Grille d’évaluation de la qualité de l’eau en général (SEQ-Eau France) (42)

Télécharger le fichier pdf d’un mémoire de fin d’études

Origine de l’eau

Les réserves disponibles d’eau naturelle sont constituées des eaux souterraines (infiltration, nappe phréatique) des eaux de surfaces retenues ou en écoulement (barrage, lacs, mares, rivières) et des eaux de mer.

Origine des eaux douces

La pluie qui tombe sur la terre s’infiltre dans le sous sol et constitue la nappe phréatique, cette nappe émerge ne surface et donne les eaux de surface. Les eaux de surface s’évaporent et partent dans l’atmosphère. Les vapeurs d’eau se condensent et donne des nuages ; ces successions des phénomènes onstituentc le cycle de l’eau.

Origine souterraine

La nappe phréatique est l’origine souterraine de l’eau ; une nappe est l’ensemble de l’eau saturant et dont les différentes parties sont en liaison hydraulique contenu que ce soit par des pores, des fissures ou des chenaux. La porosité et la structure du terrain déterminent le type de nappe et le mode de circulation souterraine (29).
Une nappe peut être libre si le réservoir aquifèreaffleure à la surface du sol (figure7). Elle est alors alimentée directement par les précipitations et par l’infiltration des cours d’eau et des eaux de ruissellement. Le niveau supérieur de cette nappe est plus ou moins élevé selon l’importance de cette alimentation. Une nappe libre est aussi appelée nappe phréatique.
Une nappe peut être captive quand elle est séparéede la surface du sol par une couche imperméable (figure7). Elle est en général profonde.
Un cas particulier est représenté par les nappes lluviales. Ce sont des nappes situées dans le terrain alluvionnaire sur lequel circule un cours d’eau. On les appelle aussi nappes d’accompagnement des rivières.

Apparition en surface

Les eaux de surface sont les eaux qui apparaissent à la surface du sol. Elles se présentent en étang, lac, rivière et fleuve. Ellesont pour origine, soit des nappes profondes dont l’émergence constitue une source de ruisseau, des rivières, ou des eaux de ruissellement. Ces eaux se rassemblent en cours d’eau caractérisépar une surface de contact eau-atmosphère toujours en mouvement et une vitesse de circulation appréciable. Elles peuvent aussi se trouver stockées en réserves naturelles comme les acsl caractérisés par une surface de contact eau-atmosphère quasiment immobile, mais c’est la profondeur qui peut être importante (20).
Le lac est une étendue d’eau stagnante entourée de terre, et se différencie généralement de l’étang par une plus vaste étendueet une plus grande profondeur. Les lacs peuvent être classés selon leur origine :
– il y a les lacs d’origine tectonique ou lacs tectoniques qui occupent des parties effondrées de l’écorce terrestre (lac Alaotra).
– les lacs des cratères formés après une éruption volcanique (lac deTritriva, le lac d’Andraikiba, …).
– les lacs de barrage (figure7) qui peuvent être naturels ou artificiels l’homme crée un barrage artificiel pour remonter le niveau de l’eau ; c’est le cas du lac froid, du lac Mantasoa et du lac Tsiazompaniry.

Cycle de l’eau

Le cycle de l’eau connu scientifiquement sous le nom de cycle hydrologique se rapporte à l’échange continu de l’eau entre l’hydro sphère, l’atmosphère, l’eau des sols, l’eau de surface, les nappes phréatiques et les plantes (33).
Figure 8: Cycle de l’eau (33)

Propriétés de l’eau.

Paramètres organoleptiques de l’eau

a) Couleur
La couleur de l’eau dépend en général de la quantité des éléments dissous ou en suspension. Elle est bleue quand elle diffuse la lumière grâce aux particules colloïdales qu’elle tient en suspension. Elle est verte quand elle est relativement riche en phytoplancton. Mais l’eau destinée à la consommation doit être incolore.
b) Odeur
L’odeur de l’eau dépend du milieu où elle se trouve. Elle est due à la présence des matières organiques en voie de putréfaction, à des algues mortes ou due aussi à des produits chimiques dissous comme le H2S. La présence d’odeur peut être un indicateur d’eau de mauvaise qualité. L’eau destinée à l’alimentation doit être inodore.
c) Saveur
La saveur de l’eau est variable suivant leur origine c’est-à-dire qu’elle dépend de la nature de substance présente dans l’eau. Les principaux corps pouvant donné à l’eau une saveur désagréable sont : le fer, le manganèse, lechlore actif, le phénol et le chlorophénol.

Paramètres physico-chimiques

a) Température
La température de l’eau affecte sa densité et sa viscosité (densité maximale à 4°C), la solubilité des gaz, celle de l’oxygène en particulier qui baisse quand la température de l’eau croît (02). On note par ailleurs qu’une augmentatio n de la température accélère considérablement la vitesse des réactions chimiques et biochimiques. Ces derniers consomment de l’oxygène, d’où une aggravation des pollutions organiques par temps chaud ou réchauffement artificiel des eaux (31).
b) pH
Le pH ou potentiel d’hydrogène représente l’acidité ou la basicité de l’eau. La molécule d’eau (H O) peut fournir un ion H+ et un ion OH-. Le pH mesure la concentration en ion H+ de l’eau et donne le coefficient caractérisant l’état acide neutre ou basique de l’eau sur une échelle de 0 à 14 dont le pH de neutralité étan7. Elle est fonction de la caractéristique du lit contenant l’eau ou la nappe emmagasinant l’eau souterraine. Le pH d’une eau naturelle est lié aux conditions édaphiques du milieu (30). Arrignon (02) propose pour quelques groupes d’organismes aquatiques une plage de tolérance au pH :
– pH inferieure à 5,0 : limite inférieure pour la survie de la plupart des espèces,
– 6,0 < pH <7,2 : zone optimale pour la reproduction de la plupart des espèces,
– 7,5 < pH <8,5 : zone optimale pour la productivitédu plancton,
– pH > 8,5 : destruction de certaines algues,
– pH > 9 : seuil létal de nombreuses espèces (salmonidés notamment).
c) Turbidité
La turbidité représente la quantité des matières n esuspension vraie ou matière colloïdale. L’eau peut être limpide ou non et le trouble de l’eau est due à la dillution des particules minérales terreuses en suspension ou à des particules végétales et animales. Les eaux souterraines ont une turbidité faible ou nulle. Mais elle est élevée pour les eaux de surface. La turbidité doit être inférieure à 5 NTUpour l’eau destinée à la consommation.
d) Conductivité
La conductivité c’est la quantité des sels ionisésdans l’eau. La grandeur est en relation directe avec la salinité totale de l’eau et exprimé en Ms (milli siemens) ou en µs/cm (microsemens par centimètre). Elle dépend beaucoupde la nature géologique du terrain. La salinité élevée de l’eau est dangereuse pour la santé des enfants et des personnes âgées.
Comme une grande partie des sels dissous dans l’eau s’y trouvent sous forme d’ions (chlorures, nitrates, sodium, calcium, sulfures etc.), la conductivité permet donc aussi d’en estimer l’importance. Les variations de ces concentrations peuvent avoir des impacts sur le milieu naturel. Certains ions comme le sodium, le chlorure, les sulfates, le fer et le manganèse peuvent conférer à l’eau potable un goût ou une odeur désagréable. L’eau souterraine, parce qu’elle est en contact avec le substrat minéral durant une période beaucoup plus longue, présente habituellement une conductivité plus élevéque l’eau de surface.
La conductivité permet d’évaluer approximativement mais très rapidement la minéralisation globale de l’eau (30) comme suit :
– conductivité < 100 µS/cm : minéralisation faible,
– 100 uS/cm < conductivité < 200 uS/cm: minéralisatio faible,
– 200 uS/cm < conductivité < 333 uS/cm: minéralisatio moyenne,
– 333 uS/cm < conductivité < 666 uS/cm: minéralisatio moyenne accentuée,
– 666 uS/cm < conductivité < 1000 uS/cm: minéralisation importante,
– conductivité. > 1000 uS/cm : minéralisation excessive.
Une conductivité électrique supérieure à 1500 uS/cmfait considérer une eau comme inutilisable dans les zones irriguées (02).
e) Dureté ou titre hydrométrique
La dureté ou titre hydrométrique ou alcalimétriqued’une eau est due à la présence des sels de calcium et de magnésium. Elle se manifeste pratiquement par une difficulté dans la cuisson des légumes et dans la production des mousses avec les savons. L’eau peut être dure ou douce selon la quantité de ces éléments (29). Elle est exprimée en degré français (°F).
Il y a aussi la dureté carbonatée ou titre alcalimétrique complet (TAC). Elle mesure la teneur en carbonate et bicarbonate CO32-, HCO3-.
A pH< 8,3 l’alcalinité représente pratiquement la teneur en bicarbonate. Les carbonates étant négligeables (29)
A pH > 8.3 il s’agira du titre alcalimétrique qui donne la teneur en carbonate et en OH-
A partir de la valeur de la dureté on définit :
– une eau douce : 0 à 8°F
– une eau moyennement dure : 8 à 18°F
– une eau dure supérieure à 18°F
f) Minéralisation
L’eau naturelle contient des électrolytes, certains sont des anions. Ils sont le résultat de la dissociation des sels dont les principaux sont d’origine géologique (dissociation des roches) et dont quelques un participent activement, directement ou non à la vie des organismes- – aquatiques à leur métabolisme. Les principaux anions présents dans l’eau sont : OH, Cl , SO42-, HCO3-, CO3-.
Parmi les cations les alcalino-terreux, le plus commun est le calcium qui joue un rôle de premier plan dans la dynamique des substances nutritives. Les métaux de la série de fer présentent aussi en faible quantité, par la naturede leur base ils influencent le développement des organismes. Les cations qui peuvent exister dans l’eau sont : H +, Ca2+, Mg2+, K+, Fe2+, NH4+.
La présence de ces éléments a une influence sur lavariation de pH, de la couleur, de la saveur et de la dureté de l’eau. Donc la teneur de ces éléments doit respecter les normes établies pour l’eau destinée à l’alimentation.
g) Matière en suspension
L’eau véhicule de fines particules de matières solides en suspension décelable pondéralement par centrifugation ou filtration. Suivant leur densité et les caractéristiques du milieu récepteur, ces matières en suspension produisent une pollution mécanique et augmente la turbidité de l’eau.
La teneur des eaux en matière en suspension est très variable et fonction de la nature du terrain littoral, de la saison (02). Elle est également le fait de l’érosion accélérée de sols à la suite de déboisements, de surcharges de pâturages ou de mauvaises pratiques culturales. La concentration des matières en suspension jouent un rôle prépondérant dans la formation de la couleur des eaux avec une diminution de leur transparence. L’énergie lumineuse disponible pour la photosynthèse peut ainsi se trouver considérablement réduite avec des modifications quantitatives importantes des peuplements végétaux (02). L’asphyxie des poissons par colmatage des branchies est souvent la conséquence d’une teneur élevée en matières en suspension (31)
h) L’oxygène dissous
La teneur en oxygène dissous peut être utilisée come critère de qualité des eaux de surface (30). Sa solubilité dans l’eau est liée à ertainsc facteurs. Ainsi, l’augmentation de la température de l’eau entraîne une baisse de la solubilité de l’oxygène dissous, celle-ci augmentant avec les pressions atmosphériques croissantes (02).
L’oxygène de l’eau provient de son contact avec l’air, sa dissolution étant facilitée par le brassage. Elle a également une origine biologique par la fonction chlorophyllienne exercée par les végétaux de la périphérie, les algues planctoniques, ainsi que les phanérogames aquatiques dans les zones littorales (02). Parmi les causes de variation de sa teneur, on peut citer la présence des matières organiques oxydables, des organismes, des germes aérobies, des graisses, des hydrocarbures, des détergents, ainsi que la perturbation des échanges atmosphériques à l’interface air-eau (30). Selon la législation française, l’eau n’est potabilisable que si elle contient au moins 5 mg/l d’oxygène dissous (41).
i) Azote
L’azote est une composante essentielle de la matière vivante qui joue par conséquent un rôle important dans une pollution de type organi que. L’azote est un élément nutritif essentiel à la croissance des algues et des plantes aquatiques, que l’on retrouve sous diverses formes dans l’environnement. Dans l’eau, on le retr ouve sous la forme d’azote ammoniacal (NH3), de nitrates et de nitrites. L’azote total est la somme des diverses formes d’azote présentes dans l’eau. L’azote ammoniacal des eaux uperficielles peut avoir pour origine la matière végétale des cours d’eau, la matière organique animale ou humaine, les rejets industriels (engrais, textiles, etc.). Sa présence est à rapprocher de celle des autres éléments azotés identifiés dans l’eau (nitrate, nitrite) etdes résultats de l’analyse bactériologique (31). En dehors des rejets des fabriques d’engrais, l’azote présent dans les effluents domestiques et industriels est essentiellement sous forme réduite.Cette dernière se transforme en nitrites et en nitrates dans les cours d’eau où la teneur en oxygène est suffisamment élevée.La vie aquatique peut être atteinte pour des concentrations d’environ 2 mg/l et un pH de 7,4 à 8,5. La forme ionisée est moins toxique que celle qui est non ionisée (02)
i.1) Sel ammoniacal (NH4+)
L’azote ammoniacal est toxique pour la vie aquatique. Son niveau de toxicité varie selon le pH et la température de l’eau (31). Dans les eaux naturelles, l’azote ammoniacal provient principalement du lessivage des terres agricoles ainsi que des eaux usées municipales et industrielles.
i.2) Nitrates (NO2-) et Nitrites (N03-)
Les nitrates et les nitrites constituent la forme la plus abondante d’azote dans l’eau. Bien que naturellement présents en faible quantité dans leseaux de surface, des concentrations trop élevées de nitrites-nitrates peuvent être toxiquespour la faune aquatique et provoquer une maladie infantile (méthémoglobinémie).
j) Substances toxiques ou indésirables.
Ce sont les substances qui entraînent des maladies graves comme l’Alzheimer, cancer de la peau comme l’Arsenic, Cyanure, chromes hexavalant. Ils proviennent des déchets industriels ou naturels. L’eau destinée à la consommation ne doit présenter aucune trace d’élément toxique.

Paramètres bactériologiques

En tant que décomposeurs, les microorganismes (bactéries et champignons, etc.) sont indispensables à la pérennité des écosystèmes aquatiques. En effet, ils minéralisent les substances organiques apportées au cours d’eau parla pollution organique, participant ainsi au phénomène d’autoépuration. Parmi les microorganismedu milieu aquatique, certains dits pathogènes sont susceptibles de provoquer des maladies chez l’homme et les animaux à sang chaud. Il apparaît en conséquence indispensable de toujours s’assurer que la qualité hygiénique des eaux des réseaux naturels (rivières,étangs, lacs…) s’accorde à leurs usages. L’analyse bactériologique des eaux permet de rechercher les bactéries pathogènes, d’évaluer les risques de contamination par ces bactéries et de contrôler l’efficacité des traitements des eaux (31).
Cette analyse procède par la recherche des bioindicateurs de contamination fécale définit comme des bactéries d’habitat fécal normalet exclusif (31). Il s’agit notamment des coliformes fécaux et des streptocoques fécaux.
Les coliformes fécaux (CF) ou coliformes thermotolérants sont des bacilles à Gram négatif de la famille des Enterobacteriaceae, non porulés, oxydases positifs, aérobies ou anaérobies facultatifs. Ils peuvent se développer ne présence des sels biliaires ou d’autres agents de surface équivalents. Ils fermentent le lactose avec production d’acide lactique et de gaz en 24 à 48 heures à une température de 41 à 44° C.
Quant aux streptocoques fécaux (SF), ce sont ceux du groupe D selon la classification sérologique. Assimilés au groupe des Entérocoques,ce sont des Cocci en chaînettes (sauf exception), á ou â hémolytiques et à Gram positif.

Table des matières

INTRODUCTION
I : Présentation générale du milieu d’étude et généralités sur l’eau
I.1. Présentation générale du milieu d’étude
I.1.1. Historique du lac
I.1.2. Le lac proprement dit
I.1.2.1. La situation administrative
I.1.2.2. Dimension
I.1.2.3 Situation géographique
I.1.2.4. Géologie et pédologie
I.1.2.5 Végétation
I.1.3. Régime climatique
I.1.3.1. Climat
I.1.3.2. Température
I.1.3.3. Pluviométrie
I.1.4.4. Tabous
I.2. Généralités sur l’eau
I.2.1 Origine de l’eau
I.2.1.1 Origine des eaux douces
I.2.1.2 Origine souterraine
I.2.1.3. Apparition en surface
I.2.2.3. Cycle de l’eau
I.2.2. Propriétés de l’eau.
I.2.2.1 Paramètres organoleptiques de l’eau
a) Couleur
b) Odeur
c) Saveur
I.2.2.2. Paramètres physico-chimiques
a) Température
b) pH
c) Turbidité
d) Conductivité
e) Dureté ou titre hydrométrique
f) Minéralisation
g) Matière en suspension
h) L’oxygène dissous
i) Azote
j) Substances toxiques ou indésirables.
I.2.2.3. Paramètres bactériologiques
I.2.2.4. Caractéristiques biologiques
a)Phytoplancton
b) Zooplancton
I.2.3. Norme de la potabilité de l’eau
I.2.4. Evaluation de la qualité de l’eau du lac (eau brute)
I.2.5. Grille d’évaluation de la qualité de l’eau en général (SEQ-Eau France) (42)
I.2.6. Conclusion de la première partie
II. Méthodes, matériels, résultats et interprétations
II.1. Etude bibliographique
II.2. Etude sur terrain
II.2.1. Méthode d’étude des facteurs physico-chimiques
II.2.1.1. Les stations choisies
II.2.1.2. Température
II.2.1.3. pH
II.2.1.4. Turbidité
II.2.1.5. Conductivité
II.2.1.6. Matières en suspensions
II.2.1.7. Oxygène dissout
II.2.1.8. sels ammoniacaux
II.2.1.9. Nitrite et Nitrate
II.2.2. Méthode d’analyse bactériologique
II.2.2.1. Coliformes thermotolérants :
II.2.2.1. Streptocoques fécaux
II.2.3. Inventaire floristique
II.2.4. Inventaire des planctons
II.3 Résultats et interprétations
II.3.1. Les propriétés physico-chimiques
II.3.1.1 Température
II.3.1.2. pH
II.3.1.3. Turbidité
II.3.1.4. Conductivité
II.3.1.5 Matières en suspension
II.3.1.6. Oxygène dissous.
II.3.1.7. Sels ammoniacaux
II.3.1.8. Nitrates et nitrites
II.3.2. Substances toxiques ou indésirables
II.3.2.1. Fer total (Fe2 + et Fe3 +)
II.3.2.2. Cyanure totaux, Arsenic totaux
II.3.3. Paramètres bactériologiques
II.3.4. Conclusion
II.3.5. La biocénose
II.3.5.1 La zone littorale
a) La zone littorale du lac
b) Conclusion
II.3.5.2. La zone pélagique
a) Le phytoplancton
b) Le zooplancton
c) Interprétation
d) Conclusion
II.3.6. Conclusion de la deuxième partie
III. Intérêt pédagogique du mémoire
CONCLUSION
BIBLIOGRAPHIE

Télécharger le rapport complet