Soutenance mémoire
les hydrocarbures aliphatiques saturés
Appelés aussi n-alcanes ou hydrocarbures paraffiniques, à formule générale CnH2n+2 et dont la longueur de la chaîne varie de 5 à 60 atomes de carbone suivant l’origine du pétrole. Ce sont des molécules à liaisons simples, à chaînes droites uniques, ou à une ou plusieurs ramifications (iso-paraffines). Les dérivés isoprénoïdes, les plus importants sont le pristane (2,6,10,14-tétraméthyl pentadécane) et le phytane (2,6,10,14-tétraméthyl hexadécane) (Asia, 2012). Ces deux isoprénoïdes proviennent en particulier des restes de pigments chlorophylliens decertaines plantes (Koopmans, 1997). Ces composés se trouvent dans le pétrole brut, dans desproportions sensiblement égales à celles des n-alcanes. Les hydrocarbures aliphatiques saturés, constitue une des classes les plus abondantes (10 à 40 % des hydrocarbures totaux d’un brut pétrolier) (Soltani, 2004).
Les hydrocarbures polyaromatiques
Bien que la majorité des HAP soit émise dans l’atmosphère, le sol et les sédiments constituent le principal réservoir environnemental de ces polluants (LCPE, 1994 ; Wilcke, 2000). Les HAP sont des molécules composées d’au moins deux noyaux aromatiques. Ils diffèrent par le nombre de noyaux condensés ainsi que par leur agencement (Kuony, 2005). Ceux qui sont susceptibles d’être présents dans le milieu aquatique, ont entre deux et six noyaux aromatiques. Au-delà, leur solubilité est trop faible, pour qu’ils soient détectés dans des environnements aqueux (Gourlay, 2004). Étant hydrophobes, liposolubles et généralement peu volatils, les HAP ont tendance à s’adsorber sur les matrices solides et notamment les matières organiques (Chefetz et al., 2000 ; Accardi-Dey et Gschwend, 2002 ; Zhou et al., 2004). Leur hydrophobie fait qu’ils sont généralement peu accumulés, mais métabolisés par les vertébrés (Capilla, 2005). Dans les sédiments, le taux d’accumulation des HAP dans les organismes dépend de plusieurs facteurs dont les propriétés physico-chimiques de la substance, le temps d’exposition, la nature du sédiment, le comportement de l’organisme durant la période d’exposition (alimentation, évitement, reproduction), les taux d’absorption et de désorption par les organismes (variant d’un individu à un autre) (Bourcereau, 2007). Les HAP proviennent essentiellement de la combustion incomplète des hydrocarbures (Potelon, 1993 ; Samanta et al., 2002) et surtout du diesel et du charbon (Ramade, 1992). Ils sont générés par la combustion de produits fossiles (pétrole, gazoil, essence, charbon…). Ils sont émis par les transports, le chauffage et diverses activités industrielles, ce qui rend leur présence permanente en milieu urbain et périurbain. Ils ont d’autres sources, comme l’arrachement de particules de bitume, la dégradation des pneus, l’abrasion de l’asphalte, ou de l’industrie (garage, raffinerie, pétrochimie …) (Martinelli, 1999). Les HAP peuvent avoir une origine naturelle et être synthétisés par quelques bactéries, algues ou végétaux supérieurs, mais cette source ne représente au maximum que 10% des émissions totales (BertrandKrajewski, 1998). Le nombre de HAP identifiés à ce jour est de l’ordre de 130. Parmi ceux de 16 composés est généralement considérée pour les études environnementales Ce sont les polluants qui ont été retenu américaine (US-EPA) dès 1976 (Wilson et Jones, 1993). Le nombre de HAP identifiés à ce jour est de l’ordre de 130. Parmi ceux de 16 composés est généralement considérée pour les études environnementales Ce sont les polluants qui ont été retenus comme prioritaires par l’agence 1976 (Wilson et Jones, 1993). Les HAP, les plus des problèmes environnementaux majeurs du fait de leur toxicité. En effet, des études ont montré que certains HAP sont génotoxiques, mutagènes et cancérigènes (Randerath Désormais, ils font également partie des listes de l’Organisation Mondiale de la Santé (OMS, 2004) et de la communauté européenne (JOCE, 2004) relatives à la qualité des eaux. Le nombre de HAP identifiés à ce jour est de l’ordre de 130. Parmi ceux-ci, une liste de 16 composés est généralement considérée pour les études environnementales (Fig. 1.1.). En effet, des études ont génotoxiques, mutagènes et cancérigènes (Randerath et al., Désormais, ils font également partie des listes de l’Organisation Mondiale de la Santé (OMS, 2004) et de la communauté européenne (JOCE, 2004) relatives à la qualité des eaux.
Photo-oxydation
La photo-oxydation est observée au niveau de la surface de l’eau où l’air (oxygène) et la lumière (UV, visible) sont présents pour la transformation des hydrocarbures (Payne et Phillips, 1985). L’efficacité de ce phénomène dépend de la nature des hydrocarbures et de la présence de composés non hydrocarbonés (Bertrand et Mille, 1989). Ainsi, la photooxydation touche plus particulièrement les composés aromatiques qui sont plus photosensibles que les composés aliphatiques (Rontani et Giusti, 1987, Soltani, 2004). Parmi ces derniers, les composés ramifiés sont plus facilement photo-oxydés que les n-alcanes. Ce phénomène est d’ailleurs favorisé par la présence de photosensibilisateurs naturels dans l’eau de mer (Ehrhardt et Petrick, 1985 ; Lurot, 1995, Boukir et al., 2001, Jacquot et al., 1996, Asia, 2012). La photo-oxydation conduit à la formation de composés solubles dans l’eau (acides, alcools, cétones, peroxydes et sulfoxydes) et certains travaux de recherche ont montré leur toxicité pour les communautés microbiennes (Payne and Phillips, 1985; Larson et al., 1979; Maki et al., 2001, Soltani, 2004). Certains composés organométalliques, présents dans les pétroles, accélèrent l’oxydation, par contre les dérivés soufrés ralentissent la vitesse d’oxydation. Bien que tous les hydrocarbures puissent subir un processus de photooxydation directe (composés aromatiques) ou indirecte (hydrocarbures saturés en présence d’un photosensibilisateur), l’importance de ce phénomène est peut-être encore sous-estimée (Asia, 2012).
Définition des sédiments
Le sédiment est un matériau issu de l’érosion, transporté et déposé par le cours d’eau et n’ayant pas encore subi de transformation diagénétique (Hadjem, 2010). Il est constitué de matières particulaires de différentes tailles, formes et compositions minéralogique ou organique. Son origine est diverse : particules du sol transportées par les courants, les eaux de ruissellement ou le vent (sédiment terrigène), ou particules provenant de la décomposition de débris d’organismes (sédiment organogène ou biogène). Ces particules sédimentaires ont la propriété de lier et/ou de piéger des substances polluantes. Les organismes aquatiques peuvent alors être exposés à ces polluants par différentes voies : par contact de l’eau de surface ou interstitielle, par contact direct au sédiment, ou par voie trophique (ingestion d’eau et/ou de particules) (Ecotox Centre, 2012).
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Table des matières
Introduction Générale
PARTIE I : Données bibliographiques
Chapitre 1 : Rappels sur les hydrocarbures
1.1. Introduction
1.2. Les hydrocarbures et produis dérivés
1.3. Classification des hydrocarbures
1.3.1. Les hydrocarbures aliphatiques
1.3.1.1. Les hydrocarbures aliphatiques saturés
1.3.1.2. Les hydrocarbures aliphatiques non saturés
1.3.2. Les hydrocarbures naphténiques
1.3. 3. Les hydrocarbures aromatiques
1.3.3.1- Les hydrocarbures polyaromatiques
1.4. Origine des hydrocarbures
1.4.1. Les origines naturelles
1.4.1.1. Origine biogénique
1.4.1.2. Origine diagénétique
1.4.1.3. Suintements naturels
1.4.1.4. Origine pyrolytique naturelle
1.4.2. Les origines anthropiques
1.4.2.1. Origine pétrolière
1.4.2.2. Origine pyrolytique
1.5. Le devenir des hydrocarbures
1.5.1. Étalement des hydrocarbures
1.5.2. Évaporation
1.5.3. Solubilisation ou dissolution
1.5.4. Émulsification
1.5.5.Sédimentation
1.5.6.Photo-oxydation
1.5.7.Biodégradation
Chapitre 2 : Généralités sur les sédiments
2.1. Introduction
2.2. Définition des sédiments
2.3. Composition des sédiments
2.4. Caractéristiques d’un sédiment
2.4.1. Granulométrie
2.4.2. Composition en matière minérale
2.4.3. Teneur en matière organique
2.5. Rôle des sédiments
2.5.1. Pouvoir accumulateur des sédiments
2.6. Règlementatio
PARTIE II : Matériel et méthodes
Introduction
Chapitre 3: Présentation des sites d’étude
3.1. Introduction
3.2. Présentation du site « Oued » (partie aval de l’oued Saf-Saf)
3.2.1. Choix des stations de prélèvement des sédiments
3.2.2. Localisation des stations de prélèvement
3.3. Présentation du site « Mer » (la baie de Skikda)
3.3.1. Choix des stations de prélèvement
3.3.2. Localisation des stations de prélèvement
3.4. Prélèvement, conservation et analyse des échantillons
3.4.1. Techniques de prélèvement et de conservation des échantillons
3.4.2. Paramètres analysés et méthodes d’étude
3.4.2.1. Etude des paramètres organiques
3.4.2.1.1. Le carbone organique total
3.4.2.1.2. Les hydrocarbures
Chapitre 4 : Collecte des données et méthodes d’analyse statistiques
4.1. Introduction
4.2. Collecte des données
4.3. Méthodes d’analyse statistiques
4.3.1. Analyses statistiques univariées
4.3.1.1. Description des données
4.3.1.2. Le test d’analyse de la variance à 1 critère de classification
4.3.1.3. Le test de Tukey
4.3.1.4. Le test de Dunnett
4.3.2. Analyses statistiques bivariées : calcul des corrélations linéaires simples
4.3.3. Analyses statistiques multivariées
4.3.3.1. Analyse de la variance multivariée
4.3.3.2. Analyse en composantes principales
4.3.3.3. Analyses hiérarchiques
PARTIE III : Résultats et discussions
Introduction
Chapitre 5: Résultats et discussions du site oued Saf-Saf
5.1. Paramètres des sédiments
5.1.1. Nature physico-chimique
5.1.2. Résultats gravimétriques
5.1.2.1. Analyse des hydrocarbures aliphatiques
5.1.2.2. Analyse des hydrocarbures aromatiques polycycliques
5.2. Signature des polluants
5.2.1. Signature des hydrocarbures aliphatiques
5.2.2. Indices relatifs aux hydrocarbures saturés
5.3. Signatures des hydrocarbures aromatiques
5.2.4. Indices relatifs aux hydrocarbures aromatiques
5.4. Conclusion
Chapitre 6: Résultats et discussions du site « mer »
6.1. Paramètres des sédiments
6.1.1. Nature physico-chimique
6.1.2. Résultats gravimétriques
6.1.2.1. Analyse des hydrocarbures aliphatiques
6.1.2.2. Analyse des hydrocarbures aromatiques polycycliques
6.2. Signature des polluants
6.2.1. Signature des hydrocarbures aliphatiques
6.2.2. Indices relatifs aux hydrocarbures saturés
6.2.3. Signatures des hydrocarbures aromatiques
6.2.4. Indices relatifs aux hydrocarbures aromatiques
6.3. Conclusion
Chapitre 7: Résultats et discussions de l’analyse statistique du site oued Saf-Saf
7.1. Introduction
7.2. Résultats des analyses statistiques univariées
7.2.1. Description des données
7.2.2. Comparaison, entre périodes, pour chaque station des valeurs moyennes de chacune des caractéristiques étudiées : résultats du test de l’analyse de la variance
7.2.3. Recherche de groupes de périodes homogènes, par station, et par caractéristique : résultats du test de Tukey
7.2.4. Comparaison, entre stations, pour chaque période des valeurs moyennes de chacune des caractéristiques étudiées : résultats du test de l’analyse de la variance
7.2.5. Recherche de groupes de stations homogènes par période et par caractéristique : résultats du test de Tukey
7.3. Résultats des analyses statistiques bivariées
7.4. Résultats des analyses statistiques multivariées
7.4.1 – Résultats du test de l’analyse de la variance multivariée (MANOVA)
7.4.1.1. Comparaison, entre périodes, des vecteurs de valeurs moyennes de l’ensemble des caractéristiques et pour l’ensemble des stations : résultats des tests de la MANOVA
7.4.1.2. Comparaison, entre stations, des vecteurs de valeurs moyennes de l’ensemble des caractéristiques et pour l’ensemble des périodes : résultats des tests de la MANOVA
7.4.2. Résultats de l’analyse en composantes principales (A.C.P.)
7.4.3. Résultats de l’analyse hiérarchique
7.5.Conclusion
Chapitre 8:Résultats et discussions de l’analyse statistique du site «mer»
8.1. Introduction
8.2. Résultats des analyses statistiques univariés
8.2.1. Description des données
8.2.2. Comparaison, entre périodes, pour chaque station des valeurs moyennes de chacune des caractéristiques étudiées : résultats du test de l’analyse de la variance
8.2.3. Recherche de groupes de périodes homogènes, par station, et par caractéristiques : résultats du test de Tukey
8.2.4. Comparaison, entre stations, pour chaque période des valeurs moyennes de chacune des caractéristiques étudiées : résultats du test de l’analyse de la variance
8.2.5. Recherche de groupes de stations homogènes par période et par caractéristique : résultats du test de Tukey
8.2.6. Recherche de stations semblables à la station de référence pour chaque caractéristique : résultats du test de Dunnett
8.3. Résultats des analyses statistiques bivariées
8.4. Résultats des analyses statistiques multivariées
8.4.1. Comparaison, entre périodes, des vecteurs de valeurs moyennes de l’ensemble des caractéristiques et pour l’ensemble des stations : résultats des tests de la MANOVA
8.4.2. Comparaison, entre stations, des vecteurs de valeurs moyennes de l’ensemble des caractéristiques et pour l’ensemble des périodes : résultats des tests de la MANOVA
8.4.3. Résultats de l’analyse en composantes principales (A.C.P.)
8.4.4. Résultats de l’analyse hiérarchique
8.5. Conclusion
Conclusion générale et perspectives
Références bibliographiques
Annexes
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