Caractérisation de la nappe phréatique de Mboro par rapport aux normes conventionnelles pour l'eau potable : Physico-chimie et chimie

CHAPITRE II : LES RISQUES DE POLLUTION

La quasi totalité de la population de Mboro craint la pollution sous toutes ses formes, 20% déclarent craindre les rejets atmosphériques, et 30% redoutent plus une possible explosion des camions de phosphogypse qui traversent la ville de Mboro à toute heure et 45% sont sceptiques quant à la potabilité des eaux de puits. (Tableau 4 et Figure 8)

Tableau 4 :Craintes des habitants par rapport aux risques de pollution

Gaz atmosphériques		20%	Camion de phosphogypse
30%		Nappe phréatique
45%		Pollution sous toutes ses formes
100%

Source : Enquêtes JPY Fall Août 2000.

Habitants

100%

40%

20%

90%

80%

70%

60%

50%

30%

10%

0%

Gaz
atmosphériques

Camion de
phosphogypse

Formes

Nappe
phréatique

Pollution sous
toutes ses
formes

Figure 8: Inquiétudes des habitants par rapport aux risques de pollution. A/ Risques de pollution de la nappe phréatique

On s'intéresse essentiellement à la nappe phréatique, néanmoins l'eau de pluie peut présenter un faciès acide à cause de la précipitation de l 'eau phosphorée produite par la condensation des gaz rejetés par les ICS mais cela est à étudier (il n'y a pas de station de mesure de l'acidité de l'eau de pluie à Mboro).

La menace de dégradation de la qualité de la nappe phréatique va provenir de la surface du sol, et cela est bien compris par une bonne partie de la population (45%).

En effet les dépôts insalubres (ordures et excréments), les produits utilisés pour améliorer les rendements agricoles, surtout maraîchers, les rejets des industries, les puits à ciel ouvert sont autant de facteurs susceptibles de contaminer la nappe.

La nappe phréatique n'est pas très profonde et le matériel sableux de surface est très perméable ; à cela vient s'ajouter l'utilisation concurrentielle de la ressource par les ménages, les maraîchers et les industries qui a fortement contribué à l'abaissement du niveau piézomètrique. La conséquence est qu'un biseau salé est en lente progression de la plage vers l'intérieur (Tchani, 1996).

B/ Les effets nuisants des éléments chimiques

A l 'état naturel l 'eau est un mélange complexe composé de substances en suspension et de matières dissoutes. Certains des sels dissous contenus dans ces eaux, sans présenter de dangers pour la santé, peuvent néanmoins donner lieu à des inconvénients lorsqu'ils se présentent en excès. C'est le cas des Chlorures, des potassium et des calcium présentés dans le tableau ci-dessous qui donne des indications sur la nature des effets possibles. On voit qu'outre les effets organoleptiques, ces substances occasionnent des dégâts dans les canalisations comme les phénomènes de corrosion qui influencent fortement la couleur de l'eau (Tableau 5).

Tableau 5: Les inconvénients liés à la présence excessive des substances chimiques. (source : adaptée OMS, 1962)

Substances	Effets possibles s'il y a excès		Valeurs indicatives à ne pas dépasser	Chlorures (Cl^-)
-organoleptiques ; -corrosion dans les canalisations	200 mg/l		Nitrates (NO3 -)
-dangers de méthémoglobinémie infantile ; -cancérigène	50 mg/l		Sulfates (SO4^2-)
-irritations gastro-intestinales ; -laxatifs	250 mg/l		Sodium (Na^+)
-vomissements, convulsions, oedèmes cérébraux et pulmonaires ; -hypertension artérielle	150 mg/l		Potassium (K^+)
-corrosion dans les canalisations	12 mg/l		Magnésium(Mg^2+)
-dureté ; -goût désagréable	50 mg/l		Calcium (Ca^2+)
-dureté ; -entartrage du système de canalisation.	270 mg/l

Ainsi, une eau fortement chlorurée et sodique engendre des effets organoleptiques qui la rendent désagréable et diminue les rendements agricoles(OMS, 1994). De même l 'ingestion de l 'eau contenant des concentrations élevées de sulfates peut, en plus des troubles gastro-intestinales, avoir un effet laxatif ; lequel effet est renforcé par la présence de magnésium.

Il convient aussi de prêter attention à la présence de nitrates en excès dont l'incidence sur la potabilité des eaux est qu'ils constituent un problème toxicologique pour la santé humaine et pour celle des animaux domestiques (in Tandia, 2000). En fait, des concentrations

excessives de nitrates dans l'eau sont particulièrement dangereuses surtout pour les nourrissons. Par rapport à cela, il est clairement établi par l 'OMS que l'eau très chargée en nitrates était responsable dans certains pays de cas de Méthémoglobinémie infantile ayant entraîné la mort. Cette pathologie est causée par des taux supérieurs à 100 mg/l dans l 'eau servant à reconstituer les aliments pour nourrisson. Les nitrates réduits en nitrites dans les voies intestinales provoquent cette maladie.

Ce problème ne se présente pas pour les adultes. Par contre la réduction en nitrites se fait dans la bouche ou ailleurs dans l'organisme faisant apparaître des nitrosamines dont certains sont cancérigènes. Certaines formes de cancer sont associées à de fortes doses de nitrates ; celui de l 'estomac notamment.

CHAPITRE III : ETUDE DE LA QUALITE DE L'EAU DE LA NAPPE A/ Résultats des analyses

1 .les paramètres physico-chimiques

Il s'agit de la conductivité électrique (C. E.),du pH, et de la température (T°C) qu'il faut nécessairement mesurer sur place pour obtenir des résultats exacts et fiables à cause de leur variation possible au cours du transport et de la conservation. (Tableau 6).

Tableau 6: Résultats des mesures effectuées sur le terrain (le 1 2/0 6/2000).

N° des Puits	Profondeur en mètres/ à la margelle	Margelle en cm	Distances approximatives à la mer en Km	conductivité en uS/cm	pH		Températures en °C	1
15,6	60 cm	6,5	153	3,8	20,1		2
8,64	30 cm	6,5	147,8	4,5	20,2		3
1,3	13 cm	5,25	236	6,7	20,5		4
14,42	68 cm	5,25	467	4,2	20,6		5
20	69 cm	5,25	174	6,9	20,3		6
17,5	73 cm	5	285	4,5	21,0		7
21	110 cm	4,7	381	4,2	20,4		8
14,24	75 cm	4,7	260	6,3	20,4		9
19,5	95 cm	4,5	122,9	6	21,3		10
5,71	65 cm	4,5	295	5,7	20 ,7

1.1 Les températures (T°C)

La température est exprimée en degrés Celsius. Elle influe considérablement sur la vie aquatique. Par exemple une température trop élevée va favoriser le développement des micro organismes qui peuvent accentuer le goût, l'odeur et la couleur de l'eau. Par ailleurs, les équilibres ioniques en jeu dépendent dans une certaine mesure de la température. Sa variabilité est faible (1,2°C), sur le gradient Est-Ouest (du continent vers la mer).

1.2 La conductivité électrique (CE)

La CE est une mesure qui permet un contrôle simple et rapide de la minéralisation des solutions. Elle dépend de la force ionique de l'eau et augmente en fonction de la teneur en ions dissous, de la nature des différentes substances dissoutes, à leurs concentrations réelles et relatives et à la température à laquelle elle est mesurée.

L'unité principale de CE est le siemens par mètre (S /m). La T°C influe beaucoup sur la conductivité qui varie d'environ 2% par °C. Il est préférable de la mesurer à 20°C qui est prise comme référence pour les tableaux ou abaques d'interprétations.

Les valeurs de CE mesurées dans les puits sont comprises entre 122,9 et 467 uS / cm. Puisque la conductivité augmente en fonction de la teneur en ions dissous, on peut considérer que la nappe est faiblement minéralisée (Figure 9).

2500

2000

1500

1000

500

0

P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10

C.E. Norme de potabilité OM S

N° des puits

Figure 9 : Evolution de la conductivité électrique en fonction de l'éloignement à la mer

D'après l'OMS (1994), la CE de la plupart des eaux douces ou traitées est comprise entre 50 et 500 uS / cm; celle des eaux fortement chargées de minéraux atteint 1000 uS / cm et même plus, et celle de certaines eaux résiduaires industrielles peut être supérieure à 10 000 uS / cm. Nos échantillons sont à classer dans la première catégorie et largement en dessous de la valeur maximum admissible de 2100 uS / cm.

L 'évolution de la courbe vers la mer permet d'apprécier la minéralisation qui est plus forte au niveau des puits 4 et 7 ; ajoutons que la dispersion des valeurs, sans doute liée aux influences marine et anthropique, ne permet pas d'établir de relations entre la CE et l'éloignement à la mer.

1.3 Le pH

Le pH est une mesure de l'activité des ions hydrogènes (H⁺) dans une solution aqueuse exprimée en moles /litre. L'échelle des pH s'étend en pratique de 0 (très acide) à 14 (très alcaline). La valeur médiane 7 correspond à une solution neutre.

Le pH des eaux naturelles peut être modifié par des substances humiques, la bio activité des végétaux, des sels hydrolysables etc.

Les mesures de pH tendent d'une façon générale vers le pôle acide ; Six puits sur dix (1,2,4,6,7,10) présentent une acidité de 3,8 à 5,7, les autres donnent des valeurs legèrement en dessous de la neutralité (6 à 6,9). (Figure 10).

Evolution des pH

8 7 6 5 4 3 2 1 0

P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10

N° des puits

Figure 10 : Evolution des pH

Elles ne sont pas conformes aux normes de l'OMS qui fixent les valeurs de pH entre 6,5 et 9,2. Ces pH hors normes pourraient être influencés par la dissociation de l 'acide carbonique issue de la diffusion du CO2 atmosphérique (Tandia, 2000), ce que confirment les résultats des analyses chimiques des HCO3 -.

La distribution des pH donne donc le schéma suivant :

[une acidité de 3,8 à 4,7 à l'intérieur et des valeurs légèrement au dessous de la neutralité, entre 5,7 et 6,9, vers l'extrémité ouest du transect ].

2.La composition chimique

Il s'agit des éléments chimiques majeurs que sont les Chlorures, les Nitrates, les
Sulfates, le Sodium, le Potassium, le Magnésium, les bicarbonates et le Calcium (Tableau 7).

Tableau 7: Résultats des analyses chimiques (échantillons du 1 2/0 6/2000).

Echantil lons	HCO3^- en mg/l	CL^- en mg/l	NO3^- en mg/l	SO4^2- en mg/l	Na^+ en mg/l	K^+ en mg/l	Mg^2+ en mg/l		Ca^2+ en mg/l	P1
0	74,46	125,26	32,18	56,41	14,48	8,65	24,09		P2
0	102,98	120,06	12,48	56,53	10,42	9,43	24,48		P3
91,50	134,38	145,96	150,07	104,41	12,61	20,90	83,20		P4
0	228,12	472,00	108,49	192,29	20,83	34,21	104,14		P5
73,20	101,04	37,64	110,71	80,08	8,28	13,90	44,80		P6
0	135,76	226,00	110,67	112,23	10,80	4,86	104,29		P7
0	216,60	256,84	96,65	153,13	20,44	26,92	78,72		P8
54,9	112,04	171,08	144,24	104,28	20,18	28,09	56,16		P9
21,35	75,86	46,30	70,91	56,41	15,47	5,54	28,80		P10
12,20	133,10	240,00	94,51	121,67	25,61	18,66	60,08

2.1 Les bicarbonates (HCO3 -)

Les valeurs évoluent entre 0 mg/l et 91,50 mg/l. Les valeurs nulles sont observées dans les puits où les valeurs de pH sont les plus faibles en rapport avec les équilibres calcocarboniques. En effet à des valeurs de pH très faibles, les espèces carbonatées sont essentiellement sous forme d'acide carbonique (Tandia, 2000). (Figure 11)

100

40

90

80

70

60

50

30

20

10

0

P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10

N° des puits

Evolution des bicarbonates

Figure 7 : Evolution des bicarbonates

2.2 Les ions Chlorures (Cl -)

Pour la plupart des échantillons, les niveaux de Cl^- sont en dessous de la teneur limite maximum fixée à 200mg/l par l 'OMS. Deux puits présentent cependant des valeurs qui dépassent de peu cette norme ; il s'agit des puits 4 et 7 avec respectivement 228,12 et 216,60 mg /l (Figure 12).

D'après l 'OMS (1994), dans l 'eau non polluée, le niveau est souvent inférieur à 10 mg/l et même à 1 mg/l. Les eaux de la nappe phréatique de Mboro ne contiennent pas moins de 74,46 mg/l de Chlorures ; six (6) puits présentent plus de 100mg/l. Le gradient qui devrait normalement croître d'est en ouest si la pollution est principalement marine montre une dispersion des valeurs qui suppose que la pollution proviendrait de plusieurs sources. Ces teneurs en Chlorures peuvent être attribuées à la lixiviation des dépotoirs ou à l 'effet d'embruns marins (précipitations humides ou sèches).

Les puits 4 et 7 sont particulièrement atteints et cela proviendrait probablement de la surface du sol.

250

200

150

100

50

0

P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10

Vers le continent Vers la mer

Courbe des Chlorures Normes de potabilité OM S

N° des puits

Figure 12 : Evolution des ions Chlorures

2.3 Les ions nitrates (NO3 -)

Mise à part les puits 5 et 9, tous les autres sont touchés par des teneurs excessives en nitrates. Celles-ci sont comprises entre 120 et 470 mg/l, dépassant largement la norme de potabilité (50 mg/l). Des quantités inquiétantes ont été observées dans les échantillons provenant des puits 4, 6, 7 et 10 avec un pic de 472 mg/l au niveau du premier ouvrage soit 9 fois la teneur admissible (Figure 13).

450

400

500

350

300

250

200

150

100

50

0

P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10

N° des puits

Evolution des Nitrates Norme de potabilité OMS

Figure 13 : Evolution des nitrates

D'après le programme mondial de surveillance de la qualité des eaux (GEMS/eau) de l'OMS, le nitrate est la forme la plus fortement oxydée des composés de l'azote. Il est communément présent dans les eaux naturelles parce qu'il est le produit final de la décomposition aérobie de la matière organique azotée.

Le contexte socio-économique de l 'environnement nous fait d'ores et déjà penser que ces taux de nitrates proviendrait sans aucun doute de la lixiviation et de la dégradation des matières organiques à la surface.

L'activité maraîchère qui utilise des engrais azotés est une source de pollution probable, mais la contamination ponctuelle observée au niveau des puits de quartier (1 ,4 ,6 ,7 ,10) proviendrait des déchets domestiques (ordures ménagères, eaux de latrines et parcs d'embouche).

2.4 Les ions Sulfates (SO4^2-)

On observe l 'évolution suivante : teneurs faibles à 6,5 Km de la mer (32,8 et 12,48 mg /l), relativement élevées et stables entre 5,25 et 4,7 Km (entre 96,65 et 150,7 mg/l) et relativement faibles avec une tendance à la hausse à 4,5 Km (70,91 et 94,51 mg/l). L 'ion sulfate étant l'un des anions les moins toxiques (OMS, 1994), les valeurs observées ne présentent aucun inconvénient pour la santé d'autant plus qu'elles sont loin de la teneur limite admissible (250 mg/l ) (Figure 14).

L'origine des sulfates peut être dûe à la dissolution de gypse qui est un sulfate de calcium hydraté (Ca²⁺, S04^2-, 2H20) ou à des apports indirects marins liés aux eaux de pluie dont la minéralisation est dominée par les ions S04^2- après les ions Na⁺ (Travi et al., 1987 in Tandia, 2000).

250

200

300

150

100

50

0

P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10

Courbe d'évolution des Sulfates Norme de potabilité OMS

N° des puits

Figure 14 : Evolution des sulfates 2.5 Les ions Sodium (Na⁺)

L'évolution de ces ions s'apparente à celle des Chlorures, d'ailleurs leur corrélation est très bonne avec un coefficient égal à 0,95 ; la norme de potabilité établie par l 'OMS est 150 mg/l pour l 'eau de boisson. On constate cependant que cette valeur est dépassée dans les puits 4 et 7. (Figure 15).

250

200

150

100

50

0

P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10

Evolution des ions Sodium Normes de potabilité OMS

N° des puits

Figure 15 : Evolution des ions sodium

La contamination est sans nul doute marine. En fait les embruns et les aérosols peuvent jouer un rôle considérable s'ils sont précipités par les eaux de pluie qui lavent l 'atmosphère.

2.6 Le potassium (K⁺) (Figure 16)

30

25

20

15

10

5

0

P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10

Evolution des ions Potassium Normes de potabilité OM S

N° des puits

Figure 16 : Evolution des ions potassium

C'est l'ion le moins abondant dans les eaux souterraines (OMS, 1994). Sa concentration maximum ne doit pas dépasser 12 mg/l. Et pourtant seul trois (3) puits

obéissent à ce seuil, il s'agit des n° 2, 5 et 6. Il y a donc une contamination au potassium qui peut s'expliquer par un faible apport de ces ions par les eaux domestiques qui peuvent contenir jusqu'à 21% de résidus minéraux (Higgins et Burns, 1975 ; Walter, 1961 in Tandia, 2000).

2.7 Le magnésium (Mg²⁺)

Les valeurs observées sont bien en dessous de la norme de potabilité de 50 mg/l ; elles se situent entre 4,86 et 34,21 mg/l et ne présentent de ce point de vue aucun inconvénient pour la santé. (Figure 17).

Le magnésium est un élément relativement abondant dans l 'écorce terrestre et rentre toujours dans la composition des eaux naturelles en contact avec du granite, de la dolomie ou du calcaire (OMS, 1994). Il peut aussi provenir des embruns marins qui se sont infiltrés avec les eaux de pluie (Tandia,2000). Donc les concentrations en Mg²⁺ proviendraient probablement du substrat marno-calcaire ou de l'influence marine.

60

40

20

50

30

10

0

P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10

Evolutio n des ions M agnesium Norme de potabilité OM S

N ° des puits

Figure 17 : Evolution des ions magnésium 2.8 Le Calcium (Ca²⁺)

Les teneurs relevées doivent probablement provenir du substrat marno-calcaire Paléocène ou des eaux de l'aquifère des calcaires Lutétiens. Elles sont dans l 'ensemble faibles, ne dépassant pas 104 mg/l , très en dessous de la norme de 270 mg /l (Figure 18 ).

Evo lutio n des ions Calcium Normes de potabilité OM S

300 250 200 150 100 50 0
P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10

N ° des puits

Figure 18 : Evolution des ions calcium

Cette campagne de mesures révèle que seul deux puits renferment des teneurs en éléments chimiques majeurs acceptables (5 et 9). Tous les autres sont contaminés par les nitrates et parmi ceux-ci deux accusent des taux de Chlorures et de Sodium qui dépassent la norme. La potabilité chimique des eaux est ainsi mise en cause par les nitrates dont la toxicité est reconnue.