ANDRIANARILALA Mamy Tiana QUALITE PHYSICO-CHIMIQUE …biblio.univ-antananarivo.mg/pdfs/andrianarilalamamyt_pc... · 2013-07-30 · REMERCIREMERCIEMENTS EMENTSEMENTS En tout premier

Ministère de l’Education Nationale Laboratoire de Physique Nucléaire et

et de la Recherche Scientifique de Physique de l’Environnement

Université d’Antananarivo et

Faculté des Sciences d’Antananarivo Institut National des Sciences et

Département de Physique Techniques Nucléaires

B.P. 906 B.P. 4279

Antananarivo 101-Madagascar Antananarivo 101-Madagascar

MEMOIRE Présenté

A LA FACULTE DES SCIENCES

D’ANTANANARIVO

Pour l’obtention du titre de

Dip lôme d 'E tudes App ro fond iesD ip lôme d 'E tudes App ro fond iesD ip lôme d 'E tudes App ro fond iesD ip lôme d 'E tudes App ro fond ies en

PHYSIQUE NUCLEAIRPHYSIQUE NUCLEAIRPHYSIQUE NUCLEAIRPHYSIQUE NUCLEAIRE, PHYSIQUE THEORIIQUEE, PHYSIQUE THEORIIQUEE, PHYSIQUE THEORIIQUEE, PHYSIQUE THEORIIQUE ET ET ET ET PHYSIQUE APPLIQUEEPHYSIQUE APPLIQUEEPHYSIQUE APPLIQUEEPHYSIQUE APPLIQUEE

Edité par Madagascar-INSTN

Par

ANDRIANARILALA Mamy Tiana

sur la

QUALITE PHYSICO-CHIMIQUE DES EAUX DE CONSOMMATION DE LA VILLE

D’ANTSIRABE

Soutenu publiquement à la Faculté des Sciences de l’Université d’Antananarivo Le 22 Mars 2005 devant la commission d’examen composée de :

Président : Monsieur RAOELINA ANDRIAMBOLOLONA Professeur Titulaire de classe exceptionnelle à la Faculté des Sciences de l’Université d’Antananarivo

Examinateurs : Madame RAHARISOLOLALAO Amélie Professeur Titulaire à la Faculté des Sciences de l’Université d’Antananarivo Monsieur RANDRIANARIVONY Edmond

Professeur à la Faculté des Sciences de Université d’Antananarivo Monsieur RABOANARY Roland Professeur à la Faculté des Sciences de Université d’Antananarivo

Rapporteur : Monsieur RASOLOFONIRINA Mamiseheno Docteur de troisième cycle

Chercheur au Madagascar-INSTN

Préoccupes toi les affaires de Dieu, et Dieu s’occupera de

tes affaires

PREFACE

L’Institut National des Sciences et Techniques Nucléaires (Madagascar-INSTN) est

l’extension de LPNPA (Laboratoire de Physique Nucléaire et Physique Appliquée) fondé

en 1976 par Professeur RAOELINA ANDRIAMBOLOLONA, le présent Directeur

Général.

Madagascar-INSTN a été créé le 30 Septembre 1992 par décret n°92/869 du

gouvernement malgache. Il possède actuellement sept département, tels que : la Dosimétrie et

la Radioprotection, l’Analyse par Fluorescence X et l’Environnement (XRF), l’Analyse et

Technique Nucléaire (ATN), la Maintenance et l’Instrumentation, la Physique Théorique, le

Système Energétique, et enfin l’Informatique.

L’institut contribue effectivement au développement du pays, par le biais des

prestations de services, des travaux de recherches, et des formations qui sont soit dispensés

sous forme d’enseignement, soit faits sous forme de stage de recherche. C’est pourquoi, il a

pour slogan : « Le nucléaire pour la paix, la protection de l’environnement et le

développement durable ».

Madagascar-INSTN collabore avec de nombreux institut, incluant le F@des (Fonds

d’appui pour le développement de l’enseignement supérieur) et l’AIEA (Agence

Internationale de l’Energie Atomique) dans la mise en œuvre des projets sur l’étude de la

pollution de l’environnement physique. Et le présent travail a été effectué dans la cadre d’un

projet technique co-financé par le F@des et l’AIEA.

Par ailleurs, la chromatographie ionique qui est la technique d’analyse utilisée lors de

cette étude, est aujourd’hui reconnue comme l’une des meilleurs outils d’analyse des espèces

ioniques dans les mélanges complexes en solution. Elle est connue sur sa rapidité, sa

sensibilité, sa fiabilité, sa souplesse et la simplicité de mise en oeuvre. Ce travail a été

entièrement effectué au Madagascar-INSTN.

REMERCIREMERCIREMERCIREMERCIEMENTSEMENTSEMENTSEMENTS

En tout premier lieu, je remercie DIEU, Tout puissant pour la grâce, la santé et le

courage, qu’il ma offerts durant la période de réalisation de mes travaux. A lui seul la

gloire, dès tous les temps passés, maintenant et pour toujours.

J’exprime tout particulièrement mes chaleureux remerciements à Monsieur

RAOELINA ANDRIAMBOLOLONA, Professeur Titulaire de Classe Exceptionnelle,

père fondateur et Directeur Général de Madagascar-INSTN, de m’avoir accepté parmi ses

étudiants dans son institut. Je suis très reconnaissant pour les précieux conseils ainsi que

tous les enseignement qu’il m’a donnés.

Je lui suis également profondément reconnaissant de m’avoir fait l’honneur de

présider le jury de ce mémoire.

Je tiens à remercier mon encadreur Monsieur RASOLOFONIRINA Mamiseheno,

Docteur de Troisième Cycle, chercheur au département de Fluorescence X et

Environnement de Madagascar-INSTN, de m’avoir prodigué des idées et des précieux

conseils pour la conception et la réalisation de ces travaux. Je le remercie de même de

m’avoir consacré ses temps malgré ses multiples obligations.

J’adresse ma profonde gratitude à Madame RAHARISOLOLALAO Amélie,

Professeur titulaire, Chef du laboratoire de Chimie des Substances Naturelles et de Chimie

organique biologique à la Faculté des Sciences de l’Université d’Antananarivo, d’avoir lu,

corrigé et commenté ce travail et de l’honneur qu’elle me fait en acceptant d’être membre

de jury de ce mémoire.

J’exprime ma sincère reconnaissance à Monsieur RANDRIANARIVONY

Edmond, Professeur à la Faculté des Sciences de l’Université d’Antananarivo d’avoir

voulu examiner et commenter mon travail. Je lui suis reconnaissant d’avoir accepté d’être

parmi les membres de jury malgré ses préoccupations.

J’adresse également mes sincères remerciements à Monsieur RABOANARY

Roland, Professeur Responsable de l’option Physique Nucléaire, Physique théorique et

Physique appliquée à la Faculté des Sciences de l’Université d’Antananarivo, qui a voulu

faire partie du membre de jury malgré ses lourdes responsabilités.

Mes remerciement vont également au Docteur RAKOTOZAFY

RANDRIAMANIVO Lucienne, Chef du Département de Fluorescence X et

Environnement à Madagascar-INSTN, pour m’avoir accueilli au sein de son département

et m’avoir aidé pour mener à terme ce travail. Par la même occasion, je remercie tous les

chercheurs membres de ce département pour leur conseil et encouragement.

Que le bureau Exécutif du F@DES et l’Agence Internationale de l’Energie

Atomique trouvent ici toute ma reconnaissance et mes remerciements pour les aides

financières et matérielles qu’ils ont voulu nous accordes.

Je ne saurais oublier de remercier Mesdemoiselles RAMAROSON Voahirana et

MAMIFARANANAHARY Emma pour l’aide qu’elles m’ont offerte à la réalisation de

ce travail.

Par ailleurs, que le personnel de l’Institut Madagascar-INSTN qui m’a aidé à la

réussite du présent travail en soit vivement remercié.

En suite, les prélèvements effectués sur différents sites ont été rendus possible

grâce à la grande compréhension de tout le peuple de la ville d’Antsirabe. Je lui témoigne

ma profonde reconnaissance.

En fin, ce travail n’aurait pu être mené à son terme sans l’aide de toute ma

famille : mon Père, ma Mère, mes deux sœurs et mon amie pour leur affection, leur soutien

morale, financière et matériel. Je leur exprime toute ma profonde reconnaissance. J’adresse

également mes remerciements à tous ceux qui, de près ou de loin, ont contribué à la

réalisation de ce mémoire.

Que la grâce du Seigneur JESUS soit avec vous tous !

SOMMAIRE

PREFACE

REMERCIEMENTS

LISTE DES TABLEAUX

LISTE DES FIGURES

LISTE DES ABREVIATIONS

LISTE DES PHOTOS

INTRODUCTION 1

PARTIE THEORIQUE

Chapitre 1. GENERALITES SUR L’EAU

1.1. Cycle de l’eau 3

1.2. Propriétés de l’eau 4

1.2.1. Propriétés physiques 4

1.2.2. Propriétés Chimiques 5

1.3. Constituants naturels de l’eau 5

1.3.1. Les matières minérales 5

1.3.2. Les matières organiques 6

1.4. Pollution de l’eau 6

1.4.1. Pollution organique 7

1.4.2. Pollution inorganique 7

1.4.3. Pollution microbiologique 8

1.5. Normes de qualité de l’eau de consommation 9

1.5.1. Recommandation de l’OMS 9

1.5.2. Recommandation de l’UE 10

1.5.3. Recommandation de l’Etat malgache 12

1.6. Impact sanitaire en cas d’excès de quelques espèces chimiques 13

1.6.1. Espèce cationique 14

1.6.2. Espèce anionique 14

Chapitre 2. THEORIE DE LA CHROMATOGRAPHIE IONIQUE

2.1. Historique 15

2.2. Généralités de la Chromatographie 16

2.2.1. Chromatographie d’adsorption 16

2.2.2. Chromatographie de partage 16

2.2.3. Chromatographie d’exclusion par diffusion 16

2.2.4. Chromatographie par échange d’ions ou ionique 16

2.3. Principe de séparation 17

2.3.1. La phase mobile 17

2.3.2. La phase stationnaire 17

2.3.2.1. Les groupements fonctionnels

17

2.3.2.2. La structure de l’échangeur 17

2.3.3. Mécanisme de séparation 18

2.4. Grandeurs caractéristiques chromatographiques 19

2.4.1. Coefficient de partage 20

2.4.2. Grandeurs de rétention 20

2.4.3. Facteur de capacité 22

2.4.4. Sélectivité 23

2.4.5. Efficacité 24

2.4.6. Résolution 25

2.5. Mode de détection 26

2.5.1. Conductimètre 26

2.5.1.1. Mesure de la conductivité 26

2.5.1.2. Conductivités des solutions 28

2.5.2. Détection conductimètrique avec suppresseur 29

2.5.2.1. Principe de l’auto suppression anionique de mode recyclable

30

2.5.2.2. Principe de l’auto suppression Cationique de mode recyclable

32

Chapitre 3. INSTRUMENTATION

3.1. Description 34

3.1.1. Eluant 35

3.1.2. Pompe 36

3.1.3. Vanne d’injection 36

3.1.4. Pré-colonne 36

3.1.5. Colonne de séparation 36

3.1.6. Suppresseur (SRS) 37

3.1.7. Détecteur (DS4) 38

3.1.8. Terminal informatique 39

3.2. Spécification expérimentale 39

3.2.1. Electrique 40

3.2.2 Environnement 40

3.3. Interférences 40

PARTIE EXPERIMENTALE

Chapitre4. DESCRIPTION DE LA ZONE D’ETUDE

4.1. Localisation géographique 42

4.2. Climatologie 44

4.3. Géologie 45

4.4. Sol et végétation 45

4.5. Hydrogéologie 46

Chapitre 5. METHODOLOGIE

5.1. Echantillonnage et mesure « in-situ » 47

5.2. Appareil de mesure « in-situ » 50

5.3. Chromatographie ionique 50

5.3.1. Etalonnage 50

5.3.2. Contrôle de qualités 52

5.3.2.1. Limite de détection 52

5.3.2.2. Contrôle de la fidélité 53

5.3.2.3. Contrôle de la justesse 53

Chapitre 6. RESULTATS ET INTERPRETATION

6.1. Résultats Synthétiques expérimentaux 55

6.1.1. Présentation des données 55

6.1.2. Catégorisation des eaux échantillonnées 59

6.2. Interprétation et discussion 61

6.2.1. Vinaninkarena 63

6.2.2. Antsirabe 67

6.3. Conclusion 71

CONCLUSION GENERALE 72

REFERENCES BUBLIOGRAPHIQUES 74

ANNEXES

Madagascar-INSTN

LISTE DES TABLEUX Numéro de pages

Tableau I.1. Extrait des normes de la qualité d’eau destinée à la consommation

pour l’OMS 9

Tableau I.2. Extrait des normes de la qualité d’eau destinée à la consommation

pour l’UE 10

Tableau I.3. Extrait des normes de référence applicables à l’eau de boisson pour l’

Etat Malgache 12

Tableau II.1. Conductivité ionique limitée 26

Tableau IV.1. Données climatologiques de la zone d’étude [1995 à 2000] 42

Tableau V.1. Solutions d’étalonnage anioniques 49

TableauV.2. Solutions d’étalonnage cationiques 49

Tableau V.3. Valeurs de t appliquées pour le n-iémè mesures 50

Tableau V.4. Limite de détection des anions 50

Tableau V.5. Limite de détection des cations 51

Tableau V.6. Contrôle de validité du système pour les anions 52

Tableau V.7. Contrôle de validité du système pour les cations 52

Tableau VI.1. Résultats des mesures « in-situ » des échantillons prélevées 54

Tableau VI.2. Résultats des analyses chimiques des échantillons d’eaux prélevées

en mg/L 55

Madagascar-INSTN

LISTE DES FIGURES Numéro de pages

Figure 1.1. Cycle de l’eau 3

Figure 2.1. Structure de la particule sphérique 16

Figure 2.2. Chromatogramme de l’échantillon 1 et 2 19

Figure2.3. principe du conductimètre 25

Figure 2.4. Auto suppression de mode recyclable 28

Figure 2.5. Principe de l’auto suppresseur anionique (ASRS) 30

Figure 2.6. Principe de l’auto suppresseur cationique (CSRS) 31

Figure 3.1. Schéma simplifié d’une chaîne de chromatographie ionique 33

Figure 3.2. Pré colonne 34

Figure 3.3. Colonne de séparation 35

Figure 3.4. Suppresseur Auto-Régénéré (SRS) 36

Figure 3.5. Cellule de détection avec chauffage DS4 37

Figure 3.6. Figure de DX-120 38

Figure 4.1. Carte de localisation de la zone d’étude 41

Figure 5.1. Positions et lieux de prélèvement des échantillons dans la région

d’Antsirabe I 46


de Vinaninkarena 47

Figure 6.1. Diagramme de Piper 58

Figure 6.2. Faciès chimique des eaux à SDT ≤ 100 mg.L-1 59

Figure 6.3. Faciès chimique des eaux à STD ≥ 100 mg.L-1 59

Figure 6.4. Faciès chimique des eaux à SDT ≤ 100 mg.L-1 60

Figure 6.5. Faciès chimique des eaux à SDT ≥ 100 mg.L-1 61

Figure 6.6. Corrélation entre la teneur en sel dissous totaux et la teneur en calcium (a), magnésium

(b), bicarbonate (c) 62

Figure 6.7. Corrélation entre la teneur en Ca++ et Mg++ 63

Figure 6.8. Corrélation entre la teneur en Ca++ et HCO3- 63

Figure 6.9. Histogramme de la teneur en Potassium 64

Figure 6.10. Histogramme de la teneur en Nitrates 65

Madagascar-INSTN

Figure 6.11. Histogramme de teneur en potassium 66

Figure 6.12. Histogramme de la teneur en nitrate 67

Figure 6.13. Corrélation entre la teneur en sel dissous totaux et la teneur en Nitrate 68

Figure 6.14. Corrélation entre la teneur en Chlore et la teneur en Nitrate 68

Madagascar-INSTN

LISTE DES ABREVIATIONS

AIEA : Agence Internationale de l’Energie Atomique

ASRS-ULTRA: Anion Self-Regenerating Suppressor- ULTRA

CMA : Concentration Maximale Admissible

CSRS-ULTRA: Cation Self-Regenerating Suppressor- ULTRA

DSRP: Document Stratégique de la Réduction de Pauvreté

GPS: Global Positioning System

INSTN: Institut National des Sciences et Technique Nucléaire

LD : Limite de Détection

HEPT: Hauteur Equivalente à un Plateau Théorique

MPIC : Mobile Phase Ion Chromatography

NG: Niveau Guide

OD: Oxygène Dissous

OMS: Organisation Mondiale de la Santé

pH: Potentiel d’Hydrogène

S: Source

SDT: Sel Dissous Totaux

SRS: Self-Regenerating Suppressor

UE: Union Européenne

W: Puits

Madagascar-INSTN

LISTE DES PHOTOS Annexe

Photo n°1. Photo de l’équipe durant la campagne de prélèvement i

Photo n°2. Le puits échantillonné à Masoandro (W18) i

Photo n°3. Mesure « in situ » ii

Photo n°4. La source (S2) à Mahatsinjo ii

Photo n°5. Le puits échantillonné à Ampiaviana (W28) iii

Photo n°6. Quelques questions au propriétaire de l’eau échantillonnée iii

Photo n°7. Le puits échantillonné à Ambohimena Est (W13) iv

Photo n°8. Prélèvement de l’échantillon (W25) à Ambalavato iv

Madagascar-INSTN

INTRODUCTION

Introduction

Madagascar-INSTN - 1 -

Dans tout l’univers, il est une molécule que l’homme recherche avidement, car sa

découverte dans l’atmosphère d’une planète lointaine libérerait aussitôt l’existence d’une

vie. Sans elle, il n’y aura pas de vie sur terre. Cette molécule s’appelle « eau ».

Le développement humain durable repose entièrement sur la disponibilité de l’eau.

A Madagascar, les besoins en eau ne cessent d’augmenter, en raison de nos

multiples activités, allant de l’agriculture à l’industrie, en passant par une consommation

domestique, également en hausse constante, en raison de la forte croissance

démographique. Par conséquent, l’offre ne suit plus cette forte poussée de la demande et la

disponibilité d’eau potable devient de plus en plus aiguë.

Cependant, l’approvisionnement de la population en eau potable est l’un des

principaux défis de l’Autorité Nationale Malgache. Alors, la gestion des ressources en eau

devient très importante dans toutes les régions de l’île, et Antsirabe en fait partie.

Le présent travail s’intitule : « Qualité physico-chimique des eaux de consommation

de la ville d’Antsirabe ». Le principal objectif est de déterminer les caractéristiques

physico-chimiques de l’eau de consommation avec une analyse concise de l’origine des

pollutions, afin de pouvoir apporter aux propriétaires et autorités compétentes des

suggestions et/ou recommandations pouvant améliorer la qualité de l’eau dans zone

d’étude.

La chromatographie ionique est la technique utilisée pour mesurer les constituants

ioniques de l’eau. Elle est à l'heure actuelle la meilleure technique de séparation des

espèces chimiques dans les mélanges complexes. La méthode intéresse des secteurs aussi

divers que l’énergie, l’environnement, la microélectronique, les industries chimiques,

pharmaceutiques, et agro-alimentaire. La chromatographie ionique est très excellente en

analyse de l’eau.

L’étude a été menée dans deux communes de la région d’Antsirabe. Il s’agit de

Vinaninkarena et Antsirabe I. Dans cette zone d’étude, l’approvisionnement en eau se fait

essentiellement à partir des puits et de la rivière.

Le travail se divise en deux grandes parties :

� Dans la première partie, les généralités sur l’eau constituent le premier

chapitre. Le deuxième chapitre est consacré sur la théorie de la

chromatographie ionique et l’instrumentation de la DX-120 est traitée dans

le troisième chapitre.

Introduction


� Dans la partie expérimentale, le quatrième chapitre fait l’objet de la

description de la zone d’étude. Le cinquième chapitre est consacré à la

méthodologie de l’étude. Et enfin, les résultats synthétiques expérimentaux

et les interprétations sont rapportés dans le dernier chapitre.

Une synthèse générale de l’étude et quelques recommandations et perspective de

recherche concluront ce travail.

Chapitre1. Généralités sur l’eau

Madagascar-INSTN

- 3 -

Chapitre 1. GENERALITES SUR L’EAU

L’eau est la substance minérale la plus répandue à la surface du globe. Elle

constitue l’hydrosphère. Son volume est estimé à 1360 millions de kilomètres-cubes. Elle

est la constituante majeure de la matière vivante: les végétaux, les animaux et l’homme.

L’eau se trouve partout et sous formes multiples: pluie, cours d'eau, mers, océans, lacs,

nappes souterraines, vapeur, nuages, glaces [1]. L'eau est à l'origine de la vie sur Terre.

Elle est le vecteur privilégié de la vie et de l’activité humaine. Elle est aussi une ressource

précieuse que vitale. L’eau a, entre autres, depuis longtemps, façonné notre environnement

et directement influencé le mode de vie des hommes.

1.1. Cycle de l’eau

Sous l’effet du soleil, l’eau s’évapore et monte dans l’atmosphère. Chaque jour,

1000 km2 de l’eau de l’océan s’évapore et monte dans l’atmosphère. Elle emmagasine de

la chaleur. Sous l’action du froid rencontré en haute altitude, cette eau condense et forme le

nuage, tombe sous forme de pluie. 15 % de cette pluie ruissellent et rejoignent les cours

d’eau, les mers, ou les océans. 25 % s’infiltrent et alimentent les nappes et les rivières

souterraines. Les 60 % restants s’évaporent à nouveau [2].


Madagascar-INSTN

- 4 -

Figure 1.1. Cycle de l’eau

1.2. Propriétés de l’eau

1.2.1. Propriétés physiques

La structure de l’eau dépend de son état physique : gaz, liquide, et solide.

L’état gazeux (vapeur) correspond exactement à la formule H2O et en particulier au

modèle simple triangulaire avec un angle inter atomique de 105° dû à l’électro-négativité

de deux de ses pôles.

Pourtant l’eau est devenue tout un complexe à l’état condensé (liquide et solide), et c’est

cette complication qui explique leurs propriétés anormales.

A l’état solide, l’arrangement élémentaire consiste en une molécule d’eau centrale et quatre

périphériques. L’ensemble a aussi la forme d’un tétraèdre.

A l’état liquide, il y a association de plusieurs molécules par des liaisons hydrogènes.

Chaque atome d’hydrogène d’une molécule d’eau est lié à l’atome d’oxygène de la

molécule voisine : d’où la structure tétraédrique [3].


Madagascar-INSTN

- 5 -

1.2.2. Propriétés Chimiques

L’énergie de formation de la molécule d’eau est de 242 K.J.mol-1soit 58Kcal.mol-1.

Il s’ensuit que l’eau possède une grande stabilité. Cette stabilité, associée aux propriétés

électriques et à la constitution moléculaire de l’eau, la rend particulièrement apte à la mise

en solution de nombreux corps [3]. La première opération chimique réalisable avec l'eau

est sa dissociation en protons H+ et en ions hydroxyles OH-. La répartition entre les deux se

mesure avec le pH (potentiel hydrogène). L'échelle va de 0 à 14. Plus on se rapproche de 0,

plus l'eau est acide. Pourtant, plus on se rapproche de 14, plus elle est basique. L'eau est

neutre lorsque son pH est à 7.

L'eau joue un rôle très important dans toutes les réactions chimiques qui impliquent des

matières chargées électriquement.

Outre ses qualités chimiques propres, l'eau est un excellent véhicule, notamment pour les

agents agressifs comme les acides ou le gaz carbonique. Le gaz carbonique, dans l'eau, se

transforme en un acide faible qui, par la suite dissout, entre autres, le calcaire. Cependant,

une élévation de température ou une aération de l'eau précipite le calcaire sous forme de

tartre. De la même façon, l'eau des océans régule la teneur en gaz carbonique de

l'atmosphère [2].

1.3. Constituants naturels de l’eau

L’eau est composée de gaz dissous essentiellement : de l'oxygène et du gaz

carbonique mais elle contient aussi de l'azote et même du méthane. Ils n’ont pas la même

solubilité dans l’eau. La solubilité diminue quand la température augmente [4].

L’eau contient également des substances minérales et organiques qui sont sous forme

dissoute ou en suspension. Les substances minérales sont limitées à une centaine, pourtant

les substances organiques sont innombrables et leur identification individuelle est très

difficile.

1.3.1. Les matières minérales

L’eau contient beaucoup d’ions dissous dont les principaux sont le calcium (Ca++),

le magnésium (Mg++), le sodium (Na+), le potassium (K+), les carbonates (CO3--), les

bicarbonates (HCO3-), les sulfates (SO4

--), les chlorures (Cl-) et les nitrates (NO3-). Ces

matières minérales proviennent pour l’essentiel du lessivage des sols par les eaux de pluie.


Madagascar-INSTN

- 6 -

Leur teneur dans l’eau dépend de la nature des roches du bassin hydrographique. Elle peut

varier du milligramme par litre au gramme par litre pour les eaux les plus salées [5].

En moins grande concentration (du microgramme au milligramme par litre), l’eau

contient aussi des éléments nutritifs, ou nutriments, qui sont l’azote (contenu dans

l'ammoniac, les nitrites et les nitrates), le phosphore (contenu dans les phosphates) et la

silice, mais aussi le fer et le manganèse .

Certains éléments ne sont présents dans l’eau qu’à l’état de trace (de 0,1 µg.L-1 à

100 µg.L-1), comme l’arsenic, le cuivre, le cadmium, le manganèse, le fer, le zinc, le

cobalt, le plomb…. Ils proviennent des roches mais aussi parfois des activités industrielles

et domestiques [4].

L’eau contient également des matières minérales en suspension (matériaux argileux,

limons, etc.).

1.3.2. Les matières organiques

Les matières organiques peuvent être présentes sous forme dissoute comme le cas

des carbohydrates, des acides humiques, des pigments, et des composés d’origine

artificielle (les hydrocarbures, les solvants chlorés, ou les pesticides). Elles peuvent aussi

être en suspension tels les déchets végétaux [4]. Elles proviennent pour l’essentiel de la

dégradation de la matière organique présente dans le milieu ou dans les sols lessivés par les

pluies (décomposition de débris des plantes et des animaux), mais aussi de composés issus

de l’activité humaine. Leur concentration, infime dans les eaux profondes, peut atteindre

quelques dizaines de milligrammes par litre dans les eaux de surface [5].

1.4. Pollution de l’eau

La pollution de l’eau se traduit par l’altération de sa qualité qui rend son utilisation

dangereuse et/ou pour les usages, qui perturbent l’équilibre de l’écosystème. Elle peut

affecter aussi bien les eaux de surfaces que les eaux souterraines.

La pollution d’eau a pour origine :

� Les rejets industriels

� Les rejets des déchets domestiques (ordures, excrément, eaux usées)

� Les activités agricoles (utilisation des fumiers)

� ……….

La pollution de l’eau peut être classée en trois catégories :


Madagascar-INSTN

- 7 -

� pollution organique

� pollution inorganique

� pollution microbiologique

1.4.1. Pollution organique

Les matières organiques dans l’eau sont issues principalement de la décomposition

des débris végétaux ou animaux. Leur origine est autochtone ou allochtone par infiltration

en suivant le transport hydrique. Les rejets industriels, les rejets domestiques et urbains

peuvent être la source des matières organiques. Les activités agricoles (épandage,

pesticides…) sont aussi responsables de la présence des substances organiques dans l’eau

[6]. Par ailleurs, la teneur en matière organique est un élément prépondérant sur l’évolution

de la qualité de l’eau en réseau de distribution plus particulièrement, puisque sa présence

peut entraîner un développement de bactéries non pathogènes ou bio film qui peuvent

conduire à la dégradation ou modification de nombreux paramètres de l’eau dans le réseau

de distribution. En outre, certaine eau traitée par chloration peut devenir très dangereuse.

L’apparition de son goût et son odeur désagréable est la conséquence de la formation des

organo-chlorés. Pourtant, certains des ses dérivées sont potentiellement toxiques comme le

lactones chlorés [7].

1.4.2. Pollution inorganique

La pollution inorganique est l’une la plus dangereuse et la plus difficile à éliminer.

Les substances mises en causes sont très variables et surtout elles se présentent sous forme

dissoute.

En général, les rejets de l’industrie ou l’effluent de l’usine chimique sont

responsables de la pollution de l’eau de surface.

Le calcium et le magnésium présents dans l’eau peuvent provenir du terrain

traversé. Il détermine la dureté de l’eau. Une eau dure diminue l’efficacité de pouvoir

détersif des savons. [8]

Les nitrates, les nitrites, l’ammoniac et les sulfates résultent de la dégradation ou de

la décomposition des matières organiques présentes dans l’eau. De nombreux facteurs sont

à l’origine de leur présence dans l’eau [9]:

� Le lessivage de terre cultivée renfermant des engrais ou traité par pesticide,


Madagascar-INSTN

- 8 -

� Les effluents domestiques,

� L’épandage des bouts d’égout,

� Les effluents industriels,

� Les dépôts d’ordures

L’ammoniac et les nitrites peuvent aussi provenir de la réduction des nitrates, soit

par les bactéries, soit par les ions réducteurs tels que les ions ferreux. L’ammoniac confère

à l’eau un goût désagréable.

Les phosphates proviennent essentiellement de la décomposition des matières

végétales et animales qui sont minéralisées par les micro-organismes. Les phosphates sont

les origines de la prolifération excessive des algues dans l’eau [10].

La diminution de la teneur en oxygène dissous dans l’eau est à l’origine de la

présence des matières biologiquement oxydables, de la présence de l’ammoniac, et

d’organisme de germes aérobies. Un épuisement d’oxygène dissout s’accompagne d’une

condition anaérobiose favorisant la réduction de nitrate en nitrite et la transformation des

sulfates en sulfures qui sont responsables de mauvaise odeur [11].

1.4.3. Pollution microbiologique

Elle concerne les bactéries, virus, champignons, protozoaires, et oeufs de parasites.

Ils sont présents dans les eaux de mer, les eaux de surface et les eaux souterraines. Les

conditions anaérobies généralement rencontrées dans les eaux souterraines en limitent

cependant la diversité. Les bactéries, virus et autres agents pathogènes rencontrés dans les

eaux souterraines proviennent des fosses septiques, des décharges, des épandages d'eaux

usées, de l'élevage, de matières fermentées, de cimetières, du rejet d'eaux superficielles.

Ces pollutions peuvent être aussi dues à des fuites de canalisations et d'égouts ou à

l'infiltration d'eaux superficielles.

La grande majorité de ces microorganismes nocifs, susceptibles d'engendrer des infections

humaines redoutables, diffuse dans l'environnement hydrique par l'intermédiaire des

souillures fécales humaines ou animales. Les pollutions microbiologiques se rencontrent

surtout dans les aquifères à perméabilité de fissure (craie, massifs calcaires), dans lesquels

la fonction épuratrice du sous-sol ne peut s'exercer et la matière organique est dégradée

partiellement. Les émergences de type karstique avec des circulations souterraines rapides


Madagascar-INSTN

- 9 -

sont par conséquent très vulnérables à cette pollution. Dans les aquifères à porosité inter

granulaire, une contamination bactérienne implique une source proche de pollution

(puisard, défaut d'étanchéité du captage, rejet de station d'épuration, décharges,…) [12].

1.5. Normes de qualité de l’eau de consommation

Les normes de potabilité de l’eau ont été établies pour fixer les quantités maximales

admissibles de certaines substances indésirables ou toxiques pour notre santé .L’eau qui

correspond aux normes de l’eau de consommation est dite potable. Pourtant, elle peut

toujours contenir des substances indésirables ou toxiques mais en très faibles quantités qui

ne mettent pas en danger notre santé. Il est nécessaire de traiter l’eau chaque fois que l’un

des ses paramètres dépasse la valeur recommandée par les normes.

1.5.1. Recommandation de l’OMS

L’OMS a regroupé les paramètres en cinq catégories [3]:

� Paramètres microbiologiques,

� Composés inorganiques,

� Composés organiques,

� Paramètres d’esthétiques,

� Paramètres radioactifs

L’OMS établit pour chaque paramètre des recommandations qui doivent être

adaptées dans chaque pays, en fonction de l’état sanitaire et des considérations

économiques de ce pays pour aboutir aux normes réglementaires nationales.


Madagascar-INSTN

- 10 -

Tableau I.1. Extrait des normes de la qualité de l’eau destinée à la

consommation pour l’OMS

1.5.2. Recommandation de l’UE

Cette directive regroupe 62 paramètres classés en cinq catégories [3]:

� Paramètres organoleptiques

� Paramètres physico-chimiques

DESIGNATIONS DES PARAMETRES Limite acceptable Unités

Paramètres microbiologiques

Coliformes 0 N/100ml Streptocoques fécaux - N/100ml Clostridiums

- N/100ml

Paramètres d’esthétique

Couleur 15 mg.L-1 Pt-Co Turbidité 5 NTU Température - ° C pH 6,5 à 8,5 - Odeur

Absence -

Paramètres inorganiques Paramètres organiques

Chlorures 250 mg.L-1

Sulfates 250 mg.L-1 Magnésium - mg.L-1 Sodium 200 mg.L-1 Calcium 400 mg.L-1 Potassium - mg.L-1 Aluminium 0,2 mg.L-1 Nitrates 44 mg.L-1 Nitrites - mg.L-1 Ammonium - mg.L-1 Monochlorobenzene 300 µg.L-1 Trichlorobenzenze 20 µg.L-1 Dichlorométhane 20 µg.L-1 Chlorure de vinyle 5 µg.L-1 Acrylamide 0,5 µg.L-1 styrène 20 µg.L-1

Paramètres radioactifs

Alpha global 0,1 Becquerel.L-1 Radium 226/228 - pico Curie.L-1 Uranium - pico Curie.L-1 Radon - µg.L-1 Beta global 1 Becquerel.L-1


Madagascar-INSTN

- 11 -

� Paramètres concernant les substances indésirables

� Paramètres concernant les substances toxiques

� Paramètres microbiologiques

Tableau I.2. Extrait des normes de la qualité de l’eau destinée à la

consommation pour l’UE

DESIGNATIONS DES PARAMETRES NG CMA Unités


Coliformes - 0 N/100 ml Streptocoques fécaux

- 0 N/100 ml

Clostridiums

- 1 N/20 ml

Paramètres organoleptiques

Couleur 1 10 mg.L-1 Pt/Co Turbidité 0,4 4 NTU Odeur

0 2 Dilution (12°C)

Paramètres physico-chimiques

Température 12 25 ° C pH 6,5 à 8,5 - - Chlorures 25 - mg.L-1

Sulfates 25 250 mg.L-1 Magnésium 30 50 mg.L-1 Sodium 20 150 mg.L-1 Potassium 10 12 mg.L-1 Aluminium 0,05 0,2 mg.L-1 Résidu sec

0,1 - mg.L-1

Paramètres concernant les substances indésirables

Nitrates 25 50 mg.L-1 Nitrites - 0,1 mg.L-1 Ammonium 0,05 0,5 mg.L-1 Fer 50 200 µg.L-1 Manganèse 20 50 µg.L-1 Arsenic - 50 µg.L-1 Phosphore 400 5000 µg.L-1 Fluor - 1500 µg.L-1 Argent - 10 µg.L-1

Paramètres concernant des substances toxiques

Plomb - 50 µg.L-1 Sélénium - 10 µg.L-1 Arsenic - 50 µg.L-1 Cyanure - 50 µg.L-1 Cadmium - 5 µg.L-1


Madagascar-INSTN

- 12 -

Pour chaque catégorie, il est défini le niveau guide (NG) et la concentration

maximale admissible (CMA) pour certains paramètres. Le niveau guide (NG) est la valeur

considérée comme satisfaisante et qu’il faut chercher à atteindre. La concentration

maximale admissible (CMA) est la valeur que certains paramètres ne doivent pas dépasser.

Lorsque leur concentration dans l’eau brute est supérieure à ces valeurs, il importe de

mettre en ouvre le traitement adéquat.

1.5.3. Recommandation de l’Etat malgache

L’Etat malgache a regroupé les normes de référence applicables à l’eau de

consommation en cinq catégories [13]:

� Paramètres microbiologiques,

� Paramètres organoleptiques,

� Paramètres physico-chimiques liés à la structure naturelle des eaux

� Paramètres concernant les substances indésirables,

� Substances toxiques


Madagascar-INSTN

- 13 -

Tableau I.3. Extrait des normes de référence applicables à l’eau de boisson

pour l’Etat Malgache

DESIGNATIONS DES PARAMETRES Limite acceptable Unités


Coliformes 0 N/100 ml Streptocoques fécaux

0 N/100 ml

Clostridiums

0 N/20 ml

Paramètres organoleptiques

Couleur < 15 mg.L-1 Pt-Co Turbidité < 5 NTU Odeur

Absence -

Paramètres physico-chimiques liées à la structure naturelle des eaux

Température < 25 ° C pH 6,5 à 9,5 - Chlorures 250 mg.L-1

Sulfates 250 mg.L-1 Magnésium 50 mg.L-1 Sodium 175 mg.L-1 Potassium 12 mg.L-1 Aluminium 0,2 mg.L-1 Dureté 50 °F Résidu sec

< 1500 mg.L-1

Paramètres concernant les substances indésirables

Nitrates 50 mg.L-1 Nitrites 0,1 mg.L-1 Ammonium 0,5 mg.L-1 Fer 0,2 mg.L-1 Manganèse 0,05 mg.L-1 Cuivre 1 mg.L-1 Phosphore 5 mg.L-1 Fluor 1,5 mg.L-1 Argent 0,01 mg.L-1

Paramètres toxiques Plomb 0,1 mg.L-1 Sélénium 0,05 mg.L-1 Arsenic 0,05 mg.L-1 Cyanure 0,01 mg.L-1 Cadmium 0,01 mg.L-1

1.6. Impact sanitaire en cas d’excès de quelques espèces chimiques

Les excès de quelques espèces chimiques présentes dans l’eau peuvent être fatales

pour la santé.


Madagascar-INSTN

- 14 -

1.6.1. Espèce cationique [14]

Le potassium joue un rôle dans l’osmolarité des cellules et dans la transmission de

l’influx. L’excès de potassium est très dangereux pour le cœur car son surdosage entraîne

un trouble de rythme du cœur et même un arrêt de ses fonctions.

L’absorption d’une quantité relativement importante de sodium peut être

dangereuse chez certains malades qui souffrent d’accidents vasculaires cérébraux, de

thrombose coronaire, d’hypertension, de cardiopathies artériosclérotique et dégénératives,

de glomérulonéphrite chronique, de cirrhose du foie, et de certaines complications de la

grossesse comme la toxémie et la preéclampsie.

L’excès en calcium a des conséquences multiples:

� L’hyperactivité au stress appelée aussi spasmophilie

� L’accélération des processus du vieillissement

� Le dépôt de calcium dans les tissus mous dont les calculs rénaux

� Une maladie rhumatologie qui est la périarthrite scaphoïde humérale

(au niveau de l’os et articulation de l’épaule)

1.6.2. Espèce anionique

L’excès de fluor cause un type sévère d’«émail marbré»: l’émail étant creusé et

cordé. Il y a des altérations de la structure des dents et une diminution de sa solidité. En

plus les os sont devenus trop denses et trop fragiles.

Le chlore augmente le risque de cancer d’estomac. Son excès conduit à la

déshydratation ou encore les maladies du rein [14].

Les nitrates, en excès sont susceptibles de provoquer une anémie, la

méthémoglobinémie. La méthémoglobinémie est le résultat de l'oxydation du fer de

l'hémoglobine, qui engendre la méthémoglobine. La méthémoglobine est incapable de

fixer l’oxygène, ce qui contribue à réduire le transport de l’oxygène des poumons vers les

tissus.

En outre, l’excès de nitrate est suspecté de provoquer la formation, dans le tube digestif, de

nitrosamines et de nitrosamides, composés hautement cancérigènes. L’eau contenant des

concentrations en nitrate supérieures à 50 mg.L-1 est déconseillée pour les nourrissons et

les femmes enceintes [15].

Chapitre 6. Résultats et Interprétations

PARTIE THEORIQUE

Chapitre 2. Théorie de la Chromatographie ionique


Chapitre 2. THEORIE DE LA CHROMATOGRAPHIE IONIQUE

2.1. Historique

La chromatographie ionique est parmi les plus anciennes techniques

chromatographiques. Elle est apparue dans les années 70 grâce à Small, Stevens et

Bauman. En 1972, il y eut un premier prototype de chromatographie ionique utilisant une

cellule de conductivité. Pourtant, le développement de l’équipement chromatographique

automatique ne s’était fait que depuis 1975 environ. Le premier symposium EPA sur

l’analyse par chromatographie ionique eut lieu en 1977 à propos de la pollution de

l’environnement. La même année Small, Stevens et Bauman reçoivent le prix de la

conférence de Pittsburgh pour l’avance plus significative en chimie analytique appliquée.

Le terme «chromatographie ionique» regroupe aujourd’hui toutes les méthodes de

séparation et d’analyse de base des espèces ioniques minérales ou organiques dans les

mélanges complexes en solution [16].

Le principe de la chromatographie ionique est basé sur un échange d’ions. La

colonne est soit chargée positivement, soit chargée négativement. La phase mobile emporte

les anions ou les cations qui sont ensuite séparés par l’action de la phase stationnaire.

Le champ d’application de la chromatographie ionique est très vaste. La méthode

intéresse plusieurs secteurs tels que l’énergie, l’environnement, la microélectronique, les

industries chimique, pharmaceutique, et agro-alimentaire. Son domaine d’excellence est

l’analyse des eaux. Son atout majeur tient naturellement à son caractère séparatif.



Elle est apte de résoudre certains problèmes posés par les techniques spectrométriques, tels

que les effets de matrice, les interférences ou la spécification.

2.2 Généralités de la chromatographie

La chromatographie est un terme général, utilisé pour définir des méthodes de

séparation basées sur la distribution d’un soluté entre deux phases, l’une étant mobile et

l’autre stationnaire. Elle peut se diviser en trois grandes classes [18]:

� La chromatographie en phase liquide,

� La chromatographie en phase gazeuse,

� La chromatographie en phase supercritique.

La méthode de la chromatographie en phase liquide peut se classé en quatre catégories

selon la nature de la phase stationnaire :

� Chromatographie d’adsorption,

� Chromatographie de partage,

� Chromatographie d’exclusion par diffusion,

� Chromatographie par échange d’ions ou ionique.

2.2.1. Chromatographie d’adsorption

La phase stationnaire est un solide adsorbant et que la séparation est fondée sur les

différences d’adsorption des molécules du mélange par la phase fixe. Cette méthode

s'applique à la plupart des composés organiques de masse moléculaire inférieure à

1000.

2.2.2. Chromatographie de partage

La séparation est fondée sur des différences de solubilité (ou d’interaction) des

molécules à séparer dans la phase liquide (ou greffée) qui recouvre un solide. Cette

méthode convient très bien à la séparation de molécules très polaires de masse

moléculaire inférieure à 1000 et aux homologues d'une même série.

2.2.3. Chromatographie d’exclusion par diffusion

La séparation des molécules est basée sur leur différence de taille et leur

possibilité de pénétrer ou de ne pas pénétrer à l'intérieur de la phase stationnaire. Le

matériel servant de base est un gel.

2.2.4. Chromatographie par échange d’ions ou ionique

La phase stationnaire est un solide insoluble dans l’eau ayant des propriétés particulières

que l’on appelle un « échangeur d’ions ». Ce solide comporte des groupements

fonctionnels fixes ionisés ou ionisables. Les ions qui assurent l’électroneutralité de la



structure sont mobiles et échangeables avec ceux de la phase mobile en contact avec

l’échangeur (greffé sur des polymères ou des silices).

2.3. Principe de séparation

La chromatographie est avant tout une méthode physique de séparation dans

laquelle les composants à séparer sont répartis entre deux phases :

� La phase mobile

� La phase stationnaire

2.3.1. La phase mobile

La phase mobile est un solvant qui comprend l’échantillon à analyser et l’éluant. Le

solvant se déplace activement à l’aide d’une pompe et traverse la colonne de séparation où

réside dans la phase stationnaire. Les constituants du mélange à séparer, appelés

généralement solutés sont inégalement retenus lorsqu’ils traversent la colonne. Ils sont

entraînés par le fluide (ou solvant).

2.3.2. La phase stationnaire

La phase stationnaire assure la séparation des composés dans tout système

chromatographique. Il s’agit d’une résine échangeuse d’ions dans le cas de

chromatographie ionique.

La phase stationnaire consiste en un support solide comportant des groupes fonctionnels

ionisés (positifs ou négatifs) capables d’échanger des ions contre d’autres selon leur

affinité pour la résine.

2.3.2.1. Les groupements fonctionnels

Les groupements fonctionnels peuvent être classés en deux catégories : les groupements

chargés positivement et ceux chargés négativement.

Dans chaque catégorie, le principal groupement utilisé est [16]:

� le groupement carboxyle : -CO2- pour les échanges de cations.

� le groupement ammonium quaternaire : -NR3+ pour les échanges d’anions.

Les performances de ces groupements tiennent à leur structure macroporeuse ou

pelliculaire, qui conduit à de hautes efficacités de colonne, et à leur faible capacité

d’échange, qui autorise l’emploi d’éluant dilués. Ils sont indépendants du pH.

2.3.2.2. La structure de l’échangeur

La structure intérieure de la colonne est macroporeuse. La phase macroporeuse est

constituée par des particules sphériques de faible diamètre, compris entre 5µm et 20 µm,



de faible dispersion granulométrique et de bonnes résistances mécaniques. La particule

sphérique est constituée d’un polymère organique. Elle comporte des zones à forte

réticulation, inaccessibles à l’espèce chimique d’intérêt et des pores sur les parois desquels

sont greffés les sites échangeurs d’ions [17].

Figure 2.1. Structure de la particule sphérique

2.3.3. Mécanisme de séparation

La chromatographie ionique est gouvernée principalement par des phénomènes

d’échange d’ions. Les phases mobiles sont constituées de solutions aqueuses d’un ou

plusieurs électrolytes. Lorsque les caractéristiques physiques des ions solvatés (charge,

dimension) sont suffisamment différentes, il est possible de réaliser la séparation par

échange d’ions simple.

Etant donné que l’espèce chimique d’intérêt et l’espèce éluant sont respectivement

M+ et E+ dans le cas de l’élution par échange de cation. M+ et E+ sont associés au même

anion X-. Pour assurer la condition de l’électroneutralité de la solution, la concentration de

X- doit être égale à la somme de la concentration de M+ et E+. La fixation de M+ en tête de

la colonne, par échange avec E+, génère une quantité équivalente de E+ en solution.



L’espèce chimique d’intérêt M+ progresse ensuite dans la colonne sous l’effet de la

réaction d’échange d’ion

R- E+ + M+ X- → R- M+ + E+ X-

où R- est la résine d’échangeur de cation dans la phase stationnaire

Au bout d’un certain temps, l’éluant va libérer le cation M+, remplacé par ceux de

l’éluant

R- M+ + E+ X- → R- E+ + M+ X-

L’échange d’ions se répète au fil de la phase stationnaire jusqu’à la sortie de M+ et E+

en

bas de la colonne. Le temps de résidence des composés sur le site est propre à chaque

espèce. Il dépend de l’affinité chimique des espèces à séparer par la phase stationnaire (la

résine). La différence d’affinité entraîne la variation de la vitesse de migration de ces

espèces chimiques.

Pour l’élution par échange d’anion simple, l’espèce chimique d’intérêt est un anion M- et

E- est l’espèce éluant. M-

et E- sont associés au même cation X+

. La résine d’échange

d’ions devient un échangeur d’anions B+. Alors la réaction d’échange d’ions s’écrit

B+ E- + M- → B+ M- + E-

Et le processus de progression est similaire à celui de l’élution de cation.

2.4. Grandeurs caractéristiques chromatographiques

Les grandeurs caractéristiques du système chromatographique sont

� Le coefficient de partage

� Les Grandeurs de rétention

� Le facteur de capacité

� La sélectivité

� L’efficacité

� La résolution



2.4.1. Coefficient de partage

Le coefficient de partage KP du soluté entre la phase stationnaire et la phase mobile

est défini par la relation (2.1) [18]

M

SP C

CK = (2.1)

où

CS est la concentration dans la phase stationnaire

CM la concentration du soluté dans la phase mobile

La rétention d’une espèce chimique d’intérêt par la phase stationnaire peut être caractérisée

par le coefficient de partage K P.

2.4.2. Grandeurs de rétention

La vitesse de passage de la phase mobile est constante. Chacun des solutés se

déplace indépendamment les uns des autres avec une vitesse qui leur est propre et qui

dépend de leur comportement vis-à-vis des deux phases, notamment de leur affinité avec la

phase stationnaire. La répartition d’un soluté dans la colonne après un certain «temps de

passage» est représentée par une courbe d’allure sensiblement gaussienne et appelée

chromatogramme.



Figure 2.2. Chromatogramme des échantillons 1 et 2

W étant la largeur du pic à la base

W0.5 est la largeur du pic à mi-hauteur

σ est l’écart type

tM le temps que met l’éluant (non retenu) pour arriver au bas de la colonne[temps

mort],

tR le temps écoulé entre l’ injection du composé dans la colonne et le moment où il

sort à sa concentration maximale [temps de rétention brut],

tS le temps de « séjour » du composé dans la phase stationnaire [temps de

rétention net] aussi nommé temps corrigé ou réduit ,

MRS ttt −= (2.2)

Le débit de la phase mobile étant constant. Les paramètres du temps tM , tS et tR être

peuvent remplacés par les volumes VM , VS et VR où



VR désigne le volume de la phase mobile nécessaire pour amener la substance à sa

concentration maximale au bas de la colonne [volume de rétention brut]

VM le volume de la phase mobile contenue dans la colonne ou volume mort de la

colonne

VS le volume de rétention net (aussi nommé volume corrigé ou réduit)

MRS VVV −= (2.3)

Les grandeurs de ces valeurs dépendent des éluants et des résines d’échangeuse utilisés.

2.4.3. Facteur de capacité

Par définition, le facteur de capacité k est le rapport entre la quantité d’un soluté

(A) dans la phase stationnaire (mA)s et la quantité dans la phase mobile (mA)M [18].

Sachant que, la masse est égale au produit de la concentration par le volume

VCm ⋅= (2.4)

et que le rapport des masses est aussi égal au rapport du temps de résidence du soluté dans

la phase stationnaire (tS) au temps passé dans la phase mobile, on obtient

( )( )

( )( ) M

S

M

SP

MMA

SSA

MA

SA

tt

VV

KVCVC

mm

K ==⋅⋅==

''

(2.5)

Pour une colonne donnée, le rapport V ’S /VM est constant. Les variations de K ne

dépendent donc que de celles de K P et par la suite des interactions mises en jeu.

D’autre part, sachant que le débit (F=V /t) de la phase mobile est constant en traversant la

colonne, on peut poser

MS

M

R

M

R

M

ttt

tt

VV

+== (2.6)

En combinant certains paramètres tirés de la relation (2.5) et (2.6), on obtient



'

SPMR VKVV += (2.7)

V ’S étant le volume de la phase stationnaire (ou la masse, ou la surface spécifique

du support, selon les unités dans lesquelles KP est exprimé) d’où le volume de rétention net

est donné par

'

SPS VKV ⋅= (2.8)

où

K p est le coefficient de partage entre les deux phases

La formule (2.7) établit une relation entre le volume de rétention VR d’un composé, son

coefficient de partage entre les deux phases K P et les caractéristiques des phases (VM et

V ’S) c’est-à-dire de la colonne.

D’après les formules (2.5) et (2.8) nous avons,

M

MR

M

MR

ttt

VVV

K−=−= (2.9)

• La faible valeur de k (k=0) indique des composés peu retenus. Ces composés sont

élués peu de temps après le volume de phase mobile contenu dans la colonne.

• Des valeurs élevées de k indiquent des composés fortement retenus. Ces composés

sont élués après un temps d’analyse assez long.

2.4.4. Sélectivité

En présence de deux ou plusieurs composés quelconques, le facteur de sélectivité

est défini par [19]

( )( ) MAR

MBR

A

B

tttt

KK

−−==αααα (2.10)



Avec

KB>KA c’est à dire que la substance A est moins retenue que la

substance B d’où α >1

La valeur de α peut être déterminée selon le temps de rétention. Elle est utilisée pour

estimer s’il est possible de séparer les deux espèces en question. La valeur de α doit être

supérieure à l’unité. Dans le cas contraire, une séparation efficace ne pourrait jamais être

obtenue.

2.4.5. Efficacité

L’efficacité se définit par deux termes [20]

� Le nombre de plateaux théoriques N, qui est défini par

2

16

=wt

N R (2.11)

2

5,0

54,5

=

wt

N R (2.12)

où

W est la largeur du pic à la base

W0,5 est la largeur à mi-hauteur du pic.

tR est le temps de rétention brut.

Il est possible de calculer N, pour un soluté donné, directement à partir d’un

chromatogramme. Plus N est grand, plus la colonne est efficace

� La hauteur équivalente à un plateau théorique H (HEPT)

N

LH = (2.13)

où

L étant la longueur de la colonne



H et N caractérisent donc le fonctionnement de la colonne car ils dépendent non

seulement de la nature des phases et de la géométrie de la colonne, mais également de tous

les autres facteurs qui influencent les équilibres.

2.4.6. Résolution

La résolution est une mesure de la qualité de la séparation de deux composés

quelconques. Celle-ci dépend à la fois de l’écartement relatif des sommets des pics (facteur

thermodynamique exprimé en temps de rétention relatif) et de la finesse des pics (facteur

cinétique exprimé en efficacité de colonne).

La résolution RS est définie par la relation [19]

)(2)()(

AB

ARBRS

ttR

σσσσσσσσ +−= (2.14)

On remarque que plus la valeur de RS est élevée, plus la résolution est meilleure

Cas 1 : RS =1

Pour ce cas, (tR)B - (tR)A = 4σB. Il signifie que les courbes de Gauss ne se chevauchent que

de 2,3 %, ce qui est suffisant pour des séparations rapides.

Cas 2 : RS = 1,5

Pour ce cas, (tR)B - (tR)A = 6σB . Il signifie que la distance entre les bases des deux triangles

est de 2. Les courbes de Gauss correspondantes ne se chevauchent alors que de

0,13 %.

Si on exprime la résolution RS en fonction du facteur de capacité, la sélectivité et

l’efficacité de la colonne, nous avons la formule suivante [18]

−

−

=

'

'1*

1*

4B

BS K

KNR

αααααααα

(2.15)



2.5. Mode de détection

Par suite de son caractère très évolutif, la chromatographie ionique dispose d’une

vaste éventail de mode de détection tels que : la conductimètrie, l’ampérométrie, la

coulométrie, la pontentiométrie, l’absorptiométrie, la fluriométrie, la spectrophotométrie

UV-visible et la détection électrochimique. Toutefois, le plus courant est toujours le

conductimètrie. Ce détecteur est le plus largement utilisé en chromatographie ionique, en

raison de son universalité en milieu ionique, sa sensibilité intrinsèque élevée et sa grande

robustesse.

2.5.1. Conductimètre

Les ions en solution conduisent le courant électrique quand une tension est

appliquée entre deux électrodes en contact avec la solution. Comme la valeur du courant

est quasiment proportionnelle à la concentration des ions dissous, le conductimètre

présente l’avantage de détecter n’importe quelle substance ionique. Pourtant il ne peut

détecter la présence de l’eau, du méthanol, de l’acide faible.

2.5.1.1. Mesure de la conductivité

La conductivité d’une solution est mesurée en appliquant une tension alternative

entre deux électrodes plongeant dans un électrolyte. A chaque instant, les ions vont se

diriger vers l’électrode de charge opposée de manière à créer une résistance qui sera

fonction du nombre d’ions ainsi que de leur mobilité, qui elle-même est fonction de la

charge et de la taille de l’ion, de la température et de la nature de l’électrolyte. Le fait

d’appliquer une tension entre deux électrodes dans une solution aqueuse fait passer un

courant électrique entre les deux électrodes, et la résistance de la solution est donnée par

la relation (selon la loi d’Ohm) [20]

IE

R = (2.16)

où

E la tension entre les deux électrodes

I est l’intensité du courant

La conductance se définit comme suit



R

1G = (2.17)

où

G la conductance en Siemens(S)

R résistance de la solution aqueuse

La conductance mesurée est corrigée par la constante de cellule K et La

conductivité est donnée par la relation

GK ⋅=δ (2.18)

où

K étant la constante de la cellule

L’unité de la conductivité est de Siemens par cm (S.cm-1)

La représentation d’un conductimètre figure ci-dessous

Figure2.3. principe du conductimètre



2.5.1.2. Conductivités des solutions

Selon la loi de Kohlrausch sur la migration indépendante des ions, la conductivité

est directement proportionnelle à la concentration. La conductivité d’une solution diluée

est la somme des contributions individuelles de tous les ions de la solution multipliées par

leur concentration. La valeur de la conductivité est donnée par la formule suivante [20]

1000

CK i i

oi∑= λ

(2.19)

où

K est la conductivité mesurée en S.cm-1

Ci est la concentration des ions en équivalent.L-1

λi° est la conductivité équivalente limite de l’ion i en S.cm2/équivalent

La conductivité équivalente limite est obtenue à partir de la conductivité de l’ion divisée

par la concentration et extrapolée à une dimension infinie.

Le tableau (1.4) donne les conductivités ioniques limites pour chaque ion, à 25°C et en

S.cm2/équivalent

Tableau II.1. Conductivités ioniques limités

Anions λ Cations λ

OH- 198 H+ 350

F- 54 Li+ 39

Cl- 76 Na+ 50

Br - 78 K+ 74

I - 77 NH4+ 73

NO3- 71 Mg++ 53

HCO3- 45 Ca++ 60

SO4--

80 Sr++ 59



2.5.2. Détection conductimètrique avec suppresseur

Sachant que la détection conductimètrique est une méthode différentielle, il est

nécessaire, pour optimiser le signal, de chercher les conditions permettant d’amplifier les

différences de propriété (nombre, charge, taille d’ions) entre l’éluant et la phase mobile

contenant l’espèce chimique d’intérêt. A la sortie de la colonne, les espèces chimiques

d’intérêt se trouvent dans un « bain » de l’éluant. Cet éluant est gênant car il a une

conductivité importante par rapport à celle des espèces chimiques d’intérêt de

l’échantillon. Il va falloir la neutraliser et ceci va être réalisé par le processus de

suppression.

Le suppresseur se comporte comme un échangeur d’ions afin d’éliminer les ions de

l’éluant, ce qui permet d’abaisser la conductivité de l’effluant, donc de réduire le bruit de

fond. Il permet également d’exalter la réponse due à l’espèce chimique d’intérêt par suite

de l’association de cette dernière à des ions de forte conductivité.

Le suppresseur Auto-régénéré (SRS-ULTRA) utilise 4 principaux types de

suppression. Il s’agit de

� auto suppression de mode d’éluant

� auto suppression de mode alimentation externe d’eau

� suppression chimique

� MPIC

Les ions nécessaires à la suppression sont produits par l’électrolyse en continu du

régénérant.

L’auto suppression de mode recyclable utilise l’effluant de la cellule de détecteur comme

régénérant. Ce dernier n’est autre que l’éluant lui- même qui est reconduit à l’entrée du

régénérant de SRS-ULTRA après avoir été réduit à sa forme ionisée la plus faible par suite

de son passage à travers le SRS-ULTRA.

La figure (2.4) donne la configuration générale du suppresseur Auto-régénéré (SRS-

ULTRA)



Figure 2.4. Auto suppression de mode recyclable

2.5.2.1. Principe de l’auto suppression anionique de mode

recyclable

Quand le carbonate/bicarbonate de sodium ( NaHCO3 /Na2CO3) est utilisé comme

éluant dans la séparation anionique, le but est d’éliminer les ions Na+ , HCO3- , CO3

2-

avant l’arrivée de l’ effluant dans le détecteur.

Les espèces anioniques à mesurer sortent de la colonne avec l’éluant comme contre-ions.

L’électrolyse de l’acide carbonique donne lieu à l’ion hydronium et HCO3 au niveau de

l’anode et au gaz d’hydrogène et HCO3- au niveau de la cathode.

L’ion H+ se diffuse à travers la membrane à coté de l’anode, neutralisant les ions CO3

2-

et HCO3- en acide carbonique H2CO3, pendant que les ions Na+

de l’éluant diffusent

à travers l’autre membrane, devenant ainsi le contre-ion de l’ion HCO3- généré à la

cathode.

On a les réactions suivantes

Pour l’éluant, H+ + HCO3- → H2CO3

2H+ + CO32- → H2CO3



En conséquence, les ions Na+, HCO3- et CO3

2- de l’éluant n’atteignent pas la cellule

de détecteur. La conductivité résiduelle de l’éluant est donc presque nulle et

considérablement plus basse qu’avant la suppression. Aussi l’ion H+ est devenu le contre

ion des espèces anioniques, la réponse des espèces est augmentée car l’ion H+est environ

sept fois plus conducteur que l’ion Na+ [21].

(M-, HCO3-) + H+ → MH + HCO3

-

(M2-, CO32-) +2 H+ → 2MH + CO3

2-

où

M est l’espèce chimique de l’intérêt (ions)

Le suppresseur diminue le bruit de fond et augmente le signal-réponse des espèces

chimiques d’intérêt.

Figure 2.5. Principe de l’auto suppresseur anionique (ASRS)



2.5.2.2. Principe de l’auto suppression Cationique de mode

recyclable

Pour la chromatographie ionique des cations, les membranes du suppresseur sont

des polymères échangeurs d’anions qui permettent aux anions de passer mais excluant les

cations [22]. Sachant que l’éluant utilisé est l’acide méthanesulfonique (HMSA).

L’eau subit l’électrolyse pour donner naissance au gaz d’hydrogène et à l’ion OH- à la

cathode, et au gaz d’oxygène et à l’ion H+ à l’anode. Les ions OH-

provenant de la

cathode traversent la membrane du coté cathodique et neutralisent les ions H+ de la phase

mobile pour les convertir en molécule d’eau.

H+ + OH- → H2O



Simultanément, les anions de l’effluant migrent vers l’anode à travers la membrane située

du coté anodique pour se combiner avec les ions H+ produits à l’anode.

MSA- + H+ → HMSA

Les cations à analyser restent, quant à eux, prisonniers de la veine centrale et ils s’associent

avec les ions OH-.

M+ +OH- → MOH

Figure 2.6. Principe de l’auto suppresseur cationique (CSRS)

Chapitre 3. Instrumentation

Madagascar-INSTN

- 34 -

Chapitre 3. INSTRUMENTATION

3.1. Description

La chromatographie ionique DX-120 permet les analyses qualitatives et

quantitatives des espèces ioniques. Les différents éléments du système sont :

- Récipient d’éluant

- Pompe

- Vanne d’injection

- Colonne de séparation avec Pré-colonne

- Suppresseur auto-régénéré (SRS)

- Détecteur conductimétrique

- Terminal Informatique


Madagascar-INSTN

- 35 -

Figure 3.1. Schéma simplifié d’une chaîne de chromatographie ionique

3.1.1. Eluant

L’éluant utilisé est la solution tampon de carbonate/bicarbonate de sodium ayant

des concentrations respectives 8.0 mM et 1.0 mM pour les séparations des anions. Cet

éluant est facile à préparer. L’acide méthanesulfonique de concentration 20mM est utilisé

pour la séparation des cations. Les éluants sont stockés dans un flacon plastique pressurisé

et dégazé par bullage d’azote afin d’éviter la formation des bulles dans les têtes de pompe

et dans la cellule de détecteur.


Madagascar-INSTN

- 36 -

3.1.2. Pompe

La pompe est de type mono piston fabriqué en matière PEEK. Elle assure l’arrivée

de la phase mobile dans la colonne avec une vitesse constante. L’échelle de débit varie

entre 0.5 à 4.5 mL/min.

3.1.3. Vanne d’injection

La vanne d’injection permet d’isoler un volume d’échantillon précis et répétable.

Pour le DX-120, ce volume est 25 µl. La vanne d’injection a deux positions : Chargement

et injection. Durant la position chargement, l’échantillon est stocké dans la boucle avant

d’être injecté. L’injection de l’échantillon dans la colonne de séparation a lieu lorsque la

vanne d’injection se bascule dans la position injection.

3.1.4. Pré- colonne

Le pré-colonne joue le rôle de première filtration avant l’entré de l’éluent dans la

colonne de séparation. Il protège la colonne de séparation contre des éventuelles saturation

ou contamination. Les pré-colonnes utilisées sont CG12A et AG12A pour les mesures de

cations et anions, respectivement.

Figure 3.2. Pré-colonne

3.1.5. Colonne de séparation

Le système chromatographique ionique DX-120 utilise les colonnes analytiques

IonPac AS14A (4 x 250 mm) et IonPac CS12A (4 x 250 mm) pour les séparations des

anions et cations, respectivement. Ces colonnes donnent une résolution excellente des ions

inorganiques communs et résistent à la transfère de masse. De plus la consommation

d’éluant est faible. Les paquets d’AS14A et CS12A offrent une stabilité de pH plus haute

que le rang du pH tout entier. La particule sphérique de la phase stationnaire est constituée

par le composé d’ethylvinylbenzène croisé avec 55% de divinylbenzène. [23]


Madagascar-INSTN

- 37 -

Figure 3.3 Colonne de séparation

L’AS14A fournit rapidement la séparation isocratique de fluorure, nitrite, chlorure,

bromure, nitrate, phosphate et sulfate en utilisant un simple éluant de

carbonate/bicarbonate. Elle donne une résolution excellente de fluorure. La séparation des

anions inorganiques se fait en 15 minutes. Le diamètre de la phase macroporeuse est de 7

µm. L’échangeur d’anion utilisé est l’ammonium quaternaire –NR3+ [24].

Le CS12A sépare très rapidement les cations inorganiques. L’analyse du lithium,

sodium, ammonium, potassium, magnésium et calcium se fait en 10 minutes. La particule

sphérique de l’IonPac CS12A a un diamètre de 8,5 µm. L’échangeur de cation employé est

le carboxyle –CO2- [23].

La présence des matières en suspension et des composés organiques (huile

minérale, acide humique, etc…) peut abréger la durée de vie de la colonne. Il est donc

préférable de les éliminer de l’échantillon avant de procéder à l’analyse.

3.1.6. Suppresseur (SRS)

Le SRS-ULTRA utilise la technologie d’autosuppression pour améliorer la

conductivité de l’espèce d’intérêt pendant la suppression de la conductivité de l’éluant.

Cette technique dépasse la puissance de la suppression chimique classique. Les ions

indispensables à la suppression d’éluant sont régénérés continuellement par l’électrolyse de

l’eau. Cela signifie qu’il n’y a pas de solution régénérant à élaborer. Le SRS-ULTRA

délivre de bruit de fond ultra bas. En outre, l’utilisation du suppresseur Auto-Régénéré

permet de prolonger la durée de vie des colonnes puisqu’il est possible d’envisager une

dilution plus importante des échantillons chargés avec l’utilisation du suppresseur Auto-

Régénéré. Le démarrage et l’équilibration de SRS-ULTRA sont rapides.

Le SRS-ULTRA est conçu pour travailler avec toutes les lignes d’équipement de

chromatographie ioniques de Dionex. Son utilisation est très facile et très économique.


Madagascar-INSTN

- 38 -

Le système de chromatographie ionique DX-120 utilise les suppresseurs Auto-Régénéré

CSRS-ULTRA (4mm) et ASRS-ULTRA (4mm) pour les séparations des cations et anions

respectivement.

Figure 3.4. Suppresseur Auto-Régénéré (SRS)

3.1.7. Détecteur (DS4)

Le DX-120 est équipé d’une cellule de détection contenue dans un stabilisateur de

température appelé « stabilisateur de détection DS-4 ». Ce détecteur est recommandé pour

les applications à haute sensibilité.

Il a une cellule de conductivité à flux continu avec des corps polymères. La

constante de la cellule est de 160cm-1. Les électrodes sont constituées en acier 316. La

thermistance localisée juste après les électrodes, mesure la température du liquide. Le

volume actif nominal est de 1.0µL pour la cellule DS4.

La température affecte directement la conductivité d’une solution aqueuse qui

s’élève d’un peu moins de 2% /°C. Plus la conductivité est élevée, plus le phénomène est

important [20]. Pourtant, il est nécessaire de maintenir la température de l’effluant aussi

constante que possible. L’ajustement de la température se fait en temps réel. Le boîtier du

DS4 contient de la cellule de détection et l’échangeur thermique pour l’effluant.


Madagascar-INSTN

- 39 -

Figure 3.5. Cellule de détection avec chauffage DS4

3.1.8. Terminal informatique

La commande du DX-120 peut se faire à partir d’un ordinateur après avoir installé

le logiciel. Le PEAK-NET est le logiciel utilisé pour la mesure quantitative des cations et

le CHROMELEON pour l’analyse des anions. Ces logiciels sont installés dans l’ordinateur

avec la carte interface DX-LAN. Tous les résultats sont enregistrés, traités et stockés dans

le computeur. L’établissement de la courbe de régression lors de l’étalonnage s’effectue

automatiquement à l’aide de ces logiciels.

3.2. Spécification expérimentale

La spécification de la chromatographie ionique est donnée pour en savoir plus à

propos de :

• L’alimentation électrique du travail

• L’environnement d’utilisation


Madagascar-INSTN

- 40 -

3.2.1. Electrique

Lors de l’analyse, le DX-120 est alimenté avec une tension 230V et une fréquence

50Hz.

Les deux fusibles à fusion rapide de 5.0 Ampère assurent la coupure du courant en

cas de surtension. La sortie analogique du système de chromatographie ionique est de1V

ou 10V.

3.2.2 Environnement

La température de travail doit se trouver entre 10°C à 40°C soit 50°F à 104°F.

L’humidité relative doit être entre 5% à 95%. La pressuration du système se fait à l’aide de

l’azote gazeux. Elle est réglée entre 0,14 et 0,69 Mpa soit 20 psi et 100 psi. En outre, la

pression dans le circuit fluide ne doit pas excéder 28 Mpa soit 4000 psi.

Figure 3.6. Figure de DX-120

3.3. Interférences

Malgré la performance et la spécificité des matériels utilisés dans le système DX-

120, la présence de certains composés dans les échantillons peut entraîner des interférences

pendant l’analyse.

Certains acides organiques tels que, les acides malonique, maléique et malique

peuvent perturber le dosage des ions inorganiques lorsqu’ils sont présents à des

concentrations élevées.


Madagascar-INSTN

- 41 -

De même, les composés organiques telles que les acides aminés ou les amines aliphatiques

peuvent troubler l’analyse des cations inorganiques.

Le dosage du fluorure, en particulier, peut être perturbé par la présence, même en

très faible concentration, d’acide formique, d’acide acétique ou de carbonate.

L’existence de différence de concentration importante entre les anions dosés (F-, Cl-, NO2-,

PO43 -, Br -, NO3

- et SO42 -) peut entraîner un phénomène de sensibilité croisée (résolution

insuffisante).


PARTIE EXPERIMENTALE

Chapitre 4. Description de la zone d’étude


Chapitre 4. DESCRIPTION DE LA ZONE D’ETUDE

La présente étude est effectuée dans la région d’Antsirabe I et Vinaninkarena.

Antsirabe est réputé par la beauté et la diversité de ses paysages. Les richesses écologique

et biogéographique lui font une zone d’attraction pour les touristes et chercheurs en

provenance des quatre coins du monde. La zone d’Antsirabe est aussi une zone

industrielle. Plusieurs filières industrielles, entre autres, les filières textiles, alimentaires,

agro-alimentaires (brasserie, huilerie,…), la filière du tabac,… y sont implantées.

4.1. Localisation géographique

La zone d’étude se situe dans l’axe sud à une distance de 168 Km de Tanà. Sa

localisation est située entre les coordonnées géographiques suivantes :

� entre 19° 50' 10'' et 19° 58' 20'' de latitude Sud

� entre 47° 00' 03'' et 47° 04' 07'' de longitude Est.

Elle est encadrée au Sud par les puissants et anciens massifs volcaniques de l’Ankaratra, au

Nord par la vallée de Manandona, à l’Est par les reliefs volcaniques et à l’Ouest la région

de Betafo. Sa géographie spécifique est constituée d’une vaste étendue plate, des collines

plus ou moins escarpées et des massifs volcaniques. De plus, la zone d’étude s’étend sur

une superficie de 185 km2.La population en 2002 est estimée à 186.633, avec une densité

de 1038 hab/km2. Le taux de croissance démographique est de 2,8%. Les habitants ont 1,5

médecins par 10.000. L’alimentation en eau par le réseau de distribution de la JIRAMA est

généralement faible. Dans l’ensemble, 6120 foyers seulement sont abonnés en eau potable

[25]. L’essentiel de l’approvisionnement en eau se fait à partir des puits individuels et de la

rivière.



Figure 4.1. Carte de localisation de la zone d’étude



4.2. Climatologie

Antsirabe fait partie du régime climatique tropical, tempéré par altitude (supérieur à

900 m). L’année comporte deux saisons bien individualisées [26]:

� Une saison pluvieuse et moyennement chaude (été austral). Les

précipitations sont abondantes et se manifestent sous forme d’averses et

d’orages

� Une saison fraîche et relativement sèche (hiver austral). Les

précipitations sont faibles et principalement sous forme de crachins.

La zone d’Antsirabe est dotée de deux stations météorologiques : l’une fonctionnelle qui se

trouve à Antsirabe (1540 m d’altitude) et l’autre non fonctionnelle à Vinaninkarena (1400

m d’altitude).

La pluviométrie moyenne annuelle est de 89 à 128 mm.

La température moyenne annuelle dans la zone est inférieure ou égale à 20° C avec

une moyenne de maxima 25 °C et une moyenne de minima de 9,5 °C.

L’humidité atmosphérique est exprimée par l’humidité relative en pourcentage.

L’humidité relative moyenne annuelle est de 70 à 76 %. Elle est très forte au mois de

décembre-janvier et février. L’humidité est, par contre, faible au mois de septembre.

L’évaporation moyenne varie entre 66 à 81 mm par an.

Tableau IV.1. Donnés climatologiques de la zone d’étude [1995 à 2000]

Paramètres JA FE MA AV MA JU JU AO SE OC NO DE

T°C (max) 14.5 14.9 13.6 12.7 8.6 5.2 5.6 5.7 7.1 9.1 12.1 13.1

T°C (min) 25.7 25.9 26.0 25.5 23.7 22.4 21.3 23.5 26.0 27.6 27.0 25.9

H.rel(%) 81 80 77 76 73 72 76 68 65 67 71 80

Evap(mm) 56.2 45.6 52.6 57.8 64.3 60.8 60.9 82.9 100.8 105.4 93.7 64.5

Pluv(mm) 378.7 210.1 183.4 61.6 11.8 4.0 11.2 3.0 28.6 53.5 103.3 197.8

Préc(nb.j) 19 18 14 10 4 3 5 3 5 9 12 21

(source service météorologique Ampandrianomby)



4.3. Géologie

La zone d’Antsirabe se trouve sur les roches cristallines des hautes terres ayant subi

du mouvement orogénique, séismique. Les différents types de formations géologiques sont

caractérisés par [27]:

� De grands massifs granitiques bordés par des formations précambriennes

surtout gneissiques. Ils sont généralement dispersés sur la bordure du massif

volcanique de l’Ankaratra dans l’Ouest et dans l’Est.

� De massifs quartziques qui sont les roches sédimentaires (sable) ayant subi un

phénomène de métamorphisme.

� De roches volcaniques basaltes et trachytes dues au volcanisme néogène à

quaternaire d’ Ankaratra.

Les formations récentes sont représentées par le sédiment lacustre et alluvion récente. La

formation de l’Ankaratra a provoqué la formation des lacs et marais dans lesquels se sont

déposés des sédiments lacustres .Ce sont les argiles, cirérites, lignites, sables, diatomites,

pyropisrites, et pyroschites, calcaires. Leur âges sont pliocène et pléistocène. Les argiles et

les sables ont comblé la large plane alluviale de la région.

4.4. Sol et végétation

La nature géologique variée du sous-sol contribue à créer de nombreux types de

sols tels que les terres brunes sur le basalte, arènes sur les quartzites et argiles rouges.

Pourtant, la zone d’Antsirabe est marquée par la dominance de deux types de sols [28]:

� Les sols latéritiques sur le granite et le gneiss, pouvant produire de

maïs, manioc. Ils peuvent se prêter à la culture de pommes de terre et à

l’arboriculture.

� Les sols alluvionnaires constituent les bas fonds. Ils portent en plus

du riz, des cultures de contre saison.

La ville d’Antsirabe est caractérisée par une faible superficie couverte de forêts

primaires. Auparavant, il existe des forêts plantées en essence de pin d’origine exotique

surtout en pin d’Indochine et d’Himalaya, mais la dégradation telle que le feu de brousse

est très fréquent. Aujourd’hui, il ne reste plus que quelques flambeaux de forêts dans la

région [27].



4.5. Hydrogéologie

Les eaux souterraines sont composées par les nappes de formation lacustre et

alluviale localisées sous la ville d’Antsirabe et d’un aquifère du milieu fracturé de massif

volcanique. Les eaux sont peu minéralisées pourtant elles sont exposées à la pollution [26].

Dans cette zone d’étude, il existe une nappe aquifère que l’on peut atteindre par puits de 10

à 20 mètres dans certaines conditions. La perméabilité vacuolaire et la perméabilité de

fissure de projection volcanique permettent l’existence d’un aquifère au dessus du sol sain

métamorphique jouant les rôles d’imperméabilité [27].

Bref cette zone d’étude comporte quatre types d’aquifères [29]:

� nappes d’alluvions de faible profondeur et épaisseur

� nappes d’arènes, quelques mètres de profondeur

� nappes de fissures, alimentée par la nappe d’arène

� terrains volcaniques quaternaires, même type de nappes de fissure

Chapitre 5. Méthodologie


Chapitre 5. METHODOLOGIE

5.1. Echantillonnage et mesure « in-situ »

L’échantillonnage a eu lieu dans les régions d’Antsirabe ville et de Vinaninkarena.

Les prélèvements ont été effectués du 13 février au 20 février 2004. Les types

d’échantillons collectés proviennent des eaux de puits, des sources et des pompes privées.

Le nombre d’échantillons prélevés est au total de 35 dont 24 échantillons prélevés à

Antsirabe ville et 11 prélevés dans la zone de Vinaninkarena.

Pour le prélèvement, il nous a fallu un seau pour puiser l’eau et une bouteille en plastique

d’un volume de 1,5 litres. La bouteille doit être rincée avec de l’eau à échantillonner elle-

même puis fermée à ras-bord a fin d’éviter des bulles d’air.

Un « log-book » a été utilisé pour relever l’observation in-situ et pour enregistrer les

différentes valeurs mesurées sur terrain. La position géographique (latitude, longitude et

altitude) est relevée à l’aide d’un GPS (Global Positioning System). Les paramètres

suivants sont mesurés in-situ :

� Conductivité

� Température

� Salinité

� Oxygène dissous

� pH

� Eh (potentiel redox)




d’Antsirabe I



Figure 5.2. Positions et lieux de prélèvement des échantillons dans la région de

Vinaninkarena



Le nombre d’utilisateurs, l’année d’existence, le niveau statique de l’échantillon

sont tous enregistrés dans le log-book. De même pour la distance entre le point d’eau-

latrine et le point d’eau-parc de bétails.

5.2. Appareil de mesure « in-situ »

Plusieurs appareils de mesure ont été utilisés pendant la campagne

d’échantillonnage à savoir :

� Le GPS, pour mesurer la position géographique du point d’eau.

� L’Oxymètre (HACH SenSION6), pour mesurer l’oxygène

dissous dans l’échantillon d’eau.

� Le conductimètre (HACH SenSION5) pour la mesure de la

conductivité, de la salinité et de la température.

� Le pH-mètre (WTW-Ph330/Set1) pour la mesure du pH de l’eau

et du potentiel redox.

5.3. Chromatographie ionique

Le système chromatographie ionique est utilisé pour la mesure des cations et

anions.

5.3.1. Etalonnage

L’étalonnage du système consiste à établir la droite d’étalonnage pour chaque

espèce ionique en fonction de leur concentration.

Les solutions d’étalonnages sont préparées à partir des solutions mères. Elles sont

multiélémentales. L’étendue de la droite d’étalonnage a été choisie de façon à pouvoir

mesurer la concentration des espèces chimiques dans l’échantillon d’eau. Les

concentrations des solutions d’étalonnage et les volumes de solutions mères utilisés sont

indiqués dans le tableau (5.1) et (5.2).

Le volume des solutions mères utilisées est calculé à partir de la formule suivante:

SSAA VCVC ⋅=⋅ (5.1)

où: CA concentration de la solution mère, en [mg .L-1]

VA volume de la solution mère utilisée en [mL]

CS concentration de la solution à préparer, en [mg .L-1]

VS volume total de la solution à préparer en [mL]



D’où

A

SSA C

VCV

⋅= (5.2)

Tableau V.1. Solutions d’étalonnage anioniques

Echantillons

Standard1 Standard 2 Standard 3 Standard 4 Standard 5

CS VA CS VA CS VA CS VA CS VA

F- 1 1 2 2 4 4 6 6 10 1

Cl- 2 2 10 10 20 20 40 4 50 5

Br - 1 1 2 2 4 4 6 6 10 1

SO42- 2 2 10 10 20 20 40 4 50 5

PO43- 2 2 4 4 6 6 10 10 20 2

NO32- 2 2 10 10 20 20 50 5 100 10

TableauV.2. Solutions d’étalonnage cationiques

Echantillons

Standard1 Standard 2 Standard 3 Standard 4

CS VA CS VA CS VA CS VA

Na+ 2 1 5 2,5 10 5 20 10

NH4+ 2 1 5 2,5 10 5 20 10

K+ 2 1 5 2,5 10 5 20 10

Mg2+ 2 1 5 2,5 10 5 20 10

Ca2+ 2 1 5 2,5 10 5 20 10

Le volume de chaque substance indiquée dans le tableau (V.1) et (V.2) est prélevé à l’aide

des micropipettes.



5.3.2. Contrôle de qualités

Le contrôle de qualité d’une méthode analytique se rapporte d’une manière

générale à la détermination de la limite de détection, de la fidélité et de la justesse.

5.3.2.1. Limite de détection (LD )

La limite de détection d’une espèce chimique donnée représente la concentration

minimale détectable pour cette espèce chimique. La LD détermine la sensibilité de la

mesure. Elle est déterminée en mesurant plusieurs fois la solution étalon.

σσσσ⋅= tLD [30] (5.3)

où LD étant la limite de détection

t la valeur d’étude

σ écart-type

Tableau V.3. Valeurs de t appliquées pour le n-iémè mesures

Nombre de mesures (n) Valeurs d’étude t

7 3,143

8 2,998

9 2,896

(Extrait de la table de student)

Tableau V.4. Limite de détection des anions

Anions Unités Concentration Ecart-type LD

F- mg .L-1 5 0,04 0,12

Cl- mg .L-1 6 0,02 0,07

Br - mg .L-1 5 0,04 0,13

SO42- mg .L-1 6 0,09 0,07

PO43- mg .L-1 7 0,08 0,24

NO32- mg .L-1 6 0,02 0,29



Tableau V.5. Limite de détection des cations

Anions Unités Concentration Ecart-type LD

Na+ mg .L-1 9 0,05 0,17

NH4+ mg .L-1 9 0,10 0,29

K+ mg .L-1 9 0,04 0,12

Mg2+ mg .L-1 12 0,07 0,21

Ca2+ mg .L-1 8 0,04 0,13

Les tableaux V.4 etV.5 donnent les limites de détection des anions et cations.

5.3.2.2. Contrôle de la fidélité

Il consiste à déterminer l’écart-type relatif des résultas obtenus en répétant plusieurs

fois la mesure de la solution étalon.

Ecart-type relatif 100×=Mσσσσ

(5.4)

où

M représente la valeur mesurée

L’écart-type relatif correspond à la précision de la méthode d’analyse.

5.3.2.3. Contrôle de la justesse

Le contrôle de justesse consiste à vérifier l’écart entre la valeur exacte et la valeur

moyenne des résultats obtenus en plusieurs mesures d’une même solution étalon.

Ecart relatif 100×−=e

e

XXM

(5.5)

où

Xe désigne la valeur exacte

L’écart relatif ainsi calculé donne l’exactitude ou la justesse de la méthode analytique.



Tableau V.6. Contrôle de validité du système pour les cations

Tableau V.7. Contrôle de validité du système pour les anions

Cations

Unités

Concentration Ecart-type

relatif [%]

Ecart

relatif [%] Xe M

Na+ mg .L-1 9 8,57 0,65 4,74

NH4+ mg .L-1 9 8,94 1 ,13 0,62

K+ mg .L-1 9 8,44 0,45 6,22

Mg2+ mg .L-1 12 12,23 0,61 1 ,98

Ca2+ mg .L-1 8 7,86 0,65 1,63

Anions

Unités

Concentration Ecart-type

relatif [%]

Ecart

relatif [%] Xe M

F- mg .L-1 5 4,92 0,77 1,40

Cl- mg .L-1 6 5,81 0,36 3,10

Br - mg .L-1 5 5,01 0,86 0,15

SO42- mg .L-1 6 5,94 0,37 0,97

PO43- mg .L-1 7 6,92 1,09 1,06

NO32- mg .L-1 6 5,78 1,57 3,61



Chapitre 6. RESULTATS ET INTERPRETATION

6.1. Résultats Synthétiques expérimentaux

Les tableaux (VI.1) et (VI.2) regroupent toutes les données que nous avons pu

recueillir tant sur le terrain qu’au laboratoire.

6.1.1. Présentation des données

pH

Le potentiel hydrogène (pH) mesure la tendance à accepter (Basique) ou à donner

(acide) des ions hydrogènes. Le pH n’a pas d’unité physique. Les eaux échantillonnées ont

une gamme du pH entre 4,89 et 6,95. La valeur maximale a été trouvée à Antsira (W1)

tandis que la valeur minimale se trouve à Miaramasoandro (W30).

Température

La température est mesurée in-situ et si possible à l’ombre sur les échantillons

d’eau venant d’être prélevés. Elle est exprimée en degré Celsius [°C]. La température des

eaux prélevées se situent ente 21°C et 30,2°C. L’échantillon prélevé à Antsira (W1)

représente la température maximale, par contre celui de Masoandro (W18) représente la

température minimale.

Oxygène dissous

La teneur en oxygène dissous (OD) de l’eau est mesurée in-situ. Son unité est en

milligramme d’oxygène dissous par litre d’eau [mg.L-1 O2]. Elle varie entre 0,88 à

3,2 mg.L-1 O2. La valeur maximale de l’oxygène dissous a été trouvée à Antsira (W1) et la

valeur minimale se trouve à Ambohimanatrika (W9).


- 56 -

Tableau VI.1. Résultats des mesures « in-situ » des échantillons d’eaux prélevées

Code Site Commune Type pH Eh (mV) EC (µS/cm) TDS (mg/L) S (o/oo) T( C ) DO (mg/L) DO (%) W1 Antsira Vinaninkarena Puits 5,2 108 20 10 0 30,2 3,2 46,5 S1 Ambohitraivo Vinaninkarena Source 5,34 98 31 15 0 25,6 1,12 15,1 W2 Mahatsinjo Vinaninkarena Puits 5,31 99 105 52,6 0 23,6 3,01 41,4 S2 Mahatsinjo Vinaninkarena Source 5,43 92 21 10,6 0 23,8 2,02 27,5 W3 Avarabohitra Vinaninkarena Puits 5,95 62 207 104 0 25,1 2,41 33 W4 Ambohijanaka Vinaninkarena Puits 6,37 38 139 70 0 25,7 2,41 33,9 W5 Ambalamarina Vinaninkarena Puits 6,52 28 121 60,5 0 26,5 2,76 40,2 W6 Ambalamarina Vinaninkarena Puits 6,76 13 297 149 0 24,6 2,65 37,1 W7 Ambalamarina Vinaninkarena Puits 6,77 14 310 155 0 25,3 2,64 28,9 W8 Ambohimanatrika Vinaninkarena Puits 5,71 77 245 123 0 25,1 1,3 18,4 W9 Ambohimanatrika Vinaninkarena Puits 5,77 73 181 91 0 26,5 0,88 12,8 W10 Bemasoandro Antsirabe I Puits 5,51 85 52 26 0 29,8 2,22 34,1 W11 Barikaty Antsirabe I Puits 5,39 97 301 150,5 0 28,2 1 14,2 W12 Maharo faritra 4A Antsirabe I Puits 5,16 111 256 128 0 28,5 0,95 13 W13 Ambohimena Est Antsirabe I Puits 5,02 119 437 219 0 28,5 1,47 21,8 S3 Ambohitronibe Antsirabe I Source 6,18 49 334 167 0 25,2 2,61 37,2

W14 Firavahana Antsirabe I Puits 5,97 61 387 193 0 24,5 2,83 40,5 W15 Tsivatrinikamo Antsirabe I Puits 6,39 36 128 64 0 24,2 2,39 32,5 W16 Mahazoarivo avaratra Antsirabe I Puits 5,5 87 252 126 0 21,7 2,83 37 W17 Tsihitamaso Antsirabe I Puits 5,24 99 314 157 0 21,3 2,68 34,1 W18 Masoandro Antsirabe I Puits 5,92 59 245 122,5 0 21 2,91 37,5 W19 Masoandro Antsirabe I Puits 5,76 74 352 175 0 21,2 1,84 24,5 W20 Mahafaly Antsirabe I Puits 5,37 96 124 62 0 21,5 2,71 34,6 W21 Mahafaly Antsirabe I Puits 5,35 96 188 94 0 21,8 2,41 32,5 W22 Piste Antsirabe I Puits 5,6 115 221 111 0 22 2,37 32,1 T1 Diantana Antsirabe I Puits 6,95 3 116 58 0 22,5 1,95 25,7

W23 Ampatana Est Antsirabe I Puits 5,65 80 162 81 0 22,8 1,78 23 W24 Ambavahady mangatsiaka Antsirabe I Puits 6,14 50 96 48 0 23,3 2,91 39,7 W25 Ambalavato Antsirabe I Puits 5,93 63 102 51 0 23,5 2,48 33,7 W26 Ambalavato Antsirabe I Puits 5,43 93 229 118 0 23,2 1,47 20,1 W27 Manodidina gara Antsirabe I Puits 5,24 104 189 96 0 23,4 1,82 26,2 W28 Ampiaviana Antsirabe I Puits 4,99 118 359 180 0 23,1 1,05 13,8 W29 Mahafaly vatofotsy Antsirabe I Puits 5,02 117 183 92 0 23 2,83 38,8 W30 Miaramasoandro Antsirabe I Puits 4,89 124 804 403 0,2 23,7 2,13 28,2 W31 Miaramasoandro Antsirabe I Puits 6,06 55 154 78 0 22,2 1,97 26,9


Madagascar-INSTN

- 57 -

Tableau VI.2. Résultats des analyses chimiques des échantillons d’eaux prélevées en (mg/L)

Code Site Commune Ca (mg/L) Mg (mg/L) Na (mg/L) K (mg/L) HCO3 (mg/L) Cl [mg/L] SO4 [mg/L] NO3 [mg/L ] W1 Antsira Vinaninkarena 0,85 0,40 1,98 1,42 7,32 0,23 0,25 3,66 S1 Ambohitraivo Vinaninkarena 0,95 0,55 4,90 2,03 20,7 0,88 0,25 0,13 W2 Mahatsinjo Vinaninkarena 1,54 0,77 16,13 2,83 8,54 11,24 0,25 27,32 S2 Mahatsinjo Vinaninkarena 0,87 0,44 3,73 1,42 9,76 0,97 0,25 4,81 W3 Avarabohitra Vinaninkarena 7,02 4,65 16,78 14,81 19,5 20,12 0,25 58,10 W4 Ambohijanaka Vinaninkarena 8,59 5,44 15,04 18,56 45,1 25,42 0,71 41,52 W5 Ambalamarina Vinaninkarena 9,20 6,45 6,38 2,78 63,4 4,15 0,50 7,95 W6 Ambalamarina Vinaninkarena 25,42 15,62 9,34 1,63 79,3 22,39 2,75 56,01 W7 Ambalamarina Vinaninkarena 28,48 18,49 6,08 2,28 105 20,04 0,25 40,60 W8 Ambohimanatrika Vinaninkarena 5,11 4,23 13,78 33,42 18,3 25,05 0,25 59,00 W9 Ambohimanatrika Vinaninkarena 4,64 2,76 16,19 22,58 37,8 25,13 1,00 14,21 W10 Bemasoandro Antsirabe I 1,84 1,02 6,08 1,60 6,1 4,06 0,25 13,38 W11 Barikaty Antsirabe I 5,53 2,56 42,06 12,43 13,4 56,20 0,25 67,69 W12 Maharo faritra 4A Antsirabe I 6,52 3,40 32,35 7,32 7,32 34,45 0,25 83,40 W13 Ambohimena Est Antsirabe I 13,01 5,64 48,01 19,73 6,1 64,97 0,25 116,18 S3 Ambohitronibe Antsirabe I 24,52 19,81 9,16 4,13 121 13,89 1,76 39,86

W14 Firavahana Antsirabe I 11,01 9,68 26,11 37,88 13,4 57,93 0,25 98,16 W15 Tsivatrinikamo Antsirabe I 18,07 10,82 4,50 1,55 37,8 18,85 0,25 45,75 W16 Mahazoarivo avaratra Antsirabe I 11,33 6,01 24,94 8,30 9,76 35,94 0,25 79,90 W17 Tsihitamaso Antsirabe I 11,74 6,19 30,53 13,62 3,66 33,22 0,76 123,14 W18 Masoandro Antsirabe I 22,86 6,64 12,17 6,58 15,9 17,95 0,25 100,35 W19 Masoandro Antsirabe I 14,58 9,83 34,45 8,10 4,88 49,66 0,25 115,82 W20 Mahafaly Antsirabe I 5,91 3,68 7,96 4,80 2,44 3,53 0,25 56,22 W21 Mahafaly Antsirabe I 7,01 2,84 17,63 10,43 3,66 15,72 0,25 68,19 W22 Piste Antsirabe I 9,41 5,13 20,06 5,64 1,22 18,46 0,25 85,94 T1 Diantana Antsirabe I 9,03 3,89 8,93 2,96 39,04 5,65 0,58 19,38

W23 Ampatana Est Antsirabe I 5,79 2,41 17,25 5,20 8,54 16,43 0,25 55,30 W24 Ambavahady mangatsiaka Antsirabe I 3,47 1,15 14,25 2,71 15,9 11,91 0,25 15,93 W25 Ambalavato Antsirabe I 2,85 1,06 16,40 2,47 18,3 14,17 0,81 13,82 W26 Ambalavato Antsirabe I 7,03 3,11 21,93 15,15 8,54 32,28 0,25 63,05 W27 Manodidina gara Antsirabe I 9,12 3,97 17,49 5,79 6,1 19,14 0,25 68,10 W28 Ampiaviana Antsirabe I 14,52 5,63 40,08 10,95 7,32 63,97 0,25 79,09 W29 Mahafaly vatofotsy Antsirabe I 7,59 3,86 18,01 5,70 4,88 19,75 0,25 68,00 W30 Miaramasoandro Antsirabe I 24,67 11,62 88,63 51,47 8,54 157,84 0,25 167,96 W31 Miaramasoandro Antsirabe I 5,01 2,38 27,62 5,36 19,5 35,63 0,25 24,62

_57_


Madagascar-INSTN

- 58 -

Conductivité

La conductivité γ est une mesure de la capacité de l’eau à transmettre le courant

électrique et elle est directement liée à la concentration des substances ionisées dans l’eau.

Elle est exprimée en micro-siemens par centimètre [µS.cm-1]. Les valeurs obtenues varient

de 20 à 804 µS.cm-1 dans tous les échantillons prélevés. La valeur maximale est mesurée

dans l’échantillon (W30). Par contre l’échantillon (W1) a la valeur minimale.

Salinité

La salinité (S‰) est définie conventionnellement comme le poids en gramme des

composés solides séchés à poids constant à 480°C, obtenu à partir de 1Kg d’eau de mer. Le

résultat s’exprime en pour mille [‰]. A l’exception de l’échantillon W30 qui possède une

valeur de 0,2 ‰ de salinité, nous constatons que tous les échantillons prélevés ont une

valeur de 0 ‰. La mesure de salinité étant effectuée en même temps que celle de la

conductivité.

STD

La teneur en sels totaux dissous STD exprime la concentration totale en sels d’une

eau. Le STD s’exprime en milligramme de sel dissous par litre d’eau [mg.L-1].

Dans notre étude le STD est compris entre 10 mg.L-1 et 403 mg.L-1. La valeur maximale a

été trouvée dans l’échantillon de Miaramasoandro (W30), tandis que la valeur minimale a

été constatée dans l’échantillon d’Antsira (W1).

Cations

Tous les résultas de cation sont obtenus par l’analyse chromatographie cationique.

Le calcium présente une concentration variant entre 0,85 mg.L-1 à 28,48 mg.L-1. La

concentration maximale se trouve dans l’échantillon d’Ambalamarina (W7). Pour le

magnésium, il présente une valeur maximale de 19,81 mg.L-1 et une valeur minimale de

0,40 mg.L-1. Cette valeur maximale a été déterminée dans l’eau de sources (S3) à

Ambohitronibe. En ce qui concerne le sodium, sa concentration présente des différences

notables. Elle varie entre 1,98 mg.L-1 à 88,63 mg.L-1. L’échantillon (W10) présente la

concentration la plus élevée. Pour le potassium, les valeurs minimale et maximale

mesurées sont de 1,42 mg.L-1 et 51,47 mg.L-1 respectivement. Cette concentration

maximale a été mesurée dans l’échantillon de Miaramasoandro (W30). Par contre, toutes


Madagascar-INSTN

- 59 -

les concentrations minimales des cations ont été trouvées dans l’échantillon d’Antsira

(W1).

Anions

Tous les résultats des anions sont également obtenus par l’analyse chromatographie

anionique.

La concentration de bicarbonate est comprise entre 1,22 mg.L-1 et 120,78 mg.L-1. La

concentration maximale a été déterminée dans l’eau de sources (S3). Par contre la

concentration minimale a été trouvée dans l’eau de puits (W22). Concernant les chlorures,

leur concentration présente des différences remarquables. Elle varie de 0,23 mg.L-1 à

157,84 mg.L-1. La forte concentration est observée dans l’échantillon de Miaramasoandro

(W30) et la faible valeur a été mesurée dans l’échantillon d’Antsira (W1). Pour le sulfate,

sa concentration maximale est de 2,75 mg.L-1 et sa valeur minimale est inférieure à la

limite de détection 0,25 mg.L-1. Cette concentration maximale a été trouvée dans

l’échantillon d’Ambalamarina (W6). En ce qui concerne les nitrates, leur concentration est

comprise entre 0,13 mg.L-1 et 167,96 mg.L-1. Le puits (W30) à Miaramasoandro abrite la

concentration maximale tandis que la valeur minimale a été observée dans l’échantillon

(W1) à Antsira.

Par ailleurs, les résultats d’analyse montrent que les ions tels que l’ammonium, le fluorure

et le bromure ont des concentrations inférieurs à la limite de détection.

6.1.2. Catégorisation des eaux échantillonnés

La catégorisation des eaux échantillonnées a été basée sur le taux de leur STD et

leur faciès chimique.

Pour avoir une visualisation globale sur les faciès des eaux échantillonnées, nous

avons reporté les points d’eau sur un diagramme de PIPER.


Madagascar-INSTN

- 60 -

Figure 6.1. Diagramme de Piper

Ce diagramme montre que le faciès des eaux est hétérogène. Pourtant, il montre une

tendance bicarbonaté-sodique à Vinaninkarena et la tendance est devenue chloruré-

sodique à Antsirabe.

Les points d’eau ont été reportés sur le diagramme de SCHOLLER pour avoir des

idées plus précises sur la minéralisation des eaux prélevées.

Vinaninkarena

Pour le STD compris entre 0 à 100 mg.L-1, nous avons sept (07) échantillons dont

deux eaux de sources (S1 et S2) et cinq eaux de puits (W1, W2, W4, W5, W9).


Madagascar-INSTN

- 61 -

Figure 6.2. Faciès chimique des eaux à STD ≤ 100 mg.L-1

Ce diagramme nous montre trois faciès différents: bicarbonaté sodique, chloruré

sodique et bicarbonaté magnésien calcique.

Le faciès bicarbonaté sodique a été trouvé dans les deux eaux de sources (S1) et (S2) et

dans les deux eaux de puits (W1et W4). Ces puits ont une profondeur de 6 m. Le faciès

chloruré-sodique a été observé à Mahatsinjo (W2) et à Ambohimanatrika (W9). Leurs

niveaux statiques sont 1,70 m et 2,20 m respectivement. Le troisième faciès bicarbonaté-

magnésien-calcique se trouve à Ambalamanarina (W5).

Quatre (4) des eaux échantillonnées se trouvent dans l’intervalle STD supérieur à

100 mg.L-1. Il s’agit des eaux de puits W3, W6, W7 et W8

Figure 6.3. Faciès chimique des eaux à STD ≥ 100 mg.L-1

0,001

0,010

0,100

1,000

Ca Mg Na K HCO3 CL SO4

Constituants chimiques majeurs

Con

cent

ratio

n en

méq

/L

W1

S1

W2

S2

W4

W5

W9

0,001

0,010

0,100

1,000

10,000

Ca Mg Na K HCO3 Cl SO4


Con

cent

ratio

n en

méq

/L W3

W6

W7

W8


Madagascar-INSTN

- 62 -

0,001

0,010

0,100

1,000

10,000



Con

cent

ratio

n en

méq

/L

W10

W15

W20

W21

T1

W23

W24

W25

W27

W29

W31

Ce diagramme nous montre deux faciès différents: bicarbonaté-magnésien-calcique

et chloruré-sodique.

Le faciès bicarbonaté-magnésien-calcique a été retrouvé à Ambalamanarina (W6) et (W7).

Nous remarquons que les taux de nitrate dans les échantillons W6 et W7 sont plus élevés

par rapport à celui de l’échantillon (W5). Cela explique probablement la différence notable

entre leur STD. Le Faciès chloruré-sodique se trouve à Avarabohitra (W3) et à

Ambohimanatrika (W8). Nous remarquons que (W3), (W8) et (W9) se trouvent dans le

même endroit. Pourtant (W8) est marqué par une teneur très élevée en potassium [33,42

mg.L-1].

Antsirabe

Il existe onze échantillons (11) dont T1, W15, W10, W20, W21, W23, W24, W25,

W27, W29 et W31 qui sont caractérisés par des STD inférieurs à 100 mg.L-1.

Figure 6.4. Faciès chimique des eaux à STD ≤ 100 mg.L-1

A l’exception des l’échantillons (W15) et (T1), le diagramme de SCHOLLER nous

montre des segments plus ou moins parallèles et présente un faciès chloruré sodique. De

plus, ces points d’eaux ont une profondeur entre 12 et 15 m. Seuls les deux puits à

Bemasoandro (W10) et à Ambavahady mangatsika (W24) sont différents. Les puits (W10)

et (W24) ont d'une profondeur respective de 9 m et 7 m. Le point d’eau à Tsivatrinikamo

(W15) dispose la signature bicarbonaté-calcique-magnésien. L’eau de Centre Diantana

possède le faciès bicarbonaté-calcique. Cette eau provient d’un puits protégé mais elle est

distribuée en robinet.


Madagascar-INSTN

- 63 -

0,001

0,010

0,100

1,000

10,000



Con

cent

ratio

n en

méq

/L

W11

W12

W13

S3

W14

W16

W17

W18

W19

W22

W26

W28

W30

13 échantillons ont des taux du STD supérieurs à 100 mg.L-1. Il s’agit de l’eau de

source (S3) et des eaux des puits W11, W12, W13, W16, W17, W18, W14, W19, W22,

W26, W28 et W30.

Figure 6.5. Faciès chimique des eaux à STD ≥ 100 mg.L-1

La figure (6.5) montre que le faciès de l’eau de source (S3) est bicarbonaté-

magnésien-calcique et le faciès de l’échantillon d’eau (W18) est chloruré-calcique. Le

point d’eau (W18) est un puits de profondeur de 12 m. Les restes d’échantillon d’eaux

affichent une signature chimique homogène de type chloruré-sodique. Tous ces points

d’eau possèdent une profondeur allant de 4 à 7,50 m. Seul, le point d’eau (W30) dispose

d’une profondeur de 10 m. Cela est dû probablement à son élévation topographique la plus

élevée.

6.2. Interprétation et discussion

6.2.1. Vinaninkarena

Du point de vue général, les espèces chimiques mesurées dans l’eau sont inférieures

aux concentrations maximales admissibles de l’eau de consommation, à l’exception de la

teneur en nitrate et en potassium dans quelques échantillons analysés. Nous remarquons la

faible teneur en sulfate dans la zone d’étude.


Madagascar-INSTN

- 64 -

y = 0,186x - 1,8672

R2 = 0,9874

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

0 50 100 150 200

STD(mg/L)

Ca(

mg/

L)

AutresNaCl

y = 0,1183x - 1,1774

R2 = 0,983

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

0 50 100 150 200

STD(mg/L)

Mg(

mg/

L)

AutresNaCl

y = 0,5649x + 9,2975

R2 = 0,9068

0

20

40

60

80

100

120

0 50 100 150 200STD(mg/L)

HC

O3(

mg/

L)

AutresNaCl

(a)

(b)

(c)

Figure 6.6. Corrélation entre la teneur en sel dissous totaux et la

teneur en calcium (a), magnésium (b), bicarbonate (c)


Madagascar-INSTN

- 65 -

y = 0,6358x + 0,0803

R2 = 0,9952

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00

Ca(mg/L)

Mg(

mg/

L)

Nous avons constaté à partir de ces figures que les teneurs en calcium, magnésium

et bicarbonate augmentent avec la charge dissoute. Elles sont donc déterminantes dans la

minéralisation de l’eau. Pourtant, la corrélation entre le STD et la teneur en calcium,

magnésium, bicarbonate varie selon les faciès des échantillons. Les eaux à faciès chloruré-

sodiques ont une corrélation légère par rapport aux autres faciès.

Dans la suite, nous essayons de déterminer les origines des ces ions

Figure 6.7. Corrélation entre la teneur en Ca++ et Mg++

La figure (6.7) nous montre que le coefficient de détermination entre le calcium et le

magnésium est au voisinage de l’unité. Il y a probablement dissolution des minéraux. Cette

dissolution du Ca++ et du Mg++ pourrait résulter principalement de l’infiltration des eaux de

surfaces à travers des formations calcaires et dolomitiques.

Figure 6.8. Corrélation entre la teneur en Ca++ et HCO3-

Figure 6.7. Corrélation entre la teneur en Ca++ et HCO3-

y = 3,1326x + 11,321

R2 = 0,8742

0

20

40

60

80

100

120

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00

Ca(mg/L)

HC

O3(

mg/

L)


Madagascar-INSTN

- 66 -

La figure (6.8) nous indique qu’il existe une corrélation plus ou moins prononcée

entre le Ca++ et HCO3-.

La dissolution de la calcite et de la dolomite est donc fort probable. Cette

dissolution pourrait être facilitée par la présence dans l’eau de CO2 provenant de

l’atmosphère et des couches superficielles du sol (activité bactérienne).

CO2 + H2O ↔ H+ + HCO3-

CaCO3 + H+ ↔ Ca++ + HCO3-

CO2 + H2O + CaCO3 ↔ Ca++ + 2HCO3-

Toutefois il y a d’autres phénomènes tels que l’hydrolyse de l’albite ou bien un

échange de base qui pourrait faire éventuellement la différence du faciès.

Les minéraux dans les échantillons d’eau prélevés à Vinaninkarena proviennent

principalement du processus primaire, c’est à dire « interaction eau-roche ». La forte teneur

des autres ions tels que le nitrate et le potassium au niveau de quelques points d’eau est

probablement due à la pollution. Le polluant peut être à l’origine de l’activité humaine.

Figure 6.9. Histogramme de la teneur en Potassium

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00 30,00

35,00

Fréquences

W1 S1 W2 S2 W3 W4 W5 W6 W7 W8 W9

Codes

K(mg/L)


Madagascar-INSTN

- 67 -

L’histogramme obtenu à la figure (6.9) nous montre que 4 échantillons parmi tous

les échantillons prélevés à Vinaninkarena dépassent la valeur limite recommandée par les

normes (12 mg.L-1) de potabilité en termes du potassium.

La forte teneur en potassium au niveau de ces points d’eau pourrait s’expliquer par

l’utilisation des fertilisants synthétiques et des fumiers associés aux cultures ou par le fait

qu’ils se situent à proximité des champs de bétail. Le stockage de fumiers aux alentours du

puits pourrait également favoriser la présence du potassium dans l’eau.

Figure 6.10. Histogramme de la teneur en Nitrates

D’après la figure (6.10), 3 échantillons dépassent la valeur maximale recommandée

par les normes (50 mg.L-1) en matière de nitrate. Toutefois, la teneur en nitrate des eaux

échantillonnées dans les points d’eau tels que W2, W4 et W7 est déjà élevée même si elle

ne dépasse pas encore la valeur maximale admissible.

Le nitrate observé pourrait provenir de l’oxydation bactérienne des matières

organiques, principalement d’origine animale à la surface du sol. La pollution domestique

pourrait être aussi la cause de la contamination des eaux par le nitrate.

A Vinaninkarena, les points d’eau se situent loin des latrines, à l’exception du puits (W1).

6.2.2. Antsirabe

Le faciès chloruré-sodique est la caractéristique dominante dans la région

d’Antsirabe I. La présence du sodium est souvent accompagnée des chlorures. Elles sont

présentes naturellement dans l’environnement. Cependant une contamination par fosse

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

Fréquences

W1 S1 W2 S2 W3 W4 W5 W6 W7 W8 W9

Codes

NO3(mg/L)


Madagascar-INSTN

- 68 -

d’aisance ou fosse à purin peut augmenter d’une manière anormale le taux de sodium et

celui des chlorures, simultanément.

Le plus souvent, la teneur en potassium est plus faible que la teneur en sodium. Le taux

excessif du potassium dans les eaux échantillonnées peut ainsi être un indice de pollution.

Figure 6.11. Histogramme de teneur en potassium

L’histogramme de la figure (6.11) indique que 6 échantillons possèdent des teneurs

en potassium supérieures aux normes de l’eau de consommation (12 mg.L-1); soit 25% des

eaux prélevées à Antsirabe. Les points d’eau W14, W26 et W30 se situent à proximité de

champs de bétail. Cette constatation pourrait expliquer leur teneur très élevée en

potassium. Pour les points d’eau W11, W13 et W17, la teneur élevée en potassium pourrait

provenir de l’infiltration de l’urine dans la latrine, du fait qu’ils se trouvent aux alentours

des latrines.

En ce qui concerne le nitrate, il est présent naturellement dans l’environnement.

D’une manière générale il est le résultat de la nitrification d’azote. La présence des nitrates

dans l’eau de consommation peut être aussi attribuable aux activités humaines. Les nitrates

sont très solubles dans l’eau.

La présence des nitrates dans l’eau potable peut être classée en quatre (4) catégories

en termes d’influence humaine [31]:

0

10

20

30

40

50

60

Fréquences

W10 W12 S3 W15 W17 W19 W21 T1 W24 W26 W28 W30

Codes

K(mg/L)


Madagascar-INSTN

- 69 -

• Inférieur à 1 mg .L-1 (Aucune influence humaine)

• Entre 1 mg .L-1 et 15 mg .L-1 (Influence possible des activités humaines)

• Entre 15 mg .L-1 et 45 mg .L-1 (Influence très nette des activités humaines

mais sans impact apparent sur la santé)

• Supérieur à 45 mg .L-1 (Impact majeur des activités humaines et effets

possibles sur la santé)

Figure 6.12. Histogramme de la teneur en nitrate

La figure (6.12) indique que 18 échantillons des eaux analysées (soit 75%)

possèdent une concentration en nitrate supérieure à 44 mg .L-1 (normes recommandées par

l’OMS). La faible valeur détectée est de 13,38 mg .L-1. Donc la présence des nitrates

rencontrés dans la région d’Antsirabe I pourrait être octroyée aux influences des activités

humaines.

0

20

4060

80

100

120140

160

180

Fréquences

W10 W12 S3 W15 W17 W19 W21 T1 W24 W26 W28 W30

Codes

NO3(mg/L)


Madagascar-INSTN

- 70 -

0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

140,00

160,00

180,00

0,00 50,00 100,00 150,00 200,00

Cl(mg/L)

NO

3(m

g/L) NO3>44mg/L

NO3<44mg/L

y = 0,3415x + 36,885

R2 = 0,784

0,00

50,00

100,00

150,00

200,00

0 100 200 300 400 500

STD(mg/L)

NO

3(m

g/L)

NO3>45mg/L

NO3<45mg/L

Figure 6.13. Corrélation entre la teneur en sel dissous totaux et la teneur en

Nitrate

La représentation graphique (figure 6.13) de la concentration des nitrates en fonction

de STD montre que les nitrates contribuent fortement à la minéralisation totale des eaux

échantillonnées à Antsirabe I, dans le cas où leur teneur est supérieure à 44 mg .L-1. Par

contre, une légère influence des nitrates au sel totaux dissous (STD) se présente pour les

eaux à taux de nitrates inférieur à 44 mg .L-1.

Figure 6.14. Corrélation entre la teneur en Chlorure et la teneur en

Nitrate

La figure (6.14) donnant la variation des nitrates avec la concentration du chlorure

montre qu’il n’y a pas de corrélation très nette entre la teneur en nitrate et la teneur en

chlorure. Donc, ces eaux de puits sont atteintes d’une pollution d’origine multiple.


Madagascar-INSTN

- 71 -

Le nitrate peut provenir principalement de l’infiltration de fosse d’aisance. De plus, la

présence des latrines a été constatée lors de la campagne d’échantillonnage aux alentours

du point d’eau, ayant une concentration de nitrate supérieure à la valeur recommandée par

les normes de l’eau de consommation. L’installation du type fosse d’aisance ou à purin

n’existe pas aux alentours du point d’eau non contaminée. On constate aussi que la

contamination de nitrate est plus importante lorsque le puits est peu profond et le sol

recouvrant la nappe d’eau est vulnérable. Le nitrate s’infiltre aisément dans la nappe

vulnérable. L’installation septique déficiente de puits, de même que la décomposition de

matières végétale et animale, peut aussi être une source de nitrate dans l’eau. Le champ de

bétail aux alentours des puits W14, W21, W23, W26 et W30 ne fait que favoriser la

contamination de l’eau par le nitrate. Les rejets domestiques pourraient être aussi l’origine

de la présence du nitrate dans l’eau.

6.3. Conclusion

L’espèce chimique de l’eau varie selon d’une part le lieu de prélèvement, et d’autre

part les environnements aux alentours du point d’eau. Bon nombre d’activités humaines

peuvent contribuer à l’augmentation de la teneur en nitrate dans l’eau et dans le sol, même

si le nitrate se trouve naturellement dans l’environnement. La teneur en nitrate rencontrée à

Antsirabe est très alarmante. La valeur maximale trouvée [167,96 mg.L-1] est trois fois

supérieure à la valeur maximale admissible. Il en est de même pour la teneur en potassium.

Sa valeur maximale mesurée [51,47 mg.L-1] est quatre fois supérieure à la valeur maximale

admissible donnée par les normes de l’eau de consommation. Nous avons constaté que les

installations de latrine, des parcs de bétail, et le rejet des déchets domestiques aux alentours

du point d’eau pourraient être l’origine de la contamination de l’eau par le nitrate dans la

zone d’étude. L’utilisation des engrais à l’entretien du champs de culture et le stockage de

fumiers tout près du point d’eau pourraient expliquer la présence du potassium à taux élevé

dans les échantillons prélevés.

Toutefois, le nitrate peut avoir des effets néfastes à la santé humaine lorsqu’il est présent

dans l’eau de consommation à taux élevé. Il est réputé de pouvoir causer la

méthémoglobinémie, ou encore appelée la maladie « bébé bleu ». Les nourrissons de

moins de trois mois et les femmes enceintes sont les plus vulnérables à la

méthémoglobinémie. Des risques potentiels de cancérogénicité et de tératogénicité seraient

aussi associés à l'ingestion de nitrates.


CONCLUSION

Conclusion


L’eau, source de vie et de santé, pouvant causer de maladie et de mort. La

prévention de maladie à transmission hydrique repose sur l’approvisionnement en eau

saine. En outre, l’un des clés de la gestion durable de la ressource en eau est d’avoir les

connaissances nécessaires pour pouvoir prendre des bonnes décisions. L’utilisation de la

chromatographie ionique dans l’analyse de l’eau nous a permis de savoir avec précision la

qualité chimique de l’eau. Il s’agit des constituants majeurs (calcium, magnésium, sodium,

potassium, sulfate, chlorure, nitrate) et mineurs (nitrite, ammoniac, phosphate, fluore,

brome) de l’eau.

Quant aux résultats des analyses effectuées dans la région d’Antsirabe, plusieurs

échantillons sont jugés non conformes, malgré le fait qu’ils puissent avoir une apparence

claire et limpide et n’avoir aucune odeur ou saveur particulière. Certaines espèces

chimiques dépassent très largement la valeur maximale admissible recommandée par les

normes de potabilité de l’eau [OMS, UE, Etat Malgache], telles que le potassium (K) et le

nitrate (NO3). La concentration la plus élevée en potassium (51,47 mg.L-1) se trouve à

Miaramasoandro. 25,85% d’échantillons analysés présentent une concentration dépassant

la valeur maximale (12 mg.L-1) recommandée par les normes de qualité des eaux de

consommation. Pour le nitrate, la concentration maximale obtenue qui se mesure à

Miaramasoandro est de 167,87 mg.L-1, alors que 60% d’échantillons collectés possèdent

des valeurs supérieures à la norme de l’eau de consommation (44 mg.L-1).

Par ailleurs, nous avons essayé de vérifier la relation entre, d’une part, la présence

du latrine, du champ de bétail, du stockage de fumier et l’utilisation de fertilisant, et

d’autre part, la concentration de nitrate et de potassium dans l’eau. L’analyse des résultats

montre que tous les puits sont susceptibles d’être contaminés par les nitrates et le

potassium. Tous les échantillons qui présentent de concentration élevée en nitrate et en

potassium sont situés à côté du latrine ou du champs de bétail ou du champs de culture.

Ainsi sur le plan sanitaire, l’impact des nitrates sur la santé humaine est le risque de

formation de la méthémoglobinémie connue sous le nom de la maladie de « bébé bleu ».

Les nourrissons moins de trois mois et les femmes enceintes sont plus susceptible à la

formation de la méthémoglobinémie. Des risques potentiels de cancérogénécité et de

tératogénecité sont associés à l’ingestion de nitrates via la formation de nitrosamines et

nitrosamides.

Conclusion


Au terme de cette étude, quelques recommandations sont à proposer, d’une part,

pour améliorer la qualité des eaux de consommation et, d’autre part, pour éviter les

maladies liées à la consommation de l’eau. Il s’agit :

� de réaliser les installations, destinées à l’exploitation des eaux minérales

naturelles, de façon à exclure toute possibilité de contamination. A cet effet, les

eaux souterraines et superficielles captées pour l’alimentation doivent être

protégées par le périmètres de protection définis réglementairement.

� de contrôler périodiquement la qualité de l’eau, pour assurer en tout le temps un

approvisionnement en eau de bonne qualité.

� de suspendre toute opération d’exploitation, dans le cas où l’on constate que

l’eau est polluée. La suspension sera levée lorsque la cause de la pollution est

supprimée.

Même si ce travail a permis d’apporter une certaine connaissance concernant la

qualité de l’eau dans la région d’Antsirabe, il ne prétend pas tout résoudre. Par conséquent,

- une étude isotopique reste à envisager pour déterminer exactement l’origine de

la contamination.

- une analyse bactériologique de l’eau serait nécessaire pour vérifier s’il y a une

association entre la présence du nitrate dans l’eau et la présence de bactérie.

Finalement, ce travail n’est qu’une goutte d’eau dans l’océan. Notre échantillon

n’a été fait que dans quelques communes et pour une seule saison. Ainsi, il est pertinent

d’élargir l’étude dans l’espace et dans le temps pour atteindre l’objectif de l’Autorité

Nationale Malgache. Effectivement, le gouvernement se fixe comme objectif d’atteindre

un taux de desserte en eau potable de 80%, en milieu rural et de 100% en milieu urbain

d’ici 2015, selon le Document Stratégique de la Réduction de la Pauvreté (DSRP).

ANNEXE

Madagascar-INSTN i

QUELQUES PHOTOS

Photo n°1. Photo de l’équipe durant la campagne de prélèvement

Photo n°2. Le puits échantillonné à Masoandro (W18)

ANNEXE

Madagascar-INSTN ii

Photo n°3. Mesure « in situ »

Photo n°4. La source (S2) à Mahatsinjo

ANNEXE

Madagascar-INSTN iii

Photo n°5. Le puits échantillonné à Ampiaviana (W28)

Photo n°6. Quelques questions au propriétaire de l’eau échantillonnée

ANNEXE

Madagascar-INSTN iv

Photo n°7. Le puits échantillonné à Ambohimena Est (W13)

Photo n°8. Prélèvement de l’échantillon (W25) à Ambalavato

ANNEXE

Madagascar-INSTN v

QUELQUES CHROMATHOGRAMMES DES ECHANTILLONS ANALYSES

Echantillon S2

Chromatogramme des cations

Chromatogramme des anions

ANNEXE

Madagascar-INSTN vi

Echantillon T1

Chromatogrammes des cations

Chromatogrammes des anions

ANNEXE

Madagascar-INSTN vii

Echantillon S3



ANNEXE

Madagascar-INSTN viii

Echantillons W30




Monsieur Mamy Tiana ANDRIANARILALA

RESUME

Le présent travail a eu pour objectif de mesurer la qualité physico-chimique de l’eau de consommation et d’identifier les sources de contaminant dans le but d’apporter une contribution à l’amélioration de la qualité de l’eau dans la région d’Antsirabe.

La technique d’analyse par chromatographie ionique a été utilisée pour la mesure des constituants ioniques de l’eau.

Les types d’échantillons des eaux prélevées proviennent des puits, sources et robinet. Les résultats obtenus ont montre que plusieurs échantillons sont jugés non conformes aux normes de qualité de l’eau de consommation. Les échantillons analysés présentent du potassium à des concentrations allant du 1,42 mg.L-

1 au 51,47 mg.L-1. La valeur maximale mesurée est largement supérieure à la valeur maximale admissible recommandée par les normes (12 mg.L-1). Pour le nitrate, les concentrations maximale et minimale obtenues pour tous les échantillons analysés sont 0,13 mg.L-1 et 167,96 mg.L-1 respectivement, alors que la norme recommandée est inférieur à 44 mg.L-1. La présence de potassium et des nitrates dans l’eau pourrait être due à la pollution de l’environnement aux alentours du point d’eau.

Les nitrates, en excès sont susceptibles de provoque la méthémoglobinémie. L’excès de potassium est très dangereux pour le cœur. Mots-clés : Qualité physico-chimique; eaux de consommation; Chromatographie ionique; Antsirabe.

ABSTRACT This work has been carried out to measure physico-chemical quality of drinking water, and to determine the sources of contaminant in order to contribute to the improvement of water quality in the region of Antsirabe. Ion chromatography analytical method has been used for measuring ion component of water. The sample type proceeds from the well water, spring water and tap water. The results obtained indicate that several samples are considered as not in accordance with criterion required by the water quality standards. Drinking water samples contain potassium in concentration ranges from 1.42 mg.L-1 to 51.47 mg.L-1. Measured maximum value of concentration is largely higher than the acceptable value (12 mg.L-1). Concerning the nitrate, maximum and the minimum concentration values are 0.13 mg.L-1 and 167.96 mg.L-1, whereas the acceptable value recommended by the water quality standard (OMS) is less than 44 mg.L-1. The presence of potassium and nitrate in drinking water may due to the pollution of the surrounding environment of water sources. The excess of nitrate is susceptible to provoke the methemoglobinemia. Over exposure of potassium is to be handful for heart. Key-word: Physico-chemical quality; drinking water; ion chromatograph; Antsirabe.

Encadreur:::: Mamisehano RASOLOFONIRINA

Documents

ANDRIANARILALA Mamy Tiana QUALITE PHYSICO-CHIMIQUE …biblio.univ-antananarivo.mg/pdfs/andrianarilalamamyt_pc... · 2013-07-30 · REMERCIREMERCIEMENTS EMENTSEMENTS En tout premier