analyses physico-chimiques du gazon irrigué par les eaux usées

REVUE INTERNATIONALE D'HÉLIOTECHNIQUE
N° 46 (2015) 1-7
http:\\www.comples.org
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ANALYSES PHYSICO-CHIMIQUES DU GAZON IRRIGUÉ PAR LES EAUX USÉES
ÉPURÉES DE LA STATION M’ZAR DU GRAND AGADIR- MAROC
Brahim BOUDINAR1, Hind MOUHANNI1, Mustapha HOUARI2, Abdelaziz BENDOU3
1
2
Institut Supérieur des Pêches Maritimes, Agadir, Maroc
Responsable environnement, Régie Autonome Multiservices d’Agadir (RAMSA), Maroc
3
Ecole Nationale du Commerce et de Gestion, Agadir, Maroc
Reçu le 4-11-2014, en ligne 10-12-2014
RESUME
Cette étude a pour objectif d’évaluer les concentrations des éléments majeurs et des éléments métalliques dans
les feuilles du gazon irrigué par les eaux usées épurées (EUE) et les eaux de puits. Les feuilles du gazon ont été
analysées à l’ICP (spectromètre par torche à plasma) après deux ans d’irrigation pour les trois variétés du gazon :
V1 (Pencross),V2 (Ray Gras Anglais) et V3 (mélange du Ray Gras Anglais et le fétuque rouge) des deux types
d’eau d’irrigation. Les résultats ont montré que les EUE de la station M’zar assurent à la plante gazon les
éléments majeurs nécessaires (NPK) et les autres en trace qui sont des constituants essentiels des enzymes et des
catalyseurs indispensables pour les métabolismes de la plante.
Mots clés : Eaux usées épurées, métaux lourds, éléments majeurs, réutilisation, irrigation, gazon.
ABSTRACT
This study aims to assess the concentrations of major elements and metal elements in the leaves of grass irrigated
by reclaimed waste water (RWW) and ground water. The leaves of grass randomly selected were analyzed in
ICP after two years of irrigation for the three varieties of grass: V1 (Pencross), V2 (English Ray Gras) and V3
(mixing English and red fescue) of the two types of water irrigation. The results showed that the RWW of M'zar
plant provide of the grass plants the major elements necessary (NPK) and metal elements which are crucial for
enzymes and chemicals reactions of the plant catalysts.
Key words: Reclaimed wastewater, heavy metals, major elements, reuse, irrigation, gras.
1. INTRODUCTION
La région d’Agadir est caractérisée par un climat aride, des ressources en eau très limitées et des sols
pauvres en éléments nutritifs. Le secteur agricole est le plus grand consommateur d’eau dans la région.
De ce fait, l’utilisation des eaux usées épurées (EUE) en agriculture est une bonne alternative qui
contribuera à préserver les ressources en eau de la région. De plus, vu la richesse des EUE en éléments
fertilisants, cette solution permettra le recyclage de ces éléments et la diminution de l’usage abusif des
engrais.
La station M’zar du grand Agadir dispose de 3 processus: (i) le traitement primaire par décantation dans
13 décanteurs qui ont une capacité de 75 000 m3, (ii) le traitement secondaire par infiltration sur sable
dans 64 filtres, leur capacité est de 30000 m3, (iii) le traitement tertiaire par désinfection à UV dans six
réacteurs, leur capacité est de 30 000 m3.
Le potentiel actuel de la station est de 50 000 m3/j, le volume désinfecté et réutilisé dans les golfs
d’Agadir est de 4000 m3/j et atteindra 30 000 m3/j à moyen terme.
Dans ce contexte, plusieurs études ont été menées pour évaluer les effets de la réutilisation de ces eaux
sur les paramètres de croissance des plantes du gazon et la qualité microbiologique après irrigation par
les eaux de la station désinfectée à l’hypochlorite de sodium. Les résultats ont montré que la
concentration des coliformes fécaux, totaux et des streptocoques dans la plante gazon répond à la
norme OMS mais hypochlorite de sodium a un effet négatif sur la croissance de la plante (nombre des
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talles, la longueur des feuilles et des racines [1-5]. Ces résultats sont en accord avec ceux de Vuokko
(2010) [6] et Pedrero (2009) [7].
Cette étude s’intéresse à la physico-chimique de la plante du gazon irriguée par les EUE. Elle présente
les analyses des éléments majeurs et des métaux lourds dans la plante, les sols et les eaux d’irrigation
pour évaluer les effets de la réutilisation continue des EUE sur le gazon des golfs.
2. MATERIELS ET METHODES
2. 1. Site expérimental
Les essais in situ sont réalisés sur le site de la station d’épuration de M’zar Ait Melloul où des
plateaux à essais ont été préparés dans deux zones expérimentales : une pour les essais utilisant les
eaux épurées de la station pour l’irrigation et l’autre pour l’utilisation des eaux de la nappe phréatique
(eau de puits) pour l’irrigation.
2. 2. Qualité physico-chimique des deux types d’eaux d’irrigation
Les analyses physico-chimiques des eaux usées épurées de la station et les eaux de puits ont données
les résultats suivant :
Tableau 1 : Résultats du bilan ionique des eaux épurées et des eaux de la nappe (puits) utilisées pour l’irrigation
Eau de la nappe
Eau épurée
pH
7,1
7,2
EC à 25°CdS/m
0,5
4,12
Chlorure Cl- (mg/l)
108
610
Potassium K+ (mg/l)
2,73
42
Sodium Na+ (mg/l)
31,22
477
Calcium Ca++ (mg/l)
44,6
244,8
Magnésium Mg++ (mg/l)
31,1
62,1
Azote total (mg/l)
1,5
44,6
Phosphore (mg/l)
0,39
8,85
BicarbonateHCO3- (mg/l)
191
317
Sulfate SO4 -- (mg/l)
10
85
Nitrate N-NO3(mg/l)
5,2
350
SAR : sodium
adsorption ratio
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Les analyses des EUE et des eaux de la nappe montrent que :
 Les eaux de la nappe sont classées C2S1. Elles peuvent être utilisées sur n’importe quel type
de sol avec un risque minimal d’accumulation du sodium
 Les eaux usées épurées sont classées C4S1. Elles sont très salines (CE = 3,15 ds/m).
Cependant, elles peuvent être appliquées sur n’importe quel type de sol vu la valeur du SAR<
10.

Les eaux épurées ont une charge ionique importante vue les teneurs des chlorures, du sodium
et des nitrates
2. 3 Protocole expérimental
Dans l’objectif d’évaluer les concentrations des éléments majeurs et les éléments métalliques dans les
feuilles du gazon irrigué par les EUE et les eaux de puits, des plateaux ont été ensemencés par trois
variétés du gazon V1 (Pencross), V2 (Ray Gras Anglais) et V3 (mélange du Ray Gras Anglais et le
fétuque rouge). Les plateaux sont étanches et doté d’un tube pour la récupération des lixiviats (figure
1). Après deux ans d’irrigation et de suivi de la plante, les parties aériennes des échantillons du gazon
ont été analysées pour les trois variétés de gazon et les deux types d’eau d’irrigation. En parallèle, des
échantillons du sol et des eaux avant et après irrigation sont aussi analysés.
Figure 1 : dispositif des plateaux à essais pour le gazon irrigué par les EUE
et les eaux de la nappe phréatique
2. 4 Méthode d’analyse
Les analyses des éléments majeurs, des métaux lourds sur les gazons et les sols avant et après
irrigation ont été réalisées, après minéralisation, par ICP-OES sur l’appareil 720-ES Varian, suivant la
norme NF EN 11885. Les minéralisations des échantillons s’effectuent de la façon suivante: pour une
prise d’essai d’environ 1g de solide, on ajoute environ 25 ml d’eau ultra pure, puis 3 ml d’acide
nitrique concentré et 9 ml d’acide chlorhydrique. Pour les liquides, une prise d’essai de 25 ml auquel
on ajoute 6 ml d’acide nitrique. Les échantillons sont placés sur le plateau du minéralisateur pour être
minéralisés à 105° C pendant 3 heures. A partir de la solution mère minéralisée, plusieurs dilutions
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décimales ont été préparées par la suite pour une analyse à l’ICP. Cet appareil est constitué d’une
torche positionnée horizontalement qui permet l’analyse d’éléments à très faibles teneurs en même
temps que de fortes teneurs. Chaque échantillon a été analysé successivement 10 fois après passage
d’un blanc et de 5 points d’étalonnage. La durée d’analyse des 10 passages successifs de l’échantillon
est de 15 minutes et 54 secondes soit une durée d’analyse de 1 minute et 35 secondes par échantillon.
3. RESULTATS ET DISCUSSION
Tableau 2 : Analyse des éléments majeurs de la plante gazon des deux types d’eau d’irrigation
Gazon
Eléments majeurs en g/Kg de matière sèche
Eau de puits
Eau épurée
7
11,8
Phosphore total (g/Kg)
2,49
4,92
potassium total (g/Kg)
8,8
32,2
Carbone (g/Kg)
41,4
35,8
Sodium (g/Kg)
0,57
3,98
Magnésium (g/Kg)
3,04
4,66
Calcium (g/Kg)
7,73
11,6
Azote total (g/Kg)
Les analyses des éléments majeurs dans le tableau 2 montrent en partie que les concentrations de
l’azote, du phosphore et du potassium (NPK) dans les feuilles du gazon irrigué par les EUE sont
supérieures à celles des feuilles du gazon irrigué par les eaux de puits. Ceci pourrait être expliqué par
la richesse des EUE en azote sous forme des nitrates qui est la forme d’azote la plus disponible et
indispensable à la croissance de la plante [7-8]. Ce qui est en accord avec les résultats de l’évolution
de la germination et de la croissance de la plante gazon (nombre de talles, longueur des feuilles, poids
frais et poids sec) favorisée par les éléments fertilisants contenus dans les EUE [1-2].
En d’autre partie, la concentration du carbone dans le gazon irrigué par les deux types d’eaux est
élevée. Et puisque tous les plateaux ont le même protocole expérimental, le sol constitue une source du
carbone pour le gazon dans les deux cas d’irrigation.
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Tableau 3 : Analyse des éléments métalliques de la plante gazon des deux types d’eau d’irrigation
Eléments métalliques
Gazon
Mélange du sol :
mg/Kg de MS
75% TV + 25%
Eau de puits
Eau épurée
Sable
Ag
<0,5
<0,5
<0,4
Al
311
517
14813
Fe
398
1176
18556
Mn
89,1
117
291
Sn
142
423
6440
Sr
57,2
72,4
183
As
<0,5
0,51
5,63
B
8,09
22,2
11,00
Ba
24,7
24
64,5
Be
<0,5
<0,5
0,50
Cd
<0,5
<0,5
0,40
Co
<0,5
0,95
6,13
Cr
8,02
5,72
41,2
Cu
5,32
8,28
10,8
Mo
0,88
1,06
0,84
Ni
5,22
8,42
15,49
Pb
0,59
1,31
33,3
Sb
<0,5
<0,5
1,12
Sm
<0,5
<0,5
2,93
Se
1,89
1,97
3,23
Ti
6,26
36,2
237
V
0,66
2,75
40,5
Zn
17,7
22,5
45,7
D’après le tableau 3, les concentrations des métaux lourds dans les feuilles du gazon et les eaux
d’irrigation sont très faibles en comparaison avec les sols. Les effluents domestiques et industriels de
la station présentent des concentrations très faibles en métaux lourds en raison de l’absence des
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activités industriels et artisanales qui les produisent. Donc, les qualités de ces deux types d’eaux ne
posent aucun risque pour l’irrigation puisqu’elles répondent à la norme OMS des eaux d’irrigation.
Cependant, les teneurs naturelles en éléments métalliques dans le mélange du sol est originaire d’une
richesse du matériau parental et du type d’horizon d’où les prélèvements de la terre végétale et du
sable sont effectués. Plusieurs éléments dans ce mélange présentent des teneurs qui dépassent la
gamme des valeurs ordinaires à savoir : Ag, Al, Fe, Mn, Sn, Sr, Se, Ti. Par ailleurs, leur teneur est
sous la gamme de fortes anomalies naturelles considérées par Baise Denis (2000) puis Dère Cristelle
et al. (2006).
Cependant, plus de 85% des éléments métalliques appliqués sont susceptibles de s'accumuler dans le
sol, et peuvent être filtrés vers les eaux souterraines et cause une contamination. La limite de toxicité
dépendra du type de plante, également du type de sol.
Néanmoins, quand un élément est ajouté au sol irrigué, il peut être inactivé par des réactions
chimiques ou bien il peut s'accumuler dans le sol jusqu'à ce qu'il atteigne un niveau toxique. D'autre
part, certaines structures du sol peuvent maintenir ces éléments et les rendent agressifs au niveau
racinaire et engendre des perturbations des processus enzymatiques et aussi un blocage du processus
d’autoépuration.
Le système d'irrigation peut également affecter l'absorption des éléments toxiques pour les plantes. Par
exemple, l’irrigation par arrosage peut poser un plus gros risque d'absorption de ces éléments toxiques
par les feuilles d’après André Gros. (1997).
4. CONCLUSION
Les résultats de cette étude argumentent la réutilisation des eaux usées épurées en irrigation des
terrains des golfs moyennant des directives permettant une réutilisation raisonnée sans impacts
négatifs. En général, les EUEde la station M’zar préconisent à la plante gazon les éléments majeurs
nécessaires (NPK) et les autres en trace qui sont des constituants essentiels des enzymes, des
catalyseurs indispensables aux réactions chimiques de la plante. Tous ces éléments ne sont pas
toxiques mais certains parmi eux sont indispensables à la croissance végétale (Fe, Mn, Mo, Zn).
Remerciements
Nos remerciements s’adressent à la Régie Autonome Multiservice d’Agadir, l’Office Régionale de
Mise en Valeur Agricole du Souss Massa Daraa et le laboratoire de chimie des eaux de Besançon en
France.
Références
[1] MOUHANNI, H., H.HAMDI, A.BENDOU, L.BENZINE "Réutilisation des eaux usées épurées pour
l’irrigation du gazon des golfs : Impact sur la germination et la croissance du gazon", Revue Internationale
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usées épurées en irrigation : analyse ionique des sols".Revue Déchets Sciences et Techniques 59, 1-6 (2011).
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grass: the case of plant M’zar Agadir-Morocco", Water 3, 1128-1138 (2011).
[4] Mouhanni, H., Hamdi, H., Bendou, A., Cavalli, E., Benzine, L.."Impact de la réutilisation des eaux usées
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[6] Vuokko, O. K. S, Tapio and Pekka E. P.,"Bilateral Collaboration in Municipal Water and Wastewater
Services in Finland", Water 2, 815-825 (2010).
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