APPROCHE STATISTIQUE ET GÉOCHIMIQUE DES FACTEURS DE POLLUTION

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1 APPROCHE STATISTIQUE ET GÉOCHIMIQUE DES FACTEURS DE POLLUTION
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

2 Plan Introduction Objectif Méthodologie Résultats Conclusion

3 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.

4 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.

5 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.

6 Forage Source Puits Oued Localisation des points de prélèvement

7 Résultats A travers ces résultats, nous pouvons observer que le pH est légèrement acide à légèrement basique. Carte d’isoteneur des valeurs de pH

8 Carte d’isoteneur des valeurs de la conductivité
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

9 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.

10 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.

11 Couple Na+2 /Cl- : 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.

12 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 Mio-Plio-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.

13 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- 1,000 ,768 ,990 ,333 ,846 ,819 -,237 -,178 ,780 ,200 ,554 ,988 -,271 -,151 ,297 ,834 ,826 -,247 -,195 ,342 ,271 ,543 -,161 ,579 -,083 -,177 -,250 -,189 -,031

14 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.

15 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 .

16 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).

17 Carte d’isoteneur des valeurs des chlorures

18 Carte d’isoteneur des valeurs du sulfate

19 Carte d’isoteneur des valeurs du sodium

20 Carte d’isoteneur des valeurs du magnésium