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UNIVERSITE D’ANTANANARIVO
----------------------
FACULTE DES SCIENCES
-----------------------
DEPARTEMENT DE CHIMIE MINERALE
ET DE CHIMIE PHYSIQUE
-----------------------
LICENCE D’INGENIERIE EN SCIENCES
ET TECHNIQUES DE L’EAU
---------------------
Mémoire de fin d’études en vue de l’obtention du diplôme de Licence d’Ingénierie en Sciences
et Techniques de l’Eau
DIAGNOSTIC DE LA POLLUTION DU MARAIS MASAY
Présenté par : RANAIVO Andrianjafitoanina Hobilalaina
Soutenu le septembre 2013 devant la Commission d’Examen composée de :
Président : Monsieur. RAZANAMPARANY Bruno Professeur à la Faculté des Sciences
d’Antananarivo
Examinateur : Monsieur. RAZAFIMAHATRATRA Jaona Enseignant à la Faculté des
Sciences d’Antananarivo
Rapporteur : Monsieur .RAVELONA Andry Judickaël Enseignant à la Faculté des
Sciences d’Antananarivo
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REMERCIEMENTS
Pour l’obtention du diplôme de Licence d’Ingénierie en Sciences et Techniques de l’Eau, les
travaux de recherche ont été effectués au sein des laboratoires du Centre National de Recherches
sur l’Environnement(CNRE).
Pour ce, je remercie en premier lieu Dieu de m’avoir permis d’effectuer mes travaux.
Mes pensées vont aussi vers mes parents qui m’ont épaulé et m’ont toujours soutenu durant mon travail.
Ma gratitude est formulée à l’endroit de Madame le Professeur REJO Fienena Félicitée,
Directeur du CNRE qui a bien voulu m’accueillir comme stagiaire au sein de son établissement.
Mes remerciements les plus chaleureux sont aussi également adressés au Docteur Rejo Roger
chef du département « Environnement et Qualité de la Vie »
Il en est de même de Mme RAVONIZAFY Christine, chercheur au CNRE qui m’a encadré
durant mon stage et m’a proposé ce sujet.
Le Docteur MONG Yves, chef de laboratoire du département « Environnement et Qualité de la
Vie » du CNRE et son équipe ont aussi participé à la réalisation du présent travail et ont facilité
mon stage par leur accueil chaleureux et surtout leur aide, qu’ ils trouvent ici les mots exprimant
ma reconnaissance envers eux.
Les mots ne sauraient suffire pour remercier Mr RAZANAMPARANY Bruno Professeur à la
Faculté des Sciences d’Antananarivo, qui au delà de son statut de professeur est en fait un
mentor doté d’une vision nouvelle du développement. Il l’a fait montre en créant la Licence
d’Ingénierie en Sciences et Techniques de l’Eau. Je me sens particulièrement honoré de l’avoir
comme Président de la soutenance de ce mémoire.
Mes remerciements vont aussi à l’endroit de Mr RAZAFIMAHATRATRA Jaona, Enseignant à
la Faculté des Sciences d’Antananarivo pour avoir accepté d’examiner ce travail. Malgré ses
nombreuses responsabilités, il a fait preuve de diligence et de compréhension à mon égard.
Je remercie également Mr RAVELONA Andry Judickaël Enseignant à la Faculté des Sciences
d’Antananarivo d‘avoir voulu être le rapporteur de mon travail.
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DIAGNOSTIC DE LA POLLUTION DU MARAIS MASAY
SOMMAIRE
INTRODUCTION 6-10
a) Généralités 6
b) Objectifs de l’étude 6
c) Problématiques relatives à la plaine d’Antananarivo 6-7
d) Les contraintes 7-8
e) Les résultats attendus 10
PARTIE I : ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE 11-19
a) La jacinthe d’eau 11-13
b) L’eutrophisation 13-19
PARTIE II : DESCRIPTION DU MILIEU D’ETUDE 20-22
a) Localisation du site d’étude 20
b) Descriptif du système hydraulique d’Antananarivo 20
c) Le rôle dévolu au marais Masay 20-21
d) Le dysfonctionnement du système de laminage et l’eutrophisation du plan d’eau 21-22
PARTIE III : MATERIELS ET METHODES 23-33
a)Echantillonnage 23
b)Techniques de prélèvement 23
c) Paramètres suivis 24-25
d) Méthodes pour chaque paramètre 25-33
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PARTIE IV :RESULTATS ET INTERPRETATIONS 34-35
a)Résultats d’analyse des paramètres in situ et en laboratoire 34
b)Interprétation des résultats 35
PARTIE V :PROPOSITIONS DE SOLUTIONS 36-39
a) Inventaire des solutions et procédés doux « soft » 36-38
b) Utilisation de la jacinthe d’eau comme dépolluant et les dispositions de site 38-39
sécurisation du marais
CONCLUSION 40
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LISTE DES FIGURES
- Figure 1 : eichornia crassipes
- Figure 2 : les étapes de l’eutrophisation
- Figure 3 : photo aérienne du marais Masay
- Figure 4 : filtre pour MEST
- Figure 5 : bouteille DBO5
- Figure 6 : oxymètre portatif
- Figure 7 : photomètre
- Figure 8 : étuve
- Figure 9 : turbidimètre
- Figure 10 : spectrophotomètre
- Figure 11 : pompe à air
- Figure 12 : dessiccateur
- Figure 13 : four à DCO
- Figure 14 : distillateur
- Figure 15 : minéralisateur + matra
- Figure 16 : hotte à flux luminaire pour analyse bactériologique
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LISTE DES ABREVIATONS
LISTE : Licence d’Ingénierie en Sciences et Techniques de l’Eau
CNRE : Centre National de Recherche sur l’Environnement
OMS : Organisation Mondiale de la Sante
JIRAMA : JIro sy RAno MAlagasy
DCO : Demande Chimique en Oxygène
DBO5 : Demande Biochimique en Oxygène en 5 jours
PT : Phosphore Totale
NTK : azote kjeldhal
NTU :Nefeno Turbidity Unity
µS : micro-siemens
lmd : limite de détection
UV : Ultra-Violet
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DIAGNOSTIC DE LA POLLUTION DU MARAIS MASAY
INTRODUCTION
Une odeur fétide gênant la population riveraine du marais Masay et sa colonisation par les
jacinthes d’eau ont été à l’ origine de nos questionnements sur la qualité de l’eau. D’ailleurs les
normes relatives aux nuisances olfactives sont quasi inconnues à Madagascar, d’autant plus que
l’eutrophisation résulte d’une succession et de conjugaison de facteurs. Aussi force nous est de
poser les questions par rapport à un cadre général, celui de la plaine de Betsimitatatra. En effet
au XVIIème siècle, Antananarivo ville fut construite sur des collines et n’était constituée que
par le palais royal perché sur Analamanga qui surplombe la plaine de Betsimitatatra. N’étant
composé au début que de quelques maisons en bois, le développement de l’agglomération allait
s’étendre jusqu’à la conquête de la plaine insalubre. En effet la période coloniale est caractérisée
par le développement urbain dans les zones basses autour du complexe collinaire d’Analamanga,
la plaine restant affectée uniquement à l’agriculture. L’occupation du lit majeur de l’Ikopa a
commencé par la création des quartiers d’Ampefiloha et d’Ambodin’Isotry et continue
actuellement par une urbanisation anarchique avec une tendance générale vers la
« taudification ».
.Ce qu’on appelle aujourd’hui le Grand Antananarivo (Grand Tana) est devenu une métropole de
2,5 millions d’habitants exposée aux risques d’inondation de la rivière Ikopa et de ses affluents..
Les statistiques rappellent qu’à Antananarivo, seulement 17% des ménages sont raccordés à un
réseau d’assainissement collectif avec des disparités géographiques majeures. Ces réseaux
souffrent de la non-séparation des eaux pluviales et des eaux usées. Les conséquences néfastes
sur la population sont nombreuse dont entre autres la pollution paysagère et les nuisances
olfactives qui sont associées à une mauvaise qualité de l’eau.
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a) Généralités
. Depuis l’indépendance jusqu’à nos jours, les contradictions dans la gestion de la plaine de
Betsimitatatra se matérialisent par la mise en œuvre de programmes de protection de la plaine
contre les inondations et l’occupation anarchique de la plaine.
En effet, l’installation des grandes zones industrielles et commerciales dans la ville basse qui
est devenue actuellement le Centre ville et celle des zones franches dans la périphérie ont
entrainé de grands remblais et une urbanisation de la périphérie Sud de la Capitale Mais que ce
soient les investissements commencés vers les années 80 (Tour Zital à Akorondrano, Galaxy à
Andraharo, puis Tan Water Front à Ambodivona), ou le « boom » des constructions sur remblais
illicites, ils sont issus du processus de libéralisation économique accentué par la mondialisation.
Actuellement, l’urbanisation est incontrôlable, la ville s’étend le long des routes nationales dans
la plaine Sud, et s’étend au Nord en direction d’Ambohimanga et sur la route d’Anjozorobe. La
mise en place de bassin tampon comme le marais Masay se révèle indispensable contre les crues.
b) Objectifs de l’étude
L’objectif de l’étude est de faire un diagnostic de la pollution du marais Masay , mettant en
exergue par la même occasion d’une part les relations entre la qualité de l’eau et les nuisances
olfactives .Il importe aussi d’une part de préciser leurs causes par l’analyse d’échantillons
prélevés en différents endroits du marais et d’autre part d’envisager les pistes éventuelles de
solution.
c) Problématiques relatives à la plaine d’Antananarivo
Une forte industrialisation mal contrôlée, dans une zone urbaine comme Antananarivo, engendre
des pollutions chimiques, physiques et organiques de l’environnement et plus particulièrement
les ressources en eau (eaux de surface et eaux souterraines). Or à Antananarivo, les
infrastructures d’assainissement font défaut ou ne fonctionnent pas correctement. Aussi, des
pollutions organiques, chimiques et fécales concernent l'ensemble de la ville (déchets ménagers)
sans parler des pollutions industrielles. D’ailleurs 60% des entreprises industrielles de
Madagascar sont implantées à Antananarivo et leur majorité particulièrement dans le domaine
textile est branchée au réseau d'eau potable de la JIRAMA (Eau et Electricité de Madagascar).
Il importe de souligner que très rares sont les unités industrielles qui disposent d’une station
d’épuration ou de prétraitement. . Par conséquent, aussi leurs eaux usées sont déversées dans le
réseau d’assainissement ou bien dans la nature tout simplement.
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Des zones de décharges ménagères et industrielles mal contrôlées existent, dans ou autour de la
ville d’Antananarivo, influent défavorablement sur la qualité des eaux de surface avoisinantes et
commencent à polluer certainement les nappes d’eaux souterraines (Andralanitra, Andramiarana
du côté d’Ambohibao).La nouvelle décharge de Fieferana dans le district d’Avaradrano sera peut
être conforme aux standards internationaux .Ces implantations ont un impact sur les ressources
en eau qui bien que renouvelables ont leurs limites. Aussi, on constate donc des coupures d’eau
fréquentes dues soit au manque d’alimentation ou au dysfonctionnement du réseau
d’alimentation, pénalisant la population dégradation de la qualité des eaux a, à long terme, des
conséquences néfastes sur la santé humaine. D'après l'OMS, 80% de la mortalité à Madagascar
seraient dues à une carence quantitative et/ou qualitative en eau et aux maladies liées à l'eau.
En outre, les divers travaux d’aménagement tels que le remblayage des zones inondables qui
ont fait office de zone tampon, les constructions sauvages vont modifier le cycle hydrologique,
notamment en augmentant le ruissellement et par la suite en diminuant la recharge des aquifères
souterrains. . C’est pour ces raisons que l’Etat malgache interdit le remblai du val d’inondation
de l’Ikopa qui joue le rôle de bassin de laminage de crues durant les hautes eaux. Mais le
remblayage présente des enjeux économiques colossaux pour la ville champignon qu’est
devenue Antananarivo. Faut-il signaler que les coûts sociaux et les dégats environnementaux
dépassent de loin ces enjeux ?
En définitive, la problématique de l’assainissement de la ville a trait à un triptyque infernal lié
d’une part aux difficultés relatives à sa géomorphologie et de l’historique de la ville et d’autre
part à la vétusté du réseau hérité de la colonisation et enfin à un contexte économique et socio-
organisationnel spécifique, L’eutrophisation du marais Masay et sa colonisation par les jacinthes
d’eau en sont les illustrations parfaites ,d’où une certaine propension de notre part à envisager
des solutions intégrées aux problèmes..
d) Contraintes
Les contraintes liées à l’étude sont autant de paramètres à prendre en considération et sont
relatives aux impacts de la double croissance démographique et industrielle mais aussi au
développement tentaculaire sur les flancs environnants des collines mais surtout à la conquête de
la plaine de Betsimitatatra, marais insalubre et théoriquement zone non constructible. Toutes les
formes de pollution dont celles relatives à l’eau (qualité, nuisances olfactives) sont nées de la
conjugaison de ces facteurs.
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Mais ces dernières années les aléas climatiques deviennent de plus en plus importants
contribuant à rendre les études sur l’eau complexes. En effet, une étude conduite en 2008 par la
Direction de la Météorologie sur le changement climatique prévoit que dans les 50 prochaines
années ,les phénomènes suivants affecteront la Grande ile : augmentation des températures ;
augmentation des quantités de pluies sur une grande partie de Madagascar sauf sur les versants
Est et Sud–Est ; augmentation du nombre de jours secs ; retard du début des pluies ; fréquence
des fortes pluies et augmentation de l’intensité des cyclones touchant Madagascar avec un léger
déplacement des trajectoires vers le Nord. D’ailleurs nos moyens sont limités mis à notre
disposition et la durée du stage ne nous a pas permis d’accorder plus d’importance à certains
paramètres importants dont les sédiments.
La dernière contrainte mais qui en fait n’est pas la moins handicapante est à relative l’absence
de normes et de dispositions législatives à certaines nuisances dont celles olfactives. Elle traduit
un retard technologique, un vide juridique et la pérennisation d’une mauvaise qualité de vie.
e) Les résultats attendus
Les résultats attendus de la réalisation d’un diagnostic de la pollution du marais Masay par
l’analyse d’échantillons prélevés en différents endroits sont successivement la connaissance de
la qualité de l’eau, son état trophique et de déceler la source éventuelle de l’émanation de l’odeur
spécifique à la sortie du marais. Les aspects olfactifs sont intégrés dans une démarche qui se
veut systémique qui en principe attache de l’importance à tous les facteurs en jeu. La recherche
des pistes éventuelles de solution figure aussi parmi nos préoccupations.
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En ce qui concerne la méthodologie, le travail se structure en 05 parties :
D’abord une première partie du site, réservée à l’étude bibliographique dont l’objectif est de
faire le point bibliographique sur le comportement des jacinthes d’eau ainsi que sur
l’eutrophisation.
Ensuite, la seconde partie porte sur la description du milieu d’étude dont entre autres la
localisation du site, une description du système hydraulique et le rôle du marais Masay dans le
mécanisme et enfin les explications sur le dysfonctionnement du système de laminage.
Quant à la troisième partie, elle se rapporte aux matériels ainsi qu’aux aux méthodes utilisés qui
y sont détaillés. Ce sont respectivement l’échantillonnage dont la technique consiste à faire le
choix des points de prélèvement afin d’avoir des informations plus précises sur l’état trophique
du marais, les techniques de prélèvement, les paramètres de suivi et les raisons expliquant leur
choix et enfin les méthodes spécifiques pour chaque paramètre. La présentation des appareils
utilisés lors du stage illustrent cette rubrique
La quatrième partie est consacrée aux différents résultats : leur présentation et les discussions sur
les résultats analytiques. Il s’agit des résultats d’analyse des paramètres in situ et en laboratoire
dans la mesure où un « kit » portable a été mis à la disposition de l’équipe de prélèvement pour
la réalisation d’analyses immédiates. L’interprétation des résultats donne les informations sur
l’état trophique du marais. Lesquelles informations sont d’une part à caractère physico-
chimiques tandis que les autres ont trait à la microbiologie et à la bactériologie.
La dernière partie est réservée aux discussions, aux scénarii, aux alternatives et aux solutions
envisageables. Il s’est avéré qu’un inventaire rapide et non exhaustif des solutions et des
procédés doux « soft » les plus courants a été nécessaire afin de pouvoir faire une comparaison
avec celui qui sera préconisé.
L’utilisation de la jacinthe d’eau comme dépolluant et les dispositions de sécurisation du site
terminent cette rubrique. La question qui débouche sur la conclusion ouvre en fait le débat sur
l’efficacité du procédé par rapport à la superficie du marais, sur. Les matériels utilisés, sur le
coût du traitement et de la main d’œuvre .Elle relance les discussions sur les études
comparatives entre les solutions biologiques et les procédés mécaniques et chimiques.
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PARTIE I : ETUDE BIBLIOGRAHIQUE
Le suivi des milieux aquatiques, en particulier le suivi hydrologique des zones humides constitue
un maillon clé dans la gestion des écosystèmes. Le suivi bien conçu autorise la mise en place
d’une gestion raisonnée basée sur l’appréciation du changement du paramètre dans le temps. Le
suivi permettra d’identifier les paramètres contrôlant le développement des jacinthes d’eau.
a) La Jacinthe d’eau :
Originaire du bassin de l'Amazone, la jacinthe d'eau a été introduite dans la plupart des pays
chauds à climat tropical comme plante d'ornement. La jacinthe d'eau est une plante aquatique
d'eau douce qui se rencontre dans les régions tropicales d'Amérique, d'Afrique, d'Australie et
d'Asie.
1) Classification
Nom commun : Jacinthe d'eau
Nom anglais : Water hyacinth
Nom scientifique : Eichhomia crassipes
Famille : Pontédériacées [Pontederiaceae]
Ordre : Liliales
Classe : Liliopsida
2) Description
La Jacinthe d'eau ou calamote (Eichhornia crassipes) est une plante aquatique des rivières,
canaux et lacs des régions tropicales. Elle flotte à la surface de l'eau grâce à ces pétioles qui
disposent à leur base d'un renflement de forme arrondie et qui fait littéralement office de
flotteurs.
Figure 1 : eichornia crassipes
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La jacinthe d'eau est un macrophyte flottant aquatique dont les tiges forment des tapis flottants
denses. Ses feuilles sont épaisses, cireuses, arrondies et lustrées, et se tiennent bien au-dessus de
la surface de l'eau sur des tiges. Le fruit forme une capsule qui peut contenir jusqu'à 450 graines.
L’Eichhornia crassipes dispose d'un rhizome bulbeux et spongieux mesurant jusqu'à 6
centimètres de diamètre et 30 centimètres de longueur. Les racines sont noires violacées et
plumeuses, peuvent mesurer jusqu'à 300 centimètres et constituer plus de 50 % de la biomasse
d'une population de jacinthes d'eau.
La jacinthe n'apprécie guère les températures inférieures à 15°C. La jacinthe d'eau se multiplie à
partir de la plante mère par la croissance d'un stolon qui se détache par la suite pour donner
naissance à une nouvelle plante.
3) Utilisation de la jacinthe d’eau
Cette plante surprenante est vraiment utile dans la mesure où :
- Ses feuilles contiennent des protéines, vitamines (A entre autres), acides aminés essentiels et
minéraux qui sont utilisées pour la nourriture des poissons, des poules. Liang et Lovell (1971)
mentionnent que l'addition en petite quantité (5 à 10 %) de cette plante séchée à des régimes
pauvres en vitamines réduit la mortalité et accentue la croissance des alevins du Poisson-chat
(Ictalurus punctatus ).Elle renforce leur système immunitaire.
- Au Kenya, la jacinthe d'eau a été utilisée expérimentalement comme engrais organique.
- En Chine cette plante a été largement utilisée en aliment du bétail des années 1950 aux années
1970 durant les grandes pénuries. Depuis la fin des années 1980, ces usages sont tombés en
désuétude.
- En cas de famine les Jacinthes d’eau permettraient notre survie, d'autant plus que cette plante
se multiplie vite : dans des conditions idéales (température, pluie régulière), en une seule saison,
une jacinthe peut en donner mille ! C'est donc une source alimentaire peu coûteuse.
- Les jacinthes d’eau favorisent aussi la décantation des matières en suspension tout en
consommant des nutriments.
- L'Eichhornia crassipes peut être aussi est utilisée pour sa capacité à extraire certains éléments
nutritifs et métaux lourds des boues, dans des bassins de décantation de traitement des eaux
usées.
- La Jacinthe d’eau est une plante dépolluante très performante pour l'épuration des eaux usées,
dont elle assimile le phosphore. Ses racines absorbent les aliments dont elle a besoin (comme les
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phosphores et les nitrates) et jouent le rôle de filtre purificateur d’eau. Elle est utilisée à ce titre
dans les "machines vivantes".
- Elle se nourrit en effet des déchets présents dans l'eau et les transforme beaucoup plus
rapidement que les plantes aquatiques des pays tempérés en un engrais vert non polluant. Au
cours de l'été 1993, la société Total a expérimenté cette plante dépolluante sur ses effluents de
pétrole à Fos-sur-Mer, près de Marseille. Auparavant une usine de cellulose du sud-ouest de la
France avait déjà effectué des essais sur ses rejets liquides. Grâce à l'action de la jacinthe d'eau,
les eaux polluées au départ, peuvent ensuite servir à l'arrosage.
Curieusement, alors qu'elle est couramment utilisée, sous les tropiques, pour dépolluer l'eau en
absorbant l'excès de nitrates, de soufre, d'arsenic, de cadmium ou de mercure qui s'y trouve, elle
menace indirectement la santé des populations.
b) L’eutrophisation
Cette forme particulière de pollution est due à un apport excessif en nutriments et en matières
organiques biodégradables issus de l’activité humaine. Elle s’observe surtout dans les milieux
aquatiques dont les eaux sont peu renouvelées : les lacs principalement, mais aussi marais et
étangs. Ces nutriments proviennent principalement des phosphates contenus dans les détergents
(lessives) et les engrais, et des nitrates contenus dans les engrais azotés, mais aussi de
l’ammoniac issu de la décomposition des effluents organiques par des bactéries aérobies. Les
principaux nutriments à l’origine de ce phénomène sont le phosphore (contenu dans les
phosphates) et l’azote (contenu dans l’ammonium, les nitrates, et les nitrites).
Processus général de l’eutrophisation
L’eutrophisation des eaux est l’un des problèmes environnementaux majeurs du monde
contemporain. Les effets visibles sont le développement planctonique; la prolifération des algues
et des macrophytes. Le développement excessif de macrophytes ou d’espèces
phytoplanctoniques dans les milieux eutrophies conduit à une réduction de la transparence, qui
va alors limiter l’activité photosynthétique, ce qui induit des variations importantes de la
concentration en oxygène dissous et du pH dans les systèmes aquatiques à l’échelle de la journée
: en période diurne le pH peut dépasser 10 et en période nocturne le milieu peut être totalement
anaérobie, ce qui peut porter atteinte à la vie piscicole.
La décomposition de la biomasse phytoplanctonique ou des macrophytes conduit également à
une consommation importante de la concentration en oxygène dissous et peut entraîner un
anaérobie dans les systèmes aquatiques, ce qui s’accompagne généralement du développement
d’odeurs nauséabondes et de mortalité piscicole.
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Les macrophytes, en couvrant la surface du plan d’eau, réduisent fortement la transparence de
l'eau et bloquent la photosynthèse des plantes inférieures, ce qui va induire une anoxie du milieu.
La décomposition de la biomasse (macrophytes), apporte au plan d’eau de la matière organique
qui va entraîner l’augmentation de la consommation d’oxygène et rendre le milieu réducteur. On
assiste alors à la réduction des nitrates en nitrites, puis à celle des sulfates en sulfures (H2S),
toxiques et sources de mauvaises odeurs. En fait le sulfure d'hydrogène est produit par la
dégradation des protéines contenant du soufre et est responsable d'une grande partie de l'’odeur
fétide des excréments et des flatulences, humains et animaux. Il peut résulter de décompositions
bactériennes de la matière organique dans des environnements pauvres en oxygène
(méthanisation).
L’eutrophisation peut être représentée en 4 étapes qui sont les suivants.
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Figure 2 : les étapes de l’eutrophisation
2) La méthanisation :
La méthanisation (ou digestion anaérobie) est le processus naturel biologique de dégradation de
la matière organique en absence d'oxygène. Il se produit naturellement dans certains sédiments,
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les marais, les rizières, ainsi que dans le tractus digestif de certains animaux : insectes (termites)
ou vertébrés (ruminants…).
En milieu anaérobie, la matière organique dégradée est principalement transformée en biogaz (à
plus de 90 %), le reste étant utilisé par les micro-organismes méthanogènes pour leur croissance
et reproduction.
3) Conséquences de la prolifération des jacinthes
La prolifération des plantes aquatiques, surtout celle de la jacinthe d’eau, est à l'origine de la
formation d'un écran en surface des eaux qui empêche l’oxygénation du milieu. De plus, leur
décomposition induit une augmentation de la quantité de matières organiques dans le milieu dont
la dégradation favorise l’anoxie. La production de sulfure et de nitrite (toxiques) inhibe le
développement d’autres producteurs d’oxygène primaires et des poissons à grande sensibilité. En
effet le gaz émanant de l’eau est produit par la fermentation des matières organiques. Ce gaz est
un biogaz de sources naturelles constitué principalement de méthane, de carbone organique
volatile, de sulfure d’hydrogène et de divers composés organiques très odorants. Les matières
organiques en décomposition se présentent sous formes réduites très solubles et donc mobiles.
Les conditions anoxiques (en milieu anaérobie) sont propices à la formation de méthane par la
dégradation des glucides et de sulfure d’hydrogène (un gaz responsable d’une grande partie de
l’odeur fétide) par la dégradation des protéines contenant du soufre (une décomposition
bactérienne. Notre odorat est très sensible à ces gaz. La température agit sur les émissions qui
atteignent la valeur maximale entre 37°C et 48°C, d’où une amplification des émissions en cas
de réchauffement.
4) Paramètres de contrôle de l’eutrophisation
4.1. Les nutriments
Les nutriments (ou éléments nutritifs) sont nécessaires au métabolisme des végétaux, organismes
autotrophes capables de transformer la matière minérale en matière organique. Si la croissance
des végétaux n’est pas limitée par un autre élément (lumière par exemple), un accroissement de
la quantité de nutriments apportée dans le milieu pourra leur permettre de se développer
davantage. Ainsi en milieu aquatique, l’augmentation des apports de matière organique et surtout
d’azote et/ou de phosphore est souvent tenue pour responsable des phénomènes de proliférations
17
des plantes aquatiques. Le phosphore est souvent considéré comme facteur limitant en eau douce
(Smith et al. 1999). Ces nutriments ont trois origines : les apports directs par les précipitations
tombant sur le plan d’eau ; les apports par les cours d’eau en provenance des bassins versants et
les apports provenant de rejets anthropiques directs dans le plan d’eau.
4.1.1. Azote
L’azote apporté au milieu provient de trois sources principales.
Rejets domestiques : l’azote est presque en totalité sous la forme d’azote organique (urée, acide
urique, créatinine) et d’azote ammoniacal (N-NH4+). L’urée et les acides aminés s’hydrolysent
rapidement pour donner de l’ammonium. De ce fait, selon le temps de séjour dans le réseau
d’assainissement, l’azote organique sera plus ou moins ammonifié. Aussi bien que l’on considère
le rejet de 13 à 15g d’azote (NTK) par habitant et par jour soit composé pour 2/3 de formes
organiques (Aminot et al., 1990), la proportion moyenne des deux composants du NTK obtenue
sur six eaux résiduaires urbaines s’établit à 70% de NH4+ et 30% de N organique, les composés
oxydés (NO2-+ NO3
-) n’atteignant pas 1%.
Rejets industriels : selon l’activité industrielle, les concentrations d’azote dans le rejet sont très
variables. Les industries les moins polluantes, telles que la fabrication de pâte à papier
produisent des concentrations de 5 à 20mg/L de NTK. Pour les industries les plus polluantes, le
rejet présente des concentrations beaucoup plus élevées (fabriques d’engrais: 1500 à 5000 mg/L).
Rejets diffus issus du lessivage des sols enrichis en engrais azotés : les apports d’azote d’origine
agricole dus aux eaux de surface varient de façon considérable d’une région à une autre, en
relation avec la pédologie, l’hydrographie, le climat, les pratiques culturales, la nature des
récoltes et la plus ou moins bonne maîtrise des agriculteurs de l’emploi des divers engrais.
Selon la nature des apports fertilisants et la granulométrie du sol, on constate que les engrais
représentent un surcroît de 10 à 50% des pertes naturelles (maximum pour des sols à faible
fraction fine). Cet apport se fait presque uniquement sous la forme la plus mobile, c’est-à-dire
l’azote nitrique (NO3-).
L’ampleur et la hiérarchie des apports d’azote aux eaux de surface sont donc fonction de
l’importance relative de l’urbanisation (rejets domestiques), de l’industrialisation (rejets
industriels) et de l’intensification de l’agriculture (rejets issus du lessivage des sols) de la région
considérée.
18
4.1.2. Phosphore
On distingue deux formes principales du phosphore :
Les phosphates (sous forme HPO42- ou H2PO4- dans les eaux naturelles) correspondent à la
fraction de phosphore qui se trouve sous forme minérale dissoute.
Le phosphore total (PT) résulte de l’analyse d’eaux non filtrées. Cette fraction rassemble le
phosphore organique et minéral, dissous et particulaire.
La majorité des apports de phosphore provient de sources ponctuelles : rejets urbains ou
industriels, déjections animales provenant d’élevages traditionnels ou industriels. Les rejets
domestiques sont moins importants que dans le cas de l’azote : on considère qu’un habitant
produit journellement entre 3 et 4 g de phosphore total (PT) dont une moitié provient des excréta
et l’autre de l’utilisation de produits détergents à base de poly phosphates. Le fait que les apports
diffus de cet élément par lessivage des sols soient minoritaires s’explique par la faible solubilité
du phosphore présent dans les sols et particulièrement des formes minérales constituées, par des
phosphates de fer et d’aluminium. La majeure partie du phosphore appliqué comme engrais ou
restitué par la décomposition de la matière organique est rapidement convertie en forme
insoluble. Pour cette raison, on rencontre fréquemment dans les sols des concentrations de
phosphore dissous inférieures à 0,01mg/L. Il apparaît que le phosphore provenant d’apports
diffus parvient aux cours d’eau principalement sous forme particulaire et par ruissellement de
surface Quelles que soient ses origines (entraînement à partir des sols agricoles du bassin
versant, rejets industriels ou apports domestiques), le phosphore se retrouve dans les eaux de
surface et dans les sédiments sous plusieurs formes : organiques (phospholipides,
phosphoprotéines,…) et minérales (phosphates et poly phosphates), plus ou moins complexées.
Les relations du phosphore avec les sédiments des cours d’eau et avec les sols régissent la plus
grosse part des apports dans les eaux superficielles. La granulométrie des sédiments doit être
prise en compte. En effet, l’essentiel du pouvoir absorbant est dû aux particules les plus fines
(<50µm) qui peuvent être remises en suspension lors de variations de débit d’une rivière ou de
remaniement des sols par érosion naturelle, défrichement ou terrassement. Le remaniement du
sédiment entraîne des phénomènes de désorption du phosphore mais également le transfert de
phosphore soluble de l’eau interstitielle dans la colonne d’eau (Matejka et al., 1992).
19
4.1.3. Matière organique
Les apports importants de matière organique peuvent être une source de perturbation dans un
écosystème aquatique avec une consommation de l’oxygène dissous lors de la décomposition de
la matière organique. L’origine de l’excès de ces apports peut être endogène (forte production
primaire), la désoxygénation des eaux se manifestera alors en profondeur, où le phytoplancton
sédimente et où la lumière est insuffisante pour que la production primaire contribue à la
réoxygénation des eaux. Une augmentation importante de la mortalité de la faune la plus sensible
est alors observée (Pouriot & Meybeck, 1995).
A plus longue échéance, un apport exogène accru de nutriments et de matière organique non
dégradée, associé aux matières particulaires qui sédimentent, comblent progressivement la «
cuvette » des plans d’eau. Le processus d’envasement des plans d’eau, à l’origine naturel (à
l’échelle des temps géologiques), connaît une accélération par l’apport d’éléments nutritifs au
niveau des bassins versants. Ainsi, la dégradation de la qualité de l’eau apparaît parfois dès la
mise en eau de certains réservoirs selon le type et la densité des activités humaines sur le bassin
versant (Pouriot & Meibeck, 1995 ; Tymen, 1997).
4.2. Climat
Le climat influence la productivité des lacs en agissant sur l’apport annuel d’eau et d’énergie, sur
l’hydrologie du bassin versant et sur le taux de renouvellement de l’eau, ainsi que sur le transport
des nutriments et sédiments vers le plan d’eau (Moss et al., 2005). Le climat détermine entre
autres la température de l’eau, la durée de la période de croissance végétale, la direction et la
force du vent, la pluviométrie et la stratification thermique du plan d’eau. La disponibilité en
énergie solaire est un facteur important du contrôle de la productivité phytoplanctonique.
Ainsi, l’augmentation de température dans les systèmes aquatiques liée au réchauffement
climatique peut accélérer le développement des microorganismes et conduire à une majoration
de l’eutrophisation : les blooms algaux sont observés sur des périodes de temps plus longues. Par
ailleurs, cette augmentation de la température peut induire une augmentation de l’évaporation et
conduire alors à un accroissement des concentrations en nutriments dans les eaux, ce qui
favorisera également l’eutrophisation.
20
PARTIE II : DESCRIPTION DU MILIEU D’ETUDE
a) Localisation du site d’étude
Présentée schématiquement comme une cuvette de 600 km² environ, la plaine de Betsimitatatra
dans laquelle se trouve le marais Masay est accrochée à 1.200 m d'altitude à la chaîne
montagneuse orientée Nord-Sud qui borde la côte orientale de Madagascar
Le marais est délimité au Nord par les quartiers d’Ivandry et d’Alarobia,au Sud par
Ambodivona et Manjakaray ,à l’Est par Andranobevava et Amboditsiry, et à l’Ouest par
Ankorondrano. . Le marais possède les caractéristiques d'un milieu fragile car entouré de zones
urbanisées, il est entouré de zones d'habitations et de quelques unités industrielles (textiles,
torréfaction du café, …) mais se trouve aussi à proximité de grands hôtels et centres
commerciaux
b) Descriptif du système hydraulique de la ville d’Antananarivo .
L’objectif de cette partie est de faire un descriptif du système hydraulique de la ville
d’Antananarivo. Il est connu pour ses incohérences .En effet, la plaine d’inondation de l’Ikopa
était sa principale zone d’extension, ce qui explique la vulnérabilité de cette ville face à
l’inondation, rendant par conséquent indispensable les mesures de protection. La construction de
la digue sur la rive gauche de l’Ikopa a commencé au XVIème siècle, suivi du creusement du
canal Andriantany vers la fin du XVIIIème siècle. D’ailleurs après l’inondation de 1959, le
premier remblai a débuté lors de la construction des logements des quartiers de la Ville Basse
dont respectivement les cités d’Ampefiloha, d’Ambodin’Isotry et ultérieurement des 67ha. Par
ailleurs, l’Ikopa, la rivière qui traverse la ville d’Est en Ouest, joue un rôle prépondérant dans le
secteur eau et assainissement de la ville d’Antananarivo (adduction d’eau, irrigation en amont
comme en aval, milieu récepteur d’eaux usées, eau d’appoint du canal C3), puis se dirige ensuite
vers les villages d’Andriantany,de Tanjondroa et le site de Farahantsana.
Il est donc à souligner que 05 rivières dont l'Ikopa et ses affluents la Sisaony, la Mamba,
l'Andromba et son tributaire principal la Katsaoka se convergent vers la cuvette de Betsmitatatra
pour se réunir en un seul cours d‘eau (Ikopa) qui va devenir la Betsiboka loin en aval au niveau
de Maevatanana.
c) Le rôle dévolu au marais Masay
C’était un ancien marécage qu’on a ensuite transformé en bassin tampon afin de recueillir les
eaux pluviales et les eaux usées provenant des quartiers de Manjakaray d’Ankorondrano,
21
d’Amboditsiry et d’Ambodivona (se trouvant dans la Vallée de l’Est). .Il fait partie des
principaux bassins de laminage des crues de la ville d’Antananarivo à l’instar du lac Anosy, du
lac de Behoririka, Antohobe, et des casiers d’Andavamamba et d’Anosibe. D’'une superficie de
plus de 100 hectares, Il peut écrêter un volume de crue de 1 336 500 m3 et a une profondeur
moyenne de 1.35 m. .
.d) Le dysfonctionnement du système de laminage et l’eutrophisation du plan d’eau
En effet, bien que le marais Masay ait été aussi conçu pour diminuer le débit du canal
Andriantany, le système hydraulique en amont du bassin n’a pas été pris en compte lors de
l’élaboration du projet dont en particulier l’existence de plusieurs entrées d’eau inconnues. Les
nuisances olfactives et la colonisation par les jacinthes d’eau sont spécifiques des plans d’eau
eutrophisés de la capitale (Behoririka, Anosy).D’ailleurs, le marais rencontre actuellement un
problème de surcharge de plantes aquatiques (jacinthe d’eau) et d’envasement dû à la pollution
et à la qualité de l’eau provenant de la vallée de l’Est. Le bassin sud de 20 ha fonctionne
actuellement comme un bassin de lagunage naturel avec l’assimilation bactérienne des matières
organiques et la formation d’une couche de vase. Avec le temps, le bassin tampon perd
progressivement sa capacité de laminage et ne saurait être efficace face aux crues.
Il en résulte l’inondation fréquente des quartiers de Bel Air, d’Andravoahangy, et de Besarety.
Le phénomène est à l’origine de désagréments et de problèmes de santé publique ( circulation
des personnes, odeurs fétides, paludisme, maladie de la peau, maladies diarrhéiques), En ce qui
concerne l’eau du marais Masay ,sa couleur est relativement claire en amont et devient noirâtre
en aval. Ces deux dernières années, les riverains et les usagers de la route des Hydrocarbures se
plaignent des nuisances olfactives surtout lorsqu’il fait chaud. Mais les nuisances olfactives dues
à une mauvaise qualité de l’eau sont rarement prises en compte. Les normes relatives à certains
désagréments comme le bruit, et les odeurs n’existent pas dans presque tous les pays sous-
développés. Pour les appréhender et par la suite les éliminer, force nous est de se rabattre sur
l’analyse physico-chimique et bactériologique de l’eau et de promouvoir des solutions
biologiques.
22
Figure 3 : photo aérienne du marais Masay et de ses voisinages
23
PARTIE III : MATERIELS ET METHODES
a) Échantillonnage
Le choix des points d’échantillonnage a été effectué afin d’avoir des informations plus précises
sur l’état trophique du marais, des prélèvements ponctuels ont été effectués. Ainsi 4 points de
prélèvement ont été définis.
Le marais Masay est constitué de deux parties (Sud et Nord) séparées par une route mais se
communiquent par des canaux
Le point C1 renseigne sur la qualité de l’eau du marais Sud correspond à une zone d’arrivée
d’eaux usées d’Amboditsiry, d’Ambodivona, des industries environnantes où les Jacinthes
recouvrent toute la surface de cette zone
Le point C2 est situé pratiquement au centre du marais Nord, les jacinthes ne sont pas présentes
dans ce secteur. Ce point correspond à une zone d’arrivée d’eau des rizières de Nanisana
Le point C3, faisant partie du marais Nord mais concentre l’essentiel des Jacinthes d’eau.
Le point C4, correspond à une zone de sortie de toutes les eaux (Sud et Nord)
b) Techniques de prélèvement des eaux
Dans le cadre de la surveillance des eaux du marais, les prélèvements sont effectués en eaux
calmes, à quelques cm sous la surface (20 cm). Des bouteilles en plastique étaient remplies
après 3 rinçages avec l’eau à prélever. Parallèlement, un becher en verre de 250 ml²< était utilisé
pour prélever l’eau pour les mesures in situ. Le becher était également rincé 3 fois avec l’eau à
analyser avant d’opérer les mesures et rincé avec de l’eau distillée avant tout nouvel
échantillonnage.
c) Paramètres suivis
Pour cerner l’état de la qualité de l’eau, nous nous sommes intéressés essentiellement aux
paramètres associés à l’eutrophisation (Ryding & Rast, 1994). Ces paramètres sont le pH, la
transparence mesurée au disque de Secchi, la conductivité/salinité, la concentration en oxygène
dissous (ou le % de saturation), les composés azotés (NH4+, NO3
- NTK), les composés
phosphorés (phosphate et phosphore total), la matière organique (Oxydabilité/DBO5) et la
chlorophylle.
24
c.1 Paramètres physico-chimiques
Le pH était mesuré in situ à l’aide d’un pH-mètre.
La conductivité et la concentration en oxygène dissous étaient également mesurées in situ à
l’aide d’un pH-mètre, Conductimètre, et un oxymètre portatifs.
c.2 Paramètres chimiques
c.3 Matière organique
c.1.1 Oxygène dissous, DBO5, DCO
L'ensemble de ces paramètres permet d'estimer la quantité de matière organique présente dans
l'eau.
• Oxygène dissous
L'eau absorbe autant d'oxygène que nécessaire pour que la pression partielle d'oxygène dans le
liquide et l'air soit en équilibre. La solubilité de l'oxygène dans l'eau est fonction de la pression
atmosphérique (donc de l'altitude), de la température et de la minéralisation de l'eau: la saturation
en O2 diminue lorsque la température et l'altitude augmente. La concentration en oxygène
dissous est un paramètre essentiel dans le maintien de la vie, et donc dans les phénomènes de
dégradation de la matière organique et de la photosynthèse.
C'est un paramètre utilisé essentiellement pour les eaux de surface. Au niveau de la mer à 20°C,
la concentration en oxygène en équilibre avec la pression atmosphérique est de 8.mg/l d'O2, ou
100% de saturation. Une eau très aérée est généralement sursaturée en oxygène (torrent), alors
qu'une eau chargée en matières organiques dégradables par des micro-organismes est sous
saturée. En effet, la forte présence de matières organiques dans un plan d'eau par exemple,
permet aux microorganismes de se développer tout en consommant de l'oxygène. L'oxygène
dissous est donc un paramètre utile dans le diagnostique biologique du "milieu eau".
• DBO5, DCO
La DBO (Demande Biochimique en Oxygène) exprime la quantité d'oxygène nécessaire à la
dégradation de la matière organique biodégradable d'une eau par le développement de micro-
organismes, dans des conditions données. Les conditions communément utilisées sont 5 jours
(on peut donc avoir une dégradation partielle) à 20°C, à l'abri de la lumière et de l'air: on parle
alors de DBO5. Elle donne une approximation de la charge en matières organiques
biodégradables. Elle est exprimée en mg d'O2 consommé par litre.
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La DCO (Demande Chimique en Oxygène) exprime la quantité d'oxygène nécessaire pour
oxyder la matière organique (biodégradable ou non) d'une eau à l'aide d'un oxydant: le
bichromate de potassium.
Cette méthode donne donc une image plus ou moins complète des matières oxydables présentes
dans l'échantillon (certains hydrocarbures ne sont par exemple pas oxydés dans ces conditions).
L'objectif de la DCO est donc différent de celui de la DBO5. La DCO peut être réalisée plus
rapidement que la DBO5 ("oxydation forcée"), et donne une image de la matière organique
présente même si le développement de micro-organismes est impossible (présence d'un toxique
par exemple). Le résultat s'exprime en mg/l d'O2.
c.1.2. Azote
L’azote Kjeldahl a été déterminé selon la norme AFNOR NFT 90 – 110. La minéralisation des
matières azotées organiques en ions ammonium (NH4+), est réalisée en milieu acide sulfurique,
l’ajout de K2SO4 permet d’accroître la température d’ébullition afin d’optimiser la minéralisation
et en présence de catalyseur (sélénium).
c.1.3 Phosphore
Les ortho phosphates et le phosphore total sont dosés par spectrométrie en détectant le complexe
phosphomolybdique de couleur bleu, selon la norme NFT 90 – 023.
- réaction de l’ion orthophosphate obtenu à la fin de la digestion avec l’ion molybdate et l’ion
antimoine pour former un complexe phosphomolybdate. Ce dernier est réduit avec l’acide
ascorbique en milieu acide pour provoquer l’apparition du bleu de molybdène dont l’absorbance
à 700 ou 880 nm est proportionnelle à la concentration en ions ortho phosphatés présents dans
l’échantillon.
d) Méthodes de mesure pour chaque paramètre
d.1) Couleur :
Mode opératoire :
Mettre 10 ml d’eau distillée et 10 ml des échantillons filtrés dans des petits tubes.
Placer le tube contenant l’eau distillée dans le photomètre( 700se Wagtech) déjà ajusté à la
longueur d’onde 410nm pour calibrer l’appareil, ensuite on introduit l’échantillon et on fait la
lecture.
On refait la même manipulation à chaque fois qu’on échange d’échantillon.
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d.2) pH :
Matériels utilisés :
Becher
pH-mètre (325 WTW)
Mode opératoire :
On met dans le becher la tige du pH-mètre, lire la valeur affichée sur l’écran lorsqu’elle est
stable.
d.3) Conductivité :
Matériels utilisés :
Becher Conductivity/TDS meter Wagtech
Mode opératoire :
Verser dans le becher 100ml de l’échantillon
Placer dans le becher la tige du conductimètre, lire la valeur affichée sur l’écran lorsqu’elle est
stable.
d.4)Mesure de la température :
La température des échantillons est exprimée en °C. Les températures sont obtenues par
l’instrument (EUTECH Ecoscar pH 5 / pH°/ °C meter)
Matériels utilisés :
Becher
Ph/°C meter (EUTECH Ecostar pH 5)
Mode opératoire :
Verser dans le becher 100ml de l’échantillon
Placer dans le becher la tige du pH / °C, lire la valeur affichée sur l’écran lorsqu’elle est stable.
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d.5) Turbidité :
Mode opératoire :
Mettre l’échantillon dans le tube à échantillon du turbidimètre. Faire la lecture en appuyant sur la
touche de lecture. Attendre que la valeur affichée sur l’écran soit stable.
d.6) Matières en suspension (MES) :
Matériels utilisés :
Papier filtre
Balance électronique
Filtre BUCHNER
Mode opératoire :
Peser le papier filtre et bien étiqueter
Placer sur le filtre BUCHNER, choisir un volume pour la prise d’essai de l’échantillon en
fonction de la couleur de l’eau.
Evaporer pendant 2h à 105°C
Mettre dans le dessiccateur pendant 2h pour le refroidir
Refaire le pesage du papier filtre
. Expression des résultats :
Soit m1 la masse du papier filtre avant la filtration
m2 la masse du papier filtre après la filtration
m = (m2-m1) + 0,0001 est la masse de la matière en suspension dans le volume de la prise
d’essai
Exprimer le résultat en mg/L, en utilisant la règle de trois.
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d.7) Demande chimique en oxygène
Mode opératoire :
1- préparation du blanc froid et dosage par le sel de Mohr :
Mettre 22ml H2SO4 (4mol/L) dans une fiole jaugé de 100ml et compléter par l’eau distillée
jusqu’au trait de jauge. Ensuite, enlever 5ml et ajouter 5ml de dichromate avec le sel de Mohr
jusqu’au virage de vert orangé.
2- Dosages du blanc chaud et des échantillons :
Mettre 10ml : blanc (eau distillée), des échantillons dans les tubes à DCO
Ajouter 5ml K2 Cr2 O7 (1/24), 15ml (H2SO4,Ag2SO4) concentré et quelques pierres ponces
Mettre à reflux le mélange à 150°C pendant 2h
Refroidir
Rincer avec l’eau distillée la paroi interne du réfrigérant en recueillant l’eau de lavage dans le
tube à DCO.
Transvaser dans le bêcher et ajuster à 75ml avec l’eau distillée
Refroidir et ajouter 2 à 3 gouttes d’indicateur de férroïne
Titrer l’excès de dichromate avec le sel de Mohr (sulfate de fer II et d’ammonium)
Jusqu’au virage de vert orangé:
DCO =8000*C*(V1-V2)/V0V1 :
Sel de Mohr essai à blanc
V2 : le sel de Mohr pour l’échantillon
Vo : prise d’essai avant dilution
C = 1,2/V ou V = le sel de Mohr au blanc froid
d.8)Dosage des nitrates (Méthode au salicylate de sodium) :
Les nitrates forment du paranitrosalicylate de sodium en présence d’une solution de salicylate de
sodium
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Réactifs :
Eau distillée
Solution de tartrate double de sodium et de potassium
Solution d’hydroxyde sodium
Solution de salicylate de sodium (0.5%)
Solution d’acide sulfurique concentré (98%)
Mode opératoire :
Prendre 10ml : d’eau distillée, des échantillons d’eaux à analyser déjà filtrées
Ajouter 3 à 4 gouttes de la solution d’hydroxyde de sodium NaOH
Ajouter 1ml de salicylate de sodium (0.5%)
Evaporer à sec entre 75°C à 80°C et laisser refroidir à la température ambiante
Ajouter 2ml d’acide sulfurique concentré (bien agiter jusqu’à dissolution totale) et attendre 10mn
Ajouter 15ml d’eau distillée, puis 15ml tartrate double de sodium et de potassium
Attendre jusqu’à refroidissement total
Effectuer les lectures au spectromètre à la longueur d’onde visible de 415nm en utilisant le
mélange de l’eau distillée comme témoin.
d.9)Dosage des phosphores :
Réactifs :
Eau distillée
Solution de vanado molybdique
Mode opératoire :
Prendre 5ml d’eau distillée et 5ml des échantillons
Ajouter 5ml de vanado molybdique dans ces prises d’essais
Incuber pendant 15mn
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Effectuer les lectures au spectromètre(BECKMAN) d’absorption à la longueur d’onde visible de
43Onm en utilisant le mélange de l’eau distillée comme témoin Abs o,8 maximum
d.10)Dosage de phosphates :
Réactifs :
Eau distillée
Acide ascorbique 20g/l
Réactif combiné
Mode opératoire :
Mettre 150ml de l’échantillon dans le matra et évaporer à sec à 103°C.
Ajouter après séchage, 15ml de H2SO4 concentré, une pincée de catalyseur de minéralisation,
quelques pierres ponces et chauffer fortement le mélange.
Dès l’apparition des fumées blanches, on ferme l’ouverture du matras par une fermeture spéciale,
le chauffage se termine lorsque la solution dans le matras devient bleue (couleur de la mer).
Laisser refroidir
Ajouter quelques gouttes d’anti mousse, quelque ml d’eau distillée, quelques gouttes de tachyro
et adapter le matra sur l’appareil d’entraînement à la vapeur à trois tubulures.
Sur cet appareil le mélange est alcalisé par la solution de soude de NaOH, l’ammoniac est
entraîné par la vapeur est condensé par un réfrigérateur dont l’extrémité est plongée dans un
becher contenant d’acide borique.
Enfin, doser la solution dans le becher par une solution de H2SO4 (0,02N).
Expression des résultats :N2(mg/L) = V H2SO4 (versé) * C H2SO4 * 1000*18/V prise d’essai
31
Figure 4 : Appareil filtrant pour MES Figure : 5 BouteilleDBO5
Figure 6 : Oxymètre portatif Figure 7 : Photomètre
Figure 8 : Etuve Figure 9 : Turbidimètre
32
Figure : 10 Spectrophotomètre Figure11 : Pompe à air pour filtration
Figure12 : :Dessiccateur Figure 13: Four à DCO
Figure14:Distillateur Figure15 : Minéralisateur+matra
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Figure16 : Hotte à flux laminaire
34
PARTIE III : RESULTATS ET INTERPRETATION
a)Résultats d’analyse des paramètres in situ et en laboratoire
Après les analyses effectuées in situ et au laboratoire des différents échantillons (C1, C2, C3,
C4), les résultats sont présentés dans le tableau ci-dessous. Ils sont relatifs à des paramètres
aussi bien physico-chimiques que bactériologiques.
Paramètres Juin 1013 Normes de
rejets
C1 C2 C3 C4
O2 dissous (mg/l d’O2)
0,69 7,55 0,64 0,47
Conductivité (µS/cm)
595 363 519 514 200
Température (°C)
16,9 18,2 16,2 17,6 30
pH
6,61 8,46 6,58 6,59 6,0-9,0
Turbidité (NTU)
29,69 120 22,86 30,06 25
MES (mg/l)
15 75 14 15 60
Azote kjeldhal (mg/l N)
12,88 6,72 5,04 6,72 20
Nitrates (mg/l NO3)
0,66 1,03 0,69 1,14 20
Phosphates (mg/l PO4)
1,25 0,11 2,62 2,35 10
Phosphore (mg/l)
1,9 1,12 1,78 2,07
DCO (mg/l d’O2)
40,95 573,48 21,54 49,54 150
DBO5 (mg/l d’O 2))
28,92 20,34 9 ,16 26,9 50
Sulfure H2S (mg/l)
<lmd
<lmd
<lmd
0,1
Clostridium sulfito-
reducteurs
4,0.102
2,5.103
8,2.102
5,8.102
102
35
b) Interprétation des résultats
L’abondance des jacinthes d’eau au niveau des points C1 C3 et C4 entraine une faible teneur en
O2 dissous; on a alors un milieu anoxie.
On a aussi une forte minéralisation de l’eau d’où une valeur de la conductivité relativement
élevée.
Les jacinthes d’eau facilitent la décantation des MES; d’où une valeur moyenne de la turbidité
au niveau des points envahis par lesdites plantes et une valeur assez élevée au niveau du point C2
où il n’y a pas de jacinthes d’eau.
Il y a eutrophisation au niveau de l’eau du marais car on a une valeur élevée de la teneur en
phosphore qui est supérieure à 0.8 mg/l.
Au niveau des points C1 ; C 3 ; C4 qui sont envahis par les jacinthes d’eau ; il y a fermentation
car on a un nombre de bactéries anaérobies très élevés c’est-à-dire en abondance. Il y a aussi un
dégagement de gaz H2S (très volatile), ainsi l’eau a une couleur apparente noirâtre et émane une
odeur nauséabonde.
En aval, du côté de la route des Hydrocarbures (à proximité du centre commercial la City et de
l’hôtel Ibis) la décomposition des racines des jacinthes d’eau et le déversement de lisier dû à la
proximité de porcherie (point C4) accentuent le dégagement d’odeur nauséabonde créant des
désagréments aussi bien pour les riverains que les usagers de la dite route.
36
PARTIE IV : PROPOSITION DE SOLUTIONS
a) Inventaire des solutions et procédés doux » soft »
a.1 Utilisation du filtre à coco
C’est une solution d’assainissement écologique très efficace.
Avant la filtration, l’eau passe d’abord un prétraitement par la fosse toute eau.
Le milieu organique du filtre permet à l’eau de s’infiltrer dans le sol et de se débarrasser de toute
substance polluante.
Le filtre en question est composé de copeaux de coco (déchet industriel) ; ces copeaux créent un
milieu filtrant avec un très haut niveau d’épuration.
Avantage du filtre à coco :
- le filtre est compact car il est contenu dans une cuve
- il est composé de matériel naturel (écologique)
- il est durable car c’est une matière recyclée et qui est encore recyclable en compost.
- le filtre à coco est très efficace ; très bonne épuration
Inconvénients du filtre à coco :
- il ne peut fonctionner qu’avec un prétraitement par fosse toute eau.
- coût élevé
Le procédé est actuellement mis en œuvre par le Centre National de Recherches Industrielles et
Technologiques (CNRIT)
a.2 Traitement par rayonnement UV
C’est un dispositif de traitement bactéricide ; les rayons irradient les cellules vivantes dans le
liquide traversé.
37
Les rayons UV sont des ondes électromagnétiques regroupant les fréquences oscillantes entre 10
et 400nm.
L’action stérilisante est due à la perturbation apportée par les radiations UV dans la structure
chimique des constituants de la cellule vivante.
Suivant la quantité d’énergie UV reçue dans le cas d’un effet bactériostatique la cellule absorbe
une quantité d’énergie modérée ; elle pourra continuer de vivre sans la possibilité de se
reproduire (stérile) ce qui la condamnera .Dans le cas d’effet bactéricide la cellule absorbe une
quantité supérieure a une certaine dose ; elle sera totalement détruite.
Avantages du traitement par rayonnement UV
-une désinfection de l’eau sans aucune formation de produit de réaction avec les matières
organiques.
-la simplicité de l’utilisation des appareils qui sont adaptables sur un circuit de distribution d’eau
déjà en place.
Inconvénients du traitement par rayonnement UV
- il n’y a pas de possibilité d’apprécier de façon immédiate de l’efficacité du traitement par la
mesure d’un résiduel comme le cas d’un oxydant chimique.
- ce traitement est réservé à la désinfection.
- elle requiert une valeur assez faible de la turbidité de l’eau à traiter qui doit être inférieur à 1
NTU.
Le Centre National de Recherches sur l’Environnement dans le cadre de l’un de ces projets va
faire une expérimentation du procédé dans les environs d’Antananarivo
La question qui se pose avec ces procédés c’est de savoir s’ils sont en mesure de traiter des
plans d’eau importants comme le marais Masay ou le lac d’Ambohibao
b) Utilisation de la jacinthe d’eau comme dépolluant et les dispositions de sécurisation du
site
Ce mode de traitement consiste à exploiter la diverse qualité de la jacinthe d’eau en tant que
dépolluant très performant. Il faudrait sans doute citer qu’en Inde et au Bengladesh, on utilise
une plante aux propriétés similaires appelée « lentilles d’eau ».
38
Pour son développement on sait que la jacinthe d’eau se nourrit de nutriments c’est-à-dire des
composés azotes et phosphores (indicateur de pollution). De ce fait, elle réduit la teneur en
nutriment dans une eau .Elle facilite aussi la décantation des matières en suspension présentes
dans une eau.
L’utilisation de la jacinthe d’eau implique plusieurs dispositions
- Sécurisation du marais :
Tout d’abord on doit interdire tout accès au marais Masay surtout au pécheur et ceux qui utilisent
l’eau du marais pour faire la lessive.
Création d’un périmètre de protection autour du marais pour ne pas le contaminer par d’autres
rejets que ceux apportés par les entrées d’eau :
-Traitement mécanique et périodique des jacinthes d’eau
Il importe pour le marais Masay de trouver d’abord les moyens techniques d’enlever la boue en
utilisant par exemple une drague suceuse ou tout au moins de diminuer le temps de rétention de
l’eau pour qu’elle soit moins polluée .La fluidité entre les entrées d’eau et la sortie l’est
indispensable pour le bon fonctionnement du procédé
En ce qui concerne les aspects de traitement biologique pour éviter l’envahissement et le bon
fonctionnement des jacinthes d’eau, il faut les enlever périodiquement.
L’enlèvement périodique des jacinthes se fait en fonction de la rétention d’eau de la plante ; le
temps qu’elle met pour assimiler les nutriments présents dans l’eau. Des analyses physico-
chimiques et bactériologiques périodiques sur des points de prélèvement déterminés s’intègrent
dans le suivi et le contrôle de la qualité de l’eau
Cet enlèvement peut aussi se faire en fonction de la qualité de l’eau usée et le climat ; car durant
les périodes de pluie on a une eau moins chargée que durant la période d’étiage.
- Valorisation des jacinthes après son utilisation
Jeter les jacinthes après leur utilisation pose souvent problématique ; sur le fait qu’il en a
beaucoup .pourtant, on peut utiliser cette plante dans plusieurs activités comme :
- l’agriculture : transformation en compost (engrais vert).
- l’élevage : complémentation alimentaire pour les poules les bétails et même les poissons.
- l’industrie : dans la fabrication de la pâte à papier.
39
Parmi les trois solutions proposées pour le traitement de l’eau usée du marais Masay la plus
appropriée est le traitement via les jacinthes d’eau et la sécurisation du marais tant sur le coût du
traitement que les matériels utilisés et la main d’œuvre .Il en est de même de l’efficacité du
procédé par rapport à la superficie du marais.
40
CONCLUSION
Dans son état actuel, le marais Masay ne peut plus assurer son rôle de bassin
tampon .L’eutrophisation qui le caractérise est source de maladies et de désagréments de divers
ordres. Les nuisances olfactives sont en effet liées à la qualité de l’eau. Et ce d’autant plus que la
prolifération excessive de jacinthes d’eau porte atteinte à la vie aquatique( disparition des
espèces nobles végétales et des poissons même si ce n’est pas le cas du marais Masay).Pourtant,
sa situation géographique et les potentialités qu’il offre en tant que plan d’eau au milieu d’un
quartier d’affaires en plein développement font que le marais mérite un meilleur traitement. En
effet, ce ne sont pas les procédés qui manquent mais l’utilisation de la jacinthe d’eau se révèle à
bien des égards la plus bénéfique (pâte à papier, engrais vert, complément alimentaire
animal) .Or cela devrait être faite d’une manière scientifique. Et c’est justement le rôle des
spécialistes en sciences et techniques de l’eau. Mais c’est à ce prix que ces plans d’eau
nauséabonde peuvent devenir des espaces de loisir et pourquoi pas des axes structurants d’un
nouveau genre de développement urbain : celui qui fait du développement durable la priorité des
priorités.
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REFERENCES BIBILIOGRAPHIQUES
1) Documents et Etudes
- BPPA et CNEAGR, 2000, «Assainissement Eaux Usées de la Plaine d’Antananarivo
- CHAPERON – DANLOUX et Luc FERRY, 1993, « Fleuves et rivières de Madagascar » ,
éditions ORSTOM
- BPPAR et SOGREAH, 2004, « Etude de pré-traitement des rejets industriels,
-Analyses des eaux Jean RODIER édition 2003
- BPPAR et BCEOM / Inframad, 2000, « Plan d’Aménagement du Marais de la plaine
d’Antananarivo
- BPPAR et consortium OTUI-SOMEAH / SOGREAH, 1995, « Assainissement, Eaux Usées de
la ville d’Antananarivo »
- Déclaration du Millénaire (2000).- Dinika et Scet Agri, 1986, « Travaux de Protection Contre
les Crues et du canal GR, canal Andriantany, canal d’amenée, collecteur C3, des ouvrages de la
station de pompage des Eaux Usées de l’Agglomération d’Antananarivo.
- Dinika et SCET International, 1983, « Etude de la protection contre les crues et
- ses incidences », tome 1-2-3
- Etude complémentaire relative à l’assainissement eaux usées de la Plaine d’Antananarivo.
Phase I - BPPA;
- Etude complémentaire relative à l’assainissement eaux usées de la Plaine d’Antananarivo
Phase II – BPPA
- Rodier, « Analyse des eaux» 2003
Le Plan d’Urbanisme Directeur (PUDI) du Grand Antananarivo réalisé en 2004-2005 ;
- Le rapport de la Conférence internationale sur l'eau et l'environnement (ICWE), Dublin, 26-31
janvier 1992 ;
- Le rapport du projet CORUS N° 02518148 intitulé : « Prospections électrique et
électromagnétique appliquées aux problèmes de pollution des ressources en eaux potables posés
par les déchets industriels et ménagers dans la ville d’Antananarivo et ses environs »
- le Rapport économique et financier 2010-2011
42
- Rapport économique et financier2010-2011 pp-61-62[1]
Ville d’Antananarivo, 1974, « Plan Directeur, d’Aménagement et d’Assainissement ».
Dispositions législatives et réglementaires :
--Le Code de l’urbanisme de 1963
-Le Code de l’eau (Loi 98-029 du 20 Janvier 1999)
- Décret 2003-191 portant création des Agences de Bassin et ses modifications
Webographie (Google) :
-Etude d’analyse biologique et physicochimique de l’eau et des sédiments du domaine régional
du marais des Stors (commune de Mériel, Val d’Oise)
-Filtre à coco
-Méthodologie et résultat du diagnostic de l’eutrophisation du lac Konoué (Bénin) de Daouda
MAMA thèse pour obtenir le grade de Docteur de l’Université de Limoges décembre 2008
- La jacinthe d’eau 2013 www.auxBulles.com
- Risques d’inondation des plaines d’Antananarivo
--Traitement par UV (internet)
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RANAIVO Andrianjafitoanina Hobilalaina
Lot 257 FM Bis Morondava Antehiroka
033 76 511 78
Résumé :
Actuellement, le marais Masay rencontre divers problèmes tant sur son fonctionnement car
n’arrivant plus à jouer correctement ses fonctions de bassin tampon que par la très mauvaise qualité
des eaux qui en sortent. En effet, les rejets non ponctuels, l’eutrophisation non contrôlé (prolifération
massive des jacinthes d’eau) contribuent beaucoup à les provoquer. Toutefois, une proposition de
solutions pour résoudre ces problèmes a été possible par les analyses des paramètres chimiques et
physico chimiques de l’eau qui sont des indicateurs de pollution et d’eutrophisation. L’utilisation des
jacinthes en tant que dépolluant se révèle pratique et appropriée pour diminuer certains paramètres.
Mais cela implique un traitement périodique pour qu’elles ne e prolifèrent inutilement sur le marais et
soient sources d’une autre eutrophisation.
Mots-clés : dysfonctionnement du bassin, pollution, eutrophisation, bassin tampon, jacinthe d’eau
(eichornia crassipes).
Abstract:
Nowadays, the marsh of Masay knows various problems on its functioning for not being able to
play its role as bedpan and the bad quality of water from it (bad smell) as well .In fact, the non punctual
rejections, the non controlled eutrophation (massive proliferation of hyacinth ) contribute to its
defection. However; a proposition of solutions to solve the problems may be possible by means of the
analysis of the chemistry parameter and physical chemistry parameter of the water which are the
indicator of pollution proves to be practical and appropriate to reduce certain parameters but it implies a
periodical treatment to avoid another needless proliferation on the marsh and would be another
eutrophation.
Key-words : basin’s wrong running, pollution, eutrophation, bedpan, hyacinth (eichornia crassipes)
