Analyses physico-chimiques et biologiques des eaux (Résultats et interprétations)

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Présentation du site d’étude

Située entre les longitudes E 47° 29’ 51’’ et E 47° 31’ 57’’ et entre les latitudes S 18° 56’ 15’’ et S 18° 57’ 27’’, notre zone d’étud e concerne la portion du fleuve Ikopa comprise entre le pont de Tanjombato et celui d’Anosizato (dans le sens de l’écoulement des eaux). Ces eaux fluviales sont le réceptacle denombreuses formes de pollution, entre autres de rejets d’ERI et d’eaux vannes. Les eaux u sées proviennent de 2 ZI dont l’une est située à Tanjombato et l’autre à Ankadimbahoaka. La ZI de Tanjombato, dénomméeZI 1, rassemble plusieurs industries d’activités diversifiées. Une partie de ces industries seulement évacue ses ER dans les eaux du fleuve ; une autre partie rejette leurs eaux ailleurs (par exemple dans les champs de culture environnants). Comme notre site d’étude est le fleuve Ikopa, nous n’allons nous préoccuper que du premier groupe d’industries. Une industrie de lavage de pullovers évacue la plus grande proportion d’eaux usées dansle canal de rejet ; la pollution qu’elle cause est notable. Aux ERI de l’usine de lavage de pullover s’ajoutent les eaux vannes de la ZI et des ménages longeant le fleuve, situés auvoisinage de la ZI.
La ZI d’Ankadimbahoaka, que nous désignerons par ZI 2, regroupe, elle aussi, plusieurs industries dont les domaines d’activité sont variés. Comme le délavage est une activité très polluante, nous allons résumer l’étude de la pollution des eaux fluviales (due aux ERI) par celle des ERI de l’industrie de délavage de denim (jeans) de cette ZI.
L’Ikopa, entre Tanjombato et Anosizato, ne constitue pas uniquement d’eau de navigation. Elle est le lieu d’activités récréatives telles que la nage et la pêche. Ce qui signifie que, outre les impacts qu’ont les ERI sur les eaux réceptrices, des risques sanitaires peuvent être présents ; ils sont notamment dus à certains produits chimiques utilisés dans les industries. L’on note que des poissons issus de ces eaux servent à la consommation humaine. Nous avons aussi remarqué que certaines personnes nagent au voisinage des points de rejet. Une consommation accidentelle d’eau sera une source de contamination pour l’être humain.

Présentation des activités des usines génératrices de la pollution des eaux fluviales

Activités industrielles de la ZI 1 et produitsutilisés

Les eaux évacuées dans le canal de rejet correspondant à la ZI 1 sont constituées par les ERI de l’usine de lavage de pullovers et par les eaux vannes issues des ménages environnants. De ce fait, les eaux rejetées sont à caractère industriel avec une grande proportion d’eaux organiques (eaux vannes).

Les différentes étapes de l’étude

Nous étant rendu compte que les eaux de l’Ikopa, entre Tanjombato et Anosizato, présentent en général un aspect trouble (évalué uellement),vis nous avons étudié la pollution de ces eaux en suivant ces étapes :
● étude préliminaire : nous avons effectué un suivide la qualité des eaux du fleuve par des prélèvements d’échantillons représentatifs, le longdu fleuve entre Tanjombato et Anosizato, en des points espacés de 200 mètres ;
● suivi temporel de la qualité des effluents industriels : un prélèvement horaire des ERI est fait dans le but de déterminer à quelle(s) heure(s) de la journée la pollution reçue par les eaux du fleuve est à son niveau le plus élevé. Cecipermettra de déterminer à quelle heure il faut effectuer les prélèvements pour la caractérisation des rejets.
● étude comparative de la qualité des effluents industriels et des échantillons prélevés en amont et en aval des principales sources de pollution (rejets des 2 ZI répertoriées) : cette mesure est effectuée dans le but de déterminer s’ily a impact des rejets ou non sur le milieu récepteur ;
● étude de la qualité des eaux du fleuve sur les 10mètres à partir du point de déversement des eaux usées : cette mesure est effectuée de manière à mesurer l’atténuation de la pollution.

Mode d’échantillonnage

Le mode d’échantillonnage est primordial. Pour que l’analyse puisse être pertinente, il doit être de qualité et représentatif du milieu à analyser. C’est une opération assez difficile car une erreur induirait de fausses interprétations. Le fleuve est un milieu en changement continuel du fait de la présence de facteurs naturels ou anthropiques. Pour cela, plusieurs critères sont à remplir. [4]

Date de prélèvement

La date de prélèvement permet de situer à quelle période de l’année ont été effectués les divers prélèvements. En ce qui concerne les échantillons représentatifs des eaux riveraines, les prélèvements ont été faits pendant la période sèche. En effet, pendant la période humide, il est impossible de bien localiser les ERI dont les canaux d’évacuation sont totalement submergés dans les eaux du fleuve. Des échantillons prélevés en cette période ne pouvaient être, de ce fait, mis en compar ison avec les ERI car ces derniers sont mélangés avec les eaux réceptrices. La date de prélèvement est choisie de manière à ce que le climat et les conditions générales pouvant influencer les résultats (par exemple la pluie ou même des crachins) restent pratiquement inchangés durant la semaine précédant ladite date. [4]

Pas d’effet de bords

On évite, au maximum, les effets de bords, c’est-à-dire de prendre le « film superficiel ». Une oxygénation trop près de la surface peut modifier, voire fausser, certains résultats liés à la teneur en OD. C’est le cas notamment de la DBO5, de la DCO et de la teneur en MO. On se garde, cependant, à n’effectuer des prélèvements que jusqu’à une profondeur de 50 cm. [4]

Echantillon moyen

Pour avoir une qualité représentative des eaux, on effectue un « échantillon moyen » en mélangeant plusieurs prélèvements en divers points d’une même section. Un seul échantillon peut ne pas suffire pour caractériser d’une façon authentique le caractère de pollution des eaux. En ce qui concerne l’évaluation de la qualité des ERI, on doit s’assurer de l’homogénéité des prélèvements effectués avant de procéder à l’analyse de celles-ci. La bonne homogénéité est déduite de façon visuelle. [4]

Pas de remise en suspension des dépôts

Les prélèvements doivent être réalisés de la manière la plus délicate possible. Pour le prélèvement des échantillons, on se garde de nepas trop agiter les eaux riveraines. Une remise en suspension des dépôts entraînerait une modification de la turbidité, donc une interprétation non authentique des résultats. Une istanced d’au moins 2 mètres, depuis la rive, est à respecter pour des prélèvements effectués depuis les bords du fleuve. [4]

Choix des paramètres

Vu la multitude de produits qu’utilisent les ZI, tant pour la réalisation de leurs activités que pour les entretiens des locaux et des matériels, les effluents formés par les ERI contiennent de nombreuses molécules différentes. De ce fait, il est impossible de procéder à une identification et/ou à une quantific ation individuelle et de manière exhaustive de ces entités. On utilise donc des grandeurs qui servent à caractériser de manière globale et pertinente le niveau de pollution présent dans les eaux. Les paramètres élémentaires, déterminants et complémentaires seront analysés.

Les paramètres élémentaires

Cette catégorie regroupe quelques paramètres physiques. La désignation « paramètres élémentaires » vient du fait de la facilité de mesure de la pollution par ces paramètres.
Ne nécessitant que des matériels facilement accessibles ou ne requérant que la perception visuelle et olfactive, les paramètres complémentaires comprennent les caractéristiques organoleptiques, la température, el pH et le débit. Ils sont effectués de manière à avoir une première estimation de la qualité des eaux, pouvant avoir un impact sur le milieu récepteur.

Les caractéristiques organoleptiques

L’odeur

L’odeur est évaluée par perception olfactive. Il s’agit de l’appréciation d’absence ou de présence, plus ou moins forte, d’émanations volatiles du milieu aqueux provoquant des sensations perçues par l’organe olfactif.

La couleur

La couleur est évaluée dans un seau blanc. Nous n’avons pas déterminé la teinte directement dans le fleuve car la couleur perçue ne représente pas de façon authentique celle des eaux à cause de l’interaction avec la cou leur des autres éléments du milieu.

La température

La température indique le degré de chaleur des eaux. Elle estime l’agitation microscopique des particules. Plus elle est élevée,plus l’eau est de mauvaise qualité. L’unité de mesure de la température est ledegré Celsius(°C).

Le pH

Le pH sert à mesurer l’acidité ou l’alcalinité des solutions aqueuses. Sa valeur varie de 1 à 14 telle que :
· 1< pH<7 : solution acide
· 7< pH<14 : solution alcaline (ou basique)
· pH=7 : solution neutre

Le débit

Le débit exprime la quantité d’eau qui circule parunité de temps. Il est exprimé en litres par seconde (l/s).

Les paramètres déterminants

Cette catégorie regroupe quelques paramètres physiques, chimiques et biologiques. La désignation « paramètres déterminants » vient dufait que seuls quelques paramètres de cette classe peuvent être mesurés sur site et au moyen de matériels dont l’accessibilité n’est pas toujours facile. Les autres paramètres non quantifiés sur site doivent être mesurés au laboratoire ; la conservation des échantillons requiert des méthodes particulières. Tous ces paramètres suffisent à affirmer ou non que le milieu est pollué.
Les paramètres déterminants comprennent la pollution par les substances organiques (OD, DBO5, DCO, MO), la minéralisation des eaux (CE, TDS) etla limpidité des eaux (MeS, turbidité).

La minéralisation des eaux

La minéralisation des eaux est due à la présence d’ions minéraux. Elle est estimée par la CE et le TDS. La minéralisation est dominéepar 8 ions appelés couramment « ions majeurs » : Na+, K+, Ca2+, Mg2+, Cl-, NO3-, SO42-, CO32-. [5]
La CE traduit la capacité d’une solution aqueuse à conduire le courant électrique. Cette notion est inversement proportionnelle à la r ésistivité électrique. L’unité de mesure communément utilisée est leSiemens (S/cm), exprimé souvent en microsiemens (µs/cm ) ou millisiemens (mS/cm). La CE est directement proportionnelle à la quant ité de sels (les sels minéraux) dissous dans l’eau. Ainsi, plus la concentration en solide dissous sera importante, plus la conductivité sera élevée. Généralement, le rapport entre conductivité et concentration ionique s’exprime par approximation de la façon suivante : 2µS/cm = 1ppm = 1 mg/l [6].
Remarque: La quantité en mg/l représente la concentration ne sels dissous.

La limpidité des eaux

La limpidité des eaux est mesurée par la turbiditéet/ou par la teneur en MeS. Par une première approche, la limpidité est évaluée visuellement au moyen d’un prélèvement d’échantillon dans un seau blanc : il s’agit de déterminer si l’eau est trouble ou pas. La limpidité est ensuite mesurée par la turbidité liéeàla teneur en MeS. La pollution d’une eau peut être associée à la présence d’objets flottants, de matières grossières et de particules en suspension. En fonction de la taille des particules, on distingue les matières grossières (décantables ou flottables) et les MeS de( nature organique ou minérale) qui sont insolubles et fines. Cette pollution est à l’origin e de nombreux problèmes comme ceux liés au dépôt de matières ou aux phénomènes de détérioration de matériel.
La turbidité est exprimée enNephelometric Turbidity Units (NTU).
La teneur en MeS est exprimée enmilligrammes par litre (mg/l).

Les paramètres complémentaires

Cette catégorie regroupe quelques paramètres chimiques. Sans qu’ils soient indispensables, les paramètres complémentaires permettent d’apporter une nette précision sur l’état de pollution du milieu à étudier. La désignation « paramètres complémentaires » vient du fait de l’impossibilité d’effectuer l’analyse de ces paramètres sur site. Cette analyse requiert le transport des échantillons représentatifs au laboratoire.
Les paramètres complémentaires comprennent les composés chimiques à l’origine du phénomène d’eutrophisation (les composés azotéset phosphorés) et la concentration en quelques métaux toxiques (Pb, Cr, Cu, Fe, Mn, Zn).
Les concentrations en ces entités sont exprimées enmilligrammes par litre (mg/l).

Méthode d’interprétatio n

Les résultats de notre étude seront interprétés asin:
● Les caractéristiques des ERI seront comparées auxnormes de rejet d’effluents liquides selon le décret n° 2003/464 du 15 Avril 2003 établipar le Ministère de l’environnement de la république de Madagascar [7]. Ainsi, toute valeur non conforme à cette réglementation devrait faire l’objet d’un suivi particulier par le s autorités compétentes car elle pourrait être une cause de la dégradation du milieu récepteur.
● Les caractéristiques des eaux prises en aval des rejets seront comparées à celles des eaux prises en amont pour affirmer ou réfuter l’éventuelle existence d’ impacts des ERI sur les eaux réceptrices. Dans d’autres cas, on pourrait constater que des quantités ne sont pas en concordance avec l’activité des industries. L’interprétation ou la détermination de l’origine de ces constatations sera effectuée au moyen d’enquêtes faites auprès de la population environnante ou d’observations des activités aux alentours des points de prélèvement.
● Nous comparerons les valeurs notées (pour chaque prélèvement) avec celles des caractéristiques des eaux fluviales.

Suivi journalier de la qualité des effluents industriels

Le suivi journalier de la qualité des effluents industriels est effectué à un intervalle de 1 heure, de manière à déterminer à quel(s) moments(s) de la journée la pollution est à
son degré le plus élevé. Ceci permet également deréciserp l’heure de prélèvement des eaux en vue des caractérisations physico-chimiques et biologiques. Un suivi de 3 jours d’affilée nous a permis d’observer une régularité urs la qualité et la quantité des ERI pour les ZI concernées. Les représentations graphiques ansd ce paragraphe sont construites en ayant fait la moyenne des valeurs journalières pour chaque heure donnée et pour chaque paramètre.

Suivi journalier de la qualité des effluents ndustriels de la ZI 1

Suivi de la qualité des effluents selon les paramètres élémentaires

Les caractéristiques organoleptiques

Concernant les caractéristiques organoleptiques, on a noté une forte odeur tout au long de la journée, avec une accentuation vers 17h; la couleur quant à elle, est de plus en plus intense vers cette heure.

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Table des matières

Partie I : Contexte général de l’étude
1- Fonctions et usages de l’eau
2- Présentation du site d’étude
3- Présentation des activités des usines génératrices de la pollution des eaux fluviales
3-1- Activités industrielles de la ZI 1 et produits utilisés
3-2- Activités industrielles de la ZI 2 et produits utilisés
3-2-1- Produits utilisés par l’usine de délavage de la ZI 2
3-2-2- Procédé industriel pour l’usine de lavage de la ZI 2
Partie II : Méthodologie
1- Les différentes étapes de l’étude
2- Mode d’échantillonnage
2-1- Date de prélèvement
2-2- Pas d’effet de bords
2-3- Echantillon moyen
2-4- Pas de remise en suspension des dépôs
3- Choix des paramètres
3-1- Les paramètres élémentaires
3-1-1- Les caractéristiques organoleptiques
3-1-2- La température
3-1-3- Le pH
3-1-4- Le débit
3-2- Les paramètres déterminants
3-2-1- La pollution par les substances organiques
3-2-2- La minéralisation des eaux
3-2-3- La limpidité des eaux 1
3-3- Les paramètres complémentaires
4- Méthode d’interprétation
Partie III : Analyses physico-chimiques et biologiques des eaux (Résultats et interprétations)
1- Etude préliminaire : suivi de la qualité des eaux le long du fleuve selon quelques paramètres de pollution
1-1- Les paramètres élémentaires
1-1-1- Les caractéristiques organoleptiques
1-1-2- La température
1-1-3- Le pH
1-2- Les paramètres déterminants
1-2-1- La minéralisation des eaux (CE, TDS)
1-2-3- La limpidité des eaux (Turbidité)
1-2-4- Saturation en Oxygène Dissous (OD)
2- Suivi journalier de la qualité des effluents industriels
2-1- Suivi journalier de la qualité des effluents industriels de la ZI 1
2-1-1- Suivi de la qualité des effluents selon les critères élémentaires (caractéristiques organoleptiques, température, pH, débit)
2-1-2- Suivi de la qualité des effluents selon les critères déterminants (OD, CE, TDS, turbidité)
Conclusion sur le suivi de la qualité des effluents de la ZI 1
2-2- Suivi journalier de la qualité des effluents industriels de la ZI 2
2-2-1- Suivi de la qualité des effluents selon les paramètres élémentaires (caractéristiques organoleptiques, température, pH)
2-2-2- Suivi de la qualité des effluents selon les paramètres déterminants (OD, CE, TDS, turbidité)
Conclusion sur le suivi journalier de la qualité des effluents de la ZI 2 34
3- Etude comparative de la qualité des effluents industriels et des échantillons en amont et en aval des rejets
3-1- Les paramètres élémentaires
3-1-1- Les caractéristiques organoleptiques
3-1-2- La température
3-1-3- Le pH
3-1-4- Le débit
3-2- Les paramètres déterminants
3-2-1- La pollution par les substances organiques (OD, DBO5, DCO, MO)
3-2-2- Minéralisation des eaux (CE, TDS, cations majeurs, anions majeurs)
3-2-3- Limpidité des eaux (turbidité, MeS)
3-3- Les paramètres complémentaires
3-3-1- Paramètres chimiques indicateurs de la pollution azotée et phosphorée à l’origine de l’eutrophisation (composés azotés, composés phosphorés)
3-3-2- Paramètres d’évaluation de la pollution toxique (métaux lourds)
4- Suivi de la qualité des eaux fluviales sur les 10 mètres après le point de rejets
4-1- Suivi de la qualité des eaux fluviales sur les 10 mètres après le point de rejet de la ZI 1
4-1-1- Suivi de la qualité des eaux selon les paramètres élémentaires (caractéristiques organoleptiques, température, pH)
4-1-2- Suivi de la qualité des eaux selon les paramètres déterminants (OD, CE, TDS, turbidité)
Conclusion du suivi de la qualité des eaux réceptrices sur 10 mètres après le point de rejet de la ZI 1
4-2- Suivi de la qualité des eaux fluviales sur les 10 mètres après le point de rejet de la ZI 2
4-2-1- Suivi de la qualité des eaux selon les critères élémentaires (caractéristiques organoleptiques, température, pH)
4-2-2- Suivi de la qualité des eaux selon les paramètres déterminants (OD, CE, TDS, turbidité)
Conclusion du suivi de la qualité des eaux réceptrices sur 10 mètres après le point de rejet de la ZI 2
Conclusion sur les analyses physico-chimiques et biologiques des eaux
RESUME – CONCLUSION GENERALE 
BIBLIOGRAPHIE 

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