Paramètres de pollution

Paramètres de pollution Généralités sur la pollution
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Les paramètres de pollutions concernent les trois catégories principales (physiques, chimiques et biologiques). Nous allons donner des définitions succinctes à tous ces paramètres.

1. Paramètres physiques :

1.1. Température :

La température est un facteur écologique important des milieux aqueux. Son élévation peut perturber fortement la vie aquatique (pollution thermique). Elle joue un rôle important dans la nitrification et la dénitrification biologique. La nitrification est optimale pour les températures variant de 28 à 32 C par contre, elle est fortement diminuée pour les températures 12 à 15 C et elle s’arrête pour des températures inférieures à 5 C (Bollags JM 1973 ; Rodier et al,
2005).

La température est mesurée par thermo sonde (ou par thermomètre).

1.2. Odeur

Le test d’odeur ne constitue pas une mesure mais une appréciation, et/ou un caractère personnel. Les odeurs proviennent des produits chimiques, des matières organiques en décomposition (en anaérobie) et des protozoaires ou d’organismes aquatiques.(RODIER.J, 2005)

1.3 Couleur

La couleur de l’eau résulte des éléments qui s’y trouvent à l’état dissous colloïdal. Une eau colorée n’est pas agréable pour les usages domestiques. (eau de boisson), car elle présente toujours un doute sur la potabilité. La couleur grise de l’égout est d’origine domestique, alors qu’une couleur noire indique une décomposition partielle. Les autres nuances indiquent un apport d’eau résiduaire industrielle. (GUERREE. H et GOMELLA. C,1978)

1.4  Matières en suspension (MES) :

Les matières en suspension représentent la fraction non solubilisée ou non colloïdale, donc retenue par un filtre. Les MES sont composées des parties minérales et organiques.

Elles constituent un paramètre important qui indiquent le degré de pollution d’un effluent urbain ou même industriel. Elles permettent ainsi une mesure directe de la turbidité et une bonne corrélation avec les autres paramètres. L’analyse au laboratoire s’effectue selon la méthode par filtration ou par centrifugation.

Les MES s’expriment en milligramme par litre d’effluent (mg/l) ou en gramme par habitant et par jour (g /hab. /j). (BOURRIER.R, 2008)

1.5 Turbidité

La turbidité d’une eau est due à la présence de matières en suspension colloïdales finement dispersées (argiles, limons, grains de silice, matières organiques….etc.) (YAHI.H.2011)

2. Paramètres chimiques:

2.1  Potentiel d’hydrogène (pH)

Le pH représente la concentration en ions [H3O+] contenue dans une eau. Il exprime le degré d’alcalinité ou d’acidité des eaux. Seul le pH des eaux urbaines est généralement prés de la neutralité, il avoisine [7 et 7.5], (DEGREMENT, 1989).

2.2 Conductivité électrique (CE) :

La mesure de la conductivité électrique est facile et rapide .Elle nous donne une idée sur les présences des sels dans l’eau. Elle permet d’évaluer rapidement mais très approximativement la minéralisation globale de l’eau, une conductivité élevée traduit soit des pH anormaux, soit une salinité élevée, Tableau N°2 Tableau N°2 : Minéralisation de l’eau en fonction de la conductivité. (RODIER.J, 1978)

Conductivité Appréciation
Conductivité< 100 µS/cm
100 µS/cm <conduc< 200 µS/cm
200 µS/cm <conduc< 333 µS/cm
333 µS/cm <conduc< 666 µS/cm
666 µS/cm <conduc< 1000 µS/cm
Conductivité> 1000 µS/cm
Minéralisation très faible
Minéralisation faible
Minéralisation moyennement accentuée
Minéralisation moyenne
Minéralisation importante
Minéralisation excessive

*µS/cm : l’unité mesure de la conductivité, micro siemens par centimètres.

2.3 Oxygène dissous :

Oxygène dissous est un composé essentiel de l’eau car il permet la vie de la faune, et il conditionne les réactions biologiques qui ont lieu dans les écosystèmes aquatiques. Sa concentration est très faible, et le plus souvent proche du zéro dans les eaux résiduaires brutes. (REJSEK.F ; 2002)

L’eau saturée d’air, à 20°C et sous la pression normale contient 9.1 mg/l d’oxygène. L’eau usée domestique peut contenir de 2 à 8 mg/l. (RODIER .J,1996)

2.4 Demande biochimique en oxygène (DBO):

Elle correspond à la quantité d’oxygène nécessaire pour décomposer par oxydation et au moyen des bactéries aérobies, les matières organiques des eaux usées. Cette oxydation s’effectue en deux stades :

• Oxydation des composés de carbone, phénomène qui à 20°C, se trouve pratiquementterminer en 20 jours.
• Oxydation des combinaisons comprenant de l’azote, réaction qui ne s’amorce qu’au boutd’une dizaine de jour.

La mesure de la DBO est effectuée généralement après 05 jours (DBO5) qui estexprimée en mg d’oxygène consommée par litre. Elle se détermine de façon courante parla méthode dite de dilution qui consiste à diluer l’eau à analyser dans un certain rapportavec une eau propre et saturé en oxygène dissous. (C. GOMELLA et H. GERREE ,2006)

2.5 Demande chimique en oxygène (DCO):

La DCO exprime la quantité d’oxygène nécessaire pour oxyder la matière organique (biodégradable ou non) d’une eau a l’aide de bichromate de potassium. Ce paramètre offre une représentation plus ou moins complètedes matières oxydable.

2.6 Notion de biodégradabilité (DCO/DBO5)

Ce rapport évalue la biodegrabilité d’une eau usée, c’est -à -dire la faculté de transformation de la matière organique en matière minérale, admissible par le milieu naturel, elle est exprimée par un coefficient :K=DCO/DBO5

Le tableau nous renseigne sur les valeurs d’un coefficient et l’état de biodegrabilité d’un effluent.

Tableau N°3 : Les valeurs de biodegrabilité d’un effluent

Coefficient (K) Appréciation
K=1 DCO =DBO5 l’effluent est complètement
biodégradable
1 < K < 1.5 l’effluent est biodégradable
1.5 < K <2.5 l’effluent est moyennement biodégradable
K > 2.5 l’effluent n’est pas biodégradable

(ROUABAH.N, 2008).

3.  Nutriments :

Ce sont l’azote et le phosphate présent dans l’eau usée qui sont responsables de l’eutrophisation des milieux aquatiques. La connaissance de leurs quantités est nécessaire pour contrôler les rejets d’une part et pour assurer le traitement par voie biologique d’autre part.

3.1  Azote :

Dans les eaux usées domestiques, l’azote est sous forme organique et ammoniacale.On le dose par mesure du N-NTK (Azote Totale Kjeldahl) et la mesure du N-NH4. La concentration du N-NTK est de l’ordre de 15 à 20% de celle de la DBO. L’apport journalier est compris entre 10 et 15g par habitant (GROSCLAUDE, 1999).

3.1.1 Azote kjeldahl :

Il comprend l’azote sous les formes organique et ammoniacale (NH4+),à l’exclusion des formes nitreuses (nitrite) et nitrique(nitrate).L’origine de l’azote organique peut être la décomposition des déchets organiques, les rejets organique humains ou animaux (urée),et les adjuvant de certains détergents.La présence d’azote organique est donc souvent un signe de pollution des eaux usées. (KESSI.K & IHADADENE.S 2012)

3.1.2 Azote ammoniacal NH3

L’azote ammoniacal est assez souvent rencontrer dans les eaux et traduit habituellement un processus de dégradation incomplète de la matière organique. C’est un gaz soluble dans l’eau mais suivant les conditions de pH, il se transforme soit en un composé combiné soit sous forme ionisée. (POTELON.J,1998)

3.1.3 Ammonium (NH4+) :

L’ammonium est un indicateur de pollution. Il doit être éliminé dans les eaux de consommation car c’est un élément qui peu permettre à certaines bactéries de proliférer dans les réseaux de distribution, et provoquer des gouts désagréables quand il réagit avec le chlore pour former chlora mines. (ALPHA SEDDIKI.M,2005)

3.1.4 Nitrites (NO2-)

Les ions nitrites (NO2 -) sont un stade intermédiaire entre l’ammonium (NH4 +) et les ions nitrates (NO3 -). Les bactéries nitrifiantes (nitrosomonas) transforment l’ammonium en nitrites. Cette opération, qui nécessite une forte consommation d’oxygène, est la nitratation.

Les nitrites proviennent de la réduction bactérienne des nitrates, appelée dénitrification. Les nitrites constituent un poison dangereux pour les organismes aquatiques, même à de très faibles concentrations. La toxicité augmente avec la température. (Rodier J, 2009).

3.1.5 Nitrates (NO3 –)

Les nitrates constituent le stade final de l’oxydation de l’azote organique dans l’eau. Les bactéries nitratâtes (nitrobacters) transforment les nitrites en nitrates.

Les nitrates ne sont pas toxiques ; mais des teneurs élevées en nitrates provoquent une prolifération algale qui contribue à l’eutrophisation du milieu. Leur potentiel danger reste néanmoins relatif à leur réduction en nitrates. (Rodier J, 2009).

a) Dénitrification :

C’est une réaction anaérobie, qui utilise l’oxygène des nitrates, pour réduire en azote gazeux (N2) qui retourne ainsi sous sa forme primitive dans l’atmosphère. (DEBIANE .DJ et DJENADI.S.2004)

b) Nitrification :

Le principe de la nitrification consiste en l’oxydation, par des bactéries autotrophes aerobies, de l’azote ammoniacal en azote nitrique (nitrate).Elle peut êtres représentée par la réaction suivante

NH4+ + bactéries nitrifiantes +HCO3- nouvelle bactéries nitrifiantes + H2O +NO3-

3.2  Phosphore

Le phosphore est présent dans l’eau sous plusieurs formes : phosphates, poly phosphates, phosphore organique … ; les apports les plus importants proviennent des déjections humaines et animales, et surtout des produits de lavage. Les composés phosphorés sont indésirables dans les réservoirs de distribution d’eau potable, parce qu’ils contribuent au développement d’algues et plus généralement du plancton aquatique.(BONTOUX, 1993).

Agents d’eutrophisation gênant dans le milieu naturel, les phosphates n’ont pas d’incidence sanitaire et les polyphosphates sont autorisés comme adjuvants pour la prévention de l’entartrage dans les réseaux (BONTOUX, 1993).

3.2.1 Phosphates (PO43-)

Les composés du phosphore qu’on trouve dans les eaux de surface proviennent des engrais et pesticides utilisés en agriculture introduits dans les eaux par lessivage des terrains cultivés, et des rejets domestiques et industriels contenant des détergents à base de phosphates.

Une eau riche en phosphore (élément nutritif) favorise le développement du phytoplancton (l’eutrophisation) entrainant des dépôts de matières organiques dans les réseaux de distribution et conférant à l’eau un gout et une odeur désagréable.(GANI.F. 2001)

4 Paramètres biologiques :

Les eaux usées contiennent tous les microorganismes excrétés avec les matières fécales.

Cette flore entérique normale est accompagnée d’organismes pathogènes. L’ensemble de ces organismes peut être classé en quatre grands groupes, par ordre croissant de taille : les virus, les bactéries, les protozoaires et les helminthes (Baumont et al, 2004).

4.1  Bactéries

Les eaux usées urbaines contiennent environ 106 à 107 bactéries/100 ml dont 105 porteuse et entérobactéries, 103 à 104 streptocoques et 102 à 103 clostridiums. La concentration en bactéries pathogènes est de l’ordre de 104/l. Parmi les plus communément rencontrées, on trouve les salmonellasdont on connaît plusieurs centaines de sérotypes différents, dont ceux responsables de la typhoïde, des paratyphoïdes et des troubles intestinaux. Des germes témoins de contamination fécale sont communément utilisés pour contrôler la qualité relative d’une eau ce sont les coliformes thermotolérants.

4.2  Virus

Les virus sont des parasites intracellulaires obligés qui ne peuvent se multiplier que dans une cellule hôte. On estime leur concentration dans les eaux usées urbaines comprise entre 103 et 104 particules par titre. Leur isolement et leur dénombrement dans les eaux usées sont difficiles, ce qui conduit vraisemblablement à une sous-estimation de leur nombre réel. Les virus entériques sont ceux qui se multiplient dans le trajet intestinal ; parmi les virus entériques humains les plus importants, il faut citer les entérovirus (exemple : polio), les rotavirus, les retrovirus, les adénovirus et le virus de l’Hépatite A. Il semble que les virus soient plus résistants dans l’environnement que les bactéries et que leurs faibles dimensions soient à l’origine de leurs possibilités de dissémination.

4.3 Protozoaires

Parmi les protozoaires les plus importants du point de vue sanitaire, il faut citer Entamoebahistolytica, responsable de la dysenterie amibienne et Giardia lamblia. Au cours de leur cycle vital, les protozoaires passent par une forme de résistance, les kystes, qui peuvent être véhiculés par les eaux résiduaires.

4.4 Helminthes

Les helminthes sont fréquemment rencontrés dans les eaux résiduaires. Dans les eaux usées urbaines, le nombre d’œufs d’helminthes peut être évalué entre 10 et 103/l. Il faut citer, notamment, Ascaris lumbricades, Oxyurisvermicularis, Trichuristrichuria, Taeniasaginata.

Beaucoup de ces helminthes ont des cycles de vie complexes comprenant un passage obligé par un hôte intermédiaire. Le stade infectieux de certains helminthes est l’organisme adulte ou larve, alors que pour d’autres, ce sont les œufs. Les œufs et les larves sont résistants dans l’environnement et le risque lié à leur présence est à considérer pour le traitement et la réutilisation des eaux résiduaires.

Tableau N°4 : Caractéristiques épidémiologiques de quelques agents pathogènes des eaux usées (FAO 2003)

Les valeurs entre parenthèses montrent le temps de survie habituel

Type de pathogène Temps de survie en jours
Dans les fèces, les matières de vidange et les boues Dans les eaux claires et les eaux usées Sur le sol Sur les plantes
Virus
Entérovirus
Bactéries
Coliformes fécaux
Salmonella spp.
Shigellaspp.
Vibriocholerae
Protozoaires
Entamoeba
histolyticacysts
Helminthes
Ascaris
Lumbricoidesoeufs

< 100 (< 20)

< 90 (<50)
< 60 (< 30)
< 30 (<10)
< 30 (< 5)

 

< 30 (< 15)
< 30 (< 15)

Plusieurs
mois

< 120 (< 50)

< 60(< 30)
< 60 (< 30)
< 30 (< 10)
< 30 (< 10)

< 30 (< 15)
< 30 (< 15)

Plusieurs
mois

< 100 (<20)

< 70 (< 20)
< 70 (< 20)

< 20 (< 10)

< 20 (< 10)
< 20 (< 10)

Plusieurs
mois

< 60 (<15)

< 30 (< 15)
< 30 (<15)
< 10 (< 5)
< 5 (< 2)

< 10 (< 2)
< 10 (< 2)

< 60 (< 30)

Source : FAO (2003)

Les données du tableau(x) indiquent que presque tous les pathogènes excrétés peuvent survivre suffisamment longtemps dans l’eau, le sol, et sur les cultures pour engendrer des risques potentiels vis à vis des ouvriers agricoles et des consommateurs.

DI 50 : dose suffisante pour provoquer l’apparition de symptômes cliniques chez 50 % des individus soumis au test (source : adapté de Feachem et al , 1983

Source :

AMI SAADA KAMILIA, CHENNAFI LILA . Contribution à l’évaluation des paramètres de traitement des eaux usées domestiques de la STEP Ouest de la commune de Tizi Ouzou wilaya de Tizi-Ouzou.

Université Mouloud Mammeri de Tizi-Ouzou.

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