Revue des sciences de l'eau

Volume 25, numéro 3, 2012

Sommaire (7 articles)

  1. Composition minérale des biofilms épiphytiques développés sur l’espèce Phalaris arundinacea et des substrats artificiels de bambous

    Frédéric De Nardi et Maxime Pontié

    p. 185–201

    Notice

    Résumé
    FR : Les éléments minéraux contenus dans les eaux jouent un rôle important dans la croissance et la structure des biofilms élaborés en eaux douces. De plus, les concentrations en minéraux contenus dans les biofilms dépendent de leurs concentrations dans les eaux et sont susceptibles d'évoluer. Ces éléments minéraux peuvent être assimilés par les algues et les microorganismes présents dans les biofilms. C’est pourquoi l'étude a porté sur la répartition et le temps d'incorporation des principaux minéraux retrouvés au sein d'un biofilm épiphytique élaboré en eau douce anthropisée. Deux types de supports à biofilms ont été sélectionnés, dont Phalaris arundinaceae (baldingères) qui est très répandue au sein de notre zone d’étude, et des substrats artificiels de bambous plantés afin de connaître l’âge du biofilm. Les principaux paramètres physico-chimiques des eaux ont été suivis au cours du temps (de mars à juillet 2007) au sein de trois stations situées sur le bassin versant du Ribou (Cholet, France) notées TR, ZB et AV. Les résultats de l’étude ont révélé que les éléments chimiques majoritairement retrouvés sont le Si, le Fe, le Mn, l'Al, et dans une moindre mesure, le K, le Na, le Mg, le S, le P, et le Ca dont les proportions sont variables selon les biofilms et le temps de colonisation. La présence de Si est toujours majoritaire dans les biofilms étudiés (40 - 80 %) grâce à la présence de diatomées. Certains éléments comme le Fe, le P, le Ca, le K sont présents sur l'ensemble de la surface colonisée puisque toutes les cellules bactériennes ou algales contiennent ces éléments. Enfin, des relations entre les paramètres physico-chimiques et biologiques dans les eaux et les biofilms ont été mises en évidence par Analyses en Composantes Principales (ACP), notamment les concentrations en Fe dans les eaux et les proportions atomiques dans les biofilms en période estivale. Cette étude a apporté de nouvelles données de terrain sur la dynamique de fonctionnement entre les eaux et les biofilms.

    EN : The mineral content in water plays an important role in the growth and the structure of biofilms grown in fresh waters. Moreover, the concentration of inorganic ions within biofilms depends on their concentrations in waters. The minerals can be assimilated by algae and microorganisms within biofilms. Therefore, this study focused on the distribution and the assimilation time of the main minerals within epiphytic biofilms grown in fresh waters contaminated by human activities. Two kinds of biofilm substrates were selected such as Phalaris arundinacea, which was widespread in our study area, and artificial substrates made of bamboo planted to control the biofilm age. The main physicochemical parameters of the water were monitored at three stations TR, ZB and AV. The results revealed that several inorganic elements, such as Fe, Mn, Si, Al, Na, K, Mg, S, P and Ca, were found within the natural biofilms. Among them, Si, Fe, Mn and Al were found in a high proportion. The Si was the most common element found within all biofilms studied (40-80%), reflecting the presence of diatoms with their silica walls. Some elements such as Fe, P, Ca, K were present throughout the colonized surface. We noted that Fe, Mn, Si and Al, which can form oxides, were most often found in biofilms. Finally, the relationships between physicochemical and biological parameters in waters and biofilms were explored by Principal Component Analysis (PCA), e.g., the Fe concentrations in waters and Fe proportions within the biofilms during the summer. The research has provided new information on the dynamics operating between waters and biofilms.

  2. Bio-écologie des diatomées épilithiques de la rivière Mfoundi (Yaoundé, Cameroun) : diversité, distribution spatiale et influence des pollutions organiques

    Daniel Ébang Menye, Serge Hubert Zébazé Togouet, Samuel Foto Menbohan, Norbert Kemka, Moïse Nola, Claude Boutin, Victor François Nguetsop, Moussa Djaouda et Thomas Njiné

    p. 203–218

    Notice

    Résumé
    FR : Sont considérés dans cette étude, l’impact des rejets polluants d’origines urbaine et industrielle sur la qualité des eaux du Mfoundi, l’abondance, la richesse spécifique et la structure des communautés diatomiques qui peuplent ce cours d’eau. Le calcul du pourcentage de taxons tolérants à la pollution organique a permis d’évaluer la réponse de ces algues à l’enrichissement du milieu en matières organiques. Les analyses physico-chimiques des eaux mettent en évidence l’existence d’un gradient de pollution croissant de l’amont à l’aval de la rivière. Le cours supérieur présente des eaux turbides avec des teneurs élevées de matières en suspension. Les cours moyen et inférieur sont fortement contaminés par les matières organiques qu’apportent les eaux usées domestiques et les effluents industriels qu’ils reçoivent. Au total, 237 taxons de diatomées épilithiques, majoritairement cosmopolites, appartenant à 39 genres répartis dans 25 familles, ont été inventoriés. Le développement dans le cours supérieur du Mfoundi de taxons tels que Gomphonema parvulum (Kützing) Kützing et variétés, Gomphonema gracile Ehrenberg et Navicula radiosa Kützing, est associé essentiellement à la turbidité des eaux de ce tronçon. La distribution de Nitzschia palea (Kützing) W. Smith, Navicula geoppertiana (Bleisch) Grunow, Navicula mutica Kützing et Pinnularia subcapitata Gregory dans les cours moyen et inférieur est étroitement liée à la charge organique et la forte minéralisation des eaux. N. palea est l’espèce la plus abondante dans les stations Mf5 (66 %) et Mf6 (53 %), indiquant une importante pollution organique de ces sites sous l’effet des rejets des industries brassicoles et vinicoles opérant dans leur voisinage. La variation spatiale de la diversité spécifique n’a pas souligné toute l’ampleur de l’altération de la qualité des eaux; toutefois, l’analyse du pourcentage de taxons polluo-tolérants révèle que les apports graduels en nutriments et en matières organiques dans les cours moyen et inférieur contribuent à l’eutrophisation progressive de ces secteurs. Il est montré que les diatomées épilithiques sont sensibles à la variation de la qualité de l’eau du Mfoundi, et peuvent être utilisées comme bioindicateurs de l’état de santé des cours d’eau urbains du Cameroun.

    EN : The Mfoundi River is used for the disposal of solid wastes and waste waters from domestic and industrial activities, which can alter its water quality and biodiversity. The aim of this study was to assess the structure of diatom communities in the Mfoundi River in relation to some physico-chemical variables, i.e., analyzing the changes in species composition and the dominance profile of the main species along a pollution gradient. The diversity metrics (species richness, Shannon’s diversity index, evenness) and the percent pollution tolerant valves (%PTV) were also tested to characterize the water quality and the response of diatoms to environmental enrichment in organic matter. The physico-chemical analyses of the waters revealed a gradient of increasing pollution from upstream to downstream of the river. The upper reach presented turbid waters with high levels of suspended solids. The middle and the lower reaches were highly contaminated with organic matters originating from domestic sewage and industrial effluents. A total of 237 epilithic diatom taxa, mostly cosmopolitan, belonging to 39 genera distributed among 25 families were inventoried. The development in the upper reach of the Mfoundi of taxa such as Gomphonema parvulum (Kützing) Kützing and varieties, Gomphonema gracile Ehrenberg, and Navicula radiosa Kützing reflected in particular the turbid waters of this section. The distribution of Nitzschia palea (Kützing) W. Smith, Navicula geoppertiana (Bleisch) Grunow, Navicula mutica Kützing, and Pinnularia subcapitata Gregory in the middle and lower reaches was closely related to the organic load and high degree of mineralisation of the waters. N. palea was the most abundant species at the stations Mf5 (66%) and Mf6 (53%), indicating a significant organic contamination of these sites under the effect of discharges from brewery and wine-making industries operating within their vicinity. The spatial variation of diversity metrics did not reflect the full extent of the alteration of water quality, but the analysis of the %PTV revealed that incremental inputs of nutrients and organic matter in the middle and lower reaches of the Mfoundi may be contributing to the start of the eutrophication process in these sectors. This study showed that epilithic diatoms are sensitive to the variations in water quality of the Mfoundi, and can be used as bioindicators of the health status of urban streams in Cameroon.

  3. Étude expérimentale de l’évolution en microcosme du chrome (VI) dans l’eau de mer et de ses effets sur la macrofaune et les bactéries indigènes de la Lagune de Bizerte (Tunisie)

    Meriem Ben Khelil, Olfa Ben Said, Rachid Nefzi, Jamel Ben Abdelmalek et Patricia Aïss

    p. 221–234

    Notice

    Résumé
    FR : La présente étude vise à comparer au laboratoire l’impact biologique du chrome hexavalent (Cr (VI)) présent dans le ciment non déchromé, et celui du chrome présent dans le ciment déchromé en considérant deux échelons trophiques de la lagune de Bizerte : les bactéries indigènes et la macrofaune représentée par la palourde Ruditapes decussatus.Dans deux types de microcosmes, l’un contenant de l’eau de mer seulement et l’autre contenant de l’eau de mer et du sédiment, la palourde européenne Ruditapes decussatus a été introduite à raison de 20 individus par aquarium. Quatre types d’aquarium ont été mis en place : un témoin (T), un aquarium contaminé par du ciment non déchromé (0,16 mg•L-1 de Cr (VI)), un contaminé par du ciment déchromé (0,05 mg•L-1 de Cr (VI)) et un contaminé par le dichromate de potassium (0,16 mg•L-1 de Cr (VI)). Deux replicats ont été réalisés pour chaque type de microcosme.La concentration du Cr (VI) dans l’eau a été mesurée par un dosage colorimétrique au début et après 96 heures d’expérimentation. La quantification des bactéries hétérotrophes a été évaluée par la méthode du Nombre le Plus Probable.Environ 80 % de la quantité du Cr (VI) présente dans le milieu ont été piégés dans les sédiments. Les ciments déchromés et non déchromés ont provoqué 100 % de mortalité chez les palourdes au bout de trois jours. Cependant, il n’a été observé que 40 % de mortalité dans le microcosme contaminé par le K2Cr2O7. Une diminution de la charge bactérienne totale a été observée au niveau des sédiments pour tous les traitements.On peut dire que la présence du sédiment a entraîné la diminution de la teneur du Cr (VI) dans l’eau et que malgré le déchromage du ciment, les deux types de ciment présentent un effet négatif sur les palourdes et les bactéries indigènes qui est plus marqué pour le ciment non déchromé.

    EN : This laboratory study aimed to compare the biological impact of hexavalent chromium (Cr (VI)) present in chromium-containing treated cement and in chromium-free treated cement, by considering two trophic levels: the indigenous bacteria and macrofauna represented by the clam Ruditapes decussatus.In both types of microcosms, one containing only seawater and the other containing seawater and sediment, European clams Ruditapes decussatus were introduced at a density of 20 individuals per aquarium. Four types of aquariums were used: control (T), contaminated with non-dechromated cement (0.16 mg•L-1 of Cr (VI)), contaminated with dechromated cement (0.05 mg•L-1 of Cr (VI)), and one contaminated with potassium dichromate (0.16 mg•L-1 of Cr (VI)). Two replicates were performed for each type of microcosm. The Cr (VI) content of the water was determined with a colorimetric assay at the beginning of the experiment and after 96 h. The quantification of heterotrophic bacteria was performed by the Most Probable Number method.About 80% of the Cr (VI) present in the sediment-water aquarium was trapped in the sediment. Cement, non-dechromated and dechromated, caused 100% clam mortality after three days. However, only 40% clam mortality was observed in aquariums contaminated with K2Cr2O7. A decrease in total bacterial load was observed in the sediment for all treatments.We conclude that the presence of sediment in the aquariums led to a reduction of the Cr (VI) concentration in the overlying water, and that despite the chromium removal treatment effected on one of the cements, both types of cement had a negative impact on clams and indigenous bacteria, the impact being stronger for chromium-containing treated cement.

  4. Méthodologie d’identification des ouvrages existants et des sites potentiels pour les jessour

    Fethi Abdelli, et

    p. 237–254

    Notice

    Résumé
    FR : Les techniques de conservation des eaux et du sol, comme la construction et la sauvegarde des jessour dans le sud de la Tunisie, ont connu une évolution importante pendant les années quatre-vingts (jessour est une ancienne technique de récolte des eaux de ruissellement largement pratiquée dans les hauts plateaux arides de la région sud-est de la Tunisie, en particulier dans la chaîne montagneuse de Matmata). Cependant, en raison de la taille réduite de ces aménagements et l’accès restreint à leur emplacement, leurs inventaires et suivis restent toujours très difficiles. C’est pourquoi la mise en place d’une méthodologie, basée sur l’utilisation des outils géomatiques permettant l’identification des ouvrages existants et de sites potentiels où de nouveaux petits aménagements, pourrait s’avérer très utile.Conçue dans un système d’information géographique (SIG), cette méthodologie se base sur un nombre limité de données numériques : un modèle numérique de terrain (MNT) et une image satellite disponible gratuitement dans Google Earth©. Les étapes d’analyse et de calculs ont été automatisées afin de couvrir de grandes régions. Le calibrage s’est effectué dans le bassin versant d’oued Jir (Matmata, Tunisie) alors que la validation s’est effectuée dans le bassin versant d’oued Hallouf (Médenine, Tunisie).L’application de la méthodologie proposée a permis de repérer 94 % des jessour effectivement existants dans le bassin versant d’oued Jir et 87 % de ceux existants dans l’oued Hallouf. Les pourcentages sont relativement importants. Ces erreurs de 6 % et 13 % sont acceptables considérant que le but de la méthodologie proposée est d’orienter les personnes concernées par l’aménagement des jessour vers les zones potentielles et non pas d’en choisir l’emplacement final.

    EN : The use of soil and water conservation techniques, such as the construction and protection of jessour in southern Tunisia, increased during the 1980s (jessour is an ancient runoff water harvesting technique widely practiced in the arid highlands in the south-eastern region of Tunisia, particularly in the Matmata mountain chain). However, because of the small size of these structures and the limited access to their location, their inventory and monitoring are very difficult. Therefore, the development of a methodology, based on the use of geomatic tools and identification of existing and potential sites for these structures, would be very useful. Designed within a geographic information system (GIS), the developed tool is based on a limited number of data: a digital elevation model (DEM), and free satellite imagery available in Google Earth©. The analysis and calculations steps were automated to cover large areas. Calibration was carried out in the watershed of wadi Jir (Matmata, Tunisia), whereas the validation was done in the watershed of wadi Hallouf (Medenine, Tunisia). The application of the proposed methodology has identified 94% of jessour actually existing in the watershed of wadi Jir and 87% of those existing in wadi Hallouf. The percentages are relatively high. These errors of 6% and 13% are acceptable considering that the aim of the proposed methodology is to guide people involved in the management of jessour to potential areas and not to choose a final location.

  5. Origine de la salinité des eaux du bassin Chougafiya (Tunisie)

    Intissar Farid, Kamel Zouari et Abderrahmen Kallali

    p. 255–274

    Notice

    Résumé
    FR : L’exploitation intensive des ressources en eaux souterraines du bassin Chougafiya a largement influencé le fonctionnement hydrodynamique de la nappe phréatique. Elle a provoqué une inversion du gradient hydraulique et une invasion des eaux minéralisées en provenance de la nappe du Sabkhas El Batten. Afin de mettre en évidence l’effet de cette intrusion salée sur l’hydrodynamisme de la nappe phréatique, une étude multidisciplinaire basée sur les méthodes de l’hydrogéologie et la géochimie a été menée.L’étude hydrochimique a montré que le faciès des eaux évolue entre un pôle chloruré sulfaté calcique et chloruré sodique. Les principaux phénomènes géochimiques intervenant dans l’acquisition de la charge saline sont liés à l'interaction eau-roche (dissolution des minéraux évaporitiques) et à l'échange cationique. Cependant, la composition chimique des eaux minéralisées situées dans les parties centrale et méridionale du bassin d'étude est nettement influencée par un processus de mélange avec l'eau de la nappe du Sabkhas.Le traçage naturel des eaux au moyen des isotopes stables (18O, 2H) a permis d’identifier des eaux d’origine météorique et à caractère non évaporé, tandis que les eaux à caractère évaporé s’alignent selon une droite de mélange avec l’eau souterraine de la Sabkhas. L’évolution des teneurs en 3H et 14C témoigne d’une forte contribution des eaux récentes à la recharge de la nappe phréatique dans les secteurs nord et ouest, alors que les faibles activités enregistrées au centre et à l’est de la plaine reflètent la présence d’une lithologie peu perméable. L’étude des isotopes du carbone a permis de comprendre le schéma du fonctionnement de la nappe étudiée et d’estimer le temps de séjour des eaux. D’ailleurs, les âges calculés varient de l’actuel jusqu’à 7 814 ans BP. L’enrichissement isotopique en carbone-13 qui apparaît au fil de l’écoulement est révélateur de phénomènes d’échanges isotopiques avec la matrice carbonatée de l’aquifère.

    EN : Intensive pumping of groundwater resources in the Chougafiya basin in Tunisia has largely influenced the hydrodynamic function of the shallow aquifer. It has resulted in a low hydraulic head and salt water intrusion from Sabkhas el Batten. In order to highlight the influence of salinization on the groundwater quality of the shallow aquifer, a multidisciplinary study based on hydrogeology and geochemistry methods was carried out.The hydrochemical study showed two chemical facies. The Cl-SO4-Ca water type characterizes groundwaters located in the western part of the study area whereas the Cl-Na water type is found in other parts. The principal geochemical processes contributing to groundwater mineralization are related to the water-rock interaction (dissolution of halite and sulfate minerals) and cation exchange reactions. However, the chemical composition of the brackish groundwaters located in the central and southern parts of the basin is clearly influenced by mixing process with Sabkhas salt water.Stable isotope studies (18O, 2H) indicated a large contribution from recent precipitation to the recharge of the shallow aquifer, whereas enriched values measured in groundwater from the southern and central parts are related to the mixing process with the Sabkhas salt intrusion. Data on the radiogenic (3H, 14C) isotopes provided insight into the presence of significant contemporaneous recharge in the western and northern areas, whereas low activities were recorded in the central, southern and eastern parts of the basin, reflecting the presence of low transmissivity in these zones. The study of the carbon isotopes made it possible to estimate the water residence time. The mean ages confirmed a modern recharge from upstream with ages of less than 2 ka BP, and indicated the presence of relatively old waters in the other parts of the aquifer (up to 5 ka BP). The carbon-13 enrichment revealed isotopic exchange processes with the carbonate matrix of the aquifer.

  6. Étude de la contamination par les éléments traces métalliques des sédiments cotiers au niveau des points d’évacuation des eaux usées à Dakar (Sénégal)

    Cheikh Diop, Dorothée Dewaele, Aminata Toure, Mathilde Cabral, Fabrice Cazier, Mamadou Fall, Baghdad Ouddane et Amadou Diouf

    p. 277–285

    Notice

    Résumé
    FR : Les écosystèmes marins côtiers sont des milieux de plus en plus affectés par l’activité humaine à cause des rejets urbains et l’utilisation de l’océan comme dépotoir pouvant mener à de hauts niveaux de pollution. L’objectif de cette étude était de déterminer les profils de concentration en éléments traces métalliques (Cd, Cr, Cu, Co, Ni, Pb et Zn) des sédiments dans des zones présumées être contaminées par les rejets des eaux usées à Dakar et d’évaluer leur qualité. Pour ce faire, des échantillons de sédiments ont été prélevés au niveau de cinq points d’évacuation des eaux usées vers la mer à Dakar (Sénégal). Les résultats montrent des caractéristiques géochimiques (granulométrie, alcalinité, teneur en carbone organique et en soufre) comparables. L’évaluation de la qualité des sédiments a été effectuée par le calcul de divers indices. Un enrichissement important des sédiments en cadmium et en plomb a surtout été noté. L’Indice de Pollution Sédimentaire (IPS), qui estime le degré de contamination d’un site en fonction de la toxicité relative de chaque métal considéré, fait état d’une forte pollution, voire même d’une dangerosité des sédiments étudiés. En effet, le cadmium et le plomb, présents en fortes teneurs dans les sites, contribuent respectivement à l’ordre de 94 % et 5 % à la dangerosité potentielle des sédiments (selon le classement de l’indice de pollution sédimentaire) alors que le zinc, le cuivre, le nickel et le chrome, également présents en fortes concentrations, ne représentent que 1 % de la pollution globale. Des corrélations positives élevées et modérées sont observées entre Pb/Cd, Pb/Co, Cr/Cu, Cr/Zn, Cr/Fe, Cr/Mn, Cu/Ni, Cu/Fe, Cu/Mn et Zn/Mn, indiquant leurs sources communes possibles à partir des activités industrielles et/ou urbaines ainsi que des comportements comparables dans le sédiment.

    EN : Coastal marine environments are increasingly affected by human activity because of urban waste, and use of the ocean as a dumping ground could lead to high levels of pollution. The objective of this study was to determine the concentration profiles of trace metals (Cd, Cr, Cu, Co, Ni, Pb and Zn) in sediments in areas suspected to be contaminated by discharges of wastewater from Dakar, and to evaluate the quality of the sediments. To do this, sediment samples were collected at five points of sewage discharge into the sea near Dakar (Senegal). The results show comparable geochemical characteristics (size, alkalinity, organic carbon content and sulfur content) at the different sites. The assessment of sediment quality was performed by calculating various indices. A substantial enrichment of sediment cadmium and lead was especially noted. The Sediment Pollution Index (SPI), which estimates the degree of contamination of a site based on the relative toxicity of each metal in question, indicated a high degree of pollution or even an environmental hazard for the sediments studied. Indeed, cadmium and lead are present at high concentrations at the sites, each contributing about 94% and 5% to the potential hazard of the sediments (ranked by the SPI index), whereas zinc, copper, nickel and chromium, also present at high concentrations, contribute only about 1% to the overall pollution. High and moderate positive correlations are observed between Pb/Cd, Pb/Co, Cr/Cu, Cr/Zn, Cr/Fe, Cr/Mn, Cu/Ni, Cu/Fe, Cu/Mn and Zn/Mn, indicating their possible common origin from industrial and/or urban sources, and their comparable behavior in the sediment.

  7. Comparaison des systèmes d’agitation par diffuseur d’air et roue à aube dans un chenal algal à haut rendement

    Said Nacir, Fouad Zouhir, Naila Ouazzani, Hugues Jupsin, Jean-Luc Vasel et Laila Mandi

    p. 287–299

    Notice

    Résumé
    FR : La technique d'épuration des eaux usées par chenal algal à haut rendement se distingue du lagunage traditionnel par un temps de séjour plus court, une faible profondeur, et une agitation mécanique constante. Cette agitation peut se faire soit par un jet d’eau, une roue à aube, ou encore un diffuseur d’air (air lift).Une comparaison du comportement hydrodynamique entre deux systèmes d’agitation les plus souvent utilisés pour des installations de traitement des eaux usées de type chenal algal à haut rendement (diffuseur d’air et roue à aube) est proposée. La puissance énergétique consommée par ces deux systèmes d’agitation est comparée par rapport à des vitesses de circulation de l’effluent usuellement rencontrées dans ce type de filière de traitement des eaux usées. Les performances épuratoires relatives des deux systèmes sont aussi analysées.Les résultats obtenus ont montré qu’en matière de consommation énergétique, le diffuseur d’air semble trois à cinq fois plus économique que la roue à aube. Cet avantage est confirmé aussi sur le plan des performances épuratoires puisqu’on a observé une meilleure élimination de l’azote total (NTK) et du phosphore en utilisant le système de diffusion d’air.Les résultats de ce travail montrent qu’un bon fonctionnement du chenal algal peut être obtenu en utilisant le diffuseur d’air comme système d’agitation.

    EN : The purification technique of wastewater by High Rate Algal Ponds (HRAP) is distinguished from the traditional lagoon by a shorter residence time, a shallow depth and constant mechanical agitation. This agitation can be done by a water jet, a paddle wheel, or an air lift. A comparison of the hydrodynamic behaviour of the two agitation systems most often used for wastewater treatment systems similar to High Rate Algal Ponds (air lift and paddle wheel) was undertaken. Power energy consumed by these two agitation systems is compared for typical effluent circulation rates usually encountered in this type of wastewater treatment process. The purification performances for both agitation systems are also analyzed.The results showed that energy consumption using the air lift is about 3 to 5 times less costly than the paddle wheel. This advantage is also confirmed in terms of treatment efficiency since better removal of nitrogen and phosphorus using the air lift system is observed. This study shows that good functioning of the High Rate Algal Ponds can be obtained using the air lift as the agitation system.

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