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Université des Sciences et de la Technologie Houari Boumedie

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by

bouadlaoui ahlem

on 27 April 2015

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Transcript of Université des Sciences et de la Technologie Houari Boumedie

Année universitaire : 2014-2015

Réalisé par:

- BOUADLAOUI Adel Nadim
- ALLALA Fawzi
- HACHANI Abdelkarim

Université des Sciences et de la Technologie Houari Boumediene
Faculté des Sciences Biologiques
Master microbiologie & contrôle de qualité


Les
Eaux
Usées ..
Sommaire
I. Introduction
II. Généralités

1. Pollution
1.1. Définition
1.2. Origine, sources et principaux types de la
pollution

2. Les eaux usées
2.1. Définition
2.2. Propriétés et caractéristiques
2.3. Différents types d’eaux usées
2.3.1. Domestiques et urbaines
2.3.2. Industrielles
2.3.3. Hospitalières

III. Matériel & méthodes

1. Prélèvement et échantillonnage des eaux usées
2. Conservation et conditions de transport
3. Préparation des échantillons
4. Différentes analyses réalisées au laboratoire

4.1. Eco toxicologiques…………….. (Principe + technique)
4.2. Physico chimiques………………les principaux paramètres
4.3. Microbiologiques


IV. Conclusion

V. Références bibliographiques


I.Introduction
Parmi tous les problèmes environnementaux auxquels est confrontée la population mondiale il y a la pollution de l’eau.

L’eau recouvre 71% de la surface terrestre et est estimé à 1,4 milliards km³, il faut noter que parmi les 3% de cette eau (considérées comme douces), seul 1% reste exploitable pour l’homme, nous ne disposons donc réellement que de 14 millions de km³ pour tous nos usages confondus. D’un autre coté la planète compte aujourd’hui plus de 7 milliards d’habitant et l'OMS considère qu’un être humain devrait normalement consommer entre 2500 et 6000 m³ d’eau douce (potable et salubre) par an, et qu'il y a stress hydrique lorsqu'un être humain dispose de moins de 1 700 m³ d'eau par an et pénurie lorsqu'il dispose de moins de 1000 m³ par an.

Or, sans prendre en considération les besoins en eau des autres espèces animales ; 1,4 milliards de personnes vivent déjà avec moins de 1000 m3 d'eau par an (FAO, WRI, 2008). Ceci impose donc l’adoption d’une gestion étudiée, pour une utilisation rationnelle de cette ressource irremplaçable qu’est l’eau, ce qui n’est malheureusement pas le cas.

En Algérie, la qualité des eaux superficielles se dégrade (souvent irréversiblement) sous l’effet des rejets de déchets urbains et industriels (REMINI, 2010). Les essais de caractérisation des eaux résiduaires ont montré une forte et irrégulière pollution qui est préjudiciable pour le milieu récepteur aquatique (oued, mer). La norme Algérienne de rejet industriel est souvent dépassée pour la majorité des paramètres étudiés. Ce problème est accentué par l’industrialisation croissante qui nécessite énormément d’eau (HAZOURLI, et
al
. 2007).

En contrepartie, on ne peut même pas parler de lutte contre la pollution, car on n'est pas encore à ce stade. Par contre, on est au stade du constat des différentes pollutions notamment par le biais des maladies hydriques, qui chaque année, durant les saisons chaudes et sèches, se déclarent ici et là. (KADI, 1997).

C’est là malheureusement la conséquence directe de la modernisation de nos sociétés. Et de ce fait, la pollution hydrique constitue aujourd’hui un défi majeur pour la communauté scientifique, mais avant de pouvoir s’attaquer à ce fléau, il est impératif de l’étudier sous toutes ses coutures, nous révèlerons donc dans cet exposé les principales caractéristiques que peut présenter une eau résiduaire, ses différents types, les sources de sa pollution, ainsi que les différentes études et analyses microbiologiques, et physico-chimiques que doit subir cette eau.

II. Généralités
II-1. Pollution
La législation algérienne définit la pollution comme «Toute modification directe ou indirecte de l’environnement provoquée par tout acte qui provoque ou qui risque de provoquer une situation préjudiciable pour la santé, la sécurité, le bien-être de l’homme, la flore, la faune, l’air, l’atmosphère, les eaux, les sols et les biens collectifs et individuels ». Et définit la pollution des eaux comme « L’introduction dans le milieu aquatique de toute substance susceptible de modifier les caractéristiques physiques, chimiques et/ou biologiques de l’eau et de créer des risques pour la santé de l’homme, de nuire à la faune et à la flore terrestres et aquatiques, de porter atteinte à l’agrément des sites ou de gêner toute autre utilisation normale des eaux » ( Loi n° 03-10 du 19 juillet 2003 relative à la protection de l'environnement).
Selon le dictionnaire de l’environnement, les
termes normalisés
de l’
AFNOR
, un
polluant
désigne « un
altéragène
biologique, physique ou chimique, qui au-delà d'un certain seuil, et parfois dans certaines conditions (potentialisation), développe des impacts négatifs sur tout ou partie d'un
écosystème
ou de l'
environnement
en général » (Lexique français-anglais, AFNOR, 1994).


II-1.2. Origine, sources, et principaux types de pollution
II-2. Les eaux usées
II-2.1. Définition
Le terme « eau usée » est un terme générique englobant les eaux usées domestiques (Ménagères, Urbaines), et les eaux usées autres que domestiques (Industrielles, De service, et Artisanales). Synonyme d’eau résiduaire, ou eau de drainage.

Le ministère algérien chargé des ressources en eau (MRE) définit les eaux usées comme « Eaux transportant des déchets résidentiels et industriels ; mélange d’eau et de matières solides dissoutes ou de matières solides en suspension » (MRE, 2014).

Selon de dictionnaire encyclopédique des pollutions on entend par eaux usées « des eaux ayant été utilisées pour des usages domestiques, industriels ou même agricole, constituant donc un effluent pollué et qui sont rejetées dans un émissaire d’égout » (Ramade, 2000).
On parle également d'eau brute pour les eaux d'égout qui entrent dans la station d’épuration ou qui sont en cours de traitement.

L’eau résiduaire désigne donc l'eau qui a fait l’objet d’une utilisation domestique, agricole ou industrielle, causant la modification de ses caractéristiques physico-chimiques, et microbiologiques.

II-2.2. Propriétés et caractéristiques
La qualité globale d’une eau évolue selon 2 types de paramètres :
• Paramètres physiques
• Paramètres chimiques

Il existe une trentaine de paramètres physico-chimiques différents permettant d’analyser une eau. Ceux mesurés pour caractériser une eau usée ou résiduaire sont entre autres: les matières en suspension (MES), les matières volatiles en suspension (MVES), la demande chimique en oxygène (DCO), la demande biologique en oxygène (DBO), le carbone organique total, les matières toxiques, les différentes formes des produits azotés, les différentes formes des produits phosphorés, les germes pathogènes, le pH, la température, la couleur, … (Moletta, 2010). Principalement, nous nous intéresserons aux plus utilisées par les scientifiques pour l’évaluation qualitative d’une eau usée, ce sont les « analyses des indicateurs globaux ». Ces analyses sont en réalité des quantifications des différentes molécules/particules présentes dans l’eau.
a). Paramètres physiques
a.1). Les matières en suspension (MES)

Ce sont des matières insolubles et non-colloïdales, d’origine minérale ou organique, présentes dans une eau naturelle ou polluée. Elles représentent une cause essentielle de turbidité de l’eau (elles font baisser sa luminosité).
Les MES ont aussi un important impacte sur la faune aquatique (colmatage des branchies des poissons), et sont des agents actifs de corrosion (Ramade, 2000).
Les concentrations en MES dans les eaux usées sont très variables, et sont de l’ordre de 100 à 300 mg/L (Gaid, 1984).


a.2). Les matières volatiles en suspension (MVES)

Elles représentent la fraction organique des MES. Elles sont mesurées par calcination à 650°C d’un échantillon dont on connaît déjà la teneur en MES. Elles constituent environ 70 à 80 % de MES (Gaid, 1984).

a.3). Autres paramètres physiques

D’autres paramètres sont parfois contrôlés, nous citerons comme exemple les matières sèches totales (MST), dissoutes (MSD), les matières minérales, les matières décantables et non décantables, le pH, la turbidité (Ruban et al, 2008), et la température.

b). Paramètres chimiques
b.1). La demande biologique en oxygène (DBO)

Elle représente la quantité d’oxygène (en mg/l) consommée par l’eau usée pendant une certaine durée. Elle correspond à la quantité d’oxygène nécessaire pour décomposer par oxydation, et avec l’intervention des microorganismes (aérobies), les matières organiques (biodégradables) de l’eau usée (Gaid, 1984).

Par convention la DBO5 est la valeur obtenue après cinq jours d’incubation à 20°C. La DBO constitue donc une mesure de la pollution des eaux par les matières organiques, sa valeur s’exprime en mg.O2/jour/habitant, et il faut noter que l’incubation des échantillons doit se faire dans l’obscurité afin d’éviter que la photosynthèse ne perturbe la mesure (Ramade, 2011).
b.2). La demande chimique en oxygène (DCO)
Désigne la quantité d’oxygène exprimée en mg/l nécessaire pour oxyder (chimiquement) les substances organiques (à la fois biodégradables et non biodégradables) présentes dans les eaux naturelles ou polluées.
Elle se mesure par oxydation de l’échantillon au bichromate de potassium porté entre 140 et 150°C pendant 2 heures (Ramade, 2000).
La différence entre DBO et DCO résulte de la présence dans les eaux polluées de substances oxydables mais qui ne peuvent l’être par des micro-organismes (substances non biodégradables). C’est par exemples le cas des tanins qui, en dépit du fait qu’il s’agit de substances organiques, sont doués de propriétés bactéricides et de ce fait ne peuvent être décomposés par les bactéries des sols ou des eaux (Ramade, 2011).
b.3). Le carbone organique total (COT)
Le COT permet de mesurer le carbone sous forme inorganique (CI), qui n’est que du CO2, et le carbone organique (CO) (Moletta, 2010).
Le principe de mesure le plus rependu consiste à bruler l’échantillon en atmosphère d’oxygène pur, puis à envoyer les gaz de combustion dans un analyseur relié à un enregistreur, dont la réponse obtenue est proportionnelle à la quantité de carbone organique présent.
Le principal gaz de combustion est le CO2. Il est formé par la combustion de produits organiques, après passage dans un four tubulaire à 800-900°C (Gaid, 1984).
Comme exemple de technique de mesure, la détection par infrarouge de la quantité de CO2 dégagée par gazéification de la matière organique portée à 900°C (Ramade, 2000).
2. Industrielles
Les eaux usées industrielles sont très différentes des eaux usées domestiques. Leurs caractéristiques varient d’une industrie à l’autre. En plus de matières organiques, azotées ou phosphorées, elles peuvent également contenir des produits toxiques, des solvants, des métaux lourds, des micropolluants organiques, et des hydrocarbures (ONA, 2015).

Selon le journal officiel algérien, les rejets liquides résultants d’une utilisation de l’eau pour des activités industrielles sont qualifiés dans la catégorie des eaux usées autres que domestiques. Cette définition concerne les rejets des usines, mais aussi les rejets d’activités artisanales ou commerciales : blanchisserie, restaurant, laboratoire d’analyses médicales, etc.
Notons que parmi toutes les industries, celles dites chimiques et métallurgiques sont considérées comme les plus polluantes et ceci à cause de la toxicité des effluents qu’elles rejettent.

La variété des eaux usées industrielles est très grande. Certains de ces eaux sont toxiques pour la flore et la faune aquatiques, ou pour l’homme. Il faut bien distinguer les eaux résiduaires et les liquides résiduaires de certaines industries (Djeddi, 2006).

Les eaux résiduaires industrielles sont celles qui ont été utilisées dans les installations industrielles pour le fonctionnement d’un procédé ou la fabrication d’un produit (MRE, 2014). Elles peuvent contenir toutes sortes de polluants (microbiologiques, chimiques, et physiques). Les liquides résiduaires sont des liquides résultant des fabrications ; c’est le cas des solutions de produits chimiques, des solutions de sous-produits (Djeddi, 2006).

Dans un même contexte, un effluent industriel désigne tout rejet sous forme liquide de résidus produit par toute activité industrielle, et il en existe plusieurs types selon la charge polluante et les différents produits toxiques qu’ils véhiculent (Ramade, 2000).

Citons comme polluants présents dans les eaux usées industrielles :

- Les métaux lourds et métalloïdes toxiques comme le mercure, le cadmium, le plomb, l’aluminium, l’arsenic, … pour l’industrie de la chimie et de la métallurgie
- Les hydrocarbures et dérivés pour l’industrie pétrolière.
- Les matières organiques fermentescibles comme les lipides, protides, et acides nucléiques pour l’industrie du bois et du papier.
- Les micro-organismes (bactéries, champignons, virus, et parasites) pour l’industrie de l’élevage, les abattoirs, et l’industrie agroalimentaire en générale.

Le codex des eaux algérien stipule que « tout établissement et notamment toute unité industrielle dont les rejets sont reconnus polluants doit prévoir des installations d'épuration », et que le pré-traitement des eaux résiduaires avant leur rejet est obligatoire dans le cas où, à l'état brut, elles peuvent affecter le bon fonctionnement du réseau public d'assainissement et des installations d'épuration (LOI N° 83-17 DU 16 JUILLET 1983 MODIFIEE PAR L'ORDONNANCE N° 96-13 DU 15 JUIN 1996).
En effet, il ne faut pas moins de 300 litres pour fabriquer 1Kg de papier, 1250 litres pour 1Kg d’aluminium, 40 000 litres/seconde pour refroidir une centrale nucléaire. Ces eaux polluées (chargées en métaux lourds, hydrocarbures, solvants, matières organiques…), si elles ne sont pas traitées dans une station d’épuration, entraînent une pollution physique et chimique du milieu naturel (Lellou, 2006).
II-1.1. Définition
2.3. Différents types d’eaux usées
Domestiques
&
urbaines
Industrielles
Hospitalières
III. Matériel & méthodes
III-1. Prélèvement et échantillonnage des eaux usées
On entend ici par « prélèvement et échantillonnage » l’ensemble de techniques visant à prélever du matériel biologique ou minéral en particulier dans le cadre des recherches Eco-toxicologiques, physicochimiques et microbiologiques.

L’échantillonnage nécessite à la fois le recours à une méthode et a un matériel convenablement conçu et standardisé (Normes ISO, NF, NA, …) (Ramade, 2000). La priorité principale étant l’obtention d’un maximum de représentativité pour que les résultats obtenus puissent produire des conclusions significatives.

• Mode opératoire
Premierment. Le choix et stérilisation des récipients
Le récipient utilisé doit assurer, une fois bouché, une protection totale contre toute contamination.
Il ne doit pas céder à l’échantillon de substances toxiques vis-à-vis des bactéries.
On peut utiliser des flacons en verre de 250, 500 ou 1 000 mL, de préférence borosilicatés, à bouchage émeri.
Avant l’usage, ces flacons doivent être soigneusement lavés, puis rincés car il ne doit rester aucune trace d’un éventuel détergent ou antiseptique.
Ils sont ensuite séchés puis bouchés au coton cardé ; il est recommandé d’apposer une étiquette permettant d’inscrire ultérieurement l’identification du prélèvement.

Le bouchon empaqueté et le flacon sont alors enveloppés de papier filtre et stérilisés soit à l’autoclave (120 °C) durant 15 minutes, soit au four Pasteur (170 °C) durant 1 heure. Il est souhaitable de disposer chaque flacon dans un étui métallique adapté à sa taille, pour assurer sa protection durant les transports et éviter la déchirure de l’enveloppe de papier filtre.
Remarque
- Dans le cas de prélèvements d’eaux chlorées, bromées ou ozonées, le désinfectant peut, au cours du transport, continuer d’exercer son action sur les bactéries éventuellement présentes, et il est nécessaire de le détruire. Ajouter dans le flacon de prélèvement avant sa stérilisation du thiosulfate de sodium à raison de 17,5 mg/L (environ 8 mg par flacon de 500 mL). Procéder éventuellement à cette addition dans le flacon au moment de l’échantillonnage, après vérification de la présence du désinfectant.

Il existe dans le commerce des flacons en matières plastiques, à usage unique, à bouchon vissé avec joint, stérilisés par l’oxyde d’éthylène ou irradiation, et pouvant contenir du thiosulfate de sodium.
Il faut quand même souligner qu’il existe une relation entre la nature du récipient et le type d’analyse ou la nature des substances à analyser, il est par exemple nécessaire d’effectuer des prélèvements d’eau avec des containers métalliques (INOX 304 ou 316) quand on veut détecter une contamination par des composés organiques de synthèse, a l’opposé, le choix d’un matériau plastique comme le téflon ou le PVC est recommandé lorsqu’on veut détecter des métaux toxiques. Et tout ceci pour assurer l’inertie entre le flacon et l’es composées de l’échantillon car selon la norme ISO 5667-2 un matériau mal choisi peut facilement adsorber ou libérer des molécules (Ramade, 2000. Chery et al., 2000. Rodier et al., 2009).

o Selon ISO 5667-3 et NF T 90-101 :
Micropolluants organiques, MES, COT, COD, DCO :
- Flacons en verre bruns prétraités (calcinés 8h à 550°C ou rincés au solvant)
- Bouchons inertes ou bouchons préalablement lavés contenant une capsule en polymères perfluorés ou une feuille de papier aluminium

Métaux (hors mercure) :
- Flacons en polyéthylène a Bouchons contenant une capsule en polymères perlluorés ou en polyéthylène haute densité

Mercure :
- Flacons à col droit en verre borosilicaté en quartz. en perlluoroalkoxy (PFA).
- Privilégier les bouchons avec une capsule en polymère perfluoré

Deuxièmement. Les appareils de prélèvement

Prendre le flacon et prélever directement à la main, prélever à l’aide d’une perche, d’un plongeur ou d’une canne, cela dépend du lieu (bord d’une rivière, depuis un pont, …) et de la nature de l’eau à prélever (stagnante ou mobile).
Nous citerons :

o Le plongeur
Il s’agit d’un appareil lesté, auquel est fixé le flacon de prélèvement et qui permet d’entraîner celui-ci au-dessous de la surface de l’eau, suspendu à une corde ; cet appareil peut être descendu au fond d’un puits (du bord de la margelle), dans un cours d’eau (d’un pont), en profondeur dans un lac (d’un bateau).



Un modèle aisément réalisable est constitué essentiellement d’un étui métallique analogue à celui conseillé pour le transport des échantillons, et dont la hauteur intérieure est très légèrement supérieure à celle du flacon qu’il contient. Quelques trous à la partie inférieure permettent l’évacuation de l’eau entourant le flacon, lors de la remontée de l’appareil au-dessus de la surface. Au fond de l’étui métallique, du plomb assure le lestage. Une anse permet de l’attacher par un mousqueton à une cordelette d’environ 50 cm, munie à l’autre extrémité d’une boucle.
Figure 9
.Exemples d’échantillonneurs plongeurs
La canne de prélèvement
Elle peut être constituée de segments métalliques (montants de tentes par exemple), d’environ 50 cm s’ajustant les uns au bout des autres. Au dernier, est soudée une pince de laboratoire permettant le maintien du flacon de prélèvement. La longueur de l’ensemble est évidemment variable, mais il est difficile de manipuler des perches qui dépassent notablement 2 m (Rodier et al., 2009).

Figure 10,11 .
Canne de prélèvement
Troisièmement. Mode de prélèvement
En fonction de la nature des eaux analysées et celle polluants recherchés, les normes fixent des conditions à respecter.
Il est recommandé d’effectuer une visite préliminaire sur le site d’échantillonnage dans le but d’anticiper pour le bon déroulement de la procédure d’échantillonnage, un maximum d’informations devront êtres recueillies (types de polluants, état et nature de l’eau, précipitations, ensoleillement, vitesse du vent, sens du courant, température, …) (RODIER et al., 2009).
Selon les normes françaises FD T90-523-2 et NF EN ISO 5667, ainsi que la norme internationale ISO 5667, il existe deux types de prélèvement : le prélèvement manuel et le prélèvement automatique, qui peuvent êtres instantanés (analyses microbiologiques) ou continus (dispersés dans le temps, pour d’autres analyses), simples ou composées (pour le nombre d’échantillon par flacon). D’après RODIER et al., pour une eau résiduaire, et en fonction du but à atteindre, le prélèvement sera manuel instantané ou automatique en continu.

On utilise souvent des préleveurs multi-flacons pour les prélèvements en continu.
Les échantillons instantanés sont prélevés en milieux dynamiques en une seule prise dans un intervalle généralement inférieur à 15 minutes.
Les échantillons instantanés sont principalement utilisés lorsque l’on veut :

- déterminer les variations temporelles des concentrations ou des paramètres ;
- connaître la qualité d’un effluent à un instant donné ;
- connaître les variations des concentrations ;
- prélever des échantillons de volumes variables ;
- comparer les résultats d’analyse avec ceux des échantillons composés ;
Le prélèvement d’échantillons instantanés se fait habituellement par la méthode manuelle.
Les échantillons sont prélevés par immersion d’un flacon dans l’effluent à échantillonner. L’ouverture du flacon doit être face au courant de l’effluent et sous la surface du liquide (CEAEQ, 2009). Un prélèvement ponctuel et manuel est effectué dans la veine centrale du cours d’eau, dans le sens du courant de préférence loin des berges et des obstacles présents dans le lit, à une profondeur d’environ 30 cm sous la surface de l’eau et à 50 cm au dessus, sinon à mi-profondeur, en évitant de prélever les eaux de surface et de remettre en suspension les dépôts du fond. Le flaconnage est rincé 3 fois puis rempli lentement en évitant le barbotage et l’emprisonnement d’air à la fermeture (NF EN ISO 5667).
Remplir à ras bord pour : les micropolluants organiques, DCO, DBO, COT, COD.
Non à ras bord pour : métaux, mercure, MES.
Il faut maintenir le flacon par l’autre extrémité de façon à garder les mains aussi loin que possible de l’ouverture (porter des gants si nécessaire). Le flacon peut également être fixé à une canne d’échantillonnage ou à un instrument autre pour faciliter le prélèvement lorsque l’effluent est difficile d’accès.

Il est également possible de prélever un échantillon instantané par l’intermédiaire d’un échantillonneur automatique. L’échantillon est aspiré par l’appareil directement dans les bouteilles qui seront expédiées au laboratoire.

On prélève des échantillons instantanés lorsque les paramètres à analyser peuvent être altérés tels que le pH, le chlore résiduel libre, combiné ou total, les paramètres microbiologiques ou toxicologiques, les composés organiques volatils, les sulfites, les sulfures et les cyanures (CEAEQ, 2009).

Le problème de l’échantillonnage des eaux usées est plus délicat que pour les eaux naturelles. S’il n’est pas réalisé dans de très bonnes conditions, les erreurs liées aux caractéristiques du prélèvement pourront être supérieures aux incertitudes analytiques (RODIER et al., 2009).

Les échantillons soigneusement étiquetés et conservés à 4 °C seront transportés jusqu’au laboratoire dans un laps de temps ne dépassant pas 24 heures (il fautprévoir la durée du transport, la prise d’échantillons s’effectue donc dans la matinée) (ISO 5667-3).

Toutefois, un certain nombre de mesures seront à pratiquer sur place (in situ) : température, pH, conductivité, oxygène dissous, potentiel redox (Chery et al., 2000).

Un échantillon composé est obtenu en combinant dans un même recipient des échantillons instantanés prélevés périodiquement en fonction du temps ou du débit en respectant l’égalité des proportions. Un échantillon composé peut se prélever automatiquement ou manuellement. On obtient un échantillon composé en fonction du temps en prélevant des échantillons de même volume à intervalles de temps réguliers. On obtient des échantillons composés en fonction du débit en prélevant des échantillons proportionnellement au débit des eaux. Un échantillon composé couvre une période de temps définie en fonction des besoins (généralement de 24 heures) (CEAEQ, 2009).
Le volume minimal de chacun des prélèvements pour former un échantillon composé est d’au moins 50 ml afin de s’assurer de la représentativité de l’échantillon prélevé. Dans tous les cas, le volume total prélevé ne doit pas être inférieur à 1,5 fois le volume nécessaire pour effectuer toutes les analyses (CEAEQ, 2009).

Il est primordial d’enregistrer correctement et adéquatement l’ensemble des renseignements pertinents pour décrire et identifier tous les échantillons prélevés (date, heure, lieu, Nom du préleveur, profondeur de prélèvement, type d’eau prélevée, etc) (CEAEQ, 2009).
III-2. Conservation et conditions de transport
III-3. Préparation des échantillons
III-4. Différentes analyses réalisées au laboratoire
Eco toxicologiques
Physico chimiques
Microbiologiques
Conclusion
Références bibliographiques
Un grand nombre de substances minérales et organique présentent une redoutable toxicité aigue et/ou à long terme pour la flore aquatique. Cela a conduit les biologistes à mettre des méthodes de bioessais qui permettent d’évaluer cette toxicité (Ramade, 2005).

Ces tests permettent d’évaluer la toxicité aiguë ou chronique d’effluents sur des populations d’organismes vivants mis en expérimentation. Réalisés essentiellement in vitro, ils consistent à exposer une population connue d’organismes aquatiques à un polluant pour estimer les concentrations provoquant un effet toxique. Ces tests prennent majoritairement en compte la mortalité des individus comme seul critère d’évaluation de la toxicité, cette mortalité résultant de la concentration et de la toxicité des milieux testés. Les données permettent d’accéder à la concentration létale, ou à la dose létale (Rodier et al., 2009).

La sensibilité extraordinaire des poissons aux polluants des eaux (aussi de divers invertébrés aquatique) les a fait utiliser très tôt dans les testes biologiques de pollution. Cette hypersensibilité est liée aux particularités de leur respiration, qui les a conduits à faire circuler au niveau de leurs branchies des volumes d’eau très considérable. Cela résulte de la faiblesse du taux d’oxygène dissous, eu égard à l’importance de leur poids corporel, et les expose de ce fait à absorber facilement les polluants présents dans leur milieu.
 Technique :
Le test-poisson constitue le plus ancien de ces bioessais, il consiste à plonger un certain nombre d’individus appartenant à une espèce de Téléostéen d’eau douce dans une eau polluée à déterminer le nombre moyen de minute
n
lesquelles l’échantillon de l’espèce considérée survit.
On peut ainsi calculer un indice de toxicité de l’eau,
It
, qui est défini par la relation suivante :
It
= (100
n
)-¹
Les principaux paramètres toxicologiques utilisés pour déterminer les effets des polluants sur les êtres vivants des eaux douces ou marines sont les CL (concentrations létales), qui causent une certaine proportion de morts dans un échantillon de population, après un temps donné d’exposition (de 24h à 96h).
On distinguera des : -
CL50
pour 50% de mortalité.
-
CL100
pour 100% de mortalité.

On a aussi défini les
CE50
,
TLm
:

Les
CE
mesurent les concentrations dites efficaces, c’est-à-dire ayant un
effet

physiotoxicologique
détectable qui affecte par exemple 50% des individus constituant l’échantillon exposé.

Le
TLm
, est le temps létal moyen nécessaire pour faire périr tous les individus d’une population, et le TL50 c’est le temps au bout duquel 50% des individus d’un échantillon testé périssent lors de l’exposition à une concentration déterminée d’un polluant.

Il existe d’autres paramètres utilisés en éco toxicologie aquatique tel le
NOEC
(concentration sans effet), concentration la plus forte pour laquelle aucun effet physiologique n’est décelable (Ramade, 2005).
(d’après Rodier et al. et le CEAEQ, basé sur les normes et référentiels internationaux « ISO », et français « NF EN ISO, FD T90 »)
La grande variabilité des eaux résiduaires (nature des polluants rencontrés, concentrations présentes), exclut le recours à un référentiel unique de caractérisation. Et il serait illusoire de vouloir caractériser et quantifier individuellement les très nombreux polluants différents présents dans les eaux résiduaires. Des paramètres globaux de pollution ont donc été introduits pour évaluer globalement cette pollution. Il s’agit :

– de paramètres basés sur des réactions chimiques (demande chimique en oxygène, carbone organique total…),
– de paramètres faisant intervenir des réactions biochimiques (demande biochimique en oxygène),
– de paramètres bactériologiques (bactéries coliformes, streptocoques, flore hétérotrophe totale…),



– de tests de toxicité reflétant l’impact d’une toxicité globale de l’effluent sur une population donnée (algues, bactéries, poissons…) (Rodier et al., 2009).

Si les conditions de transport ont été respectés, une fois au laboratoire, l’analyses de ces paramètres devra débuter au maximum dans les 24h suivant le prélèvement, si il y a impossibilité de respecter les délais les échantillons devront être congelés (-20°C), après décongélation les échantillons destinés aux analyses de DBO, et des matières oxydables seront re-innoculés (les échantillons destinés au analyses microbiologiques ne sont jamais congelés).

Préparation des échantillons pour les analyses
Premierment. Le tamisage
Avant toute préparation, il est nécessaire d’effectuer un tamisage pour les échantillons destinés à l’analyse de MES, matières sèches (MS), matières décantables (tamis AFNOR model n°38 a mailles carrées de 5mm de coté), sédiments (tamis de 50µm), et des parasites (tamis de 160 et 315µm), dans le but de débarrasser les échantillons des éléments grossiers (si présents). Seront retenus selon le type d’analyse à effectuer : les refus de tamis, ou le liquide sortant.

Deuxièmement. Les étapes de préparation
Ensuite selon le type et la méthode d’analyse a la quelle est destiné l’échantillon en question, les étapes de préparation sont différentes.

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MES
Dans cette analyse le liquide nous importe peux, c’est plutôt les solides colloïdaux qui constituent notre échantillon.
La détermination des matières en suspension dans l’eau s’effectue par filtration ou par centrifugation. La méthode par centrifugation est surtout réservée aux eaux contenant trop de matières colloïdales pour être filtrées dans de bonnes conditions, en particulier si le temps de filtration est supérieur à une heure. Le protocole suivant a pour objectif la préparation d’un échantillon pour la détermination de MES par filtration sur disque en fibres de verre (1,2μm) seulement.
Un filtre témoin (blanc) doit suivre les mêmes étapes que les filtres utilisés pour les échantillons.
Déposer le filtre dans une nacelle d’aluminium préalablement identifiée.
le laver à l’eau distillée.
le placer à l'étuve à 105 °C pendant au moins 2 heures.

Laisser refroidir le filtre dans un dessiccateur pendant au moins 4 heures.
Peser le filtre à l'aide d'une balance analytique (sensibilité de 0,01 mg) avant de l'utiliser.
Homogénéiser l'échantillon d’eau.
Placer le filtre sur l’entonnoir à filtration en notant bien son numéro.
Filtrer un volume d'échantillon homogène, de préférence 500 ml, ou jusqu’à ce que la vitesse de filtration diminue de façon perceptible. Le volume peut atteindre 1 litre dans le cas de faible quantité de matière en suspension.
Noter le volume d'échantillon filtré, et surtout ne pas jeter l’eau filtrée si on veut analyser les MVES.
Le filtre sera ensuit relavé à l’eau distillée (avec l’échantillon), re-séché à l'étuve à 105°C, puis refroidis au moins 4 heures au dessiccateur.

o
MVES
Conserver les eaux issues des opérations de filtration (ou de centrifugation) pour la détermination des matières en solution. Un traitement à 525 ± 25 °C permet d’obtenir par différence la teneur en matières organiques en suspension, appelées encore matières volatiles en suspension (MVES).
On utilisera ici (comme récipient) un godet d'aluminium jetable ou une capsule de porcelaine, qui doit être calcinée à 104°C, refroidie au dessiccateur, et pesée.
Homogénéiser l’échantillon.
Le chauffer pendant un minimum de 2 heures dans la capsule au four à moufle à 550 °C.
Laisser refroidir la capsule au dessiccateur (minimum 4 heures).
L’échantillon est prêt, il suffit ensuite de le peser et faire la différence.

o
pH (méthode électrométrique)
Homogénéiser l’échantillon et verser de 25 à 50 ml d’échantillon dans un récipient.
Mesurer le pH des échantillons en agitant.
Rincer abondamment l’électrode entre chaque échantillon
o
Turbidité
La turbidité des effluents résiduaires et des eaux polluées est en général très élevée, elle est donc définie par absorptiométrie.
La mesure est effectuée au moyen d’un spectrophotomètre à 720 nm.
Pour éviter l’interférence due à la présence de grosses particules décantables, il convient de les éliminer au préalable par décantation.
L’appareil est étalonné avec des suspensions de matières non décantables connues.

o
Matières décantables
Passer l’eau sur le tamis à mailles carrées de 5 mm de côté.
L’homogénéiser
En verser 1 litre dans le cône maintenu vertical
Laisser décanter.
o
DBO
Il peut être très délicat de déterminer la DBO avec certaines eaux résiduaires urbaines, qui, en plus de ne pas héberger les microorganismes susceptibles de biodégrader les composés présents, peuvent contenir des substances inhibitrices (molécules toxiques vis-à-vis de la flore bactérienne) ou posséder des conditions de milieu inadapté à la survie et à la croissance des microorganismes (pH, teneur en oxygène, absence de nutriments, salinité…). Tous ces éléments devront être pris en compte pour effectuer une mesure réaliste de la DBO.

Pour sa détermination, on dispose de plusieurs méthodes : avec dilution, sans dilution, et des méthodes instrumentales.
Nous nous intéresserons aux méthodes instrumentales: manométrique, et électrométrique.
Avant l’analyse, l’eau brute tamisée est décantée dans un cône spécial pendant deux heures.
Le pH de l’échantillon doit être compris entre 6 et 8. Dans le cas contraire, il sera amené dans cette gamme à l’aide de solutions d’acide chlorhydrique ou d’hydroxyde de sodium à environ 0,5 mol/L.
Dans un flacon (Bouteilles à D.B.O. d'une capacité de 300 ml) contenant un barreau magnétique, on introduit l’échantillon, contenant si nécessaire un ensemencement bactérien, ainsi qu’un volume de solution de thiosulfate de sodium (1ml/250ml) si il y a présence de chlore. Le volume introduit dans le flacon dépend de la DBO5 mesurée et de l’appareillage utilisé.
On ferme ensuite hermétiquement le flacon.

o
DCO
On détermine la DCO par la méthode d’oxydation de l’échantillon par le bichromate de potassium en présence d’acide sulfurique, de sulfate d’argent (catalyseur) et de sulfate de mercure (complexant des ions chlorure). Aujourd’hui elle repose sur l’utilisation de tubes fermés prêts à l’emploi, qui contiennent tous les réactifs précèdent et il suffit d’introduire un volume précis d’échantillon, puis doser par spectrométrique l’oxydant consommé. Grace à la propriété d’absorber à 600 nm que possède le Cr3 + (formé lors de l’oxydation de la matière organique de l’échantillon, par réduction du bichromate de potassium).
Pour cela, il faut d’abord homogénéiser l'échantillon.
Ensuite, le volume d’échantillon ajouté dans ces tubes est de 2,00 mL (± 0,02 mL).

physicochimiques
o
COT (+COD)
La détermination du carbone organique par oxydation thermique catalysée ou par photo-oxydation porte sur l’ensemble des composés organiques (naturels ou de synthèse) présents dans les eaux résiduaires. Le principe de la mesure repose sur l’oxydation des composés carbonés contenus dans les eaux en les transformant en dioxyde de carbone (CO2) qui est ensuite dosé à l’aide d’un analyseur infrarouge.
Pour l’analyse du carbone organique, une étape préliminaire comportant une acidification suivie d’un dégazage permet d’éliminer toutes les formes minérales.

Ensuite, suivant que l’eau a été préalablement filtrée ou non, on obtiendra le carbone organique dissous (COD) ou le carbone organiques total (COT).
Toute la verrerie utilisée pour les étalons et les échantillons doit être rincée cinq fois avec de l’eau ultra pure avant utilisation. Après utilisation, les tubes pour les échantillons sont rincés pour une réutilisation.
Il faut juste bien homogénéiser l’échantillon.
Puis injecter 10 à 20mL d’échantillon dans l’appareil qui se chargera du reste.


microbiologiques
toxicologiques
Puisque les échantillons d’eaux usées sont le plus souvent fortement contaminés, il convient d’effectuer plusieurs séries de dillutions décimales dans le but d’obtenir, pour un volume donné d’échantillon, entre 30 et 300 colonies sur gélose et entre 20 et 100 colonies sur la membrane et ainsi permettre une lecture juste et rapide du nombre de colonies.
Donc, dans les conditions aseptiques, pipeter 1 ml d’échantillon (bien homogénéisé) d’eau dans 9 ml d’EPS, (dilution 10-1).
Bien agiter le tube afin de disperser l’échantillon.
répéter cette même opération jusqu’à l’obtention de la dilution désirée (10-2, 10-3, 10-4, 10-5, etc.).

Avant le début de l’essai, l’échantillon doit être filtré sur une membrane de 0,45 µm. Une préfiltration sur un filtre de porosité supérieure peut s’avérer nécessaire si l’échantillon est très chargé de matières en suspension. La filtration est nécessaire afin d’éliminer tous les organismes interférant avec les organismes cibles.
Un ajout d’éléments nutritifs doit être effectué dans l’échantillon non dilué afin d’éviter toute inhibition de croissance qui serait liée à une carence d’azote ou de phosphore. Cet ajout se fait en introduisant 10 ml de milieu d’enrichissement par litre d’échantillon.
La température de l’échantillon doit être ajustée à la température optimale de l’organisme cible.
Avant le début de l’essai, la température, le pH, la conductivité et l’oxygène dissous sont mesurés et notés.

L’hôpital est un grand consommateur d’eau ; en effet, alors qu’en milieu domestique la consommation est de 150 à 200 L par habitant et par jour, la valeur moyenne passe de 400 à 1200 L dans les hôpitaux. Se rajoutent également à cette consommation d’eau, les eaux spéciales utilisées par l’hôpital comme l’eau stérile.
Par conséquent, si les volumes d'eau entrant dans l'hôpital sont importants, les volumes rejetés dans le réseau d'assainissement public le sont également.
Les effluents générés par l’activité hospitalière peuvent présenter un danger potentiel pour l’homme et son environnement compte tenu de la nature et de l’importance des substances spécifiques qu’ils contiennent (résidus médicamenteux, réactifs chimiques, antiseptiques, détergents, révélateurs et fixateurs de radiographies…) (Darsy et al., 2002).
On distingue
deux catégories
de rejet dans les établissements de santé :


Les rejets de nature domestique :
Dans cette catégorie, on trouve : les rejets des cuisines, les rejets des produits détergents, les rejets des garages et ateliers, de la chaufferie et de la climatisation.
- Les eaux grasses rejetées en cuisine ne posent pas de risque sanitaire mais peuvent provoquer un colmatage des réseaux et engendrer un développement bactérien.
- La consommation de produits d’entretien (blanchisserie, nettoyage des surfaces…) dans un hôpital est considérable et les risques de pollution par ces rejets sont surtout liés à leur nature chimique et à leur utilisation intensive.

Rejets de nature spécifique à l’hôpital
Ces rejets sont spécifiques d'une part de l'activité de soins concernant de
nombreux services
et d'autre part de l'activité de
certain service
.

a) Les rejets spécifiques communs aux différents services de soins :

- Les désinfectants et antiseptiques :

L'hôpital est un gros consommateur de produits désinfectants et antiseptiques pour la désinfection des sols et des surfaces ou encore pour la désinfection des instruments et des matériels tels que les produits chlorés (ex : l’eau de javel),
Produits contenant des aldéhydes (ex : glutaraldéhyde) pour la désinfection de certains matériels médico-chirurgicaux.




- Les rejets contenant des éléments pathogènes :

Il peut exister plusieurs sources de rejet d'éléments pathogènes à l'hôpital. Des germes bactériologiques, virales et/ou parasitaires peuvent être évacués avec les eaux vannes et avec les produits d'analyses des laboratoires.
De plus, du fait de l'utilisation quelquefois intensive d'antibiotiques à l'hôpital certaines souches bactériennes peuvent développer des facultés de polyrésistance aux antibiotiques. Le danger de pollution peut donc être accentué par la présence de ces germes dans le réseau d'assainissement public.

- Les médicaments :

Les médicaments utilisés dans les hôpitaux sont variés et représentent des quantités importantes (les antibiotiques - les antiviraux - les antifungiques - les anticancéreux …)

On distingue deux voies d'élimination des médicaments, la première concerne les excrétas et les liquides biologiques des malades. La seconde le circuit d'élimination des médicaments non utilisés, l'élimination des médicaments non utilisés ou périmés est faite, dans certain cas, via les éviers et les vidoirs des services. Cela est évidemment un cas extrême de négligence mais malheureusement il peut se rencontrer dans certain établissement.

Figure 8.
Le circuit d'élimination des médicaments par les patients (THEBAULT, 1992).
- Les métaux lourds :


Les métaux lourds pouvant être rencontrés à l'hôpital sont l'argent (service de radiologie) et le mercure. Le mercure métal très dangereux puisque très toxique, peut-être retrouvé accidentellement dans les eaux usées suite à des thermomètres cassés. On trouve également du mercure dans certaines sondes gastriques, certains antiseptiques et dans la colonne des tensiomètres manuels...

b) Les rejets spécifiques à certains services de soins :

- Radiologie
Il s'agit dans ce cas des effluents photographiques générés lors du développement des films radiologiques sur support papier ou film. La technique utilise des produits chimiques de contraste et consomme une grande quantité d'eau en particulier pour les bains de rinçage.
On retrouve donc les sels d'argent et les produits chimiques utilisés, dans les eaux usées. ces produits sont des sources de pollution importante.

- Hémodialyse
Les rejets de ce service sont de deux types d'une part le rejet consécutif au traitement du malade et d'autre part les rejets de désinfection des appareils.
Le principe des appareils d'hémodialyse fonctionne par des procédés de transfert de toxines à travers une membrane depuis le sang du patient vers le circuit de dialysat. Des rejets liquides seront donc générés et qui dans la majorité des cas se déversent à l'égoût. Or ils peuvent être chargé en produits chimiques (médicaments...) et facteurs infectieux.

- Laboratoires et Pharmacie
Dans le cadre de leurs activités, les laboratoires utilisent différents produits chimiques (solvants, acides, bases, des produits de rinçage...) et manipulent des liquides biologiques (sang, urines, selles, expectorations, cellules...) plus ou moins infectieux. Ces produits présentent des dangers pour l'environnement et pour l'Homme rendant nécessaire des mesures particulières d'utilisation et d'élimination (Dremont et Hadjali, 1997).

a) Les eaux usées domestiques
Les eaux usées domestiques comprennent les
eaux ménagères
ou
eaux grises
(eaux de toilette, de lessive, de cuisine) et les eaux
vannes
ou
eaux noires
(urines et matières fécales), dans le système dit « tout-à-l’égout » (Baumont et al. 2004).
Les eaux usées domestiques contiennent des matières minérales et des matières organiques. Les matières minérales sont essentiellement constituées de chlorures, phosphates, sulfates, etc. Les matières organiques sont constituées de composés ternaires, tels que les sucres et les graisses (formés de carbone, oxygène et hydrogène, mais aussi d’azote et, dans certains cas, d’autres corps tels que soufre, phosphore, fer, etc.), Il s'agit aussi dans le cas des rejets des toilettes, de germes fécaux, et pathogènes. (Djeddi, 2007).
La pollution journalière produite par une personne utilisant de 150 à 200 litres d'eau est évaluée à :

 De 70 à 90 grammes de matières en suspension.
 De 60 à 70 grammes de matières organiques.
 De 15 à 17 grammes de matières azotées.
 4 grammes de phosphore.
 Plusieurs milliards de germes pour 100 ml (Yahiatene et Tahirim, 2010).

b) Les eaux usées urbaines

Les eaux usées urbaines comprennent les eaux usées
domestiques
et les eaux de
ruissellement
(eaux pluviales, eaux d’arrosage des voies publiques, eaux de lavage des caniveaux, des marchés et des cours). Les eaux qui ruissellent sur les toitures, les cours, les jardins, les espaces verts, les voies publiques et les marchés entraînent toutes sorte de déchets
minéraux
et
organiques
: de la terre, des limons, des boues, des silts, des sables, des déchets végétaux (herbes, pailles, feuilles, graines, etc.) et toute sortes de
micropolluants
: hydrocarbures, pesticides venant des jardins, détergents utilisés pour le lavage des cours, des voies publiques, des automobiles, débris microscopique de caoutchouc venant de l’usure des pneumatiques des véhicules.
Plomb venant du plomb tétra éthyle contenu dans l’essence, retombées diverses de l’atmosphère, provenant notamment des cheminées domestiques et des cheminées d’usines (Djeddi, 2007).

Les eaux usées proviennent de quatre sources principales :
• Domestiques : qui proviennent des maisons.
• Eaux usées industrielles : Leurs caractéristiques varient d'une industrie à l'autre. En plus des matières organiques azotées ou phosphorées, elles contiennent également des produits toxiques, des solvants, des métaux lourds, des micropolluants organiques, des hydrocarbures.
• Agricoles : issus du ruissellement d'eau d'irrigation qui entraîne des engrais, des pesticides, des herbicides ou des rejets organiques dus à un élevage important.
• Eaux pluviales : qui proviennent des précipitations sur la chaussée et les toitures.

Aussi, il ne faut pas oublier les eaux usées d’origine hospitalière (eaux de services) qui causent actuellement un problème majeur.
Ainsi, si on peut classer les sources d’eaux usées en sources précises et sources non précises, celles cités précédemment sont très précises et sont une conséquence directe des activités de l’homme (volontaires, ou accidentelles). Or, à l’ opposé il existe des sources non-précises qui sont plus difficiles à déterminer, car on ne peut pas les retracer jusqu'à un emplacement particulier (Eckenfelder, 1982. Hamdani, 2002. ).
Figure 4. Nature de la pollution des eaux.
(Source : Direction de l’environnement, 1990).

Selon son origine, la pollution peut se présenter sous plusieurs types et plusieurs natures : elle peut être organique ou minérale, soluble ou insoluble, toxique ou non, inerte ou vivante (microbiologique), physique (température, radiations) ou chimique … (Moletta, 2010).

• Matière inerte ou vivante
Les eaux polluées contiennent des matières organiques ou/et minérales qui n’ont donc pas les caractéristiques du «vivant » et que l’on peut qualifier de «matières inertes ». Mais on y trouve aussi, très souvent, des micro-organismes (des bactéries par exemple), qui sont de la matière vivante. Ces micro-organismes se développent dès que l’eau est souillée. Ils peuvent être pathogènes (donner des maladies) ou pas (Moletta, 2010).
o Pollution microbiologique
Les eaux usées contiennent une multitude de microorganismes apportés par les excréments humains et animaux. La nature de la population bactérienne est très variée, notons la présence importante de Staphylocoques, Streptocoques, Escherichia coli, Klebsiella, shigella, etc ...

Une autre bactérie constituée par les Mycobactéries, responsable de la tuberculose. Le bacille de Koch est retrouvé dans les eaux usées rejetées par les hôpitaux. La population de ces bacilles peut se révéler très importante dans certain cas : 10000 germes /ml d’eau et 100000 germes/ml de boue.
Il existe de nombreuses autres bactéries responsables d’abcès (Flavobacterium, Chromobacterium, Serratia) et des bactéries du genre Clostridium (apportées par le ruissellement pluviaux sur les champs de culture contaminés).



Les eaux usées contiennent également des virus présents dans les selles des porteurs. Les principaux virus trouvé appartiennent au groupe des entérovirus (poliovirus, Réovirus) ou au virus de l’hépatite A.

Les eaux usées sont également porteur de parasites végétaux animaux et œuf de parasites et des kystes.

La pollution microbiologique devient très dangereuse lorsque les eaux usées sont rejetées dans un milieux récepteur pouvant être utilisé comme moyen de loisir (eau de mer, lac, rivière etc…) (Gaid, 1984).


Matière organique ou minérale
o La pollution minérale
Elle causée par une abondance de matières minérales, c’est à dire qu’elle ne contient généralement pas de carbone. Ces matières minérales sont les sels, toutes les matières structurées autour du silicium, … On y retrouve les métaux lourds, l’ammoniac, les nitrates, les phosphates…, et le gaz carbonique (le CO2). Pratiquement, les eaux usées contiennent toujours ces deux types de pollution à des quantités variables suivant son origine (Moletta, 2010).
o La pollution organique
Cette forme de pollution peut être considérée comme résultant de diverses activités (urbaine, industrielles, artisanales...).
On distingue les matières organiques banales (protides, lipides, glucides), les détergents, les huiles et goudron.
Ces trente dernières années ont vu s’accroitre d’une manière invasive l’utilisation de produits détergents aussi bien chez la ménagère que chez l’industriel. Dans les pays développés la consommation de détergents est de 400000 à 800000 tonnes/an (Gaid, 1984).


• Pollution par les produits toxiques
La toxicité présente dans les eaux usées peut être organique ou minérale.
- Les substances organiques toxiques sont : les pesticides, les hydrocarbures, et les produits organiques de synthèse industriels (aldéhydes, phénols …).
- les substances minérales toxiques sont : les sels à fortes concentration, les ions métalliques rejetés par effluents industriels… (Gaid, 1984).

• La pollution chimique
La pollution chimique de l’eau devient de nos jours une préoccupation de santé publique, qui prend des formes multiples. Le nombre de polluants ne cesse de se multiplier, notamment les détergents et les pesticides. Ils font l’objet d’une surveillance particulière à travers le monde.
La pollution chimique peut être accidentelle ou diffuse par les eaux usées industrielles notamment les eaux rejetées par les fabricants d’engrais ou d’explosifs, les industries de traitements des métaux et les industries agro-alimentaires (Gaid, 1984).

• La température
C’est un paramètre important surtout pour les eaux usées industrielles (principalement les industries agro-alimentaires, les centrales nucléaires…) qui produisent des eaux chaudes. L’émission d’une eau propre mais chaude dans un milieu naturel peut créer une pollution (Moletta, 2010).

• Pollution par les matières solubles ou insolubles

o Matière soluble
Elle est dissoute dans l’eau et se trouve donc souvent sous forme d’unité chimique simple, la molécule, ou de macromolécules comme les protéines, les colloïdes… qui « flottent » dans l’eau mais que l’on ne voit pas.

o Matière insoluble
C’est un agrégat de matière qui se retrouve sous forme particulaire. Les particules solides qui peuvent, soit flotter, soit tomber en fonction de leurs densités (Moletta, 2010).

Tableau.1
Principaux types de pollution des eaux, nature de produits polluants et leurs origines, d'après C. Lévêque, Écosystèmes aquatiques. (Hachette, 1996).
Apres avoir identifié correctement le flaconnage et relevé toutes les informations utiles pour l’interprétation des résultats, notamment :
– référence de l’échantillon (nature de l’eau) ;
– date et heure du prélèvement ;
– lieu de prélèvement.
Le stockage et l’expédition des échantillons au laboratoire d’analyse doivent se faire dans les délais les plus courts.
En général, les échantillons sont stockés au froid (2 à 4 °C) et transportés en glacières avec pains de glace ou système intégré au véhicule. Des témoins permettent de vérifier que la température de l’enceinte est satisfaisante à la réception au laboratoire ; ce dernier peut refuser de pratiquer l’analyse si la tolérance est dépassée.

La teneur initiale en germes des eaux risque de subir des modifications dans le flacon, après le prélèvement (aboutissant à un changement des caracterisiques microbiologiques et physicochimiques). C’est pour cela que toute analyse doit être effectuée le plus rapidement possible.
Les Standard Methods for Examination of Water and Wastewater indiquent que les échantillons prélevés dans les eaux de surface polluées doivent être acheminés
en moins de 6 heures
au laboratoire. Cependant des travaux ultérieurs ont montré que les résultats obtenus n’étaient statistiquement pas différents après une conservation de 24 heures. Des travaux français aboutissent à ces mêmes conclusions.
Les échantillons doivent être maintenus à une température comprise
entre 1 et 4 °C
dès leur prélèvement. Ils doivent être remis le jour même au laboratoire chargé des analyses, l’ensemencement doit être réalisé le plus rapidement possible.

Il est donc admis que le délai maximum entre le prélèvement et le début de l’analyse
ne doit pas excéder 24 heures
, l’échantillon étant
maintenu à moins de + 4 °C
et qu’
il est préférable de raccourcir ce délai lorsque l’eau est présumée très polluée
.

Après la prise d’essai, il est recommandé de placer le reste du prélèvement non utilisé au réfrigérateur. Il peut arriver en effet que les premières lectures bactériologiques, 24 ou 48 heures après l’ensemencement, donnent des résultats inattendus, incitant à vérifier l’analyse (Rodier et al., 2009).

Méthodes de référence
- NF EN ISO 19458 (novembre 2006). Qualité de l’eau – Échantillonnage pour analyse microbiologique.
- NF EN ISO 5667-3 (juin 2004). Qualité de l’eau – Échantillonnage – Partie 3 : lignes directrices pour la conservation et la manipulation des échantillons d’eau.


Délai d’acheminement des échantillons au laboratoire

Ci-dessous, un tableau fournit une synthèse des recommandations relatives au délai maximal d’acheminement.
Valeurs recommandées
(R)
et acceptables
(A)
pour la durée maximale de conservation d’échantillon incluant le temps de transport et les températures).
Tableau 2. recommandations relatives au délai maximal d’acheminement.
(Institut Pasteur du Cambodge)

L’analyse bactériologique n’est pas seulement qualitative mais aussi quantitative, dans les eaux très polluées, il convient donc de pratiquer de
nombreuses dilutions
. (Rodier et al. ,2009)

• Les dilutions sont le plus fréquemment des dilutions décimales et successives de l’ordre de: (10-1;10-2, 10-3 ..) , elle sont réalisées dans un volume de 9 ml de diluant en tube à essais.
• On prélève aseptiquement 1 ml de la suspension mère à l'aide d'une pipette graduée stérile munie d'une poire à aspiration ; l'homogénéisation du prélèvement se fait à l’aide d’un homogénéisateur.
• On transfère aseptiquement le 1 ml prélevé dans le premier tube 10-1, et à l’aide d’une deuxième pipette stérile de 1 ml, on procède de même la même façon depuis le tube 10-1 au tube 10-2, faire de même pour les autres tubes, en utilisant à chaque prélèvement une nouvelle pipette. (J.L. CUQ ,2008)

Ces déterminations qualitatives et quantitatives sont établies à partir :

– soit d’un dénombrement direct des colonies après filtration ou inoculation d’un volume donné de l’échantillon en milieu solide.
– soit d’une évaluation par calcul statistique du nombre le plus probable d’unités infectieuses (NPP), après répartition de l’inoculum dans un certain nombre de tubes de milieu de culture liquide. Et en tenant compte du nombre respectif de cultures « positives » ou « négatives » obtenues. Le choix de la méthode dépendra de la nature de l’échantillon mais aussi de la sensibilité et de la précision souhaitées. (Rodier et al. ,2009)

Pour les eaux usées d’un point de vu strictement microbiologique, les analyses intéressantes sont :

Le dénombrement de la FAMT
Le dénombrement de la flore anaérobie
Le dénombrement des germes fécaux (Coliforme, entérocoques, anaérobie sulfito-réducteurs)
La recherche des bactériophages fécaux (Coliphages)

Et éventuellement :
La recherche de germes pathogène (Legionella pneumophila, Salmonelles, Staphylococcus aureus, Vibrio chilerae …) (Guiraud J-P, 2003 )
La recherche et le dénombrement des œufs d’helminthes (Parasites)
La recherche des virus (Rodier et al. ,2009)

Cependant, ces méthodes sont coûteuses car elles nécessitent un élevage et ne permettent, pour la plupart d'entre elles, l'obtention du résultat du test qu'au bout d'un temps assez long.
C'est à ces problèmes qu'essayent d'apporter une solution, l'appareil et le réactif Microtox mis au point aux EtatsUnis par la Société Beckman Instruments. (GRANGE et PESCHEUX, 1985)

Test Microtox® de bioluminescence bactérienne
Cette méthode repose sur la détermination de la diminution de la lumière émise par des bactéries marines luminescentes sous l'action de divers produits toxiques.

• Bactérie utilisé : Bactérie luminescente marine (Vibrio fischeri)
• Effets ou modes d’action mis en évidence : Inhibition de la bioluminescence


• Principe :
- Le test est basé sur l’inhibition de la luciférase, une enzyme qui catalyse l’oxydation de la luciférine qui s’accompagne d’une émission de lumière. Un résultat positif indique la présence de substances agissant sur le métabolisme énergétique des cellules.
- Les effets des substances ou échantillons testés sur la bioluminescence bactérienne sont mesurés au bout de 30 minutes d’exposition.

• Intérêt :
- Bactérie utilisée dans de nombreux tests standardisés d’évaluation de la qualité de l’eau (normes OCDE, ISO, US EPA)
- Test fréquemment utilisé pour l’étude des eaux usées et effluents d’épuration, imposé dans certains pays. (Selon le centre Suisse d’écotoxicologie appliqué).
 Norme ISO: International Organization for Standardization (2007). Water quality -- Determination of the inhibitory effect of water samples on the light emission of Vibrio fischeri (Luminescent bacteria test) -- Part 3: Method using freeze-dried bacteria. EN ISO 11348-3
Figure 12
. détermination de MES par filtration.
(humeau.com/filtres-whatman)
Figure 13 .
exemple de pH mètre
(pce-instruments.com)
Figure 14.
Exemple de spectrophotomètre
(spcgaylu.pagesperso-orange.fr)

Figure 15.
Flacon D.B.O de 300ml
(french.alibaba.com)

Figure 16,17
. Tube DCO
(humeau.com / hanna-shop.com)

C’est toujours sur les indicateurs globaux que notre attention va porter, en outre les analyses de : MES, DBO, DCO, COT, MO, nitrites-nitrates, phosphate total, et azote.


MES
: Leur détermination se fait par pesage, et à l’aide d’un simple calcul on déduit la différence de poids qu’il y a entre les filtres avant et après la manipulation (décrite précédemment), les MES s’expriment en « mg » par Litre d’échantillon d’eau résiduaires.

MVES
: C’est le même principe que pour les MES, sauf qu’au lieu de peser les filtres on pèse les capsules, puis on déduit la différence de poids, s’expriment aussi en mg/L.

pH
: (méthode électrométrique) cité précédemment, le pH-mètre donne directement la valeur du pH.

Turbidité
: (principe et méthode décrits précédemment), mettre les échantillons préparés précédemment dans les cuves en verre (de 1cm3) puis les insérer dans le spectrophotomètre et prendre l






Matières décantables
: (Principe déjà entamé) les matières qui ont décantés seront mesurés par volumétrie.

DBO
:
- Pour sa détermination, on dispose de plusieurs méthodes : avec dilution, sans dilution, et des méthodes instrumentales.
- Nous nous intéresserons aux méthodes instrumentales : manométrique, et électrométrique.
- La diminution de l’oxygène consommé lors de la biodégradation d’un échantillon provoque une diminution de pression mesurée à l’aide d’un manomètre.
- Plusieurs types d’appareillages sont commercialisés pour la mesure de la DBO. Certains permettent d’enregistrer une dépression, d’autres enregistrent la quantité d’oxygène fournie pour rétablir au fur et à mesure des besoins la pression initiale d’oxygène
- L’échantillon d’eau introduit dans une enceinte thermostatée est mis à incuber en présence d’air. Les micro-organismes présents
consomment l’oxygène dissous qui est remplacé en permanence par de l’oxygène en provenance du volume d’air situé au-dessus de l’échantillon. L’anhydride carbonique formé est piégé par de l’hydroxyde de potassium. En effet, le flacon d’incubation est équipé d'un système d'agitation et d’une nacelle contenant de l’hydroxyde de potassium qui piège le dioxyde de carbone libéré lors de la biodégradation.
Figure 19.
Flacon à DBO équipé d'un barreau d'agitation et d’une nacelle contenant de l’hydroxyde de potassium (Rodier, 2009)
- Mais avant toute chose, dans la nacelle à placer sur le flacon, on introduit 2 à 3 grains d’hydroxyde de potassium sur lesquels on ajoute 1 à 2 gouttes d’eau. (Prendre toutes précautions pour que la solution ne déborde pas et ne risque pas de contaminer l’échantillon qui a été prétraité à l’avance : filtré, pH, chlore).
- On ferme ensuite hermétiquement le flacon.
- Puis on met ce flacon à incuber à 20 °C pendant 5 jours sous agitation constante.
- Enfin selon l’instrument utilisé, électromètre à oxygène avec une électrode à oxygène, ou un monomètre électronique, on constate le résultat obtenus, et déduire la valeur de la DBO5.


DCO
- Les tubes contenant l’échantillon homogénéisé et additionné de bichromate de potassium, d’acide sulfurique, de sulfate d’argent, et de sulfate de mercure, sont mis dans le spectrophotomètre.
- (Le Cr3+ formé lors de l’oxydation de la matière organique de l’échantillon, par réduction du bichromate de potassium, absorbe à 600 nm).
- Lire la valeur d’absorption, et déduire la DCO.


COT (+COD)
- Aprés avoir injecteé 10 à 20mL d’échantillon dans l’appareil munis d’un analyseur infrarouge.
- La valeur de la COT/COD est directement lue sur l’ecran.

b.4). Azote total (NT)
La pollution azotée est souvent responsable de la prolifération (anormale) des algues et des végétaux aquatiques dans les étendues d’eau.
L’azote peut se présenter sous plusieurs formes dans l’eau usée. On a :
• l’azote organique ou l’azote se retrouve dans des molécules avec de l’hydrogène, du carbone, et du phosphore
• l’azote ammoniacal ou le N est sous forme d’ammoniac dissous dans l’eau (NH3) ou sous forme d’ion ammoniacal (NH+
• Les ions nitrate NO3- (qui sont une forme stable de l’azote dans la nature) ou d’ions nitrite NO2- (Moletta, 2010)
La somme de ces composés dans l’eau résiduaire est représentée par l’azote total (NT)


b.5). Phosphore total PT
Le phosphore est lui aussi responsable du développement d’algues, de végétaux aquatiques qui vont générer les mêmes problèmes que l’azote.
• L’orthophosphate (soluble)
• Polyphosphate (a tendance à s'hydrolyser en orthophosphate)
• Phosphore (non dissous).
La somme de ces diverses formes constitue le phosphore total (PT).

b.6). Autres paramètres chimiques
Nous citerons la demande totale en oxygène (DTO) (Gaid, 1984), et les matières oxydables (MO) (Moletta, 2010), le carbone organique assimilable (COA), et dissout (COD) (Celerier et al, 2014).

Figure 1.
Eau polluée.
(futura-sciences.com)
Figure 2,3 .Lac USTHB , avant et après pollution.
Figure.5
Pollution industriel et urbaine à la wilaya d'Alger.
(F.Houma et
al)
Figure 6 .
eaux usées types urbaines de la wilaya de Tiaret
(Laid, 2010)
Figure 7 .
Rejet des médicaments
.

(Journal attounissia)

Azote total (NT) et organique
(la méthode Kjedahl d’où le nom « d’azote Kjedahl » Normes NF-T-90-110, selon Rodier et Moletta)
o
La méthode de dosage de l’azote Kjeldahl (NK) permet d’analyser globalement la somme de l’azote organique et de l’azote ammoniacal présent dans l’échantillon :
NK = Norganique + N-NH4+
o
Le principe est le suivant :
– minéralisation de la matière organique en milieu acide, en présence de catalyseur et à température élevée,
– ajout d’une solution d’hydroxyde de sodium pour déplacer en ammoniac l’azote ammoniacal formé,
– entraînement à la vapeur (distillation) de l’ammoniac,
– dosage par titrimétrie.
o
L’azote ammoniacal seul est ensuite dosé selon le même principe, sans effectuer l’étape de minéralisation.


o
Analyse de l’azote Kjeldahl
o
Minéralisation
 Introduire 100 mL d’échantillon dans un matras Kjeldahl.
 Ajouter quelques billes de verre pour réguler l’ébullition.
 Ajouter 1 g de catalyseur.
 Ajouter 10 mL d’acide sulfurique concentré.
 Placer dans le bloc de minéralisation. Recouvrir par le système d’extraction des fumées et brancher le système d’extraction.
 Porter lentement à ébullition et évaporer jusqu’à apparition de fumées blanches. Forcer ensuite le dosage pendant environ 2 heures. Le liquide résiduel doit être limpide ; dans le cas contraire, recommencer en diminuant le volume d’échantillon.
 Laisser refroidir quelques minutes.

o
Distilation
 Placer le matras Kjeldahl sur le système d’entraînement à la vapeur.
 Ajouter 50 mL d’hydroxyde de sodium à 400 g/L.
 Pour recueillir le distillat, on placera à la sortie de l’appareillage un erlenmeyer de 250 mL contenant 10 mL d’acide borique à 10 g/L.
 Admettre la vapeur pendant environ 20 minutes.
o
Dosage
 Dans l’erlenmeyer qui a recueilli le distillat, ajouter 2 à 3 gouttes de l’indicateur mixte.
 Titrer avec la solution titrée d’acide sulfurique à 0,05 mol/L.
o
Analyse de l’azote ammoniacal
 On procédera exactement de la même manière que pour l’azote Kjeldahl, mais en supprimant l’étape de minéralisation.
o Résultat : Une fois le volume d’acide sulfurique à 0,05 mol/L (de la titration) connu, et à l’aide d’une simple équation mathématique (C1.V1=C2.V2) on déduit la concentration en azote, exprimée en mg/L.


Nitrites, nitrates
, ainsi que le phosphore (La norme pour le nitrite est NF-T – 90-013, pour les nitrates c’est NF-T- 906012, ainsi que NF EN ISO 10304-3 et NF EN ISO 10304-4 pour tous les anions y compris le phosphore)
o
Pour quantifier les nitrates, les nitrites, ainsi que le phosphore on utilise souvent des techniques de chromatographie ionique.
o
La chromatographie ionique ou chromatographie des ions en phase liquide est un procédé apparenté à la chromatographie liquide haute performance (CLHP) mais elle possède des particularités notables principalement au niveau de la séparation et des modes de détection.

o
Mode opératoire général
– préparation et dégazage des éluants,
– réglage et stabilisation du chromatographe,
– vérification des conditions de séparation des éléments à doser simultanément et identification de chaque élément par son temps de rétention, grâce aux solutions étalons,
– établissement d’une courbe d’étalonnage de l’appareil dans la gamme de travail souhaitée, en utilisant des solutions étalon mixtes contenant l’ensemble des éléments à doser,
– prétraitement des échantillons,
– injection des échantillons après une éventuelle dilution si la concentration en ions est supérieure aux valeurs d’étalonnage,
– essais à blanc,
– calcul des concentrations dans chaque échantillon.
o Les échantillons et les solutions étalon sont exclusivement stockés dans des flacons en polyéthylène et toutes les solutions sont préparées avec de l’eau ultra-pure.

Figure 20
. Principe de fonctionnement de la chromatographie ionique (Rodier, 2009)
o
L’ortho-phosphate peut cependant aussi être dosé par spectrométrie (norme NF-T-90-023).
o
Principe et méthode
 Le dosage des ortho-phosphates se fait par addition de para molybdate d’ammonium, qui va former un complexe phosphomolybdique (notre réactif) et donnera une coloration bleue.
 Introduire dans une erlenmeyer 40 ml d’eau à analyser.
 Ajouter 4 ml de réactif sulfomolybdique et 0,1g d’acide ascorbique.
 Portes à l’ébullition pendant 1 min
 Refroidir et verser le contenu de l’erlenmeyer dans une fiole de 50 ml
 Compléter à 50 ml avec de l’eau distillé
 Mesurer la valeur de la densité optique à l’aide d’un spectrophotomètre à la longueur d’onde de 6,08 nm.
 La concentration des ortho-phosphates exprimée en mg/l, et donnée directement par la Coubre d’étalonnage.

Figure 18.

Test Microtox® de bioluminescence bactérienne
L’importance des analyses que l’on vient de voir réside dans le fait qu’elles nous permettent de surveiller la qualité de l’eau dans les écosystèmes aquatiques des quels nous sommes particulièrement dépendant.
Or, selon des statistiques internationales, on observe une dégradation généralisée de la qualité des eaux intérieures (c’est à dire non côtières). Les eaux usées affectent aussi des écosystèmes clés tels que les récifs de corail et les populations de poissons.
En 2003, 24% des mammifères et 12% des oiseaux, liés aux eaux continentales, étaient considères comme des espèces menacées. Et ces chiffres ne font qu'augmenter.
En 2009, dans certaines régions, plus de 50% des espèces de poissons d'eau douces étaient en voie d'extinction. Plus de 1/3 des amphibiens du monde entier sont en danger.

La cause du problème est évidente, c’est les 2 milliards de litres d'eaux usées, utilisées par l'humanité, et qui sont rejetées chaque jour dans les rivières et les mers, soit plus de 23 000 litres chaque seconde. Sur an, ce sont 730 milliards de litres d'eaux usées qui sont rejetés dans la nature à cause de fuites, de manque de stations d'épuration, etc. Une quantité bien supérieure à l'évaporation naturelle des océans dans l'atmosphère (1 milliards de litres / jour).

Autre conséquence, les maladies infectieuses, notamment celles dues à une contamination des eaux. Ce sont les principales causes de mortalités infantiles mondiales, en 2002 il y avait plus de personnes mourant à cause des eaux insalubres que de toutes formes de violences (même la guerre). Selon l’OMS en Inde, la diarrhée est la principale cause de mortalité infantile et tue chaque année un demi-million d'enfants.
Il est impératif d’agir pour éviter la pollution des différents réservoirs d'eau. Nous devons tous lutter à la source même des pollutions, en encourageant le développement de technologies plus propres et l'utilisation de produits biodégradables, en limitant la pollution agricole, en gérant mieux les pluies d'orage et en garantissant l'étanchéité des décharges publiques et des dépôts de produits toxiques

En théorie nous disposons de suffisamment de réservoirs d'eau douce pour satisfaire nos besoins. Mais que ces réservoirs viennent à être pollués ou se tarissent, ce sont immédiatement des millions d'individus qui souffriront du manque d'eau. Vu les besoins de la population et des industries, l'eau sera sans nul doute l'un des enjeux majeurs des prochaines décennies, "l'or bleu" du XXIeme siècle.


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• ONA, Office National de l'Assainissement : www.ona-dz.org

Figure 21.
Les dilutions décimales (CUQ, 2008).
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