Evaluation du risque lie aux sites pollues en milieu urbain et industriel

Les rejets de métaux lourds dans l’eau

Pendant de nombreuses années, les industries situées à proximité de cours d’eau ont rejeté leurs effluents dans la nature en particulier dans les oueds. A ce phénomène, de plus en plus limiter par l’installation de station d’épuration au sein même des sites industriels, il faut ajouter l’érosion et le ruissellement de l’eau sur les sols et les chaussées. L’eau constitue un élément fondamental en matière de pollution, puisque dans le cas des métaux, comme pour d’autres composés, celle-ci va favoriser de nombreuses réactions chimiques. L’eau transporte les métaux lourds et les insert dans les chaînes alimentaires (algues, poisson, etc.). Même si les métaux lourds sont le plus souvent présents à l’état de traces, ils n’en restent pas moins très dangereux, puisque leur toxicité se développe par bioaccumulation dans les organismes.
La toxicité des métaux lourds n’est plus à démontrer. Les effets toxiques des métaux lourds concernent le système nerveux, le sang ou la moelle osseuse. Ils sont généralement cancérigènes.

Risque de sodicité et de salinité

La salinité peut entraîner des effets nocifs conséquents en raison de la fixation du sodium des sels de chlorures de sodium par les colloïdes du sol. Le sodium exerce alors une action néfaste sur la végétation, de façon indirecte, en dégradant les propriétés physiques du sol. De part cette action, les sols deviennent compacts et asphyxiants pour les plantes (Todd, 1980). Lorsque la concentration des ions Na+ à l’état soluble dans le sol est importante, ces ions remplacent fréquemment les cations Ca2+ dans le complexe absorbant.
Une eau chargée en sels peut provoquée cet effet. Le risque est déterminé à partir de la valeur du sodium absorbable, « Sodium Absorption Ratio : SAR ». Pour une même conductivité, le risque est d’autant plus grand que le coefficient est plus élevé.
L’aptitude de l’eau à l’irrigation peut être jugée non seulement à partir de la concentration totale en sels, mais aussi par le type de sels et les ions qui la constituent. Il est donc impératif d’étudier les paramètres qui définissent les caractéristiques des eaux destinées à l’irrigation.

Subdivision du complexe

D’après les travaux de G. Gleizes et al (1988), le massif de l’Edough pourrait être subdivisé en trois unités : L’unité supérieure, l’unité intermédiaire et l’unité de base.
L’unité supérieure : Elle affleure essentiellement au Cap de Garde, elle est composée de micaschistes à grenats, de séricitoschistes, de chloritoschistes et de quartzites. Elle contient des niveaux caractéristiques de tourmaline qui forment parfois des amas ou des lentilles souvent très continue. La découverte d’Acritarches dans les intercalations de quartzites et de lydiennes précise l’âge paléozoïque de cette série (Ilavsky et Snopkova, 1987). Les schistes contiennent une grande quantité de grenats et de baguettes d’andalousite et de staurotide.
Vers sa base s’intercale une dalle de gneiss oeillés dont la puissance varie de 10 à 100 m issue de la déformation d’un leucougranite : il s’agit en effet de roches claires pratiquement dépourvues de biotites, toujours riche en tourmaline à grains grossiers et à texture porphyroïde, il existe aussi des faciès à grain fin d’aspect leptynitique. Les horizons de tourmaline dans les micaschistes sont plus nombreux à l’approche de la lame de gneiss.
Le Contact entre cette unité et l’unité intermédiaire est anormal, matérialisé par une faille majeur (le cas du Cap de Garde).
L’unité intermédiaire : Elle est caractérisée par une alternance de micaschistes à grenats et parfois même à disthène et de calcaires métamorphiques.
Les micaschistes ne forment que des lames d’épaisseur réduite (quelques mètres à une centaine de mètres), sauf dans le secteur périphérique de Cap de Garde où ils réapparaissent en position verticale avec une épaisseur cumulée de plus de1000 m. Ces micaschistes riches en feldspaths sont jalonnés par un ou plusieurs horizons de marbres constitués presque uniquement de calcite bien cristallisée et d’autres minéraux accessoires comme la muscovite, phlogopite, pyrite, diopside, trémolite, grenat.
Outre les marbres, on rencontre aussi des amphibolites et des pyroxènites souvent réduites à des amas plus au moins continus à lenticulaires.
Au Cap de garde le contact entre les marbres et les micaschistes est souligné par des skarns. Le contact entre cette série et la série gneissique de base est parallèle à la foliation régionale .

Les roches sédimentaires

On distingue deux types de flyschs recouvrant partiellement le massif : Les flyschs ou grés numidiens (Oligo-Miocène) : Montre une alternance de grosses barres métriques à décamétriques de grés grossier à dragées de quartz et de minces couches pellitiques. Les flyschs numidien reposent sur les flyschs sénonien et sont séparés par une zone bréchique intensément silicifiée et chloritisée.
Les flyschs sénoniens (Maestrichtien) : Ils affleurent sous le numidien en fenêtre prés d’El Mellaha et Saf-Saf au Nord Ouest du massif. Ils sont transgressifs sur le socle métamorphique. Ils présentent l’aspect du schiste argileux de teinte noire bleutée devenant verdâtre suite à l’altération et intercalé avec 20 à 50 cm du calcaire sableux et une microbrèche calcaire de couleur gris bleuté (Laouar, 2002). On note aussi des indices de traces de matériels volcano-clastique (fragment de lave vitreuse ou microlitique).

Les roches métamorphiques

On distingue trois variantes de roches : Les gneiss résultent du métamorphisme des roches granitiques. Les micaschistes. Les calcaires cristallins.
Les Gneiss : Ils constituent le cœur de l’anticlinal du massif de l’Edough. Cette série est riche en biotite et sillimanite d’une épaisseur moyenne de 70 m, du point de vue hydrogéologique, les gneiss altérés peuvent être, par endroit, le siège d’une nappe aquifère.
La série des micaschistes : C’est une série de roches métamorphiques à grains généralement moyens ayant une schistosité et une foliation marquées, riche en feuillés de micas, visible à l’ œil nu, d’où elle se débite facilement en plaquettes (quelques mm ou cm).
C’est une série d’alternance de schiste, micaschiste à grenat et des niveaux de calcaires cristallins, l’épaisseur de cette association varie de 5 à 20 mètres.
Les calcaires cristallins : Ces calcaires sont exploités par plusieurs carrières de la région. Ce sont des calcaires de couleur bleutée, durs à la cassure et généralement massifs. L’épaisseur des calcaires est estimée à environ une cinquantaine de mètres mais il existe des niveaux très réduits de calcaires associes a la série des alternances des micaschistes.

L’évaporation /l’évapotranspiration

L’évaporation se définit comme étant le passage de la phase liquide à la phase vapeur, il s’agit de l’évaporation physique. Les plans d’eau et la couverture végétale sont les principales sources de vapeur d’eau. On parle de sublimation lors du passage direct de l’eau sous forme solide (glace) en vapeur. Le principal facteur régissant l’évaporation est la radiation solaire.
Le terme évapotranspiration englobe l’évaporation et la transpiration des plantes. On distingue : Evapotranspiration potentielle (ETP) : C’est la quantité maximale d’eau susceptible d’être perdue en phase vapeur, sous un climat donné, par un couvert végétal continu spécifié (gazon) bien alimenté en eau et pour un végétal sain en pleine croissance. Elle comprend donc l’évaporation de l’eau du sol et la transpiration du couvert végétal pendant le temps considéré pour un terrain donné.
Evapotranspiration réelle (ETR) : Elle correspond à la somme des quantités de vapeur d’eau évaporées par le sol et par les plantes quand le sol est à une certaine humidité et les plantes à un stade de développement physiologique et sanitaire spécifique.

Table des matières

Introduction
Objectif de L’étude
CHAP. I : Cadre Physico-Géographique
I.1. Situation géographique
I.1.1. Situation régionale
I.1.2. Situation de la zone d’étude
I.2. Situation hydrographique
I.2.1. Le bassin Côtiers Constantinois Centre
I.2.2. La pluviométrie
I.2.3. Le réseau Hydrographique
I.2.3.1. Caractéristiques de sous bassin versant du lac Fetzara
I.2.3.1.1 Oued Mellah
I.2.3.1.1.2 Oued El Hout
I.2.3.1.1.3 Oued Zied
I.2.3.1.1.4 Oued Bou Messous
I.2.3.2 l’oued Méboudja
I.2.3.3 L’oued Seybouse
I.2.3.4 L’oued Boudjemaâ
I.2.3.5 L’oued forcha
I.2.3.6 L’oued Sidi Harb
I.2.3.7 L’oued Bouhdid
I.3. Contexte socio-économique
I.3.1. Agriculture
Les cultures cervelières
Les cultures industrielles
Les cultures maraîchers et les légumes secs
L’arboriculture
Les terrains incultes
Les terrains nus
I.3.2. L’industrie
I.4. Population
Zone faiblement peuplée
Zone moyennement peuplée
Zone fortement peuplée
I.5. Description générale des installations
I.5.1. Ressource en eau
I.5.1.2. Besoin en eau
I.5.1.3. Besoins en eau potable (AEP)
I.5.1.4. Besoins en eau d’industrie (AEI)
I.5.1.5. Besoins en eau d’irrigation
CHAP. II : Cadre Géologique et Géomorphologique
II.1.Géologie régionale
II.1.1. Le complexe cristallophyllien
II.1.2. Subdivision du complexe
II.1.2.1. L’unité supérieure
II.1.2.2. L’unité intermédiaire
II.1.2.3. L’unité de base
II.1.2.4. Les roches ignées
II.1.2.4.1. Groupe microgranodioritique
II.1.2.4.2. Groupe rhyolitique
II.1.2.5. Les roches sédimentaires
II.1.2.5.1. Les flyschs ou grés numidiens (Oligo-Miocène)
II.1.2.5.2. Les flyschs sénoniens (Maestrichtien)
II.2. Géologie locale
Introduction
II.2.1. Les roches métamorphiques
II.2.1.1. Les Gneiss
II.2.1.2. La série des micaschistes
II.2.1.3. Les calcaires cristallins
II.2.2. Les roches sédimentaires
II.2.2.1. Les calcaires marno gréseux (Flysch)
II.2.2.2. Les argiles et grès numidiennes
II.3. Cadre structural
II.4. La Géomorphologie
I1.4.1. Introduction
II.4.1.1. La Mafragh
II.4.1.2. La Seybouse
II.4.2. La montagne
II.4.3. Les sols et le couvert végétal
II.4.3.1. Les sols des versants
II.4.3.2. Les sols alluvionnaires
II.4.4. La plaine d’Annaba
II.4.5. Le lac Fetzara
II.4.6. Les massifs de bordures
II.4.7. Les plages
Conclusion
CHAP. III : Cadre Hydroclimatologique
III.1. Climatologie de la zone d’étude 
III.1.1. Stations de mesures
III.1.2. Type de climat
III.1.3. Facteurs climatiques
III.1.3.1. Précipitations
III.1.3.1.1. Représentation mensuelle des précipitations
III.1.3.2. Analyse des températures
III.1.3.2.1. Variations moyennes mensuelles
III.1.3.2.2. Diagramme Ombrothermique
III.1.3.3. Le vent
III.1.3.4. L’humidité
III.2. Le bilan hydrique
III.2.1. Estimation des paramètres du bilan
III.2.1.1. L’évaporation /l’évapotranspiration
III.2.1.1.1. Evapotranspiration potentielle (ETP)
III.2.1.1.2. Evapotranspiration réelle (ETR)
III.2.1.2. Ruissellement (R)
III.2.1.3. Infiltration (I)
III.2.2. La méthode du bilan d’eau selon C.W. Thornthwaite
III.2.2. Représentation graphique du bilan hydrique
III.2.3. Interprétation du bilan hydrique
Conclusion
CHAP. IV : Aperçu Hydrogéologique
IV.1. Introduction
IV.2. Description des différents aquifères
IV.2.1. Aquifère superficiel
IV.2.1.1. Nappe des gneiss altérés
IV.2.1.2. La nappe du cordon dunaire
IV.2.1.3. La nappe des cailloutis des terrasses
IV.2.1.4. La nappe des alluvions récentes et actuelles
IV.2.2. Aquifère profond
IV.2.2.1. La nappe des cipolins
IV.2.2.2. La nappe des graviers
IV.3. La piézométrie
IV.3.1. Etablissement de la carte piézométrique
IV.3.1.1. La plaine de l’oued Méboudja
IV.3.1.1.1. Interprétation de la carte piézométrique
IV.3.1.2. La zone industrielle de Berrahal
IV.3.1.2. Interprétation de la carte piézométrique
IV.3.1.3. La plaine de l’oued Zied – décharge de Berka Zerga
IV.3.1.3.1. Interprétation de la carte piézométrique
IV.3.1.4. La plaine de Kharézas
IV.3.1.4.1.Interprétation de la carte piézométrique
Conclusion
CHAP. V : Caractéristiques Physico-chimiques des eaux
Introduction
V.1. LA MEBOUDJA – ARCELOR MITALL STEEL
V.1.1. Echantillonnage, méthodes d’analyse
V.1.2. Interprétation des résultats
V.1.2.1. La température
V.1.2.2. Le PH
V.1.2.3. La conductivité électrique (CE)
V.1.2.4. Solide total dissous (TDS)
V.1.2.5. La dureté totale (TH)
V.1.2.6. La DBO5
V.1.2.7. Demande Chimique en Oxygène (DCO)
V.1.2.8. Les métaux lourds
V.1.2.8.1. Les rejets de métaux lourds dans l’eau
V.1.2.8.2. Le Chrome (Cr)
V.1.2.8.3. Le Plomb (Pb)
V.1.2.8.4. Le Fer total (Fe. T)
V.1.2.8.5. Le Cuivre (Cu)
V.1.2.8.6. Le Nickel (Ni)
VI.2. LA ZONE INDUSTRIELLE DE BERRAHAL ET LE LAC FETZARA
V.2.1. Echantillonnage, méthodes d’analyse
V.2.2. Interprétation des résultats
V.2.2.1. La température
V.2.2.2. Le PH
V.2.2.3. La conductivité électrique (CE)
V.2.2.4. La dureté totale (TH)
V.2.2.5. La DBO5
V.2.2.6. Les métaux lourds
V.2.2.6.1. Le Plomb (Pb)
V.2.2.6.2. Le Fer total (Fe. T)
V.2.2.6.3. Le Cuivre (Cu)
V.2.2.6.4 Le Manganèse
V.2.2.6.5. Le Nickel (Ni)
VI.3. LA DECHARGE DE BERKA ZERGA
V.3.1. Echantillonnage et méthodes d’analyse
V.3.2. Interprétation des résultats
V.3.2.1. La température
V.3.2.2 Le PH
V.3.2.3. La conductivité électrique (CE)
V.3.2.4. La DBO5
V.2.2.5. Les métaux lourds
V.2.2.5.1. Le Chrome Cr
V.2.2.5.2. Le Plomb (Pb)
V.2.2.5.3. Le Zinc(Zn)
V.2.2.5.4. Le Cuivre (Cu)
V.2.2.5.5. Le Fer total (Fer T)
V.4. LA PLAINE DE KHAREZAS
V.4.1. Echantillonnage et méthodes d’analyse
V.4.2. Interprétation des résultats
V.4.2.1. La température
V.4.2.2 Le PH
V.4.2.3. La conductivité électrique (CE)
V.4.2.4. Solide total dissous (TDS)
V.4.2.5. La DBO5
V.4.2.6. Les métaux lourds
V.4.2.6.1. Le Chrome (Cr)
V.4.2.6.2. Le Fer Total (Fer T)
V.4.2.6.3. Le Plomb (Pb)
V.4.2.6.4. Le Cuivre (Cu)
V.4.2.6.5. Le Zinc (Zn)
V.5. L’Analyse en composante principale
Introduction
V.5.1. La zone d’Oued Méboudja
V.5.1.1. Cycle F1-F2, Plan F1-F2
V.5.2. La zone industrielle de Berrahal
V.5.2.2. Cycle F1-F2, Plan F1-F2
V.5.3. La plaine de l’Oued Zied et la décharge publique
V.5.3.1. Cycle F1-F2, Plan F1-F2
V.5.4. La plaine de Kharézas
V.5.4.1. Cycle F1-F2, Plan F1-F2
Conclusion
CHAP. VI : Evaluation Du Risque (EDR) Santé Et Aptitude des eaux à l’irrigation
VI. Evaluation du risque (EDR) sur la santé humaine
VI.1. La toxicité des métaux lourds
VI.1.1. Le Chrome (Cr)
VI.1.1.1. Impact sur l’environnement
VI.1.1.2. Impact sur la santé
VI.1.2. Le Plomb (Pb)
VI.1.2.1 Impact sur la santé
VI.1.3. Le Fer total (Fe. t)
VI.1.3.1. Impact sur l’environnement
VI.1.3.2. Impact sur la santé
VI.1.4. Le Cuivre (Cu)
VI.1.4.1. Impact sur l’environnement
VI.1.4.2. Impact sur la santé
VI.1.5. Le Nickel (Ni)
VI.1.5.1. Impact sur l’environnement
VI.1.5.2. Impact sur la santé
VI.1.6. Le Zinc (Zn)
VI.1.6.1. Impact sur l’environnement
VI.1.6.2. Impact sur la santé
VI.2. Evaluation des risques des métaux lourds sur la santé
VI.2.1. Définition des concentrations d’exposition
VI.2.2. Estimation des doses d’exposition
VI.2.2.1. Dose journalière d’exposition (DJE)
VI.2.2.2. DJE pour le contact dermique avec le sol
VI.2.2.3. Dose journalière acceptable (DJA)
VI.3. Estimation du risque
VI.3.1. Estimation du risque non cancérigène
VI.3.2. Estimation du risque cancérigène
VI.2. Aptitude des eaux à l’irrigation
VI.2.1. Introduction
VI.2.2. Risque de sodicité et de salinité
VI.2.3. Calcul des paramètres des eaux à usage agricole
VI.2.3.1. Interprétation des résultats
Classe C2S1
Classe C3S1
Classe C4S1
Conclusion

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