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Effet des activités anthropiques sur la qualité des eaux de source.Cas du bassin versant de l’oued Nil (Nord-Est algérien)

Chine Amel 1, 2, Debieche Taha-Hocine 1 *, Benessam Sihem 1, 3, Boufroua Amira 2, Bougheda Samah 2, Mayache Boualem 4

1 Equipe de recherche Eau et Environnement, Laboratoire de Génie Géologique, Faculté des Sciences de la Nature et de la Vie, Université de Jijel, B.P. 98 Ouled Aissa, 18 000 Jijel, Algérie

2 Département des Sciences de l’Environnement et des Sciences Agronomiques, Faculté des Sciences de la Nature et de la Vie, Université de Jijel, B.P. 98 Ouled Aissa, 18 000 Jijel, Algérie

3 Département de Chimie, Faculté des Sciences Exactes et Informatique, Université de Jijel, B.P. 98 Ouled Aissa, 18000 Jijel, Algérie

4 Laboratoire de Biotechnologie, Environnement et Santé, Faculté des Sciences de la Nature et de la Vie, Université de Jijel, B.P. 98 Ouled Aissa, 18000 Jijel, Algérie

* Auteur correspondant : [email protected]

Résumé Les sources sont des eaux souterraines qui émergent naturellement en

surface, leur qualité chimique dépend de la nature géologique des terrains traversés et des activités anthropiques situent dans son aire d’alimentation. Dans le bassin versant d’oued Nil, plusieurs sources émergent en surface et se sont très utilisées pour l’approvisionnement en eau potable.

Pour connaître leur qualité physico-chimiques, deux types de suivis ont été réalisés : l’un spatiale pour connaître l’effet des formations géologiques et des activités anthropique sur la qualité des eaux et l’autre temporel durant un épisode pluvieux pour connaître l’effet des précipitations sur la chimie des eaux.

Les résultats obtenus, montrent la contamination de plusieurs sources par les nitrates, l’ammonium, le phosphate, le fer et les micro-organismes indiquant une pollution d’origine urbaine. Le suivi journalier des sources confirme cette contamination même pendant la période pluvieuse et montre une évolution temporelle de la chimie des eaux de ces sources en fonction des pluies.

Mots clés : source, azote, éléments majeurs, bactéries, activités anthropiques, bassin versant, oued Nil, Algérie

1

1. IntroductionLes sources naturelles présentent l’exutoire d’un réservoir d’eau. Il existe

plusieurs types, souvent sont classées en fonction de leur origine géologique, de leur qualité physico-chimique et de leur écoulement (temporaire ou permanent). Le débit de ces sources est en relation avec son aire d’alimentation (extension spatiale de la nappe et du bassin versant) et les caractéristiques hydrodynamiques des formations géologiques traversées.

La qualité chimique des sources dépend des formations géologiques traversées et des apports anthropiques qui se trouvent sur son aire d’alimentation. L’eau de source dans l’état naturelle est connue par sa bonne qualité physico-chimique, par contre dans les zones à activités anthropiques sont souvent dégradées (Ahoussi et al. 2013, Ghazali et Zaid 2013,…).

Dans le bassin versant de l’oued Nil, plusieurs sources apparaissent en surface, dont la quasi-totalité n’est pas contrôlée. Elles sont largement utilisées par la population. Des activités anthropiques se sont développées, ces dernières années, sur l’aire d’alimentation de ses sources, ce qui peut provoquer une contamination voire une pollution de ces eaux. Cela peut produire un risque sur la santé humaine. Dans cette optique, notre étude a été menée, dont l’objectif est de contrôler la qualité des eaux de sources.

2. Présentation du siteLe bassin versant (BV) d’oued Nil, se situe au Nord-Est algérien, à une

distance de 15 Km du chef lieu de la wilaya de Jijel. Il est composé de trois affluents principaux (oued Saayoud, oued Boukraa et oued Tassift) (figure 1).

De point de vu hydrogéologique, le BV est composé de deux unités principales :- la première est celle des roches métamorphiques (schiste, micaschiste, gneiss

et calcaire cristallin) qui apparaît dans les monts qui entourent la plaine. Elle présente souvent des fissures et donne fréquemment l’émergence d’eau sous forme de sources ;

- et la deuxième est celle des roches sédimentaire, elle apparaît essentiellement dans la plaine :

les lits des oueds (a2) : sont formés des dépôts alluvionnaires (sable, gravier, galet et conglomérats) perméables. Ils sont le siège d’une nappe

2

alluviale importante, exploitée à travers les puits pour les eaux peu profondes et les forages pour les eaux profondes.

le cordon dunaire situé dans la partie nord qui voisine la mer (d et D), il est formé essentiellement par des dunes anciennes (sable limoneux consolidé) et des dunes récentes (sable grossier). Les deux dunes sont perméables et emmagasinent de l’eau, ils sont exploitées par les puits,

les formations du grès et d’argile (ea3-2 et eb3-2), affleurent dans la partie nord de la plaine. Les gris sont perméables et peuvent contenir des eaux souterraines,

les dépôts marneux qui séparent oued Saayoud d’oued Nil, sont imperméables et ne présentent aucune ressource en eau,

les dépôts détritiques (m3) sont composés de cailloux, galets et argiles d’origine continentale. Ils séparent oued Nil, oued Boukraa et oued Tassift. Ils sont des formations localement perméables et donnent souvent l’apparition des sources.

et les dépôts marneux gris (m1) qui se trouvent dans la partie ouest. Ils sont imperméables et se sont considérés comme un substratum lorsque sont couvert par des formations perméables.

3

Figure 1 : Esquisse géologique de la région d’oued Nil (prévenant de la carte géologique d’El-Milia N°29, Ehrmann1926)

Les sources d’eau qui apparaissent dans la partie aval du bassin versant d’oued Nil sont présentées dans la figure 2. Ils sont numérotés selon leur position de l’amont à l’aval.

4

SN13SN12

SN11

SN10

SN9SN7

SN6

SN4SN5

SN3SN2

SN1

SN8

Légende

S : sourceN : Nil1 : numéro de la source

Ville de Bazole

Code : Nom dela source

SN1 : M’zahda

SN2 : El-Moubia

SN3 : Belkehel

SN4 : Adjeri

SN5 : El-Bellout

SN6 : Ben Taher

SN7 : El-Battoire

SN8 : Bachelot 1

SN9 : Bachelot 2

SN10 : Taghmert

SN11 : Berdia

SN12 : Drader

SN13 : Mazer

Figure 2 : Sources d’eau dans la partie aval du bassin versant d’oued Nil

La figure 2 montre deux types de sources :- Les sources qui apparaissent dans la partie nord (SN11, SN12 et SN13), elles

sont localisées dans les dunes anciennes (D) et possèdent un substratum marneux (m1). Les sources (SN13 et SN12) se situent au voisinage de la ville de Bazole et la source SN11 se trouve loin des agglomérations.

- Les sources qui se situent dans la partie centre-ouest (de SN1 à SN10), ils apparaissent à la limite des dépôts détritiques du Pontien (m3). Toutes ces sources se localisent proche de la ville de Taher, à l’exception des sources de Bachelot (SN8 et SN9) qui se trouve proche d’une zone agricole et la ville de Benimatrane.

3. Matériels et méthodes

5

La campagne de jaugeage des sources a été faite le 18 mars 2015, le jaugeage a été réalisé à l’aide d’un récipient jaugé de 14 L. L’opération est refaite 3 fois et le débit moyen est calculé par la formule suivante :

Q=

V 1t1

+V 2t 2

+V 3t 3

3où :Qest≤débit moyen;V est≤volume; t est≤temps .

Une campagne d’échantillonnage a été réalisé le 24/6/2014, les échantillons sont prélèves directement de la source, puis acheminés au laboratoire dans une glacière portative, où ont été conservés dans un réfrigérateur.

Les paramètres physico-chimiques (T°, pH et conductivité électrique) ont été mesurés in situ à l’aide de multi-paramètre de terrain de type WTW 305i.

L’analyse des éléments chimiques a été faite au laboratoire par la méthode titrimétrique (Ca2+, Mg2+ et Cl-) et spectrométrique (spectrophotomètre de marque Odissey) pour NH4+, NO2-, NO3-, PO43-, SO42- et Fe2+.

L’analyse bactériologique a été faite par la méthode de dénombrement sur milieu liquide (le Nombre le Plus Probable (NPP)) (Larpent, 1997 ; Guiraud et Rosec, 2004). Le temps entre le prélèvement et l’analyse de l’échantillon n’excède pas 24 heures (Brasilia, 2013).

4. Résultats et discussion

4.1. Débit des sourcesLes résultats obtenus sont présentés dans la figure suivante :

6

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

ST01 ST02 ST03 ST04 ST05 ST06 ST07 ST08 ST09 ST10 ST11 ST12 ST13

Débi

t (l/

s)

Sources

Figure 3 : Débit des sources

La figure 3 nous montre que le débit des sources varie entre 0.1 et 3.5 L/s. Deux sources (ST9 et ST13) dépassent le débit de 2.5 L/s et les autres présentent un débit inférieur à 1 L/s. Les sources qui émergent des dépôts détritiques et qui se trouvent aux alentours de la ville de Taher présentent un débit inférieur ou égale à 0.5 L/s, indiquant une perméabilité moins importante par rapport au sable dunaire ancien et aux dépôts détritiques qui caractérisent la région de Benimatrane.

4.2 Qualité physico-chimique des eaux de sourceL’analyse des paramètres physico-chimique, du cycle d’azote et des éléments

majeurs est présentée dans les figures 4 et 5. L’interprétation de ces analyses sera faite sur la base des normes algérienne des eaux de sources (tableau 1)

pHConductivité

à 20°C Chlorures Sulfates Mégnésium Calcium Nitrates Nitrites Ammonium Fer

Unité µS/cmNormes algérienne des eaux de source

6.5 - 9.5 2800 200 - 500 200 - 400 150 75- 200 50 0.1 0.5 0.3

mg/L

Algériennes (Arrêté interministériel du 22

janvier 2006)

Tableau 1 : Normes algériennes de eaux de sources (JORADP du 26/4/2006)

Les figures 4 et 5 montrent que les sources ont :- Une conductivité inférieure aux normes algériennes. Elle varie entre 250 et

690 µS/cm, à l’exception de deux sources (SN1 et SN6) qui présentent des

7

conductivités supérieures à 1000 µS/cm. Cette minéralisation est accompagnée par des valeurs élevées en Cl-, Ca2+, Mg2+, HCO3- et SO42-, elle est probablement due à la dissolution des formations géologiques telque le gypse et les formations carbonatées.

- Un pH acide qui varie entre 5.5 et 6.7.- Une contamination par les nitrates de toutes les sources (21 à 28 mg/L), à

l’exception de SN11, cela peut être liée à l’utilisation abusive des engrais chimiques dans l’agriculture ou à l’oxydation de la forme d’ammonium en nitrates.

- Une contamination de la source SN5 par l’ammonium (0.07 mg/L) et par le fer (0.36 mg/L). La concentration du fer dépasse la norme de potabilité des eaux de sources et elle peut présenter un risque sur la santé humaine. L’origine du fer peut être anthropique liée au système de captage de la source ou naturellement, liée à la dissolution de l’argile (glauconite), du micaschiste (biotite) ou du gneiss (amphibole).

- Une contamination des sources par les phosphates et avec des concentrations supérieures à 0.2 mg/L pour SN2, SN6, SN7, SN12 et SN13. Cela peut indiquer une contamination urbaine.

- Une concertation en chlorures, calcium, magnésium et sulfates inférieure à la norme.

8

15

17

19

21

23

25

SN1 SN2 SN3 SN4 SN5 SN6 SN7 SN9 SN10 SN11 SN12 SN13

Tem

péra

ture

(°C)

5

5.5

6

6.5

7


pH

0200400600800

1000120014001600


Cond

uctiv

ité é

lect

rique

(µ

S/cm

)

0

0.02

0.04

0.06

0.08


Amm

oniu

m (m

g/L)

0

0.01

0.02

0.03

0.04


Nitr

ites (

mg/

L)

05

1015202530


Nitr

ates

(mg/

L)

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5


Phos

phat

e (m

g/L)

Figure 4 : Evolution spatiale des paramètres physico-chimiques et des indicateurs de la pollution urbaine

9

Figure 5 : Evolution spatiale des éléments majeurs

10

0

100

200

300

400

500


Chlo

rure

(mg/

L)

0

50

100

150

200


Bica

rbon

ates

(mg/

L)

0

10

20

30

40

50

60


Calc

ium

(mg/

L)

02468

1012


Mag

nésiu

m (m

g/L)

0

10

20

30


Sulfa

tes (

mg/

L)

0

0.1

0.2

0.3

0.4


Fer (

mg/

L)

L’analyse bactériologique (figure 6) montre l’absence de vibrion et de salmonella. Par contre, on constate une contamination par les coliformes fécaux et l’Escherichia coli de quatre sources (SN1, SN10, SN11, SN13) et par les streptocoques fécaux de la source SN1.

1

10

100

1000

10000


Colif

orm

es fé

caux

(g

erm

es /

100

mL)

1

10

100

1000

10000


Stre

ptoc

oque

s féc

aux

(ger

me

/ 100

mL)

0

5

10

15

20

25


Esch

eric

hia

Coli

(ger

me

/ 100

mL)

0

0.5

1


Salm

onel

la(g

erm

es /1

00 m

L)

0

0.5

1


Vibr

ion

(ger

mes

/ 10

0 m

L)

Figure 6 : Analyse bactériologique

11

4.3. Evolution temporelle de la chimie des sources lors d’un épisode pluvieux du 24-28/4/2015

Pour illustrer cette évolution, la source SN9 a été choisie pour effectuer le suivi. Elle se situe dans la limite des dépôts détritique de la région de Benimatrane (Figure 3). Un suivi de tous les 2 jours a été effectué avant l’épisode pluvieux (18 au 22/4/5/2015) et un suivi journalier durant et après l’épisode pluvieux (23/3/2015 au 2/4/2015).

Les résultats obtenus sont présentés dans la figure 7 qui nous montre que lors de l’épisode pluvieux :- une augmentation du débit (de 2.67 à 2.84 L/s) accompagné par une

augmentation de la concentration des chlorures (de 132 à 146 mg/L), des bicarbonates (de 57 à 75 mg/L), du calcium (de 22 à 30 mg/L), de phosphate (de 1.19 à 1.59 mg/L), des nitrates (de 4.6 à 6.19 mg/L) et de l’ammonium (de 0 à 1.14 mg/L) avec un temps de retard d’une journée. Elle indique que la pluie provoque une dissolution des formations géologique ainsi qu’un apport anthropique marqué par la présence de l’ammonium, du phosphate et des nitrates.

- Une diminution des concentrations des sulfates (de 15 à 9.9 mg/L). Indiquant que l’apport du sulfate provient des formations profondes.

12

0

5

10

15

20

25

30

352.6

2.7

2.8

2.9

3

18/03/2015 20/03/2015 22/03/2015 24/03/2015 26/03/2015 28/03/2015 30/03/2015 01/04/2015

Débi

t (L

/s)

Précipitation

Débit

120

125

130

135

140

145

150

580582584586588590592594596598600

18/03/2015 20/03/2015 22/03/2015 24/03/2015 26/03/2015 28/03/2015 30/03/2015 01/04/2015

Chlo

rure

(mg/

L)

Cond

uctiv

ité é

lect

rique

(µS/

cm) σ

Cl-

0

5

10

15

20

25

30

35

0

10

20

30

40

50

60

70

80

18/03/2015 20/03/2015 22/03/2015 24/03/2015 26/03/2015 28/03/2015 30/03/2015 01/04/2015

Calc

ium

et s

ulfa

tes (

mg/

L)

Bica

rbon

ates

(mg/

L) HCO3-

SO42-

Ca2+

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

3

4

5

6

7

8

9

18/03/2015 20/03/2015 22/03/2015 24/03/2015 26/03/2015 28/03/2015 30/03/2015 01/04/2015

Phos

phat

e (m

g/L)

Mag

nésiu

m (m

g/L)

Mg2+

PO43-

012345678910

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

18/03/2015 20/03/2015 22/03/2015 24/03/2015 26/03/2015 28/03/2015 30/03/2015 01/04/2015

Nitr

ates

(mg/

L)

Nitr

ites e

t am

mon

ium

(mg/

L) NH4+

NO2-

NO3-

Figure 7 : Evolution temporelle des paramètres hydrodynamique et physicochimique de l’eau de la source SN9

13

5. ConclusionL’aire d’alimentation d’une source est une zone à risque sur la qualité

physico-chimique des eaux de source, lorsque ce dernier est aménagés par des activités anthropiques. L’infiltration des eaux de pluies vers l’aquifère produise le lessivage du sol et fait introduire des éléments chimiques indésirables aux eaux souterraines, se qui produit une contamination des eaux de source.

Le suivi réalisé sur les sources de la partie basse du bassin versant de l’oued Nil, nous montre une contamination organique de la totalité des sources par les nitrates et les phosphates et quelques sources par l’ammonium, une contamination minérale par le fer de la source SN5 et une contamination microbienne pour quelques sources (SN1, SN10, SN11, SN13).

Pour protéger ces sources, il faut une meilleure protection de son aire d’alimentation contre les activités anthropiques polluantes et de faire un contrôle continu de la qualité physico-chimique et bactériologique des eaux de ces sources.

RemerciementNous remercions le laboratoire de recherche de Génie Géologique (université

de Jijel), le laboratoire de chimie (ADE-Jijel) et le laboratoire d’hygiène de la commune de Taher (Jijel) de nous avoir aidés à faire les analyses chimiques.

Références bibliographiquesAhoussi K.E., Koffi Y.B., Kouassi A.M., Soro G., Biemi J. 2013. Etude

hydrochimique et microbiologique des eaux de l’ouest montagneux de la côte d’Ivoire : Cas du village de Mangouin-Yrongouin (sous-préfecture de Biankouman). Journal of Applied Biosciences 63 : 4703-4719.

Brésil. Fondation Nationale de la santé 2013. Manuel pratique d'analyse de l'eau/National Health Foundation – 4. ed. – Brasilia, FUNASA, 2013. 150 p.

Ghazali D. et Zaid A. 2013. Etude de la qualité physico-chimique et bactériologique des eaux de la source Ain Salama-Jerri (Région de Meknes – Maroc). Larhyss Journall, ISSN 1112-3680, N°12, pp.25-36

Guiraud J.P. et Rosec J.P. 2004. Pratiques des normes en microbiologie. Ed. AFNOR, 70 p.

Hazzab A. 2011. Eaux minérales naturelles et eaux de sources en Algérie. Comptes Rendus Geoscience (Elsevier), 343, pp.20-31.

14

JORADP, 2006. Journal Officiel de la République Algérienne Démocratique et Populaire du 26 avril 2006. 28 p.

Larpent J.P., 1997. Microbiologie : Techniques de laboratoire, édition Tec et Doc, Lavoisier, paris 639 p.

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