primaires :

Sont désignées ainsi les roches indemnes de toute oxydation ou altération ultérieues, notamment celles des agents météorologiques. Roches ignées (magmatiques) L' incorporation des éléments en traces dans les roches ignées est largement contrôlée par leur état de valence et leur rayon ionique. Les similitudes de ces paramètres avec ceux des ions majeus vont déteminer l'affinité des éléments traces à se substituer dans les minerais des roches.

Cependant d'autres paramètres comme l'électronégativité et le t)pe de coordination sont également importants. Ainsi les éléments de transition de la première rangée sont

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principalement incorporés dans les minéraux ferromagnésiens des roches ultrabasiques (Cr, Ni) ou basiques (Co, V).

Les roches plutoniques (granites, diorites) ou effiisives (andésites, basaltes), les plus riches en métaux de transition du groupe du fer (V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Zn) sont précisément les roches contenant beaucoup de fer. Le plomb Œb2+) se substitue préférentiellement au

potassium et plus àbondant dans les roches potassiques (syénites, granites). Roches

sédimentaires et métamorphiques 11 existe de foftes contractes de fond géochimique entre les faciès sédimentaires qui en dehors de tout phénomène minéralisateu contiennent

généralement peu d'éléments traces (grès, calcaires, etc.), alors que les sédiments associes a une phase orgarique détritique ¢1ack shales) peuvent concentrer de nombreux éléments traces et atteindre des teneurs économiques (terre rares, Ge, Pb, Zn, V, etc.). Au cours de la diagenèse, les circulations de fluides dans les séries sédimentaires peuvent également

pemettre des concentrations élevées en Zn, Cu, Pb, U, V, Mo, Se, etc. Dans des sites pièges pouvant conduire à la formation de gisements.

a.2. Les roches de la zone d'oxydation :

On désigne ainsi les roches situées à peu de distance de la surface du sol, une à quelques dizaïnes de mètres au maxïmum, et qui sont le siège de circulation d'eaux météorologiques chargées en oxygène. Cette zone d'oxydation correspond à la partie supérieure des nappes phréatiques, ainsi qu'à la couche comprise entre le niveau de 1'eau et le sol (zone dite non saturée).

a3. Les sols :

Les sols se développent au sommet de la zone d'oxydation des substratums rocheux et doivent aux roches une bonne part de leu composition minéralogique et géochimique. Deux cas se présentent :

• Les roches primaires sont dépourvues de sulfiires.

• 11 y a des sulfiires dans les roches primaires : dans ce cas, on peut rencontrer dans les sols des minéraux très riches en métaux louds, et les sols eux-mêmes sont plus ou moins fortement enrichis : ce sont les zones d'anomalies géochimiques.

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b. Origine anthropique :

L'activité humaine n'a apporté aucun changement dans les volumes de métaux lourds.

11 n'y a ri création, ni suppression. Elle a surtout change la répartition des métaux, les chimiques (ou spéciation) et les concentrations par l'introduction de nouveaux modes de dispersion (fimées, égouts, voitures, etc.). Si une partie des métaux louds part directement dans le sol et les eaux, l'essentiel est d'abord émis dans l'atmosphère avant de rejoindre les deux autres compartiments. Les origines anthropiques des métaux lourds sont diverses, nous renseigne su les flux naturels (altération des roches ,... ) et anthropogénique (1ie aux activités humaines).

On constate que les rapports (flux anthropogénique/ flux naturel) sont tous supérieus à 0.9 c'est à dire que le risque de contamination des cycles biogéochimiques par les activités humaines est très grand. L'influence de celles-ci est marquée par une augmentation de la concentration en métaux dans les sédiments des rivières et des lacs. Cette augmentation est liée à leu faible solubilité aux pH habituels des eaux (5 à 9). Dans le sol, la pollution est plus dissimulée puisque ce compartiment à la propriété de fixer les métaux. On risque donc

d'observer des effets de bioaccumulation. [14]

b.1. L'industrie :

La combustion du charbon engendrent des effluents gazeux qui peuvent contenir (As, Hg, Mo, Se). D'autres émissions gazeuses viennent des fonderies : (Ta, Cr, Pb). Les industries de traitement de surface (cadmiage, zingage, galvanisation, chromage, étamage, nickelage, anodisation de l'aluminium) peuvent rejeter des effluents liquides contenant du (Cr, Zn, Cd, etc.). Les sites de traitement du bois peuvent rejeter du Cu et du Cr. Les pigments pou

peintues et encres peuvent contenir du (Cd, Pb, Zn, Cr).Les tameries peuvent rejeter des effluents chargés en (Cr3+). Notons que la plupart des industries font des efforts d'épuation des eaux et des gaz. 11 est également possible de modifier les procèdes de fabrication pou les rendre moins polluants (technologies propres).