Soutenance mémoire
Antananarivo est une ville tropicale d’altitude. Les eaux de pluie entraînent les eaux usées domestiques des hauts quartiers de la ville et se déversent dans les zones agricoles situées dans les bas-fonds. Les marais abritent le plus souvent des cressonnières. Malgré la pollution des eaux, les produits sont encore mis en vente en grande quantité dans les marchés locaux et en provinces. Ils sont de plus, très appréciés par les consommateurs. Dans la Commune Urbaine d’Antananarivo,le Fokontany d’Andravoahangy Tsena où nous avons effectué la recherche possède la plus grande surface aménagée en cressiculture. Les eaux usées sont déversées directement dans les cressonnières sans traitement préalable. Ces eaux apportent des quantités considérables d’oligo-éléments nécessaires à la croissance et au développement des végétaux et d’éléments traces métalliques. La présence des ions métalliques Cr3+ et Cu2+ dans le site nous laisse perplexe et on se demande si les ions Cr3+ et Cu2+ s’accumulent dans la plante ? Quels sont ses impacts sur le cresson ?
Pollution de l’eau
Définition
La pollution de l’eau est toute forme de modification physique, chimique ou biologique de la qualité de l’eau produisant un effet nocif sur les êtres vivants qui la consomment tels que les plantes, les animaux et les êtres humains.
Caractéristiques des eaux usées urbaines
Les eaux usées urbaines sont constituées par un mélange d’eaux usées domestiques, d’eaux usées de lavage (rues, véhicules, marchés,…), des eaux issues des infrastructures publiques (latrines, lavoirs, douches) et d’eaux usées industrielles. Les eaux usées urbaines contiennent des matières dissoutes minérales et organiques assimilées directement par les plantes.
❖ eaux usées domestiques provenant des eaux ménagères et des eaux vannes.
❖ eaux usées industrielles provenant de diverses industries. La première caractéristique des rejets industriels est la diversité : au sein d’une même branche, il existe des différences profondes liées aux matières premières, aux produits chimiques utilisés, aux effluents.
❖ effluents d’une installation à caractère collectif (caserne, hôpitaux,…) : ce sont les eaux des bornes fontaines publiques, les eaux ayant servi au lavage des rues.
Pollution de sol
Souvent considéré comme un troisième élément à côté de l’air et de l’eau, le sol est une composante majeure de l’écosystème. Support des activités humaines durant des millénaires, source d’exploitation et de vie depuis des dizaines de siècles à travers l’agriculture (3000 avant Jésus – Christ en Mésopotamie), il joue, hélas un rôle d’interface très important dans tous les phénomènes de pollution de notre environnement. Cette position d’interface va lui conférer un rôle important dans un certain nombre de cycles biochimiques et va faire de lui, un lieu de passage ou de séjour de la plupart des grand types de polluants produits par l’activité humaine.
La plupart des éléments minéraux apportés aux sols sont susceptibles de s’y accumuler et de le polluer. C’est le cas des métaux lourds (Pb, Cr, Ni, Cd, …) ou d’autres éléments susceptibles d’être toxiques pour les animaux par l’intermédiaire des végétaux qu’ils consomment. Leur origine est très diverse : circulation automobile, activité industrielle, activité agricole ou urbaine. Ils peuvent venir de l’atmosphère ou des eaux de surface contenant une charge solide. Ils peuvent être directement introduits dans le sol.
ELEMENTS METALLIQUES A L’ETAT DE TRACE
Eléments Traces Métalliques (ETM)
Certains éléments traces sont considérés comme indispensables pour les plantes, et à travers les chaînes alimentaires pour les êtres vivants. On les appelle micro-éléments car ils sont généralement présents en très faible quantités <0,1%. Certains d’entre eux sont indispensables à la vie et joue en particulier un rôle de cofacteur d’enzyme. Un certain nombre d’ETM peuvent, quand ils dépassent certains seuils, devenir toxiques pour les êtres vivants. L’intervalle peut être étroit entre les niveaux de carence et de toxicité. Dans les sols acides, le cuivre et le zinc considérés comme oligo-élément peuvent être aussi toxiques. D’autres éléments non indispensables au développement végétal ont une toxicité importante pour les êtres vivants : ce sont le cadmium, le plomb, le chrome, le mercure et l’arsenic. Parmi ces ETM toxiques appelés aussi métaux lourds, la plupart ont des densités supérieures à 5. Parler d’ETM toxiques suppose une bonne connaissance de leurs effets sur les êtres vivants. On distingue l’origine naturelle de ces éléments pour laquelle on parle souvent de fond géochimique et l’origine anthropique, où l’on précisera le degré de contamination et de pollution.
Sources de contamination par les Eléments Traces dans le sol
Fond géochimique
C’est par définition la teneur naturelle en micro-éléments dans les sols sans intervention humaine. Le fond géochimique dépend de la teneur présente dans la roche à l’origine du sol, et des processus qui sont intervenus lors de la formation du sol et qui ont lessivé ou concentré l’élément. L’étude du fond géochimique porte sur des analyses de sédiments de berge prélevés dans le ruisseau ou rivière. Le comportement des ETM dans le sol dépend de différentes conditions : du milieu et des caractéristiques chimiques de chaque élément tels que la constante d’acidité ou pKa des ions ou produit de solubilité. Ces caractéristiques sont en relation avec le rayon ionique r de l’élément et la charge de l’ion. Ainsi le Cr3+ a un comportement très peu mobile sauf en condition complexant ou réductrice. Les autres éléments comme le Cu2+ et Zn2+ ont une mobilité plus grande en milieu peu acide. Par conséquent la mobilité est faible, les éléments libérés s’accumulent.
Une telle étude est nécessaire pour distinguer le fond géochimique, la pollution diffuse en surface et les redistributions éventuelles au sein du profil. Cela permettrait de prévoir les évolutions à long terme des sols et des pollutions diffuses.
Contaminations diffuses par les ETM
Apports atmosphériques diffus
Il existe une diffusion globale de certains polluants organiques ou minéraux qui peut atteindre les parties les plus éloignées des sites d’émission. Le plomb est émis, par exemple, par la combustion des moteurs à explosions à partir du plomb tetraethyle, antidétonant ajouté à l’essence des véhicules ; il est émis par les usines et est transporté à l’état particulaire. La retombée de ces éléments s’effectue à la surface des sols, des océans ou des lacs. En général, le mercure est en phase gazeuse, les autres éléments comme le chrome, le cuivre sont particulaires, sous forme de grosses particules (>2µm).
Pollution diffuse d’origine agricole
Cette pollution peut être cumulée depuis le début de la fertilisation et des traitements phytosanitaires de la surface agricole. Les amendements calcaires apportent une forte quantité de manganèse, zinc, en faible quantité d’autres micro-éléments plus toxiques (Pb, Cu, As, Cd et Cr).Il faut également citer les scories de déphosphoration des sols. Ces scories contiennent des quantités importantes de nickel et chrome. Parmi les fertilisants, ce sont essentiellement les phosphates qui apportent les métaux lourds. Les phosphates naturels peuvent selon leur origine concentrer certains micro-éléments, en particulier le cadmium, le chrome, le cuivre et le nickel. Précisons que les amendements organiques traditionnels comme le fumier ne sont pas exempts d’ETM. L’apport régulier de fumier apporte du zinc et du cuivre.
Métaux lourds dans les déchets
Les métaux lourds se trouvent dans les différentes catégories de déchets : déchets industriels, déchets ménagers. Ceci est dû à l’usage des métaux lourds dans l’industrie et dans les produits de consommation. Pratiquement tous les secteurs sont concernés et les dernières utilisations « qui résistent » sont des applications où les substituts techniques n’ont pas pu être identifiés (cas des batteries automobiles au plomb, par exemple, utilisation de cadmium dans les piles et accumulateurs, utilisation de mercure dans les instruments de mesure et dans les tubes fluorescents…).
De très nombreux exemples illustrent ce mouvement (bannissement du mercure dans les thermomètres et les piles par exemple…). Deux secteurs sont particulièrement intéressants:
– l’un est historique, mais se traduit encore aujourd’hui par des difficultés pour traiter les déchets ; c’est le cas des métaux lourds dans la peinture,
– l’autre est une révolution qui est annoncée et qui aura des conséquences majeures pour les collectivités locales ; c’est le cas des métaux lourds dans le traitement du bois.
Déchets industriels
Les métaux lourds se trouvent de façon évidente dans les déchets industriels, avec une hiérarchie entre secteurs. Les secteurs émetteurs directs sont le raffinage de métaux, la métallurgie de l’acier, la chimie… Les métaux lourds proviennent des huiles usagées, des huiles industrielles (cadmium, plomb), des tanneries (mercure), des textiles (cadmium…), pneumatique (cadmium…) ; des sous-produits industriels divers (solvants, déchets de peinture). La composition chimique des différents déchets industriels est très variable selon les produits.
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Table des matières
INTRODUCTION
Première partie ETUDES BIBLIOGRAPHIQUES
Chapitre 1 : POLLUTION
1.1. Pollution de l’eau
1.2. Pollution de sol
Chapitre II : ELEMENTS METALLIQUES A L’ETAT DE TRACE
2.1. Eléments Traces Métalliques (ETM)
2.2. Sources de contamination par les Eléments Traces dans le sol
2.3. Devenir des ETM dans les sols
2.4. Toxicité des Eléments Traces Métalliques
Chapitre III : REFERENCES ET NORMES
3.1. Normes de référence utilisée pour l’eau
3.2. Normes de références utilisées pour le sol
3.3. Normes de références utilisées avec la plante
Deuxième partie TRAVAUX PERSONNELS
Chapitre I : PRESENTATION DES SITES
1.1. Site Ambatomanga
1.2. Site Andravoahangy
Chapitre II : Travaux sur terrain
2.1. Caractérisation des eaux d’irrigation
2.2. Caractérisation des sols récepteurs
2.3. Qualité du cresson produit
Chapitre III : Essai en laboratoire
3.1. Sols d’essais
3.2. Déroulement de l’essai
3.3. Paramètres et mesures effectués
3.4. Traitement des données
Chapitre IV : Interprétation des résultats
4.1. Travaux sur terrain
4.2. Evaluation des résultats des essais en laboratoire
Chapitre V : Recommandations
CONCLUSION
RESUME
REFERENCE BIBLIOGRAPHIQUE
PARTIE EXPERIMENTALE
