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INTRODUCTION GENERALE
Depuis 1966 jusqu’aujourd’hui, la décharge d’Andralanitra est désignée comme étant le site principal et officiel de dépôt des ordures ménagères de la ville d’Antananarivo, de mise en décharge des déchets solides sans aucun traitement préalable et sans aucunes mesures de protection des sous-sols. Actuellement, la décharge constitue un facteur de risque de contamination des sols, des plantes et des eaux souterraines. De grandes quantités de métaux lourds (sous formes solides) sont présentes dans le stockage des déchets étant donné que les métaux lourds sont présents dans la plupart des constituants des déchets (piles, fils électriques…) [1]. De plus, les activités humaines passées et présentes, en particulier les activités industrielles, agricoles ou domestiques libèrent dans l’environnement une grande variété des substances potentiellement dangereuses appelées globalement contaminants ou polluants. Ces substances sont rejetées vers les milieux de transfert et d’exposition qui sont l’air, l’eau et le sol [2]. Et ces substances sont des ressources de métaux lourds. Les métaux lourds sont des facteurs polluants importants pour les écosystèmes aquatiques à cause de leur toxicité et de leur capacité d’accumulation. Les pollutions d’origine métalliques constituent un des risques majeurs dans le monde actuel [3] et le problème des sols contaminés est aujourd’hui très préoccupant pour les pays émergents. Les métaux lourds tels que le plomb (Pb), le cadmium (Cd), le cuivre (Cu), le zinc (Zn), et le mercure (Hg) ne peuvent être biodégradés et donc persistent dans l’environnement pendant de longues périodes alors qu’ils sont continuellement rajoutés dans les sols. En effet, l’accumulation des métaux lourds dans l’environnement peut se répercuter sur la santé de l’Homme et de nombreux animaux. Les métaux lourds peuvent s’infiltrer vers les eaux souterraines à travers les couches sédimentaires par lixiviation des liquides des déchets qui contiennent une quantité significative de polluants à la fois organiques et inorganiques [4]. La migration de ces métaux lourds entraine une contamination des sols et une dégradation de la quantité et de la qualité des eaux souterraines et des plantes. Il en est de même pour l’utilisation intense des engrais chimiques, des fertilisants, des éléments azotés, phosphorés et métalliques [5]. Ainsi, ces métaux lourds peuvent se réintroduire dans la chaîne alimentaire par l’intermédiaire des végétaux et des organismes vivants du sol [2].
Ainsi, notre thème de recherche s’intitule « Evaluation de la migration des métaux lourds dans les sols et de leurs transferts vers les plantes : cas de la décharge des déchets ménagers d’Andralanitra »
L’objectif de ce travail consiste à évaluer la migration des métaux lourds dans les sols, de
leurs transferts sol-plantes afin de pouvoir estimer les risques potentiels pour la santé
humaine. Divers échantillonnages des sols, un échantillonnage des plantes de la décharge ainsi que des plantes aux alentours de celle-ci ont été faits dans le cadre de terrain. Dans ce travail, les analyses ont été faites par la polarographie qui est une méthode très sensible pour les analyses des éléments-traces métalliques. Le présent travail est divisé en deux grandes parties :
La première partie est centrée sur la synthèse bibliographique concernant les généralités sur les métaux lourds, à savoir leurs définitions, origines, modes migration dans les sols et de leurs transferts vers les plantes et ses impacts sur la santé humaine. La deuxième partie comporte :
– La présentation de la zone d’étude ;
– Les matériels et les protocoles expérimentaux ;
– Les résultats et discussions.
– La conclusion.
GENERALITES SUR LES
METAUX LOURDS
GENERALITES SUR LES METAUX LOURDS
Les métaux lourds.
Définition des métaux lourds.
Les définitions des métaux lourds sont multiples et dépendent du contexte dans lequel on se situe ainsi que de l’objectif de l’étude à réaliser.
D’un point de vue purement scientifique et technique, les métaux lourds peuvent être également définis comme :
• tout métal ayant une densité supérieure à 5mg/cm3,
• tout métal ayant un numéro atomique élevé, en général supérieur à celui du Sodium (Z=11),
• tout métal pouvant être toxique pour les systèmes biologiques.
Certains chercheurs utilisent des définitions plus spécifiques encore. Le géologue, par exemple, considérera comme métal lourd tout métal réagissant avec la pyrimidine (C6H5N).
Dans le traitement des déchets liquides, les métaux lourds indésirables auxquels on s’intéresse principalement sont : l’arsenic (As), le cadmium (Cd), le chrome (Cr), le mercure(Hg), le nickel (Ni), le plomb (Pb), le sélénium (Se), le zinc (Zn).
Dans les sciences environnementales, les métaux lourds associés aux notions de pollution et de toxicité sont généralement : l’arsenic (As), le cadmium (Cd), le chrome(Cr), le cuivre (Cu), le mercure (Hg), le manganèse (Mn), le nickel (Ni), le plomb (Pb), l’étain (Sn), le zinc (Zn) [6]. Ces éléments peuvent être à l’état de traces.
Conventionnellement, il existe des éléments dits traces (ou éléments en traces) qui sont les 80 éléments chimiques, constituants de la croûte terrestre continentale, dont la concentration est pour chacun d’entre eux inférieure à 0,1 %. Ils ne représentent à eux tous que 0,6 % du total, alors que les 12 éléments majeurs interviennent pour 99,4 %. Fer, aluminium et manganèse sont les éléments majeurs les plus souvent analysés. Lorsque les éléments traces sont des métaux (par exemple Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, Zn), ils sont nommés « éléments traces métalliques » (ETM) [26].
L’Arsenic qui est un métalloïde lourd, l’arrêté au 2 février 1998, qui définit les éléments devant faire l’objet d’un contrôle pour les installations classées, prend en compte Cd, Hg , Ni , As , Co , Pb , Sb , Cr , Cu , Mn,; V, Sn , Se , Te , Z.
Origine des métaux lourds
Les métaux sont naturellement présents dans les roches mères sur lesquelles se développent les sols. En effet, que ces roches soient d’origine magmatique ou sédimentaire, qu’elles soient acides ou basiques, elles contiennent à des teneurs variables des ETM. Les ETM sont donc naturellement présents dans les sols à des niveaux de concentration qui dépendent du type de sol. En effet des particules très fines d’origine naturelle peuvent se déplacer sur de très longues distances ; c’est le cas notamment des poussières libérées dans l’atmosphère par l’activité volcanique. Par ailleurs, la plupart de la présence des métaux lourds dans les sols sous certaines formes sont aussi liées à l’activité humaine : stockage des déchets industriels et urbains (mines et fonderies des métaux ions ferreux, décharges publiques) [2;7]. Toutefois, les différentes activités humaines contribuent également à augmenter leur quantité comme :
Les pratiques agricoles (pratique de la fertilisation à l’aide de compost urbain à l’aide des boues de station d’épuration) ;
L’utilisation des véhicules à essence au plomb ;
L’incinération directe des ordures ménagères ;
les poussières des industries métallurgiques ;
les déchets déversés directement sans aucun tri ni traitement.
Table des matières
REMERCIEMENTS
TABLE DES MATIERES
LISTE DES PHOTOS
LISTE DES ABREVIATIONS
INTRODUCTION GENERALE
PARTIE A : SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE
Chapitre I: GENERALITES SUR LES METAUX LOURDS
I.1 Les métaux lourds.
I.1.1 Définition des métaux lourds.
I.1.2 Origine des métaux lourds
I.2 Pollution du sol en métaux lourds produite par le dépôt d’ordure
I.2.1 Mode de transfert des métaux lourds dans le sol.
I.2.1.1 Caractéristiques physico-chimiques des éléments-traces.
I.2.1.2 Paramètres liés à l’environnement du dépôt
I.2.1.3 Facteurs modifiant la mobilité des métaux lourds dans le sol
I.3 Pollution des plantes en métaux lourds
I.3.1 Les facteurs contrôlant le prélèvement des métaux lourds
I.3.1.1 Facteurs liés au sol
I.3.1.2 Facteurs liés à la plante du sol
I.3.1.3 Facteurs climatiques
I.3.2 Mode de transfert des métaux lourds
I.3.2.1 Le transfert sol-plante
I.3.2.2 Le transfert vers l’homme
I.4 Impacts des métaux lourds sur l’environnement
I.4.1 Impacts sur les sols
I.4.2 Impacts sur les plantes
I.4.3 Impact sur les eaux souterraines
I.5 Toxicité des métaux lourds chez l’homme
I.6 Pollution par les métaux lourds : le cas du plomb
I.6.1 Le plomb
I.6.1.1 Caractéristiques physico-chimiques du plomb
I.6.1.2 Sources d’exposition au plomb
I.6.1.3 Mode d’utilisation
I.6.1.4 Devenir du plomb dans l’environnement
I.6.1.5 Risques toxicologiques
I.6.1.6 Evaluation des teneurs en plomb dans les sols et dans les plantes
PARTIE B : ETUDE EXPERIMENTALE
Chapitre II : PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDE
II.1 localisation du site d’Andralanitra
II.2 Historique
II.3 Situation géographique
II.4 Hydrologie
II.5 Contexte climatique
Chapitre III- MATERIELS ET PROTOCOLES EXPERIMENTAUX
III.1 Les sols
III.1.1 Prélèvements
III.1.2 Prétraitement
III.1.3 Mise en solution
III.1.4 Conditionnement des échantillons
III.2 Les Plantes
III.2.1 Techniques de prélèvement
III.2.2 Préparation des échantillons des plantes étudiés
III.2.3 Minéralisation, mise en solution
III.4 Analyses des métaux lourds
III.4.1 Appareillages
III.4.2 Principe
Chapitre IV: RESULTATS ET DISCUSSIONS
I.1 Les sols
I.1.1 Caractérisation physico-chimique des sols S1, S2 et S3
I.2.2 Extraction du plomb
I.2.2.1 Préparation des solutions étalons
I.2.2.2 Analyses des échantillons
I.2.3 Résultats
II.2 Les plantes
II.2.1 Les tubercules de taro et les feuilles de courge
II.2.1.1. Teneur en plomb dans les plantes
II.2.1.2 Extraction du plomb
CONCLUSION
BIBLIOGRAPHIE
ANNEXES
ANNEXE I
ANNEXE II
