Transfert des polluants dans les eaux souterraines 

Cycle de l’eau 

Le cycle de l’eau est décrit par l’hydrologie à partir de l’évaporation de l’eau de mer ou de l’eau de surface de la terre, il se forme des nuages ; ces derniers retombent ensuite sur le sol sous forme de pluies. Une partie de cette eau de pluies (25%) s’infiltre dans le sol et devient de l’eau souterraine ; une autre partie coule dans les cours d’eau et les rivières et parviennent jusqu’à la mer (15% de l’eau de pluies). Le cycle de l’eau peut recommencer avec les 60% restants.

Propriétés de l’eau

L’eau est un constituant essentiel des êtres vivants. Elle représente 60 à 90% de la masse des cellules et des tissus. Le rôle prépondérant de l’eau en biologie est dû à ses propriétés physiques et chimiques. L’eau n’est pas pure, elle est constituée par d’autres éléments qui peuvent être indispensables ou toxiques pour l’organisme. (3) Etude de la qualité des eaux souterraines approvisionnant les Pompes Tany de la CommuneUrbaine de Vatomandry.

Propriétés physiques de l’eau

L’eau est une entité composée par des molécules d’eau. Cette molécule est formée par un atome d’oxygène lié à deux atomes d’hydrogène par des liaisons covalentes O-H. Des liaisons hydrogènes intermoléculaires forment l’eau. C’est le seul composé naturel qui existe sous 3 états : solide, liquide (l’état le plus fréquent) et gazeux, dans les conditions rencontrées sur terre.
A l’état gazeux (sous forme de vapeur), l’eau correspond exactement à la formule H2O et en particulier au modèle simple triangulaire avec un angle interatomique de 105° dû à l’électronégativité de deux de ses pôles.

Matières minérales 

L’eau contient beaucoup d’ions dissouts dont les principaux sont le calcium (Ca 2+ ), le magnésium (Mg 2+ ), le sodium (Na + ), le potassium (K + ), les carbonates (CO 3 2-), les bicarbonates (HCO3 -), les sulfates (SO 4 2-), les chlorures (Cl -) et les nitrates (NO 3 -). Ces matières minérales proviennent du lessivage du sol par les eaux de pluies. Leur teneur dans l’eau dépend de la nature des roches du bassin hydrographique. Elle varie du milligramme par litre au gramme par litre pour les eaux les plus salées.
L’eau contient aussi des éléments nutritifs, ou nutriments. Il s’agit de l’azote (contenu dans l’ammoniaque, les nitrites et les nitrates), du phosphore (en moins grande concentration contenu dans les phosphates, du microgramme au milligramme par litre), de la silice et aussi du fer et du manganèse.
Certains éléments ne sont présents qu’à l’état de traces (de 0,1µg.L -1 à 100µg.L -1 ) comme l’arsenic, le cuivre, le cadmium, le manganèse, le fer, le zinc, le cobalt, le plomb. Ils proviennent des roches mais aussi parfois des activités industrielles et domestiques. L’eau contient également des matières minérales en suspension (matériaux argileux, limons, …).

Matières organiques 

Les matières organiques peuvent être présentées sous forme dissoute : carbohydrates, acides humiques, pigments, composés d’origine artificielle (hydrocarbures, solvants chlorés, pesticides). Elles peuvent aussi être en suspension: c’est le cas des déchets végétaux. Elles proviennent pour l’essentiel de la dégradation de la matière organique présente dans le milieu naturel ou dans les sols lessivés par les eaux de pluies (décomposition de débris de plantes et d’animaux) ; elles proviennent aussi de composés issus de l’activité humaine. Leur concentration, infime dans les eaux profondes, peut atteindre quelques dizaines de milligrammes par litre dans les eaux de surface..

Pollution de l’eau

Types et origines de la pollution 

La pollution de l’eau se traduit par l’altération de sa qualité qui rend son utilisation dangereuse et/ou par les usages qui perturbent l’équilibre de l’écosystème. Elle peut affecter aussi bien les eaux de surface que les eaux souterraines.
L’eau peut être polluée par plusieurs types d’éléments dont leurs origines sont différentes (anthropiques ou naturelles) : les rejets et effluents industriels, les déchets et eaux usées domestiques, les activités agricoles et la décomposition des débris végétaux et animaux.
La pollution de l’eau peut être classée en trois catégories : la pollution organique, la pollution inorganique et la pollution microbiologique.

Pollution organique

Les activités domestiques urbaines et industrielles génèrent essentiellement des déchets ménagers solides et des effluents liquides qui ne sont pas traités avant leur déversement dans le milieu naturel.
Les matières organiques sont issues principalement de la décomposition des débris végétaux ou animaux. Leur origine est autochtone ou allochtone par infiltration en suivant le transport hydrique. Les rejets industriels, domestiques et urbains peuvent être source de matières organiques. Les activités agricoles (épandage, pesticides,…) sont aussi responsables de la présence des substances organiques dans l’eau.
Par ailleurs, la teneur en matière organique est un élément prépondérant sur l’évolution de la qualité de l’eau en réseau de distribution car sa présence peut entraîner un développement de bactéries. En outre, certaine eau traitée par chloration peut devenir très dangereuse car l’apparition d’un goût et d’une odeur désagréable est la conséquence de la formation des organochlorés ; certains de ses dérivés sont potentiellement toxiques comme les lactones chlorés..

Pollution inorganique 

La pollution inorganique est la plus dangereuse et la plus difficile à éliminer. Les substances mises en cause sont très variables ; elles se présentent surtout sous forme dissoute.
Les rejets de l’industrie chimique sont les principaux responsables de la pollution de l’eau de surface. Le calcium et le magnésium peuvent provenir du terrain traversé. Ils déterminent la dureté de l’eau. Une eau dure diminue l’efficacité de pouvoir détersif des savons..
Les nitrates, les nitrites, l’ammoniaque et les sulfates résultent de la dégradation ou de la décomposition des matières organiques présentes dans l’eau. De nombreux facteurs sont à l’origine de leur présence dans l’eau : le lessivage de terre cultivée renfermant des engrais ou traitée par pesticides, les effluents domestiques, l’épandage des boues d’égout, les effluents industriels et les dépôts d’ordures.
L’ammoniaque et les nitrites peuvent aussi provenir de la réduction des nitrates, soit par les bactéries, soit par les ions réducteurs tels que les ions ferreux. L’ammoniaque confère à l’eau un goût désagréable.
Les phosphates proviennent essentiellement de la décomposition des matières végétales et animales qui sont minéralisées par les micro-organismes. Les phosphates sont à l’origine de la prolifération excessive des algues dans l’eau.
La diminution de la teneur en oxygène dissous dans l’eau est due à la présence des matières biologiquement oxydables, de la présence de l’ammoniaque et d’organisme de germes aérobies. Un épuisement d’oxygène dissout s’accompagne d’une anaérobiose favorisant la réduction des nitrates en nitrites et la transformation des sulfates en sulfures responsables des mauvaises odeurs.
Suite aux activités agricoles et industriels, il pourrait y avoir différentes sortes de pollutions telles que..

Pollution par les pesticides 

Les pesticides sont des composés chimiques dotés de propriétés toxicologiques tels que les insecticides, les raticides, les fongicides et les herbicides. Ils sont utilisés par les agriculteurs pour lutter contre les insectes ou les plantes comme les champignons, les mauvaises herbes jugées nuisibles aux plantations. Ces produits chimiques se déversent dans l’eau et peuvent atteindre la nappe d’eau souterraine.

Pollution chimique 

La pollution chimique est provoquée par le rejet des matières minérales comme les acides, le cadmium, le chrome, le mercure, le zinc, le cuivre et le plomb. Ce type de pollution provient généralement des rejets de tanneries, de papeteries et d’usines métallurgiques.

Pollution thermique

Ce type de pollution intervient le plus souvent lorsque des usines rejettent des effluents à une température voisine de 70°C. Dans ce cas, la destruction de la faune et de la flore est presque totale à cause de la température élevée.

Pollution radioactive

La pollution radioactive est une pollution d’origine naturelle ou une pollution due à des accidents d’origine nucléaire (centrale nucléaire de Tchernobyl, avril 1986). Les éléments radioactifs les plus souvent trouvés dans la composition de l’eau sont l’uranium et le plutonium qui se désintègrent en cascade pour aboutir à un élément stable.

Pollution microbiologique

Elle concerne les bactéries, les virus, les champignons, les protozoaires, et les œufs de parasites. Ils sont présents dans la mer, les eaux de surface et les eaux souterraines. Les conditions anaérobies généralement rencontrées dans les eaux souterraines en limitent cependant la diversité. Les bactéries, les virus et les autres agents pathogènes rencontrés dans les eaux souterraines proviennent des fosses septiques, des décharges, des épandages d’eaux usées, de l’élevage, des matières fermentées, des cimetières et du rejet d’eaux superficielles.
Ces pollutions peuvent être aussi dues à des fuites de canalisations et d’égouts ou à l’infiltration superficielle.
La majorité de ces microorganismes nocifs, susceptibles d’engendrer des infections humaines redoutables, est diffusé dans l’environnement hydrique par l’intermédiaire des souillures fécales humaines ou animales. Les pollutions microbiologiques se rencontrent surtout dans les aquifères à perméabilité de fissure (craie, massifs calcaires) dans lesquels la fonction épuratrice du sous-sol ne peut s’exercer. Les émergences de type karstique avec des circulations souterraines rapides sont par conséquent très vulnérables à cette pollution.
Dans les aquifères à porosité inter granulaire, une contamination bactérienne implique une source proche de pollution (puisard, défaut d’étanchéité du captage, rejet de station d’épuration, décharges,…).

Transfert des polluants dans les eaux souterraines 

Le transfert peut se faire par deux voies : soit par l’entrée d’eau de surface, soit par le sol.

Entrée d’eau de surface

Ce transfert est favorisé par l’existence des voies d’infiltration jusqu’à la nappe telles que : les galeries creusées par les vers, les fentes de sécheresse, les terrains fissurés et karstiques et les sols perméables.

Rôles du sol

Ce transfert est conditionné par la nature du sol et la capacité de migration des polluants.
Le type de sol conditionne la vitesse des liquides qui s’infiltrent à partir des fosses et des tranchées de drainage. Les argiles qui gonflent par l’humidité peuvent devenir imperméables.
D’autres sols, comme les limons et les sables fins, peuvent être perméables à l’eau claire mais ne laisse pas passer des effluents trop chargés en matières solides.
Les modalités et le temps de transfert des polluants sont très variables ; ils font appel à trois processus distincts : les caractéristiques des sols et leur humidité, les réactions chimiques des molécules avec l’eau et le milieu et l’activité microbienne. Ainsi, une nappe peut être protégée pour un type de pollution et ne l’est pas pour une autre.
La propagation et l’évolution des polluants, de la surface aux lieux d’utilisation, s’effectuent en trois étapes : le transfert dans le sol, le transfert dans la zone non saturée et le transfert en milieu saturé.

Conséquences de la pollution de l’eau

Les conséquences de la pollution de l’eau ne sont pas nécessairement directes et immédiates. Pourtant, il faut les prévenir puisqu’elles peuvent être graves et difficiles à remédier. Elles sont multiples et peuvent avoir des effets sur la santé et sur la nature.

Effets sur la santé

La pollution de l’eau peut affecter la santé de l’Homme. L’eau véhicule en particulier un grand nombre de micro-organismes, de bactéries, de virus et de protistes qui y vivent et s’y développent ; l’eau véhicule aussi des éléments chimiques comme les nitrates et le cadmium qui peuvent provoquer des maladies mortelles surtout chez les nourrissons. Le cadmium, présent dans les engrais dérivés des boues d’épuration, est susceptible d’être stocké par les plantes cultivées, la consommation ultérieure de ces végétaux contaminés peut provoquer des troubles digestifs sérieux et atteindre le foie ou les reins.
Les métaux lourds ont des effets toxiques sur le système nerveux central et périphérique. Les enfants exposés de manière prolongée à de faibles doses de plomb peuvent développer le saturnisme (maladie caractérisée par divers troubles de croissance, de développement du système nerveux central, de développement intellectuel et de comportement). Chez les adultes, à fortes doses, les aturnisme peut induire des troubles de la reproduction, des insuffisances rénales, des encéphalopathies. (19)
La présence d’éléments radioactifs dans l’eau peut provoquer des cancers s’il entre dans le corps humain par la voie digestive ou par inhalation. Certaines bactéries (notamment le colibacille responsable des colibacilloses et le vibrion cholérique) et certaines amibes, véritables parasites du corps humain, déclenchent de fortes diarrhées. Lorsqu’aucun soin n’est dispensé, les pertes d’eau peuvent conduire à une déshydratation importante de l’organisme et pourrait entraîner la mort. La fièvre typhoïde est due à une bactérie qui provoque des troubles digestifs et une forte fièvre.

Effets sur l’environnement

La majorité des polluants reste toujours dans la nature (eau, sol, air) tant qu’il n’y a ni assainissement ni de traitement. La nature est donc la première victime de la cause de toute sorte de pollution.
La pollution chimique rend la terre stérile. Elle engendre des mauvaises odeurs ; la région polluée n’est plus habitable quand la pollution persiste.

Table des matières

INTRODUCTION
I : ETUDES BIBLOGRAHIQUES
I.1 Cycle de l’eau
I.2 Propriétés de l’eau
I.2.1 Propriétés physiques de l’eau
I.2.2 Propriétés chimiques de l’eau
I.2.2.1 Eau solvant
I.2.2.2 Ionisation
I.2.2.3 Propriété d’oxydo-réduction
I.3 Réserves d’eau
I.3.1 Eau de mer
I.3.2 Eau douce
I.4 Composition chimique de l’eau
I.4.1 Matières minérales
I.4.2 Matières organiques
I.5 Vulnérabilité des nappes souterraines
I.5.1 Protection naturelle des eaux souterraines
I.6 Pollution de l’eau
I.6.1 Types et origines de la pollution (9)
I.6.1.1 Pollution organique
I.6.1.2 Pollution inorganique (10)
I.7 Transfert des polluants dans les eaux souterraines
I.7.1 Entrée d’eau de surface
I.7.2 Rôles du sol
I.8 Conséquences de la pollution de l’eau
I.8.1 Effets sur la santé
I.8.2 Effets sur l’environnement
I.9 Réglementations et normes
I.9.1 Qualité de l’eau souterraine
I.9.2 Normes de qualité de l’eau de consommation
I.9.2.1 Recommandations de l’OMS (11)
I.9.2.2 Recommandation de l’Etat Malagasy (17)
I.10 Rôles biologiques de la composition minérale de l’eau
II PRESENTATION DU SITE D’ETUDE ET METHODOLOGIE 
II.1 PRESENTATION DU SITE D’ETUDE
II.1.1 Historique et localisation (23)
II.1.2 Sol (20)
II.1.3 Climat
II.1.4 Hydrologie
II.1.5 Monographie de la CUV (23)
II.1.6 Végétation (23)
II.1.7 Activités économiques de la population
II.1.8 Equipements et infrastructures
II.2 Méthodologie générale
II.2.1 Documentation
II.2.2 Enquêtes et collectes des données .
II.2.3 Caractéristiques environnementales des points
II.3 ECHANTILLONNAGE
II.4 CHOIX DES PARAMETRES
II.4.1.1 Principes d’analyses
III ETUDE QUALITATIVE DES ECHANTILLONS ET DISCUSSIONS DES RESULTATS
III.1 Résultats des analyses
III.1.1 Choix des sites de prélèvement
III.1.2 Objectif de l’analyse de la qualité de l’eau
III.1.2.1 Méthodologie
III.1.2.2 Démarche méthodologique appliquée
III.2 DISCUSSIONS
III.2.1 Paramètres physiques de l’eau
III.2.1.1 Température
III.2.1.2 Turbidité
III.2.1.3 pH
III.2.1.4 Conductivité
III.2.2 Paramètres chimiques
III.2.2.1 Ion ammonium, nitrites et nitrates
III.2.2.2 Fluor
III.2.2.3 Dureté
III.2.2.4 Ions Fe++
III.2.3 Paramètre bactériologique
III.2.3.1 Coliformes totaux et les coliformes fécaux
III.2.3.2 Résultats des analyses microbiologiques
III.2.4 Enquêtes auprès de chaque ménage
III.2.4.1 Possession de latrines
III.2.4.2 Possession de douche
III.2.4.3 Possession de bassin pour le lavage de vaisselle et de linge
IV : RECOMMANDATIONS ET OPTIONS TECHNIQUES POUR L’AMELIORATION DES POMPES TANY
IV.1 RECOMMANDATIONS
IV.1.1 Risques et recommandations
IV.1.2 Options techniques pour l’amélioration des Pompes Tany (25)
IV.1.2.1 Description de l’ouvrage
CONCLUSION GENERALE 
V Bibliographie
Annexe 1 : Indications sur les paramètres à analyser (26)
Annexe 2 : Fiche de collecte de données sur la qualité de l’eau (26)
Annexe 3 : Fiches d’investigation sanitaire
V.1 Dureté
V.1.1 Principe
V.1.2 Réactifs
V.1.3 Mode opératoire
V.2 Dosage du fer total (méthode hydrocure)
V.2.1 Principe
V.2.2 Matériels
V.2.3 Mode opératoire