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J. Mater. Environ. Sci. 5 (S2) (2014) 2472-2477 EDE4 Chaouay et al.

ISSN : 2028-2508CODEN: JMESCN

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Etude de la contamination bactriologique de la Baie dAgadir

Impact sur la rsistance la corrosion du cuivre(Study of bacterial contamination of the Bay of Agadir

Impact on the resistance of coppers corrosion)

A. Chaouay1, L. Bazzi

1, M. Hilali

1, A. Ait Alla

2, K. El Mouaden

1

1Universit Ibnou Zohr, Facult des Sciences, Laboratoire Matriaux et Environnement, B.P. 8106, Agadir, Maroc

2Universit Ibnou Zohr, Facult des Sciences, Laboratoire Eaux et Environnement, B.P. 8106, Agadir, Maroc

Received 10 September 2014, Revised 8 October 2014, Accepted 21 October 2014

*Auteur correspondent. E-mail:[email protected],Tel: (+0212 6 66 94 32 42)

Rsum

Leau de mer a des spcificits chimiques et biologiques qui la rend un milieu particulirement agressif vis vis de la

corrosion de nombreux matriaux et notamment les alliages de cuivre et les aciers peu ou moyennement allis. Notons que

ces matriaux sont largement utiliss dans la fabrication des infrastructures portuaires en milieu Marin. Ces structures sont

exposes deux types de corrosion savoir: la corrosion gnralise et la corrosion localise induites par la prsence des

micro- organismes. Le prsent travail contribue ltude de cette problmatique lie la contamination bactrienne du

milieu marin du grand Agadir et lvaluation de limpact de cette pollution sur la rsistance la corrosion du cuivre. Pour la

ralisation de ce travail, nous avons effectu des prlvements priodiques mensuels de leau de mer de la zone dAnza de la

Baie dAgadirentre les mois dOctobre 2012 et Fvrier 2013. Ainsi, aprs chaque prlvement, une tude lectrochimique

du comportement la corrosion du cuivre a t ralise. Les paramtres lectrochimiques de corrosion tels que le potentiel

de corrosion, la densit de courant de corrosion, la rsistance de transfert de charge et la capacit de la double couche ont t

valus. Les techniques lectrochimiques employes dans ce travail sont: le trac des courbes de polarisation

potentiodynamique et les mesures dimpdance lectrochimiques.

Mots cls: Baie dAgadir, contamination microbiennes, eau de mer (Maroc), corrosion, cuivre.

Abstract

Seawater has chemical and biological characteristics making it particularly aggressive in relation to the corrosion of many

materials including copper and steels low or moderate allies. Note that these materials are widely used in the manufacture

of port infrastructure in the marine environment. These structures are exposed to two types of corrosion including: general

corrosion and localized corrosion caused by the presence of micro-organisms. This work contributes to the study of the

problematic related to bacterial contamination of the marine environment of large Agadir and evaluating the impact of this

pollution on the corrosion resistance of copper. For the realization of this work, we conducted monthly periodic draws

between October 2012 and February 2013 of seawater from the Anza area of the Agadir Bay. Thus, after each sampling, a

study of the electrochemical corrosion behavior of copper was carried out. Electrochemical corrosion parameters such as

the corrosion potential, the corrosion current density, the charge transfer resistance and the double layer capacity were

evaluated. The electrochemical techniques used in this work are: the potentiodynamic polarization and electrochemical

impedance spectroscopy.

IntroductionAu Maroc, le milieu marin joue un rle socio-conomique de grande importance. Louverture de ses ctes

sur deux faades (atlantique et mditerranenne) stendant sur environ 3500 km de ctes, lui offre une positionstratgique. En effet, les ctes marocaines prsentent lavantage dtreparmi les plus riches du monde avec une

large diversit dcosystme. Dautre part, une bonne partie de ce secteur constitue un lieu privilgi pourlinstallation de nombreuses agglomrations et units industrielles. Ainsi, environ 60 de la population e t plus de70 des industries sont concentres au niveau des centres urbains localiss sur le littoral. De ce fait, ces ctes
mailto:[email protected]:[email protected]:[email protected]:[email protected]


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sont exposes une contamination chronique, due aux rejets directs, essentiellement dorigine industrielle etdomestique vacus sans aucun traitement pralable.La Baie dAgadir (sud-ouest du Maroc) est parmi lesBaies clbres dans le monde Afrique, mais aussi le sigede plusieurs sources de pollution. Elle a connu ces dernires annes une activit halieutique et balnaire trs

importante; ce qui a engendr une forte pollution microbienne au niveau de leau de mer et du sdiment de la Baie.En plus des dchets dus lactivit (touristique et industrielle) des deux principaux ports (lancien et le nouveau

port), la Baie reoit un apport non ngligeable des eaux uses en provenance de la vile dAgadir et de sesagglomration bien que le dbit est pass de 14,6 Mm

3(million de m

3) en 1991 24 Mm

3en 1996 [1]. 2 500 m

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sont rejetes directement par les rejets dAnza (industriels et urbains) sans aucun traitement. Des tudesantrieures ont montr que certains sites de la baie sont fortement contamins par les micro-organismes apportspar les eaux uses [2].

De nos jours, la corrosion est unphnomne dune importance conomique considrable tant donn lutilisationdes mtaux et alliages dans lindustrie (ptrolire, navale, les zones portuaires etc). Le milieu marin est unmilieu agressif vis--vis de la corrosion de nombreux matriaux et notamment les alliages de cuivre et les acierspeu ou moyennement allis [3-6].Plusieurs travaux se sont intresss tudier la corrosion du cuivre en diversmilieux [7-9], mais aucune tude na t ralise, notre connaissance, surla corrosion microbienne ducuivre et

ses alliages dans les eaux de mer de la Baie dAgadir. Ce qui nous a incit entreprendre un travail de recherchepour dterminer ltat microbiologique de la zone dAnza de la Baie du Grand Agadir et lvaluation de son

impact sur la rsistance la corrosion du cuivre.

Matriel et mthodesPour suivre la contamination microbienne et ltude lectrochimique des eaux de mer de la Baie dAgadir,

nous avons choisi la zone ANZA, situe le long de la cte qui se distingue par le type de plage, la qualit du rejetet lorigine des polluants. La figure 1 montre le positionnement de la zone industrielle Anza de la baie dAgadir.A 1 km en aval du port et o souvrent les missaires des eaux uses se situe la plage dAnza, avec une latitudecomprise entre 3030 et 3033 nord, et une longitude entre 929 et 939 ouest. Sa forme est convexe vers lamer. Sa longueur est de 1000 m environ pour une largeur de 100 m lors de la basse mare.Les prlvements ont t effectus entre 9 heures et 11 heures du matin, avec une priodicit mensuelle entre

Novembre 2012 et Fvrier 2013. Chaque chantillon a t prlev laide dune bouteille NISKIN 5L (capacit5L) avant dtre plac dans un flacon strile (500 m1) pou r les analyses microbiologiques, et des flacons strilesen polythylne (1,5 L) pour ltude lectrochimique. Les flacons contenant les chantillons deaux de mer analyser ont t transports au laboratoire dans des conditions isothermes entre 4C et 6C et lobscurit. Lesanalyses microbiologiques sont effectues dans les trois premires heures qui suivent les prlvements. Lesparamtres physico-chimiques ont t mesurs in situ. En parallle, une tude lectrochimique du comportement

la corrosion du cuivre a t ralise.Le dnombrement de la flore arobie msophile totale, que ce soit les germes saprophytes de lenvironnement ou

des germes susceptibles dtre pathognes a t compt laide de la technique de numration par incorporationdans la glose [10]en utilisant le milieu PCA (Plate Count Agar).Le dnombrement des coliformes totaux, fcaux et bactries sulfito-rducteurs a t pratiqu par filtration sur

membrane [11]. Trois volumes de 100 ml ont t filtrs chacun travers une membranemillipore (diamtre des pores : 0,45m) et celles-ci ont t dposes sur trois plaques de glose au tergitol et au

chlorure de triphnyl-ttrazolium avant dtre incubes 37C pour les CT et BSR. 44,5 C pour les CF, pendant24 heures (Rodier, 1984 ,9medition). A partir des trois chiffres fournis par les comptages pour un chantillondeau de mer on calcule la densit moyenne des CT, CF et BSR pour 100 ml.

La corrosion bactrienne est lune des corrosions les plus dangereuses surtout en milieu marin. Pour laralisation de cette tude nous avons utilis le montage exprimental contenant:

Unpotentiostat / galvanostat, pilot par un ordinateur par lintermdiaire dun logiciel voltamaster 4.

Les essais de corrosion ont t raliss dans une cellule lectrochimique thermostate travers un montage 3

lectrodes: Une lectrode de rfrence au calomel satur; une contre lectrode en platine et une lectrode detravail en cuivre.Pour tudier le comportement du cuivre dans leau de mer de la zone industrielle Anza, nous avons fait appel

deux mthodes lectrochimiques: Mthode potentiodynamique pour le trac des courbes de polarisation, Mthode dimpdances lectrochimiques pour le trac des diagrammes de Niquyst.


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Chaque essai a t rpt au moins trois fois afin de vrifier la reproductibilit des rsultats

Figure 1:Positionnement gographique des sites dtudes .Point de prlvementdes eaux de mer de la Zone dAnza (C) de la Baie dAgadir (Maroc)

Rsultats et discussion

Analyses bactriologiquesLes rsultats des analyses microbiologiques de la zone dAnza sont fournis sur la figure 2et dans le tableau 1.

Figure 2 :Valeurs moyennes des concentrations des bactries dans leau de merde la zone dAnza de la Baie du grand Agadir.

Les concentrations de plusieurs groupes de micro-organismes

dans les eaux de mer de la Zone d'Anza de la Baie d'Agadir

0

2

4

6

8

10

12

oct(2012) nov(2012) dc(2012) jav(2013) fev(2013)

Priodes de prlvements

log10(UFC/100ml) BAMT 37C (UFC/100ml)

BAMT 20C (UFC/100ml)

CT (UFC/100ml)

CF (UFC/100ml)

BSR (UFC/100ml)


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Tableau1 : Valeurs moyennes de la concentration des germes tudis dans leau de merde la zone dAnzaselon les priodes de prlvement.

Groupe de germes

Priode de

prlvement

BAMT 37c

(UFC/100ml)

BAMT 20c

(UFC/100ml)

CT 37C

UFC/100ml

C F 44C

UFC/100ml

BSR

UFC/100ml

05/10/2012 (P2) 6,0*106 4,2*10

7 1,6*10

3 3 *10

2 5,5*10

4

05/11/2012 (P3) 2,5*107 3,0*10

9 2*10

4 1,5*10

3 6,5*10

4

05/12/2012 (P4) 3,5*10 1,5*10 1,2*10 1,4*10 4*10

05/01/2013 (P5) 2,6*10 2,0*10 4*10 2,5*10 6,5*10

Nous constatons que quelque soit la priode de prlvement de mer dans lintervalle de temps tudi, leau demer est pollue par les cinq germes de bactries cibles par cette tude. Notons que les teneurs en BAMT (37 ou 20C) sont nettement suprieures la concentration des trois autres germes. La teneur de ces derniersreste nanmoins indpendante de la priode de prlvement.

La distribution de la pollution microbienne au niveau de la zone dAnza doit tre mise en relation avec lalocalisation des missaires des rejets des eaux uses urbaines et industrielles ce niveau. Elle doit tregalement mise en relation aux variations au cours de la journe du dbit des eaux uses dverses dans labaie et des courants marins. Les concentrations moyennes en coliformes fcaux et en bactries sulfito-rductrices sont largement suprieures la valeur guide de la norme marocaine (soit 2000 CF/100ml) ; ce qui

indique que les eaux de la plage dAnza sont de mauvaise qualit (classe D) [12]. Les concentrations les plusleves de CT et CF pendant le mois de Janvier pourrait tre interprte par lapport continu de CFavec lesrejets des missaires; ce qui assurerait leur prsence et leur survie dans ces eaux marines. Cette suppositionsappuie sue le travail de Mimouni et al. [2]. Daprs ces auteurs, les sdiments marins jouent un rleimportant de rservoir pour les bactries entriques et celles-ci peuvent tre remises en suspension sous leffetde diffrents facteurs environnementaux et des activits rcratives. Lexistence dun taux lev de BSR dansles eaux de mer de cette zone pendant la priode tudie peut tre expliqu par la prsence dune pollution

rcente qui est probablement due une activit industrielle intense pendant ces mois de prlvement.

Etude lectrochimiqueLa vitesse de corrosion du cuivre dans leau de mer dela zone dAnza est estime pour diffrentes priodes deprlvement. La figure 3 illustre les courbes de polarisation potentiodynamiques correspondantes. Avant letrac de chaque courbe I-E, un diagramme de Niquist est enregistr au potentiel de corrosion. La figure 4reprsente ce diagramme de Niquist du cuivre dans leau de mer pour diffrentes priodes de prlvement.

Figure 3:courbes de polarisation du cuivre polis au grade de 1200 et immergs en eau de merde la plage dAnza de la Baie du gand Agadir

-1,0 -0,5 0,0 0,5

1E-7

1E-6

1E-5

1E-4

1E-3

0,01

I(A/cm2)

E (mV/cm2)

Z3P2

Z3P3

Z3P4

Z3P5


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Figure 4: diagramme de Nyquist dimpdance du cuivre dans leau de mer de la zonedAnza en fonction de la priode de prlvement

Nous constatons que lallure des courbes de polarisation potentiodynamiques est semblable quelque soit la

priode de prlvement. Elle est caractrise en particulier par un domaine de Tafel et un pic dactivit

attribu la formation du complexe CuCl2- [13]. La figure 4 montre que lallure du digramme de Niquist

enregistr au potentiel de corrosion dpend de la priode de prlvement de leau de mer. Ce rsultat pourraittre attribu un changement du mcanisme de corrosion du cuivre dans leau de mer pollue [14]. Lensembledes paramtres lectrochimiques relatifs cette tude est regroup dans le tableau 2. Il sagit du potentiel decorrosion Ecor, de la densit de courant de corrosion Icor, de la pente de Tafel anodique aet de la rsistance de

transfert de charge Rt.

Priode de prlvement

Paramtres lectrochemiques

Ecor

(mV/ECS)

Icor

(A/cm2)

a

(mV/decade)

Rt

( cm2)

Rt-1

(-1

cm-2

).103

05/10/ 2012 (P2) -288 24 67 4167 0,240

05/11/2012 (P3) -290 16 72 6250 0,160

05/12/2012 (P4) -290 22 69 4545 0,220

05/01/2013 (P5) -300 8 63 12500 0,080

Lexamen de ces rsultats montre que les valeurs de Ecor et de a restent moins affectes par la priode deprlvement. En revanche les valeurs de Icor et de Rt

-1 traduisant la vitesse de corrosion du cuivre sont

potentiellement affectes par la priode de prlvement de leau de mer. Les valeurs enregistres dpassentlargement les valeurs estimes dans leau de mer nonpollue [15]. Cependant la corrlation entre la vitesse de

corrosion et la concentration des diffrents germes tudis notamment les BSR nest pas satisfaisante. Cersultat tmoigne le caractre complexe de la corrosion du cuivre dans leau de mer pollue par les micro -organismes tudis.

Conclusion La Zone Anza de la Baie dAgadir est fortement pollue en microorganismes. Il y a prsence de bactries sulfito-rductrices qui sont responsables de la biocorrosion.

La vitesse instantane de la corrosion du cuivre dpend de la priode de prlvement. la corrlation entre la vitesse de corrosion et la concentration des diffrents germes tudis notamment

le BSR nest pas satisfaisante.


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