Transcript Approche statistique et géochimique des facteurs de pollution des

BOUALLA N.
Laboratoire de Matériaux, Sol et Thermique
Faculté d’Architecture et de Génie Civil
Université des Sciences et de la Technologie d’Oran U.S.T.O.MB
APPROCHE STATISTIQUE ET GÉOCHIMIQUE
DES FACTEURS DE POLLUTION
DES RESSOURCES EN EAU
CAS DU BASSIN SEKHA D’ORAN
Plan
Introduction
Objectif
Méthodologie
Résultats
Conclusion
Introduction
On dispose à ce jour de très peu de données sur les caractéristiques
physico-chimiques des eaux du bassin sebkha d’Oran.
Les investigations ponctuelles et déjà anciennes réalisées par divers
chercheurs (Ville, 1848; rapport des services des mines, 1878 et 1879 ;
Tardy, 1911 ; Soletanche, 1952 ; Sourisseau, 1976 ; analyse chimique
effectuée au laboratoire Es Sénia, 1987 et Hassani, 1987), font monté que
la salinité des eaux souterraines dans le milieu détériore la qualité des
eaux dont le système aquifère mio-plio-quaternaire du bassin est logé dans
des formations des calcaires à algues et les formations alluvionnaires.
Nous avons vu qu’il est nécessaire de réaliser ce type d’évaluation en
supposant que la diminution du débit de ces sources d’eau, notée durant
cette dernière décennie, pourrait être une des causes principales du
changement de leurs qualités physico-chimiques.
Objectif
- Évaluer la qualité physicochimique des eaux et expliquer les
phénomènes à l’origine de la minéralisation de ces eaux.
- Établir des corrélations entre les propriétés physico-chimiques du
système aquifère.
Méthodologie
Pour mieux caractériser la qualité des eaux souterraines, un réseau
d’échantillonnage a été choisi pour permettre d'acquérir des données
représentatives sur la variabilité spatiale et temporelle. Ce réseau couvre la
totalité du bassin de l’amont vers l’aval. Il se compose d’un ensemble de
points d’eau : puits, forages, oueds et sources.
Sept paramètres physico-chimiques sont déterminés pour chacun des
échantillons d’eaux. Les résultats sont traités à l’aide de méthodes
hydrochimiques pour l’étude de la typologie des eaux et des techniques
d’analyse statistique multivariée. L’Analyse en Composantes Principales
(ACP) et l’analyse en Classification Hiérarchique Ascendante (CHA) sont
utilisées pour mettre en évidence respectivement les phénomènes à l’origine de
la minéralisation des eaux.
Tafraoui
ma26
23
Forage
22
Source
26
Puits
22
23
695
700
7
24
25
Oued
21
695
700
705
Tamazourah
705
710
Tamazourah
710
715
715
720
720
37
24
25
34
21
37
34
720
Localisation des points de prélèvement
Résultats
A travers ces
résultats,
nous
pouvons observer
que le pH est
légèrement acide
à
légèrement
basique.
Carte d’isoteneur des valeurs de pH
Les conductivités enregistrées
sont assez élevées (15,82
dS/m), ce qui correspond à une
minéralisation plus importante.
La carte montre que les zones
présentant une augmentation
des valeurs de la conductivité
sont marquées dans la région
nord-ouest, cette dernière
correspond
au
couloir
Messerghin-Brédéah,
connu
par une zone à forte activité
agricole.
Carte d’isoteneur des valeurs de la conductivité
Les eaux sont caractérisées par une grande variabilité de la salinité dans l'espace. La salinité
est surtout contrôlée par les chlorures, les sulfates, le sodium et le magnésium, avec une
dominance des chlorures et de magnésium. Ce qui témoigne de l'influence des formations
géologiques, dénotant un gradient croissant au fur et à mesure que l’on se dirige vers la
Sebkha.
Les eaux dans la région Est du bassin présentent une teneur élevée en sulfates par rapport
aux chlorures. L’enrichissement des points en sulfates est lié à la présence des évaporites
sur les limites et dans le substratum marno-gypsifère et/ou à une contamination d’origine
agricole. Dans cette région l’infiltration des eaux d’irrigation et pluviométrique chargées en
sels et fertilisants, se trouve facilité par la faible profondeur de la nappe et la perméabilité
des terrains aquifères. La présence du magnésium leur confère un faciès sulfaté magnésien.
Au contact avec les eaux chlorurée venant du Nord, ces eaux deviennent chlorurées
sodiques à sulfatées représentant ainsi un terme de passage entre les eaux des régions nord
et Est.
Le faciès géochimique le plus dominant est le chloruré magnésien et d’un degré moindre le
faciès sulfaté-magnésien suivi par le faciès chloruré-sodique.
5
4
3
Faciès sulfaté magnésien
-2
SO4 / Na
+
Faciès
sulfaté
sodique
2
1
Faciès chloruré magnésien
Faciès
chloruré
sodique
0
0
2
4
6
8
10
12
14
+2
+
Mg / Na
16
18
20
22
24
Couple Na+2 /Cl- :
200
Excés en sodium
1:1
+
150
Na
Il y a une forte concentration des ions
chlorure que les ions sodium. Un
rapport Na+/ Cl- plus faible apparaît
généralement quand il y a implication
d'autres cations, essentiellement le
calcium dont la concentration devient
comparable ou supérieure à celle du
sodium.
Le déficit en Na qui est du au
phénomène d'échange ionique inverse
entre l'eau et l'aquifère et se traduit par
une adsorption du Na+ et une libération
du Ca+2. Ceci peut être expliqué par les
dépôts des sels sous des conditions
climatiques (faible pluviométrie et une
forte concentration de sel) ou encore
par le lessivage des terrains marneux
par les eaux de pluie.
R = 0.34
100
Excès en chlorure
50
0
0
50
100
150
200
250
300
Cl
350
-
400
450
500
550
600
650
425
400
375
350
325
300
275
+2
Mg (méq/l)
Couple Mg+2/Ca+2 :
Tenant compte de la corrélation
exponentielle qui existe entre les
deux
éléments,
nous
soupçonnons probablement un
échange de base entre le calcium
et le magnésium. Les eaux sont
plus magnésienne que calciques,
L'étude du rapport Ca+2 / Mg+2
des eaux souterraines de cette
région suggère la dissolution de
la calcite et de la dolomite
présente dans l'aquifère MioPlio-Quaternaire. C'est-à-dire, si
le rapport Ca+2 / Mg <= 1 la
dissolution de la dolomite devrait
se produire, tandis qu'un rapport
plus élevé (>1) est indicatif de la
contribution de plus de la calcite .
La diminution du rapport est
progressive selon l’âge croissant
des terrains aquifères, contrôlée
par l’équilibre entre calcite et
dolomite et fortement dépendante
de la température.
250
225
200
175
150
125
Dissolution de la dolomite
100
75
1:1
50
25
Dissolution de la calcite
0
0
5
10
15
20
+2
Ca (méq/l)
25
30
35
Analyse statistique des paramètres chimiques
Tout d'abord un essai de corrélation des différents paramètres étudiés a mis en évidence une relation
étroite entre le Cl-, SO4-, Na+, K+, Ca++, Mg++, HCO3- et N03-. Cette relation se traduit par les
coefficients de corrélation se rapprochant de "1", les liens significatifs peuvent être probablement
attribués à des origines communes de ces éléments.
On remarque, par ailleurs, le regroupement des paramètres mesurés selon deux tendances :
**Un
premier
groupe
représentant une étroite
liaison entre le sodium et
les chlorures qui sont liés à
leur tour par les sulfates et
**un deuxième groupe est
constitué
par
les
paramètres restants, la
liaison se fait comme suit :
Une dépendance entre
calcium et magnésium qui
sont tout deux en relation
étroite
avec
les
bicarbonates. Le tout est en
relation avec le potassium.
Corrélation
Cl-
SO4-
Na+
K+
Ca++
Mg++
HCO3-
N03-
Cl-
1,000
,768
,990
,333
,846
,819
-,237
-,178
SO4-
,768
1,000
,780
,200
,554
,988
-,271
-,151
Na+
,990
,780
1,000
,297
,834
,826
-,247
-,195
K+
,333
,200
,297
1,000
,342
,271
,543
-,161
Ca++
,846
,554
,834
,342
1,000
,579
-,083
-,177
Mg++
,819
,988
,826
,271
,579
1,000
-,250
-,189
HCO3-
-,237
-,271
-,247
,543
-,083
-,250
1,000
-,031
N03-
-,178
-,151
-,195
-,161
-,177
-,189
-,031
1,000
Le traitement statistique des observations par par la méthode de la Classification ascendante
hiérarchique (C.A.H) à l'aide du logiciel XLSTAT 2013, fait ressortir trois classes de
minéralisation :
Une classe (3) avec des eaux
faiblement chargées par rapport
à l'ensemble des échantillons
analysés. Une classe (1)
caractérisée
par
des
concentrations assez élevées en
sodium, sulfates et en chlorures.
Une classe (2) avec des eaux
très chargées.
L'observation
du
tableau,
montre que la classe (1) est
proche à la fois de la classe (2)
et de la classe (3). Alors que
l'écart entre la classe (2) et (3)
est importante. Cet écart
confirme
la
variabilité
importante entre les valeurs
maximales et minimales de la
minéralisation des eaux.
Le graphique de la
classification
des
variables
montre tout
d'abord la participation de
tous
les
paramètres
mesurés
dans
la
minéralisation mais à des
degrés variables .
Conclusion
Cette étude a montré que les eaux souterraines du bassin de la Grande Sebkha d’Oran, en
général n’étaient pas aptes à être consommées. Elle a permis de conclure que :
-Les eaux sont caractérisées par une forte salinité, et le faciès dominants est le chloruré
magnésien.
- Les teneurs des paramètres chimiques sont supérieures aux normes OMS.
-L’évolution des éléments chimiques (Na+, Cl-, Ca2+, Mg2+, SO42-, HCO3-), qui
caractérisent les formations géologiques principales du bassin, a montré la dominance des
ions salifères (Na+, Cl-), des ions gypsifères (Ca2+, SO42-) et les alcalino-terreux (Ca2+, ,
Mg2+) par rapport à ceux carbonatés (Ca2+, HCO3-) dans l’acquisition de la salinité. Ce
chimisme est lié à la nature lithologique de l’aquifère par la dissolution des formations
géologiques perméables. Il s’agit des formations évaporitiques et carbonatées.
En général trois phénomènes sont à l’origine de la minéralisation des eaux : les apports
des activités anthropogéniques, le pluviolessivage des sols et le contact eau-roche
(principal mécanisme de production d’ions).
Carte d’isoteneur des valeurs des chlorures
Carte d’isoteneur des valeurs du sulfate
Carte d’isoteneur des valeurs du sodium
Carte d’isoteneur des valeurs du magnésium