CONTRIBUTION A L’ETUDE DE L’ETAT DE POLLUTION D’UN …

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).

7

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


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,


à 6 semaines

(schistosomiase) et 5 à 15

jours (bilharziose)

Maladies

dues aux

vecteurs de

l’eau

Paludisme

virus

Piqure de moustique

-Fièvre, anémie.


à 14 jours

Maladie du

sommeil

virus

Piqure de mouche tsé-tsé

-Troubles nerveux,

affaiblissement général


à 14 jours.

Fièvre jaune

virus

Piqure de moustique ou

mouche tsé-tsé

-Malaises, faiblesses,

nausées, vomissement,

rémission


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).

9

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).

10

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



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.

REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES APIPA, 2016 « Protection contre les Inondations de la Plaine d'Antananarivo »,11p

Beaux. J-F, 2002, « L'environnement ». Paris, Nathan, 160p

Bendada K. et Boulakradeche M.W., 2011, «Optimisation des conditions de dosage par

spectroscopie d’absorption atomique (SAAF et SAAET) : Application à la détermination de la

pollution et de la bioaccumulation des métaux lourds », Mémoire de master en chimie -

Université des sciences et de la technologie, Houari Boumedienne, Algérie, 73p

BDA, 2012, « Monographie de la région d'Antananarivo », 12 p

Bontoux J., 1993, « Introduction à l'étude des eaux douces : eaux naturelles, eaux usées,

eaux de boisson ». Qualité et santé, 2° éd. Cebedoc, Liège, 169p

Boucheseiche C., Cremille E., Pelte T. et Pojer K., 2002, « Guide technique : Pollution

toxique et écotoxicologie », Agence de l'Eau : Rhône-Méditerranée-Corse, 82 p

Coste C. et Loudet M., 1987, « L'assainissement en milieu urbain ou rural : l'épuration et

les traitements », Tome 2, 2ème éd., Le Moniteur, Paris, 272p

Degrémont. 2005. « Méménto technique de l'eau ». 1718p

Degremont, 1989, « Memento technique de l'eau », 9° ed. Paris, Degremont, Tome 1 : 559p

FAO, 2003, « L'irrigation avec des eaux usées traitées : Manuel d'utilisation », FAO, 73p

Fifi U., 2010, « Impacts des eaux pluviales urbaines sur les eaux souterraines dans les pays

en développement-mécanismes de transfert des métaux lourds à travers un sol modèle de

Port-au-Prince, Haïti », Thèse de doctorat en sciences de l’Environnement Industriel et

Urbain -Université Quisqueya, Haïti, 260p

Gae M. et al. 2010. « Manuels des bonne pratiques de l'utilisation saine des eaux usées dans

l'agriculture urbaine ». Dakar Senegal (FAO), 131p

Gerin M., Gosselin P., 2003, « Environnement et santé publique - Fondements et pratiques -

La qualité de l’eau », Edisem /Tec & Doc, Paris, 333-368p

Godmaire H., Demer A., 2009, « Eaux usées et fleuve Saint-Laurent : problèmes et

solutions», Union St-Laurent- Grands lacs, Quebec, 29p

Guértin R., 1999, « Milieu urbain et gestion de l’eau au Québec », L’Atelier

d’aménagement, d’urbanisme et d’Environnement, Salaberry, Québec, 44p

Haslay. C. et Leclerc. H, 1993, « Microbiologie des eaux d'alimentation ». Paris Technique

et Documentation Lavoisier, 495p

ISN, 2001, « Eaux usées : normes de rejet », ISN, Sénégal, 27p

Karima A., 2009, « Modélisation hydraulique d’un bassin d’aération des stations

d’épuration des eaux usées », Mémoire de Master, Faculté des Sciences- Département

d’Hydraulique -Université de Badji Mokhtar-annaba, Algérie, 121p

Keddall H. et Yao J. N., 2008, « Impacts de l’intensification agricole sur la qualité des eaux

de surface et des eaux souterraines », Revue HTE N°138, 17p

Khemicy Y., 2013, « Etude de la qualité physico-chimique et bactériologique d’une eau usée

épurée par un lit de plantes », Mémoire de master, Université Kasdi Merbah, Algérie, 56p

Le Limpec P., 2002, « Guide pratique de l’agent préleveur chargé de la police des milieux

aquatiques », ISBN 978-2-85362-554-0, Edition cemagref, 162p

Lestage A., 1986, « Technique d’analyse des eaux résiduaires industrielles », éd Centre

technique de cuir- chaussure-Maroquinerie, 195p

Leroy. J-B, 1986, « La pollution des eaux », Paris, Presses Universitaires de France, 127p

Martin G., 1987, « Point sur l’épuration et le traitement des effluents (air, eau) : 3

phosphores », Vol 3, Tec & doc, Paris, 297p

Mayet. J, 1994, « La pratique de l'eau : traitements de l'eau aux points d'utilisation,

comportement de l'eau dans les installations ». Origine des désordres et solutions, 2° ed.

Paris, Le Moniteur, 382p

Miller G.T., 2004, « Sustaining the Earth: An Integrated Approach », USGS: United States

Geological Survey, ISBN 978-0-534-40088-0, 211–216 p

Ministère de l'Environnement, 2003, « Classification des eaux de surface et réglementation

des rejets d’effluents liquides ». Décret n°2003/464 du 15/04/03, 8p

OMS, 2012, « Utilisation des eaux usées en agriculture », OMS, 254p

ONE, 2012, « Tableau de bord environnemental : région Analamanga », ONE, 234p

Papendick R.I., Elliott L.F. et Dahlgren R.B., 1986, « Environmental consequences of

modern production agriculture: How can alternative agriculture address these issues and

concerns? », vol. 1, n°1, American Journal of Alternative Agriculture, 3-10p

Richert A. 2011, « Conseils pratiques pour l'utilisation de l'urine en production agricole ».

Stockholm environnements Institute. 73p

Rodier J., 1976, « L'analyse de l'eau : eaux naturelles, eaux résiduaires, eau de mer : chimie,

physico-chimique, bactériologie », Tome 2, Dunod, 194 p

Sibeud E., 2015, « Guide méthodologique d’aménagement et eaux pluviales. Traitement de la

pollution des eaux pluviales et protection des milieux aquatiques sur le territoire du Grand

Lyon », Métropole de Lyon, 55p

SOMEAH, 1993, « Assainissement eaux usées de l’agglomération d’Antananarivo »,

Someah, Antananarivo, 383p

Vaillant. J-R, 1974, « Perfectionnements et nouveautés pour l'épuration des eaux résiduaires

: eaux usées urbaines et eaux usées résiduaires industrielles ». Paris, Eyrolles, 413p

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

v

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.

vi

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.

vii

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.

viii

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

Date post:	17-Jun-2022
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