J, Ivok. Océano!. LimnoL Abidjan0j Janvier 1993: 1-18

ESTIMATION DES NIVEAUX DE POLLUTION ORGANIQUE ET EACTRREIDES EAUX A PROXIIMITE DES BERGES DE LA VILLE D'AI WAN

(LAGUNE EBR!E-COTE D'IVOIRE)

Trois campagnes sur l'ensemble de lazone urbaine de la lagune Ebrié (Abidjan, Côted'ivoire) ont été réalisées à trois saisonscaractéristiques de Ihydroclirnat lagunaire(grande saison sèche, grande saison des pluies,petite saison des pluies et crue fluviale) pourestimer les niveaux de pollution organique(seston, ions ammonium et orthophosphates) etbactérienne E. coli et C. perfringens) des eauxà proximité des berges. Cellesoi présententune forte eutrophisation caractérisée par desconcentrations en permanence très élevées pourNNH4 et lors de la grande saison sèche pourP-PO4. Les charges minérales solidess'accroissent en période de forte dessalure etplus particulièrement lors de la grande saisondes pluies. A l'opposé, les charges organiquesparticulaires sont maximales lors de la grandesaison sèche. Les densités de E. coli Sontexcessivement élevées et caractérisées par unetrès forte variabilité spatiale. En moyenne, lesdensités au niveau des berges sont supérieures àcelles déterminées pour les eaux libres de lalagune Ebrié. Cet enrichissement permanent,significativement plus important en saison despluies, découle de la proximité des stationséchantillonnées par rapport aux sites de rejéts.

Pa r

GUHAL E., A. M. KOUASSI et R. ARFICentre de Recherches Océanologiques

B.ì. T 18 ABIDJAN (Côte d'Ivoire)

ESTIMATION FTHE LEVELS Oh' ORGAMC \D BACTE!OF WATERS NEAR THE EBRIE LAGOON BANK

!N THE ARROJAN AREA

Les densités de C'. perfringens sontsignificativement corrélées avec les chargesorganiques particulaires et les densités de E.coli. Leuis concentrations moyennes sontéquivalentes pour les trois périodes étudiées etidentiques à celles déterminées pour les eauxlibres de la lagune Ebrié. Un traitementstatistique a permis l'établissement dc troiscartes synthétiques des niveaux de pollution desberges de la ville d'Abidjan. Cette cartographietraduit l'état sanitaire en permanence trèspréoccupant des secteurs à forte densitéhumaine. A partir de ce foyer fixe, on observeune extension des zones polluées contrôlée parl'hydroclimat. Enfin, les mesures de laconductivité des eaux ont confirmé l'existenced'une anomalie hydrodynamique entre lesbranches est et ouest de la lagune Ebrié parrapport au canal de Vridi. Cette dissymétrie setraduit par une influence océanique et unecomposition ionique différentes selon lalocalisation des stations. En l'absence de trai-tement des eaux, cette caractéristique de lalagune Ebrié doit impérativement être prise cricompte dans l'élaboration d'un pland'assainissement pour la ville d'Abidjan.

Motsclés : Pollutions urbaines, Escherichiacoli, Clostridiu,n perfringens, lagunecôtière, Afrique de l'ouest.

POL i i ON

ABSTRACT

Three surveys were undertaken in orderto estimate the levels of organic and bacterialpollutions of the Ebrie lagoon banks in theentire urban area. The Ebrie lagoon waters arecharacterized by a strong eutrophication causedby permanently high concentrations in N-NH4,and also by high concentrations in P-PO4during the great dry season. Solid mineral loadsincrease during the flood period and particu-larly during the great rainy season. In thecontrary, particulate organic loads are maximalduring the great dry season. The density of E.coli are excessively high and in the averagehigher than those determined for the Ebrielagoon free waters. This enrichment is veryimportant during the rainy period and is due tothe nearness of the sampling stations to thewaste dumping Sites. The densities of C.perfringens are significantly correlated withthose of E. coli and particulate organic loads.For the three periods studied, meanconcentrations of C. perfringens are equivalentand identical to those determined for the freewaters. From a statistical analysis, threesynthetic maps of pollution levels of the Ebrielagoon banks in the Abidjan area wereestablished. This mapping represents both theworrying sanitary state of high human densityarea. From this stationary point, an extensio onpolluted zones controlled by the hydroclimate isobserved. Finally, from conductivity measu-rements, the existence of a hydrodynamicanomaly between east and west branches of theEbrie lagoon is confirmed. This anomaly ischaracterized by an ionic composition differentaccording to the locations of the stations. Sincewastewater treatment is lacking in thisenvironment, this characteristic of the Ebrielagoon must imperatively be taken into accountin the elaboration of the stabilization plan of thecity of Abidjan.

Key-word. Urban pollution, Escherichiacoli, Clostridium perfringens, Coastallagoon, West Africa

INTRODUCTION

La plupart des grandes agglomérationsafricaines au sud du Sahara sont construites surles rives d'un fleuve, lac, estuaire ou lagune.Très souvent, ces milieux aquatiquesconstituent des bassins de réception pour lesdéchets d'origine anthropique. Les problèmesde pollution y sont ainsi particulièrement im-portants en raison du déversement abusif d'eaux

2

résiduaíres rejetées dans le milieu naturel sansaucun traitement préalable. En outre, rares Sontles villes ou villages africains pourvus delatrines ou de lieux de commodité publique. Dece fait, les bordures non aménagées de cesmilieux aquatiques et les canaux de drainage àciel ouvert, sont un lieu de dépôt de fécès(Dejoux, 1988). Cette triple pollution urbaine:organique, chimique et bactérienne estparticulièrement importante dans le cas de laville d'Abidjan qui comptait 2,5 millionsd'habitants en 1988 et s'est développée au tauxde 11% par an depuis 1960 autour de la laguneEbrié.

Au sein de cette lagune, les apportsconstants de composés biodégradables ycausent d'intenses phénomènes d'eutrophisationen particulier dans les zones à faible taux derenouvellement (Arfi et al., 1981 ; Pagès et al.,1980 ; Zabi, 1982). Dans les sédimentssuperficiels, les polluants chimiques(hydrocarbures totaux, organochiorés, métaux)Ont dçs concentrations nettement plus élevéesau niveau d'Abidjan que dans les secteurs est etOuest non urbanisés de la lagune (Marchand etMartin, 1985). D'après ces auteurs, cettepollution chimique identifiée au niveau de laville aurait trois causes essentielles: les rejetsurbains et industriels et ceux liés au traficmaritime. Enfin, plusieurs études (Pagès, 1975;Pagès et al. 1980; Kouassi et al. 1990) ontmontré que la contamination des eaux par desbactéries d'origine fécale était anormalementélevée, et rendait impropres les eaux lagunairesà un usage récréatif (Lanusse et Guiral, 1988).

Cependant, ces études qui visaient àestimer le degré et l'évolution saisonnière desdivers polluants urbains concernaient les eauxlibres lagunaires et correspondaient donc à desprélèvements réalisés relativement loin deslieux de rejets diffus (depôts sauvages sur lesrives lagunaires) ou collectés (canaux dedrainage, collecteurs d'eaux usées).

L'étude présentée ici a pour objet dedécrire les niveaux de pollution organique(estimés par les charges organiquesparticulaires et les concentrations en N-NH4 etP-PO4) et bactérienne (estimés par les densitésdes deux bactéries tests de contamination fécaleE. coli et C. perfringens) des eaux près desrives lagunaires au cours de trois saisonscaractéristiques de l'hydroclimat lagunaire. Parleur accessibilité aux populations riveraines, ceszones revêtent une plus grande importance pourla santé publique que les eaux libres lagunairesantérieurement prospectées.

1.2. Analyse physieothinique

La conductivité à 25°C a été déterminéeà l'aide d'un resistivimètre/conductivimètre(Taccusel). Les matières en suspension ont étéretenues par filtration sur membranes en fibrede verre (Whatman GF/F de porosité 0,7 )préalablement calcinées puis tarées.Immédiatement après filtration, le matérielparticulaire est rincé avec de l'eau du milieufiltré (0,2 du) et mis à sécher pendant 48 heures à40°C. Les charges particulaires organique etminérale ont été déterminées par différence depesée après calcination à 550°C: pendant 4heures. Pour les eaux de salinité supérieure à IO0/00 une correction proportionnelle à laconductivité a été appliquée selon une relationpréalablement établie pour éliminer le poids dessels piégés dans la trame du filtre.

Un aliquote du filtrat est conservé parcongélation pour le dosage ultérieur des ionsorthophosphates réactifs. Un sous échantillond l'eau brute est conservé à basse températureet à l'obscurité pour le dosage des ionsammoniums. Les ions orthophosphates réactifset les ions ammonium ont été dosés à l'aide d'unauto-analyseur Technicon AA2 selon lesmodalités préconisées par Strickland andParsons (1968).

1.3. Analyse bactériologique

Sur chaque échantillon Ont étérecherchés Eschcchia coli et Clostridiurapeifringens. Ces deux bactéries etBifidobacteriu,n bifidus sont considérés commeles plus représentatifs de la flore fécale del'homme et des animzux (Dodin, 1986). Pour E.coli, selon le degré de contamination fécalesuspecté, les échantillons ont été soit concentréssur des membranes stériles en nitrate decellulose de porosité de 0,2 ,um (Whatman typeWCN) soit directement ensemencés aprèsdilution décimale dans un milieu tamponphosphate à pH 7,2 stérile. Les dénombrementsont été réalisés en duplicata sur milieudésoxycholate lactose (milieu DCLbioMérieux). La densité de E. coli a été estiméeaprès une incubation à 44°C pendant 24 heuresprécédée d'une préincubation de 2 heures à37°C selon les protocoles de Green et al. (i98Oet Dufour et al. (1981). Seules les coloniesrouges de forme lenticulaire sont dénombrées.Une étude préalable a montré que 77,5% de cescolonies appartenaient spécifiquement àl'espèce E. coli (Lanusse, 1987). La recherchede . perfringens a été effectuée sur un milieuau tryptone sulfite néomycine (milieu TSNbioMérieux) par ensemencement en géloseprofonde. Le dénombrenient des colonies

MATE1ELS ET METilO ES

híL Site e méthodologie d'échantillonnage

A partir de la création du pori:, la villed'Abidjan s'est développée autour de la laguneEbrié. Cette réalisation a été rendue possiblepar la mise en communication permanente de lalagune Ebrié avec l'océan en 1951 lors dupercement du canal de Vridi. Depuis cette date,les eaux lagunaires à proximité de ce canalprésentent une circulation de type estuariennecaractérisée en particulier par de très fortes va-riations saisonnières de la salinité des eaux desurface (Dufour, 1982; Arfi et aL, 1989). Cerythme saisonnier découle de l'importancerelative des apports d'eau océanique etcontinentale d'origine atmosphérique etfluviale. Les apports atmosphériques com-prennent les précipitations directes sur k pland'eau et les eaux de ruissellement, alors que lesapports fluviaux sont essentiellementreprésentés par le fleuve Comoé qui contribue àprès de 80% des apports fluviaux totaux (Guiralet Ferhi, 1989). L.a variabilité temporelle de cesapports engendre une variation du niveau relatifdu plan d'eau lagunaire par rapport au milieuocéanique. En l'absence de précipitations et enpériode d'étiage des fleuves, on observe unréajustement des niveaux hydrodynamiques desdeux milieux qui se traduit par une pénétrationd'eau océanique via le canal de Vridi (Arfi et al.1989). Cet apport océanique a été estimé à 38km3 par Varlet (1978) et correspond à unvolume 6,8 fois supérieur aux apports moyensd'eau douce (Dufour, 1982). Ces apportsocéaniques dont l'influence décroît en fonctionde l'éloignement du canal de Vridi Sont soumisaux périodicités semi-diurnes et semi-synodiques des marées (Guiral et al. 1989).

Trois campagnes du 8 au 28 mars, du 26juin au 4 juillet et du 22 au 31 novembre 1989ont été réalisées sur 1' ensemble de la zoneurbaine de la lagune Ebrié au niveau d'Abidjan.Au cours de ces campagnes, 150 stations ontété prospectées. La localisation des siteséchantillonnés équidistants de 1,3 km a étédéterminée au préalable sur la carte au 1/50000de la ville d'Abidjan éditée par l'institutGéographique de Côte d'ivoire. Des repéragesau sol effectués lors de la première campagneont permis une identification précise des lieuxde prélèvement qui sont identiques pour lestrois campagnes. Les échantillons d'eau ont étérecueillis en subsurface dans des flacons stérilesà moins de 5 mètres de la limite du plan d'eau etpour des hauteurs d'eau inférieures à 50 cm. Lesprélèvements conservés à basse température età l'obscurité Ont été analysés dans un délaiinférieur à trois heures.

Figure 1: L'ecosystème lagunaire Ebrié. I The Ebrie lagoon eco5ystern.

06

o

34l3131- 132

92

40 4

I 11820

84 8 12 146

Z

5

2

112

27

28 9

o

26

67

o

55

C'

iO3 104o

I09 °lO2

96

9988

87

G

671372

69 686

o

60

o 1 2 3 4 5m

45

Figure 2 : Localisation de5 lations éclianlillonnáe.s dans la zone esIuarienne de la lagune Ebrié.Location of sampling siles in the estuarine zoìie of ¡hè Ebria lagoon.

70 66

IO

45 44 439

942

8

6

hG7

5 94s

900 97

25

-990 147

37 138

135136

122

24

75

90 81 80

85 7"si

- 82

6

52

49 48 47

4440

S41

5 4233

07 05

le ISO 149

127Z

128

24 3SI25

7

5

sulfito-réductrices (présentant un halo noir lié àla précipitation par des sels de fer du sulfureproduit lors dc la suifito-réduction) a été réaliséaprès incubation à 46°C pendant 24 heures.Pour la lagune Ebrié, 93 à 100% des coloniesprésentent une hydrolyse do la gélatine o unefermentation du saccharose positive. Cs colo-nies peuvent donc tre cnsiderée commecorrespondant sre cuonent à G. psq&ingens(I iusse, 1987).

Ls densités de bactéries (CPU, coloniesformant unité) sont exprfinées pour 100 mlaprès transfomiation logarithmique (CFU> logo (CFU + 1) selon recommandationsétablies par YOMS/PNUE. (977).

Les concentrations bactériennes qui nesont pas dépassées dans 50% des échantillonssont déterminées graphiquement sur papierprobit après vérification de la normalisation desdonnées. L'écarttype de ces distributions a étécalculé par difórence entre les concentrationsbactériennes qui ne sont pas dépasséesrespectivement dans 84 et 50% des cas.

L4 Interprétation statistique

Une classification hiérarchiqueascendante (òritère daggrégation: momentcentré d'ordre 2; algorithme do partition:méthode dea voisins réductibles) dea diversesstations a été réalisée pour les trois campagnes.Dans cette analyse, seules les variablespermettant une estimation do ia pollutionorganique (directe: matière organiqueparticulaire et indirecte: concentrations en N-NFL et P-PU4) et de la pollution bactérienne(densités des bactéries fécales : E. coli et G.perfringens) ont été prises en compte.

°TLiATS ET SUSSION

2L Contente iydroe!Rmat!cwe et conthctivité dcs OnIL

Les figures 3 (a et b) permettent decaractériser et de situer les trois campagnes enonct ion de l'évolution hydroclimatique

enrenistréc en t979 cour le secteur prospecté.La figure 3a représente l'évolution décadaire dubilan en eau de la zone estuarienne de la laguneEnrié. En valeur nsitive, sont portés le volumedes précipitations directes (compte-tenu de lasurface du pian d'eau) et les apports parruissellement (compte-tenu de la surface dubassin versant t en considérant un taux deruis-selleient de 1% selon Varlet, 1978). Envaleur négative, sont figurées les valeursd'évaporation estimées à partir dea mesuresjournalières do A'évaporimètre de Liche ex-trapolécs à la surface du plan d'eau.

La figure 3b représente l'hydromìmiedu fleuve Comoé dont les apports totaux ont étéestimés 10,1 km3. Ce volume représente98,4% des apports totaux d'eau continentale àce secteur.

La campagne 1 s'est déroulée au coursde l'étiage du fleuve Comoé et lors de la andesaison sèche caractérisée par des valeursdévaporation (5,3 x 103 ro3) quatre foissupérieures à celles estimées pour les apportspar les procipltations et le ruisseltement.

La campagne 2 se situe au cours de lapériode des plus fortes préciitations (grandesaison des pluies) qui so traduisent par desapports d'eau atmosphérique et de ruissellementmaximaux plus de 15 fois supérieurs auxvaleurs de l'évaporation.

L-e oam3agne 3 correspond à la périodede décrue du fleuve Comoé et coïncide avec laseconde saison des pluies locales (petite saisondes pluies).

Au cours de ces trois campagnes, laconductivité moyenne et le coefficient do va-ridtion des eaux lagunaires au voisinage immé-diat des berges, sont respectivement de 39,2,nS cm-i et de 15% campagne 1, 14,5 n-iS cui-1et 38% campagne 2 et 13,4 mS cm-1 et 28%campagne 3. Lors des campagnes 1 et 3, ladispersion des valeurs est relativement plusfaible qu'au cours de la seconde campagne,traduisant une plus grande homogénéité de lacomposition ionique des eaux de surface (Fig.4). En novembre, les eaux lagunaires corres-pondent à un mélange où prédominent les eauxd'origine continentale (fluviale par le Corneé)alors qu'au mois de mars, les eaux océaniquescontribuent principalemept à la définition do lacharge zonique des eaux. En considérant uricsalinité moyenne de 35 0/00 pour los eauxocéaniques devant Abidjan (Durand et Chan-traino, 1982), les proportions d'eau océaniqueau sein des eaux lagunaires sont de 90% enmars et de 31% en novembre. En juin-juillet,les précipitations locales sntraînent globalementune diminution importante do la conductivitédes eaux lagunaires. Au cours de cettecampagne, la contribution des apports latérauxpar ruissellement dont le volume dépend de lasurface des sous bassins versant crée une fortehétérogénéité spatiale de la salinité de surface.En outre, la conductivité des eaux décroit trèssignificativement (r = - 0,751) en fonction del'éloignement des stations par rapport au cde Vridi. Correspondant à un moins bonajustement, une relation similaire est observéeau mois de novembre (r - 0,363); alors qu'aumois de m:s, il n'existe pas dc liaison entre laconductivité des eaux lagunaires et la distance àl'océan (r = - 0,225). La figure 5 représentantla conductivité moyenne

6

Figure 3. (a) Bilan en eau atmosphérique. Valeurs positives (vide) ; Eaux de ruissellement (en pointilié); Evaporation(valeurs négatives). (b) Hydrogramnie par décade des apports fluviaux par le Comoé.

Atmospheric water budget. Rainfall (Positive values) ; Surface runoff (dotted line) ; Evaporation (negative valuPer decade hydrograrn of freshwater (Couine river) inputs.

rnS.cm150

40

30

20

IO

mS .cmt50

40

30

20 __-

cl

8 12 16

C2

24 Ñu

16 20 241(m

rnS.cnr50

40 -

30

20

Branche Est

18 20 24

Branche Ouest

Figure 4. Evolution longitudinale de la conductivité des eaux dc surface à proximité des berges dans les branches Est etOuest de la lagune Ebrié.Longitudinal variation of the conductivity of branch East and West surface waters near the Ebrie lagoon shores.

en fonction de la distance à l'océan, montrel'existence d' une dissymétrie entre les branchesest et ouest de la lagune par rapport au canal deVridi. Si les conductivités sont peu différentespour les stations situées dans un rayon de 12km à partir de l'entrée du canal de Vridi, lesstations Situées plus à l'ouest, sont en mars etnovembre comparativement moins minéraliséesque leurs homologues situées vers l'est. !insituation inverse est observée lors de ladeuxième campagne. Une telle dissymétrie adéjà été décrite par Gallardo (1978) pour lacirculation des eaux au sein de lagune Ebrié.Selon cet auteur, comparativement au secteurouest, les vitesses de pénétration des eaux ma-rines lors du flot dans la branche est sont supé-rieures à celles déduites d'un modèle simple neprenant en compte que les sections verticalesrespectives des branches est et ouest. Lors dujusant, des écarts par rapport à ce modèle sontaussi notés avec des écoulements observés plusrapides à mi-hauteur et plus lents en surface.Cette dissymétrie particulièrement marquéepour des marées de faibles amplitudes (mars etmai) et cet écoulement préférentiel à rni-hau-teur sont interprétés comme résultant d'une trèsimportante anomalie de circulation des eaux.Ainsi, malgré le retrécissement du chenal est etla proximité du fleuve Cornoé, il semble que cesecteur soit soumis à des influences océaniquescomparables à celles du Secteur Ouest cependantplus ouvert. Cette anomalie de circulationpourrait être à l'origine des différences deconductivité observées entre les stations à l'estet à l'ouest du canai de Vridi.

2.2. Matière en snspension t sels nutritifs

Lcs concentrations moyennes en sestondéterminées lors des trois campagnes Sontrespectivement de 52,3, 29,1, et 21,9 mg l-1.Ces charges solides sont sensiblementéquivalentes à celles déterminées pour lalagune Ebrié par Lemasson et al. (1981)(valeurs en général comprises entre 20 et 50 mg1-I) et très inférieures à celles estimées parTastet (1974) ('aleurs comprises entre 10 et400 mg l-1 avec une charge moyenne de 90 mgl-1).

Au cours des trois campagnes, le sestonminéral représente en moyenne 25, 43 et 36%du seston total. Ainsi, les contributions relativesdes charges solides minérales Sont plus élevéeslors des périodes de fortes dessalures etmaximales au cours de la période dc fortesprécipitations locales. Pour les eaux libres de lalagune Ebrié, les contributions minéralesmaximales sont observées lors de la crueannuelle du Comoé (septembre-octobre), les

7

charges partieulaires de ce fleuve en période decrue étant supérieures à 100 mg 1-1 (Tastet,1974). Pour nos prélèvements situés àproximité des berges lagunaires, les apportsparticulaires sont ainsi essentiellementet liés auruissellement et lessivage des sols etsécondairement au transit des eaux fluviales duComoé.

La répartition spatiale de la matièreorganique particulaire est identique lors desdeux dernières campagnes comme l'atteste lecoefficiept de corrélation de Spearman intercampagne (Tableau 1). Cette similarité indiqueque les eaux de ruissellement liées auxprécipitations jouent un rôle essentiel dans larépartition spatiale des apports particulaires àproximité des berges. Selon le volume dc cesapports, les eaux de ruissellement agissent soiten tant que vecteur soit comme facteur dcdilution des charges particulaires initialementprésentes en lagune.

En période dc forte influence océanique,ori observe les charges sestoniqucs les plusimportantes. Celles-ci sont constituéesprincipalement de particules organiques dontles concentrations sont près de deux foissupérieures à celles déterminées pour les deuxautres campagnes (Fig. 6). A cette période, ladispersion des valeurs est aussi plus importante,liée essentiellement à des concentrations dansles baies croissantes en fonction de leur degrédc confinement.

Les concentrations en N-NH4 et P-PO4sont indépendantes des charges organiquesparticulaires (Tableau 2) et sont caractériséespar une très forte hétérogénéité spatiale et ceciquelle que soit la période considérée. Lesrapports entre les concentrations minimale etmaximale varient en effet au cours des troiscampagnes pour le P-PO4 de 3000, 90 et 200,et pour N-NH4 de 3000, 4000, et 15000(Tableau 3).

La baie de Biétri, en raison dc son relatifconfinement et des très nombreux déversementsd'effluents agio-industriels et domestiques quisly deversent, est considérée comme l'une desbaies les plus polluées de la ville d'Abidjan(Dufour et Slepouka, 1975; Zabi, 1982; Arfi etal. 1989). Les concentrations en P-PU4 dansles eaux de surface de cette baie sont comprisesentre 0,5 et 4 ,umole l-1 (Guiral et al., 1989)avec des variations de faible amplitude autourde 1,5 1umole l-1 (Arfi et al. 1989). Les teneursen N-NH4 sont inférieures à 30 tmole l-1 ensaison des pluies et comprises entre 0,5 et 2¡tmolc l-i en saison sèche lprs de l'influenceocéanique maximale (Carmouze et Caumette,1985). Ces valeurs sont confirmées par Guiralet al. (1989) qui d'octobre 1985 en mars 1986n'ont jamais

60

60

40

20

o

.%40 40

0 20 30

°k 40

30

20

10

O J0 20

8

Figure 5. Histogramme de fréquence relative de la conductivité des eaux de surface à proximité des berges de la laguneEbrié.Relative frequency histogram of the conductivity of surface vaters near the Ebrie lagoon shores

60

of'o60

Figure 6. Histogramme de fréquence relative des charges en matière organique parliculaire des eaufde surface àproximité des berges de la lagune Ebrié. Cl (mars 1989); C2 (juinjuillet 1989); C3 (Novembre 1989).Relative frequency histogram of particulate organic matter concentrations of surface waters near the Ebrie lagoonshores. Ci (March 1989); C2 (Junejuly 1989); C3 (November 1989)

20 40 60 80 400 20 40 60 60

mcJ.-1 rnç.1

%

observé dans l'épilimnion dc cette baie deconcentration en N-NI-I4 supérieures à 20urnole l-1.

Les stations dcs berges lagunaires quiprésentent des valeurs supérieures à ces valeursde référence ont été dénombrées pour chaquecampagne (Tableau 4). Cette comparaisonmontre que les charges nutritives dans la zoneurbaine d'Abidjan sont supérieures à celles de labaie de Biétri. Ccci est particulièrementimportant en saison sèche et affecteglobalement au cours de l'année beaucoup plusles ions P-PO4 que les ions N-NH4 (Tableau4). Cette eutrophic plus élevée des eaux prèsdes berges résulte de la proximité soit dessources çle rejets, soit du sédiment, siège deprocessus de minéralisation très actifs.

Tableau i - Matrice de corrdlation dc Spearrnaiiintercampagne pour les diverses variables indicatrices depollution organique et de contamination bactérienne deseaux à proximité des berges de la lagune Ebrié dans laville dAbidjan.Spearnian correlation matrix between the three surveysfor diverse organic and bacterial pollution indicatorsvariables of surface waters near the Ebrie lagoon shoresin the city of Abidjan.

p < 1°/oo p 1%; * < 5%; non significatifE. c. (E. cali); C.p. (C. perfrizgens); M.O.P. (Matièreorganique parliculaire)

0,15 ns0,19*0, 39**

i2.2

E. colii22

0, 21*-0, 34***

0, 22**

0,02 ns0,18*O, 24

0, 64***0, 55***0, 65***

Campagne

223

0, 44**0, 39 * *Q, 55***

223

g

Tableaa 2 - Matrice de corrélation de Spearmanintracarnpagne pour les diverses variables indicatrices depollution organique et de contamination bactérienne des

eaux à proximit des berges de la lagune Ebrié dans laville d'Abidjan.Spearman correlation matrix between diverse organic andbacterial pollution indicatorsvariables of surface watersnear the Ebrie lagoon shores in the city of Abidjan.**p< 10/oo;**p<1%;*p<S%;nsnonsignificatifE. e. (E. coli); C.p. (C. perfringens) M.O.P. (Matièreorganique particulaire)

Lors de la première campagne, lesconcentrations en phosphore dans les eaux decertaines Stations Sont excessivement élevéessans qu'il soit possible de déterminer l'origineexacte des apports. Au cours de cetté période,comme l'attestent les coefficients de corrélationde Spearman inter-campagne (Tableau 1), larépartition des charges nutritives est très diffé-rente de celles observées lors des campagnes 2et 3. A l'opposé, les répartitions Sontsensiblement identiques lors de ces deuxdernières carnpapes réalisées au cours despériodes de forte influence continentale. Cesdeux campagnes sont en outre caractérisées parune baisse très significative des concentrationsmoyennes et rni4les en P-PU4 et à unmoindre degré en N-NH4 (Tableau 3).

ntaminntion bactérienne,

Les densités moyennes de E. coli et C.perfringens sónt présentées (Tableau 5).

CAi1PAGNE i

P-PO4 N-NH4 E.c. C.p.M.O.P

P-F04

N-NFt4

E.c.

_O,14fls O,02flS

O,l2flS

0,23

_O,26**

O,18'

0,37"

-O,i6

Q,Q9flS

O,53***

CANPAGNE 2

P-PO4 N-NFi4 E.c. - C.p.

M.O.P

P-PO4

N-NH4

E.c.

_O,O7flS O,llrls

O,43***

O,3O**

O,24**

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P-PO4 N-NH4 E.c. C.p.

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Tableau 3 Paramètres statistiques des distributionsdes concentrations en PPO4 et NNI-14 des eaux àproximité des beiges de la lagune Ebrié dans la villed'Abidjan en 1989.Statistical parameters of the distributions of PPO4 andNNI-Li concentrations of surface waters near the Ebrielagoon shores in the city of Abidjan.

Tabeau 4 - Pourcentage des stations de la zone urbainede la lagune Ebdé dont les concentrations en P-PO4 etNNi-14 sont supérieures aux valeurs caractéristiques deseaux de surface de la baie de Biétd.Percentage of the Ebrie lagoon urban zone stations ofwhich P-PO4 and NNI-14 concentrations are superior tocharacteristica] data of the Bietri bay surface waters.( Arfi et al. 1989; Carmouze et Caumette. 1985).

Ces valeurs ont été estimées aprèsnormalisation des données selon la procédurerecommandée par OMS/PNUE (1977). Pourqu'une eau soit considérée comme bactériologi-quement satisfaisante, selon les normesOMS/PNTJE, les eaux littorales de baignade nedoivent pas présenter plus dc 100 coliformespour loo ml dans 50% des échantillonsanalysés. D'après cette nonne, et compte tenudes concentrations moyennes observées en E.coli, [es eaux prélevées à pro;cimité des bergeslagunaires sont impropres à toute activitébalnéaire et ceci pour les trois campagnesréalisées. Les densités moyennes de E. coli sontsignificativement différentes lors des 3 périodesétudiées (Tableau 6) avec des valeursmaximales lors des fortes influencescontinentales et plus particulièrement lors dumaximum annuel des précipitations. Cettepéricde correspond aussi à une plus faiblehétérogénéité spatiale de la contaminationbactérienne des eaux par E. coli (coefficient devariation inférieur à 30% CI. Tableau 5). Cetenrichissement saisonnier avait déjà été observépour les eaux libres de la lagune Ebrié (Lanusse

lo

et Guiral, 1988; Kouassi et al. 1990). Cetaccroissement des densités de E. coli a étéinterprété comme résultant d'une augmentationdes apports liés aux eaux de ruissellement etlors des fortes influences océaniques d'uneinaptitude de cette bactérie à se développer surun milieu sélectif après son transit dans unmilieu à salinité élevée (Kouassi et al. 1990).

A l'opposé de E. coli, les densités dc C.perfringerts présentent des variations spatiales(C.V. < 25% Cf. Tableau 5) et temporelles(différences de densités moyennesintcrcampagries non signifícativs (Cf. Tableau6), moins marquées. En outre, les densitésmoyennes estimées lors des trois campagnessont comparables aux moyennes annuellesobservées pour les eaux libres de la zoneurbaine de la lagune Ebrié (moyennes annuellescomprises entre 2,26 et 2,77 Cf. Kouassi er al.1990). Au niveau des berges lagunaires, laproximité du sédiment ne se traduit pas par unecontamination supérieure des eaux par C. per-fringens. Ceci s'oppose aux observationsréalisées pour la lagune Ebrié où les densités deC. perfringens à l'interface cau/sédiment Sontsystématiquement supérieures à celles estiméespour les eaux de surface.

Quelle que soit la période considérée lesdensités des deux bactéries chöisies commeorganismes tests de la contaminationbactérienne sont très étroitement corrélées(Tableau 2). Leurs répartitions spatiales Sontaussi identiques à celles observées pour lescharges organiques particulaires et ceci plusnettement en période de faible salinité (Tableau2). Les stations à forte pollutions bactérienne etorganique occupent donc une localisationidentique au cours du temps, et correspondentainsi à des Sites en permanence. soumis à desrejets polluants. A cet égard, les baies à forttaux d'urbanisation sont caractérisées par desvaleurs significativement supérieures à cellesdéterminées pour des stations proches mais ensituation moins confinée.

2.4. Cartographie des niveaux de pollutionbactérienne et organique des bergeslagunaires.

Afin d'établir une cartographie de réfé-rence des niveaux dc pollution bactérienne etorganique observó au niveau des berges lagu-naires, une analyse hiérarchique ascendante aété réalisée pour les 3 campagnes. Cette analysea pris en compte 5 variables correspondant auxdensités bactériennes en C. perfringen.s et E.coli, à la charge organique particulaire et auxconcentrations en NNH4 et PPO4. Lesdendrograrnmes issus de Cette analyse sont re-

C0NCNTRaTIONs (peole l-l)

Moyenne Modale Minimale Maximale

Campagne i P-PO4 138,2 17,02 0,41 1396N-NH4 18,5 5,18 0,52 1552

Campagne 2 ?-PO4 3,3 0,97 0,65 59N-NM4 9.5 2,76 0,06 264

CarnQagne 3 P-PO4 2,8 0,85 0,36 76N-NM4 35,8 4,55 0,16 2455

P-PO4 N-N1i4

Valeur seuil 8 valeur seuil 8

CPJ'IPAGNE i 15' 67 2** 54

Ck'1P.GNE 2 1,5* 43 30 5

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Tableau 5 - Paramètres statistiques (moyenne-écart-type- coefficient de variation-intervalle de confiance dela moyenne à 95%) des distributions de E. coli et C. per-fin gens dénombrées dans les eaux de surface à proximitédes berges lagunaires de la zone urbaine de la laguneEbrié (paramètres estimées après ajustement desdistributions à une loi normale; test de linéarité de larelation réliant les fréquences relatives cumuléesassociées à chaque dénombrement aux densitésbactériennes exprimées en logarithme décimal pour looml).Statistical parameters (average-standard deviation-coefficient of variation-confidence interval of theaverage at 95%) of E. coli and (L. perfringens distri-butions enumerated in surface waters near the Ebrielagoon urban zone shore (parameters are estimated afternormal distributions adjustment; linearity test of the rela-tion between relative cumulative frequencies for eachenumeration and bacterial density expressed in decimallog for 100 ml).

présentés figure 7b, 8b et 9b. Pour les troiscampagnes il est possible d'individualiserquatre groupes (campagne i et 2 ) et troisgroupes (campagne 3). Les caractéristiques sta-tistiques de ces divers groupes ou phénons sontprésentés dans les annexes i (campagne demars), 2 (campagne de juin-juillet) et 3(campagne de novembre). Les regroupementsstatistiques ainsi opérés ont permis une repré-sentation -graphique des divers Sites échanti!-lonnés selon une échelle de pollution croissantespécifique pour chacune des campagnes(figures 7a, 8a, 9a). Quelle que soit la période,les eaux soumises une forte pollutionoccupent la partie centrale de la zone urbaine dela lagune Ebrié. En saison sèche, on observepar rapport au canal de Vridi une extension plusimportante des zones polluées vers l'est (fig.7a). Les précipitations locales entraînent unegénéralisation des zones à forte pollution quiaffectent alors l'ensemble des stations situées aunord de la branche ouest dc la lagune Ebrié (fig.8a). Lors de la seconde saison des pluies etaprès la crue du Comoé, le nombre de sites àforte pollution est considérablement réduit en

particulier dans le secteur ouest plusdirectement influencé par le transit des eauxfluviales (fig. 9a).

L'étude comparative des trois cartesréalisées indique que deux baies sont affectéespar une pollution très intense permettant leurindividualisation des autres sites urbainsprospectés : la baie de Cocody (stations 79 à2) et de Marcory (Station 13).

CONCLUSION

Réalisée à trois saisons caractéristiquesde l'hydroclimat lagunaire, cette étude a permisd' estimer le niveau de pollution des berges dela zone urbaine de la lagune Ebrié. Ces milieuxpeu profonds au contact direct avec lespopulations urbaines revêtent une grandeimportance sanitaire dc par la morphologie deIa lagune et occupent une surface très im-portante du plan d'eau. L'interprétation desdonnées recueillies caractérisées par une trèsgrande variabilité spatio-temporelle a étéréai isée comparativement aux informationsdisponibles relatives aux eaux libres de la zoneurbaine de la lagune Ebrié.

Cette étude a confirmé l'existence d'uneanomalie de circulation (Gallardo, 1978) deseaux entre les branches est et ouest de la lagunepar rapport au canal de Vridi. Compte tenu del'importance de l'hydrodynamisme dans lesprocessus dc dispersion et de dilution deseffluents, il est très important que cettecaractéristique spécifique du système lagunaireSOit intégrée dans tous les projetsd'aménagement urbain et en particulier dans lechoix des sites de rejets. Cette particularité setraduit aussi pour ce milieu estuarien par uninfluence océanique et donc une compositionionique des eaux différentes selon la locali-sation des stations par rapport au canal deVridi. De très nombreuses études ont montréque les taux dc survie des bactéries efitériquessont variables selon la salinité du milieurécepteur (Gauthier et Pietri, 1989). Cesobservations renforcent ainsi l'importance decette anomalie dc circulation car elle modifieles Capacités auto-épuratrices du milieulagunaire.

Dune manière générale, les sitesprésentant une forte charge organique Sont aussicaractérisés par une contamination bactérienneélevée et ccci quelle que soit la périodeconsidérée. Les densités des deux bactériesretenues comme organismes tests de conta-mination fécale indiquent une pollution plusélevée des berges lagunaires' comparativementaux eaux libres de la lagune Ebrié, considéréescependant comme déjà très

a. coilNiovenne Ecart- type C.v. lot, conf.

Campagne 1

Cempagne 2

Campagne 3

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240-340

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160- 240

fortement polluées. Cet enrichissement découlede la proximité des stations échantillonnéesavec les sites de rejets. Le pourcentage deraccordement au réseau d'assainissement dc laville étant très faible, les bactéries entériquesconstituent une source de pollution diffuse pourle milieu lagunaire. Ces bactéries sontentraînées par les eaux de ruissellement etconduisent à une contamination plus importantedes berges lagunaires et en particulier cellessituées au sein de baies dans ces milieux.L'hydrodynamisme y est moins actif et lapollution bactérienne et organique tend à s'yconcentrer. En outre, elles présentent trèssouvent à leur extrémité l'arrivée d'un émissaired'eau pluviale constituant ainsi un facteursupplémentaire de pollution. Ainsi, dans cesfonds de baie, en période de contaminationbactérienne maximale (grande saison despluies), des valeurs supérieures à 106 E. colipour loo ml ont été déterminées. Depuisplusieurs années, on observe, au cours de cette

12

Figure 7. Cartoaphíe des niveaux de pollution des beiges lagunaires établie à partir du dendroamme représentant lamatrice de similitude des divers paramètres estimateurs de la pollution organique et bactérienne, mars 1989.

période dans la région d'Abidjan, l'apparition dediverses infections cholériques (Duchassin et al.1973) ou cholériformes causées par soit Vibriopara/za emolyticus (Dosso et al. 1983) soit pard'autres vibrionacées (Dosso, 1984).

Ces diverses observations confirment lasituation bactériologique et sanitaire très cri-tique de la lagune Ebrié au niveau de la villed'Abidjan. En l'absence d'un réseaud'assainissement et d'épuration des eaux, lesberges lagunaires présentent en permanence unétat alarmant particulièrement amplifié en p-node de forte pluviosité. Ce constat imposel'élaboration rapide d'un schéma globald'assainissement de la ville d'Abidjanpermettant l'amélioration de la qùalitébactériologique des eaux lagunaires et plusparticulièrement des zones accessibles auxpopulations riveraines.

:13

Figure 8. Cartographie des niveaux de pollution des berges lagunaires établies à partir du dendogravime représentant lamatri de similitude des divers paramètres estimateurs de la pollution organique et bactérienne. Juin-juillet 1989.

Figure 9. C2rLograDhie des niveaux de pollution des berges lagunaires établies à partir du dendogramme représentant lematrice da similitude des divers paramètres estimateurs de la pollution organique et bactérienne. Novembre 1989.

ç

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