CHIMIE ET POLLUTION DES EAUX

Origine des éléments chimiques

Les eaux en surface ou en profondeur dépendent directement des précipitations atmosphériques. Les pluies, une fois qu’elles atteignent le sol, s’écoulent en surface (oueds, lacs) ou s’infiltrent dans le sous-sol (nappe phréatique). La vitesse d’écoulement et le temps de séjour favorisent le lessivage et la dissolution des formations géologiques préexistantes et donc la livraison de quantités importantes d’éléments chimiques. Les eaux sont dites minéralisées. D’autres phénomènes peuvent influencer sur la minéralisation des eaux ; l’évaporation en période de sècheresse, l’intrusion marine, les activités anthropiques et les conséquences qui les escortent.  Les propriétés physico- chimiques des eaux, souterraines que superficielles, sont en liaison étroite avec la nature des minéraux qui forment les roches. Dans la région d’étude, des formations lithologiques affleurent en surface et se prolongent en profondeur ; on cite des calcaires (de l’Eocène et du Sénonien) qui peuvent donner le faciès dominé par les ions du Ca2+ et HCO3 -, des argiles (de Numidie), des marnes (de l’Eocène), les formations salifères et gypseuses (du Pontien) qui peuvent donner des faciès dominés par les ions de Na+ , de Cl-, SO4 2- et beaucoup moins du Ca2+ et ce par lessivage, par échange de base et aussi par évaporation. En se basant sur l’interprétation des rapports des concentrations entre les différents éléments mesurés, on va tenter de déterminer l’origine vraisemblable de ces éléments chimiques analysés.

Rapports des concentrations

Certaines corrélations existantes entre les éléments chimiques permettent de montrer leur origine géologique. En se basant sur les données de la période des basses eaux, plusieurs graphes de couples chimiques ont été interprétés et qui correspondent aux cation et anions qui prédominent les faciès hydrochimiques. A/ Graphique : Calcium / rapport bicarbonates et sulfates Le calcium, dans la nature, provient soit de la dissolution des formations carbonatées (CaCO3) ou gypseuses (CaSO4. 2H2O). Deux graphes ont été réalisés pour évaluer les concentrations du calcium par rapport au bicarbonate et aussi par rapport à la concentration des deux anions de bicarbonates et de sulfates qui sont normalement liés à cet élément chimique (Fig.88). Figures n°88 : Origine du calcium dans les eaux (juillet 2011). Le premier graphe, qui correspond au couple Ca2+/HCO3 -, montre que la majorité des échantillons se mettent suivant la ligne représentative indiquant l’origine carbonaté du calcium. Quelques échantillons s’éloignent de la ligne à sa gauche indiquant un excès en calcium qui peut être en relation avec des apports gypseux. Le deuxième graphe, qui correspond à la concentration du calcium en fonction des deux anions de bicarbonates et de sulfates, montre que d’importants échantillons se penchent à droite de la ligne (coté carbonaté) et nous permettent de dire que la présence du calcium est certainement liée aux bicarbonates et de préciser l’origine carbonaté des échantillons. B/ Graphique : Sodium / Chlorures Les formations salifères, en particulier l’Halite (NaCl), se délayent en contact de l’eau qui se minéralise à des fortes concentrations en chlorures et en sodium. Parfois la présence, en excès de l’un de ces deux éléments chimiques peut avoir d’autres origines (climatique ou anthropique). Les chlorures sont considérés comme un traceur stable et conservatif des évaporites, très soluble, entrant rarement dans les précipitations salines, n’intervenant pas dans les phénomènes d’oxydoréduction et peu influencé par l’intervention des bactéries. En plus son déplacement n’est pas retardé dans l’eau [MEBARKIA, 2011]. D’après le graphe (Fig.89) qui représente l’évolution du sodium en fonction des chlorures, nous pouvons constater une corrélation entre ces deux éléments dans la pluralité des échantillons analysés car les concentrations du sodium augmentent au fur et à mesure que celles des chlorures augmentent aussi. Il est possible que la présence des formations salifères dans le sol soit à l’origine de la présence de ces deux éléments chimiques. Figures n°89 : Origine du sodium dans les eaux (juillet 2011). P4 P2 Od Od Oe P1 SB SA P2 P6 P5 Ob Of BM P3 P4 P7 Oc Oa Excès en calcium és Pollution és Echange de base és P8 Ca++/(SO4– + HCO3-) Na+ / Cl- és Cl- ( Meq/l) és Na+ ( Meq/l)  Peu d’échantillons présentent un excès en sodium et cela peut s’expliquer par l’échange de base lié aux minéraux argileux où le sodium est libéré et certains cations se fixent comme pour le calcium (Fig.89). C/ Graphique : Anions / CE – pH En observant les deux graphes (Fig.90), l’un représente l’évolution des anions (Cl-, SO4 2- et HCO3 -) en fonction de la conductivité électrique (CE) et l’autre représente l’évolution de ces anions suivant le potentiel d’hydrogène (pH). Figures n°90 : Comportement des anions suivant le pH et la conductivité électrique (juillet 2011). Nous pouvons constater, d’après le premier graphe, que les chlorures augmentent proportionnellement avec la conductivité électrique alors que la même évolution est observée pour les sulfates mais à des faibles concentrations par rapport aux chlorures. Par contre, les bicarbonates s’abaissent au fur et à mesure que la conductivité électrique augmente. Nous pouvons déduire qu’une dépendance existait entre les fortes conductivités électriques et la présence des ions du chlorure et de sulfates dans les eaux au contraire du bicarbonate qui n’a aucune influence sur la minéralisation des eaux. Nous pouvons remarquer, d’après le deuxième graphe, que les bicarbonates s’accroissent avec le pH. Par contre, les chlorures et les sulfates s’abaissent au fur et à mesure que le potentiel d’hydrogène augmente. Nous pouvons déduire qu’une étroite liaison existait entre les forts pH et la présence des ions du bicarbonate dans les eaux.