Memoire Online - Contribution à l'étude de la qualité physicochimique et bactériologique des points d'eau dans la ville de N'Djamena

Le cadre de l'étude est constitué par les points d'eau (forages) situées à travers la ville de N'Djamena. Notre étude n'a pas pris en compte les eaux de puits, les eaux embouteillées et celles des fleuves .Les points d'eau échantillonnés ont été choisies de telle manière à couvrir l'ensemble de la zone d'étude. Au total dix huit (18) prélèvements ont été faits pour les analyses physico-chimiques et vingt huit (28) autres pour les analyses bactériologiques pendant trois campagnes. Pour les analyses physicochimiques, nous avions eu à faire deux campagnes de prélèvements (10 prélèvements en mars 2018 concernant les forages P1 à P10 et 8 autres en septembre 2018 sur les points d'eau P11 à P18). Pour les analyses bactériologiques, deux campagnes (septembre 2017 et mars 2018) ont concernées les mêmes points d'eau P1 à P10. Autrement dit, les sites P1 à P10 ont fait l'objet de 2 prélèvements chacun en septembre 2017 et mars 2018. Ensuite une dernière campagne `'bactériologique» (septembre 2018) nous a conduis à faire 8 prélèvements sur les 8 sites P11 à P18.

L'approche méthodologique a reposé sur une étude descriptive. La base documentaire a été constituée à partir de différentes bibliographies. Une revue des données, articles, rapports et travaux existants relatifs à divers domaines de la zone d'étude, complétée par quelques travaux de thèses ayant trait au thème ont été opérées.

Les analyses comprenaient donc 46 échantillons d'eau prélevés exclusivement au niveau des forages des consommateurs localisés par leurs coordonnées géographiques par GPS. Les paramètres physico-chimiques comprenaient la turbidité, la conductivité, le pH, les solides totaux dissouts, la température mesurés in situ à l'aide d'une sonde multi-paramètres; Les analyses chimiques des éléments majeurs (cations et anions) ont été effectuées par la méthode volumétrique par EDTA (dureté totale, dosage du Ca²⁺, Mg²⁺, alcalinité, HCO^3- et Cl^-) ; par la photométrie d'absorption à flamme ( Na⁺, K⁺) ; les autres paramètres sont mesurés à l'aide d'un spectrophotomètre d'absorption moléculaire de type HACH DR/2800 de très grande précision au laboratoire national des eaux à N'Djamena. Les analyses des paramètres microbiologiques ont été faites sur un milieu gélosé dans le même laboratoire. Elles étaient constituées des coliformes totaux, Escherichia coli (E coui) et des entérocoques fécaux.

Mémoire de Master rédigé par Amann Hisseine Abdoul, Université de N'Djamena Page 27

Contribution à l'étude de la qualité physico-chimique et bactériologique des points d'eau dans la ville

La méthodologie a consisté à évaluer la non-conformité des paramètres analysés par rapport aux normes issues de la directive de potabilité de l'eau proposée par l'OMS [2008]. La qualité d'un échantillon d'eau est déclarée non-conforme lorsqu'au moins un des 19 paramètres physicochimiques ou bactériologiques analysés ne respectait pas la norme.

Tous les paramètres sont mesurés selon les protocoles décrits par RODIER et al., 1996.

- Deux GPS (global positioning systéme) manuel et tactile de marque Garmin, pour

relever les coordonnées des points de mesure et leur altitude, une carte de la ville de

mesurer les paramètres physico-chimiques (température, conductivité et potentiel en

- Un mètre ruban pour mesurer les repères des forages (piédestal ou hors sol),

- 30 flacons en verre DURAN de 250 ml préalablement lavés et stérilisés à l'aide d'un

- 20 flacons en polyéthylène de 500 ml non acidifiés pour prélever les échantillons

- Une sonde piézométrique, pour mesurer les niveaux statiques dans les différents ouvrages,

Mémoire de Master rédigé par Amann Hisseine Abdoul, Université de N'Djamena Page 28

Contribution à l'étude de la qualité physico-chimique et bactériologique des points d'eau dans la ville

- Un double décamètre pour mesurer la distance entre les points d'eau et les toilettes. - Un mètre métallique pour mesurer les repères (piédestal, hors sol ou tête de forage). Des appareils :

Mémoire de Master rédigé par Amann Hisseine Abdoul, Université de N'Djamena Page 29

Contribution à l'étude de la qualité physico-chimique et bactériologique des points d'eau dans la ville

Les sites sur lesquels les mesures ont été faites sont retenus avec comme souci, une répartition spatiale et homogène sur toute la zone d'étude (figure 12). `'Une campagne piézométrique» d'une semaine pendant la période des basses eaux (mai- juin 2018) nous a emmené à faire des mesures sur 40 forages, répartis dans les différents quartiers de la ville de N'Djamena complétés par des données de 10 forages de la STE (Société tchadienne d'eau) et 7 autres de la base de données SITEAU. Ces mesures ont été faites à l'aide d'une sonde lumineuse et sonore avec prise de coordonnées géographiques sur chaque site.

Le mode opératoire consiste à introduire la tête métallique de la sonde dans l'ouvrage ; au contact de la surface de l'eau, elle déclenche un bruit sonore et le voyant lumineux s'allume. La lecture est effectuée sur la graduation du ruban de la sonde avec une précision de l'ordre de plus ou moins 5mm, et à cette valeur lue (Niveau Statique), nous faisons la différence entre la valeur mesurée par rapport au repère (piédestal le plus souvent), suite à quoi nous retirons la hauteur du repère (piédestal ou hors sol) pour obtenir le niveau par rapport au sol ; seul bémol, la majeure partie de ces forages sont équipés de pompes manuelles et ne disposent pas de regards pour le passage de la sonde ; ce qui nous a emmené souvent à démonter délicatement les pompes en question avant chaque opération pour pouvoir introduire la sonde.

Mémoire de Master rédigé par Amann Hisseine Abdoul, Université de N'Djamena Page 30

Contribution à l'étude de la qualité physico-chimique et bactériologique des points d'eau dans la ville

III.1.3.Echantillonnage de l'eau

Au cours de trois campagnes de terrain d'une vingtaine de jours (septembre 2017, 28 mars au 02 avril 2018 et septembre 2018), un total de 46 échantillons d'eaux a été prélevé, (28 pour l'analyse bactériologique et 18 pour l'analyse physicochimique) tous provenant des forages.

Mémoire de Master rédigé par Amann Hisseine Abdoul, Université de N'Djamena Page 31

Contribution à l'étude de la qualité physico-chimique et bactériologique des points d'eau dans la ville

Les échantillonnages pour l'analyse physico chimique ont été récupérés directement des forages dans des flacons de 500 ml, et ont d'abord fait l'objet d'une analyse in situ (mesure de PH, conductivité, température) avant d'être ramenés au laboratoire dans les heures qui ont suivi les prélèvements, et ce, afin d'éviter tout fractionnement lié à l'évaporation ou la perte de vapeur d'eau par diffusion, et/ou à un échange avec le milieu environnant ainsi qu'avec le flacon.

Les échantillons destinés à l'analyse bactériologique ont été prélevés avec le plus grand soin dans les flacons stériles d'une contenance de 250 ml. Les prélèvements ont été effectués à l'aide de gants afin d'éviter le contact de l'échantillon avec la main. Les robinets des forages ont été désinfectés à l'alcool et à l'aide d'une flamme avant le prélèvement. Les flacons sont étiquetés avec le nom du point d'eau (quartier), la date de prélèvement, le type d'ouvrage et l'heure du prélèvement. Les échantillons ont été emballés et conservés dans une glacière à 4°C et acheminés immédiatement au laboratoire national des eaux à N'Djamena.

Enfin, dans le but de mieux apprécier les caractéristiques physicochimiques et bactériologiques des eaux, notre travail a été réalisé au niveau de 18 forages comme nous l'avions mentionné, représentatifs (figure 14) de notre zone d'étude à savoir :

+ P1 : situé à Ngueli,

+ P2 : à Dingagali,

+ P3 : à Toukra,

+ P5 : à Walia,

+ P6 : au niveau de l'AEP Chagoua,

+ P7 : à Gassi,

+ P8 : à Amkoundjara2,

+ P9 : à Amkoundjara1,

+ P10 : à Amtoukouin1

+ P11 : à Amriguébé,

+ P12 : à Ndjari Darsalam,

+ P13 : à Ndjari,

+ P14 à Ambatta,

+ P15 : à Amtoukouin 2,

+ P16 : à Sabangali,

+ P17 : à Farcha Djougoulié,

+ P18 : à Guinebor.

Mémoire de Master rédigé par Amann Hisseine Abdoul, Université de N'Djamena Page 32

Contribution à l'étude de la qualité physico-chimique et bactériologique des points d'eau dans la ville

Au nombre des paramètres physiques, on distingue la température, la conductivité, et le pH. Ils sont mesurés à l'aide d'un multi paramètre de type TWT et d'un kit (conductimètre) de marque HANNA (voir figure 14).

Des corrélations litho-stratigraphiques suivant six axes avec des orientations différentes (figure 15) ont été réalisées à partir des documents de la STE et du bureau d'études H2O-Consultants. Les profils utilisés sont nommés (coupes lithologiques I, II, III, IV, V, VI) et seront décrit plus loin. Ce travail a été réalisé en utilisant la lithologie des anciens forages exécutés et suivi par différentes entreprises et bureaux d'études.

Pour cette étude, les axes préférentiels sont les suivants. Le premier, noté I (Farcha-Kartota), est orienté suivant le Nord-ouest et le Sud-est et passe par 7 points d'eau ; l'axe II est orienté

Mémoire de Master rédigé par Amann Hisseine Abdoul, Université de N'Djamena Page 33

Contribution à l'étude de la qualité physico-chimique et bactériologique des points d'eau dans la ville

selon le Sud -ouest et le Nord dans le septentrion de la zone d'étude (Milezi-Guinebor); l'axe III est orienté suivant le Nord-sud (Diguel Est- Toukra) et passe par 8 points ; l'axe IV (Bakara-Boutalbagar) est orienté suivant le Sud-est et le Nord-ouest, globalement à l'Est de la zone d'étude et passe par 3 points ; l'axe V (Dingagali- Boutalbagar), est orienté selon la direction Sud-NE de notre zone d'étude et enfin l'axe VI orienté suivant le SW-E (Moursal-Boutalbagar).

Nous discuterons plus loin sur le choix de ces axes. Les sites les plus éloignés sont sur un intervalle de 28 km et les plus proches, moins de 1 km.

Figure 15:carte de la répartition des sites des logs de la ville de N'Djamena.

Le niveau piézométrique est un niveau d'eau relevé dans un forage par un piézomètre. Il caractérise la pression de la nappe en un point donné. La mesure est ramenée au point 0 de la mer.

Autrement dit, c'est le niveau libre de l'eau observé dans un puits ou forage rapporté à un niveau de référence (nivellement). D'une certaine façon, il correspond à la hauteur d'une colonne d'eau.

Mémoire de Master rédigé par Amann Hisseine Abdoul, Université de N'Djamena Page 34

Contribution à l'étude de la qualité physico-chimique et bactériologique des points d'eau dans la ville

Le calcul du niveau piézométrique est l'opération principale de l'inventaire de la ressource en eau souterraine. Etant l'altitude du niveau d'eau, en équilibre naturel, dans l'ouvrage, il est calculé par différence entre la côte du sol (repère de l'ouvrage) z, et la profondeur de l'eau, Hp. (H= z-Hp), (Castany, 1982). La profondeur de l'eau dans l'ouvrage est mesurée par une sonde électrique et l'altitude z par le GPS (Global Positionning System). Dans le cadre de cette étude les valeurs des altitudes prises par le GPS ne sont qu'à titre indicative compte tenu des incertitudes de mesures. Elles ont été corrigées par le modèle de numérisation de terrain ASTER (résolution 30 m×30 m).

Le gradient hydraulique noté (i) est le rapport entre la différence de niveau piézométrique entre deux points de la surface piézométrique par unité de longueur mesurée le long d'une ligne de courant. Il est assimilable à la pente de la surface piézométrique (Castany, 1982). C'est un paramètre sans unité qui donne la différence piézométrique par unité de longueur. La détermination du gradient hydraulique se fait en appliquant la formule suivante : i = ÄH/L ; Connaissant les niveaux piézométriques de deux points A et B et la distance qui les séparent, on peut déterminer le gradient hydraulique (i). i = (HA-HB)/L. Il permettra d'identifier le sens de l'écoulement et de caler l'équidistance lors du tracé de la carte piézométrique.

Pour notre cas, si nous prenons Farcha (HF=285m) et Lamadji (HL=271) distant de L=12km= 12 000m, le gradient hydraulique (i) donnera : i = ÄH/L = 285-271/12 000= 0,0011667.Le gradient est extrêmement faible.

Mémoire de Master rédigé par Amann Hisseine Abdoul, Université de N'Djamena Page 35

Contribution à l'étude de la qualité physico-chimique et bactériologique des points d'eau dans la ville

Figure 16: vue de quelques matériels et dispositifs utilisés au laboratoire.

III.1.8 Matériels et dispositifs pour l'analyse bactériologique Pour cette analyse, nous avons utilisé les matériels suivant :

- Hotte, dispositif comportant une lampe UV utilisé pour la désinfection de l'aire de

Mémoire de Master rédigé par Amann Hisseine Abdoul, Université de N'Djamena Page 36

Contribution à l'étude de la qualité physico-chimique et bactériologique des points d'eau dans la ville

Pour l'acquisition des méthodes d'analyses de l'eau et dans le but d'avoir des résultats à

Interpréter pour ce mémoire de fin d'étude, nous avions eu à effectuer un stage pratique au niveau du laboratoire national des eaux à N'Djamena, ce qui nous a permis de nous familiariser à nouveau avec les méthodes classiques d'analyses mais surtout de découvrir de nouvelles méthodes innovantes telles que le DR ou spectrophotométrie d'absorption moléculaire. Au cours de ce stage donc, nous avions fait les analyses de 46 échantillons d'eau prélevés dans la zone d'étude. Nous avions jugé utile de décrire de manière succincte les méthodes et modes opératoires de ces analyses physico-chimiques et bactériologiques afin de nous permettre d'apprécier et d'avoir un oeil critique sur la fiabilité des résultats bien que ces méthodes soient validées par le Ministère de l'Eau. Notons que les différentes analyses sont effectuées au plus tard 24h après le prélèvement.

Au nombre des paramètres physiques, on distingue la température, la conductivité, le pH et le TDS. Ils sont mesurés à l'aide d'un multi paramètre de type TWT et d'un kit (conductimètre) de marque HANNA.

Les paramètres chimiques déterminés sont : la dureté calcique et magnésienne, le calcium (Ca^2+),le magnésium (Mg²⁺), le potassium (K⁺), l'ammonium (NH₄⁺), le sodium (Na⁺), les nitrates (NO₃^-), les sulfates (SO₄^2-), les chlorures (Cl^-) et les bicarbonates (HCO₃^-), le fer (Fe), le manganèse (Mn).

Les méthodes de dosage sont colorimétriques par spectrophotométrie d'une part et par la méthode volumétrique d'autre part. La méthode volumétrique est utilisée pour les ions Ca²⁺, Mg²⁺, HCO₃^-et Cl^-. Les autres paramètres sont mesurés à l'aide d'un spectrophotomètre de type HACH DR/2800.

? Dosage des paramètres physico-chimiques ? Détermination de la dureté totale

Mémoire de Master rédigé par Amann Hisseine Abdoul, Université de N'Djamena Page 37

Contribution à l'étude de la qualité physico-chimique et bactériologique des points d'eau dans la ville

Pour effectuer le dosage de la dureté calcique, on prélève 50 ml de l'échantillon à analyser dans une fiole jaugée de 50 ml. On ajoute 5 gouttes du NET (Noir d'Eriochrome T) accompagné d'une solution titrée d'EDTA.

> Les ions calcium sont dosés par la méthode complexométrique à l'EDTA. En effet, les alcalino terreux présents dans l'eau sont amenés à former un complexe du type chélate par le sel di sodique de l'EDTA (Acide Ethylène Diamine Tétra Acétique).

Elle est déterminée par la différence entre la dureté totale et la dureté calcique.

Les chlorures sont dosés en milieu neutre par une solution titrée de Nitrate d'argent (incolore mais noircissant à la lumière) en présence de Bichromate de Potassium (Méthode de Mohr).

> Dosage des bicarbonates par la méthode volumétrique avec indicateur coloré Les bicarbonates sont dosés par la méthode volumétrique. Elle est basée sur la neutralisation d'un certain volume d'eau par un acide minéral dilué (acide sulfurique par exemple) en présence d'un indicateur mixte.

Le dosage de l'ammonium a été fait par la méthode de Nessler. Au cours du dosage, le stabilisant minéral complexe la dureté dans l'échantillon. L'agent dispersant, l'alcool polyvinylique aide à la formation de la coloration dans la réaction de Nessler avec les ions ammonium. Une coloration jaune proportionnelle à la concentration de l'ammoniac se forme.

La méthode de réduction au cadmium est utilisée pour le dosage des nitrates. Le domaine d'application se situe entre 0,3 à 30,0 mg/L en NO3--N. Des concentrations plus élevées peuvent être déterminées en procédant à des dilutions. Le cadmium réduit le nitrate dans l'échantillon en nitrite. L'ion nitrite réagit avec l'acide sulfanilique pour former un sel de diazonium intermédiaire. Ce sel réagit avec l'acide gentisique pour former un complexe coloré ambré. La lecture est obtenue à 500 nm.

Les sulfates sont dosés par la méthode sulfaVer4 (réactifs en gélules). Le domaine d'application se situe entre 2 et 70 mg/L. Des concentrations plus élevées peuvent être déterminées en procédant à des dilutions. Les ions sulfate réagissent avec le baryum du réactif

Mémoire de Master rédigé par Amann Hisseine Abdoul, Université de N'Djamena Page 38

Contribution à l'étude de la qualité physico-chimique et bactériologique des points d'eau dans la ville

SulfaVer4 pour former un précité de sulfate de baryum insoluble. L'intensité de turbidité est proportionnelle à la concentration en sulfate. Le réactif SulfaVer4 contient aussi un agent stabilisant pour maintenir le précipité en suspension. La lecture est obtenue à 450 nm.

? Le dosage du sodium et du potassium sont effectué grâce au photomètre d'absorption à flamme.

La méthode néphélométrique fait appel à des turbidimètres pour la mesure de la dispersion ou de l'atténuation de la lumière. La turbidité d'une eau est due à la présence des matières en suspension finement divisées : argile, limons grains de silice, matières organique etc. Elle donne une idée sur la teneur en matières colloïdales et en suspension dans l'eau. La turbidité se fait par la méthode néphélométrique basée sur la dispersion ou l'atténuation de la lumière incidente.

Contribution à l'étude de la qualité physicochimique et bactériologique des points d'eau dans la ville de N'Djamena

Chapitre III. MATERIELS ET METHODES

III.1.3.Echantillonnage de l'eau