R E B U B L I Q U E A L G E R I E N N E D E M O C R A T I Q U E E T P O P U L A I R E
MINISTERE DE LENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE
UNIVERSITE ABOU BEKR BELKAID TLEMCEN
FACULTE DES SCIENCES
DEPARTEMENT DE CHIMIE
Laboratoire de Chimie Inorganique et Environnement
THESE
En vue de lobtention du
DIPLOME DE DOCTORAT
Spcialit : Chimie et Environnement
Thme
Elimination des mtaux lourds et pesticides en
solution aqueuse par des matrices argileuses
Prsente par : Melle
Fatima Zohra CHOUMANE
Soutenue en . devant le jury compos de :
Prsidente M
me MOKHTARI Malika Professeur Universit de Tlemcen
Examinatrice Mme
DJAFRI Fatiha Professeur Universit dOran, Es-Snia Examinateur M
r HAREK Yahia Professeur Universit de Tlemcen
Examinateur Mr HADDOU Boumedine Professeur, U.S.T.O
Invit Mr BOUNAZEF Mokhtar Professeur Universit de Sidi Bel Abbs
Rapporteur Mr BENGUELLA Belkacem Matre de Confrences Universit de Tlemcen
Remerciements
Ce travail a t ralis au sein du Laboratoire de Chimie Inorganique et Environnement
(LCIE) la facult des sciences, Universit Abou Bakr Belkaid, Tlemcen, sous la direction de
Monsieur le Docteur Belkacem BENGUELLA.
Je tiens tmoigner de ma grande reconnaissance Monsieur Belkacem BENGUELLA
maitre de confrences lUniversit dAbou Bekr Belkad de Tlemcen pour lintrt quil a port
ce travail en acceptant de diriger cette thse tout au long de ces annes de recherche. Je veux lui
remercier avec une amiti pour ses encouragements, sa disponibilit et sa confiance quil ma
accord malgr toutes les difficults rencontres.
Je souhaite exprimer toute ma gratitude tous les membres du jury, qui ont accept de
juger ce travail et mont autoris soutenir. Mes vifs remerciements sadressent la directrice du
laboratoire, Madame Malika MOKHTARI professeur lUniversit dAbou Bekr Belkad de
Tlemcen pour nous avoir honor de prsider le jury de cette thse, Madame Fatiha DJAFRI
Professeur luniversit dOran Es-Snia, Monsieur Yahia HAREK Professeur lUniversit
dAbou Bekr Belkad de Tlemcen, Monsieur Boumedine HADDOU professeur lUniversit
des Sciences et Technologies dOran (U.S.T.O) pour lhonneur quils nous ont fait en jugeant ce
travail.
Jattire une grande attention sur Monsieur Mokhtar BOUNAZEF professeur lUniversit
de Sidi Bel Abbes ; facult de technologie, dpartement de gnie mcanique pour son aide
apprciable dans la partie modlisation, pour ses explications et ses prcieux conseils, jai eu
beaucoup de plaisir de travailler avec lui.
Ce travail naurait pas pu tre ralis sans des collaborations dont je remercie:
Monsieur Abdelillah DEKKAYIR professeur luniversit Moulay Ismail, Meknes, Maroc.
Les responsables du laboratoire de catalyse et de synthse en chimie organique luniversit
de Tlemcen pour mavoir permis deffectuer les analyses par Spectroscopie dAbsorption
Atomique.
Melle Amel FELLEH pour son aide dans la ralisation des analyses ALZINC, ELGhazaouet
Tlemcen. Egalement, tous les membres du laboratoire de chimie inorganiques et
environnement (LCIE) et tous ceux qui ont su y mettre leur part la ralisation de ce travail.
Jadresse mes remerciements tous mes collgues du dpartement de chimie luniversit de
Saida.
Enfin, jexprime toute mon affection ma famille qui ma soutenu sans relche durant toutes
mes annes dtudes.
Ddicaces
Je ddie cette uvre
A mes chers parents qui m'ont toujours soutenu et encourag tout au long de mes tudes.
A mes chres surs,
A mes chers frres,
A la mmoire du Pr. Dr. Yacouta-nour Aicha
- ) ( .
.
.
.
pH . .
. .
. 400 20( pH= 2 )
, -
.
. , ,:
Rsum
Lobjectif de ce travail est ltude de la performance de trois argiles algrienne ltat brut ; la bentonite de Maghnia, le kaolin de
Mila et argile Djebel Debbagh de Guelma dans llimination des polluants organiques (un insecticide, un herbicide, un fongicide) et
inorganiques du plomb (II) et du cadmium (II) en solutions aqueuses synthtiques. La caractrisation physicochimique des trois adsorbants a
montr que ces argiles sont des matriaux silicats, riche en alumine. La modlisation de la cintique des polluants tudis a rvl sa
conformit au modle cintique du pseudo deuxime ordre pour les trois types d'argiles tudies. L'tude thermodynamique a montr que
le processus de rtention des cations mtalliques est spontan et exothermique, alors que celle de la rtention des pesticides a rvl que
ce procd nest pas spontan, exothermique et quaucun changement crucial nest effectu sur la structure des argiles. L'tude de
l'adsorption des cations mtalliques et des pesticides par les argiles tudies a montr que le plomb (II) et lherbicide ont plus d'affinit
pour les supports tudis que les autres polluants organiques et inorganiques. En revanche, les capacits dadsorption des ions mtalliques
sont leves que celles avec les pesticides.L'effet de quelques paramtres exprimentaux comme le pH, la temprature et la vitesse
dagitation a t tudi, en appliquant un plan dexprience. Ce plan dexprimentation factorielle permet de montrer linfluence de chaque
paramtre indpendamment et leurs dpendances. Les rsultats obtenus montrent que le meilleur taux dadsorption dherbicide par la
bentonite ncessite un pH faible (pH=2), une temprature de 20C et une moyenne vitesse dagitation de 400 tr/min. Les tudes sur
ladsorption des pesticides et des ions mtalliques ont montr quelle est influence principalement par les proprits physico-chimiques des
argiles utilises, les rsultats des tests nous ont permis de choisir la bentonite comme le matriau qui prsente une capacit leve pour
ladsorption.
Mots-cls : pesticides, mtaux, argiles, bentonite, adsorption, cintique, modlisation et optimisation.
Abstract
The objective of this work is the study of the performance of three Algerian clays in the rough; the bentonite of Maghnia, the kaolin of Mila
and the clay Djebel Debbagh of Guelma in the elimination of organic pollutants (an insecticide, a herbicide, a fungicide) and inorganic some
lead (II) and cadmium (II) in synthetic aqueous solutions. The physico-chemical characterization of three adsorbants showed that these clays
are silicated materials, rich in alumina. The modelling of the kinetics of studied pollutants revealed its conformity with the kinetic model of
the pseudo second order for three types of studied clays. The thermodynamics study showed that the process of retention of the metallic
cations is spontaneous and exothermic, while that of the retention of pesticides revealed that this process is not spontaneous, exothermic and
that no crucial change is made on the structure of clays. The study of the adsorption of the metallic cations and the pesticides by studied clays
showed that the lead (II) and the herbicide have more affinity for the studied supports than the other organic and inorganic pollutants.
On the other hand, the capacities of adsorption of the metallic ions are raised that those with pesticides. The effects of some experimental
parameters such as pH, temperature and seed agitation were studied, by applying a design experiment. This plan of factorial experiment
allows to show the influence of every parameter independently and their dependences. The obtained results show that the best rate of
adsorption of herbicide by the bentonite requires a low pH ( pH=2 ), a temperature of 20C and an average speed agitation of 400 rpm. The
studies on the adsorption of pesticides and metallic ions showed that it is mainly influenced by the physico-chemical properties of used clays,
the results of the tests allowed us to choose the
bentonite as the material which presents a capacity raised for the adsorption.
Keywords: pesticides, metals, clays, bentonite, adsorption, kinetics, Modelling and optimisation.
Sommaire
liste des abrviations
la liste des figures
la liste des tableaux INTRODUCTION GENERALE
1
PREMIERE PARTIE
CHAPITRE I: Synthse Bibliographique
I. ARGILES
3
I.1. Structure des argiles
3
I.2. Classification des minraux argileux
4
I.3. Proprits des minraux argileux
5
I.3.1. Lhydratation et le gonflement
5
I.3.2. La Capacit dchange cationique
6
I.3.3. La Surface spcifique
6
I.3.4. La densit de charge spcifique
7
II. BENTONITE
7
II.1. Minralogie de la bentonite
7
II.2. Caractre cristallographique de la Montmorillonite
8
II.3. Proprits des bentonites
9
II.3.1. Lhydratation et le gonflement
9
II.3.2. Capacit dchange cationique
9
II.4. Domaine dutilisation
10
III. KAOLIN
10
III.1. Caractre cristallographique du kaolin
10
III.2. Domaines dapplications
11
IV. Elments traces mtalliques
12
IV.1. Origine
12
IV.1.1. Le fond gochimique
13
IV.1.2. Les apports atmosphriques
13
IV.1.3. Pollution dorigine agricole
14
IV.2. Distribution des Elments Traces Mtalliques
15
IV.2.1. Spciation des mtaux
15
IV.2.2. Mobilit et biodisponibilit des lments traces
15
IV.3. Principaux mtau tudis
16
IV.3.1. Le Cadmium
16
IV.3.2. Le Plomb
18
IV.4. Proprits chimiques du Cadmium (II) et du Plomb (II)
19
V. Pesticides
20
V.1. Classification des pesticides
21
V.2. Toxicit des pesticides
23
V.3. Dispersion des pesticides dans lenvironnement
23
V.3.1. Rtention
23
V.3.2. Dgradation
23
V.3.3. Transport
24
V.4. Rglementation des rsidus des pesticides
24
V.4.1. Rglementation selon le Codex Alimentarius
25
V.4.2. Rglementation Europenne
26
V.1.1. Etablissement des limites maximales pour les rsidus de pesticides
27
V.6. Rtention des pesticides par les argiles
27
VI. Adsorption
29
VI.1. Types dadsorption
29
V.1.1. Adsorption physique ou Physisorption
29
V.1.2. Adsorption chimique ou Chimisorption
30
VI.2. Applications
30
VI.3. Les principaux adsorbants
30
VI.4. Mcanisme dadsorption
31
VI.5. Rle des paramtres physico-chimiques
32
VI.5.1. Le pH
32
VI.5.2. La temprature
32
VI.6. Cintique dadsorption
32
VI.7. Isothermes dadsorption
33
VI.7.1. Types disothermes dadsorption
33
VI.7.2. Modlisation des isothermes dadsorption
34
VI.8. Interaction des cations avec largile
36
VI.8.1. Ractions cations sites acides en bordure des feuillets
36
VI.8.2. Echange dions dans linter- feuillet
36
CHAPITRE II: Matriels et mthodes analytiques
I. Matriaux tudis
50
II. Situation gographique des matriaux tudis
50
II.1. Bentonite de Maghnia
50
II.2. Kaolin de Tamazert
51
II.3. Argile Djebel Debbagh
51
III. Caractrisation des argiles
52
III.1. Analyse minralogique (DRX)
52
III.2. Analyse par spectromtrie de fluorescence X
53
III.3. Analyse granulomtrique par sdimentation
53
III.4. La spectroscopie Infrarouge transforme de fourier (IRTF)
54
III.5. La surface spcifique
55
III.6. la Capacit dEchange Cationique
57
III.7. LAnalyse thermogravimtrique (ATG)
58
IV. Mthode danalyse des polluants
59
IV.1. Spectroscopie UV-Visible
59
IV.2. Spectroscopie dabsorption atomique
61
Rfrences bibliographiques
64
DEUXIEME PARTIE
CHAPITRE III: Rsultats et discussions
I. Caractrisation et analyses
66
I.1. Analyse par Fluorescence X
66
I.2. Analyse minralogique (DRX)
67
I.3. Analyse granulomtrique
70
I.4. La Spectroscopie infrarouge transforme de Fourier (IRTF)
71
I.5. Analyse thermogravimtrique
74
I.6. La surface spcifique
75
I.7. La Capacit dchange cationique
76
II. Etude de ladsorption des mtaux sur les argiles
78
II.1. Choix des mtaux tudier
78
II.2. Cintique dadsorption des mtaux par les argiles
80
II.3. Evolution du pH des solutions mtalliques en prsence des argiles tudies 82
II. 4. Validation des modles cintiques
84
III. Etude paramtrique de ladsorption des mtaux sur les argiles
88
III. 1. Effet du pH
88
III. 2. Effet de la temprature
92
III.2.1.Dtermination des paramtres thermodynamiques dadsorption
94
des ions mtalliques par les diffrentes argiles
III. 3. effet de la vitesse dagitation
98
IV. Etude de ladsorption des pesticides sur les argiles
102
IV.1.1. Insecticide
103
IV.1.2. fongicide
103
IV.1.3. Herbicide
104
IV.2. Cintique dadsorption des pesticides par les argiles
107
IV.3. Evolution du pH en prsence des argiles tudies
109
IV.4. Influence des facteurs opratoires sur les cintiques dadsorption
116
IV.4.1. Influence du pH
116
IV.4.2. Influence de la vitesse dagitation
118
IV.4.3. Influence de la temprature
120
IV.4.4.Approche thermodynamique
122
Rfrences bibliographiques
128
CHAPITRE IV: Modlisation et optimisation par des plans d'expriences
I. Introduction
132
II. Mthodologie des plans d'expriences
132
III. Diffrents types de plans d'expriences
134
III.1. plans factoriels complets deux niveaux
134
III.2. Plans fractionnaires deux niveaux
134
III.3. Plans de mlange
135
IV. Dfinitions
135
IV. 1. Notion despace exprimental
135
IV. 2. Notion des surfaces de rponse
137
V. Matrice dexprience
138
V.1. Codage de matrice dexprience
138
V.2. Notion sur leffet dun facteur
139
V. 2. 1 . Signification des coefficients
140
V. 2. 2. Notion dinteraction
141
VI. Notion de modlisation mathmatique
143
VI. 1. Modle polynomial (modle postul)
143
VI. 2. Le modle de l'exprimentateur
144
VII. Analyse unidimensionnelle des donnes
145
VII. 1. La boite moustache
145
VII. 2. Paramtre de dispersion
146
VIII. Analyse bidimensionnelle
147
VIII.1. La rgression
147
VIII.2. Coefficient de corrlation
147
VIII.3. Covariance
147
IX. Optimalit
148
X. Etude paramtrique de ladsorption dun herbicide par la bentonite
149
X.1. Domaine exprimental
149
X. 2. Modlisation valuation des effets des paramtres
151
X. 3. Discussions des Rsultats
152
XI. Optimisation des paramtres dadsorption dherbicide Linuron sur la bentonite 180
Rfrences bibliographiques
183
CONCLUSION GENERALE
185
ANNEXES
188
Liste des abrviations
A.D.D : Argile Djebel Debbagh
AIPEA : Association Internationale Pour lEtude des Argiles
Te : Ttradre
Oc : Octadre
CEC : Capacit dEchange Cationique
ETM : Elments en Traces Mtalliques
MS : Matire Solide
PCB : Polychlorobiphnyle
DDT : Dichloro-Diphnyl-Trichlorothane
OCDE : L'Organisation de Coopration et de Dveloppement Economiques
pH : Potentiel Hydrogne
T : Temprature
F AO: Food and Agriculture Organization of the United Nations
UICPA : Union International de Chimie Pure et Applique
OMS : Organisation Mondiale de la Sant
GATT: General Agreement on Tariffs and Trade
OMC : Organisation Mondiale du Commerce
LMR : Limite Maximale de Rsidus
JMPR: Joint Meeting on Pesticide Residues
BPA : Bonnes Pratiques Agricoles
UE : Union Europenne
AESA : Autorit Europenne de Scurit des Aliments
MO : Matire Organique
Psat : Pression de saturation
B.D.D.T. Brunauer, Deming, Deming, Teller
IRTF : Infrarouge Transforme de Fourier
BET : Brunauer Emmett Teller
ATG : Analyse thermogravimtrie
ENOF : Entreprise Nationale des produits miniers non ferreux et des substances utiles
DRX : Diffraction des Rayons X
RI : Rayon non hydrat
NE : Nord - Est
http://www.google.fr/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=web&cd=2&cad=rja&uact=8&ved=0CDgQFjAB&url=http%3A%2F%2Fwww.fao.org%2F&ei=GggvU6eHCsS3hQeFtYH4BA&usg=AFQjCNFN0FJRtsVrfnxh2u66Un8onLMaSw&bvm=bv.62922401,d.bGEhttp://www.google.fr/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=web&cd=1&sqi=2&ved=0CC0QFjAA&url=http%3A%2F%2Fwww.who.int%2Ffr%2F&ei=dQgvU6M9ismEB-fVgZAL&usg=AFQjCNGgs9GXLFoi4LbJ2rFkyRMIJfj1sA&bvm=bv.62922401,d.bGEhttp://www.google.fr/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=web&cd=4&cad=rja&uact=8&ved=0CD8QFjAD&url=http%3A%2F%2Fwww.inchem.org%2Fpages%2Fjmpr.html&ei=-QsvU8qjLsGxhAf9i4CIAg&usg=AFQjCNEG1CA2YJ3gd-SAd9bTl0ji0g-AZA&bvm=bv.62922401,d.bGE
Liste des figures
Chapitre I
Figure I.1. Reprsentation de la couche ttradrique
Figure I. 2. Reprsentation de la couche octadrique
Figure I. 3. Structure de la Montmorillonite
Figure I. 4. Modle structural de la kaolinite daprs Calvet
Figure I. 5. Structures chimiques des principales familles des pesticides
Figure I. 6. Principales interactions entre un atome ou une molcule et un solide l'interface
solide/liquide
Figure I.7. Classification disothermes selon BDDT (Brunauer, Deming, Deming, Teller).
Chapitre II
Figure II.1. Carte de situation de la commune de Hammam Boughrara
Figure II.2. Situation gographique du gisement de Tamazert () et de Djebel Debbagh().
Figure II.3. Position du gisement dans lanticlinal
Figure II. 4. Schma dun appareil IRTF
Figure II. 5 .Domaine du rayonnement lectromagntique en fonction de la longueur donde
Chapitre III
Figure III.1. Diffractogrammes des rayons X des argiles utilises.
Figure III.2. Spectre infrarouge de la bentonite
Figure III.3. Spectre infrarouge de largile djabal debbagh
Figure III.4. Spectre infrarouge du kaolin
Figure III.5. Courbes thermogravimtriques des argiles utilises.
Figure III.6. Courbe dtalonnage du plomb (II)
Figure III.7. Courbe dtalonnage du cadmium (II)
Figure III.8. Cintique dadsorption des ions du plomb (II) sur les argiles tudies
Figure III.9. Cintique dadsorption des ions du cadmium (II) sur les argiles tudies
Figure III.10. Evolution du pH du solution du cadmium (II) en prsence des argiles utilises
Figure III.11. Evolution du pH du solution du plomb (II) en prsence des argiles utilises
Figure III.12. Evolution du pH d'une eau distille exempte des mtaux en prsence des argiles
utilises
Figure III.13. Dtermination des constantes de vitesse du pseudo second ordre de ladsorption
du plomb (II) sur les argiles
Figure III.14. Dtermination des constantes de vitesse du pseudo second ordre de ladsorption
du Cadmium (II) sur les argiles
Figure III.15. Dtermination des constantes de vitesse du pseudo premier ordre dadsorption
du plomb (II) sur les argiles.
Figure III.16. Dtermination des constantes de vitesse du pseudo premier ordre dadsorption
du Cadmium (II) sur les argiles.
Figure III.17. Influence du pH sur les cintiques d'adsorption l'quilibre du plomb (II) avec
les argiles utilises
Figure III.18. Influence du pH sur les cintiques d'adsorption l'quilibre du cadmium (II)
avec les argiles utilises
Figure III.19. Influence de la temprature sur les cintiques d'adsorption l'quilibre du
plomb (II) avec les argiles utilises
Figure III.20. Influence de la temprature sur les cintiques d'adsorption l'quilibre du
cadmium (II) avec les argiles utilises
Figure III.21. Dtermination des paramtres thermodynamiques dadsorption du plomb (II)
par les argiles tudies
Figure III. 22. Dtermination des paramtres thermodynamiques dadsorption du cadmium
(II) par les argiles tudies
Figure III.23. Influence de la vitesse d'agitation sur les cintiques d'adsorption l'quilibre du
plomb (II) avec les argiles utilises
Figure III.24. Influence de la vitesse d'agitation sur les cintiques d'adsorption l'quilibre du
cadmium (II) avec les argiles utilises
Figure III.25. Dtermination de max dinsecticide actamipride
Figure III.26. Dtermination de max de fongicide hexaconazole
Figure III.27. Dtermination de max dherbicide linuron
Figure III.28. Courbe dtalonnage dinsecticide actamipride
Figure III.29. Courbe dtalonnage de fongicide hexaconazole
Figure III.30. Courbe dtalonnage dherbicide linuron
Figure III.31. Cintique dadsorption dinsecticide actamipride sur les argiles tudies
Figure III.32. Cintique dadsorption dherbicide linuron sur les argiles tudies
Figure III.33. Cintique dadsorption de fongicide hexaconazole sur les argiles tudies
Figure III.34. Evolution du pH de solution d'insecticide actamipride en prsence des argiles
tudies
Figure III.35. Evolution du pH de solution de fongicide hexaconazole en prsence des argiles
tudies
Figure III.36. Evolution du pH de solution d'herbicide linuron en prsence des argiles tudie
Figure III.37. Dtermination des constantes de vitesse du premier ordre dadsorption
dinsecticide actamipride sur les argiles.
Figure III. 38. Dtermination des constantes de vitesse du premier ordre dadsorption
dherbicide linuron sur les argiles
Figure III.39. Dtermination des constantes de vitesse du premier ordre dadsorption de
fongicide hexaconazole sur les argiles.
Figure III.40. Dtermination des constantes de vitesse du pseudo second ordre de ladsorption
dinsecticide actamipride sur les argiles.
Figure III.41. Dtermination des constantes de vitesse du pseudo second ordre de ladsorption
dherbicide linuron sur les argiles.
Figure III.42. Dtermination des constantes de vitesse du pseudo second ordre de ladsorption
de fongicide hexaconazole sur les argiles.
Figure III.43. Influence du pH sur la cintique dadsorption dinsecticide actamipride avec
les argiles tudies
Figure III.44. Influence du pH sur la cintique dadsorption de fongicide hexaconazole avec
les argiles tudies
Figure III.45. Influence du pH sur la cintique dadsorption dherbicide linuron avec les
argiles tudies
Figure III.46. Influence de la vitesse dagitation sur la cintique dadsorption dinsecticide
actamipride avec les argiles tudies
Figure III.47. Influence de la vitesse dagitation sur la cintique dadsorption de fongicide
hexaconazole avec les argiles tudies
Figure III.48. Influence de la vitesse dagitation sur la cintique dadsorption dherbicide
linuron avec les argiles tudies
Figure III.49. Influence de la temprature sur la cintique dadsorption dinsecticide
actamipride avec les argiles tudies
Figure III.50. Influence de la temprature sur la cintique dadsorption de fongicide
hexaconazole avec les argiles tudies
Figure III.51. Influence de la temprature sur la cintique dadsorption dherbicide linuron
avec les argiles tudies
Figure III. 52. Dtermination des enthalpies et des entropies de ladsorption dinsecticide
acetamipride par les diffrentes argiles.
Figure III. 53. Dtermination des enthalpies et des entropies de ladsorption dherbicide
linuron par les diffrentes argiles.
Figure III. 54. Dtermination des enthalpies et des entropies de ladsorption de fongicide
hexaconazole par les diffrentes argiles.
Chapitre IV
Figure IV.1. Le domaine de variation du facteur compris entre le niveau bas et le niveau haut.
Figure IV.2. Espace exprimental dfini entre deux facteurs
Figure IV.3. Les niveaux des facteurs dfinissent des points exprimentaux.
Figure IV.4. Les points exprimentaux disposs dans le domaine d'tude
Figure IV.5. Les rponses associes aux points du domaine d'tude forment la surface de
rponse.
Figure IV.6. La variation de la rponse entre le centre du domaine dtude et le niveau haut
du facteur 1 dans le plan moyen du facteur 2
Figure IV.7. Principe de la boite moustache
Figure IV. 8. Droite exprimant la rgression de Y par rapport x
Figure IV.9. Reprsentation des valeurs observes par expriences et prdites par le modle
Figure IV.10. Schma de la boite moustaches
Figure IV.11. Action dun des paramtres sur la fonction de rponse lorsque les deux autres
possdent la valeur minimale
Figure IV.12. Action dun des paramtres sur la fonction de rponse lorsque les deux autres
possdent la valeur mdiane
Figure IV.13. Action dun des paramtres sur la fonction de rponse lorsque les deux autres
possdent la valeur maximale
Figure IV.14. Surface et contours de rponse en fonction de la T et de Vitesse dagitation
avec pH=2
Figure IV 15. Surface et contours de rponse en fonction de la T et de Vitesse dagitation
avec pH=2,5
Figure IV 16. Surface et contours de rponse en fonction de la T et de Vitesse dagitation
avec pH=3
Liste des tableaux Chapitre I
Tableau I. 1. Surfaces spcifiques de quelques minraux argileux
Tableau I. 2. Emission de quelques mtaux lourds dans lenvironnement (milliers de tonnes/
an).
Tableau I .3. Caractristique des principaux adsorbants industriels
Chapitre II
Chapitre III
Tableau III.1. Composition chimique des argiles tudies (%)
Tableau III.2. Les rsultats des distances interfoliaires d001 ()
Tableau III.3. Les rsultats des diffrents minraux prsents dans la bentonite
Tableau III.4. Les rsultats des diffrents minraux prsents dans le kaolin
Tableau III.5. Les rsultats des diffrents minraux prsents dans largile Djebal Debbagh
Tableau III.6. Analyse granulomtrique des argiles tudies
Tableau III.7. Les principales bandes dabsorption IR (cm-1
) des argiles tudies
Tableau III.8. Les pertes des masses des argiles utilises
Tableau III.9. Les rsultats des surfaces spcifiques des argiles tudies
Tableau III.10. Les rsultats de la CEC des argiles tudies
Tableau III.11. Les valeurs dtalonnage du plomb (II) 283,3nm
Tableau III.12. Les valeurs dtalonnage du cadmium (II) 228,8nm
Tableau III.13.Valeurs des pH finaux des solutions mtalliques en prsence des argiles
tudies
Tableau III.14. Constantes des vitesses du pseudo second ordre.
Tableau III.15. Constantes de vitesse du pseudo premier ordre.
Tableau III.16. Rsultats du pH final des solutions mtalliques en prsence des argiles
tudies
Tableau III.17. Rsultats de la quantit adsorbe lquilibre des mtaux sur les argiles
utilises en fonction du pH
Tableau III.18. Rsultats de la quantit adsorbe lquilibre des mtaux sur les argiles
utilises en fonction de la temprature
Tableau III.19. Paramtres thermodynamiques de ladsorption des ions mtalliques par les
diffrentes argiles.
Tableau III. 20. Valeurs de lenthalpie libre de ladsorption des ions mtalliques par les
diffrentes argiles
Tableau III.21. Rsultats de la quantit adsorbe lquilibre des mtaux sur les argiles
utilises en fonction de la vitesse dagitation
Tableau III. 22. Proprits des pesticides choisis
Tableau III.23. Dtermination des max des pesticides
Tableau III.24. Les valeurs de la courbe dtalonnage dinsecticide actamipride
Tableau III.25. Les valeurs de la courbe dtalonnage de fongicide hexaconazole
Tableau III.26. Les valeurs de la courbe dtalonnage dherbicide linuron
Tableau III.27. Constantes de vitesse du premier ordre.
Tableau III.28. Constantes des vitesses du pseudo second ordre.
Tableau III.29. Comparaison de la quantit adsorbe des adsorbats lquilibre sur les argiles
entre lexprience et le modles utilis
Tableau III.30. Paramtres thermodynamiques de ladsorption des pesticides par les
diffrentes argiles
Tableau III. 31. Valeurs de lenthalpie libre de ladsorption des pesticides par les diffrentes
argiles
Chapitre IV
Tableau IV.1. Reprsentation dune matrice dexprience
Tableau IV.2. Niveaux des facteurs utiliss dans la conception factorielle
Tableau IV.3. Rsultats des expriences ralises
Tableau IV. 4. Codage des valeurs des facteurs (Matrice dexpriences)
Tableau IV.5. . Valeurs des coefficients
Tableau IV.6. Estimation des rsidus
Tableau IV.7. Analyse de signification des effets
Tableau IV. 8. Estimations de lintervalle de confiance
Tableau IV.9. Analyse de rgression
Tableau IV.10. Statistiques des rponses
Tableau IV.11. Matrice de corrlation
Tableau IV.12. Quelques valeurs prdites par le modle sans exprimentation avec pH=2
Tableau IV.13. Quelques valeurs prdites par le modle sans exprimentation avec pH=2,5
Tableau IV.14. Quelques valeurs prdites par le modle sans exprimentation avec pH=3
Tableau IV.15. Valeurs optimales des paramtres
INTRODUCTION GENERALE
Le commencement de toutes les sciences, c'est l'tonnement de ce que les choses sont ce
qu'elles sont
Aristote
Introduction Gnrale
1
Introduction gnrale
Le problme de la pollution de lenvironnement reste toujours dactualit car de
nombreuses activits industrielles continuent gnrer des polluants divers, notamment
certains produits chimiques dorigine industrielle (hydrocarbures, mtaux lourds ) ou
agricole (pesticides, engrais,) susceptibles de crer des nuisances importantes.
Les effluents industriels et les polluants rsultant de l'utilisation intensive de
fertilisants, de pesticides, de produits sanitaires, agricoles, pharmaceutiques constituent les
causes majeures de pollution de l'environnement.
Ces polluants possdent la capacit de se concentrer le long de la chaine alimentaire et
de saccumuler dans certains organes du corps humain. Il est donc indispensable dliminer
ces lments toxiques prsents dans les diffrents effluents industriels ou de rduire leur
quantit en dessous des seuils admissibles dfinis par les normes.
Face des rglementations de plus en plus restrictives, les industries doivent
obligatoirement traiter leurs effluents avant de les rintroduire dans le milieu naturel. De leur
ct, les chercheurs scientifiques de diffrents horizons (chimie, gologie, agronomie,
physiologie vgtale, mdecine,) sintressent de plus en plus lidentification et
llimination des lments polluants impliqus directement dans lapparition de dsquilibres
au niveau des cosystmes ou lorigine de troubles graves pouvant conduire la mort, aussi
bien chez les animaux que chez lhomme.
Pour cela, diverses techniques classiques de purification sont utilises. Nanmoins,
lheure actuelle, le dveloppement de technologies propres est de plus en plus souhait afin de
prserver lenvironnement. Parmi les nombreuses techniques de dpollution on peut citer
ladsorption sur des matriaux dorigine naturels comme les argiles. Ce procd ne ncessite
pas beaucoup dnergie compars aux procds lectrochimiques, tels que loxydation
avance par plasma, lectro-photon, photocatalyse, etc. Cest dans cet esprit que notre
laboratoire sest fix comme objectif dutiliser cette technique de dpollution adsorption en
batch , performante et respectueuse de l'environnement.
Lutilisation du charbon dans le processus dadsorption est galement trs sollicite.
Le charbon actif prsente une forte capacit dadsorption due essentiellement sa grande
surface spcifique mais ce procd reste trs coteux. Lattention a t focalise par la suite
Introduction Gnrale
2
sur lutilisation dautres adsorbants base de matriaux naturels abondants, cest le cas des
argiles.
De nos jours, les argiles sont trs largement tudies par de nombreux chercheurs.
Lintrt accord ces dernires annes ltude des argiles par de nombreux laboratoires dans
le monde se justifie par leur abondance dans la nature, limportance des surfaces quelles
dveloppent, la prsence des charges lectriques sur cette surface et surtout lchange des
cations interfoliaires. Ces derniers sont les principaux lments responsables de lhydratation,
du gonflement, de la plasticit et ils confrent ces argiles des proprits hydrophiles.
Par ce prsent travail, nous proposons de tester la capacit de trois argiles algrienne,
une bentonite de Maghnia, un kaolin de Mila et une argile de djebal Debbagh de Guelma,
localement disponible, dans ltude de llimination des polluants organiques (trois
pesticides : un insecticide, un herbicide et un fongicide) et des polluants inorganiques : deux
cations mtalliques le plomb Pb (II) et le cadmium Cd (II) en solutions aqueuses.
Les objectifs de ce travail sont donc dtudier la sorption de pesticides et des mtaux
lourds sparment par des argiles algrienne ltat brut, ainsi que ltude de linfluence de
quelques paramtres exprimentaux sur cette sorption.
Ce mmoire est constitu de quarte chapitres :
Le premier est une tude bibliographique qui consiste en une synthse des connaissances
sur les argiles et ses proprits ainsi que sur les mtaux et les pesticides,
Dans le deuxime chapitre, nous abordons laspect exprimental en prsentant les
diffrentes techniques danalyse utilises pour la caractrisation des matrices argileuse
tudies.
Le troisime chapitre est rserv la prsentation des rsultats de ltude de la rtention
des pesticides et des cations mtalliques en solution par les argiles et leurs interprtations.
Le quatrime chapitre traite la modlisation des essais dadsorption par un plan
dexpriences. loptimisation des paramtres par la mthodologie des surface de rponses;
Cette tude permet la reprsentation mathmatique et graphique des rsultats
exprimentaux afin de dterminer les zones dintrt. Elle permet dinterprter des essais
dj raliss et de dcrire la corrlation entre tous les paramtres mis en jeu, et les
optimiss.
CHAPITRE I
C'est une triste chose de penser que la nature parle et que le genre humain n'coute pas
- Victor Hugo -
Chapitre I Synthse bibliographique
3
I
Synthse bibliographique
I. Argiles
Ltymologie de mot ARGILE drive selon les Grec du mot ARGOS qui signifie
matire blanche. En terme minralogique, ce sont des silicates daluminium plus ou moins
hydrats, microcristallins, qui dfinissent une classe de minraux dots dun diamtre
infrieure 2 m susceptibles de donner une pte en prsence deau [1].
En tant que matire premire brute, largile est donc un mlange de minraux argileux
et dimpurets cristallines sous forme de dbris rocheux de composition infiniment diverse.
Lintrt accord ces dernires annes ltude des argiles par de nombreux laboratoires dans
le monde se justifie par leur abondance dans la nature, limportance des surfaces spcifiques
quelles dveloppent, la prsence des charges lectriques sur cette surface et surtout
lchangabilit des cations interfoliaires. Ces derniers, appels aussi cations compensateurs,
sont les principaux lments responsables de lhydratation, du gonflement, de la plasticit et
ils confrent ces argiles des proprits hydrophiles [2].
I. 1. Structure des argiles
Les argiles sont formes par l'empilement des feuillets lmentaires constitus par
deux types de plans. Il s'agit du plan de ttradres et du plan d'octadres. Le plan de
ttradres, not Te, est compos de ttradres d'atomes d'oxygne autour de chaque atome de
silicium (figure I.1). Un ttradre est li un autre par le biais d'une liaison hautement
covalente grce au partage d'atomes d'oxygne, le cation ttradrique gnralement Si4+
, peut
tre substitu par Al3+
ou Fe3+
[3,4].
Figure I.1.Reprsentation de la couche ttradrique
Chapitre I Synthse bibliographique
4
Le plan d'octadres, not Oc, est form par des atomes d'oxygnes et des groupements
hydroxyles autour de chaque atome d'aluminium (figure I. 2), les cations octadriques sont
gnralement Al3+
, Mg2+
ou Fe3+
[4-5].
Figure I. 2. Reprsentation de la couche octadrique
La structure du feuillet est compose dune couche ttradrique et dune couche
octadrique, spars par des espaces interfoliaires qui peuvent tre vide ou occup par divers
cations, lensemble feuillet-espace interfoliaire est appel "unit structurale" [1, 6-7].
I. 2. Classification des minraux argileux
On trouve dans la littrature des modles diffrents pour la classification des
phyllosilicates, la premire classification adopte en 1966 par le comit de nomenclature de
lAssociation Internationale Pour LEtude des Argiles (AIPEA) [1] sappuie sur les grandes
donnes structurales. La deuxime tablie par Mering et Pedro (1969) [8] prend en compte la
localisation des substitutions, leur distribution et le type de cations compensateurs, on
distingue 4 grandes familles [1, 9-10] :
Les minraux 7 de type 1/1
Ils sont constitus de feuillets comprenant une couche ttradrique, accole une
couche octadrique, Son paisseur est denviron 7 , lexemple le plus cit est la kaolinite.
Les minraux 10 de type 2/1
Cette structure comporte trois couches: deux ttradriques encadrant une couche
octadrique, elle est variable en fonction du contenu de la couche interfoliaire de 9 15,
elle est de :
Chapitre I Synthse bibliographique
5
9 si lespace est vide (groupe pyrophyllites-talcs)
10 si les cations interfoliaires sont anhydres (cas de K+ pour le groupe des micas et
micas durs) ;
12,5 si les cations changeables interfoliaires sont entours dune couche deau (cas
de Na+ pour le groupe des smectites et celui des vermiculites).
15 si les cations changeables interfoliaires sont entours de deux couches deau
(cas de Ca2+
pour le groupe des smectites et celui des vermiculites).
Le groupe de minraux 14 de type 2/1/1
Cette famille est caractrise par un feuillet quatre couches (Te,Oc,Te,Oc) constitu
en plus des trois couches de la srie 2/1, par une couche octadrique qui sinsre dans lespace
interfoliaire ; les chlorites, par exemple appartiennent cette famille.
Les minraux interstratifis
Les minraux interstratifis sont constitus par lempilement, plus ou moins rgulier,
de feuillets de natures diffrentes. Lpaisseur du feuillet est variable, on distingue
deux types:
a) Les minraux interstratifis ordonns o les feuillets diffrents, A et B, alternent
suivant une squence rgulire (par exemple ABABAB.ou AABBBAA),
b) Les minraux interstratifis dsordonns o aucune loi ne rgit lalternance des
feuillets (par exemple ABBB ou BAABABB, etc.).
I. 3. Proprits des minraux argileux
I. 3. 1. Lhydratation et le gonflement
Le phnomne dhydratation engendre le phnomne de gonflement par augmentation
de nombre de couches deaux de solvatation de cations de compensation dans lespace
interfoliaire. Le gonflement a un degr qui est fonction de la nature de largile, la nature des
ions fixs sur largile, la molcule deau recle en elle par trois possibilits de contracter les
liaisons [11] :
Elle est un diple, alors elle peut tablir des liaisons de caractres lectrostatiques.
Les deux hydrognes assurent la formation des liaisons dhydrognes.
Son atome doxygne possde deux paires dlectrons libres (orbitale Sp3) ; ce qui
permet de former des liaisons de coordination.
Chapitre I Synthse bibliographique
6
I. 3. 2. La capacit dchange cationique
La substitution isomorphique dans les couches octadriques par des cations de
valences infrieure celle des cations Al3+
, cre un dficit de charge positive et confre au
feuillet une charge globale ngative. La neutralisation de cette charge est assure par des
cations changeables (de compensation), localiss dans lespace interfoliaire, il sagit
gnralement des cations Na+, K
+, Ca
2+ et Ba
2+.
Si maintenant des substitutions isomorphiques de Si4+
par Al3+
ont lieu au niveau de la
couche ttradrique, l'excs de charge ngative est localis beaucoup plus prs des oxygnes
de la surface, permettant la formation de complexes cette fois trs forts avec des cations ou
des molcules d'eau.
Cet change est quantifi par une grandeur appele capacit dchange cationique
(CEC). Elle est exprime en milliquivalent- gramme par 100 grammes dargile [12-13].
I. 3. 3. La surface spcifique
La surface spcifique est une proprit essentielle dans la caractrisation des matriaux
poreux, elle dsigne lensemble des surfaces accessibles des particules ioniques, elle est
exprime en m2/g. On peut distinguer [14] :
Les surfaces des plans extrieurs formant les bases des particules, ce sont les
surfaces externes.
Les surfaces cumules de tous les plans des feuillets, qui limitent les espaces inter-
foliaires, appeles surfaces internes.
Les surfaces qui marquent latralement les limites des feuillets, ce sont les surfaces
latrales.
La mesure de la surface spcifique est base sur la formation dune monocouche de la
substance adsorbe, connaissant les dimensions des molcules et leurs possibilits
darrangements, en dterminant alors la quantit fixe, on peut valuer la surface qui leur sert
de support. Les corps adsorbables qui permettent dobtenir des rsultats satisfaisants sont : les
gaz inertes (N2), hydrocarbures aliphatiques ou des polyalcools simples comme le glycol ou
glycrol.).
Laugmentation de la surface spcifique donne un pouvoir de gonflement plus
important et par consquent un potentiel de gonflement plus lev. Les caractristiques de ces
argiles sont rsumes dans le tableau (I. 1) [15] :
Chapitre I Synthse bibliographique
7
Tableau I. 1. Surfaces spcifiques de quelques minraux argileux
Argiles Surfaces spcifiques totale (m2/g)
Montmorillonite
Illite
Kaolinite
Elments non argileux
300-800
80
15
1-3
I. 3. 4. La densit de charge spcifique
La densit de charge spcifique est le rapport entre la capacit dchange cationique
(CEC) et la surface spcifique S de la particule argileuse. Deux types de charge existent dans
les milieux argileux [14, 16]:
Une charge permanente ou structurelle lie aux substitutions ioniques (Al3+ pour Si4+
dans la couche ttradrique ; Mg2+
ou Fe2+
pour Al3+
dans la couche octadrique),
Une charge de surface variable selon le pH du milieu lie aux ractions chimiques qui
se produisent la surface des minraux.
Laugmentation de la densit de charge spcifique rduit le gonflement ou la pression de
gonflement des matriaux argileux. Cette augmentation entraine lattraction des ions, ce qui
va provoquer donc une diminution de son paisseur.
II. Bentonite
II. 1. Minralogie de la bentonite
Le terme bentonite a t employ en premier par Knight (1898) pour dcrire une argile
plastique fortement collodale et fortement gonflante de la rgion de Fort Benton au
Wyoming, Etats-Unis dAmrique. C'est une argile qui se compose essentiellement de
minraux du type smectite (groupe de la montmorillonite) et est forme partir de cendres, de
tufs ou de verres volcaniques, ou bien de roches sdimentaires. [17].
En Algrie, les gisements de bentonite les plus importants conomiquement se
trouvent dans loranie (ouest algrien). On relve en particulier la carrire de Maghnia
(Hammam Boughrara) dont les rserves sont estimes un million de tonnes et de celle de
Mostaganem (Mzila) avec des rserves de deux millions de tonnes [18].
Il en existe deux catgories, la bentonite sodique et la bentonite calcique [17]. Dans
leur tat naturel, la plupart des gisements de bentonite sont htrognes ; ils sont constitus de
smectites mlanges ou interstratifies avec l'illite et/ou la kaolinite et dautres impurets
Chapitre I Synthse bibliographique
8
[5,11], les bentonites se caractrisent par une capacit leve dadsorption, dchange ionique
et de gonflement.
II. 2. Caractres cristallographiques de la montmorillonite
La montmorillonite, parfois appele smectites, est un minral argileux compos de
deux feuillets de silice et un feuillet dalumine [17,19-22]. La montmorillonite est dsigne
comme un minral 2/1, le feuillet en octadre se trouve, entre deux feuillets de silice, les
sommets des ttradres se confondent avec les hydroxyles des feuillets en octadres pour ne
former quune seule couche (figure I. 3).
Lpaisseur de chaque couche 2/1 st denviron 0,96nm, les feuillets sont spars par
un espace appel "espace interfoliaire", qui sont soit occups par des cations changeables
et/ou des molcules d'eau [17].
A lair libre, une montmorillonite change au Ca2+
a une distance rticulaire voisine
de 15 , cette distance devient 17 si elle est sature au glycrol.
La formule structurale de la maille en cas de substitution est :
(Si8)IV
(Al4-xMg x) VI
O20 (OH)4 Mx+ nH2O [3]
Avec :
M : Cation changeable.
X : 0,5 0,85 tel que x : nombre de cations changeables.
IV : Position ttradrique.
VI : Position octadrique.
Dont les paramtres cristallins de la maille dpendent de la nature des cations octadrique.
Chapitre I Synthse bibliographique
9
Figure I. 3. Structure de la montmorillonite
II. 3. Proprits des bentonites
II. 3. 1. L'hydratation et le gonflement
En prsence deau, une bentonite peut former un solide hydrat, un gel et/ou une
suspension plus ou moins stable. Cela est possible grce au caractre gonflant de cette argile.
Ce gonflement est directement li au nombre de couches deau adsorbes entre les
feuillets. Les montmorillonites possdent la proprit de gonflement la plus intressante de
tous les minraux de la famille des phyllosilicates, il est intressant de noter quune
montmorillonite, mme sche 105C, prsente gnralement une distance interfoliaire
denviron 12 , tmoignant de la prsence deau lie entre ses feuillets [23-24].
II. 3. 2. Capacit d'change cationique
La montmorillonite prsente des substitutions isomorphes de type dioctadrique. La
compensation lectrique est assure par linsertion de cations plus ou moins hydrats dans
lespace interfoliaire, les cations compensateurs la surface des feuillets de montmorillonite
sont gnralement des ions calcium ou sodium. Dans le cas des montmorillonites, la littrature
rapporte des valeurs comprises entre 85 et 160 milliquivalents pour 100 grammes d'argile
[5,25].
Chapitre I Synthse bibliographique
10
II. 4. Domaine d'utilisation
La bentonite est largement utilise dans de nombreux secteurs industriels. Elle a de ce
fait de larges applications, elle est utilise sous forme pteuse ou ltat de poudre pour la
ralisation de barrires tanches pour les dchets industriels et mnagers (go-membranes
bentonitiques) et radioactifs (barrires ouvrages, poudre compactes), la bentonite est utilise
galement dans lindustrie agroalimentaire et dans la composition des produits cosmtiques et
pharmaceutiques.
A ltat liquide, la boue de bentonite se dfinit comme une suspension eau-argile, elle
joue gnralement le rle dun composant "viscosifiant" dans les boues de forage des puits
ptroliers. La majeure partie de la bentonite exploite dans le monde est utilise comme liant
du sable de moulage dans lindustrie de la fonderie et aussi pour paissir les fluides de forage
[2, 26-27].
III. Kaolin
Le terme kaolin, d'origine chinoise, vient de "Kaoling", nom d'une colline situe
proximit de Yaochao-Fu dans la province de Kiangsi, o cette matire blanche et plastique a
t exploite partir de 210 avant Jsus-Christ [28].
Le kaolin est une argile qui se compose de kaolinite pratiquement pure, ou de
minraux argileux apparents; il est naturellement blanc ou peut tre trait pour le devenir. Il
a une faible conductivit thermique et lectrique; il cote moins cher que la plupart des
produits concurrents [29].
III.1. Caractres cristallographiques du Kaolin
La kaolinite est un aluminosilicate constitue dun agencement de ttradres siliciques
et d'octadres aluminiques (figure I. 4), ayant en commun des anions O2-
(T/O).
Morphologiquement, la kaolinite se prsente sous forme de particules hexagonales formes
par des empilements de feuillets de type 1/1 [6, 30], de formule structurale (Si2) (Al2)O5(OH)4
[12], le feuillet ne porte pas de charge lmentaire, il est lectriquement neutre.
Chapitre I Synthse bibliographique
11
Figure I. 4. Modle structural de la kaolinite daprs Calvet
La cohsion du cristal est donc assure par les hydroxyles de la couche octadrique qui
interagissent avec les atomes d'oxygne de la couche ttradrique du feuillet suivant, par
liaison d'hydrogne, il s'agit de liaisons fortes qui empchent l'hydratation entre les couches,
lespace interfoliaire ne comprend donc pas de cation [9, 31].
III. 2. Domaines d'applications
Le kaolin est un minral industriel exceptionnel; largement utilis comme matriau de
construction, de granules pour revtements de toiture, de matriel de fonderie. Il est surtout
utilis comme matire de charge dans les ptes et papiers, dans les plastiques, les peintures,
les caoutchoucs et dans la fabrication de produits cramiques classiques. Il sert aussi
dingrdient introduit par lots lors de la production de fibre de verre de type textile et, dans
une moindre mesure, dans la prparation de produits pharmaceutiques, dadditifs alimentaires,
dagents de blanchiment, de pltre, de matires filtrantes, de cosmtiques, de dtergents [28-
29, 32].
Chapitre I Synthse bibliographique
12
Ces adsorbants microporeux sont abondamment utiliss dans lextraction des espces
chimiques en phase aqueuse, cause de leur excellente capacit dadsorption, et qui lie leur
grande surface spcifique et au dveloppement de leur porosit. A cet effet, ces matriaux
sont tudis afin de tester leurs capacits de rtention vis--vis de quelques polluants
organiques et inorganique ; quelques mtaux et pesticides.
IV. Elments Traces Mtalliques
Les lments en traces mtalliques (ETM) sont les 80 lments constituants de la
crote terrestre, dont la concentration est infrieure 1 g.kg-1
de matire sche dans la crote
terrestre ou infrieure 0,1 g.kg-1
de matire sche chez les tres vivants. Les lments en
traces peuvent tre des mtaux (Pb, Zn, Cd, Cu etc), des mtallodes (As, B, Se) ou des
non mtaux (N, F, Cl, Br) [33-36].
La convention de Genve dsigne par le terme mtaux lourds les lments
possdant une masse volumique suprieure ou gale 4,5 g.cm-3
. La plupart des ETM ne sont
que trs faiblement volatils et ne sont pas biodgradables. Ces deux principales
caractristiques confrent aux ETM un grand pouvoir daccumulation dans tous les
compartiments de la biosphre. Ainsi, mme si nombre dentre eux sont indispensables dans
les diffrentes tapes des divers cycles mtaboliques (Cu, Fe, Mn, Mo, Zn), laugmentation de
leur concentration dans lenvironnement, associe leur capacit daccumulation, induisent
des risques pour le dveloppement des diffrents organismes [35].
IV. 1. Origine
Les lments traces sont prsents dans tous les compartiments de lenvironnement soit
naturellement pour laquelle, on parle souvent de fond gochimique ; concentration naturelle
dune substance dans un horizon de sol, rsultant de lvolution gologique et pdologique, ou
une origine anthropique issu dapports exognes provient essentiellement de lactivit
humaine o l'on parlera de contamination et de pollution apporte notamment par lactivit
industrielle, les moyens de transport, les dchets, les boues et les pesticides [37-38].
Les sources de contamination des lments traces sont multiples. Par consquent,
toutes les phases dlaboration, dutilisation et/ou de recyclage de ces mtaux sont rejetes
dans lenvironnement, soit directement dans les eaux continentales ou marines, soit dans
latmosphre transporte par les vents, associs aux arosols avant de se dposer par voie
sche ou humide la surface de la terre ou de locan [37-38].
Chapitre I Synthse bibliographique
13
Un travail de Nriagu et Pacyna [39] permet d'apprcier au niveau mondial la
dimension du problme pos par la dispersion des mtaux dans l'environnement.
Le tableau I. 2 reprend les rsultats trouvs par les auteurs quant aux missions de quelques
uns de ces mtaux dans l'air, l'eau et le sol [40].
Tableau I. 2. Emission de quelques mtaux lourds dans lenvironnement
(Milliers de tonnes / an).
IV. 1. 1. Le fond gochimique
C'est par dfinition, la teneur "naturelle" en micro lments prsents dans les sols sans
intervention humaine, elle dpend d'abord de la teneur prsente dans la roche qui est
l'origine du sol.
Cependant, les sols forms sur des sables quartzeux renferment des quantits
extrmement faibles d'lments traces mtalliques, moins de 0,05 mg/Kg de matire solide
(MS) de cadmium. Alors que ceux qui se sont forms sur des sdiments calcaires sont plus
riches, entre 0,5 et 1 mg/Kg de MS de cadmium et 25 50 mg/Kg de MS de Cuivre [38, 41-
42].
D'une manire gnrale, parmi les roches sdimentaires, les roches argileuses sont les
plus riches en micro-lments; pour les roches magmatiques, la distribution des lments
traces mtalliques augmente lorsqu'on passe des roches acides aux roches basiques. En
gnral, la nature de la roche dterminera le fond gochimique, en particulier le contenu en
lments traces relatifs la pollution [38, 42].
IV. 1. 2. Les apports atmosphriques
Il existe une diffusion globale de certains polluants organiques ou minraux qui peut
atteindre les parties du monde les plus loignes des sites d'mission, ces polluants sont
principalement issus de l'activit industrielle et de la circulation des diffrents moyens de
transport. A titre d'exemple, les gaz d'chappements sont des contaminants vidents des sols
Mtal As Cd Cr Cu Hg Ni Pb Zn
Air
Eau
Sol
Total
18
41
82
141
7,6
9,4
22
39
31
142
906
1069
35
12
954
1001
3,6
4,6
8,3
16,5
56
113
325
494
332
138
796
1266
132
226
1372
1730
Chapitre I Synthse bibliographique
14
situs proximit des grands axes routiers, les particules qui rsultent de l'usure des pneus
sont aussi une cause d'accroissement des teneurs en zinc et cadmium des sols [38, 43].
IV. 1. 3. Pollution d'origine agricole
Les substances utilises sont de bases minrales ou organiques incorpores dans les
sols en quantits importantes, ces matires sont [44]:
Les amendements
Les amendements sont utiliss pour lutter contre l'acidit naturelle et anthropique des
sols, les plus abondants sont base de carbonate de calcium, un autre amendement que l'on
est trs tent d'utiliser dans les pays d'Afrique du Nord est le phosphogypse. Il s'agit en effet
d'un dchet de l'industrie de l'acide sulfurique qui est souvent jet la mer et que l'on peut
utiliser avec profit pour lutter contre la salinit d'origine sodique des sols.
Ce phosphogypse peut tre riche en cadmium et en lments radioactifs naturels
(Uranium), en ce qui concerne la fertilisation, ce sont essentiellement les phosphates qui
apportent les mtaux lourds dont l'lment le plus proccupant est le cadmium, ce dernier peut
tre prsent des teneurs de 6,5 ppm plus de 70 ppm selon l'origine du phosphate [38, 45].
Les dchets
D'une manire gnrale, le sol joue le rle d'un systme purateur pour les boues
rsiduaires de station d'puration, ainsi que pour les dchets mnagers, ces dchets sont
souvent contamins par les micro- lments mtalliques.
Par ailleurs, l'talement des boues de curage des ports et des cours d'eaux constitue une
source importante d'lments traces mtalliques du fait de l'accumulation sdimentaire des
lments rejets par les industries et les agglomrations des bassins versants. En outre, la
prsence de mtaux dans les dchets est souvent due des pigments utiliss dans les
peintures, dans les papiers colors d'emballages pour cadeaux [46-50].
Les pesticides
Sous ce terme gnral sont regroups les diffrents produits employs servant tuer les
animaux ou les vgtaux indsirables, gnant ou nuisibles; sans oublier leur utilit en
agriculture. On peut distinguer trois grandes catgories de pesticides, suivant le groupe
d'organismes sur lesquels ils sont censs agir: les insecticides, les herbicides et les fongicides.
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Malheureusement, la plupart des pesticides exercent leur action toxique sur les eaux,
les sdiments et les sols par l'intermdiaire des dcharges ou d'accidents. Les pesticides
comme les composs organochlors ou organophosphors (PCB, DDT) vont le plus souvent
rencontrer des sites de fixation, les rsidus de ces pesticides se lient trs souvent
prfrentiellement aux molcules. Ils peuvent tre soumis des processus de dgradation
physicochimiques, et surtout de biodgradation par la microflore des sols. Mais, ils peuvent
donner des produits de dgradation dont on ne connat pas les proprits, notamment la
toxicit ventuelle, tandis que les cas de forte contamination seraient attribuables des
transferts rapides par voies privilgies [38, 51-53].
IV .2. Distribution des Elments Traces Mtalliques
La toxicit des mtaux ne dpend pas uniquement de la concentration totale mais aussi
de leur ractivit et mobilit avec les autres composants de lcosystme. La distribution des
mtaux est donc dpendante de lenvironnement physicochimique de llment et du mode de
transport de celui-ci [54].
IV. 2. 1. Spciation des mtaux
Par spciation, on entend la distinction entre les diffrentes formes chimiques possibles
d'un lment, leurs interactions et associations avec les diffrents constituants du sol (argiles,
oxy-hydroxydes, carbonates, phosphates et matires organiques) qui conditionnent leur
biodisponibilit. Elle peut aussi tre dfinie comme tant la mthode d'identification des
diffrentes espces, ou phases prsentes dans les matriaux. Par exemple, on distingue entre
espces dissoutes et lies en phase solide, entre complexe form avec diffrents ligands en
solution et entre diffrents tats d'oxydo -rduction [33, 55-56].
IV. 2. 2. Mobilit et biodisponibilit des lments traces
La mobilit des lments traces est leur aptitude tre transfrs vers des
compartiments o ils sont de moins en moins nergiquement retenus. Le compartiment ultime
tant reprsent par la solution des sols. Les flux entre les compartiments sont dtermins par
un certain nombre de facteurs et conditions du milieu [57-61].
La baisse du pH favorise gnralement la mobilisation du mtal par change
protonique, la mise en solution de sels insolubles ou la destruction de la phase de rtention.
L'augmentation du pH provoque l'immobilisation par formation de composs insolubles ou
l'accroissement de la capacit d'change cationique.
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Les variations de pH du sol rsultent des processus d'altration naturelle,
d'interventions humaines comme l'apport de fertilisants, d'amendements organique ou
calcaire, ou de l'action des retombes atmosphriques [58-59, 62].
Par contre, L'lvation de temprature facilite la dissolution des composs, il se forme
donc des substances acides ou complexantes qui augmentent la mobilit des mtaux [58-61].
IV. 3. Principaux mtaux tudis
Nous avons choisi dtudier deux mtaux traces le plomb(II) et le cadmium(II),
cause de leur grande toxicit, de labondance des tudes sur leur cycle biogochimique. En
raison de leur prsence sur les listes prioritaires de suivi de la contamination dans les cours
deau et les eaux marines.
IV. 3. 1. Le Cadmium
Le cadmium est un mtal blanc argent, lgrement bleut. Cet lment, appartenant
la famille des mtaux de transition, dcouvert en 1817 par le pharmacien Friedrich Stromeyer.
Le cadmium (stable) est un lment relativement rare prsent dans lcorce terrestre
des concentrations faibles. Il se trouve frquemment associ au minerai de Zinc [63-65].
Ces principaux minerais cadmifres sont les sulfures de zinc ou greenockite (CdS),
lotavite (CdCO3), le montponite (CdO) et la cadmoslite (CdSe) [66].
La source de dispersion naturelle du cadmium dans latmosphre est principalement
lie lactivit volcanique, lenrichissement en cadmium des sols et des systmes aquatiques
rsulte de laltration des matriaux de la crote terrestre et des retombs atmosphriques [64,
67- 69].
Proprits
Le cadmium lmentaire a un numro atomique de 48, une masse atomique de 112,4
g/mol, son point de fusion et d'bullition sont respectivement 321 C et 765 C, de
configuration lectronique [Kr] 4d10
5S2. Il possde 8 isotopes stables
106Cd (1.22%),
108Cd
(0.88%), 110
Cd (12.39%), 111
Cd (12.75%), 112
Cd (24.07%), 113
Cd (12.26%), 114
Cd (28.86%) et
116Cd (7.58%). Dans la nature le cadmium se trouve sous la forme oxyde (+II) de manire
stable. Le cadmium est un mtal mou, mallable plus volatil que le zinc, il est stable
temprature ordinaire et sec, mais s'oxyde lentement l'air en prsence d'humidit.
Les composs du cadmium sont insolubles dans l'eau, comme l'oxyde de cadmium
(CdO), le sulfure de cadmium (CdS), le carbonate de cadmium (CdCO3), ils peuvent tre
Chapitre I Synthse bibliographique
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solubiliss dans des conditions d'oxydation ou d'acidit leve. En outre, le cadmium se
combine directement avec les halognes, l'oxygne et le soufre avec dgagement de chaleur
[33, 35- 37].
Utilisation
Le cadmium est un sous-produit commercial du raffinage du zinc [70], l'chelle
mondiale, le cadmium mtallique est utilis comme: anticorrosif pour le Fer, et comme alliage
dans l'industrie de l'automobile (6 %), il est galement utilis comme stabilisant pour les
plastiques (6 %) et les pigments (18 %).
Il est prsent dans les fongicides, certains engrais, la peinture, le caoutchouc, le verre
et les cramiques. Il est utilis notamment dans la fabrication des batteries et des
accumulateurs (Ni- Cd), qui reprsentent prs de 50 % de la consommation mondiale de
cadmium, On retrouve galement de petites quantits de cadmium dans les tubes -images de
tlviseurs, les fils de tlphone, les radiateurs d'automobile, les barres de commande et les
blindages de racteurs nuclaires, les huiles moteur et les agents de vulcanisation du
caoutchouc [53, 68, 71-72].
Toxicit
Le Cadmium est lun des lments polluants les plus problmatiques pour la protection
des cosystmes, les principales sources de contamination en cadmium proviennent des
retombes atmosphriques (fumes industrielles contamines), de lutilisation dengrais
fertilisants ou de lpandage de boues de stations de traitement deaux uses [53, 68-69, 71].
Le cadmium est un lment-trace qui circule en permanence dans l'environnement. Il ne
se dgrade pas, mais des processus physiques et chimiques peuvent modifier sa mobilit, sa
biodisponibilit et dans diffrents milieux.
D'une manire gnrale, la teneur en cadmium dans le sol est trs infrieure 1mg/Kg
(1ppm), cependant, il est stable au contact de l'air, car il se recouvre d'une couche d'oxyde, .sa
concentration normale dans l'air est de 0,001g/m3. En milieu aquatique, il peut tre
remobilis partir des sdiments sous l'action d'agents complexant [68], sa concentration dans
l'eau est de 1g/l [53, 68-69, 71].
Le cadmium est galement toxique pour lhomme dont la principale voie de
contamination est lingestion. L'exposition des doses mme faibles pourrait avoir des
consquences importantes pour la sant, en affectant les reins, les os, les poumons et le
systme respiratoire [53, 68, 73].
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IV. 3. 2. Le plomb
Le plomb est un lment rare dans lenvironnement, la production mondiale de plomb
sest accrue considrablement depuis 1945 [74]. Cest un mtal bleu gristre, mallable et
ductile ; employ pour des applications trs disparates depuis l'antiquit. Il est trs souvent
associ au zinc dans les minerais mais aussi de nombreux autres lments: Fe, Cu, Cd, Bi,
Sb, Ge, As, Ag, Au qui sont en grande partie (sauf Fe) rcuprs lors des oprations
mtallurgiques.
Les minerais de plomb proviennent dune coproduction du traitement du minerai de
cuivre, de zinc ou dautres mtaux, le principal minerai du plomb est la galne (PbS) trs
souvent associ la blende et la pyrite [75].
Proprits
Le plomb est le 36me
lment de la crote terrestre en termes dabondance. Il prsente
un poids atomique de 207,2 g/mol et une densit gale 11,3. Il fond 327C et bout
1525C. Cest le seul lment prsentant 4 isotopes dont 1 stable 204
Pb et 3 radioactifs 206
Pb,
207Pb et
208Pb [76]. Sa structure lectronique est [Xe]4f
145d
106S
26p
2.
Dans la nature, le plomb se trouve sous les degrs doxydation (+II) et (+IV). Les
espces inorganiques sont le plus souvent sous ltat (+II), alors que le degr doxydation
(+IV) se rencontre dans le plomb des composs organiques.
Le plomb est rsistant l'acide sulfurique. Il est par contre rapidement dissout par
l'acide nitrique et solubilis par les acides organiques (acide actique, aliments acides) de
mme que par l'eau, surtout si elle contient des nitrates ou des sels d'ammonium. Par contre, la
prsence dans l'eau de sels calcaires peut empcher sa solubilisation [77].
Utilisation
Lutilisation du plomb est directement lie la mtallurgie, avec deux pics notables:
sous lempire romain pour la production de la monnaie, les canalisations et la vaisselle ; et
pendant la rvolution industrielle, le plomb a trouv des applications dans l'agriculture,
l'imprimerie, les peintures et les carburants automobiles.
Depuis 1970 sa principale utilisation par les pays de l'Organisation de Coopration et
de Dveloppement Economiques (OCDE), qui en sont de loin les premiers consommateurs,
est lie la production de batteries et d'accumulateurs (75 % de la consommation en 2000
[78-79].
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Toxicit
Le plomb est lun des mtaux les plus tudis au monde du fait de sa toxicit et de sa
prsence dans les essences plombes. On estime que 95% de la pollution atmosphrique en
plomb provenait du plomb des essences. Ce plomb provenait galement de lindustrie
principalement sous forme de sulfure de plomb (galne (PbS)), des dblais industriels et de
certains pesticides [80].
Dautre part, la principale source de plomb, jusquau dbut des annes 90, provenait
de lutilisation de composs organo-mtalliques comme anti-dtonnant dans les moteurs
explosion.
Lexcs de plomb dans les plantes induit des troubles physiologiques et biochimiques
diminuant la photosynthse et la transpiration induisant ainsi un retard de croissance Dans le
sol, les micro-organismes sont plus sensibles que les plantes la pollution en plomb. Cette
toxicit vis--vis de la flore et faune du sol peut aboutir linhibition de la nitrification [81-
82].
IV .4. Proprits chimiques du Cadmium (II) et du Plomb (II)
Les proprits les plus importantes ; intervenant dans les ractions chimiques sont
essentiellement la valence, la configuration lectronique, le rayon ionique, et laptitude tre
ionis de solut.
Au point de vue de la chimie de coordination, le cadmium est considr comme un
cation "mou" qui a tendance former des liaisons covalentes, alors que le plomb et est un
cation caractre "dur " prdominant et est donc plutt impliqu dans des interactions
mettant en jeu des liaisons de nature lectrostatique [33, 83].
En outre, pour comprendre les interactions avec les milieux carbonats et plus
particulirement les ractions mettant en jeu les surfaces de minraux, il est intressant de
Comparer les rayons ioniques de ces deux mtaux ; les rayons ioniques sont tirs de [83] :
Cd (II): 0,097nm
Pb (II): 0,132nm
Le plomb apparait ds lors comme plus gros que le cadmium, ladsorption dun cation
mtallique ne dpend pas uniquement de son rayon ionique propre, mais galement de sa
spciation [84], ce mcanisme dpend du pH car : [85]
Celui- ci rgule la valeur et la densit des charges surfaciques [86-87]
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Il dtermine lactivit des protons qui, puisquils ragissent avec les sites de
surfaces peuvent entrer en comptition avec les cations mtalliques pour accder
aux sites de surfaces [88]
Il conditionne la spciation des mtaux en solution.
V. Pesticides
Le terme pesticide drive du mot anglais Pest qui dsigne tout animal ou plante
virus, bactrie, champignon, ver, mollusque, insecte, rongeur, oiseau et mammifre)
susceptible dtre nuisible lhomme et son environnement, [89] et regroupe toute
substance destine pour protger les cultures contre les ennemis ou bien utilise pour
lassainissement des locaux, matriels et vhicules qui sert pour llevage des animaux
domestiques ou encore dans la collecte, le transport, le stockage ou la transformation des
produits dorigine animale ou vgtale.
Les pesticides aussi appels produits phytosanitaires, produits agro-pharmaceutiques,
ou bien mme produits antiparasitaires usage agricole, sont trs utiliss actuellement pour
[90] :
Augmenter les rendements des cultures ;
Limiter les irrgularits de production agricole ;
Protger les rserves alimentaires contre les parasites ;
Lutter contre les vecteurs de maladies ;
Protger certaines espces, ect.
En gnral, un produit phytosanitaire est une prparation constitue dune ou plusieurs
matires actives responsables de leffet du pesticide, auxquelles sont ajoutes d'autres
substances nayant pas dactivit biologique telles que des solvants, des tensioactifs, des
antimoussants. Ces adjuvants servent amliorer lefficacit des pesticides et faciliter leur
emploi [91].
Lensemble des oprations conduisant lobtention dune prparation commerciale
partir dune matire active porte le nom de formulation. Pralablement leur mise sur le
march, ces formulations sont soumises une procdure dvaluation de leur efficacit sur
leurs cibles supposes et des risques que leur emploi peut prsenter pour lutilisateur, le
consommateur et lenvironnement [92-93].
Chapitre I Synthse bibliographique
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V.1. Classification des pesticides
Les pesticides disponibles aujourdhui sur le march sont caractriss par une telle
varit de structure chimique, de groupes fonctionnels et dactivit que leur classification est
complexe [94].
Dune manire gnrale, la classification de toutes les matires actives dpend de
divers critres, mais les deux systmes de classification les plus utiliss sont le groupe
chimique auquel le pesticide appartient ou le parasite sur lequel il agit [95-96]. En se basant
sur le premier critre, on peut distinguer les groupes de pesticides suivants:
Organochlors, composs organiques qui contiennent des atomes de chlore et qui
possdent une haute toxicit pour les insectes et activit rsiduelle, ils sont impliqus dans de
nombreux pisodes de mort de poisson et de dtrioration de l'environnement [97].
Organophosphors, esters et amides de l'acide phosphorique dont l'action est base
sur l'inhibition de l'actyle cholinestrase, avec la paralysie croissante de systme nerveux,
ceci oblige lutilisateur une manipulation trs prudente [98].
Carbamates, drivs de lacide carbamique, tiocarbamique et ditiocarbamique, avec
des proprits herbicides et insecticides possdant une action semblable celle des
organophosphors pour inhibition de l'actyle cholinestrase.
Pyrthroides, insecticides de synthse, les pyrthrines naturels et les pyrthroides
synthtiques, attaquent de mode similaire le systme nerveux des insectes en produisant hyper
excitation et la paralysie.
Triazines, herbicides dont l'action principale a lieu travers les racines, bien que
quelques-uns aient une action de contact par absorption par les feuilles.
Benzimidazoles, drivs du benzimidazol agissent comme fongicides systmiques.
Dithiocarbamates, fongicides drivs du ditiocarbamique. C'est prsent les
fongicides organiques les plus utiliss.
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Autres groupes : On peut citer quelques-uns de ceux dvelopps rcemment tel que le
driv dipiridiniques, organe mercuriale, organocincades, fenoxiactiques, pyrthrines et les
drivs de triaziniques.
Les structures chimiques caractristiques de certaines de ces familles sont reprsentes en
(figure I.5).
N
N
N
X
R2R1
R3O P
O
OR1
OR2
Triazines Organophosphors
R2R1N
O
NR3R4 R1R2N OR
O
Ures Carbamates
Figure I. 5. Structures chimiques des principales familles des pesticides
En se basant sur le deuxime critre qui est son action sur le parasite, on peut classer
les pesticides de la faon suivante:
Insecticides: Ils ont la fonction de combattre les insectes.
Acaricides: Ils servent dtruire les acarides et l'araigne rouge.
Fongicides: Ils agissent contre les champignons parasitaires causant des maladies dans
les cultures comme le mildiou, odium, pourriture grise.
Antibiotiques usage agricole: Ils inhibent le dveloppement des microorganismes de
la plante.
Herbicides: Ils attaquent les mauvaises herbes,
Rodenticides: Ils sont utiliss contre les taupes et les chres
Nematicides: Ils agissent contre les vers
Corvicides: Attaquent les oiseaux ravageurs.
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V.2. Toxicit des pesticides
La toxicit des pesticides dpend dun certains nombre de facteurs, parmi lesquels on
cite la nature de la formulation (solide, liquide ou gaz), les moyens dapplications et demploi
(pulvrisation, dispersion, etc) et les conditions dutilisations. Mais le facteur principal qui
conditionne la toxicit de ces produits concerne le mode de pntration : Pntration
digestive, pntration par voie respiratoire, par voie cutane [89].
Les risques de nuisance d'un pesticide ou de leurs mtabolites dpendent de plusieurs
facteurs comme leurs proprits toxiques court ou long terme, leur persistance et mobilit
dans les systmes et leur aptitude former certaines combinaisons toxiques avec les autres
substances chimiques. Aussi, on doit tenir compte des autres proprits, comme la volatilit,
la possibilit d'accumulation, la dgradation, et la potentialit catalytique des pesticides [99].
Bien que les pesticides sont critique pour l'industrie agricole moderne, certains pesticides
couramment utiliss ont t associ neurodveloppement anormal chez les enfants et que
les facteurs environnementaux peuvent contribuer fortement ce risque [100-102]. Dautre
part, de nombreux pesticides ou biocides sont des perturbateurs endocriniens (PE) avrs ou
fortement suspects, le ftus et le jeune enfant sont les plus menacs par ces substances.
[103].
V. 3. Dispersion des pesticides dans lenvironnement
La dispersion des pesticides dans lenvironnement apparait trs complexes, les
mcanismes qui gouvernent ce devenir sont nombreux et encore souvent mal connus,
cependant, ils peuvent se classer en trois types : rtention, dgradation et transport [104].
V. 3. 1. Rtention
La rtention est le transfert dun compos de la phase liquide ou gazeuse vers la phase
solide, imputable des phnomnes rversibles appels sorption, ou irrversible [105]. Par
sorption, sont dsigns les mcanismes dadsorption, dabsorption et de prcipitation,
difficilement identifiables sparment [106].
V. 3. 2. Dgradation
Ds leur application, les produits phytosanitaires subissent des processus biotiques et
abiotiques, qui amnent leurs dgradation plus au moins compltes. Ces mcanismes ont
lieu dans lair, le sol, leau et les sdiments [105]. La principale transformation dordre
physique est la photo-dcomposition par les rayonnements ultraviolets, la plupart des
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molcules phytosanitaires ayant un maximum dabsorption compris entre 200- 400 nm, le
rsultat de ces ractions est le plus souvent une oxydation de la molcule. Ce processus peut
avoir lieu dans latmosphre, dans leau, la surface du sol et des plantes [107].
V. 3. 3. Transport
Le transport des produits phytosanitaires est gouvern par quatre facteurs
majeurs :
Les proprits chimiques de produits : solubilit dans leau, ionisation, volatilit,
persistance dans le milieu, prsence ou absence de groupes ractionnels.
Les proprits du sol : structures, types et quantits dargiles, pourcentage de matire
organique, pH, taux dhumidit, faune et flore, etc.
Les conditions et le types dapplication : surface traite, moments dapplications
Les conditions climatiques et hydrogologiques : intensit et frquence de a pluie,
temprature du sol, profondeur de la nappe, etc.
Globalement, les pertes des produits phytosanitaires par les processus physiques sont
souvent les plus importantes. Parmi eux, il arrive que la volatilisation soit le processus
dominant le contrle de la dispersion de certains produits phytosanitaires dans
lenvironnement. Le phnomne de volatilisation est gouvern par deux causes majeures :
lvaporation des molcules de produit dans lair depuis les rsidus prsents la surface du
sol ou de la plante, et la dispersion de la vapeur rsultante dans latmosphre [90,108].
V. 4. Rglementation des rsidus des pesticides
Pour pouvoir satisfaire les besoins alimentaires d'une population mondiale en
expansion, il est ncessaire que la production agricole augmente dans les mmes proportions.
Or, dans de nombreuses rgions du monde, il ne reste plus de terres disponibles pour les
activits agricoles et I' extension des superficies cultives est inacceptable sur le plan social
ou environnemental. Alors, l'intensification de la production agricole sur des terres dj
cultives s'impose. Cette intensification est gnralement lie une augmentation des
investissements dans l'infrastructure, notamment l'irrigation, o lon a un recours accru aux
intrants extrieurs, tels que les engrais et les pesticides.
Dans les dernires dcennies, l'usage intensif des pesticides comme principal moyen
de lutte contre les ravageurs a eu des rpercussions nfastes sur les cosystmes agricoles, sur
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l'environnement et la sant publique [109]. Ceci implique l'instauration d'une rglementation
trs stricte des rsidus des pesticides pour garder la salubrit et linnocuit des aliments.
V. 4. 1. Rglementation selon le Codex Alimentarius
Les pesticides utiliss pour la production d'aliments laissent invitablement des
rsidus. Il fallait donc formuler des normes strictes pour garantir la scurit du consommateur.
Depuis leur cration en 1963 par deux organisations des Nations unies, la F AO et l'OMS, la
Commission du Codex Alimentarius et ses comits subsidiaires accordent la priorit absolue
la protection et aux intrts des consommateurs dans la formulation des normes alimentaires
[110].
Les comits de la commission couvrent de nombreux aspects des aliments. Mais c'est
le comit du Codex Alimentarius qui travaille sur les rsidus de pesticides dans les aliments;
ce comit base ses dcisions sur les travaux scientifiques d'un groupe d'experts indpendant
[111]. Depuis la runion en Uruguay concernant l'Accord gnral sur les tarifs douaniers et le
commerce (GATT), les normes alimentaires internationales utilises pour le commerce entre
les Etats membres de l'OMC sont bases sur le Codex. Les normes nationales sont bases sur
les rsidus des pesticides dans les cultures et sur les informations toxicologiques du pays en
question. Les niveaux des rsidus recommands par le Codex peuvent tre utiliss par les pays
en dveloppement qui n'ont pas dtermin leurs propres niveaux [111].
Le Comite du Codex sur les rsidus de pesticides se runit une fois par an, en gnral
en Hollande, pour fixer et rviser les LMR pour certains pesticides. Les dcisions sont bases
sur les travaux d'un comit d'experts techniques de la FAO et de l'OMS, la Runion Conjointe
d'experts sur les Rsidus de Pesticides (JMPR) tudie les rsultats des tudes toxicologiques,
les donnes sur les rsidus et les schmas d'utilisation. Les membres du JMPR sont des
toxicologues et des chimistes spcialistes des rsidus, qui agissent en leur p