Comportement de l’IC Effet du sodium sur l’eau et le sol

L’IC est un colorant très soluble dans l’eau

Sa présence donne une couleur bleue foncée à l’eau (photo 2). Quel que soit le type de sol utilisé, les lixiviats ont une couleur claire au début de l’expérience, puis il y a saturation dans le sol et leur couleur devient bleue (photo 3, photo 4 et photo 5). La quantité capturée par le sol dépend du type du sol. Les argiles en retiennent une grande partie, les sols sablo-limoneux captent peu et les sables laissent la plupart s’infiltrer. Ce colorant se dissocie en milieu aqueux et libère des ions sulfates et sodiums. Notre étude se concentre au devenir des sodiums. Le sodium est l’un des éléments les plus indésirables dans l’eau d’irrigation (Richards P.W., 1959). Le problème principal avec une grande quantité de sodium est son effet sur la perméabilité du sol et sur l’infiltration de l’eau. Le sodium remplace le calcium et le magnésium adsorbés sur les particules d’argile et provoque la dispersion des particules du sol (Durand J.H., 1965). Il y a donc éclatement des agrégats du sol, ce qui provoque un sol dur et compact lorsqu’il est sec et excessivement imperméable à l’eau. Le sodium contribue aussi directement à la salinité totale de l’eau et peut être toxique pour des cultures sensibles comme les carottes, les haricots, les fraises, les oignons. Si l’eau passe par un système d’aspersion et que le calcium et le magnésium sont en faible quantité, des teneurs moyennes à élevées de sodium peuvent défolier les plantes sensibles (Simonneau P., 1960). Malgré sa pollution, Ikopa est l’une des rivières qui assure l’irrigation des rizières et des champs de culture à Antananarivo, surtout la plaine de Betsimitatatra. A part ses diverses utilisations, la rivière Ikopa est un endroit de pêche. Or, le sodium est un ion toxique, même pour les animaux. La tolérance-limite médiane pour les poissons est de 125 mg.l-1 /96h pour l’eau douce. Sur notre zone d’étude, cette limite est largement supérieure à la quantité de sodium existant (32mg.l-1 ). De grandes quantités de sodium combinées avec du chlorure donne à l’eau un goût salé. Comportement de l’IC Effet du sodium sur l’eau et le sol 58 Le transfert de sodium dans la nappe phréatique induit un grand problème pour la santé. Les eaux du JIRAMA (Jiro sy Rano Malagasy) sont très chères pour la plupart de la population. C’est pourquoi une grande partie des habitants (de Tanjombato) utilisent des eaux de puits.

Phénomène interactif dans le processus de transfert de l’IC dans le sol

En général, le transfert de solutés à travers les milieux poreux est régi par de nombreux phénomènes. Le test de lixiviation sur colonne n’est qu’un test comparatif et de simulation des phénomènes qui peuvent se produire sur le terrain. Par conséquent, les résultats ne sont pas des valeurs absolues. Différents paramètres peuvent provoquer l’écart entre la valeur réelle et celle obtenue expérimentalement. Les sols utilisés en laboratoire sont déjà tamisés et débarrassés de tous débris (végétaux ou animaux ou cailloux), mais sur terrain, les sols sont souvent des milieux très hétérogènes (Roqse E. et al, 1993). Le transfert de colorant par les eaux d’infiltration vers la nappe souterraine est un processus complexe car ceci dépend des mesures hydrologiques, chimiques, bactériologiques et physiques le long du trajet des polluants jusqu’aux nappes d’eaux souterraines. En réalité, le processus de transfert varie en fonction de conditions naturelles du milieu, de la rivière, du sol et des activités microbiologiques.

Condition naturelle du milieu 

Sur terrain, la rivière polluée est exposée au soleil. Les processus de photodégradation par rayonnement solaire ou par UV de l’indigo carmin peuvent détruire la molécule-mère (Aleboyeh A. et al, 2003 ; Morgan E. R., 2008). La présence de l’UV solaire peut le dégrader même à une intensité de rayonnement faible (≤3). Mais plus il est élevé, plus la dégradation est favorisée (Galindo C. et al, 2001). L’indice UV (ou index UV : l’intensité du rayonnement UV) à Madagascar varie de 1 à 10 selon les saisons. Particulièrement à Antananarivo, cet indice ne dépasse pas 8. En moyenne, il varie de 3 à 6 (indice UV modéré à élevé) qui est une intensité de rayonnement suffisant pour la dégradation de l’IC. Seul en hiver, lorsqu’il est très nuageux, que l’indice UV peut être très faible (1 ou 2). Mais sans catalyseur, la dégradation par UV est très lente. 59 Elle nécessite plusieurs heures ; seulement une petite diminution de la concentration est observée au bout de 10 heures d’exposition au soleil (Torres-Martinez L. et al, 2012). Cette photo-dégradation est très rapide en présence de catalyseurs comme le TiO2 (Morgan E. R., 2008). Cette exposition au soleil peut évidemment chauffer les sols. Le taux d’infiltration a une tendance à augmenter avec une augmentation de la température des sédiments (Johnson A.I., 1963). Ceci est dû à une diminution de la viscosité de l’eau provoquée par l’augmentation de la température. La température au laboratoire le long de l’expérience ne dépasse pas 25°C, mais sur terrain elle est plus élevée. Par conséquent, le taux d’infiltration réel est probablement au-dessus de ce que nous avons après l’expérience. La présence de faune et flore dans le milieu peut diminuer la concentration en matière organique polluante dans l’eau. La proximité de la rivière Ikopa est recouverte d’une savane herbacée, drue. Une grande partie de cette zone est transformée en terrain de culture. On y retrouve des plantes à tubercules comme le manioc, la pomme de terre, les patates et quelquefois des maïs. Le processus de transfert des polluants dépend aussi de la vitesse d’écoulement du fleuve et du courant d’eau. Plus cette vitesse est grande, plus les polluants et les colorants se dispersent rapidement. Cette vitesse dépend de la pente. La pente moyenne de la rivière sur la plaine est 15cm/km (Razafimanjato L.L, 1992). En termes d’oxygène, il est en excès dans la zone photique. Le niveau de l’eau de la rivière joue un rôle important pour la variation de l’épaisseur de cette zone (Goblet P., 2007 ; Baran N. et al, 2007). Elle peut aller jusqu’à une profondeur de 50m du contact de la surface de l’eau avec l’air. Le niveau de l’eau de la rivière Ikopa (sur notre zone d’étude) ne dépasse pas 2m30. Compte tenu de la pluie annuelle à Antananarivo qui est de l’ordre de 1450mm, Ikopa reçoit une précipitation voisine de 1400mm, valeur qui croît jusqu’à 1900mm. De la surface jusqu’au fond de cette rivière, il s’agit d’une zone photique. Sachant que la présence d’oxygène accélère la vitesse de disparition du colorant (Alahiane S. et al, 2013), la dégradation de l’IC est favorisée dans cette zone.