Boualem Remini, Bachir Achour et Rabah Kechad

p. 105–117

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Résumé
FR : Localisée dans les régions arides, la foggara en Algérie, le qanat en Iran, la khettara au Maroc et le falj au sultanat d’Oman constituent des procédés d’acquisition et de distribution d’eau, basé sur des galeries horizontales drainantes. Cependant, ces techniques traditionnelles, si elles présentent des similitudes au niveau du système de captage (galeries et puits), montrent des différences au niveau de la source de captage et de la technique de partage de l’eau.À travers cette étude, basée sur des sorties de prospection dans cinq oasis du Sahara algérien et des enquêtes menées au niveau des oasiens, on a pu recenser sept types de foggaras. Il s’agit de foggaras qui captent les eaux de la nappe phréatique au pied d’un djebel ou de la nappe du Continental Intercalaire, d’une source de la nappe du Grand Erg Occidental, de drainage et des infiltrations, et enfin, uniquement les eaux de crues (foggara de Mzab) ou drainent les eaux des oueds.

EN : Located in arid regions, the foggara in Algeria, the Qanat in Iran, Khettara in Morocco and Falj in Oman, are a system used for the acquisition and distribution of water, based on horizontal drainage galleries. However, although there are similarities in their collection system (galleries and shafts), these traditional techniques show differences in their water source and in the technique of water sharing. Through this study, based on prospecting trips in five oases of the Algerian Sahara and investigations at the oases, we could identify seven types of foggara, namely: those that receive water from the water table at the foot of a mountain range; those that drain the waters of the intermittent streams; which receive waters from the “Continental Intercalaire” aquifer; which receive water from a spring; which receive the waters from the Occidental Great Erg aquifer; which capture drainage and infiltration; and finally those that capture only flood waters (foggara of Mzab).

Diane Saint-Laurent, Marlies Hähni et Stephen A. Barrett

p. 119–131

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Résumé
FR : Des campagnes de terrain ont été menées en automne 2006 dans la portion sud-ouest du lac Saint-Pierre en vue de déterminer la concentration des contaminants dans les sédiments sommitaux (entre 0-50 cm) et de fond (>50 cm) des carottes prélevées. Ces campagnes de forages ont été menées sous la direction d’une équipe d’experts du ministère de la Défense nationale (MDN). La zone à l’étude fait partie de l’ancienne zone de tir (zone CYR 606) du Centre d’essais et d’expérimentation en munitions des Forces armées canadiennes. Elle présente des risques environnementaux en raison de la présence de munitions non explosées (UXO) dans les sédiments. Cette zone a aussi été identifiée comme une zone affectée par divers contaminants, dont des éléments métalliques (EM) et des polluants organiques. Les analyses effectuées dans la portion sud-ouest du lac Saint-Pierre indiquent que les concentrations des EM et autres contaminants (BPC, HAP) dans les sédiments sont relativement faibles sur l’ensemble des sites d’échantillonnage. Ce sont surtout l’arsenic et le chrome qui affichent les plus fortes concentrations, dépassant le seuil des concentrations d’effets occasionnels (CEO) et le seuil des concentrations produisant un effet (CSE), tels que définis par les critères pour l’évaluation de la qualité des sédiments élaborés conjointement par le fédéral et le provincial. Sur le plan granulométrique, ce sont surtout les sables loameux ou les loams sableux qui constituent les matrices dominantes. En comparant avec les travaux antérieurs réalisés dans cette portion du lac Saint-Pierre, la contamination des sédiments serait moins importante que par le passé, ce qui présume à une amélioration de la qualité de l’eau et des sédiments depuis les premières analyses effectuées au cours des années 1976-1986. À la lumière des résultats obtenus, cette partie du bassin n’apparaît pas comme un secteur problématique pour la contamination des sédiments par les éléments métalliques (EM), les biphényles polychlorés (BPC) et les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP).

EN : Field campaigns were conducted during autumn 2006 in the southwest portion of Lake Saint-Pierre in order to determine the concentration of contaminants in subsurface (0-50 cm) and deep sediments (>50 cm) of the cores collected. These coring campaigns were conducted under the leadership of a team of experts from the Department of National Defence (DND). The study area is part of the former firing range (encompassed by the no fly CYR 606 zone) from the Munitions Experimental Test Centre of the Canadian Armed Forces. It presents environmental risks because Unexploded Explosive Ordnance (UXO) are found in sediments. This zone was also identified as an area affected by various contaminants, including metallic elements and organic pollutants. The analysis in the southwest portion of Lake Saint-Pierre indicates that the concentrations of metallic elements (ME) and other contaminants (PCBs, PAHs) are relatively low at all sampling sites. Arsenic and chromium show the highest concentrations, exceeding the occasional effect level (OEL) and the threshold effect level (TEL), as defined by Federal and Provincial sediment quality guidelines. For sediment classification, loamy sand or sandy loam are the dominant mineral matrices. In comparison with previous work in this portion of Lake Saint-Pierre, sediment contamination has been reduced, which indicates an improvement in the quality of water and sediment. In light of these results, this part of the basin is not seen as a problematic area in terms of sediment contamination by metallic elements (ME), polychlorinated biphenyls (PCBs) and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs).

Nebil Belaid, Catherine Neel, Monem Kallel, Tarek Ayoub, Abdel Ayadi, et Michel Baudu

p. 133–146

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EN : In arid regions such as near Sfax (Tunisia), treated wastewater effluents (TWE) are often applied as agricultural irrigation. Irrigation TWE usually contain large amounts of carbon, nitrogen and sodium. The objective of this study was to evaluate the impact of TWE irrigation on soil salinity and sodicity. In the city of Sfax, two sites were selected with two soil types (fluvisol and calcisol) having been irrigated for 4 and 15 years respectively. Soils were sampled at three different depths (0-30, 30-60 and 60-90 cm) in the TWE irrigated area and in a non-irrigated control area. Irrigated and non-irrigated study soils were analyzed for pH, nitrate and ammonia, electrical conductivity (ECs), exchangeable sodium percentage (ESP), sodium absorption ratio (SAR) and soil organic matter.The fluvisol, irrigated for only four years, is more affected by salinity than the calcisol irrigated for 15 years. In the upper fluvisol layer irrigated by the treated wastewater, ECs reach 8 mS•cm-1 and ESP a value of 15% while in all layers of the calcisol, ECs and ESP are lower and rarely exceed 4 mS•cm-1 and 6% respectively. This result is due to a combination of factors in the fluvisol treatment area including texture, cation exchange capacity, irrigation procedure and crop management.

FR : Dans les régions arides telles que le cas de Sfax (Tunisie), les eaux usées traitées (EUT) sont souvent utilisées en irrigation agricole. Généralement, les EUT sont riches en composés organiques, en azote et en sodium. L’objectif de cette étude est d’évaluer l’impact de l’irrigation par les EUT sur la salinité et la sodicité des sols. Dans la région de Sfax, deux sites ont été sélectionnés, représentant deux types de sols différents (fluvisol et calcisol) irrigués par les EUT, respectivement depuis 4 et 15 ans. Des échantillons des sols ont été prélevés systématiquement à trois profondeurs différentes (0-30, 30-60 et 60-90 cm) au niveau des parcelles irriguées et sur des placettes contrôle non irriguées (témoin). Sur chaque échantillon composite de sol, les pH (eau, KCl), teneurs en nitrate et ammonium, capacité d’échange cationique (CEC), conductivités électriques (CEs), taux de sodium échangeable (ESP), ratios d’absorption de sodium et teneurs en matières organiques ont été mesurés.Le fluvisol, irrigué depuis seulement quatre ans, est plus affecté par la salinité que le calcisol, irrigué depuis 15 ans. Dans les niveaux de surface du fluvisol, la CEs et l’ESP ont atteint les seuils critiques de 8 mS•cm-1 et 15 % respectivement, alors qu’au niveau du calcisol, la CEs et l’ESP sont plus faibles et dépassent rarement 4 mS•cm-1 et 5 % respectivement. Pour le fluvisol, ce résultat est dû à la combinaison de plusieurs facteurs impliquant la texture, la capacité d’échange cationique, la procédure d’irrigation et la rotation des cultures.

Eby Ould Mohamedou, Mei-Yin Tang, Ahmed Lebkiri, El Housseine Rifi, Sonsoles Fernandez de la Puente Gonzalez, D. Baltasar Penate Suarez, Abdel kader Ould Mahmoud, Mohamed Lemine Fagel, Pascal Jaouen et Maxime Pontie

p. 147–158

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FR : L’objectif de ce travail est d’étudier l’état de vieillissement d’une membrane d’osmose inverse (OI) usagée prélevée en Mauritanie sur une unité de dessalement installée par la coopération canarienne à Teichitt dans le parc national du banc d’Arguin et de lui appliquer une démarche d’autopsie. L’usure de la membrane est caractérisée par une augmentation significative de la perméabilité hydraulique (25 % d’augmentation) et une diminution de la rétention en sels (10 % à 30 % de diminution). Un modèle de transfert de matière de type diffusion-convection permet de montrer l’augmentation du caractère convectif du transfert, lorsque la pression transmembranaire augmente et en particulier au-delà de 15 bars. Ainsi, l’usure de la membrane d’OI induit son rapprochement vers un transfert de matière combiné de solubilisation-diffusion/convection, typique d’une opération de nanofiltration (NF). L’analyse topographique par AFM de la surface de la membrane usagée en comparaison de la membrane neuve laisse apparaître des « cavités » à plusieurs endroits de la surface usagée traduisant la dégradation physique de celle-ci. De plus, la rugosité de surface de la membrane usagée avec 74 nm est apparue supérieure à celle de la membrane neuve avec 54 nm, ce qui nous informe de la présence de matières colmatantes, dont la nature reste encore à déterminer. Par contre, l’étude de la dégradation chimique des membranes usagées et neuves par la détermination de leur point isoélectrique (PIE) à partir d’une mesure de potentiel d’écoulement transmembranaire ne montre pas de modifications significatives de ce paramètre (PIE = 2,5), preuve de la non-dégradation chimique interne de la membrane. Enfin, les résultats d’une étude statistique préliminaire sont présentés. Celle-ci consiste à évaluer l’hétérogénéité de l’usure en matière de perméabilité hydraulique et de rétention d’une solution de NaCl 0,1 M à 15 bars et 19 °C, pour six coupons différents pris sur les trois feuilles de membranes constituant le module d’osmose inverse usagé. Une tendance se dégage, elle montre en particulier que l’usure est hétérogène, non seulement au sein d’une même feuille de membrane, mais aussi au sein des différentes membranes constituant le module. En résumé, il est observé pour la première fois qu’une vieille membrane d’OI employée pendant deux années pour le dessalement d’eau de mer, dans les conditions d’utilisation sahariennes en Mauritanie (sans pré-traitements), acquiert une microporosité qui lui confère les propriétés d’une membrane de nanofiltration.

EN : Currently used reverse osmosis (RO) membranes from desalination units are burned at the end of their life as membranes for seawater desalination. In the future, a possible alternative would be to reuse the old RO membranes as nanofiltration (NF), ultrafiltration (UF) or microfiltration (MF) membranes, i.e. for wastewater treatments, but before reuse, the level of RO membrane degradation must be evaluated by autopsy studies.Our goal in the present study was to demonstrate for the first time that a used RO membrane could be used for nanofiltration. The used RO membrane was purchased from a desalination bench scale unit based in the town of Teichitt (in north-west Nouakchott, Mauritania). Membrane autopsy studies showed an increase in its hydraulic permeability (25%) and a concurrent decrease in its salt rejection behaviour (10% to 30%). We also studied the modification of mass transfer before and after ageing, and demonstrated the onset of a convective component in the mass transfer of salts and an increase in membrane hydraulic permeability. Furthermore, the determination of the isoelectric point (IEP) of the membrane, using streaming potential measurements across the membranes, showed no change in IEP, with a value of 2.5 ± 0.2 . A preliminary study, based on a statistical evaluation of membrane degradation from hydraulic permeability and salt rejection experiments, showed heterogeneous wear of the membrane (most important in the centre). Finally, we observed for the first time that after two years of use for desalination, a used RO membrane had acquired a microporosity that corresponded to the properties of a new NF membrane.

Frédéric De Nardi, Christophe Puaud, Thierry Lodé, Josiane Lecorff, Bernard Parinet et Maxime Pontié

p. 159–171

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FR : L’excès de phosphore (P) dans les eaux de retenues est responsable d’une prolifération de cyanobactéries. Cela s’observe fréquemment dans la plupart des pays européens. En France, le lac de Ribou, localisé à Cholet, est un cas typique (Maine-et-Loire) illustrant cette problématique. La présence de P est principalement liée aux rejets des stations d’épuration (STEP), situées sur le bassin versant, non équipées de processus de déphosphatation et également liées aux pratiques agricoles et aux élevages de bovins. Ainsi, la concentration moyenne de P total entrant dans le lac de Ribou par le Trézon sur l’année 2006 a été de 0,34 mg•L-1, ce qui en fait une eau de qualité « passable » et de nature « mésotrophe » alors que la retenue de Ribou a un caractère eutrophe. De plus, en matière de flux, il se déverse dans le lac de Ribou environ 18,7 tonnes de P•an-1. Sortir de l’eutrophisation reviendrait à abaisser cette valeur à 1 tonne de P•an-1, soit une concentration moyenne de P dans les eaux d’alimentation de la retenue de 0,03 mg•L-1. Pour sortir de cette situation, un plan de gestion dans le cadre du Schéma d’Aménagement de Gestion de l’Eau (SAGE) a démarré en 2006. Il comprend un ensemble de 29 mesures avec, en particulier, la mise en place de contrats agro-environnementaux permettant de réduire les surfaces en cultures au profit de surfaces en prairies, la réalisation de diagnostics agro-environnementaux sur 170 exploitations, l’organisation de journées de formation pour la plantation et l’entretien des haies, la prise en compte du phosphore dans les projets de modernisation des six STEP du bassin versant (non-rejet, déphosphatation, etc.), la mise en place de bandes enherbées, le suivi mensuel de la qualité de l’eau brute sur 16 points de prélèvement du bassin versant, l’organisation de réunions techniques auprès des acteurs concernés permettant la promotion de méthodologies visant à réduire le phosphore et la promotion de la « désintensification » des systèmes de production agricole. Enfin, parmi ces mesures, l’aménagement de zones humides tampons est envisagé dans le but de diminuer d’un facteur 10 les apports actuels d’ici 2010. Ainsi, une démarche de restauration a été mise en oeuvre. En effet, dans un premier temps, un diagnostic du lac de Ribou par analyse en composante principale sur un ensemble de données physico-chimiques a montré que la station la plus anthropisée correspond à la station TR qui doit faire l’objet de priorité dans le cadre d’un aménagement futur. Dans un second temps, au cours de l’année 2006, des inventaires floristiques ont été conduits sur cette zone de confluence entre le Trézon et le lac de Ribou, en appliquant la méthode des quadrats selon l’échelle de Braun-Blanquet. Nous avons mis en évidence 21 espèces végétales en mai et 12 en octobre. Parmi celles-ci, les espèces Juncus effusus, Phalaris arundinacea, Salix caprea, Rorippa amphibia, et Lemna minor ont été répertoriées.Ces inventaires ont permis, d’une part, de diagnostiquer l’état écologique du milieu aquatique à travers l’observation de la présence d’un ensemble caractéristique d’hélophytes appelé Phalaridaie regroupant les espèces Rorippa amphibia, Lycopus europaeus, Mentha aquatica, Phalaris arundinacea, Alisma plantago-aquatica et Lythrum salicaria. La présence de ce groupe caractéristique traduit une mauvaise qualité de l’eau brute.D’autre part, ces inventaires ont permis de mettre en évidence des espèces aquatiques potentiellement intéressantes dans l’épuration du phosphore comme Phalaris arundinacea, Salix caprea et Juncus effusus. Ces dernières pourraient être utilisées à moyen terme pour l’aménagement de zones tampons dans un but de restauration de la qualité des eaux du lac de Ribou.

EN : In wetlands, the accumulation of phosphorus (P) is a consequence of anthropogenic activities. Eutrophication is a serious environmental problem and an important issue in the implementation of the European Water Framework Directive. In our case, cyanobacteria blooms and loss of biodiversity have afflicted Lake Ribou (Cholet town, Maine-et-Loire Department, western France), leading to a production of cyanotoxins higher than acceptable levels. Phosphorus loadings to Lake Ribou are attributable mainly to wastewater treatment processes, which cannot totally remove phosphorus, and to intensive agriculture. The phosphorus concentration in the lake water is frequently above 0.3 mg•L-1 (10 times higher than the acceptable level). Total phosphorus loadings from the watershed have been estimated to be 18.7 T per year.As a first step in the restoration of the lake, an initial diagnosis was established. The present paper details the results of a principal component analysis (PCA) of the physicochemical data bank (52 data over six years). This analysis identified station TR as the most eutrophicated, and thus a priority site for restoration. Floristic inventories were conducted during the months of May and October 2006 at station TR. According to these floristic inventories, 21 species were identified in May and 12 species in October; the predominant species were Juncus effusus, Phalaris arundinacea, Salix sp., Rorippa amphibia, and Lemna minor. The observation of Phalaridaie helophytes, including Rorippa amphibia, Lycopus europaeus, Mentha aquatica, Phalaris arundinacea, Alisma plantago-aquatica and Lythrum salicaria, confirmed the eutrophic state of the reservoir. On the other hand, three species identified as Phalaris arundinacea, Salix sp. and Juncus effusus could be used in order to remove excess phosphorus in wetlands as described recently. This original approach could allow the creation of artificial wetlands throughout a watershed using autochthonous macrophytes.

Amal El Androusse, Aicha El Aissami, Rabia Checti, Omar Benkemmar et Mohamed Lamghari

p. 173–179

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FR : Pythium diclinum isolé pour la première fois des eaux marocaines, possède l’aptitude de produire plusieurs métabolites volatils qui ont des propriétés très diverses. Commençons par le 4-hydroxybenzaldéhyde qui est impliqué dans la pathogenèse de plusieurs autres microorganismes et le tridécane qui est un polluant. D’autres composés détectés sont des odoriférants tels le cyclotétradécane, l’éthyl-2-hexanol et le benzaldéhyde, ce qui suggère une éventuelle contribution des Oomycètes aux problèmes d’odeurs et de goût dans les eaux potables. Cette étude a montré également que les Pythium sont des agents pathogènes pour plusieurs cultures par la production des enzymes et des toxines.Elles peuvent également produire des composés bénéfiques, notamment l’acide myristique et le phényléthanol utilisés particulièrement en cosmétique, dans les industries pharmaceutique et agro-alimentaire.

EN : Pythium diclinum, isolated for the first time from Moroccan waters, produces several volatile metabolites with very diverse properties including, for example, 4-hydroxybenzaldehyde which is involved in the pathogenesis of several other micro-organisms, and tridecane which is a pollutant. Other detected compounds include the odoriferous molecules such as cyclotetradecane, 2 ethylhexanol and benzaldehyde, the presence of which suggests a possible contribution of Oomycetes to odour and taste problems in drinking waters. This study also showed that Pythium species are pathogens for several crops, owing to their production of enzymes and toxins. They are also able to produce beneficial compounds, such as myristic acid and phenylethanol, which are used particularly in the cosmetic, pharmaceutical and agro-alimentary industries.

Meriem Bamaarouf, Jamal Eddine Jellal et Abdelhamid Bouzidi

p. 181–194

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FR : Cette étude a pour objectif d’élaborer un modèle empirique basé sur les cinétiques d’élimination de la matière organique dans un système intégré réacteur anaérobie-chenal algal à haut rendement (CAHR), et ce, pour disposer d’un outil de dimensionnement adapté au contexte marocain. Contrairement à l’approche d’Oswald, qui est basée sur le bilan énergétique des algues, ce modèle a été élaboré selon un concept d’ingénierie qui prend en considération les paramètres de conception des réacteurs (débit, charge, etc.).L’originalité de ce modèle consiste en l’introduction d’un paramètre γ qui traduit les phénomènes biologiques au sein du réacteur algal, notamment la symbiose entre les algues et les bactéries. En effet, l’approche de modélisation adoptée est basée sur l’étude de la croissance de la biomasse algo-bactérienne comme étant l’aspect majeur responsable de la dépollution au sein du chenal algal à haut rendement.Cette recherche reflète l’importance de l’inclusion des paramètres biologiques dans la conception d’un bioréacteur algal. À cet effet, nous avons déterminé le facteur γ qui traduit le rapport algues/bactéries en s’appuyant sur le suivi de l’activité algale et la mesure de la matière volatile en suspension au niveau de la station pilote de Rabat. Ce facteur a été évalué par ORON et al. à 1/100. Nous avons confirmé ce chiffre par les résultats expérimentaux.Ainsi, le modèle établi permet, en se fixant un rendement d’élimination dans le chenal algal à haut rendement et connaissant la charge organique entrante au système intégré, de déterminer le temps de séjour dans le chenal et, par la suite, de dimensionner le réacteur. Les limites de validité du modèle ont été vérifiées sur des données expérimentales obtenues dans la station pilote de Rabat et la station d’épuration de la ville d’Ouarzazate.Cette approche de modélisation se trouve vérifiée pour un temps de séjour de un jour et demi à deux jours dans le réacteur anaérobie et pour des charges organiques brutes entrantes au système de l’ordre de 650 mg•L-1.Les essais (deux jours - quatre jours) donnent une meilleure corrélation. Donc, nous pouvons considérer que la combinaison d’un temps de séjour de deux jours dans le réacteur anaérobie et quatre jours dans le chenal algal à haut rendement serait une bonne base de dimensionnement de ces systèmes au Maroc.

EN : The objective of this study was to build an empirical model for the design of wastewater plants by using an integrated system comprising an anaerobic reactor and a high rate algal pond. This model is based on the kinetics of elimination of organic matter in the reactors, and, in contrast to the Oswald approach based on the algal energy balance, this model was constructed according to an engineering concept taking into consideration the design parameters of the reactors (flow, charges, etc.). This new approach is characterized by the introduction of a parameter that is indicative of symbiosis between algae and bacteria. In fact, the model is based on the growth of algae-bacteria biomass as a major aspect of depollution in the high efficiency algal channel. The limits of validity of this model have been verified on experimental data collected at the Rabat pilot station located in the Agronomic and Veterinary Hassan II Institute, and from the wastewater treatment plant of the city of Ouarzazate.This work reflects the importance of biological parameters in the conception of an algal bioreactor. The factor γ, which is the algae/bacteria ratio, was evaluated by Oron and collaborators to be around 1/100, a result confirmed using experimental data from the Rabat pilot station. This design approach was verified for a retention time of 1.5 to 2 days in the anaerobic reactor and raw organic loads entering the system around 600 mg•L-1. One can consider that the combination of a retention time of two days in the anaerobic reactor and four days in the High Rate Algal Pond could be a good basis for the design for such systems in Morocco.