METHODES DE QUANTIFICATION DES POLLUANTS EN LABORATOIRE

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Classification des termes concernant la pollution [15]

On peut donc appeler « pollution » de l’eau toute modification de la composition de l’eau ayant un caractère gênant ou nuisible pour les usagers. Cette modification peut être causée par l’ensemble des rejets de composés toxiques ou non, libérés dans l’atmosphère. On peut utiliser divers critères de classification, reposant sur l’origine, la nature des polluants, la nature des nuisances créées (répercussions sur la santé publique, sur l’équilibre écologique en milieu aquatique, etc.), ou selon d’autres critères.

Selon le type de polluant

Selon le type de polluant, on peut classer la pollution en trois catégories : pollution physique, pollution chimique et pollution biologique.

Pollution physique

On parle de ce type de pollution quand le milieu pollué est modifié dans sa structure physique par divers facteurs. Elle regroupe la pollution mécanique (effluents solides), la pollution thermique (réchauffement de l’eau par les usines) et la pollution nucléaire (retombées de radioéléments issus des explosions d’armes nucléaires, résidus des usines atomiques et accidents nucléaires).

Pollution chimique

Elle est due au déversement des rejets industriels tels que l’industrie métallurgie, l’industrie pharmaceutique, l’industrie chimique …, apportant de grandes quantités de substances chimiques dont certaines sont non dégradables.

Pollution biologique

Il s’agit de la pollution par les micro-organismes (bactéries, virus, parasites, champignons, efflorescences planctoniques, etc.).
Les teneurs en azote et en phosphore excessifs favorisent le phénomène d’eutrophisation des lacs et des cours d’eau. Ce phénomène se caractérise par la prolifération d’algues et celles-ci peuvent proliférer de manière importante et devenir extrêmement gênantes.

Selon l’origine de la pollution

Selon l’origine de la pollution, on distingue quatre catégories : pollution domestique, urbaine, agricole et pollution industrielle.

Pollution d’origine domestique

Elle est due principalement aux rejets domestiques (eaux de lavage, de nettoyage, matières fécales, etc.).

Pollution d’origine urbaine

Les eaux usées des habitations, des commerces et des différents secteurs de la ville entrainent la pollution urbaine de l’eau. Les polluants urbains sont représentés par les rejets domestiques, les eaux de lavage collectif et tous les produits dont se débarrassent les habitants d’une agglomération notamment des rejets industriels rejetés par les entreprises en quantités variables selon l’importance de l’agglomération et son activité.
Le « tout –à- l’égout » est une expression significative (par abus de langage) car elle exprime cette diversité. On trouve les excréments, les restes d’aliments, les déversements (abattoirs, hospitaliers), les lessives, les détergents, les insecticides, les hydrocarbures, les déchets de la petite industrie et divers produits toxiques.

Pollution d’origine agricole

L’agriculture, l’élevage, l’aquaculture et l’aviculture, ainsi que la pêche sont responsables du rejet de nombreux polluants organiques et inorganiques dans les eaux de surface et souterraines. Ces contaminants comprennent à la fois des sédiments provenant de l’érosion des terres agricoles, des composés phosphorés ou azotés issus des déchets animaux et des engrais commerciaux, notamment des polluants azotés.
On peut signaler l’utilisation:
 des engrais.
La modernisation de l’agriculture et son intensification ont été généralement accompagnées d’une utilisation abusive et non rationnelle des engrais azotés, notamment.
 des pesticides.
Les pesticides sont utilisés en agriculture pour protéger les cultures et les récoltes contre les insectes prédateurs afin d’augmenter les rendements. Le lessivage de ces produits phytosanitaires utilisés en agriculture entraine la contamination des eaux par des substances toxiques (pesticides). Par ailleurs, les pesticides ne sont pas biodégradables.

Conséquences sanitaires

Les conséquences sanitaires sont celles à prendre en compte en priorité. Elles peuvent être liées à l’ingestion d’eau ou au simple contact avec le milieu aquatique (cas de nombreux parasites). On peut noter qu’il ne s’agit pas toujours de problèmes de toxicité immédiate.
L’organisation mondiale de la santé (OMS) considère que 80% des maladies qui affectent la population mondiale sont directement véhiculées par l’eau : des dizaines, voire des centaines de millions de personnes sont atteintes en permanence de gastro-entérites, 160 millions de paludisme et 30 millions d’onchocercose. Malgré les apparences, la transmission des maladies par une eau polluée n’est pas l’apanage des pays en voie de développement et l’élaboration de normes sur les eaux de consommation vise à fournir aux consommateurs une eau qui ne constitue pas un risque pour la santé.
Elles sont variables dans le temps en fonction de l’usage de l’eau : par exemple, la pollution d’une nappe non exploitée n’a aucune conséquence sanitaire immédiate, mais peut en avoir longtemps après, si on utilise cette eau pour l’alimentation en eau potable.
Elles peuvent donc intervenir au travers de phénomènes complexes, que nous ne développerons pas ici.

Conséquences écologiques

Les conséquences écologiques se mesurent en comparant l’état du milieu pollué par rapport à ce qu’il aurait été sans pollution. Ceci n’a rien d’évident, la pollution se traduisant parfois uniquement par l’accentuation d’un phénomène naturel. D’une manière générale, les conséquences écologiques sont à considérer au travers de la réduction des potentialités d’exploitation du milieu (agriculture, pêche, aquaculture, élevage, tourisme, …).

Conséquences industrielles

L’eau est l’une des matières premières utilisées à grand échelle par les industries, dont les industries textiles et habillement. En effet, la qualité requise d’eau utilisé est souvent très élevée tant sur le plan physico-chimique que biologique. Le développement industriel peut donc être stoppé ou retardé par la présence des éléments perturbateurs du milieu naturel.
Généralement, les différents types de polluant sont mélangés et agissent les uns sur les autres. En effet, un rejet n’est jamais une source unique et un égout rejette des déchets de différentes natures, en plus des déjections domestiques et animales.
Bref, la pollution de l’eau est donc due essentiellement aux activités humaines ainsi qu’aux phénomènes naturels. Elle a des effets multiples qui touchent aussi bien la santé publique que l’environnement des être vivant, ainsi que le ressort socio-économique. Tous ces types de pollution peuvent se rencontrer simultanément et parmi lesquels les eaux usées.

Les eaux usées domestiques

Elles proviennent des différents usages domestiques de l’eau. Elles sont essentiellement porteuses de pollution organique. Elles se répartissent en eaux ménagères, qui ont pour origine les salles de bains et les cuisines, et sont généralement chargées de détergents, de graisses, de solvants, de débris organiques, etc. et en eaux « vannes »(eaux d’égouts). Il s’agit des rejets des toilettes, chargés de diverses matières organiques azotées et de germes fécaux.

Les eaux usées agricoles

La concentration des élevages (élevage industriel ou extensif) donne un excédent de déjections animales. Celles-ci peuvent atteindre les cours d’eau ou s’infiltrer dans les nappes souterraines et constituent une source de pollution bactériologique. Les engrais chimiques (nitrates et phosphates) altèrent la qualité des nappes souterraines qu’ils atteignent par infiltration efficace des eaux de pluies.

Les eaux usées industrielles

Elles sont très différentes des eaux usées domestiques. Leurs caractéristiques varient d’une industrie à l’autre. En plus de matières organiques, azotées ou phosphorées, elles peuvent également contenir des produits toxiques, des solvants, des métaux lourds, des micropolluants organiques, des hydrocarbures. Certaines d’entre elles doivent faire l’objet d’un prétraitement de la part des industriels avant d’être rejetées dans les milieux ou les réseaux de collecte. Elles sont mêlées aux eaux domestiques que lorsqu’elles ne présentent plus de danger pour les réseaux de collecte et ne perturbent pas le fonctionnement des usines de dépollution.

Autoépuration et les milieux récepteurs des rejets

Les lieux de rejets des eaux résiduaires et industrielles sont des milieux complexes composés de plan d’eau superficiels, de terrains en diverses natures géologiques sur lesquels vivent toute une population humaine, animale, végétale, et surtout des micro-organismes dont les champignons et les bactéries. Ces milieux récepteurs des eaux usées sont donc portés atteints. On peut citer :
 les cours d’eau et les canaux .
 les lacs, les étangs et les marais.
 les bassins de rétention .
 la mer et océan .
 le sol et sous sol .
 l’air (atmosphère).
Un milieu naturel est caractérisé par son pouvoir d’autoépuration ou de dégrader par voie aérobie quelques agents polluants qu’il reçoit. Toute la lutte antipollution tend à rétablir, pour les milieux naturels, une oxygénation suffisante pour les divers besoins liés à l’utilisation de l’eau : pêche, prise d’eau et irrigation.
Il est intéressant d’examiner la capacité d’autoépuration au sein d’une eau aérée c’est-à-dire le processus biologique, chimique et physique permettant à une eau polluée de retrouver naturellement, en partie, son état de pureté originel sans intervention extérieure. Au point de vue microbiologique, il faut noter que l’autoépuration n’élimine pas les virus.

Les polluants phosphorés

Les composés de phosphore, comme l’azote, sont les sources principales des matières nutritives qui polluent les eaux. La teneur en phosphore est donc un paramètre très important.
Les polluants phosphorés sont parfois sous formes organiques ou sous formes minérales (orthophosphate ou polyphosphate).

Germes pathogènes

Les eaux usées peuvent contenir des organismes (virus, bactéries, protozoaires, helminthes…) qui peuvent être pathogènes. Il est d’usage de se contenter de mesurer des «germes tests » qui comprennent les coliformes du genre Escherichia coli et les streptocoques fécaux.

Les paramètres étudiés

Une eau polluée ou eau usée peut contenir un très grand nombre des matières ou des molécules minérales ou organiques, solubles ou particulaires, toxiques ou non. Cependant, il est souvent difficile d’identifier individuellement toutes les paramètres, tous les constituants et toutes les molécules qui sont présentes. C’est pourquoi, ce travail repose seulement sur quelques paramètres dont l’odeur, la couleur, le pH, la température, les matières en suspension, la conductivité, la demande chimique en oxygène (DCO) et la demande biochimique en oxygène (DBO) de l’échantillon prélevée.

Les matières en suspension (MES)

Ce sont des matières sous forme particulaire ou matières colloïdales restant en suspension dans l’eau. Elles peuvent être minérales ou organiques ou plus souvent un mélange des deux. Elles sont mesurées par pesée. Un volume connu d’eau usée est filtré ou centrifugé ou aussi mis à sec dans une étuve à 105°C. Les résidus obtenus sont pesés.

La demande biologique en oxygène (DBO)

La détermination de la « demande biochimique en oxygène » vise à reconstituer en laboratoire les phénomènes de dégradation qui ont lieu dans le milieu naturel ; les résultats obtenus sont la résultante d’un ensemble d’action biologiques et chimiques et n’ont pas le caractère rigoureux et sans ambigüité de ceux qui découlent, par exemple, de la mise en œuvre d’un processus chimique unique et bien déterminé. Ils fournissent néanmoins l’une des indications importantes dont l’ensemble permet de juger de qualité d’une eau et son degré de pollution.

Traitement tertiaire

Les traitements primaires permettent d’éliminer les fractions solides grossières des eaux usées, sans action sur la partie non décantable. Les traitements physico-chimiques permettent, en plus, d’éliminer une partie de la fraction soluble. Mais seuls les traitements tertiaires ou traitements biologiques permettent, de façon acceptable sur le plan technico-économique, d’éliminer de façon très poussée la fraction soluble et organique de la pollution. En effet, les bactéries (agent biologique le plus fréquemment employé), en raison de leur taille très réduite (et de leur capacité d’échange membranaire), de leur forte densité, de leur capacité d’adaptation (forte capacité de dissémination en général) et de leur fort taux de développement, sont les plus capables d’épurer efficacement les eaux usées.
Il existe de très nombreux procédés permettant de dégrader la matière organique par voie biologique. Le système de traitement des eaux de la Société est actuellement équipé de « lits bactériens » à cultures fixées, c’est à dire par les procédés dits « aérobies ».
Les procédés aérobies mettent en œuvre des bactéries hétérotrophes qui ont besoin de matière organique pour vivre et qui consomment de l’oxygène. Elles s’activent avec la température et transforment la matière organique soluble en énergie et en matière organique de synthèse en consommant O2.L’épuration aérobie est le mode traitement biologique le plus employé. Elle est généralement caractérisée par :
 lits bactériens, le système de fonctionnement d’un lit bactérien, quelquefois appelé filtre bactérien ou filtre percolateur, consiste à faire ruisseler les eaux usées.
préalablement décantées, sur une masse de matériaux poreux ou caverneux qui sert de support aux micro-organismes (bactéries) épurateurs .
 façonnage, la masse de matériaux poreux composée de mâchefer, a une granulométrie de faibles dimensions (2 cm à 8 cm), d’une épaisseur environ 1 m. Ces matériaux reposent sur un double radier ; le radier supérieur, généralement en béton, est perforé et le radier inférieur recueille l’eau traitée et l’évacue. Le dispositif d’arrosage à la partie supérieure de l’ouvrage est constitué de tuyauteries perforés .
 principe, une aération est pratiquée par tirage naturel. Cette aération a pour but d’apporter dans toute l’épaisseur de la masse poreuse l’oxygène nécessaire au maintien des bactéries aérobies en bon fonctionnement.

Température de l’eau

La température de l’eau est un facteur écologique qui entraîne d’importantes répercutions écologiques. Elle agit sur la densité, la viscosité, la solubilité des gaz dans l’eau, la dissociation des sels dissous, de même que sur les réactions chimiques et biochimiques, le développement et la croissance des organismes vivant dans l’eau et particulièrement les microorganismes (Leynaud, 1968). Dans notre étude, les températures enregistrées oscillent entre 29°C et 41°C. Ces variations de température suivent celles de l’activité de l’industrie, principalement la température est liée à celle de l’eau provenant des chaudières. Mais après traitement, la température baisse, se stabilise et se synchronise avec la température recommandée par la norme. Le système de traitement « refroidissement par évaporation » utilisé est donc très efficace. Les températures mesurées, à la sortie de l’usine, appartiennent donc à la classe admissible et obéissent la norme de rejet imposée par les textes et réglementations en vigueur (Annexe 2).

Potentiel hydrogène (pH)

Le pH est l’un des paramètres les plus importants et les plus nécessaires en chimie en général et dans l’industrie en particulier. A une température donnée, l’acidité ou la basicité d’une solution est indiquée par l’activité de l’ion hydrogène. Le pH de l’eau mesure donc la concentration des protons H+ contenus dans l’eau. Les valeurs observées révèlent que le pH est légèrement basique à la sortie immédiate de l’usine. En effet, le pH varie entre 5,3 et 5,7. Ceci est dû à l’activité propre de l’usine, expliqué par l’utilisation des différentes matières additives pour les blanchissements, les délavages et les teintureries. En ruisselant et en arrivant dans le bassin de décantation, le pH varie mais n’atteint pas la valeur requise, ce qui implique l’utilisation des solutions stabilisant par l’ajout des chaux, avant d’être rejeter dans le milieu naturel. Par cette méthode, à la sortie, le pH reprend immédiatement les valeurs guides (6 <pH< 9) dictées par la norme (Annexe 1). Ceci montre que la méthode de traitement de la variation de pH y est aussi efficace.

Matières en suspension

Les matières en suspension représentent l’ensemble des particules minérales et organiques contenues dans les eaux. Elles sont fonction de la nature de l’activité de l’usine, le régime d’agitation et d’écoulement des eaux allant d’un bassin à l’autre. Les teneurs élevées en matières en suspension est une forme de pollution. Notre résultat présenté dans le tableau 1 nous montre que la valeur est largement supérieure (80 mg/l) à celle de la valeur limite de la norme. Cependant, après traitement, la valeur diminue considérablement en dessous de la limite recommandée par la norme de déversement des rejets industriels.

Conductivité électrique

Sa mesure constitue une bonne appréciation du degré de minéralisation d’une eau où chaque ion agit par sa concentration et sa conductivité spécifique. Les valeurs moyennes enregistrées fluctuent entre 180 et 250 µS/cm selon l’activité de l’usine. Ces valeurs sont encore inclues dans les limites admissibles indiquées par le décret portant sur les rejets d’effluents liquides à Madagascar (Annexe 2).
La conductivité électrique des eaux étudiées présente une diminution durant la période de traitement des résidus. Cette diminution s’explication par la dilution des rejets par des eaux pour le mécanisme et l’apport des produits adoptés pendant le traitement. Donc, l’approche utilisée par MADAPROD est aussi prouvée effective.

Demande chimique en oxygène (DCO)

La demande chimique en oxygène, DCO, exprimée en milligrammes par litre, est donnée par la formule .
avec :
C : concentration de la solution de sulfate de fer et d’ammonium (mole/l).
V0: volume de la prise d’essai avant dilution éventuelle (ml) .
V1: volume de la solution de sulfate de fer et d’ammonium utilisé pour l’essai à blanc (ml) .
V2 : volume de la solution de sulfate de fer et d’ammonium utilisé pour la détermination (ml).
La détermination du DCO est sensible à certaine interférence : les hydrocarbures aromatiques et la pyridine ne sont pas oxydés de façon complète ; les substances organiques très volatiles peuvent échapper à l’oxydation par évaporation ; des agents réducteurs inorganiques contribuent à accroitre la valeur. Généralement, on ne peut obtenir que la valeur de la DCO globale. Elle mesure donc la quantité totale de la matière potentiellement polluante.
Mais en se référant à la valeur de la Norme, les résultats confirment l’efficacité de l’épuration des eaux. Cette valeur a l’avantage de fournir rapidement un résultat, mais ne renseigne pas directement sur la biodégradabilité des constituants de l’effluent.

Table des matières

INTRODUCTION
Première Partie : CADRE GENERAL DE L’ETUDE ET RAPPELS THEORIQUES
I. CONTEXTE GENERAL DE L’ETUDE
II. RAPPEL THEORIQUE
Deuxième Partie : MATERIELS ET METHODES
I. METHODES DE QUANTIFICATION DES POLLUANTS EN LABORATOIRE
II. METHODES DE TRAITEMENT DES EFFLUENTS TEXTILES.
Troisième Partie : RESULTATS ET DISCUSSIONS
I. RESULTATS DES ANALYSES
II. INTERPRETATION DES RESULTATS
III. DISCUSSION ET AXES DE REFLEXIONS.
CONCLUSION .
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ET WEBOGRAPHIQUES

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