Les contaminants metalliques dans l’ecosysteme aquatique

LES CONTAMINANTS METALLIQUES DANS L’ECOSYSTEME AQUATIQUE

GENERALITES SUR LES METAUX 

Les organismes vivants exercent une sélectivité à l’égard de la charge métallique de leur corps. Les éléments Na, K, Mg et Ca sont présents en grande quantité car ils ont un rôle essentiel dans les fonctions métaboliques (éléments majeurs) alors que d’autres métaux sont présents en beaucoup plus faibles concentrations (oligo-éléments). Parmi les oligo-éléments, il existe ceux qui sont essentiels à la vie (Fe, Cu, Co, Mn, Zn, Al, Mo, Si, V) et ceux qui ne le sont pas (Sb, As, Ba, Be, Cd, Pb, Hg, Se, Ag).

Le cadmium
Il fait partie des éléments en traces métalliques dits non essentiels (Turkmen etal., 2005 ; Miquel,2001). Il provoque des dysfonctionnements du système rénal, hépatique, gastro-intestinal et reproductif des êtres vivants (Amiard etal, 1987). L’apport de cadmium aux milieux côtiers provient en partie du compartiment atmosphérique (fumées et poussières des fonderies, des produits de l’incinération des matériaux recouverts de cadmium) et provient d’autre part des lessivages des terrains agricoles renfermant des engrais). Sa demi-vie biologique peut aller de 10à 30ans (Nriagu et Pacyna, 1988).

Le cuivre
Est indispensable au métabolisme des êtres vivants (Clemens, 2001 ;Munoz Olivas,2001).La toxicité vis-à-vis des organismes marins dépend de la forme chimique du cuivre et de son état d’oxydation. Cet élément trace entre dans la composition de nombreux produits phytosanitaires, il se retrouve par conséquent dans le milieu marin et est à l’origine de perturbations au niveau des espèces (Nakhlé, 2005) .Le cuivre dans les écosystèmes côtiers provient essentiellement du rejet des eaux usées urbaines et industrielles (métallurgie, chimie) et du lessivage des sols agricoles.

Le cuivre est bio disponible pour les organismes sous le degré d’oxydation (I) ou(II), à partir de sels inorganiques ou de complexes organiques.

Le plomb
Fait partie des ETM (Eléments en Traces Métalliques) non essentiels (Miquel, 2001 ; Turkmen etal., 2005).Il peut être bio-amplifié dans les systèmes biologiques devenant un potentiel contaminant pour les différents maillons trophiques (Amiard etal, 1987). Dans l’environnement, le plomb est majoritairement présent dans le compartiment atmosphérique et provient des fonderies, des industries de la métallurgie, de la combustion du charbon, de l’incinération des déchets et des gaz d’échappement des véhicules. Le flux le plus important de plomb à l’océan provient de l’atmosphère (Gagneux-Moreaux, 2006). Le plomb apparait être moins toxique à concentration molaire égale que le cuivre, par la formation de complexes avec les hydroxydes ou les silicates dans le milieu (Stauber et Florence, 1989) .

Le zinc
Est un métal dit essentiel. Il est impliqué dans de nombreux processus physiologiques et est donc indispensable à la vie d’un grand nombre d’organismes. A de fortes concentrations, il devient toxique pour les végétaux et les animaux et constitue un contaminant majeur pour le milieu terrestre et aquatique. (Hemalatha etal, 2006 ; Lafabrie, 2007).

Le fer
Il ne présente pas de toxicité directe pour les êtres vivants (Gaujous, 1995). C’est un oligoélément indispensable à tous les êtres vivants, intervient dans les constitutions des molécules d’hémoglobine, des hématies et des myoglobines des muscles. Il joue un rôle important dans les processus d’oxydoréduction cellulaire, comme constituant de systèmes électro actifs dans les pigments respiratoires des vertébrés (Nizamov, 1976) .

REPARTITION DES METAUX DANS L’EAU ET LES SEDIMENTS

Les métaux sont présents naturellement dans le milieu, provenant des processus d’altération des roches. Les activités anthropiques entrainent des pollutions métalliques en concentrant dans des zones précises ,certaines espèces métalliques. Les métaux ne sont pas assimilables par un organisme vivant sous toutes leurs formes. La concentration en métal total dans un environnement ne peut donc pas permettre de prédire l’impact toxicologique et la bioaccumulation de ce métal dans les organismes. La fraction bio disponible d’un micropolluant, représente l’ensemble des molécules présentes dans le milieu et susceptibles d’entrer en contact et/ou de contaminer les organismes. Il existe trois manières complémentaires d’estimer la biodisponibilité d’un polluant :

➤ Méthode chimique : La méthode chimique consiste à décrire les différentes formes chimiques sous lesquelles se trouve le contaminant dans le milieu (spéciation des métaux).

➤ Méthode chimique et biologique : La méthode chimique et biologique permet de mesurer la concentration en polluant accumulé dans un organisme exposé.

➤ Méthode biologique : La méthode biologique, mesure la réponse au sens large (toxique, enzymatique ou physiologique) d’un organisme à une exposition. La détermination de cette fraction de métal, présente en équilibre dans le système, va permettre d’évaluer l’accumulation potentielle de métaux pour les organismes (GagneuxMoreaux, 2006.)

En milieu aquatique, les métaux sont répartis dans 05 compartiments différents : l’eau de mer, les sédiments, l’eau interstitielle, la matière en suspension et le biotope. L’accumulation des métaux dans le biotope dépend de facteurs physico-chimiques ainsi que de facteurs biologiques. L’appartenance à une espèce et à un groupe zoologique donné, et par conséquent, le mode de vie, joue un rôle dominant dans l’accumulation métallique.

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Table des matières

INTRODUCTION GENERALE 
CHAPITRE I : SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE (ETAT DES
CONNAISSANCES)
I-1 LES CONTAMINANTS METALLIQUES DANS L’ECOSYSTEME
AQUATIQUE
I-1-1 GENERALITES SUR LES METAUX
I-1-1-1 Le cadmium
I-1-1-2 Le cuivre
I-1-1-3 Le plomb
I-1-1-4 Le zinc
I-1-1-5 Le fer
I-2 REPARTITION DES METAUX DANS L’EAU ET LES SEDIMENTS
I-2-1 Sédiments et contaminants
I-2-2 Origine des sédiments
I-2-3 Granulométrie des sédiments
I-2-4 Composition des sédiments
I-3-LES CONTAMINANTS METALLIQUES DANS LES ORGANISMES
MARINS
I-3-1 La bioaccumulation :
I-3-2 La bioconcentration :
I-3-3 La bioamplification
I-4 LES BIO INDICATEURS EN MEDITERRANEE
I-5 BIOLOGIE ET ECOLOGIE DES ESPECES ETUDIEES
1-5-1 Une Chlorophycée : L’Enteromorphe Enteromorpha linza (Linné, 1883)
1-5-2 Une Chlorophycée : L’Ulve Ulva lactuca (Linné, 1753)
1-5-3 Une Rhodophycée : La Coralline Corallina officinalis (Linné, 1758)
1-5-4 Un mollusque gastéropode: La Patelle géante Patella ferruginea (Gmelin,
1791)
I-5-5 Un échinoderme : L’oursin livide Paracentrotus lividus (Lamarck, 1816)
CHAPITRE II : PRESENTATION DES SITES D’ETUDE
II-1 LE SITE DE GHAZAOUET :
II-1-1 Principaux rejets de l’unité ALZINC
II-1-1-1 Rejets liquides
II-1-1-2 Rejets atmosphériques
II-1-1-3 Rejets solides
II-1-2 Chronologie des pratiques à ALZINC
II-2 LE SITE DE BENI-SAF
II-3 LE SITE DE HONAINE
CHAPITRE III : MATERIEL ET METHODES
III-1 PRELEVEMENT ET MINERALISATION DES ECHANTILLONS
III-1-1 Choix des stations de prélèvement
III-1-2 Prélèvements
III-1-2-1 Sédiments
III-1-2-3 patelles et oursins
III-1-3 Séchage, tamisage et dissection
III-1-3-1 Sédiments et algues
III-1-3-2 Dissection
III-1-4 Minéralisation
III-1-4-1 sédiments
III-1-4-2 Algues
III-1-4-3 Patelle et Oursin
III-1-5 Filtrations
III-2 DOSAGE DES METAUX
III-3 LES TESTS STATISTIQUES
III-3-1 Comparaison de moyennes : ANOVA et test de Student
III-3-2 Analyse en composantes principales
CHAPITRE IV : RESULTATS ET INTERPRETATIONS
IV-1-ALGUES
IV-1-1 ENTEROMORPHE
IV-1-1-1 Ghazaouet
IV-1-1-2 Beni-saf
IV-1-2-L’ ULVE
IV-1-3 CORALLINE
IV-1-3-1 Ghazaouet
IV-1-3-2 Béni-Saf
IV-1-3-3 Honaine
IV-1-3-4 Comparaison entre l’accumulation des métaux Chez La Coralline
dans les régions
IV-1-4 COMPARAISON ENTRE L’ACCUMULATION DES METAUX CHEZ
LES TROIS ESPECES D’ALGUES
IV-2 PATELLE ET OURSIN
IV-2-1- LA PATELLE
IV-2-1-2 Ghazaouet
IV-2-1-2 Béni-Saf
IV-2-1-3 Honaine
IV-2-1-4 Comparaison entre l’accumulation des métaux chez la Patelle
entre les régions
IV-2-2 L’OURSIN
IV-2-2-1- Ghazaouet
IV-2-2-2- Béni-Saf
IV-2-2-3- Honaine
IV-2-2-4- Comparaison entre l’accumulation des métaux chez l’Oursin
entre les régions
IV 2-3- COMPARAISON INTER ESPECES : PATELLE-OURSIN
IV-3 SEDIMENTS
IV-3-1 Ghazaouet
IV-3-2 Béni-Saf
IV-3-3 Honaine
IV-3-4 Comparaison entre l’accumulation des métaux dans les sédiments
entre les régions
IV-4 ANALYSE EN COMPOSANTES PRINCIPALES
IV-4-1 ACP appliquée aux trois espèces d’algues
IV- 4-2 ACP appliquée aux différents maillons de la chaine trophique
IV-5-DISCUSSION
IV-5- 1 Les algues
IV-5-2 Les invertébrés marins
IV-5-2-1 La Patelle
IV-5-2-2 L’Oursin
IV-5-3 Les Sédiments
CONCLUSION

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