Etude environnementale de la contamination des eaux souterraines par des effluents liquides industriels

INTRODUCTION

Les pollutions engendrées par la présence de métaux dans les eaux souterraines sont dues généralement aux activités industrielles par rejets d’effluents et par lessivage de produits stockés sur le sol. Certains de ces métaux peuvent être toxiques (cadmium, chrome, mercure, plomb…), d’autres éléments sont considérés comme indésirables et peuvent présenter des inconvénients d’ordre organoleptique pour le consommateur : goût, saveur, coloration. C’est le cas pour le cuivre, le zinc, le fer, le manganèse, l’aluminium. Trois principaux facteurs ont un effet sur les risques de contamination des eaux souterraines et des puits : la texture du sol, la profondeur de la roche-mère et le niveau de la nappe phréatique. La texture du sol est le facteur qui a le plus d’effet sur la facilité et la vitesse de déplacement de l’eau et des contaminants vers la nappe phréatique. Dans les sols à texture grossière, comme les sables, les pores entre les particules sont plus volumineux et permettent à l’eau de s’infiltrer rapidement jusqu’à la nappe phréatique; la filtration et l’épuration naturelle ont donc très peu de temps pour agir. 

Par contre, les sols à texture fine, comme les argiles, ralentissent beaucoup l’écoulement de l’eau et des contaminants. Ils agissent donc comme un filtre naturel qui permet aux bactéries et aux autres organismes terricoles de dégrader les contaminants avant qu’ils n’atteignent la nappe phréatique. Par conséquent, les sols à texture fine constituent une bien meilleure protection naturelle des eaux souterraines que les sols à texture grossière. Les fissures de la roche-mère permettent à l’eau et aux contaminants d’atteindre rapidement la nappe phréatique. Si la roche-mère est recouverte d’un sol peu épais, celui-ci et les organismes qu’il contient ont peu de temps pour épurer l’eau. Après avoir touché la roche-mère, l’eau et les contaminants atteignent souvent très rapidement la nappe phréatique. L’épuration des eaux contaminées se déroule principalement dans le sol au-dessus de la nappe phréatique (zone de sol non saturé). 

Lorsque la nappe phréatique est à faible profondeur, l’eau et les contaminants traversent rapidement la couche de sol non saturé et l’épuration naturelle a peu de temps pour faire son effet. Le niveau de la nappe phréatique peut varier considérablement d’une saison à l’autre; généralement, il est à son maximum au printemps ou en automne. Dans la présente étude, nous avons effectué le prélèvement des eaux souterraines de 9 puits situés aux alentours d’un dépotoir des eaux usées industrielle, et effectué des analyses détaillées par ICP afin d’étudier l’éventuelle contamination de ces eaux de puits normalement considérées comme potable.

RÉSULTATS ET DISCUSSIONS

 Le lac servant aux rejets liquides, que ce soit urbains, industriels, médicaux et autres, est figuré par la photo 1. Le prélèvement des eaux souterraines a été effectué au niveau de neuf puits situés aux alentours du lac dépotoir des effluents liquides comme le montre la figure 2 par des cercles rouges. Ces échantillons liquides ont été soigneusement placés dans des bouteilles hermétiques à 5°C et conservés à l’abri de la lumière pour éviter toute éventuelle modification physico-chimique . Les résultats des analyses par la technique d’inductance couplage plasma (ICP) en µg/l sont donnés par le tableau 1. Pour mieux visualiser ces résultats, il est très intéressant de les présenter sous forme des histogrammes suivants. 

La présence de cet élément non métallique dans l’environnement est due aux rejets d’eaux résiduaires industrielles, traitement de minerais arsenicaux (cuivre), combustion de charbon ou de déchets, utilisation d’engrais phosphatés, d’herbicides, d’insecticides et de détergents. Dans les eaux minérales, l’arsenic d’origine naturelle atteint parfois des teneurs de 10 mg/L. Lorsque des teneurs élevées de cadmium sont rencontrées dans les eaux des nappes phréatiques, son origine doit être recherchée dans des effluents industriels (galvanoplastie, en particulier). Le cadmium peut être entraîné par les pluies à partir des fumées industrielles. De plus, la présence de cadmium comme contaminant dans les engrais et les boues de station d’épuration utilisées en agriculture peut contribuer à la pollution de l’aquifère. La présence du chrome est liée aux rejets des ateliers de galvanoplastie, suite aux rejets des eaux de rinçage et de bains par une usine de chromage dans un bassin. Les ateliers de traitement de surface, faute d’avoir un cours d’eau, ont déversé leurs effluents bruts, non détoxiqués, dans la nappe. Ces rejets liquides sont acheminés vers les unités d’épuration industrielles et/ou collectives qui infiltrent les eaux épurées en nappe 

Le nickel entre dans la composition de nombreux alliages et dans la fabrication d’éléments de batteries. Son emploi comme catalyseur dans l’industrie chimique est important. Dans les pollutions d’origine industrielle, on le retrouve généralement associé aux cyanures, au mercure, à l’arsenic, au chrome, etc. Ce métal est très répandu et très utilisé dans l’industrie ; les possibilités de pollution sont extrêmement nombreuses et variées. Les activités humaines (emploi de plomb tétraéthyle dans les carburants comme antidétonant, utilisation de combustibles fossiles) entraînant la formation d’aérosols plombifères constituent, actuellement, la principale source de plomb dans l’eau. Le dépassement des concentrations autorisées en plomb au robinet du consommateur est généralement dû à la présence de tuyaux en plomb ou de brasures de plomb. Le mercure est présent dans les rejets de certaines activités industrielles : raffinerie, cimenterie, sidérurgie, traitement des phosphates, raffinage du mercure, combustion des hydrocarbures fossiles et du charbon, industries de la pâte à papier, etc. Il entre dans la fabrication d’appareillages électriques, d’instruments de contrôle, de peintures marines et de certains fongicides. Les sels de mercure divalents sont solubles pour la plupart. 

Le zinc est employé dans de nombreux alliages, pour la galvanisation des pièces métalliques, dans la fabrication de pigments de teinture, de vernis, comme raticide et dans la fabrication de produits phytosanitaires. Dans l’eau, la solubilité des chlorure et sulfate de zinc est importante, leur hydrolyse conduit à une diminution de pH. En présence d’excès d’hydrogénocarbonate, la solubilité du zinc est contrôlée par la solubilité du carbonate qui est relativement soluble et de l’hydroxyde qui l’est peu. Le zinc retrouvé dans les eaux de distribution à des teneurs pouvant dépasser 1 mg/L provient des canalisations de laiton ou de fer galvanisé, attaquées par les eaux agressives ou riches en chlorures et sulfates.

CONCLUSION

Les mesures de la granulométrie, de la porosité, et de la perméabilité du sol limitrophe de la grande nappe dépotoir des rejets liquides, ainsi que l’analyse minéralogique effectuée par fluorescence X, nous ont permis de conclure que le sol sableux et argileux très riche en silices et en calcites a contribué fortement et efficacement à une filtration naturelle des rejets liquides industriels. Les analyses par la technique d’absorption atomique ICP ont montré que les teneurs en métaux lourds les plus toxiques, dans les différents puits de la nappe phréatique avoisinants les eaux usées, sont très faibles.