Quelques propriétés physico-chimiques des sédiments du Lac

RPP-SEPMCL Initial Report 2002, p.49-54
© 2002, INRST-JICA
Quelques propriétés physico-chimiques des sédiments du Lac Bizerte
Some Physio-Chemical Properties of Lake Bizerte Sediments
Helmi HAMDI; Naceur JEDIDI; Mitsuo YOSHIDA, Mohamed MOSBAHI and Ahmed GHRABI
Laboratoire Eau et Environnement. INRST B.P 95, 2050 Hammam-Lif
Résumé
Dans le cadre du projet de recherche RPP-SEPMCL intitulé « Etude de la pollution environnementale des
lagunes côtières méditerranéennes », un travail de recherche a été conduit dans la lagune de Bizerte connu
comme étant un parc de pêche et d’aquaculture (ostréiculture) et depuis quelques années, ses berges ont
connu une urbanisation et une industrialisation qui pourrait conduire à une dégradation des conditions
écologiques de ce milieu fragile. L’étude préliminaire de quelques propriétés physico-chimiques des
sédiments de la lagune a mis en évidence l’action anthropique polluante surtout au niveau de la zone
industrielle et la décharge municipale de Menzel Bourguiba et à degré moindre, dans les zones de Menzel
Abderrahmen ainsi qu’au niveau de la décharge et la cimenterie de Bizerte. Cette action était moins
ressenti dans la frange littorale Sud-Est à Est là où le paysage côtier semble encore être préservé. Une
analyse plus complète et une intégration de tous les résultats de recherche pourrait conduire à
l’établissement d’un bilan global permettant de prévenir les risques de dégradation de ce patrimoine
maritime.
Mots clés : Urbanisation, Industrialisation, Action anthropique, Dégradation des conditions écologiques.
Abstract
On behalf of the research project entitled “Study on Environmental Pollution of Mediterranean Coastal
Lagoons (RPP-SEPMCL)”, an offshore sampling survey was conducted in Bizerte lagoon known, for a
long time, to be a fishery and aquaculture (mainly oyster-farming) park. Since many years, lagoon’s
banks have undergone both urbanization and industrialuzation actions which could have led to the
ecological degradation of this fragile media. This preliminary investigation of some physio-chemical
properties has put into evidence that the anthropogenic pollutant action is occuring mainly in Menzel
Bourguiba near-shore area and, with a weaker impact, in Menzel Abderrahmen and Bizerte areas.
This action is likely to be less evident in the southern and eastern near-shore part of the lagoon, where the
coastal landscape seems to be more preserved. However, to assess environmental risk for lagoon’s natural
media and human society, we should prepare and maintain an inventory of the results of all physiochemical and biological analyses performed on both total water and sediment samples taken from all sites.
Keywords: Urbanization, Industrialization, Anthrpogenic action, Ecological degradation.
1. Introduction
La lagune de Bizerte, situé dans le Nord tunisien, entre les 2 latitudes N37 08’ et N37 16’, est
une dépression de 130 km² connu depuis longtemps par sa position géostratégique du fait qu’elle est
reliée d’une part à la mer méditerranée par un canal artificiel d’environ 1500 m de long et 300 m de large
et d’environ 12 m de profondeur et d’autre part au lac Ichkeul par un chenal étroit et sinueux appelé Oued
Tinja d’environ 5 km de long (Ouakad, 2000). Depuis le début du siècle dernier, cette lagune est utilisée
comme un parc d’aquaculture et de pêcherie. Cependant, depuis plusieurs années, on assiste à un
développement urbain sur les bords de la lagune caractérisée par l’implantation de sites industriels
importants comme le complexe sidérurgique « El Fouledh », La SOCOMENA à Menzel Bourguiba et la
cimenterie de Bizerte. Ces unités industriels, les eaux usées domestiques et les décharges municipales à
ciel ouvert éparpillés autour de la lagune peuvent jouer un rôle polluant majeur qui pourrait conduire à
une dégradation des conditions écologiques de ce plan d’eau. En effet, les eaux usées, les eaux de
ruissellement et l’érosion des zones côtières peuvent apporter plusieurs types de polluants chimiques dans
les milieux marins ou lagunaires dont le degré de contamination dépend des traitements qu’ont subit,
antérieurement, les déchets urbains ou industriels, du climat ou de la période annuelle. D’un façon
générale, une grande partie des particules en suspension dans l’eau et qui sont associés aux contaminants
chimiques finissent par se déposer dans les fonds marins et sont ainsi intégrées dans les sédiments
(WSDE, 1990). Ces contaminants peuvent être accumulés dans les tissus des populations marines en
contact direct avec les sédiments ce qui pourrait poser un risque majeur à la santé humaine en suivant la
chaîne trophique.
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Ainsi et dans le cadre du projet de coopération INRST-JICA intitulé « Etude de la pollution
environnementale des lagunes côtières méditerranéennes », un travail de recherche a été mené dans la
lagune de Bizerte afin d’étudier l’état actuel de pollution de tout ce milieu écologique fragile: sol,
sédiments marins, eau et organismes vivants et déterminer ainsi l’impact des activités humaines sur
l’évolution de ce milieu.
2. Etude Granulométrique
L’analyse granulométrique des sédiments séchés à l’air libre s’est effectuée grâce à la méthode
utilisant la pipette de Robinson et qui se base sur la vitesse de sédimentation des différentes particules qui
constituent les sédiments marins.
Figure 1. Carte granulométrique de la lagune de Bizerte
Figure 1. Granulometric map of Bizerte lagoon.
D’après la figure 1, nous constatons que les sédiments de la lagune de Bizerte ont une distribution spatiale
granulométrique assez spécifique qu’on a pu mettre en évidence en se basant sur le pourcentage des
argiles dans les sédiments. 3 profils granulométriques ont ainsi pu être identifiés :
*La frange littorale de la lagune est généralement sableuse avec un pourcentage moyen de cette fraction
avoisinant les 80%. La partie sud de la lagune est caractérisée par une bande à texture légère plus large
caractérisée par la présence de débris de coquillage. Ce sable coquillé caractérise aussi la partie Nord-Est
de la lagune du côté de Menzel Jemil.
*En s’éloignant des côtes de la lagune, les sédiments prennent une texture limoneuse à argilo-limoneuse
avec une moyenne de 23% pour les argiles et 22% pour les limons. Ce faciès prédomine la zone Est de la
lagune.
*La partie centrale et occidentale de la lagune à une texture plus lourde caractérisée par un pourcentage
des argiles sodiques (saturés par les ions Na+) de l’ordre de 37%. On note que la fraction sableuse est
faible dans ce faciès ne dépassant guère les 35% et que les débris de coquillage sont relativement
inexistants. Ces argiles sont caractérisés par leur couleur gris foncé et leur aspect plastique et glaiseux. La
plus grande partie du matériel argileux de la lagune de Bizerte provient du lac Ichkeul (Ouakad, 2000).
3. La capacité d’échange cationique (CEC)
Lorsqu’une terre est placée au contact d’une solution de sel soluble (dans notre cas l’eau de mer),
on aboutit à un système en équilibre ou équilibre d’échange dans le quel les ions se répartissent en deux
phases : la phase solide adsorbante (les feuillets d’argile; la matière organique…) et la phase liquide ou
solution libre.
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Figure 2. Carte de la capacité d’échange cationique des sédiments
Figure 2. Sediments cation exchange capacity map.
D’après la figure 2 qui représente la répartition spatiale de la CEC dans la lagune de Bizerte, nous
constatons que cette répartition ressemble dans son allure générale à la carte granulométrique.
•
Tout au long de la côte et surtout dans la partie Sud-Est et Est de la lagune, la CEC est très faible
oscillant entre 1,09 meq/100g et 5meq/100g. Cette faiblesse peut être expliquée par la nature
sableuse et squelettique de ce faciès.
• La partie centrale est caractérisée par une CEC élevée dépassant les 10 meq/100g caractérisant,
généralement, le faciès argileux de la lagune.
• Le reste des sédiments ont une CEC oscillant entre 5 et 10 meq/100g qui correspond au faciès
limoneux à argilo-limoneux de la lagune.
Cependant, la CEC ne suit pas toujours proportionnellement la texture des sédiments surtout dans le
faciès sableux. En effet, 2 zones situés à la proximité du littoral sont caractérisées par une CEC assez
élevée :
• Au niveau de la décharge municipale et le dépôt du complexe « El Fouledh » de Menzel
Bourguiba, la CEC est de l’ordre de 11 meq/100g
• Au niveau de l’embouchure de l’oued Tinja, la CEC moyenne de l’ordre de 15,9 meq/100g est la
plus élevée de toute la lagune.
Etant donné que la CEC dans ces deux zones ne peut plus être attribuée seulement à la texture des
sédiments, l’autre facteur qui pourrait influencer ce paramètre c’est le taux de la matière organique qui
contribue à l’amélioration de la CEC.
En effet, la première zone est situé à la proximité d’une décharge municipale dont les déchets ménagers
sont caractérisés par un pourcentage de matière organique appréciable (65%) qui peut transiter par
ruissellement au niveau de la lagune.
En ce qui concerne la deuxième zone, le dépôt alluvial qu’apporte l’oued Tinja au niveau de son
embouchure avec la lagune contribue largement à l’élévation de la CEC des sédiments à ce niveau.
Ouakad (1982) indique que les teneurs de carbone organique de la lagune sont comprises entre 0,9 et
1,8% avec une auréole de concentration qui correspond au pro-delta de l’oued Tinja.
4. La conductivité électrique (CE)
Ce paramètre mesuré grâce à un conductimètre après agitation d’une heure d’un échantillon de
sédiment dans l’eau distillé peut nous donner une idée sur l’état de saturation de l’échantillon et d’une
manière plus générale la salure d’un échantillon donné.
D’après la figure 3, la majeure partie de la lagune est caractérisé par une CE moyenne de 9,2 mmhos/cm.
La zone littorale de la lagune est caractérisée par une CE faible à l’exception de la bande côtière Ouest de
la lagune où la CE dépasse les 11 mmhos/cm pour atteindre 16 mmhos au même endroit où on a
enregistré une CEC élevé pour un faciès à texture légère.
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Figure 3. Variation de la conductivité électrique dans les sédiments
Figure 3. Electric conductivity variation in sediments
Cette valeur élevé de la CE indique que les sédiments de la zone côtière juxtaposant la zone industrielle et
la décharge municipale de Menzel Bourguiba sont soumises à un flux ionique important provoquant leur
saturation. Song et al (1999) signalent que la conductivité électrique dans les sédiments augmente avec le
flux ionique dans l’eau. En effet, Ben Guirat (1997) rapporte que le complexe sidérurgique de Menzel
Bourguiba, en plus des 50.000 t de résidus solides que génère l’élaboration de la fonte, il y a récupération
de près de 1.000 t/an de poussières dégagées par les fourneaux et composées principalement de métaux
non-ferreux. Ces poussières sont stockées à l’air libre et peuvent engendrer, grâce aux eaux de
ruissellement des pluies, une contamination du lac par les métaux lourds toxiques.
5. Le Phosphore
Etant donné que le pH des sédiments de la lagune varie entre 7,75 et 9,01 avec une moyenne de
8,45, la méthode d’extraction du phosphore adsorbé sur la phase solide et facilement accessible aux
plantes est celle d’Olsen. En effet, le P est extrait au moyen d’une solution 0,5 N de bicarbonate de
sodium (NaHCO3) à pH 8,5. A ce pH qui avoisine le pH moyen des sédiments, l’activité du calcium est
suffisamment réduite, ce qui permet une solubilisation accrue de P et évite certaines réactions secondaires
telle que la reprécipitation de certains phosphates calciques.
Figure 4. Répartition du P assimilable dans les sédiments
Figure 4. Easily extractable P in sediments.
Figure 5. Répartition du P inorganique
Figure 5. Inorganic P in sediments
La figure 4 nous donne une idée générale sur la distribution spatiale du P assimilable dans les sédiments.
La zone littorale Sud-Est et Est est caractérisée par une concentration en P < 15 ppm. En la comparant
avec la figure 5 qui représente le phosphore inorganique dans les sédiments extrait par HCl/HNO3 (Aqua
Regia), on constate que cette même zone est caractérisée par la concentration en Pi la plus faible (< 500
ppm).
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La distribution spatiale du phosphore assimilable présente pratiquement la même allure que celle de la
teneur en matière organique déterminé par Ouakad (2000). La zone présentant la teneur en P assimilable
la plus importante coïncide avec l’auréole de concentration de la matière organique qui correspond au
pro-delta de l’oued Tinja. Le P assimilable correspond donc au P adsorbé sur le complexe adsorbant
argilo-humique. En effet, Ouakad (2000) rapporte que la matière organique s’associe à la matrice
argileuse et plus particulièrement avec la smectite pour former un complexe organo-minéral
caractéristiques des pro-deltas méditerranéens.
6. L’azote total
Le dosage de l’azote total dans les sédiments s’est effectué par la méthode Kjeldhal qui consiste
à l’attaque du substrat par l’acide sulfurique concentré brouillant et en présence d’un catalyseur au
sélénium pour transformé l’azote des composés organiques en sulfate d’ammonium.
Figure 6. Pourcentage de l’azote totale dans les sédiments
Figure 6. Total Nitrogen percentage in sediments
La distribution spatiale de l’azote total contenu dans les sédiments de la lagune (Fig. 6) montre que
l’étroite frange littorale Sud-Est et Est présente la concentration en N la plus faible (< 0,15%). D’une
façon générale, on peut distinguer 3 zones ayant une forte concentration en azote total (> 0,25%) :
• Une étroite bande côtière au niveau de la partie Sud de la lagune où on a enregistré la
concentration en N total la plus élevée de toute la lagune (0,6%). Cette teneur élevée en N peut
être attribué qu’au flux de matière organique que pourrait engendrer la décharge municipale du
côté de Menzel Bourguiba et plus à l’Est, à l’azote minérale qui pourrait ruisseler vers la lagune
des terres agricoles juxtaposant après lessivage (terrain en pente).
•
La côte Nord-Ouest de la lagune qui correspond à une concentration importante de matière
organique dans les sédiments suite aux apports alluviaux de l’oued Tinja.
• Une étroite bande côtière au niveau de la ville de Menzel Abderrahmen qui a probablement une
origine organique.
7. Conclusion
Suite à cette petite contribution à l’étude de quelques propriétés physico-chimiques des sédiments de
la lagune de Bizerte, l’étude granulométrique des sédiments de la lagune a révélé l’existence de 3 faciès
sédimentaire:
•
•
•
Un faciès à texture sableuse dans la frange littorale de la lagune, ayant généralement une faible
CEC, des concentrations en N et P moins importantes surtout dans la partie Sud-Est à Est.
Un faciès à texture lourde, argileuse dans la partie centrale ayant une CEC élevé et une
concentration en N total et P assimilable importante dans sa partie ouest là ou le dépôt alluvial
apporté par l’Oued Tinja est prépondérant.
Un faciès à texture intermédiaire qui caractérise le reste des sédiments de la lagune.
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L’analyse chimique des sédiments a montré que :
• la frange littorale occidentale jusqu’à la zone industrielle de Menzel Bourguiba se caractérise par
une forte CE, une forte concentration en azote totale ainsi qu’une forte concentration en P
assimilable dans sa partie nord et en P inorganique dans sa partie sud.
• La frange littorale Sud-Est à Est se distingue par des concentrations en N et P qui correspondent
aux caractéristiques physico-chimiques des sédiments.
On peut alors émettre quelques hypothèses d’après les données que nous disposons :
• Les paramètres physico-chimiques des sédiments étudiés dans ce travail sont soumis à des
variations ayant des origines naturelles comme les apports alluviaux et les courants giratoires du
secteur central ou bien anthropiques comme dans la région de Menzel Bourguiba et de Menzel
Abderrahmen.
•
La zone industrielle et la décharge municipale de Menzel Bourguiba semblent avoir un effet
contaminant majeur mis en évidence dans la zone côtière juxtaposante par Ben Guirat (1997).
En effet, Long (1985) indique qu’une frange lagunaire côtière juxtaposant les zones urbaines se
caractérise généralement par des sédiments ayant des degrés de contamination et de toxicité plus
élevés que celle situé sur des côtes moins développé. La partie orientale de la lagune semble être
la moins touchée par l’action anthropique.
• Si des travaux antérieurs ont affirmé l’évolution de ce système écologique vers la dégradation
(Ouakad, 2000), une étude plus rigoureuse tenant en compte la biodisponibilité des éléments
chimiques dans les sédiments doit être effectuée afin de mieux interpréter la dégradabilité de cet
écosystème. En effet, nous avons constaté que le P échangeable ne représentait en moyenne que
3,6% du P inorganique présent dans les sédiments.
• L’analyse de tous les échantillons et la synthèse des résultats des différents travaux de recherche
s’avèrent une étape incontournable dans l’élaboration d’un document final servant de base de
données pour toute interprétation scientifique.
Acknowledgements
The authors would like to thank Pr. Ali M’hiri, director of Soil Sciences and Environment Laboratory
(INAT) for his help.
Références bibliographiques
Ben Guirat, S (1997). Contribution à l’étude de la pollution des terres agricoles par les rejets industriels
et miniers. Cas de la sidérurgie de Menzel Bourguiba et de la mine de Bou Grine. DEA de Géologie
appliquée à l’environnement. pp101. Faculté des Sciences de Tunis – INAT.
Long, E.R. (1985). Status and trends in sediment toxicity in Puget Sound. pp. 919-925. In: Oceans '85:
Conference Record. Vol. 2. Marine Technology Society, Washington, DC.
Ouakad, M (2000). Caractères sédimentologiques et géochimiques des dépôts superficiels de la lagune
de Bizerte (Tunisie septentrionale). P : 187-194.
Song, Y and M, Müller (1999). Sediment-Water Interactions in Anoxic Freshwater Sediments. Lecture
Notes in Earth Sciences. pp 111. Springer Editions.
WSDE (1990). Final Environmental Impacts Statement For The Washington State. Sediment
Management Stabdards. Chapter 173-204 WAC.
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