CONTRIBUTION A L’ETUDE DE L’ETAT DE POLLUTION D’UN …
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UNIVERSITE D’ANTANANARIVO
DOMAINE: SCIENCES ET TECHNOLOGIES
MENTION : PROCEDES ET ECOLOGIE INDUSTRIELLE
MEMOIRE DE FIN D’ETUDES POUR L’OBTENTION DU DIPLOME
DE MASTER II EN CHIMIE DE L’ENVIRONNEMENT
Présenté par : RASOANIRINA Volatina Eliance
Membres du jury
Président : Monsieur RAFENOMANANTSOA Alphonse
Professeur titulaire émérite
Rapporteur : Docteur RANDRIANANTOANDRO Tahina Lalaina
Examinateur : Docteur RAHANITRINIAINA Haja Zoé
CONTRIBUTION A L’ETUDE DE L’ETAT DE
POLLUTION D’UN CANAL DE COLLECTEUR
DES EAUX USEES DANS LA CUA
Cas du Collecteur C3
Date de soutenance : 29 Novembre 2019
REMERCIEMENTS
Nous tenons à remercier Dieu, le Seigneur Tout-Puissant qui a guidé nos pas, nous a
donné force et santé pour la réalisation de cette étude. A Lui seul revient la Gloire.
Nous souhaitons aussi exprimer notre plus grande gratitude envers Monsieur
RANDRIANANTOANDRO Tahina Lalaina, Maître de Conférences, de l’Université
d’Antananarivo, d’avoir encadré ce travail. Ses conseils, son dynamisme et ses qualités
humaines ont été une source de motivation durant cette étude. Qu’il trouve ici notre profonde
gratitude.
Nous remercions l’ensemble des membres du jury :
Monsieur RAFENOMANANTSOA Alphonse, Professeur titulaire émérite à la Faculté
des Sciences de l’Université d’Antananarivo, qui nous a fait l’honneur de présider les
membres du jury.
Madame RAHANITRINIAINA Haja Zoé, Docteur en Science des Matériaux à
l’Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo, qui malgré ses multiples
occupations, a accepté de siéger parmi les membres du jury de ce mémoire.
Enfin, nous tenons à remercier également, nos parents, nos frères, nos sœurs, nos amis
pour leur aide précieuse, leur appui et tous ceux qui, de loin ou de près, qui ont contribué à la
réalisation de ce travail.
MERCI !!!
TABLE DES MATIERES
INTRODUCTION ...................................................................................................................... 1
PREMIERE PARTIE : ETUDES BIBLIOGRAPHIQUES SUR LES POLLUTIONS ............ 3
I. GENERALITES SUR LA POLLUTION DES EAUX...................................................... 4
I.1. Définition de la pollution de l’eau ............................................................................... 4
I.2. Types de pollution ....................................................................................................... 4
I.2.1. La pollution chimique ........................................................................................... 4
I.2.2. La pollution organique .......................................................................................... 5
I.2.3. La pollution thermique .......................................................................................... 5
I.2.4. La pollution microbienne ...................................................................................... 5
I.2.5. La pollution mécanique ......................................................................................... 6
I.3. Conséquence de la pollution de l’eau .......................................................................... 6
I.3.1. Effets sanitaires ..................................................................................................... 6
I.3.2. Effets sur l’agriculture .......................................................................................... 8
I.3.3. Effets au niveau des ressources environnementales ............................................. 8
II. GENERALITES SUR LES EAUX USEES ................................................................. 9
II.1. Définition ................................................................................................................... 9
II.2. Origine des eaux usées .............................................................................................. 9
II.2.1. Les rejets domestiques ......................................................................................... 9
II.2.2. Les rejets industriels .......................................................................................... 10
II.2.3. Les rejets agricoles ............................................................................................ 11
II.2.3.1. Les engrais .................................................................................................. 11
II.2.3.2. Le Pesticide ................................................................................................ 11
II.2.3.3. Les effluents d’élevage ............................................................................... 12
II.2.4. Les eaux de ruissellement .................................................................................. 12
II.3. Les principaux milieux récepteurs ........................................................................... 13
II.4. Les réseaux d’égout .................................................................................................. 14
II.5. La composition des eaux usées ................................................................................ 14
DEUXIEME PARTIE : PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDE ET DEMARCHE
METHODOLOGIQUE ............................................................................................................ 16
I. PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDE ................................................................. 17
I.1. La Commune urbaine d’Antananarivo ...................................................................... 17
I.1.1. La Population .......................................................................................................... 18
I.1.2. La Climatologie ...................................................................................................... 18
I.1.3. La Pluviométrie ..................................................................................................... 18
I.1.4. Les Vents ................................................................................................................ 19
I.1.5. Le Sol ...................................................................................................................... 19
I.2. Description du canal C3 ................................................................................................ 19
I.2.1. Localisation ............................................................................................................ 19
I.2.3. Rôle du canal C3 ..................................................................................................... 20
II. ECHANTILLONAGE .................................................................................................... 20
II.1. Description de l’échantillon ..................................................................................... 20
II.2. Localisation des points de prélèvements .................................................................. 21
III. PARAMETRES ANALYSES ....................................................................................... 22
IV. METHODE D’EVALUATION DES PARAMETRES ................................................ 23
IV.1. Les normes d’eaux usées ........................................................................................ 24
IV.2. Classification des eaux de surface .......................................................................... 25
IV.3. Classification de la conductivité électrique des eaux ............................................. 25
IV.4. Salinité .................................................................................................................... 26
IV.5. Critères biologiques ................................................................................................ 26
TROISIEME PARTIE : PRESENTATION DES RESULTATS ET INTERPRETATIONS . 27
I. PARAMETRES ORGANOLEPTIQUES ........................................................................ 28
I.1. La Couleur ................................................................................................................. 28
I.2. L’Odeur ..................................................................................................................... 28
II. PARAMETRES PHYSICO-CHIMIQUES DU CANAL C3 ......................................... 29
II.1.1. Le pH ................................................................................................................. 29
II.1.2. La conductivité électrique ................................................................................. 29
II.1.3. Les matières en suspension ................................................................................ 30
II.1.4. La Salinité (NaCl) .............................................................................................. 31
II.1.5. La turbidité ........................................................................................................ 32
II.1.6. La pollution en chlorure .................................................................................... 33
II.1.7. La pollution phosphorée .................................................................................... 34
II.1.8. La pollution sulfatée .......................................................................................... 35
II.1.9. Les pollutions azotées ........................................................................................ 35
II.1 10. La pollution en fer ........................................................................................... 36
III. PARAMETRES BIOLOGIQUES ................................................................................. 37
CONCLUSION ........................................................................................................................ 39
ANNEXES
LISTE DES TABLEAUX
Tableau 1: Les différents types de maladies liés à l'eau polluée et les effets sur la santé (OMS,
2012)……………………………………………………………………………………………………….7
Tableau 2: Composition d'eau d'égout (Vaillant J.R., 1976)………………………………...15
Tableau 3: Caractéristiques des points de prélèvement des eaux usées du canal C3………...21
Tableau 4: Méthodes d'analyse et appareillage……………………………………………………23
Tableau 5: Valeurs limites des rejets d'eaux usées (Ministère de l’environnement, 2003)….24
Tableau 6: Grille pour estimer la qualité générale de l'eau (Coste C. et al, 1987) et
(Degrémont, 2005)……………………………………………………………………………………..25
Tableau 7: Relation entre conductivité et minéralisation (Rodier J., 1976)………………..….26
Tableau 8 : Rapport entre DCO/DBO5 (Karima A., 2009)……………………………………….26
Tableau 9: Grille pour signaler les problèmes de phosphore (Bontoux J., 1993)………..…...35
Tableau 10 : Grille pour signaler les problèmes d'azote (Bontoux J., 1993)……………….....36
Tableau 11 : Teneur en DCO et en DBO5 des eaux du canal C3……………………………….38
LISTE DES CARTES
Carte 1 : Représentation de la commune urbaine d'Antananarivo (CUA)……………………..17
Carte 2: Présentation du collecteur C3 et présentation des points de prélèvement………………22
LISTE DES FIGURES
Figure 1 : Evolution du pH des eaux usées du canal C3…………………………………………29
Figure 2 : Evolution de la conductivité électrique (μS/cm) des eaux usées du canal C3……30
Figure 3: Evolution des MeS (mg/l) des eaux usées du canal C3……………………………….31
Figure 4: Evolution de la salinité……………………………………………………………………32
Figure 5 : Evolution de la turbidité (NTU) des eaux usées du canal C3………………………33
Figure 6 : Teneurs en phosphates, sulfates et chlorures dans C3………………………………34
Figure 7 : Concentration des composés azotés dans le canal C3………………………………36
Figure 8 : représentation des valeurs en pollution de fer dans C3…………………………….37
LISTE DES PHOTOS
Photo1 : Bassin à Mandrangobato (12ha)………………………………………………………..19
Photo2 : Bassin à Anosibe Andrefana (4ha)………………………………………………….…..19
Photo3: Les échantillons d’eau………………………………………………………………….…21
LISTE DES ABREVIATIONS
APIPA : Autorité pour la Protection contre les Inondations de la Plaine d'Antananarivo
ASR : Anaérobies Sulfito-Réducteurs
BDA : Bureau de Développement d’Antananarivo Urbain
CE : Conductivité électrique
CM : Concentration moyenne
CT : Coliformes Totaux
CTT : Coliformes Thermo-Tolérants
CUA : Commune Urbaine d’Antananarivo
DBO5 : Demande biochimique en oxygène en 5 jours
DCO : Demande chimique en oxygène
FAO : Food and Agricultural Organization
ISN : Institut Sénégalais de Normalisation
MeS : Matières en suspensions
MO : Matières organiques
NTU: Nephelometric Turbidity Unit
OMS : Organisation Mondiale de la Santé
ONE : Office National pour l’Environnement
pH : Potentiel d’Hydrogène
SAR : Sodium Adsorption Ratio
TAC : Titre Alcalimétrique Complet
TDS : Taux de salinité
UV : Ultra-Violet
S/cm : Micro siemens par centimètre
°C : Degré Celsius
1
INTRODUCTION L’eau est l’un des éléments fondamentaux de notre environnement et de première
nécessité pour les êtres vivants. Elle est également essentielle aux activités humaines :
domestique, agricole et industrielle. Mais le développement des sociétés humaines et la
croissance démographique ont causé toute sorte de pollution de l’eau. Lorsque l’eau usée est
déversée directement dans les milieux naturels sans traitement préalables, elle menace la santé
publique et l'environnement. Les pays en voie du développement rejettent 90% des effluents
liquides dans les cours d’eau ou dans les rivières (Godmaire H. et al, 2009). La pollution de
l'eau tient donc une place importante parmi les grands problèmes écologiques qui préoccupent
les scientifiques et les organismes gouvernementaux ou non gouvernementaux.
Aujourd’hui, les pratiques de protection de l’environnement et les principes de
développement durable conduisent à la gestion globale de la pollution. La gestion de cette
pollution exige la mise en place du système de traitement collectif des eaux usées urbaines:
eaux usées domestiques et industrielles, pour limiter leurs impacts. L’Etat Malagasy a décidé
de préserver l’environnement pour atteindre l’OMD ou Objectif Millénaire pour le
Développement à l’horizon 2030. En 2003, Le Ministère de l’environnement Malagasy a
publié donc un article de préservation des ressources en eau en mettant une norme des eaux
usées : « Tout écoulement d’origines industrielles d’eaux usées ou d’effluents liquides qui ne
respecte pas les valeurs limites de rejets ne peut être déversé dans le milieu récepteur, le
réseau de collecte ou d’assainissement public, qu’après avoir subi un traitement de mise en
conformité à ces valeurs limites ».
La ville d’Antananarivo appartient à la région d’Analamanga qui est une ville plus
urbanisée à cause de la croissance rapide de la population et du développement industriel.
Mais cette ville représente le point du départ de l’activité, de la croissance économique et de
la croissance démographique. On a besoin d’une grande quantité de consommation d’eau pour
faire développer cette ville. D’après l’ONE, 2012, la région d’Analamanga consomme
environ de 71.050 m3 d’eau par jour et suivant les classe sociales, la consommation d’eau par
individu varie de 20 à 160 litres/j/habitant.
Actuellement, à cause de l’insuffisance des infrastructures conformes liées à
l’assainissement collectif et par la mauvaise gestion des collectes des ordures ménagères,
l’état de l’environnement de la ville d’Antananarivo est très contraignant. Dans tous les cas,
2
les eaux usées industrielles sont déversées directement dans les réseaux publics sans
respecter la règlementation en vigueur. Les eaux de pluie et les eaux usées domestiques des
hauts quartiers de la ville d’Antananarivo sont acheminées vers les bas-fonds, puis elles
s’écoulent dans le canal Andriantany et dans le collecteur C3 qui commence à Namontana. À
partir de la station de pompage d’Ambodimita toutes les eaux qui circulent dans ces canaux se
terminent à la rivière d’Ikopa.
La croissance rapide de la population et le développement industriel de la ville
d’Antananarivo sont des causes des problèmes d'assainissement des eaux usées urbaines.
Cette ville devient surpeuplée. Les habitants n’ont plus des espaces pour bâtir leur maison.
Alors, ils s’installent à côté des canaux d’évacuation. A cet effet, ils ont des mauvaises
habitudes de rejeter toutes sortes d’effluents domestiques ou ordures ménagères. En plus de
cela, le réseau d’assainissement ne reçoit pas l’entretien nécessaire tel que le curage et
l’amélioration des canaux d’évacuation. Par conséquent, les canaux d’évacuation d’eaux
usées sont devenus très étroits et bouchés par les ordures urbaines. Ces situations engendrent
les risques sanitaires liés à la pollution de l’environnement.
De plus, le développement industriel se conjugue aussi avec les problèmes
d’assainissement de la ville d’Antananarivo à cause d’une forte concentration des usines de
diverses activités dans des zones industrielles.
Le but de notre recherche est d'estimer les différents polluants présents dans les eaux
résiduaires du canal C3 dit aussi collecteur C3 ainsi d’évaluer l’état de pollution sur différents
points le long du canal afin d’apprécier le degré de pollution ponctuel dans ce milieu. Pour
réaliser cette étude, on a effectué des analyses organoleptiques, physico-chimiques et
biologiques sur différents points sensibles et établi des cartographies montrant leur degré de
pollution vis-à-vis des fréquentations et des diverses activités aux alentours de ce canal.
Pour bien mener à terme cette présentation, le plan suivant sera adopté :
-La première partie : études bibliographiques sur les pollutions
-La deuxième partie : présentation de la zone d’étude et démarche méthodologique
-La troisième partie : présentation des résultats et interprétations
3
PREMIERE PARTIE : ETUDES BIBLIOGRAPHIQUES
SUR LES POLLUTIONS
4
I. GENERALITES SUR LA POLLUTION DES EAUX
I.1. Définition de la pollution de l’eau
La pollution de l’eau indique la présence des substances chimiques, des matières
solubles ou non solubles, des organismes, des déchets industriels, des ordures ménagères
directes ou indirectes dans l’eau, qui modifient les qualités organoleptiques, les compositions
chimiques et les propriétés physiques de l’eau (ISN, 2001; Sibeud E., 2015). Elle entraine des
caractères gênants ou nuisibles pour les usages humains et l’espèce aquatique (Guértin R.,
1999 ; Keddall H. et al, 2008). Au cours de son utilisation, l’eau s’appauvrit ou s’enrichit de
substances de toutes sortes qui peuvent entrainer diverses maladies. La vie des hommes, des
animaux et des plantes est très risquée. Les eaux ou masses d’eaux concernées par la pollution
sont des rivières, des fleuves, des lacs ainsi que des nappes souterraines. La pollution de l’eau
concerne aussi des estuaires, des zones humides et en particulier leurs sédiments qui peuvent
absorber ou libérer une partie importante des polluants. La pollution des eaux est due à des
activités humaines (Vaillant J-R, 1974).
I.2. Types de pollution
Il y a plusieurs types de pollution : la pollution chimique, la pollution organique, la
pollution thermique, la pollution microbienne et la pollution mécanique.
I.2.1. La pollution chimique
Généralement, la pollution chimique est une pollution causée par des substances
chimiques. Les rejets d’eaux usées industrielles et urbaines dans les fleuves et cours d’eau
constituent les principales sources de pollution chimique. Les principaux polluants chimiques
des eaux usées urbaines sont: les matières organiques (MO), les matières en suspension (MeS)
et les éléments nutritifs (azote et phosphore). Toutefois, des métaux lourds (arsenic, cadmium,
chrome, cuivre, nickel, plomb, mercure,…) et des hydrocarbures peuvent y être présents. Elle
provient aussi des rejets industriels: industries chimiques, industries métallurgiques, industries
agro-alimentaires et d’autres types d’industrie.
Ces polluants peuvent être dangereux selon la nature et leur concentration dans le milieu. La
pollution chimique peut être accidentelle ou diffuse.
5
I.2.2. La pollution organique
La pollution organique est généralement provoquée par les polluants carbonés comme
les matières organiques (boues d’épuration, lisiers, viandes périmés,…) et les produits de
synthèse organiques. Les effets de ces polluants organiques sont très variables suivant leur
nature, certains étant très biodégradables, d’autres persistants. Parmi ces derniers, les
polluants organiques persistants, tels que les polychlorobiphényles (PCB), les organochlorés
sont particulièrement toxiques. De plus, ces polluants peuvent augmenter la turbidité de l’eau
et créer un phénomène d’eutrophisation avec une diminution de la quantité d’oxygène
dissous. Ces modifications environnementales ont de sérieuses conséquences sur la
population d’un milieu. Ces polluants arrivent dans la nature après utilisation domestique et
industrielle de divers produits, tels que les détergents, les solvants, les produits
phytosanitaires ainsi que les hydrocarbures (Gerin M. et al, 2003).
I.2.3. La pollution thermique
La pollution thermique correspond à une augmentation ou une diminution de la
température d'un milieu par rapport à la température normale. Les principales causes de
pollution thermique sont les rejets d'eaux de refroidissement des centrales électriques, les
eaux de lavage et de rinçage ou purement les eaux usées. La pollution thermique peut être
provoquée naturellement par des sources d’eaux chaudes, comme le geyser (Gerin M. et al,
2003). Cette pollution élève la température naturelle du milieu récepteur (lac, rivière) et
entraine l’appauvrissement en oxygène. Elle perturbe la vie aquatique en modifiant la
reproduction ou la survie des espèces résidents.
I.2.4. La pollution microbienne
La contamination microbiologique est une forme de pollution de l’eau engendrée par la
présence de microorganismes pathogènes tels que des virus, des parasites ou des bactéries.
Ceux-ci peuvent présenter un risque pour la santé humaine ou animale (Haslay. C et al 1993).
Les coliformes fécaux, la bactérie Escherichia coli (E. coli) et les entérocoques sont les
indicateurs privilégiés pour détecter la contamination microbiologique dans l’eau. Leur
présence n’implique pas nécessairement un risque pour la santé, mais elle constitue un bon
indicateur de l’intensité de la pollution d’origine fécale et de la présence de microorganismes
pathogènes dans les eaux de surface. Les sources de contamination microbienne des eaux sont
multiples. Il s’agit en premier lieu des rejets d’eaux usées domestiques. Ces eaux polluées
issues des activités humaines, souvent non traitées, contiennent de nombreux virus et
bactéries. Dans les fermes, les animaux d’élevage quant à eux reçoivent une quantité
6
importante charges microbiennes qu’ils évacuent avec leurs excréments. Les rejets des
stations d’épuration, suivant l’efficacité du traitement effectué, peuvent eux-aussi contenir des
micro-organismes (Vaillant J.R., 1976). Les décharges sont un site privilégié de
développement de microbes. Ces microbes sont ensuite emportés par les eaux de pluie et se
répartissent dans les eaux naturelles.
I.2.5. La pollution mécanique
La pollution mécanique est déterminée par une accumulation importante de matières en
suspension. Ce type de pollution entraine entre autres une augmentation de la turbidité de
l’eau, une chute du taux de l’oxygène dissous (voire la réduction de la photosynthèse des
plantes aquatiques (Le Limpec P., 2002, Boucheseiche C. et al, 2002).
La pollution mécanique est constituée aussi par des déchets solides de différentes
formes (sac en plastique, ordures ménagères, cartons et emballages, fibre, sable,…) qui sont
capables de boucher les canalisations et les réseaux d’égout (Vaillant J-R., 1976 ; Coste C. et
al 1987).
I.3. Conséquence de la pollution de l’eau
I.3.1. Effets sanitaires
La pollution de l’eau peut avoir des conséquences sur la santé de l’homme. L’eau
polluée peut transmettre un certain nombre de maladies : maladies hydriques, maladies
aquatiques et maladies dues aux vecteurs de l’eau (Coste C. et al, 1987).
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Tableau 1: Les différents types de maladies liés à l'eau polluée et les effets sur la santé (OMS,
2012).
Type des
maladies
Maladie Agents
responsables
Mode de
contamination
Effets sur la santé
Maladies
Hydriques
Cholera
Bactéries :
vibrio cholerae
Consommation d’eau -Diarrhées, vomissements
graves, déshydratation.
-Période d’incubation de 1
à 3 jours.
Fièvres
typhoïdes
Bactéries :
salmonelles
Consommation d’eau ou
d’aliments souillés
-Diarrhées graves,
vomissement, douleurs
abdominales.
-Périodes d’incubation de
1 à 3 semaines.
Dysenterie
bactérienne
Bactéries
parasites
Consommation d’eau
contaminée
-Diarrhées importantes
-Période d’incubation de 1
à 3jours, jusqu’à 7 jours
Hépatite A
Hépatite E
virus
Consommation d’eau,
aliments contaminés
d’une personne
-Infection et inflammation
du foie
-Période d’incubation de
15 à 45 jours
Maladies
aquatiques
Schistosomiase,
Bilharziose Vers parasitaire,
famille des
schistosomes
Contamination par les
eaux de baignade
(pénétration dans la
peau)
-Douleurs abdominales,
éruption cutanée,
-Période d’incubation de 2
à 6 semaines
(schistosomiase) et 5 à 15
jours (bilharziose)
Maladies
dues aux
vecteurs de
l’eau
Paludisme
virus
Piqure de moustique
-Fièvre, anémie.
-Période d’incubation de 7
à 14 jours
Maladie du
sommeil
virus
Piqure de mouche tsé-tsé
-Troubles nerveux,
affaiblissement général
-Période d’incubation de 5
à 14 jours.
Fièvre jaune
virus
Piqure de moustique ou
mouche tsé-tsé
-Malaises, faiblesses,
nausées, vomissement,
rémission
-Période d’incubation de 3
à 6 jours.
8
I.3.2. Effets sur l’agriculture
Les activités agricoles peuvent influencer sur la pollution de l’eau. L’utilisation des
eaux usées en agriculture peut avoir des impacts positifs ou négatifs. Les eaux usées, surtout
les eaux usées domestiques, contiennent souvent des substances nutritives (composés azotés
et phosphorés) qui sont indispensables pour les plantes. Elles constituent parfois la seule
source d’eau pendant la saison de culture et elles sont utilisées aussi pour l’irrigation. La
présence de ces éléments nutritifs peut remplacer l’utilisation des engrais et rendre le sol
fertile. Celle-ci diminue donc l’achat d’engrais pour les agriculteurs. On peut avoir aussi une
amélioration des rendements à la récolte (OMS, 2012). D’après la FAO (2003), l’irrigation
avec des eaux usées domestiques donne des rendements plus élevés que l’irrigation avec de
l’eau douce, même si l’on utilise des engrais artificiels. En termes de qualité, l’utilisation des
eaux usées brutes entrave la qualité sanitaire des produits par la présence des germes
pathogènes infectants.
En revanche, l’utilisation des eaux usées industrielles en irrigation peut entrainer des
risques graves pour l’agriculture : contamination des produits et dégradation de la fertilité des
sols. Ces eaux contiennent des impuretés diverses comme des substances chimiques très
toxiques et mortelles (métaux lourds, solvants organiques, hydrocarbures, éléments
radioactifs).
Ainsi, l’irrigation par les eaux usées industrielles apporte des risques sur la santé des
agriculteurs et des consommateurs (OMS, 2012).
I.3.3. Effets au niveau des ressources environnementales
Le déversement incontrôlé des eaux usées dans le milieu naturel peut entraîner une
dégradation conséquente de l’écosystème. Ce changement de l’écosystème entraine non
seulement des impacts négatifs aux ressources vivantes du milieu mais aussi sur l’équilibre
global du système environnemental. En général, le mauvais assainissement est une source
majeure de la pollution des eaux naturelles (rivière, fleuve, lac, eau souterraine). Cette
pollution résulte souvent d’un apport trop riche en substances nutritives ou toxiques.
Grace à ces substances nutritives, on observe parfois une forte prolifération d’algues
dans le milieu. Ce phénomène s’intensifie surtout dans les eaux immobiles, notamment dans
les lacs profonds. Cet état se traduit par l'accumulation des algues et des bactéries aérobies,
qui absorbent l'oxygène présent dans l'eau et provoquent la mort de l’écosystème aquatique
qui conduit à ce qu’on appelle « une zone morte » (Keddal H. et al, 2008).
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La présence des substances toxiques dans les effluents provoque des effets immédiats
ou à long terme sur l’écosystème. Lorsque la substance est introduite brutalement à une
concentration élevée dans le milieu, on observe un déséquilibre brusque de l'écosystème, avec
mortalité massive d'un grand nombre d'organismes appartenant à des niveaux trophiques
différents. Par contre, lorsque cette substance est introduite à faible dose mais prolongée dans
le milieu, on observe alors une modification progressive de l’écosystème, qui pourra au final
entraîner des changements aussi graves que la précédente (Guértin R., 1999).
II. GENERALITES SUR LES EAUX USEES
II.1. Définition
Une eau usée, appelée effluent ou eau résiduaire est une eau qui a subi un changement
défavorable des caractéristiques naturelles (biologiques ou physico-chimiques) après usage.
Les eaux usées, appelées aussi eaux polluées, sont toutes les eaux qui sont de nature à
contaminer les milieux dans lesquelles elles sont déversées. Toutes les activités humaines,
qu'elles soient domestiques, industrielles, agricoles ou artisanales produisent des eaux usées
(Godmaire H., 2009). Elles sont caractérisées souvent par différentes types de polluants,
solubles ou insolubles. Ces eaux usées sont susceptibles de renfermer des microorganismes
pathogènes, des bactéries ou des virus dont les concentrations peuvent être de l’ordre de
plusieurs milliers et millions par litre (Gerin M. et al, 2003).
II.2. Origine des eaux usées
En milieu urbain, les eaux usées sont générées quotidiennement par les ménages, les
institutions, les commerces et les industries. Toutefois, leurs caractéristiques varient en
fonction du type d’utilisation. Mais en général on peut classer les eaux usées en trois origines
: domestiques, industrielles, agricole et ruissellement.
II.2.1. Les rejets domestiques
Les eaux usées domestiques proviennent des usages courants de l’eau : ménage,
sanitaire et nettoyage. Ces eaux sont essentiellement porteuses de polluant organique. Elles
sont généralement chargées de détergents, de graisses, de solvants, de débris organiques. Il y a
également les eaux-vannes qui sont des rejets de toilettes, chargés de diverses matières
organiques azotées et de germes fécaux (Bontoux J., 1993 ; Leroy J.B., 1986).
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La pollution journalière produite par une personne utilisant 150 à 200 litres d'eau est évaluée à
:
90 grammes de matières organiques ou minérales (en suspension dans l'eau
sous forme de particules)
57 grammes de matières oxydables
15 grammes de matières azotées
4 grammes de phosphore (issus des détergents)
0,23 gramme de résidus de métaux lourds (plomb, cadmium, arsenic,
mercure...)
0,05 gramme de composés (fluor, chlore, brome, iode...)
1 à 10 milliards de germes par 100 ml.
En milieu urbain, les eaux usées provenant des installations à caractère collectif sont incluses
dans cette catégorie, en citant les bâtiments scolaires, les hôpitaux, les marchés (Leroy J.B,
1986).
II.2.2. Les rejets industriels
Les eaux usées industrielles sont très variées en termes de quantité et de qualité. Leurs
caractéristiques dépendent du type d’industrie (par exemple : industrie textile, industrie agro-
alimentaire, industrie pétrolière). Les rejets industriels contiennent des éléments nocifs. Les
plus importants sont les métaux lourds comme le cuivre, le zinc, le plomb (OMS, 2012).
La plupart des industries utilisent une grande quantité d’eau. Les caractéristiques des eaux
usées industrielles sont (Bontoux J., 1993):
eaux à charge minérale dominante : qui se trouve dans le rejet d’installation
minière ou des usines de traitements minéraux. Ces eaux sont constituées de très
fortes quantités de matières en suspension et la valeur de pH s’éloigne de la
neutralité.
eaux à charge organique dominante : ces eaux sont composées d’une teneur
importante en matières organiques dégradables comme les rejets d’abattoir et les
rejets d’industrie alimentaire.
eaux à caractère mixte : ces eaux proviennent souvent de l’industrie textile, de
l’industrie de cellulose (papier, carton). Elles peuvent contenir aussi des graisses, des
produits savonneux et des sels.
11
II.2.3. Les rejets agricoles
Les eaux usées agricoles sont des eaux qui sont polluées par des substances utilisées
dans le secteur agricole (Beaux J-F, 2002).
Il y a deux types de sources de la pollution agricole:
- les engrais et les produits phytosanitaires comme les pesticides
- les effluents d’élevages riches en composés azotés.
II.2.3.1. Les engrais
L’agriculture représente la principale source de la pollution de l’eau, devant l’industrie
ou les effluents urbains. Par utilisation excessive, les engrais et les pesticides peuvent
contaminer les eaux de surface et les nappes d’eaux souterraines.
Les engrais sont responsables d’une pollution massive des sols, mais sont surtout la cause
majeure de pollution des eaux souterraines, principaux réservoirs d’eau potable. La pollution
issue de l’utilisation de l’engrais est souvent liée aux apports excessifs d’azote dans les sols
(différence entre apport d’azote et export par les cultures). La forme d’une pollution azotée est
caractérisée par la présence d’une teneur élevé en nitrates. Les nitrates étant très solubles dans
l’eau, lorsqu’ils ne sont pas consommés par les plantes, s’infiltrent aisément dans le sol et
atteignent progressivement les eaux souterraines. Ils sont ensuite dégradés par une bactérie et
se transforment en nitrites. Associés aux phosphates, les nitrates contribuent en outre au
phénomène d’eutrophisation (Leroy, 1986 ; Beaux J-F, 2002).
II.2.3.2. Le Pesticide
Le pesticide aussi est une source de pollution agricole. Les effets des pesticides sur
l'environnement comprennent essentiellement des effets sur les espèces non ciblées. En
général, ils sont pulvérisés ou versés globalement sur les parcelles cultivées. Plus de 98 % des
insecticides pulvérisés sur les cultures et 95 % des herbicides atteignent une destination autre
que leurs cibles. En outre, ils peuvent être transportés par les eaux de ruissellement vers les
zones non ciblées ou affectent potentiellement d’autres espèces. Comme aux Etats-Unis, les
pesticides polluent tous les cours d’eau et plus de 90% des puits échantillonnés. Des résidus
de pesticides ont également été trouvés dans la pluie et dans les eaux souterraines (Miller
G.T., 2004). Les effets des pesticides sur les systèmes aquatiques sont souvent suspectés
autour des champs de culture.
D’après Papendick R.I. et al (1986), il existe quatre voies principales par lesquelles les
pesticides atteignent l'eau :
12
- cela peut être une dérivée hors de la zone prévue pour la pulvérisation,
- la percolation ou la lixiviation à travers le sol,
- l'entraînement par les eaux de ruissellement ou
- un déversement accidentel ou consécutif à des négligences.
Ils peuvent aussi être entraînés dans l'eau par l'érosion des sols. Les facteurs qui
influencent la capacité d'un pesticide à contaminer l'eau comprennent sa solubilité dans l'eau,
la distance séparant le site d'application des étendues d'eau, les conditions météorologiques, le
type de sol, la présence d'une culture en cours de croissance et la méthode d'application
utilisée.
Les effets indésirables des pesticides ont conduit à l'interdiction de nombreux
pesticides, tandis que des règlements ont limité ou réduit l'utilisation des pesticides autorisés.
Au fil du temps, les pesticides sont généralement devenus moins persistants et plus
spécifiques aux espèces, réduisant leur empreinte environnementale (Coste C. et al, 1987).
En outre, les volumes de pesticides appliqués par hectare ont diminué, dans certains cas
jusqu'à 99 %. Cependant, la diffusion mondiale de l'utilisation des pesticides, y compris celle
de pesticides plus anciens ou obsolètes qui ont été interdits dans certains pays, a augmenté.
II.2.3.3. Les effluents d’élevage
Les effluents d’élevage sont considérés comme une pollution agricole. Ils sont issus des
activités d’élevage dont les principaux effluents proviennent des élevages de bovins et de
porcins. Les fumiers et les lisiers représentent la majeure partie des effluents d’élevage. Dans
certains pays, ces effluents sont circulés vers les parcelles agricoles par épandage car ils
constituent de bon engrais organiques. La pollution liée aux effluents d’élevage est la source
majeure de pollution azotée et phosphatée après la pratique agricole. Une importante partie de
ces polluants est transportée vers les eaux de surface par lixiviation ou gagne les nappes
souterraines par infiltration. A cet effet, l’utilisation des effluents d’élevage en agriculture est
parmi les plus absorbants sur le plan écologique (Beaux J-F., 2002).
II.2.4. Les eaux de ruissellement
L’eau de ruissellement, appelée aussi eau pluviale, joue un rôle important dans le
transfert de pollution dans les différents compartiments de l’environnement.
En général, on peut classer l’origine de la pollution de ruissellements par le lessivage de
l’atmosphère et le lessivage de surfaces urbaines (Khemicy Y., 2013 ; Sibeud E., 2015).
13
Lessivage de l’atmosphère
Le lessivage atmosphérique détermine la pollution de l’eau de pluie au moment où elle
touche le sol, également désigné sous le terme « retombées atmosphériques ». Cette pollution
se caractérise par les dépôts humides et secs. Les retombées atmosphériques humides
correspondent au lessivage de l’atmosphère par la précipitation tandis que les retombées
atmosphériques sèches sont des dépôts qui se produisent en absence de précipitation. Les
dépôts secs sont caractérisés par des retombées atmosphériques particulaires comprenant des
particules fines, des hydrocarbures, des micropolluants organiques et inorganiques (Fifi U.,
2010).
Lessivage des surfaces urbaines
La pollution de premier écoulement du ruissellement urbaine est liée à deux sources : la
pollution diffuse résultant des surfaces urbaines (comme parkings, routes) et des sources
ponctuelles. Les eaux provenant des surfaces urbaines peuvent être contaminées par des
particules solides (matières en suspension), des ions ( , ,
), des hydrocarbures
aromatiques polycycliques et des métaux lourds, des colonies bactériennes ou virales (Fifi U.,
2010). Les feuilles mortes sont une source importante de matières carbonées. On peut avoir
aussi divers types de déchets solides (matières plastiques, cartons).
II.3. Les principaux milieux récepteurs
Les milieux récepteurs sont des milieux pour déverser les eaux usées : lacs, fleuves et
rivières et nappe d’eau souterraine.
Les lacs
Les lacs sont des endroits où se développent des vies en milieu aquatique. Ils constituent
des domaines plus fragiles et facilement altérés par les milieux environnants.
Dans un lac, on peut distinguer trois zones :
- la zone littorale : c’est la zone peu profonde, où la lumière pénètre facilement. Elle permet
le développement de végétaux fixés sur le fond.
- la zone dépourvue de végétaux enracinés, mais suffisamment lumineuse pour le
phytoplancton (plancton végétal).
- la zone très sombre qui se trouve en profondeur pour permettre une photosynthèse efficace.
Elle est plus froide et pauvre en oxygène.
14
Quand des eaux usées non épurées ont été déversées dans le lac, celles-ci produisent une
altération et un déséquilibre du système aquatique qui conduisent à des effets immédiats sur
l’utilisation de l’eau et aussi à des effets à long terme, parfois irréversibles (Vaillant J.R.,
1976). Le déversement des eaux usées composées d’azotes et de phosphates peut accélérer
l’eutrophisation du milieu. Le processus d’eutrophisation emporte des odeurs désagréables
avec une prolifération d’algues vertes.
Les fleuves et rivières
Les fleuves et les rivières sont aussi les principaux milieux de déversement d'eaux
usées. D'amont en aval, ils connaissent une modification de ses caractéristiques. Les polluants
sont toujours transportés très loin par l’écoulement d’eau. Les effluents sont parfois rejetés
directement dans le fleuve par l’intermédiaire d’un ouvrage d’évacuation. (Vaillant J.R.,
1976).
La nappe d'eau souterraine
L'infiltration d'eau de mer associée à la surexploitation des couches aquifères ou à la
lixiviation naturelle est l’une des sources de pollution des eaux souterraines. La plupart des
contaminations des eaux souterraines est due à l'activité humaine. La contamination humaine
des eaux souterraines peut être liée à l'évacuation des déchets d'une manière directe (systèmes
privés d'évacuation d'eaux d'égout, eau usée municipale, retenue d'eau usagée, formation de
saumure due à certaines industries de pétrole, rejet des déchets radioactifs) ou de manière
indirecte (certaines activités agricoles, pluies acides) (Vaillant J.R., 1976).
II.4. Les réseaux d’égout
Les réseaux d’égout sont définis par « tout système qui permet de collecter les eaux
usées, les eaux pluviales d’un bâtiment et les circuler en direction d’une canalisation ou d’un
dispositif d’assainissement collectif ». Finalement, les eaux usées se terminent dans les
milieux naturels : lac, rivière ou marais.
II.5. La composition des eaux usées
La composition des eaux usées dans les réseaux collectifs est généralement caractérisée
par la présence des matières minérales et organiques, des matières en suspensions ainsi que
des matières dissoutes. Voici un exemple d’eau d’égout d’un rejet évalué à 150l/Hab/j. La
répartition est présentée dans le Tableau 2.
15
Tableau 2: Composition d'eau d'égout (Vaillant J.R., 1976)
Matières en suspensions Matières dissoutes
Matières organiques (mg/l) 400 330
Matières minérales (mg/l) 200 330
Total (mg/l) 600 660
16
DEUXIEME PARTIE : PRESENTATION DE LA ZONE
D’ETUDE ET DEMARCHE METHODOLOGIQUE
17
I. PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDE
I.1. La Commune urbaine d’Antananarivo
Madagascar est constitué de 22 régions, Analamanga est l’une de ces 22 régions. La
région d’Analamanga est délimitée par 5 régions : à l’Est par la région Alaotra mangoro, à
l’ouest la région Itasy et Bongolava, au nord par la région Betsiboka et au sud par la région de
Vakinankaratra. La commune urbaine d’Antananarivo (CUA) appartient à cette région
d’Analamanga. Elle compte 134 communes et 8 districts : Antananarivo Renivohitra,
Antananarivo Atsimondrano, Antananarivo Avaradrano, Andramasina, Anjozorobe,
Manjakandriana, Ambohidratrimo et Ankazobe (ONE, 2012). Elle est située au milieu des
hauts plateaux de Madagascar, à une altitude oscillant entre 1245m et plus de 1500m.
La commune urbaine d’Antananarivo est subdivisée en deux grandes zones : la ville haute sur
les collines et la ville basse constituée des agglomérations situées dans la plaine. Sa superficie
est de 86,45 km2 (ONE, 2012).
Source : BDA
Carte 1 : Représentation de la commune urbaine d'Antananarivo (CUA)
18
I.1.1. La Population
D’après le recensement en 2012, la population de la commune urbaine d’Antananarivo
compte 1.363.897 habitants avec une densité de 15 777 habitants/km2 (BDA, 2012). Le taux
de croissance démographique annuel à Antananarivo est estimé à 3%.
La majorité de la population se concentre dans la ville parce que plus de 60% des
secteurs industriels s’y trouvent. Cela est aussi dû à l’exode rural qui augmente l’intensité des
demandes de travail.
I.1.2. La Climatologie
La ville d’Antananarivo est caractérisée par un climat tempéré à cause de son altitude
élevée : de 1245m (en plaine) à 1475m (sur les collines). Les températures annuelles
présentent une faible amplitude entre le mois le plus froid et le mois le plus chaud
(SOMEAH, 1993) :
- température moyenne du mois le plus froid : 13°C
- température moyenne du mois le plus chaud : 22°C.
I.1.3. La Pluviométrie
La pluviométrie moyenne atteint 1360mm par an dans la CUA. Cette quantité
correspond surtout à la saison des pluies de novembre en mars et environ de 60% de la totalité
pendant les trois mois : décembre, janvier et février (SOMEAH, 1993). Les évènements
pluvieux se divisent en deux types : de type pluie d’orage et du type cyclonique.
-Les pluies d’orage :
Elles sont très intenses mais relativement courtes, où le maximum d’eau tombe en un
quart d’heure ou une demi-heure en début de saison des pluies (décembre, janvier). Le débit
instantané provoqué par la pluie est important et peut créer des inondations sur les bas
quartiers pendant quelques minutes ou quelques heures.
-Les pluies cycloniques :
Elles sont intenses (2 à 4 heures généralement) en fin de saison des pluies (février -
mars). Les pluies cycloniques entraînent la montée du niveau des cours d’eau et des rivières à
Antananarivo.
19
I.1.4. Les Vents
Les vents dominants sur l’agglomération d’Antananarivo vont d’Est à Sud / Sud à Est.
Les périodes aérées sont dominantes à 58% en durée cumulée. Les périodes de calmes, sans
vent, s’étalent sur environ un quart de l’année en durée cumulée.
I.1.5. Le Sol
La ville d’Antananarivo est située sur un massif rocheux de gneiss, de granite,
quelquefois de quartz et de mica noir. La décomposition de la partie supérieure de ces roches
donne de l’argile. Cette argile constitue la majeure partie du sol de la ville.
I.2. Description du canal C3
I.2.1. Localisation
Le collecteur C3 est situé au cœur de la commune urbaine d’Antananarivo. Il s’écoule à
travers trois arrondissements (1ère
, 4ème
et 6ème
arrondissement). Il commence alors à
Namontana (4ème
arrondissement) à partir d’un bassin de 12 ha à Mandrangobato (Photo 1).
Après, le canal C3 traverse la route nationale RN1 à Anosibe. Il rejoint un autre bassin de 4ha
à Anosibe Andrefana (Photo 2) vers Andavamamba. Ensuite, le canal C3 passe à Ankasina, le
Boulevard de l’Europe, à Ambohimanarina et rejoint le canal Andriantany et le canal GR à
Amorona au nord. Enfin, ces canaux passent dans la station de pompage à Ambodimita et se
terminent dans la rivière d’Ikopa à Tanjondroa. Il mesure 10km de la prise du quartier
Namontana jusqu’à Amorona.
Photo1 : Bassin à Mandrangobato (12ha)
Photo2 : Bassin à Anosibe Andrefana (4ha)
Source : l’auteur
20
I.2.3. Rôle du canal C3
Le canal C3 mesure environ 10 km, de Mandrangobato (au sud) à Amorona (Au nord).
Il draine les eaux collectées par les bassins tampons et les débits excédentaires du canal
Andriantany au niveau de l’ouvrage de décharge d’Antohomadinika. Il draine aussi la plaine
agricole pendant la saison de pluie.
Il existe aussi les bassins tampons qui ont pour rôle d’écrêter les débits d’orage que les
canaux ne peuvent pas absorber immédiatement. Ce qui permet d’éviter l’inondation des
quartiers bas : les bassins de la Plaine Sud sis à Mandrangobato (12 ha), Anosibe Andrefana
(4 ha) et Andavamamba Anjezika (1 ha).
La station de pompage d’Ambodimita reçoit les eaux drainées par les canaux
Andriantany et C3. Quand la sortie gravitaire de ces eaux à travers la digue n’est plus
possible, elles sont pompées et évacuées par un canal de fuite vers la rivière Mamba. La
station de pompage est constituée de trois pompes d’une capacité de 3 m3/s chacune (APIPA,
2016).
II. ECHANTILLONAGE
II.1. Description de l’échantillon
Les échantillons d’eau sont prélevés le long du canal C3. Les différents points de
prélèvement ont été choisis suivant les milieux environnants (agglomération et industrielle) et
la fréquentation humaine à savoir:
E1 : dans le bassin tampon à Mandrangobato (en amont)
E2 : dans le bassin tampon à Anosibe Andrefana
E3 : dans le canal C3 à Andavamamba Anjezika
E4 : dans le canal C3 près du CENAM
E5 : dans le canal C3 à 67ha (Jovenna)
E6 : dans le canal C3 à Ankasina
E7 : dans le canal C3 sous le pont du Boulevard de l’Europe
E8 : dans le canal C3 avant le pont à Ambodivonkely Ambohimanarina
E9 : dans le canal C3 à Amorona
E10 : échantillon d’eau prélevé en aval du canal C3 à Amorona.
21
Photo 3 : Les échantillons d’eau
Source : L’auteur
II.2. Localisation des points de prélèvements
Dans le cadre de notre étude, nous avons effectué 10 prélèvements pour l’analyse
physico-chimique et pour l’analyse biologique. Les différents points choisis ont été
caractérisés par les types de pollutions rencontrées : pollution domestique, agricole et
industrielle.
Tableau 3: Caractéristiques des points de prélèvement des eaux usées du canal C3
Points de prélèvements Types de pollutions Coordonnées géographiques
Latitude Longitude
E1 domestique 18°55'44.41"S 47°30'53.00"E
E2 domestique 18°55'19.75"S 47°30'29.72"E
E3 domestique 18°55'3.09"S 47°30'32.55"E
E4 domestique 18°54'43.11"S 47°30'32.55"E
E5 domestique 18°54'31.08"S 47°30'33.02"E
E6 domestique 18°54'0.55"S 47°30'22.82"E
E7 Domestique, agricole 18°53'36.92"S 47°30'24.27"E
E8 Domestique, agricole, industrielle 18°52'47.23"S 47°30'18.70"E
E9 Domestique, agricole, industrielle 18°52'28.64"S 47°30'34.71"E
E10 Domestique, agricole, industrielle 18°52'14.11"S 47°30'32.19"E
Source : L’auteur
19/10/19
22
Les prélèvements sont effectués au début de la saison d’été où les eaux du canal C3 sont
plus ou moins concentrées en polluants, de nature domestique, de nature industrielle ou de
nature agricole.
Source : BDA
Carte 2: Présentation du collecteur C3 et présentation des points de prélèvement
III. PARAMETRES ANALYSES
Les paramètres pour le suivi spatial sont regroupés en paramètres organoleptiques,
physico-chimiques, biologiques Certains paramètres ont été mesuré sur site à l’aide des kits
multiparamètres portables (pH, CE, TDS, Turbidité, salinité), et les autres paramètres sont
23
amenés aux laboratoires d’analyse (JIRAMA) et dans notre laboratoire de recherche « Chimie
de l’Environnement ».
les paramètres organoleptiques : odeur et couleur,
les paramètres physico-chimiques : pH, conductivité électrique (CE), MeS, salinité,
turbidité, chlorure, nitrate, nitrite, phosphates, sulfates et fer
les paramètres biologiques : DCO, DBO5.
Tableau 4: Méthodes d'analyse et appareillage
PARAMETRES METHODES APPAREILLAGES PRECISIONS
pH Electrométrie pH-mètre ± 0,01
Turbidité Néphélométrie Turbidimètre ± 0,02
Conductivité Conductimètre Conductimètre ± 0,02
MeS Filtration Filtre sous vide ± 0,1
Salinité Electrométrie - -
Ammonium Spectrométrie Spectromètre ± 0,01
Nitrite Spectrométrie Spectromètre ± 0,01
Nitrate Spectrométrie Spectromètre ± 0,01
Phosphates Spectrométrie Spectromètre ± 0,01
Sulfates Spectrométrie Spectromètre ± 0,01
Chlorure Titrimétrie - -
DCO Titrimétrie Bloc réfrigérant ± 5
DBO5 Manométrie DBO-metre ± 1
Fer Titrimétrie - -
IV. METHODE D’EVALUATION DES PARAMETRES
Les valeurs obtenues sont évaluées par rapport aux différents critères relatifs aux rejets
d’eau usée et aux valeurs limites pour les eaux de surface.
24
IV.1. Les normes d’eaux usées
La norme est un document ou une fiche, qui est établi par accord et approuvé par un
organisme reconnu. La norme représente des valeurs qui fixent une limite supérieure ou une
limite inférieure à respecter. Une norme est fixée par une loi, une directive, un décret-loi.
La mise en place d’une norme est une action de surveillance et de réduction de la pollution de
l’environnement. En 2003, le Ministère de l’environnement de l’Etat malagasy a publié le
décret n°2003/464 de la 15/04/03 portante classification des eaux de surface et règlementation
des rejets d’effluents liquides. Ce décret propose les valeurs limites des rejets d’eaux usées.
Tableau 5: Valeurs limites des rejets d'eaux usées (Ministère de l’environnement, 2003)
Paramètres Unité Normes
Facteurs physiques
pH - 6-9
Conductivité S/cm 200
MeS mg/l 60
Température C 30
Turbidité NTU 25
Facteurs chimiques
Sulfates mg/l 250
Chlorures mg/l 250
Nitrates mg/l 20
Nitrites mg/l 0,2
Fer mg/l 5
Ammonium mg/l 15
Phosphates mg/l 10
Facteurs biologiques
DCO mg d’O2/l 150
DBO5 mg d’O2/l 50
25
IV.2. Classification des eaux de surface
La classification des eaux de surface, notamment les cours d’eau ou rivière constitue un
cadre qui fixe un certain nombre de valeurs permettant d’évaluer la qualité de l’eau en
fonction de leur usage.
Tableau 6: Grille pour estimer la qualité générale de l'eau (Coste C. et al, 1987) et
(Degrémont, 2005).
Critères de
qualité
1A
(excellente)
1B (bonne) 2 (moyenne) 3
(médiocre)
4 (hors
classe)
Température 20°C 20 à 22°C 22 à 25°C 25 à 30°C
pH 6,5 à 8,5 6,5 à 8,5 6,5 à 8,5 5,5 à 9,5
DBO5 (mg/l) 3 3 à 5 5 à 10 10 à 25 25
DCO (mg/l) 20 20 à 25 25 à 40 40 à 80 80
Fer (mg/l) 0,5 0,5 à 1 1 à 1,5
NH4+ (mg/l) 0,1 0,1 à 0,5 0,5 à 2 2 à 8 8
(mg/l) 44 44 à 80
MeS (mg/l) 30 30 30 30 à 70 70
CE (S/cm) 400 400 à 1300 1300 à 2700 2700 à 3000 3000
IV.3. Classification de la conductivité électrique des eaux
La conductivité mesure la capacité de l'eau à conduire le courant électrique. La plupart
des matières dissoutes dans l'eau se trouvent sous forme d'ions chargés électriquement. La
mesure de la conductivité permet donc d'apprécier la quantité de sels dissous dans l'eau. Elle
est aussi liée aux minéralisations globales de l’eau (Tableau 7).
Ce paramètre est en fonction de la température de l’eau. A cet effet, les mesures sont
effectuées directement sur terrain.
26
Tableau 7: Relation entre conductivité et minéralisation (Rodier J., 1976)
Conductivité électrique (S/cm) Minéralisation
CE100 Très faible
100 CE 200 Faible
200 CE 333 Moyenne accentuée
333 CE 666 Moyenne
666 CE 1000 Importante
CE1000 Excessive
IV.4. Salinité
La salinité de l’eau est évaluée par le SAR (Sodium Adsorption Ratio). Le SAR indique
le rapport de la concentration d’ions sodium à la somme des concentrations d’ions calcium et
magnésium dans le sol. Il peut être calculé par la formule suivante :
IV.5. Critères biologiques
Les paramètres biologiques de l’eau sont exprimés par la DCO et la DBO5. Le rapport
(DCO/DBO5) est l’indice de la biodégradabilité des polluants de rejet et donne une idée sur le
traitement indispensable:
Tableau 8 : Rapport entre DCO/DBO5 (Karima A., 2009)
DCO/DBO5 Type de polluants Résultat du traitement biologique
1 Biodégradable Excellente
1 et 2,5 Biodégradable Bonne
2,5 et 3,5 Assez biodégradables Possible
3,5 Difficilement biodégradables Impossible
27
TROISIEME PARTIE : PRESENTATION DES
RESULTATS ET INTERPRETATIONS
28
I. PARAMETRES ORGANOLEPTIQUES
I.1. La Couleur
Les eaux prélevées le long du canal C3 ont des aspects différents. La couleur varie de
jaune au verte selon l’endroit de prélèvement. Les échantillons prélevés dans des zones
proches des habitations (Namontana, Andavamamba, 67Ha, Ankasina) ou des industries
(Anosivavaka Ambohimanarina, Andraharo, Amorona) ont des couleurs intenses (Photo 2).
La couleur de l’eau dépend parfois de la présence ou de l’absence de soufre intracellulaire et
des densités relatives des populations algale et bactérienne (Martin G., 1987). La couleur
indique aussi la présence des matières organiques colorées dissoutes ou colloïdales, des
substances chimiques, des métaux ou rejets industriels dans l’eau. Les matières organiques
proviennent de la décomposition des matières animales et végétales. Ces composés font
croître les micro-organismes comme les algues, les bactéries et le virus. La croissance des
algues change la couleur et diminue la turbidité de l’eau. La couleur verte est due à une
prolifération des algues et micro-algues dans l’eau, favorisée par la présence des éléments
nutritifs comme les nitrates et les phosphates. Ces composés sont dus au déversement direct
des eaux usées domestiques et des eaux de vannes dans le bassin comme à Mandrangobato
Namontana et à Andavamaba Anjezika.
I.2. L’Odeur
L’odeur est l’ensemble des sensations perçues par l’organe olfactif ; elle est due aux
substances volatiles, aux matières en suspension, aux protozoaires (Rodier J., 2009).
La descente sur site nous a permis de déterminer les propriétés organoleptiques des eaux du
canal. Lorsqu’on s’approche du canal, on sent des très mauvaises odeurs, nauséabondes et
putrides, détectées à rayon de 10 mètres environ notamment dans les quartiers d’Anosibe,
d’Andavamamba Anjezika, de 67ha. Les eaux usées reçoivent des eaux ménagères, des eaux
de ruissellement, des eaux de vannes. Le canal est aussi un lieu principal de défécation à l’air
libre pour les habitants démunis.
29
II. PARAMETRES PHYSICO-CHIMIQUES DU CANAL C3
II.1.1. Le pH
Ce paramètre conditionne un grand nombre d’équilibres physico-chimiques entre l’eau,
le gaz carbonique dissous, les carbonates et les bicarbonates qui constituent des solutions
tamponnées conférant à la vie aquatique un développement favorable. En effet, une
modification importante du pH déséquilibre les molécules et les ions dans l’eau et peut
attaquer la vie aquatique. Aussi, d’autres effets toxiques sont susceptibles de se produire
(Mayet J., 1994).
Les valeurs du pH mesurées dans les eaux du canal C3 varient entre 7,38 et 8,31
(Figure 1). Cela veut dire qu’ils sont légèrement supérieurs à 7 à l’exception de l’E1. Le point
E1 est caractérisé par une forte agglomération et fréquentation humaine et aussi par la
présence d’un grand marché d’Anosibe.
Figure 1 : Evolution du pH des eaux usées du canal C3
II.1.2. La conductivité électrique
La conductivité électrique est la propriété que possède une eau de favoriser le passage
d’un courant électrique. Elle est due à la présence des ions qui sont mobiles dans un champ
électrique. Elle informe donc la minéralisation de l’eau. Autrement dit, elle permet de
connaître la quantité de sels dissous dans l’eau. Elle est exprimée en μS/cm. Pour traiter les
eaux à forte CE, une quantité accrue d’oxygène est nécessaire (Rodier J. et al, 1984).
30
La mesure de la conductivité électrique (CE) constitue une bonne appréciation de la
minéralisation d’une eau. La valeur de la conductivité électrique en amont (E1) est de 1430
S/cm qui diminue jusqu’à 424 μS/cm, en aval. L’élévation de la CE est traduite par la
présence d’une importante quantité de sels solubles.
D’après la classification de valeur de la conductivité électrique (Tableau 7), l’eau du canal est
généralement à minéralisation moyenne, avec une moyenne de 630µS/cm.
Pour E1 et E2, la minéralisation est excessive car les CE dépassent le 1000µS/cm. Ces valeurs
élevées sont dues aux déversements des rejets fortement chargés. On suspecte que la présence
des effluents venant du marché d’Anosibe influe fortement la valeur de la conductivité
électrique et le pH du rejet.
Figure 2 : Evolution de la conductivité électrique (μS/cm) des eaux usées du canal C3
II.1.3. Les matières en suspension
Les matières en suspension représentent l’ensemble des particules minérales et
organiques contenues dans les eaux usées. Les teneurs élevées en MeS peuvent être
considérées comme une forme de pollution. Elles sont fonction de la nature des terrains
traversées, de la saison, de la pluviométrie et de la nature des rejets (Rodier J., 1976).
L’eau du canal C3 contient une forte teneur en matières en suspension (Figure 3). Les
teneurs en MeS mesurées varient de 60 mg/l (en E3) à 536 mg/l (en E8), avec une valeur
moyenne de 234,1 mg/l. On remarque que sur les points E8, E9, l’eau présente une forte
31
concentration en matières en suspensions à cause des déversements industriels notamment en
E8.
Les teneurs élevées de la MeS peuvent stopper la pénétration de la lumière, diminuer
l’oxygène dissous et limiter le développement de la vie aquatique. Les matières en suspension
sont généralement de nature biodégradable. On constate aussi que la forte présence de
jacinthe d’eau joue un rôle de barrière physique qui freine le transport de MeS le long du
canal (cas du E3). Il contribue à leur décantation et à leur digestion (Khemicy Y., 2013).
Figure 3: Evolution des MeS (mg/l) des eaux usées du canal C3
II.1.4. La Salinité (NaCl)
L’élévation de la salinité des eaux à usage agricole entraine la teneur élevée en sels dans
le sol ou sédiment. Elle peut entraîner à long terme une diminution de la productivité. La
salinité est mesurée de manière indirecte par une série de paramètres, tels que la conductivité,
les concentrations en ion sodium et chlorure (OMS, 2012).
32
Figure 4: Evolution de la salinité
Le taux de sel élevé peut entraîner à long terme une diminution de rendement agricole et une
toxicité ionique spécifique (ions sodium, ou chlorure) de l’écosystème. Il perturbe
l’absorption par les végétaux des nutriments essentiels, en raison de l’antagonisme avec les
ions sodium, chlorure et sulfates.
Lorsque les eaux usées sont valorisées en irrigation, le paramètre SAR (Sodium Adsorption
Ratio) exprime l'activité relative des ions sodium dans les réactions d’échange dans les sols.
Cet indice mesure la concentration relative du sodium par rapport au calcium et au
magnésium échangeables. Généralement, le SAR et la conductivité électrique de l'eau
d’irrigation sont utilisés en combinaison afin d'évaluer le risque potentiel de salinisation des
sols.
II.1.5. La turbidité
La turbidité est due à la présence de matériaux solides en suspension dans l’eau. Elle
peut être également provoquée par la présence d’algues, de plancton, des matières organiques
et la saturation d’autres substances comme le zinc, le fer, le manganèse et le sable, résultant
du processus naturel d’érosion ou de rejets domestiques et industriels. A cause de la
diminution de l’intensité de la propagation de la lumière, la turbidité limite et élimine la
végétation. Les eaux troubles réduisent la pénétration des rayons lumineux nécessaire à la
photosynthèse ainsi que ceux des rayons UV (Degremont, 1989 ; Rodier J., 1976).
33
Les valeurs de la turbidité de l’eau du collecteur C3 sont très variées car elles sont comprises
entre 25,4 à 243,5 NTU. Cette variation de la turbidité peut être expliquée par les divers
déversements spécifiques de chaque point de rejet le long du canal.
La turbidité des échantillons E3, E4, E5, E7, et E10 sont presque semblables et varient autour de
la limite acceptable (25NTU). Celle des autres échantillons E1, E2, E6 E8 et E9 sont largement
au-dessus de la norme (Figure 5).
Figure 5 : Evolution de la turbidité (NTU) des eaux usées du canal C3
II.1.6. La pollution en chlorure
La teneur en chlorures d’une eau dépend de l'origine de l'eau et des activités
anthropiques. Les chlorures sont présents en grande quantité dans l'eau de mer (± 19 g/l). Leur
concentration dans l’eau de pluie est approximativement de 3 mg/l. Habituellement, la teneur
en chlorure des eaux de surface ne dépasse pas 50 mg/l. Alors que dans le canal C3, la teneur
en chlorure moyenne est de l’ordre de 17,41mg/l. Ces valeurs sont élevées lorsqu’on
s’approche de la zone industrielle ou de la zone à forte fréquentation humaine (marché ou
bassin public) comme en E1, E2, E3, E6 et E9 (Figure 6).
34
Figure 6 : Teneurs en phosphates, sulfates et chlorures dans C3
II.1.7. La pollution phosphorée
Le phosphore est utilisé comme un élément nutritif dans le système aquatique. Le
phosphate provient essentiellement des excréments humains, des détergents lors de lavage et
par lessivage des eaux de pluie. Les eaux usées domestiques en contiennent environ 3-
4g/personne/jours, correspondant à 30 à 50% d’origine humaine et 70 à 50 % de produits
détergents (Martin G., 1987). Dans le canal C3, on observe une forte présence de phosphates
à chaque point de prélèvement.
La concentration moyenne calculée est de l’ordre de 68,2mg/l, qui est largement
supérieure à la norme internationale de rejets (<0,94 mg/l) et aussi à la norme Malagasy (10
mg/l) dans le tableau 5. D’après le tableau 9, on peut dire que la pollution en phosphates dans
le canal C3 est excessive (2 mg/l).
La concentration mesurée est très élevée en E1 (149,82 mg/l) et E2 (151,46mg/l), c’est-à-
dire sur le point de rejet à Mandrangobato et Anosibe Andrefana. La principale source de
phosphates dans cette zone est la défécation en pleine air qui devient une attitude des
habitants aux alentours du site. D’après la littérature, un homme excrète entre 1 et 2 grammes
de phosphore par jour (Richert A., 2011).
35
Tableau 9: Grille pour signaler les problèmes de phosphore (Bontoux J., 1993)
Forme du
phosphore
Situation
normale
Pollution
modérée
Pollution
nette
Pollution
importante
Pollution
excessive
(mg/l) 0,2 0,2 à 0,5 0,5 à 1 1 à 2 2
II.1.8. La pollution sulfatée
Le niveau de sulfates dans les eaux du canal C3 varie de 3,32 à 25,45 mg/L (Figure 6),
avec une moyenne de 10,6 mg/L. Ces valeurs sont largement inférieures à la limite des rejets
préconisée par la norme. Les sulfates sont d’origines diverses dans les eaux de surfaces : eaux
usées domestiques, industrielles, agricoles ou pluviales. Les sulfates jouent un grand rôle dans
l’équilibre écologique et fait partie des cycles biogéochimiques des milieux naturels. Ils
peuvent être assimilés par les macrophytes et peuvent être réduits en sulfure d'hydrogène
(H2S) par les assimilations bactériennes.
II.1.9. Les pollutions azotées
Dans le canal C3, on a une forte domination de pollution par des nitrites ( ) par
rapport au nitrates ( ) et ammonium (
). Les valeurs en nitrite (24,64 à 248,1 mg/l)
obtenues sont largement supérieures à la norme préconisée (0,2 mg/l) pour la qualité d’eau
usée. La concentration moyenne en nitrite est donc de 88,6mg/l. Ces valeurs commencent à
s’élever dans le bassin à Mandrangobato et Anosibe Andrefana et elles diminuent le long du
canal jusqu’en aval à Amorona.
L’eau du canal est caractérisée par une prolifération d’algues vertes surtout entre le
tronçon E3, à E8, comme à Andavamamba Anjezika, à 67ha et à Ambodivonkely
Ambohimanarina. Cette couleur diminue lorsqu’on s’éloigne de la ville. Les nitrites dans
l’eau proviennent généralement de la réduction du nitrate. A cause de son caractère très
toxique, la teneur élevé en nitrite dans l’eau conduit à la mort de l’écosystème. En se référant
du tableau 9, l’eau du canal C3 est classée dans la « pollution excessive en nitrite».
A propos du nitrate, la teneur moyenne calculée est de 11,32 mg/l, alors que la limite à
considérer, par crainte de prolifération d’algues vertes, est de 20 mg/l. On constate que cette
valeur en nitrate est inférieure à la norme. Et pour l’Ammonium ( ), on peut classer l’eau
du canal à la pollution nette.
36
Figure 7 : Concentration des composés azotés dans le canal C3
Tableau 10 : Grille pour signaler les problèmes d'azote (Bontoux J., 1993)
Formes de
l’Azote
Situation
normale
Pollution
modérée
Pollution
nette
Pollution
importante
Pollution
excessive
0,1 0,1 à 0,5 0,5 à 2 2 à 8 8
0,1 0,1 à 0,3 0,3 à 1 1 à 2 2
5 5 à 25 25 à 50 50 à 80 80
II.1 10. La pollution en fer
Le Fer est classé au quatrième rang des éléments de la croûte terrestre par ordre
d’abondance (Bendada K. et al, 2011). Dans l’eau, le fer apparait sous plusieurs formes : le
fer en suspension et le fer dissous. L’ensemble de ces deux formes s’appelle le fer total
(Lestage A et al, 1986). L’origine du fer peut être par lessivage du sol ou d’origine
anthropique (domestique ou industriel). En milieu aérobie, le fer est oxydé en fer ferrique qui
se précipite et se trouve dans le sédiment. Mais dans les nappes souterraines, un milieu
anoxique, il reste en solution. Les teneurs en fer dans les eaux du canal varient de 1,294 à
8,062 mg/l. Ces concentrations sont légèrement supérieures en approchant des zones
industrielles (10mg/l).
37
Figure 8 : représentation des valeurs en pollution de fer dans C3
III. PARAMETRES BIOLOGIQUES
Deux paramètres permettent d’évaluer la quantité des matières organiques présentes
dans l’eau : la demande biochimique en oxygène (DBO5) et la demande chimique en oxygène
(DCO). La différence entre la DCO et la DBO5 représente des substances qui ne peuvent pas
être décomposées biologiquement. Par contre, le rapport entre la DCO et la DBO5 constitue
une mesure indicative de la dégradable des composées présents dans l’eau.
38
Tableau 11 : Teneur en DCO et en DBO5 des eaux du canal C3
Paramètres DCO (mg/l) DBO5 (mg/l) DCO/DBO5
E1 89,14 46,4 1,87
E2 192,02 150,7 1,27
E3 212,57 20,5 10,36
E4 96,40 75,2 1,28
E5 91,71 81,6 1,12
E6 20,57 10,5 1,95
E7 41,16 14,8 2,78
E8 288,01 33,9 8,49
E9 157,73 35,6 4,43
E10 102,08 17,2 5,93
Moyenne 129,13 48,57 2,50
D’après les résultats obtenus, on peut dire que l’eau du canal C3 est caractérisée par une
forte charge organique. Les valeurs moyennes de la DCO et de la DBO5 sont respectivement
129,13 et 48,57 mg/l. Ces valeurs sont caractéristiques des eaux usées urbaines. Pour une
industrie agroalimentaire par exemple, la DCO peut atteindre 6000 mg/l et la DBO5 peut aller
jusqu’à 3000 mg/l. Mais pour notre cas, la valeur maximale obtenue est de 288,01mg/l (E8)
pour la DCO et 150,7 mg/l (E2) pour la DBO5. Ces valeurs évoluent selon les activités au bord
du canal C3. On peut trouver entre autres des habitations, des marchés et des usines.
La valeur moyenne de DCO/DBO5 est 2,50 qui sont proche de la norme des eaux usées
urbaines. Le rapport DCO/ DBO5 des eaux usées urbaines est proche de 2 (Gae M. et al,
2010). En comparant le rapport DCO/DBO5 (Tableau 11), on constate qu’en E3, E8, E9 et en
E10, les résultats montrent une forte présence des substances difficilement biodégradables.
L’échantillon E3 a été prélevé dans le bassin de 1ha sis à Andavamamba, il y a fortement des
rejets domestiques dans ce milieu. Les autres échantillons ont été prélevés dans le canal C3,
juste après les point de déversements des diverses industries de Ambodivonkely jusqu’
Anosivavaka Ambohimanarina. Alors, toutes les activités de ces industries déversent
directement dans le canal C3.
39
CONCLUSION
Pour conclure, l’eau du canal C3 est caractérisée par une forte pollution en matières
organiques et minérales. La forme de pollution dépend généralement de la nature des
polluants qu’elles contiennent. Cependant, dans la majorité des cas, la pollution dans les eaux
usées urbaines est à dominante organique. Le pH de l’eau du canal C3 varie de 7,36 à 8,31, ce
qui signifie qu’ils sont légèrement supérieurs à 7 à l’exception de E1 (pH=8,31). Les valeurs
élevées de la conductivité électrique (CE) de l’eau indiquent la présence de divers ions
dissous. En comparant avec la norme, l’eau du canal a une minéralisation moyenne (CM=630
mg/l). Pour les matières en suspension (MeS) en amont du canal et en aval du canal C3, on
constate que les niveaux de pollution de l’eau du canal C3 sont atténués au cours de son trajet.
La haute teneur en DCO (CM=129,13 mg/l) indique une forte domination des composés
oxydables. La valeur moyenne de DCO/DBO5 est 2,50, proche de la norme des eaux usées
urbaines. En termes de composés azotés, on a mesuré une forte concentration en nitrite (CM=
88,68 mg/l). La vitesse très lente du canal C3 favorise l’exposition du bassin à l’ultraviolet
solaire car la photodégradation peut jouer un rôle important pour certains polluants. Le
rayonnement ultraviolet participe au cycle naturel des composés azotés et sulfatés ainsi que
pour l’équilibre général de l’écosystème. La valeur de la concentration moyenne de sulfates
du canal C3 est de 10,6mg/l. Les teneurs en phosphates dans les eaux du canal varient de
17,34 à 151,46mg/l qui sont largement supérieure à la norme internationale de rejets, on peut
donc dire que la pollution en phosphates est excessive. De plus, le développement rapide des
jacinthes d’eau dans le canal et dans le bassin signifie la performance de l’auto épuration du
système. Les macrophytes exportent et/ou dégradent la plupart des polluants présents dans
l’eau, comme des matières organiques, les composés azotés et phosphatés ainsi que les
métaux toxiques. La photosynthèse favorise le développement de microphytes (planctons,
algues) qui consomment aussi de l'azote et du phosphore.
La Commune Urbaine d’Antananarivo est aujourd’hui confrontée à des problèmes aigus
d’inondation des bas-fonds. Même en saison sèche, tous les rejets (domestiques,
industriels,…) sont déversés dans les zones basses. La faute d’infrastructure, la pratique de la
défécation à l'air libre est souvent observée au bord du bassin (Mandrangobato et Anosibe
Andrefana), d’où la forte contamination fécale. De plus, les ordures ménagères envahissent le
canal. Au préalable, la CUA installe des systèmes de dégrillage comme à Anosibe, Isotry, 67
Ha, Ankazomanga, pour retenir les déchets solides grossiers de types bouteilles, matières
plastiques, branches, etc.
40
A cet effet, les impacts négatifs se manifestent bien sur le plan sanitaire ainsi que sur le
plan environnemental.
Sur le plan environnemental, il s’agit de la contamination de la nappe en nitrate et en germes
témoins de contamination fécale, mais il y a aussi un constat de salinisation des sols et de
diminution de son pouvoir de rétention de l’azote et autres éléments nutritifs.
Sur le plan sanitaire, il s’agit d’une contamination bactérienne des zones de production via
des rejets domestiques. Les agents pathogènes se propagent dans les produits et peuvent être
transmis à l’homme par consommation, et conduit à des maladies infectieuses surtout chez les
consommateurs des eaux via du canal.
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ANNEXES
i
PROTOCOLES D’ANALYSE (NF T 90-101)
1. DEMANDE CHIMIQUE EN OXYGENE : DCO
Définition
DCO : c'est la quantité d'oxygène nécessaire pour réaliser l'oxydation des matières organiques
c'est-à-dire c’est quantité de Cr2O72-
après traitement par oxydant fort ; 1mol de Cr2O72-
= 1,5
mol d’O2. Elle est exprimée en mg/L de dioxygène O2 équivalente à la quantité de dichromate
de potassium consommé par les matières organiques oxydables.
Signification : K2Cr2O7 : source d’oxygène,
Ag2SO4 : catalyseur,
HgSO4 : complexer les ions Cl-
Principes
La détermination de la DCO repose ici sur un dosage redox indirect par colorimétrie. Il est
difficile de quantifier la totalité de la matière organique contenue dans l’échantillon d’eau à
analyser. Pour cela, la solution oxydante de dichromate de potassium sera mise en excès et la
quantité restant n’ayant pas agi sera titré par une solution réductrice de sel de Mohr.
Principe de mesure de la DCO
Solution réductrice de sel de Mohr
Echantillon d’eau + excès de
dichromate de potassium
ii
Réactifs utilisées
Acide sulfurique H2SO4 4mol/L
Sulfate de Fer II et d’Ammonium ou Sel de Mohr (NH4)2Fe(SO4)2,6 H2O
HgSO4+ K2Cr2O7 + Ag2SO4;
Hydrogenophtalate de potassium KC8H5O4 solution de référence avec concentration
égale à c = 2,0824 mol/L. Préparation ; dissoudre 0,4253g d’ Hydrogenophtalate de
potassium puis diluer à 1000mL dans une fiole jaugée.
Indicateur ferroine FeSO4.
Réaction correspondant
- Matières oxydables + +… 2Cr
3+ + produits d’oxydation
- Le dosage de l’excès par le Sel de Mohr implique deux couples redox :
On note le volume de la solution de sel de Mohr versé dans l’échantillon
- Les ions dichromates vont réagir avec l’eau pour former du dioxygène qui à son tour
réagira avec les matières oxydables dans le milieu :
- Les ions chlorures peuvent interférer lors de la réaction car elles s’oxydent en dichlore
2Cl- Cl2 + 2e-
Un agent complexant comme le sulfate de mercure HgSO4 permet d’éviter la réaction
Hg2+
+ 2Cl- HgCl2
iii
Mode opératoire
1. 1. Préparation du blanc froid et dosage par le sel de Mohr
On met 22ml H2SO4 (4mol/L) dans une fiole jaugé de 100ml et on complète par l’eau distillée
jusqu’au trait de jauge. Ensuite, on enlève 5ml et en y ajouté 5ml de dichromate de potassium.
Après, on ajoute 2 à 3 gouttes d’indicateur ferroïne et titrer l’excès de dichromate avec le sel
de Mohr jusqu’au virage de vert orangé au jaune orangé.
1.2. Dosages du blanc chaud et des échantillons
On met 10ml : blanc (eau distillée), et 10mL pour chaque échantillon dans le tube à DCO et
on ajoute chacun 5ml K2Cr2O7, 15ml (H2SO4, Ag2SO4) concentré et quelques pierres ponces.
Après, on met à reflux le mélange à 150°C pendant 2h.
Puis refroidir et rincer avec l’eau distillée la paroi interne du réfrigérant en recueillant l’eau de
lavage dans le tube à DCO. Transvaser dans le bêcher et ajuster à 75ml avec l’eau distillée.
Refroidir et ajouter 2 à 3 gouttes d’indicateur de ferroïne. Titrer l’excès de dichromates avec
le sel de Mohr jusqu’au virage de vert orangé.
Expression des résultats
( )
V1 : le volume à l’équivalence de sel de Mohr pour doser l’excès de dichromate de potassium
dans le blanc chaud
V2 : le volume à l’équivalence de sel de Mohr pour doser l’excès de dichromate de potassium
dans l’échantillon d’eau à analyser
V0 : le volume de l’échantillon d’eau à analyser
ou V = le sel de Mohr au blanc froid.
2. DEMANDE BIOCHIMIQUE EN OXYGENE : DBO5
Définition
DBO5, c'est la quantité d'oxygène consommée par les micro-organismes pour assimiler et
oxyder les matières organiques biodégradables présentes dans une eau usée qu'on laisse
incuber à 20°C pendant 5 jours. Elle est exprimée en mg d'O2/l.
iv
Principe
La DBO5 est la mesure de la consommation d'oxygène d'un effluent après cinq jours
d’incubations à 20 °C. La consommation d'oxygène de l'échantillon provient de la dégradation
des molécules organiques et de l'oxydation des molécules inorganiques comme les sulfures,
les ions ferreux et les différentes formes de composés azotés.
La méthode consiste à déterminer la quantité d'oxygène consommée par la matière oxydable à
l'aide de bactéries acclimatées pendant une période de 5 jours d'incubation, temps mis pour
dégradation des matières organiques biodégradables à une température de 20 °C ,température
optimale pour l’activité des bactéries aérobies. Une étude a démontré qu’un ensemencement
commercial (ex: Polyseed) ne peut être utilisé avec des échantillons qui ont été congelés.
Dans ce cas, l’ensemencement naturel composé de l'affluent décanté d'une usine d'épuration
doit être utilisé.
Afin d'équilibrer la quantité de matières oxydables et d'oxygène disponible, un volume
approprié d'échantillon est placé dans une bouteille en verre de 300 ml en présence de
bactéries et de substances nutritives. La concentration de l'oxygène dissous est mesurée par
électrométrie au début et à la fin de la période d'incubation. La quantité d'oxygène
consommée est proportionnelle à la concentration de matières oxydables.
Mode opératoire
On prépare une solution d’eau à analyser diluée de 250 ml dilué 2 fois puis on la verse dans
une bouteille DBO contenant un agitateur magnétique.
On ajoute ensuite quelques pastilles de soude dans la bouteille pour piéger le dioxyde de
carbone lors de la réaction biochimique.
On ajoute le bouchon à joint rodé puis on branche ensuite l‘électromètre à oxygène et on règle
la température à 20°C et remet à zéro l’appareil.
Après exactement 5 jours on lit la valeur et on multiplie par le facteur de dilution, on obtient
la valeur de la demande biochimique en oxygène.
3. DETERMINATION DES MATIERES EN SUSPENSION
Définition
Les matières en suspension constituent l’ensemble des particules solides et fines
théoriquement. Elles ne sont pas solubilisés ni à l’état colloïde, en effet elles limitent la
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pénétration de la lumière dans l’eau et diminuant le taux d’oxygéné dissous et nuisent au
développement aquatique. Elles peuvent être composées de particules de sable, de terre et de
sédiment arrachées par l’érosion, de divers débris apportés par les eaux usées ou les eaux
pluviales très riches en MES, d’êtres vivants planctoniques notamment les algues. Elles
correspondent à la concentration en éléments non dissous d’un échantillon. Notre but est
d’identifier la teneur en matières en suspension .E.S dans un échantillon d’eau à analyser.
Appareil : Balance électronique
Principe
Séparation par filtration l’eau, les particules retenus sont déterminer par pesé différentielle.
Mode opératoire
On pèse le papier filtre noté mavant . Après, on filtre totalement l’échantillon, le volume de
prise d’essai est 10 ml. On met le papier filtre dans une étuve à 105°C jusqu’à obtenir un
résidu sec, refroidir dans le dessiccateur puis on pèse la 2ème
fois à 0,1mg près (noté maprès).
Expression des résultats
Le rapport de la différence de masse sur le volume d’eau filtré donne la concentration de MES
en milligramme/litre.
4. TURBIDITE
Définition
La turbidité est mesurée par un test optique qui détermine la capacité de réflexion de la lumière
(l’unité de mesure est le « NTU » - unités néphélométries).
Appareil : Turbidimètre
Principe
Les mesures sont réalisées pour une méthode néphélométrie(NTU) normalisée pour mesurer
la turbidité de l’eau. Le turbidimètre envoie une lumière dans l’échantillonne en question qui
est l’eau, en mesurant la quantité d’eau suivant la quantité de lumière réfléchie par les
particules dans l’eau. Théoriquement cet appareil est une variante de la spectroscopie
d’absorption : les éléments en suspension dans un liquide absorbent les radiations lumineuses.
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Mode opératoire
En allumant le turbidimètre, on introduit un tube vide propre afin de régler de zéro grâce à
une molette. Aux cas ou la turbidité ne se règle pas à zéro, on réalise une lecture de la
turbidité du premier gel (gamme 0 à 2 NTU) suivant les normes attendue. Et puis on remplit
une cave de mesure propre en présence de l’échantillon, homogénéisé et effectuer la mesure.
Toutes fois étant prudent des repères de la cuve et de l’appareil. Dans le cas où l’appareil
sature, on change la gamme en appuyant le bouton gris à droite de l’eau. Et puis lisons la
turbidité obtenue après la manipulation de l’appareil. La valeur obtenue s’exprime en NTU.
5. CHLORURE
On prépare 10ml d'eau à analyser avec 3 à 5 gouttes de K2Cr2O4. Le titrage s'effectue par
l'AgNO3, jusqu'au virage au rouge brique.
Principe : Le nitrate d’argent précipite le chlorure sous forme d’AgCl. La fin des réactions est
repérée par l’apparition de la teinte rouge du chromate d’argent (début de virage).
Cl- est exprimée en mg /l.
Mode de calcul
Pour AgNO3 (N/20) : Cl en mg/l = Vml*35,5 mg /l
Pour AgNO3 (N/50) : Cl en mg/l = (Vml*35,5)/5 mg /l
6. AMMONIUM
Le réactif de Nessler (iodo-mercurale de potassium alcalin) en présence d'ion ammonium est
décomposé avec formation d'iodure de dimercuriammonium qui permet le dosage
colorimétrique des ions .
Mode opératoire
On prélève 50ml d'échantillon d'eau et 2ml du réactif de Nessler dans une fiole jaugée et on
prépare de la même façon un témoin à partir de l'eau distillée. Après 10mn de repos, on
effectue les lectures au spectromètre à la longueur d'onde de 425nm.
: exprimé en mg/l d'eau.
7. NITRATE
En présence de salicylate de sodium, les nitrates donnent du para nitrosalicylate de sodium
coloré en jaune et susceptible d'un dosage colorimétrique.
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On introduit 10ml d'eau à analyser dans un bécher (pour des teneurs en azote nitrique
supérieures à 10mg/l, opérer une dilution) Alcaliniser faiblement avec la solution d'hydroxyde
de sodium. On ajoute 1ml de solution de salicylate de sodium.
On prépare de la même façon un témoin avec 10ml d'eau distillée. Porter au bain-marie à 75 –
80°C. Laisser refroidir. Reprendre le résidu par 2ml d'acide sulfurique concentré en prenant
soin de l'humecter complètement. Après 10mn, ajouter 15ml d'eau distillée puis 15ml de
solution d'hydroxyde de sodium et de tartrate double de sodium et de potassium.
Effectuer les lectures sur spectromètre à la longueur d'onde 415nm tout en tenant compte de la
valeur lue pour le témoin.
: exprimé de mg /l d'eau.
8. NITRITE
L'acide sulfanilique en milieu chlorhydrique, en présence d'un ammonium et phénol, forme
avec les ions dont l'intensité de couleur est proportionnelle à la concentration en nitrite.
On prélève 50ml d'eau à analyser et ajoute 2ml de réactif de Zambelli. Après 10mn de repos,
on ajoute ensuite 2ml d'ammoniaque pure.
On prépare de la même façon un témoin avec 80ml d'eau distillée. Effectuer la lecture au
spectromètre à la longueur d'onde 435nm.
: exprimée en mg/l d'eau
9. PHOSPHATES
Les phosphates donnent un complexe phoshomolybdique en présence de molybdate
d’ammonium, en milieu acide. Après une réduction par une solution de chlorure stanneux, ce
complexe développe une coloration bleue susceptible d’un dosage colorimétrique.
Dans un tube à essai, mettre successivement 2 ml de filtrat, 5 ml d’eau distillée, 2 ml de la
solution de molybdate d’ammonium et 1 ml de la solution diluée de chlorure stanneux. Faire
un essai à blanc. Attendre quelques minutes, puis effectuer les mesures au spectromètre à la
longueur d’onde de 660 nm.
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10. FER
La détermination de la teneur en Fer total dans l'eau est effectuée à l'aide des plaquettes "Fer
0,06 à 1mg/l et 0,3 à 5 mg/l ".
On prépare 100ml d'eau et une jauge de dithionite de sodium (réducteur). Après quelques
minutes de repos, on ajoute 2ml de dimethylglyoxine et 2ml d'ammoniaque. Agiter et laisser
reposer 2mn.
On lit la teneur en fer (mg/l) dans le comparateur avec des plaquettes étalons.
Principe: En milieu ammoniacal, le dimethylglyoxine donne en présence du Fe2+
un complexe
de coloration rose dont l'intensité est fonction croissante de la concentration.
Si l'intensité de couleur est supérieure à celle des écrans, on fait une dilution préalable en
tenant compte des facteurs de dilution.
Nom : RASOANIRINA
Prénoms : Volatina Eliance
Adresse : 139 bis Beloha Ambohitrimanjaka
Tél : 034 10 473 28; Email: [email protected]
Laboratoire d’accueil : Laboratoire de Chimie de l’Environnement (LCE) Ampasapito
Antananarivo 101.
Titre : Contribution à l’étude de l’état de pollution d’un canal de collecteur des eaux usées
dans la CUA - Cas du collecteur C3.
RESUME
Le canal C3 fait partie d’un grand système de collecte des eaux usées dans la commune
urbaine d’Antananarivo (CUA). Il mesure environ 10 km, de Mandrangobato (au sud) à
Amorona (Au nord). Il draine les eaux collectées par les bassins tampons et les débits
excédentaires du canal Andriantany au niveau de l’ouvrage de décharge d’Antohomadinika.
Il draine aussi la plaine agricole pendant la saison de pluie. Les rejets sont caractérisés par
une forte concentration en composés minéraux, notamment en nitrites (24,64 – 248,1mg/l) et
en phosphates (17,34 – 151,46 mg/l). Ils sont aussi très chargés en matières en suspension
(60 – 536mg/l) et en matières organiques. Le ratio DCO/DBO5 peut atteindre 10,36 à
Andavamamba Anjezika, c’est-à-dire une forte domination des matières organiques
difficilement biodégradables. On observe une forte prolifération de microalgues vertes et la
présence de jacinthes d'eau envahissantes. Les résultats des valeurs obtenus montrent qu’ils
sont très élevées dans le bassin à Mandrangobato et Anosibe Andrefana et ils diminuent le
long du canal jusqu’en aval à Amorona.
Mots clés : Effluent, pollution urbaine, assainissement, CUA, Antananarivo
ABSTRACT
The C3 Channel is a part of the wastewater collection system in the urban council of
Antananarivo (CUA). The length is about 10km from Mandrangobato (into South) to
Amorona (into North). It drains the water collected by the stopper tanks and excess flows
from the Andriantany Canal at the Antohomadinika landfill. It also drains the agricultural
plain during the rainy season. The effluents are characterized by a high concentration of
inorganic compounds, including nitrate (24,64 – 248,1mg / l) and phoshpate (17,34 – 151,46
mg / l). They have also a high level of suspended solids (60 – 536mg / l) and organic matter.
The ratio COD / BOD5 can reach 10,36mg/l to Andavamamba Anjezika. It shows a high
grade of non-biodegradable organic matter. We observe a proliferation of green microalgae
and the presence of invasive water hyacinth. The results of the values obtained show that
they are very high in the basin at Mandrangobato and AnosibeAndrefana and they decrease
along the channel downstream to Amorona.
Keywords : Effluent, urban pollution, sewerage system, CUA, Antananarivo
Encadreur : Docteur RANDRIANANTOANDRO Tahina Lalaina