Teneurs, flux des sels nutritifs et matières organiques de l’effluent urbain

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Prélèvements et méthodes d’analyses chimiques

Les prélèvements ont été effectués dans les sources de pollutions : au débouché de Oued Boudjemâa dans la mer (débouché variable à l’échelle même de l’heure selon le débit de l’effluent domestique). Les prélèvements d’eaux ont été effectués chaque 15 jours au cours de l’année 2006, du 17 janvier au 24 décembre 2006 dans Oued Boudjemâa. Les programmes de surveillances de l’environnement suggèrent en effet un contrôle bimensuel des eaux pour obtenir des données statistiquement exploitables en particulier lors des traitements de séries temporelles.
Deux stations ont été suivies, l’une située en amont (station Amont) avant les raccordements de deux effluents industriels d’Asmidal (Fig. 1, photo 1) et l’autre située à l’embouchure, juste à l’interface mer-eau usée. Cette station aval (Aval) est soumise dans cette partie de l’émissaire non seulement aux rejets d’Asmidal mais aussi au déversement de l’abattoir et à l’intrusion marine lorsque le débit s’affaiblit.
Les relevés de température (°C) et de salinité (Practical Salinity Unit ou P.S.U.) ont été effectués à l’aide d’un multiparamètre type wtw 197i.
Des difficultés pratiques nous ont empêchées l’usage du courantomètre dans les effluents pour l’estimation des vitesses des courants d’eaux usées et des débits des eaux. Le débit des eaux de Oued Boudjemâa a donc été approximé de façon intuitive.
Les méthodes d’analyses chimiques utilisées sont succinctement résumées dans le tableau.6.

Caractères hydrologiques

Approximation du débit

On constate cette année que le flux hydrique transitant Oued Boudjemâa est plus faible par rapport aux années précédentes, la variation est conditionnée par les lâchers des deux effluents d’Asmidal et le rythme de largage des eaux des stations de relevage et dans une certaine mesure des eaux issues des activités domestiques raccordées à l’Oued (Tableau 7). En fait, les données de l’Algérienne Des Eaux (ADE, com. Pers., 14 mars 2007) impliquent un volume d’eau usée d’environ 100 000 m3 par jour.

Sels nutritifs et matières organiques des effluents urbains

Distribution des sels nutritifs dans l’effluent urbain

L’azote minéral

• L’azote ammoniacal (NH4+, NH3)

A quelques exceptions, les teneurs de l’ammonium sont toujours plus élevées dans la station aval (Fig. 4). A la station amont, les teneurs de l’ammonium (NH4+ : azote réduit) fluctuent énormément avec un maximum en été et une moyenne annuelle de 6 mg. l-1. L’ammonium y représente 93% de l’azote inorganique dissous (NID). De même, cette forme reste dominante (85%) correspondant à une moyenne annuelle de 4,80 mg.

En l’été l’effluent urbain est fortement chargé en ammonium avec une concentration moyenne saisonnière de 7 mg. l-1 mais ces valeurs diminuent jusqu’à 6.41 mg. l-1 lorsque l’on passe à la station aval. A l’opposé, les teneurs minimales sont observées en hiver Janvier (1.80 mg. l-1) en Amont et 1.70 mg. l-1 dans le point aval.

• Les nitrites (NO2-)

Les nitrites à l’inverse de l’ammonium, augmentent de l’amont à l’aval de l’émissaire urbain (Fig. 5).Les teneurs sont 3 fois plus importantes à l’aval (en moyenne 0,12 mg.l-1 en amont contre 0,36 mg.l-1 en aval). Cette libération des nitrites peut traduire des conditions de nitrification où la forme nitrite étant transitoire. La diminution des valeurs de l’ammonium en aval suggère cette interprétation.

De façon globale, on peut remarquer que Oued Boudjemâa est très chargé en nitrites, avec des fluctuations importantes et deux pics d’origine inconnue, l’un en avril et l’autre en décembre (Fig. 5).

• Les nitrates (NO3–)

Comme pour les nitrites, les ions nitrates apparaissent plus abondants à l’aval qu’en amont en raison de l’oxydation d’une fraction de l’ammonium (Fig. 6). Cette fraction peut être estimée à 20% à partir de la diminution des teneurs en aval par rapport à l’amont [(4,80/6) x100]. Or, si l’azote minéral évolue de façon conservative dans son trajectoire amont-aval, on s’aperçoit que le rajout en nitrate au niveau de l’aval ne représente que 16 % de la fraction de l’ammonium supposée sujette à oxydation sous forme de nitrate et de nitrite [(0,20/1,2)x100]. Au cours de son écoulement amont-aval, les eaux subissent des transformations chimiques d’oxydoréduction très rapides et très vives aboutissant l’oxydation de 38% de l’ammonium parvenu à l’aval.

Dans la station amont la moyenne annuelle est de 0,28 mg. l-1 par contre dans la station aval elle est plus moins élevée elle est de l’ordre de 0,47 mg. l-1.

Dans le temps, les teneurs ont fortement varié avec de fortes valeurs en hiver et au printemps, consécutives aux apports d’eaux douces que recèle l’oued en cette époque de l’année (Fig. 6) Il est vrai que des teneurs aussi élevées que 3 mg. l-1. Caractérisent plutôt les eaux dulçaquicoles.

• L’azote inorganique dissous (NID)

La quantité de l’azote inorganique dissous (NID), c’est la somme des différentes fractions de l’azote sous forme d’ammonium, de nitrite et de nitrate. Les valeurs du NID fluctuent largement au cours de l’année (Fig. 7) entre 1,84 – 12,18 mg. l-1 dans la station amont avec des valeurs maximales observées en janvier (11) mg. l-1 et en juin (12,18) mg. l-1. La moyenne annuelle y est de l’ordre de 6 mg. l-1.

En aval, les teneurs évoluent au cours de l’année entre 0,90-10 mg. l-1 avec des maxima qui s’observent en juin (10) mg. l-1 et en novembre (8,22) mg. l-1 comme le montre la figure 8. Les valeurs moyennes saisonnières et annuelles sont données au tableau 8. On y constate que le maximum de 7 mg. l-1 relevé en été peut être en relation avec l’activité touristique que connaît la ville en cette saison. Il vrai que la moyenne en NID dans le reste des saisons est sensiblement comparable (5,5-5,8 mg. l-1).

Distribution de la matière organique

Les matières en suspension (MES)

Les teneurs en matières en suspension sont souvent plus importantes en aval qu’en amont. Au cours de l’année, excepté en février, les teneurs n’ont pas beaucoup varié et fluctuent autour de 50 mg. l-1 à la station aval et de 40 mg. l-1 à la station amont
(Fig. 11). Ces différences peuvent être reliées aux ajouts et aux remous occasionnés par le déversement des petits effluents industries d’Asmidal. A ce niveau, l’eau coule toujours franchement à l’inverse de la station amont où l’on peut avoir des eaux pratiquement stagnantes. Ces conditions font que dans la station amont, la sédimentation élimine une fraction qui s’échappe dans le sédiment. On peut alors même estimer cette fraction sédimentée à environ 500-1000 tonnes de MES par an.

La demande biochimique en oxygène (DBO5)

Comme pour l’azote et le phosphore, les teneurs en DBO augmentent en été, par suite probablement d’apports supplémentaires dù à la population touristique (Fig. 13).
Les valeurs de la DBO paraissent paradoxalement faibles par rapports à celles habituellement rencontrées dans les eaux usées urbaines. Il semble que les eaux ayant parcourus plusieurs kilomètres, se déchargent progressivement de leurs apports bactériens. Les faibles valeurs s’expliquent donc par l’âge du rejet. Les eaux de Oued Boudjemâa présentent des DBO toujours plus faibles à la station aval. En moyenne, la DBO diminue presque de moitié de l’amont à l’aval, de 106 mg. l-1 les valeurs baissent jusqu’à 69 mg. l-1. Cette diminution est incontestablement en relation avec les effluents d’Asmidal ayant un effet antibiotique ou épurateur. Le tableau 11 et la figure 14 donnent le pourcentage de réduction de la DBO à la station aval. On y remarque, une épuration maximale en été et une épuration moyenne annuelle de 36%.

Le carbone organique particulaire (COP)

En terme de charge en matière organique le site étudié est chargé par le carbone organique particulaire qui en hiver oued Boudjemâa donne une quantité moyenne en matière organique saisonnière de 16 538 kg. j-1 (Fig. 19) Ce flux diminue d’une saison à une autre.Le flux journalier moyen est de l’ordre de 7 171 kg.j-1Le flux moyen annuel introduit en matière organique est environ 2 618 t. an-1.

La demande biochimique en oxygène (DBO)

Les flux de la DBO ont fluctué 173-1 814 kg. j-1 avec une moyenne annuelle de 860 kg. j-1 (Fig. 20 et tableau 12). Les flux les plus importants se rencontrent en période chaude, entre mai et août. Si on compare les charges en DBO aux points d’étude, on s’aperçoit que les flux diminuent en moyenne à aval de 44%. D’autre part, l’épuration paraît beaucoup plus importante en hiver et en automne qu’en été (tableau 12). En effet, des 557 tonnes présent en amont, il en disparaît 244 tonnes et ne parvient à la côte que 313 tonnes par an. Les transferts de DBO à la côte diminuent cependant largement au printemps.

La demande chimique en oxygène (DCO)

Exprimé en fonction de la DBO, les flux de la DCO suivent sensiblement ses fluctuations (Fig.20 et 21) les flux de la demande chimique en oxygène DCO de oued Boudjemâa varient au cours de l’année entre 1 080 et 11 340 kg. j-1 (Fig. 21). Les valeurs maximales sont remarquablement élevées en février, mai (11340) kg. j-1 et en été (10800) kg. j-1. La moyenne annuelle des décharges de la Demande Chimique en Oxygène introduites au littoral est de l’ordre de 5 t. j-1 (Fig. 21)

La charge polluante (CP)

Comme on peut le remarqué à la figure 22, la charge polluante s’accroît en été pour atteindre des valeurs de l’ordre de 4 000 kg. j-1. Une charge polluante exceptionnelle est rencontrée en février en relation avec les quantités de MES. Durant le reste de l’année la pollution organique reste mineure, comparée au flux des matières minérales.

La matière oxydable (MO)

L’effluent urbain est très chargé en matière oxydable en particulier en été où l’on peut enregistrer des valeurs atteignant 9 000 kg. j-1 (Fig.23). Les flux fluctuent énormément (936-9828 kg. j-1) autour d’une moyenne de 4 657 kg. j-1. Cette variabilité est du aux quantités de la DBO5, DCO et surtout des MES de l’effluent de Oued Boudjemâa.

DISCUSSION & CONCLUSION

L’objectif de cette étude est la caractérisation chimique de l’effluent urbain majeur de la ville d’Annaba, se déversant directement dans la mer sans traitement.
L’examen des résultats permet de constater l’ensemble des caractères chimiques et biochimiques de l’effluent se trouvent fortement modifié au passage des lâchers d’Asmidal. C’est en particulier, l’azote oxydé et la DBO qui caractérisent cette épuration. Si l’azote oxydé a doublé en aval, la DBO a en revanche diminué de 36% et témoignent ainsi d’une épuration certaine (tableau 13). Il semble que la fraction ajoutée de l’azote oxydé provient plutôt d’une nitrification à partir de l’ammonium qui diminue en effet à l’aval de 15% que d’un apport d’Asmidal. Il ne faut pas perdre de vue qu’un effluent urbain est toujours dépourvu d’azote oxydé (Ribeiro, 2002; Guillaud et Aminot, 1991 ; Béthoux et al ,1992), ce qui laisse a suggérer l’effet du rejet d’Asmidal dans l’apparition de cette forme d’azote. Par ailleurs, on peut souligner le fait que la nitrification est en grande partie freinée à l’étape nitrite. Cet élément représente ainsi 50% du stock convertible. On observe en effet que l’ammonium domine les formes du NID à 73% et que l’azote oxydé ne forme que 27% et est entraîné à la côte à raison de 160 t. an-1.

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Table des matières

Introduction
Chapitre I : Matériel et Méthodes
1. Milieu récepteur et sites étudiés
2. Caractères chimiques des effluents urbains
3. Prélèvements et méthodes d’analyses chimiques
Résultats
Chapitre II : Caractères hydrologiques
1. Approximation du débit
2. Température et salinité des eaux
• Température
• Salinité
Chapitre III : Teneurs, flux des sels nutritifs et matières organiques de l’effluent urbain
1. Distribution des sels nutritifs dans l’effluent urbain
1.1. L’azote minéral
• L’azote ammoniacal
• Les nitrites
• Les nitrates
• L’azote inorganique dissous
1.2. Les phosphates
2. Approximation des flux introduits au littoral
2.1. L’azote minéral.
2.2. Les phosphates
3. Distribution de la matière organique
3.1. Les matières en suspension
3.2. Le carbone organique particulaire
3.3. La demande biochimique en oxygène
3.4. La demande chimique en oxygène
3.5. La charge polluante
3.6. La matière oxydable
4. Flux de matières organiques urbaines au littoral
4.1. Les matières en suspension
4.2. Le carbone organique particulaire
4.3. La demande biochimique en oxygène
4.4. La demande chimique en oxygène
4.5. La charge polluante
4.6. La matière oxydable
Discussion et conclusion
Références bibliographiques