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Effet des activités anthropiques sur la qualité des eaux de source.Cas du bassin versant de l’oued Nil (Nord-Est algérien)
Chine Amel 1, 2, Debieche Taha-Hocine 1 *, Benessam Sihem 1, 3, Boufroua Amira 2, Bougheda Samah 2, Mayache Boualem 4
1 Equipe de recherche Eau et Environnement, Laboratoire de Génie Géologique, Faculté des Sciences de la Nature et de la Vie, Université de Jijel, B.P. 98 Ouled Aissa, 18 000 Jijel, Algérie
2 Département des Sciences de l’Environnement et des Sciences Agronomiques, Faculté des Sciences de la Nature et de la Vie, Université de Jijel, B.P. 98 Ouled Aissa, 18 000 Jijel, Algérie
3 Département de Chimie, Faculté des Sciences Exactes et Informatique, Université de Jijel, B.P. 98 Ouled Aissa, 18000 Jijel, Algérie
4 Laboratoire de Biotechnologie, Environnement et Santé, Faculté des Sciences de la Nature et de la Vie, Université de Jijel, B.P. 98 Ouled Aissa, 18000 Jijel, Algérie
* Auteur correspondant : [email protected]
Résumé Les sources sont des eaux souterraines qui émergent naturellement en
surface, leur qualité chimique dépend de la nature géologique des terrains traversés et des activités anthropiques situent dans son aire d’alimentation. Dans le bassin versant d’oued Nil, plusieurs sources émergent en surface et se sont très utilisées pour l’approvisionnement en eau potable.
Pour connaître leur qualité physico-chimiques, deux types de suivis ont été réalisés : l’un spatiale pour connaître l’effet des formations géologiques et des activités anthropique sur la qualité des eaux et l’autre temporel durant un épisode pluvieux pour connaître l’effet des précipitations sur la chimie des eaux.
Les résultats obtenus, montrent la contamination de plusieurs sources par les nitrates, l’ammonium, le phosphate, le fer et les micro-organismes indiquant une pollution d’origine urbaine. Le suivi journalier des sources confirme cette contamination même pendant la période pluvieuse et montre une évolution temporelle de la chimie des eaux de ces sources en fonction des pluies.
Mots clés : source, azote, éléments majeurs, bactéries, activités anthropiques, bassin versant, oued Nil, Algérie
1
1. IntroductionLes sources naturelles présentent l’exutoire d’un réservoir d’eau. Il existe
plusieurs types, souvent sont classées en fonction de leur origine géologique, de leur qualité physico-chimique et de leur écoulement (temporaire ou permanent). Le débit de ces sources est en relation avec son aire d’alimentation (extension spatiale de la nappe et du bassin versant) et les caractéristiques hydrodynamiques des formations géologiques traversées.
La qualité chimique des sources dépend des formations géologiques traversées et des apports anthropiques qui se trouvent sur son aire d’alimentation. L’eau de source dans l’état naturelle est connue par sa bonne qualité physico-chimique, par contre dans les zones à activités anthropiques sont souvent dégradées (Ahoussi et al. 2013, Ghazali et Zaid 2013,…).
Dans le bassin versant de l’oued Nil, plusieurs sources apparaissent en surface, dont la quasi-totalité n’est pas contrôlée. Elles sont largement utilisées par la population. Des activités anthropiques se sont développées, ces dernières années, sur l’aire d’alimentation de ses sources, ce qui peut provoquer une contamination voire une pollution de ces eaux. Cela peut produire un risque sur la santé humaine. Dans cette optique, notre étude a été menée, dont l’objectif est de contrôler la qualité des eaux de sources.
2. Présentation du siteLe bassin versant (BV) d’oued Nil, se situe au Nord-Est algérien, à une
distance de 15 Km du chef lieu de la wilaya de Jijel. Il est composé de trois affluents principaux (oued Saayoud, oued Boukraa et oued Tassift) (figure 1).
De point de vu hydrogéologique, le BV est composé de deux unités principales :- la première est celle des roches métamorphiques (schiste, micaschiste, gneiss
et calcaire cristallin) qui apparaît dans les monts qui entourent la plaine. Elle présente souvent des fissures et donne fréquemment l’émergence d’eau sous forme de sources ;
- et la deuxième est celle des roches sédimentaire, elle apparaît essentiellement dans la plaine :
les lits des oueds (a2) : sont formés des dépôts alluvionnaires (sable, gravier, galet et conglomérats) perméables. Ils sont le siège d’une nappe
2
alluviale importante, exploitée à travers les puits pour les eaux peu profondes et les forages pour les eaux profondes.
le cordon dunaire situé dans la partie nord qui voisine la mer (d et D), il est formé essentiellement par des dunes anciennes (sable limoneux consolidé) et des dunes récentes (sable grossier). Les deux dunes sont perméables et emmagasinent de l’eau, ils sont exploitées par les puits,
les formations du grès et d’argile (ea3-2 et eb3-2), affleurent dans la partie nord de la plaine. Les gris sont perméables et peuvent contenir des eaux souterraines,
les dépôts marneux qui séparent oued Saayoud d’oued Nil, sont imperméables et ne présentent aucune ressource en eau,
les dépôts détritiques (m3) sont composés de cailloux, galets et argiles d’origine continentale. Ils séparent oued Nil, oued Boukraa et oued Tassift. Ils sont des formations localement perméables et donnent souvent l’apparition des sources.
et les dépôts marneux gris (m1) qui se trouvent dans la partie ouest. Ils sont imperméables et se sont considérés comme un substratum lorsque sont couvert par des formations perméables.
3
Figure 1 : Esquisse géologique de la région d’oued Nil (prévenant de la carte géologique d’El-Milia N°29, Ehrmann1926)
Les sources d’eau qui apparaissent dans la partie aval du bassin versant d’oued Nil sont présentées dans la figure 2. Ils sont numérotés selon leur position de l’amont à l’aval.
4
SN13SN12
SN11
SN10
SN9SN7
SN6
SN4SN5
SN3SN2
SN1
SN8
Légende
S : sourceN : Nil1 : numéro de la source
Ville de Bazole
Code : Nom dela source
SN1 : M’zahda
SN2 : El-Moubia
SN3 : Belkehel
SN4 : Adjeri
SN5 : El-Bellout
SN6 : Ben Taher
SN7 : El-Battoire
SN8 : Bachelot 1
SN9 : Bachelot 2
SN10 : Taghmert
SN11 : Berdia
SN12 : Drader
SN13 : Mazer
Figure 2 : Sources d’eau dans la partie aval du bassin versant d’oued Nil
La figure 2 montre deux types de sources :- Les sources qui apparaissent dans la partie nord (SN11, SN12 et SN13), elles
sont localisées dans les dunes anciennes (D) et possèdent un substratum marneux (m1). Les sources (SN13 et SN12) se situent au voisinage de la ville de Bazole et la source SN11 se trouve loin des agglomérations.
- Les sources qui se situent dans la partie centre-ouest (de SN1 à SN10), ils apparaissent à la limite des dépôts détritiques du Pontien (m3). Toutes ces sources se localisent proche de la ville de Taher, à l’exception des sources de Bachelot (SN8 et SN9) qui se trouve proche d’une zone agricole et la ville de Benimatrane.
3. Matériels et méthodes
5
La campagne de jaugeage des sources a été faite le 18 mars 2015, le jaugeage a été réalisé à l’aide d’un récipient jaugé de 14 L. L’opération est refaite 3 fois et le débit moyen est calculé par la formule suivante :
Q=
V 1t1
+V 2t 2
+V 3t 3
3où :Qest≤débit moyen;V est≤volume; t est≤temps .
Une campagne d’échantillonnage a été réalisé le 24/6/2014, les échantillons sont prélèves directement de la source, puis acheminés au laboratoire dans une glacière portative, où ont été conservés dans un réfrigérateur.
Les paramètres physico-chimiques (T°, pH et conductivité électrique) ont été mesurés in situ à l’aide de multi-paramètre de terrain de type WTW 305i.
L’analyse des éléments chimiques a été faite au laboratoire par la méthode titrimétrique (Ca2+, Mg2+ et Cl-) et spectrométrique (spectrophotomètre de marque Odissey) pour NH4+, NO2-, NO3-, PO43-, SO42- et Fe2+.
L’analyse bactériologique a été faite par la méthode de dénombrement sur milieu liquide (le Nombre le Plus Probable (NPP)) (Larpent, 1997 ; Guiraud et Rosec, 2004). Le temps entre le prélèvement et l’analyse de l’échantillon n’excède pas 24 heures (Brasilia, 2013).
4. Résultats et discussion
4.1. Débit des sourcesLes résultats obtenus sont présentés dans la figure suivante :
6
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
ST01 ST02 ST03 ST04 ST05 ST06 ST07 ST08 ST09 ST10 ST11 ST12 ST13
Débi
t (l/
s)
Sources
Figure 3 : Débit des sources
La figure 3 nous montre que le débit des sources varie entre 0.1 et 3.5 L/s. Deux sources (ST9 et ST13) dépassent le débit de 2.5 L/s et les autres présentent un débit inférieur à 1 L/s. Les sources qui émergent des dépôts détritiques et qui se trouvent aux alentours de la ville de Taher présentent un débit inférieur ou égale à 0.5 L/s, indiquant une perméabilité moins importante par rapport au sable dunaire ancien et aux dépôts détritiques qui caractérisent la région de Benimatrane.
4.2 Qualité physico-chimique des eaux de sourceL’analyse des paramètres physico-chimique, du cycle d’azote et des éléments
majeurs est présentée dans les figures 4 et 5. L’interprétation de ces analyses sera faite sur la base des normes algérienne des eaux de sources (tableau 1)
pHConductivité
à 20°C Chlorures Sulfates Mégnésium Calcium Nitrates Nitrites Ammonium Fer
Unité µS/cmNormes algérienne des eaux de source
6.5 - 9.5 2800 200 - 500 200 - 400 150 75- 200 50 0.1 0.5 0.3
mg/L
Algériennes (Arrêté interministériel du 22
janvier 2006)
Tableau 1 : Normes algériennes de eaux de sources (JORADP du 26/4/2006)
Les figures 4 et 5 montrent que les sources ont :- Une conductivité inférieure aux normes algériennes. Elle varie entre 250 et
690 µS/cm, à l’exception de deux sources (SN1 et SN6) qui présentent des
7
conductivités supérieures à 1000 µS/cm. Cette minéralisation est accompagnée par des valeurs élevées en Cl-, Ca2+, Mg2+, HCO3- et SO42-, elle est probablement due à la dissolution des formations géologiques telque le gypse et les formations carbonatées.
- Un pH acide qui varie entre 5.5 et 6.7.- Une contamination par les nitrates de toutes les sources (21 à 28 mg/L), à
l’exception de SN11, cela peut être liée à l’utilisation abusive des engrais chimiques dans l’agriculture ou à l’oxydation de la forme d’ammonium en nitrates.
- Une contamination de la source SN5 par l’ammonium (0.07 mg/L) et par le fer (0.36 mg/L). La concentration du fer dépasse la norme de potabilité des eaux de sources et elle peut présenter un risque sur la santé humaine. L’origine du fer peut être anthropique liée au système de captage de la source ou naturellement, liée à la dissolution de l’argile (glauconite), du micaschiste (biotite) ou du gneiss (amphibole).
- Une contamination des sources par les phosphates et avec des concentrations supérieures à 0.2 mg/L pour SN2, SN6, SN7, SN12 et SN13. Cela peut indiquer une contamination urbaine.
- Une concertation en chlorures, calcium, magnésium et sulfates inférieure à la norme.
8
15
17
19
21
23
25
SN1 SN2 SN3 SN4 SN5 SN6 SN7 SN9 SN10 SN11 SN12 SN13
Tem
péra
ture
(°C)
5
5.5
6
6.5
7
SN1 SN2 SN3 SN4 SN5 SN6 SN7 SN9 SN10 SN11 SN12 SN13
pH
0200400600800
1000120014001600
SN1 SN2 SN3 SN4 SN5 SN6 SN7 SN9 SN10 SN11 SN12 SN13
Cond
uctiv
ité é
lect
rique
(µ
S/cm
)
0
0.02
0.04
0.06
0.08
SN1 SN2 SN3 SN4 SN5 SN6 SN7 SN9 SN10 SN11 SN12 SN13
Amm
oniu
m (m
g/L)
0
0.01
0.02
0.03
0.04
SN1 SN2 SN3 SN4 SN5 SN6 SN7 SN9 SN10 SN11 SN12 SN13
Nitr
ites (
mg/
L)
05
1015202530
SN1 SN2 SN3 SN4 SN5 SN6 SN7 SN9 SN10 SN11 SN12 SN13
Nitr
ates
(mg/
L)
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
SN1 SN2 SN3 SN4 SN5 SN6 SN7 SN9 SN10 SN11 SN12 SN13
Phos
phat
e (m
g/L)
Figure 4 : Evolution spatiale des paramètres physico-chimiques et des indicateurs de la pollution urbaine
9
Figure 5 : Evolution spatiale des éléments majeurs
10
0
100
200
300
400
500
SN1 SN2 SN3 SN4 SN5 SN6 SN7 SN9 SN10 SN11 SN12 SN13
Chlo
rure
(mg/
L)
0
50
100
150
200
SN1 SN2 SN3 SN4 SN5 SN6 SN7 SN9 SN10 SN11 SN12 SN13
Bica
rbon
ates
(mg/
L)
0
10
20
30
40
50
60
SN1 SN2 SN3 SN4 SN5 SN6 SN7 SN9 SN10 SN11 SN12 SN13
Calc
ium
(mg/
L)
02468
1012
SN1 SN2 SN3 SN4 SN5 SN6 SN7 SN9 SN10 SN11 SN12 SN13
Mag
nésiu
m (m
g/L)
0
10
20
30
SN1 SN2 SN3 SN4 SN5 SN6 SN7 SN9 SN10 SN11 SN12 SN13
Sulfa
tes (
mg/
L)
0
0.1
0.2
0.3
0.4
SN1 SN2 SN3 SN4 SN5 SN6 SN7 SN9 SN10 SN11 SN12 SN13
Fer (
mg/
L)
L’analyse bactériologique (figure 6) montre l’absence de vibrion et de salmonella. Par contre, on constate une contamination par les coliformes fécaux et l’Escherichia coli de quatre sources (SN1, SN10, SN11, SN13) et par les streptocoques fécaux de la source SN1.
1
10
100
1000
10000
SN1 SN2 SN3 SN4 SN5 SN6 SN7 SN9 SN10 SN11 SN12 SN13
Colif
orm
es fé
caux
(g
erm
es /
100
mL)
1
10
100
1000
10000
SN1 SN2 SN3 SN4 SN5 SN6 SN7 SN9 SN10 SN11 SN12 SN13
Stre
ptoc
oque
s féc
aux
(ger
me
/ 100
mL)
0
5
10
15
20
25
SN1 SN2 SN3 SN4 SN5 SN6 SN7 SN9 SN10 SN11 SN12 SN13
Esch
eric
hia
Coli
(ger
me
/ 100
mL)
0
0.5
1
SN1 SN2 SN3 SN4 SN5 SN6 SN7 SN9 SN10 SN11 SN12 SN13
Salm
onel
la(g
erm
es /1
00 m
L)
0
0.5
1
SN1 SN2 SN3 SN4 SN5 SN6 SN7 SN9 SN10 SN11 SN12 SN13
Vibr
ion
(ger
mes
/ 10
0 m
L)
Figure 6 : Analyse bactériologique
11
4.3. Evolution temporelle de la chimie des sources lors d’un épisode pluvieux du 24-28/4/2015
Pour illustrer cette évolution, la source SN9 a été choisie pour effectuer le suivi. Elle se situe dans la limite des dépôts détritique de la région de Benimatrane (Figure 3). Un suivi de tous les 2 jours a été effectué avant l’épisode pluvieux (18 au 22/4/5/2015) et un suivi journalier durant et après l’épisode pluvieux (23/3/2015 au 2/4/2015).
Les résultats obtenus sont présentés dans la figure 7 qui nous montre que lors de l’épisode pluvieux :- une augmentation du débit (de 2.67 à 2.84 L/s) accompagné par une
augmentation de la concentration des chlorures (de 132 à 146 mg/L), des bicarbonates (de 57 à 75 mg/L), du calcium (de 22 à 30 mg/L), de phosphate (de 1.19 à 1.59 mg/L), des nitrates (de 4.6 à 6.19 mg/L) et de l’ammonium (de 0 à 1.14 mg/L) avec un temps de retard d’une journée. Elle indique que la pluie provoque une dissolution des formations géologique ainsi qu’un apport anthropique marqué par la présence de l’ammonium, du phosphate et des nitrates.
- Une diminution des concentrations des sulfates (de 15 à 9.9 mg/L). Indiquant que l’apport du sulfate provient des formations profondes.
12
0
5
10
15
20
25
30
352.6
2.7
2.8
2.9
3
18/03/2015 20/03/2015 22/03/2015 24/03/2015 26/03/2015 28/03/2015 30/03/2015 01/04/2015
Débi
t (L
/s)
Précipitation
Débit
120
125
130
135
140
145
150
580582584586588590592594596598600
18/03/2015 20/03/2015 22/03/2015 24/03/2015 26/03/2015 28/03/2015 30/03/2015 01/04/2015
Chlo
rure
(mg/
L)
Cond
uctiv
ité é
lect
rique
(µS/
cm) σ
Cl-
0
5
10
15
20
25
30
35
0
10
20
30
40
50
60
70
80
18/03/2015 20/03/2015 22/03/2015 24/03/2015 26/03/2015 28/03/2015 30/03/2015 01/04/2015
Calc
ium
et s
ulfa
tes (
mg/
L)
Bica
rbon
ates
(mg/
L) HCO3-
SO42-
Ca2+
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
3
4
5
6
7
8
9
18/03/2015 20/03/2015 22/03/2015 24/03/2015 26/03/2015 28/03/2015 30/03/2015 01/04/2015
Phos
phat
e (m
g/L)
Mag
nésiu
m (m
g/L)
Mg2+
PO43-
012345678910
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
18/03/2015 20/03/2015 22/03/2015 24/03/2015 26/03/2015 28/03/2015 30/03/2015 01/04/2015
Nitr
ates
(mg/
L)
Nitr
ites e
t am
mon
ium
(mg/
L) NH4+
NO2-
NO3-
Figure 7 : Evolution temporelle des paramètres hydrodynamique et physicochimique de l’eau de la source SN9
13
5. ConclusionL’aire d’alimentation d’une source est une zone à risque sur la qualité
physico-chimique des eaux de source, lorsque ce dernier est aménagés par des activités anthropiques. L’infiltration des eaux de pluies vers l’aquifère produise le lessivage du sol et fait introduire des éléments chimiques indésirables aux eaux souterraines, se qui produit une contamination des eaux de source.
Le suivi réalisé sur les sources de la partie basse du bassin versant de l’oued Nil, nous montre une contamination organique de la totalité des sources par les nitrates et les phosphates et quelques sources par l’ammonium, une contamination minérale par le fer de la source SN5 et une contamination microbienne pour quelques sources (SN1, SN10, SN11, SN13).
Pour protéger ces sources, il faut une meilleure protection de son aire d’alimentation contre les activités anthropiques polluantes et de faire un contrôle continu de la qualité physico-chimique et bactériologique des eaux de ces sources.
RemerciementNous remercions le laboratoire de recherche de Génie Géologique (université
de Jijel), le laboratoire de chimie (ADE-Jijel) et le laboratoire d’hygiène de la commune de Taher (Jijel) de nous avoir aidés à faire les analyses chimiques.
Références bibliographiquesAhoussi K.E., Koffi Y.B., Kouassi A.M., Soro G., Biemi J. 2013. Etude
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