L'environnement du site de dragage est
caractérisé par une insalubrité notoire à cause de
la présence de plantes envahissantes et de dépotoirs sauvages le
long des berges et du rejet par les populations riveraines des eaux
usées dans le lac. Cette situation rend inesthétique le milieu et
pollue l'air, le sol et les ressources en eau (nappe phréatique et l'eau
de la lagune). L'insalubrité offre un paysage désolant dans les
quartiers riverains, caractérisé par des odeurs
nauséabondes et piquantes récurrentes de la lagune [6], des
caniveaux remplis d'ordures ménagères.
« toute contamination ou modification directe ou indirecte
de l'environnement provoquée par un acte susceptible :
On parlera de la pollution des eaux lorsque celle-ci se
manifeste dans un écosystème aquatique. Cette pollution est
généralement liée aux rejets des déchets issus des
activités anthropiques (domestiques, industriel, agricoles). Nous
pouvons distinguer d'une façon générale trois (3) types de
pollution des eaux:
· la pollution physique
Elle altère la transparence de l'eau par la
présence de matière en suspension et modifie sa
température (pollution thermique) ou sa radioactivité.
· La pollution chimique
Elle est due à des substances organiques
carbonées, des composés chimiques dangereux tels que les
métaux et autres micropolluants, qui provoquent de profonds
déséquilibres chimiques (acidité, salinité) ayant
des effets biologiques négatifs.
· La pollution microbiologique
Cette dernière introduit dans l'eau des microorganismes,
dont certains sont pathogènes (virus, bactéries, parasites).
1.1.3.2. Comportement des polluants organiques et
métalliques dans les sédiments [22].
Les sédiments que l'on rencontre dans les
fossés, rivières, canaux ou plans d'eau, peuvent
révéler des concentrations en éléments «
indésirables » (métaux, composés organiques)
particulièrement élevées. Ces éléments sont
issus, notamment, des apports au milieu aquatique d'eau de ruissellement ou
d'eaux usées (process industriel ou urbain) dans des secteurs fortement
urbanisés et/ou industrialisés.
Certaines concentrations élevées, notamment en
métaux, peuvent être liées au contexte géochimique
naturel, aux activités industrielles (secteurs miniers,
métallurgiques) et aux déchets de consommation (Piles, batteries,
etc.).
1.1.3.2.1. Caractéristiques physico-chimiques
des sédiments
Les particules solides qui constituent les dépôts
de sédiments peuvent être d'origine naturelle ou anthropique.
· Origine naturelle
Les particules peuvent être soit endogènes ou
exogènes au cours d'eau.
Les particules endogènes sont
principalement constituées de matières organiques essentiellement
composée des organismes aquatiques appartenant aux règnes animal
ou végétal (plancton, plantes supérieures, algues).
Les particules exogènes sont
principalement des particules minérales provenant d'une part de
l'érosion éolienne des sols et d'autre part de l'érosion
hydrique du bassin versant et des phénomènes de ruissellement.
Les particules exogènes peuvent également être de nature
organique, principalement des feuilles d'arbres transportées par le vent
dans le canal ou cours d'eau.
· Origine anthropique
Dans ce cas, les particules peuvent être de nature
organique ou minérale et proviennent des activités industrielles,
urbaines ou agricoles.
a) Composition physique des sédiments
Les sédiments sont essentiellement composés d'eau
interstitielle et de particules solides.
L'eau interstitielle peut représenter jusqu'à
90 % du volume d'un sédiment non compacté et jusqu'à 50 %
pour des horizons plus profonds et donc plus compactés. Comme pour les
sols, les particules solides sont principalement composées de sables, de
limons, d'argiles, de matières organiques et d'oxydes de fer et de
manganèse.
· Composition granulométrique des
sédiments
Les sédiments ont des granulométries très
différentes suivant les régions géographiques.
On distingue généralement la fraction
grossière qui a une granulométrie supérieure à 50
pm et la fraction fine avec une granulométrie inférieure à
50 pm. La subdivision des différentes fractions des sédiments
selon la taille des particules est consignée dans le Tableau 1.
Tableau 1 : Subdivision des différentes
fractions de sédiments selon la taille des particules.
Ce sont les fractions fines, et plus particulièrement
les argiles, qui sont responsables de la cohésion des sédiments
en raison de leurs propriétés électriques et de leur
structure en feuillets. Ce sont elles aussi qui adsorbent les polluants. Les
pourcentages de fractions fines ou grossières dépendent de la
région et de la nature du milieu aquatique (rivières, estuaires,
zones côtières).
b) Composition géochimique des
sédiments
· Les argiles
Les argiles dans le sens minéralogique du terme
proviennent de la décomposition lente de minéraux comme le
feldthpath, les micas, les amphiboles et les pyroxènes. Ce sont des
silicates d'alumine, plus ou moins hydratés, de formule
générale (n SiO2Al2O3 m H2O) dont le rapport
moléculaire SiO2 / Al2O3 varie entre deux et cinq.
Les argiles présentent une structure cristalline
disposée en feuillets à écartements
caractéristiques. Les feuillets sont constitués d'un empilement
de couches tétraédriques de SiO2 et de couches
octaédriques de Al2O3. La classification des argiles se fait en fonction
de trois critères :
- la structure des feuillets,
- l'espacement des feuillets
- les substitutions de charges au sein des feuillets.
Ainsi, on peut distinguer quatre grandes familles d'argiles :
- la kaolinite (10 Å),
- les illites (12 Å),
- les montmorillonites (14 Å)
- les attapulgites (argiles fibreuses).
La substitution des charges est une propriété
fondamentale des argiles. Elle permet d'expliquer leur capacité
d'échange cationique qui est à l'origine :
- de leur gonflement dans l'eau ou de leur caractère
colloïdal,
- de leur affinité pour les métaux lourds,
- du pouvoir tampon des sols et des sédiments,
- et de leur complexation avec la matière organique
(complexes argilohumiques).
Les argiles sont des molécules chargées
négativement. Cette charge négative est essentiellement due
à la substitution des ions Si4+ par les ions Al3+
à l'intérieur et à l'extérieur des feuillets.
Cependant, certaines charges négatives sont présentes à la
surface des feuillets et sont dues à des liaisons brisées ou
à des fonctions hydroxyles. Les charges négatives ainsi produites
sont capables de former des
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21
22
23
liaisons avec des cations (H+, Na+, Mg++, Ca++, Fe ++,.....)
aussi bien sur les faces internes que sur les faces externes des feuillets.
Ces liaisons sont essentiellement réversibles.
L'ensemble de ces liaisons explique la capacité d'échange
cationique des argiles. Outre le type d'argile, la capacité
d'échange dépend également des dimensions du cation
à échanger. Elle est d'autant plus importante que le cation est
petit.
· La matière organique
La matière organique est essentiellement
composée d'acides humiques et fulviques.
Ce sont des molécules colloïdales chargées
négativement qui résultent du processus d'humification
(transformation en humus de la matière organique morte, sous l'action
des micro-organismes du sol). Leur unité structurale est
constituée de noyaux aromatiques (phénolique ou quinonique) et de
chaînes périphériques aliphatiques (uronides, saccharides,
acides aminés).
Les acides fulviques possèdent des chaînes
aliphatiques développées par rapport au noyau aromatique peu
polymérisé. Ils sont solubles dans l'eau mais précipitent
en présence de fer ou d'aluminium.
Au contraire, les acides humiques possèdent un noyau
aromatique plus développé que les chaînes aliphatiques.
Leur solubilité dans l'eau diminue avec le degré de
polymérisation du noyau aromatique.
Les acides humiques réagissent avec les argiles pour
former le complexe argilohumique.
Ce complexe est capable d'absorber divers ions. Il est
souvent insoluble dans l'eau et flocule en milieu acide ou en présence
d'ions positifs essentiellement bivalents tels que le calcium ou le
magnésium.
· Les carbonates
Les carbonates sont essentiels dans l'évolution de la
matière organique, la formation des argiles, la nature du complexe
argilo-humique et la nutrition de la flore aquatique. Le calcium se
présente sous différentes formes dans les sols et
sédiments. Par ordre de solubilité croissante, on distingue :
- le calcium emprisonné dans les minéraux
complexes tels que le feldthpath ou le pyroxène,
- le calcaire inactif : il existe à l'état de
grains grossiers ou cristallins. Sa cinétique de dissolution est plus
lente que celle du calcaire actif,
- le calcaire actif : il existe dans la fraction fine des
sédiments (argiles et limons fins). Dans de l'eau chargée en
dioxyde carbone, il se transforme en bicarbonate de calcium soluble,
- le calcium échangeable et le calcium soluble : il
s'agit essentiellement du bicarbonate de calcium dont la concentration est
dépendante de la
concentration en calcaire actif et de concentration en dioxyde
de carbone.
Le calcium présente une grande affinité vis
à vis des métaux lourds.
· Les oxydes de fer et de
manganèse
La précipitation des oxydes de fer ou de
manganèse dépend plus des conditions d'oxydoréduction du
milieu que du pH. Ces oxydes se présentent sous la forme de petites
particules et contribuent largement à l'augmentation de la surface
d'adsorption totale du sédiment.
· Les sulfures
Les sulfures peuvent être organiques ou minéraux.
En raison des conditions réductrices et anaérobies, les sulfures
sont prépondérants par rapport aux sulfates dans les
sédiments et sont à l'origine de leur couleur grise ou noire.
Dans des conditions très réductrices, les métaux
précipitent sous forme de sulfures insolubles.
c) Dynamique de la sédimentation
La grande majorité des particules en suspension dans
les sédiments se retrouvent tôt ou tard accumulées au fond
des cours d'eau. Pourtant, certaines particules peuvent parcourir des distances
considérables selon leurs caractéristiques physiques et les
particularités du milieu.
En effet, de nombreux facteurs propres au cours d'eau
influencent directement la sédimentation des particules :
- le débit,
- la direction et la stabilité du courant, les
turbulences,
- la forme et la profondeur des cours d'eau ....
Outre ces paramètres hydrodynamiques, la
sédimentation dépend largement de la taille des particules. Pour
qu'une particule sédimente, la vitesse du courant doit descendre sous
une valeur critique. Cette dernière est d'autant plus faible que la
particule est petite. Ainsi, les particules fines qui sont facilement
emportées par le courant, ont tendance à se déposer dans
les zones calmes des cours d'eau. Par contre, les particules grossières
comme les sables et les graviers nécessitent moins de stabilité
au niveau du courant et peuvent sédimenter dans les zones plus
agitées.
En plus des facteurs physiques et hydrodynamiques, les
propriétés chimiques du milieu aquatique jouent un rôle
important dans le processus de sédimentation. La précipitation
des particules est, par exemple, favorisée dans un milieu
réducteur et alcalin. La sédimentation est également
facilitée dans les eaux salines et denses.
Enfin, la température peut s'avérer être
un facteur déterminant dans la sédimentation des particules dans
la mesure où elle favorise la transformation de certains
éléments en formes chimiques insolubles. C'est le cas de la
précipitation de nombreux éléments sous forme de
carbonates : les faibles températures favorisent leur formation en
raison de la grande solubilité du dioxyde de carbone.
1.1.3.2.2. Les Hydrocarbures Aromatiques
Polycycliques (H.A.P.)
Les Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP)
représentent un ensemble complexe de molécules
hétérogènes, tant en terme de propriétés
physicochimiques que de propriétés toxicologiques, qui
dépendent du nombre de cycles benzéniques. Ces composés
sont des produits spécifiques des usines à gaz et constitutifs
des goudrons.
Une liste de six HAPs cancérigènes les plus
dangereux a été établie. Il s'agit de :
benzo(a)pyrène, benzo(a)anthracène,
dibenzo(a,h)anthracène, benzo(b)fluoranthène,
benzo-(k)fluoranthène et indéno(c,d)pyrène.
1.1.3.2.3. Les PolyChloro Biphényl (P. C.
B.)
Les PCB sont des liquides huileux ou des solides, stables
chimiquement et thermiquement, inertes vis-à-vis de l'oxydation et de
l'hydrolyse, résistants aux bases et aux acides et donc très
persistants dans l'environnement.
Ils sont généralement présents sous forme
de mélanges.
Dans l'air, ils sont généralement
présents sous forme de phase vapeur, d'aérosols liquides ou
solides. Ils peuvent être transportés dans l'air sur de longues
distances. Les PCB sont faiblement solubles dans l'eau, mais la plupart tendent
à s'adsorber sur des particules et des sédiments.
Les PCB sont considérés comme des substances peu
biodégradables, et plus le nombre de chlore est important, plus ils sont
persistants. Les PCB sont des substances qui s'accumulent dans les
systèmes organiques, et en particulier dans les
végétaux.
1.1.3.2.4. Les métaux
Les métaux sont une famille assez vaste de
composés chimiques parmi lesquels on distingue les «
éléments traces métalliques » qui sont au nombre de
soixante huit (68) et qui représentent moins de 0,1 % de la
matière sèche totale de la croûte terrestre par
élément.
Certains de ces éléments sont
considérés comme des oligo-éléments
(cuivre,
zinc, fer, manganèse, nickel, molybdène,...).
Certains de ces éléments sont
toxiques (cadmium, mercure, plomb, étain, ...)
dès que leurs concentrations dans les organismes vivants
dépassent un seuil donné.
Les éléments métalliques peuvent
être classifiés en fonction de différents critères
tels que leur valence ou leur tendance à se lier aux ions fluor (F) et
iode (I) (classification en fonction de la dureté des ions
métalliques).
D'autres auteurs ont proposé une classification des
ions métalliques en fonction de leur affinité aux principaux
ligands biologiques :
- la classe A regroupe les
éléments métalliques ayant une meilleure affinité
pour les ligands contenant des atomes d'oxygène (O2 -, OH-,
CO32-, NO3 -, SO42-, RCOO- ; ROH ; HPO4
-...),
- la classe B comprend les métaux
ayant une affinité plus grande pour les ligands contenant des atomes
d'azote et du soufre (CN-, S2-, RS-,R2S, R3As,
H-, I-, R-...),
- la classe C est une classe
intermédiaire qui correspond aux métaux se liant
indifféremment aux ligands à base d'oxygène, d'azote ou de
soufre (SO32-, NO2 NH4 +, O2). Les métaux tels que le zinc,
le cadmium, le chrome, le cuivre et le nickel figurent dans cette classe.
> Sources de pollution aux métaux
Les métaux, naturellement présents dans
l'écorce terrestre, proviennent généralement de
l'altération et de l'érosion des roches. Des activités
anthropogéniques particulières peuvent cependant entraîner
leur dispersion dans les sols et les sédiments. Les sources de pollution
par les métaux sont résumées dans le Tableau 2.
