Volume 13, numéro 2, 2000

FR :

La toxicité des eaux usées du tannage au chrome et d'épilage-pelanage, avant et après traitement, a été évaluée par test Daphnia pulex. Cette évaluation a été déterminée à partir des équations de corrélation linéaires. Les résultats obtenus montrent que le tannage au chrome et l'épilage-pelanage présentent une toxicité élevée avec des valeurs des CI50 24h respectives de 0,15 et 3,36. Cette toxicité élevée pourrait être expliquée par la charge de ces effluents en chrome, en sulfures et en matière organique.

Après traitement par précipitation chimique, la CI50 24h a connu une importante augmentation. Elle est passée de 0,15 à 26,58 et de 3,36 à 11,1 respectivement pour le tannage au chrome et l'épilage-pelanage. Par conséquent, ces effluents traités peuvent être classés comme rejets peu toxiques. Cette diminution de la toxicité est liée surtout à l'abattement des MES (95 %), de la DCO (55 %), de Cr (90 %) et des sulfures (50 %). Ce traitement a donc, un double intérêt; le premier est environnemental, le second est économique du fait de la possibilité de recyclage du chrome récupéré dans le tannage du cuir. En effet, l'application expérimentale du chrome dans le tannage a montré un résultat similaire à celui obtenu par le produit commercial. Ainsi, suite à une analyse technico-économique, le bénéfice réalisé par cette opération est estimé à 3112,50 $ par 1000 tonnes par an.

EN :

The purpose of our investigation was to evaluate the acute toxicity of chromium tanning and liming-deliming waste waters before and after chemical treatment. The invertebrate Daphnia pulex was used for toxicity test. The toxicity due to these industrial waste waters was revealed by the equations of the regression lines. The results of the toxicity test showed that the waste waters from chromium tanning and from dehairing presented higher toxicity, with respective 24-h IC50 values of 0.15 and 3.36. This toxicity could be explained by higher levels of chromium, sulphides and organic matter in these waste waters.

After processing by chemical precipitation, 24-h IC50 values increased from 0.15 to 26.6 and from 3.4 to 11.1 respectively for the chromium tanning and the de-hairing waste waters. Consequently, these processed effluents can be classified as low toxic wastes. This diminution of the toxicity is linked to a reduction of suspended matter (95 %), COD (55 %), Cr (90 %) and sulphides (50 %). Hence, this treatment presents at least two advantages. The first is environmental, as just mentioned; the second is economic, since chromium can be recycled for reuse in leather tanning. The results suggest that the recovered chromium is similar to commercial tanning chromium. In fact, a techno-economical analysis showed that proposed treatment project can be economically beneficial (3112,50 $ per 1000 tons per year).

FR :

L'étude des impacts des rejets des stations d'épuration communales sur les cours d'eau récepteurs est généralement conduite selon des méthodes d'analyses ponctuelles en rivière. Mais ces méthodes ne donnent pas des résultats satisfaisants car elles ne tiennent pas compte à la fois de la qualité des cours d'eau et des rejets, et nient le continuum de la rivière en analysant des points successifs. D'autres méthodes, globales, tiennent compte des flux en rivière et en station et fournissent des résultats plus représentatifs des phénomènes qui se produisent en rivière. Une étude de cas a été menée sur la Mauldre et ses affluents. Deux méthodes de calcul d'impact ponctuel ont été utilisées, le ratio de dilution et le taux de pollution. Un bilan des flux en rivière et en station a été mis au point pour l'analyse globale. Celle-ci a été complétée par un bilan global des impacts, issu d'une approche systémique qui élargit le périmètre des investigations. Cette dernière méthode demande l'acquisition de peu de données en comparaison des autres. Elle est également plus intégratrice, replace le problème posé dans un contexte plus vaste et permet ainsi d'y apporter une réponse intéressante.

EN :

A case study was undertaken on the river Mauldre and its tributaries. The Mauldre is a small river in the Seine catchment, the ecological and biochemical functioning of which is highly damaged by human activities. This type of impact study is generally carried out according to methods involving specific point analyses. We used two of these calculation methods: the ratio of dilution and the rate of pollution. However, their applications do not give satisfactory results because they do not take into account the quality of the rivers and of the wastewater treatment plant effluents. Furthermore, they ignore the river continuum concept by analysing successive episodes. Both calculation methods provide similar results: impacts are decreasing downstream. On the contrary, river pollution measurements show an increasing impact downstream. Therefore we used global methods that take into account more of the river phenomena. First we developed a more satisfactory assessment of pollutant loads from the river and wastewater treatment plants. This method consists of a one-dimensional basic model and gives a global description of the river behaviour. This analysis was enhanced by a global assessment of the impacts, resulting from a systems analysis approach (cf. Joël de Rosnay's work, " Le macroscope "). This approach consists of identifying structural and functional aspects of the studied system, using a new vocabulary: we talk of elements, frontiers and internal or external links. The usual framework is broadened - the central question of the paper is posed in a larger context, considering the whole catchment and its components, and affords brief answers. This method provides many points of view on our studied subject, and highlights new components and new relations among them. At the end of the study we found a very interesting relation between inhabitants of the catchment and low flow, which found expression in the population stress index. The last method we used needs fewer data than the others do but still give us accurate and high significant indices of the impact of wastewater treatment plant effluents.

FR :

L'utilisation de l'ozone, aujourd'hui très répandue dans les filières de potabilisation, n'est pas sans effet secondaire. De nombreux sous-produits peuvent se former comme notamment les ions bromates, sous produits finaux d'oxydation des bromures contenus dans les eaux. Malheureusement, le mécanisme de production de cette espèce est complexe et dépend de nombreux paramètres difficiles à appréhender.

Sur une installation pilote de type colonne à bulles fonctionnant à contre-courant, nous avons étudié l'influence de différents paramètres, comme le pH, le temps de contact, la dose d'ozone et la dose de peroxyde d'hydrogène, sur la formation des bromates et la dégradation des pesticides, représentée par l'atrazine.

Les résultats de la littérature ont été confirmés lors de l'emploi unique de l'ozone. La formation des ions bromate est influencée par la présence du peroxyde d'hydrogène. Cet oxydant intervient de manière non négligeable sur la consommation des entités intermédiaires. Le couple HOBr/OBr- peut être oxydé par l'ozone moléculaire et le radical OH° mais peut également être réduit par l'ozone et par le peroxyde sous sa forme acide ou sa base conjuguée. En ce qui concerne la dégradation des pesticides, l'utilisation de peroxyde d'hydrogène couplé à l'ozone favorise l'oxydation de la molécule d'atrazine grâce à la présence plus importante de radicaux hydroxyles.

Une pollution accidentelle en pesticides pourra être traitée par l'ajout ponctuel de peroxyde d'hydrogène avec une augmentation de pH, la formation des bromates sera, dans ce cas, faible. La désinfection sera alors assurée par l'étape de chloration.

EN :

In drinking water treatment plants, ozonation is often used to disinfect, to remove micropollutants and to improve water taste and odour. Ozonation increases organic matter biodegradability before filtration through granular active carbon and reduces the concentration of haloform precursors that react in the final chlorination step. However, by-products that could be detrimental to human health could be formed. For example, bromates, which are classified as carcinogenic compounds by the I.A.R.C, are produced during the ozonation of bromide-containing water. The mechanism of bromate formation is complex, due to the participation of molecular ozone and radical (hydroxyl and carbonate) reactions. The optimisation of the process should allow for a good disinfection and a reduction in the levels of micropollutants, together with low by-product formation.

Using a pilot-scale counter-current bubble column, we have measured the bromate concentration in relation to pesticide removal. Water spiked with bromide and atrazine was stored in a completely stirred-tank (2 m3) before being pumped to the top of the column. The inlet gaseous ozone was measured by an analyser using UV detection, the outlet gaseous ozone was monitored by the potassium iodide method, and the dissolved ozone concentration was determined by the indigo trisulfonate method. Bromides and bromates were quantified by ion chromatography with a conductimetric detector, with a sodium carbonate solution as the eluant. Samples for bromate analysis were pretreated by OnGuard-Ag and OnGuard-H cartridges in series before injection. Atrazine degradation was measured by high performance liquid chromatography with a diode array detector, with a CH3CN/H2O mixture as the eluant. The linearisation of atrazine removal allowed us to calculate the hydroxyl radical concentration in a series of a completely-stirred tank reactors and in a plug-flow reactor.

We have studied the influence of several parameters on bromate formation, including pH, bromide concentration and hydrogen peroxide concentration. As bromate production is a function of bromide concentration, we have chosen to calculate the ratio between the real bromate concentration and the theoretical bromate concentration if all bromide were oxidised to bromate. The pH affects bromate formation: an increase in pH in the absence of hydrogen peroxide increases bromate production, but when this oxidant is applied bromate production decreases when the pH increases. If reaction progress is represented as a function of [O₃]*TC, we note that the presence of hydrogen peroxide increases bromate formation because of the increase in hydroxyl radical concentration, which favours radical formation. Nevertheless, if we represent reaction progress as a function of [OH^∘]*TC, hydrogen peroxide seems to be an initiator and a scavenger in the mechanism of bromate formation. If we calculate the rates of all the oxidation and reduction reactions for HOBr/OBr- species, the contribution to the reduction of HOBr/OBr- species by peroxide is very important in comparison to the oxidation reactions, which inhibits bromate production. Without the hydrogen peroxide, the contribution of oxidation is equal to that of the reduction reaction, and in this case bromate formation is effective. When, under the same initial operational conditions, we apply hydrogen peroxide with an increase in pH, we observe a decrease in bromate formation with a decrease of the dissolved ozone concentration, which hinders the desired disinfection. The main contribution to atrazine oxidation is from the free-radical reactions, which explains why removal is better when we apply hydrogen peroxide than when we use ozone alone. However, if we want to respect a low bromate level in drinking water, atrazine degradation should not be greater than 90% for the operational conditions on our pilot-scale.

If an accidental high pesticide concentration is observed, an addition of hydrogen peroxide with a concurrent increase of pH, could treat the pollution. In this case, a subsequent chlorination step would then have to be used to assure the disinfection alone.

FR :

L'analyse des eaux pose à nouveau la question de l'importance des faciès gypso-salifères dans le Trias de la dorsale kabyle du Djurdjura. Cette dernière est un élément de l'orogène alpin périméditerranéen où le Trias est décrit comme étant formé essentiellement de grès et de pélites avec des niveaux marneux et dolomitiques. Dans les régions telliennes, plus méridionales, il est représenté par des formations marno-gypsifères de grande épaisseur (Trias tellien), en position tectonique constamment anormale. On ne rencontre généralement pas de formations évaporitiques en surface dans le massif du Djurdjura. Les analyses chimiques de la majorité des sources le confirment. Toutefois la source de Tinzert, dont l'impluvium est constitué essentiellement de calcaires montre un cortège d'éléments d'origine évaporitique (fortes teneurs en chlorures, sodium et sulfates et la présence du strontium) et plaide pour la présence de niveaux évaporitiques du Trias, à la base de l'aquifère drainé par cette source. Le rapport Sr²⁺/Ca²⁺ (en ‰) de la source de Tinzert (3 < Sr²⁺/Ca²⁺ < 8,7) qui est nettement supérieur à celui des autres sources (Sr²⁺/Ca²⁺ < 1,5) le confirme.

EN :

The Kabyle ridge of Djurdjura (Algeria, DURAND-DELGA, 1969) is bordered by the basement to the north, which overthrusts it, and flyschs to the south which it overthrusts. Its structure corresponds to highly piled dipping thrust sheets. N140 transversal faults laterally cut them. The different structural units, mainly calcareous, which form the inner, central and southern ridge (FLANDRIN, 1952; FLANDRIN et al., 1952; COUTELLE, 1979; GELARD, 1979 and NAAK, 1988), isolated by low permeability layers, constitute independent drainage units (ABDESSELAM, 1995). The massive and thick lower Liassic and Eocene limestones are highly karstified and constitute the main aquifers (ABDESSELAM et al., 1990).

FALLOT (1942) summarises the stratigraphy of the Djurdjura Triassic layers: conglomerates and red sandstones (Permo-Triassic), pale sandstones (Werfenian), dolomites and vermiculate limestones (Muschelkalk), variegated marls and cellular dolomites (Keuper), limestones (Rhetian).

The lithostratigraphy of the Triassic of the Kabyle ridge is very differentiated from one unit to another (FLANDRIN, 1952; GELARD, 1979). This fact reflects an early sedimentary segmentation of the tethysian passive margin from the north to the south. The Kabylian Triassic (inner zones) contains gypsum and salty formations only very rarely. Thus, in the Djurdjura, evaporites are very rarely mentioned at the surface (LAMBERT, 1947; FLANDRIN,1952; COUTELLE, 1979; GELARD, 1979; NAAK, 1988; TEFIANI et al., 1991; DURAND-DELGA and TEFIANI, 1994), when the early authors (FALLOT, 1942; GIGNOUX, 1946) suspected the presence of a tectonised salty Triassic in the Djurdjura.

Overall, the evaporitic outcrops are insignificant, compared to the Triassic ones of the Djurdjura. The Triassic layers however frequently bear vacuolar dolomites and cellular dolomites associated with variegated clays that can have been accompanied with gypsum and salt, which can have migrated with or without tectonic compressions.

Water analysis is used to answer the question of the importance of gypsum and salty formations in the Kabylian Triassic.

In an area where gypsum and salty layers rarely outcrop, chemical analyses of spring waters are used to demonstrate their importance in the Triassic of the Kabylian Dorsale of the Djurdjura. A hydrochemical study was carried out on the main perennial springs of the whole Djurdjura : chemical type, Sr content, Sr²⁺ /Ca²⁺ molar ratio.

Strontium is a tracer bound to evaporites. High Sr²⁺ content in waters can only be explained by Celestite dissolution (SrSO⁴), a mineral that is associated with gypsum; Sr is thus a good tracer of the existence of evaporites. The Sr²⁺/Ca²⁺ ionic ratio (molar concentrations) is characteristic of an evaporitic origin if it equals or exceeds 1‰ (BAKALOWICZ 1988). It is higher than 5 ‰ in the Alpine Triassic layers (MEYBECK, 1984).

A hydrochemical study enabled us to determine the water types: calcium bicarbonate for the most, with a second sulfate trend; Tinzert spring has a sodium chloride type (Fig. 2). It is situated at the lowest point to the west of the western Djurdjura, where the ridge is the widest (5 km). Its discharge ranges from 60 l·s^-1 to 2 m3·s^-1. Its water tastes very salty in the low water periods and the concentrations of evaporitic tracers are high: chlorides (> 1000 mg·l-1), sodium (> 500 mg·l^-1), sulfates (> 200 mg·l^-1) and potassium (> 25 mg·l^-1).

During flood periods, because of dilution and quick conduit flows in the upper calcareous zones, the water type becomes calcium bicarbonate. During this period, waters flowing out of the spring are traced by the limestone shallow waters (transit of epikarstic waters). On top and upstream from Tinzert, less than 20 metres to the South, Tala Agouni Lansar displays a very different chemical type, calcium bicarbonate. This fact demonstrates that Tinzert sodium chloride content is acquired by water which stays in the deep saturated zone (Figs. 3 et 4), and that longitudinal faults divide the lithological units into segments.

Analyses of strontium in waters demonstrate that most of the springs (ABDESSELAM, 1995) have low Sr²⁺ contents (0.06-0.23 mg·l^-1). Tinzert spring has a much higher content (0.35-1.83 mg·l^-1 ; Table 1). The use of the Sr²⁺ /Ca²⁺ ratio (‰) enabled us to distinguish among aquifers completely developed in limestones, others related to Triassic sandstones and one related to salty layers. The map of Sr²⁺ /Ca²⁺ ratios indicates that the springs related to Triassic outcrops have the higher values (Fig. 3).

According to the Sr²⁺ /Ca²⁺ ratio (‰), three groups can be distinguished:

- springs related to limestones, with no relationship with Triassic formations, have a low Sr²⁺/Ca²⁺ ratio (< 1‰: Adarchi, Aghvaïlou-1 et 2, Tiksra, Thebout and Mendes; Table 1),

outlets directly limited by red sandstones Triassic formations (Taliouine et Tabourt Lansar), have a Sr2+/Ca2+ ratio ranging between 1 and 1.5 ‰;

Tinzert spring, with a Sr²⁺/Ca²⁺+ ratio that ranges between 3 and 8.77 ‰. This Sr²⁺/Ca²⁺ ratio (> 5‰) classifies this water into the category of waters originating from the alpine Triassic evaporites (MEYBECK, 1984). This high ratio is coupled with the high sulfate, and especially the chloride and sodium content of these waters.

This spring is situated on the trace of a north-east thrust sheet sole that probably includes Triassic in its lower part, which concerns the whole Haïzer massif of about 8 km. The water transit is probably either in the upper thrust sheet, or in the lower one, following the East-West axis lowering of the structure.

The springs of the Djurdjura display well-differentiated hydrochemical responses. Several springs that only drain limestone have a standard calcium bicarbonate chemical type (Sr²⁺/Ca²⁺ < 1 ‰). Other springs (Sr²⁺/Ca²⁺ =1 - 1.5 ‰) are characteristic of waters that have flowed in the sandstone and dolomitic Triassic layers, which are observed on the outcrops. Tinzert spring at least, which drains the middle part of the limestone range (Fig. 4, Sr²⁺/Ca²⁺=3 - 8.77 ‰), is characterised by waters which have transited through the evaporitic Triassic. The waters of Tinzert spring have also high chloride, sodium and sulfate contents.

In the Djurdjura, where evaporitic Triassic formations do not generally outcrop, except in very small lenses, an argument can be made for the existence of deep evaporitic Triassic deposits on the basis of the hydrochemical response of perennial springs.

FR :

Les chlorophénols sont des composés chimiques couramment utilisés dans de nombreuses applications industrielles et donc retrouvés dans l'environnement.

L'objectif de ce travail est d'abord de comparer la toxicité aiguë du phénol et de cinq dérivés chlorés vis à vis de trois organismes : un protozoaire d'eau douce Colpidium campylum, un végétal terrestre Vicia lens et un mammifère, la souris. Afin d'avoir une comparaison plus large, nos résultats expérimentaux ont été confrontés avec des données relevées dans la littérature sur neuf autres espèces de l'environnement.

À l'exception des mammifères pour lesquels le 2,4 dichlorophénol et le 2,4,6 trichlorophénol sont les moins dangereux, il apparaît que la toxicité est étroitement liée avec le degré de substitution en chlore du noyau phénolique. Plus le nombre d'atomes de chlore est élevé, plus la toxicité est importante.

Cette étude montre d'autre part que dix organismes, parmi les douze étudiés, répondent de façon semblable vis à vis des chlorophénols. Seuls le rat et la souris présentent une sensibilité différente. Cependant, le pentachlorophénol s'avère être le composé le plus dangereux dans tous les cas.

EN :

Chlorophenols are chemical compounds frequently used for many industrial applications and are subsequently often found in the environment. The aim of this study was firstly to compare the acute toxicities of phenol and five chlorinated compounds towards three organisms : a freshwater protozoan, Colpidium campylum ; a terrestrial plant species, Vicia lens ; and a mammalian mouse. Our experimental results have been compared with literature data for nine other environmental species.

With the exception of mammals, for which 2,4-dichlorophenol and 2,4,6-trichlorophenol are less dangerous, it appears that toxicity is strictly related to the chlorine substitution level of the phenolic nucleus: the higher the number of chlorine atoms, the more toxic effect is the compound. On the other hand, this study shows that ten species, from the twelve observed, have a similar toxicological response to chlorophenols; only the rat and the mouse have a different sensitivity. However, pentachlorophenol is always the most dangerous compound.

FR :

L'objectif de cette étude est de quantifier l'importance des variations spatiales des précipitations mensuelles par rapport à leurs variations temporelles régionales à l'échelle des divisions climatiques de l'Oklahoma. Les variations des précipitations à l'intérieur d'une division climatique sont supposées être constituées par trois composantes : les variations spatiales systématiques, les variations temporelles moyennes de la division climatique et les variations aléatoires. Les variations spatiales systématiques sont définies par le gradient des précipitations moyennes sur l'intégralité de la période. Les variations temporelles moyennes de la division climatique sont représentées par les variations temporelles de la moyenne spatiale des précipitations observées aux stations de la division, cette moyenne étant appelée indice régional. Les variations aléatoires sont estimées avec les différences entre les valeurs centrées réduites des précipitations observées aux stations et celles de l'indice régional. Cette étude montre que les amplitudes des variations aléatoires des précipitations mensuelles des neuf divisions climatiques de l'Oklahoma sont significatives par rapport aux variations temporelles régionales. La quantification de l'amplitude des variations aléatoires est importante pour l'utilisation des prévisions régionales des précipitations, car elle permet de déterminer les plages de variation des précipitations locales autour de l'indice régional et donc l'augmentation des risques pris par les utilisateurs des prévisions régionales pour des applications locales.

EN :

The objective of this study is to quantify the magnitude of the spatial variations of the monthly precipitation and relate them to the regional temporal variations of the monthly precipitation at the spatial scale of the climate division of Oklahoma. The precipitation variations within a climate division are assumed to consist of three components: the systematic spatial variations, the mean temporal variations of the climate division, and random variations. The systematic spatial variations are defined with the long-term precipitation gradient. The mean temporal variations of the climate division are represented by the temporal variations of the spatial average of the precipitation observed at the stations included in the climate division; this average is called divisional precipitation. The random variations are estimated with the differences between the standardized values of station and divisional precipitation. This study shows that the magnitude of the random variations of the monthly precipitation of the nine climate divisions of Oklahoma is significant compared to the regional temporal variations. The quantification of the magnitude of the random variations is critical for the use of regional precipitation forecasts, because it allows one to define ranges of local precipitation around the divisional precipitation, and then to quantify the increase of the risk taken by local users of the regional precipitation forecasts.

FR :

Les activités des isotopes de l'uranium et du radium (²³⁴U,²³⁸U,²²⁶Ra,²²⁸Ra) ainsi que les rapports d'activité (²³⁴U/²³⁸U,²²⁶Ra/²³⁸U,²²⁸ Ra/²²⁶Ra) ont été mesurés, pour la première fois au Maroc, dans 15 échantillons d'eau de puits et 12 échantillons d'eau de sources thermales. Les résultats obtenus montrent que, contrairement aux eaux de puits, les eaux des sources thermales présentent des activités de²³⁸U relativement faibles et des activités de²²⁶Ra et des rapports²³⁴U/²³⁸U élevés. Les activités de l'uranium et du radium mesurées sont comparables à celles que l'on trouve habituellement dans d'autres régions non polluées du monde, elles sont inférieures aux limites maximales admissibles ce qui ne pose aucun risque pour la santé publique au Maroc.

EN :

Activities and activity ratios of uranium and radium isotopes (²³⁴U,²³⁸U,²²⁶Ra,²²⁸Ra,²³⁴U/²³⁸U,²²⁶Ra/²³⁸U,²²⁸Ra/²²⁶Ra) have been determined, for the first time in Morocco, for 15 well water samples and 12 spring water samples. The obtained results show that, unlike well waters, the thermal spring waters present relatively low ²³⁸U activities and elevated²²⁶Ra activities and ²³⁴U/²³⁸U activity ratios. Uranium and radium activities are similar to those published for other non polluting regions of the world, they are inferior to the Maximum Contaminant Levels and don't present any risk for public health in Morocco.