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DEPARTEMENT DES SCIENCES DE LA TERRE
DEPARTMENT OF EARTH SCIENCES
LABORATOIRE DE GEOSCIENCES DES FORMATIONS
SUPERFICIELLES ET APPLICATIONS
LABORATORY OFGEOSCIENCES OF SUPERFICIAL
FORMATIONS AND APPLICATIONS
Mémoire présenté en vue de l’obtention du Diplôme de Master en Sciences de la Terre
Spécialité : Géosciences des Formations Superficielles
Option : Sol, Eau, Sciences Géotechniques
Par
ABARA A BIABAK INDRICK
Matricule : 15I2572
Licencié ès-Sciences
Sous la co-direction de
Dr. NOA TANG-ONANA Sylvie Désirée Dr. TCHAKAM KAMTCHUENG Brice
Chargée de cours Chargé de recherche
ENS IRGM
REPUBLIQUE DU CAMEROUN
**********
UNIVERSITE DE YAOUNDE I
**********
FACULTÉ DES SCIENCES
**********
CENTRE DE RECHERCHE ET DE
FORMATION DOCTORALE
**********
SCIENCES, TECHNOLOGIE ET
GÉOSCIENCES
REPUBLIC OF CAMEROON
**********
THE UNIVERSITY OF YAOUNDE I
**********
FACULTY OF SCIENCE
**********
POST GRADUATE RESEARCH AND
TRAINING PROGRAMME
**********
SCIENCES, TECHNOLOGY AND
GEOSCIENCES
i
DEDICACE
ii
Je rends grâce à Dieu qui m’a toujours donné la santé, la force et les moyens de réaliser
ce travail. En effet, cette recherche a été très laborieuse, tellement laborieuse que, tout seul,
elle aurait été une mission quasiment impossible. Qu’il me plaise donc d’exprimer toute ma
gratitude et mes très sincères remerciements à tous ceux qui y ont apporté leur contribution.
Je remercie les docteurs Noa Tang-Onana Sylvie Désirée et Tchakam Kamtchueng
Brice qui, malgré leurs nombreuses occupations ont bien voulu superviser ce travail, ils ont pris
des risques énormes pour que ce travail soit réalisé. Puissiez-vous recevoir ici, l’expression de
ma sincère et profonde gratitude.
J’exprime ma profonde gratitude à tous les enseignants du Département des Sciences de
la Terre et de l’Univers de l’Université de Yaoundé I pour leurs enseignements et conseils, je
pense particulièrement au Chef de Département des Sciences de la Terre le Pr. Ndjigui Paul-
Désiré ; aux professeurs Nzenti Jean Paul, Kamgang Pierre, Ndam Ngoupayou Jules Rémy,
Yongue Fouateu Rose, Nkoumbou Charles, Medjo Eko Robert, Njilah Issac Konfor,
Tchouankoue Jean Pierre, Temdjim Robert, Yene Atangana Joseph, Bisso Dieudonné, Nyeck
Brunot, Onana Vincent Laurent, Ganno Sylvestre, Abossolo Angue Monique, Ekomane
Emile ; Les docteurs Mouafo Lucas, Ngo Bidjeck Louise Marie, Temga Jean Pierre, Ngo
Belnoun Rose, Eyong John Takem, Ntsama Atangana Jacqueline, Metang Victor, Anaba Onana
Achille, Elisé Sababa.
Un merci spécial au Chef du quartier Mbalmayo de Dizangué qui nous a autorisé et
permis de travailler en toute sécurité dans le lac. Un merci incommensurable a notre piroguier
qui par son expérience a su faire preuve de professionnalisme en nous permettant la navigation
dans le lac en toute sécurité. Nous pensons également à notre guide Raimond, qui non seulement
nous a facilité la tâche dans la communication avec les autorités locales mais aussi en nous
montrant notre chemin tout au long de notre campagne.
J’exprime une reconnaissance particulière à tous mes aînés académiques, notamment
Ekoa Bessa Armel, Emmachoua Arrah Justine, Bamagalena Lucien, Onana Léandre,
Takam Guy Bertin, Mbita Arnold et Nsangou Daouda pour leurs encouragements, conseils
continus, aides et disponibilités.
iii
Je remercie tous mes camarades de promotion pour tous ces moments passés dans la
convivialité. Je pense en particulier à : Ambassa Bela Victorine, Aonsi Kamani Francis, Biami
Nya Diane, Tchinang Mbagang Laetitia, Fopa Keunang Brice, Fankou Fankou William,
Nguedong Leonel ; Takam Larissa ; Tchadji Jordan ; Akoumou Sandrine ; Bile Christian Sony,
Belomo Armel, Bahane Catherine, Ngaisso Sotche Raïssa, Djeufo Rodrigue, Essomba Leonel,
et Ndzengué Séraphine, merci pour vos encouragements, discussions scientifiques et les
suggestions apportées à ce travail.
Je remercie également ma grande famille, mes oncles, tantes et sœurs en particulier
Awono Olivier, Nyebe Lydie, Belomo Coco, Ndiem A Biabak Chancelle et Kouna A Biabak
Audrey, pour leurs soutiens inconditionnels, intarissables et perpétuels.
Je remercie mes amis Babaka Armand, Dieuhou Nganso Gabin, DJidere Sadou Ledoux,
Ombolo Nyebe Florent, Batomen Gaitana Fallone, Ntema’a Guilluamy, Bahoken Loick, Seke
Paul, et Djouda Ivanov, pour leurs soutiens incommensurables.
iv
DEDICACE................................................................................................................................i
REMERCIEMENTS................................................................................................................ii
TABLE DES MATIERES ......................................................................................................iv
LISTE DES FIGURES...........................................................................................................vii
LISTE DES TABLEAUX.......................................................................................................ix
LISTE DES SIGLES ET ACRONYMES .............................................................................. x
RESUME..................................................................................................................................xi
ABSTRACT............................................................................................................................xii
INTRODUCTION GENERALE ............................................................................................ 1
CHAPITRE I : MILIEU NATUREL ..................................................................................... 4
I.1. CADRE GEOGRAPHIQUE............................................................................................. 5
I.1.1. Localisation de la zone d’étude..................................................................................... 5
I.1.2. Climat............................................................................................................................ 5
I.1.3. Géomorphologie ........................................................................................................... 7
I.1.3.1. Orographie ............................................................................................................. 7
I.1.3.2. Hydrographie ......................................................................................................... 8
I.1.4. Végétation..................................................................................................................... 9
I.1.5. Sol ............................................................................................................................... 10
I.2. CADRE GÉOLOGIQUE................................................................................................ 10
I.3. MILIEU HUMAIN ET ACTIVITE ECONOMIQUE ................................................. 12
CHAPITRE II : MATERIELS ET METHODES............................................................... 25
II.1. MATERIELS ET TRAVAUX DE TERRAIN ............................................................ 14
II.1.1. Matériels de terrain.................................................................................................... 14
II.1.2. Travaux de terrain...................................................................................................... 14
v
II.1.2.1. Échantillonnage de l’eau ................................................................................... 14
II.1.2.2. Étiquetage et conservation des échantillons ....................................................... 17
III.1.2.3. Mesures sur le terrain ........................................................................................ 18
II.2. TRAVAUX EN LABORATOIRE ................................................................................ 19
II.2.1. Dosage des éléments traces métalliques (Mn, Fe, Cu, Cd, al) .................................. 19
II.2.1.1. Matériels et réactifs ............................................................................................ 19
III.2.1.2. Méthodologie .................................................................................................... 20
III.2.2. Cas des éléments majeurs et d’autres éléments chimiques ...................................... 20
III.2.2.1. Matériels et réactifs ........................................................................................... 21
III.2.2.2. Méthodologie .................................................................................................... 21
II.3. QUALITE ET TRAITEMENT DES DONNEES........................................................ 22
II.3.1. Qualité des données................................................................................................... 22
II.3.1.1. Utilisation d’un échantillon de référence : ERIL................................................ 22
II.3.1.2. Balance ionique .................................................................................................. 23
II.3.2. Traitement des données ............................................................................................. 23
II.3.2.1. Méthode hydrochimique..................................................................................... 23
II.3.2.2. Analyse Statistique Multivariée (ASM) ............................................................. 24
CHAPITRE III : RESULTATS............................................................................................ 38
III.1. NIVEAU DE VARIATION DES PARAMÈTRES PHYSICO-CHIMIQUES DES
EAUX DU LAC MBOLI ET LES EAUX SOUTERRAINES..................................... 27
III.1.1. Paramètres physiques ............................................................................................... 27
III.1.2. Paramètres chimiques............................................................................................... 27
III.1.2.1. Éléments traces métalliques .............................................................................. 27
III.1.2.2. Cations majeurs et somme des équivalents cations (TZ+
)................................. 28
III.1.2.3. Anions majeurs et somme des équivalents anions (TZ-
)................................... 28
III.1.2.4. Autres éléments en solutions : (NH4
+
, PO4
3-
, F-
, OD, SiO2) ............................. 28
III.1.2.5. Total des solides dissous (TDS) et la balance ionique (BI) .............................. 29
III.1.2.6. Typologie des eaux............................................................................................ 30
CHAPITRE IV : ESSAI D’INTERPRETATION ET DISCUSSION ..................................... 45
vi
V.1. DISTRIBUTION DES PARAMETRES PHYSICO-CHIMIQUES DANS LES
EAUX ETUDIEES .......................................................................................................... 34
V.1.1. Paramètres physiques ................................................................................................ 34
V.1.1.1. pH....................................................................................................................... 34
V.1.1.2. Conductivité électrique....................................................................................... 36
V.1.1.3. Température........................................................................................................ 38
V.1.2. Paramètres chimiques................................................................................................ 40
V.1.2.1. Éléments traces métalliques ............................................................................... 40
1.2.2. Cations majeurs...................................................................................................... 43
V.1.2.3. Anions majeurs................................................................................................... 45
V.1.2.4. Autres éléments en solutions (NH4
+
, PO4
3-
, F-
).................................................. 47
V.1.2.5. Oxygène dissous................................................................................................. 49
V.1.2.6. Total des solides dissous (TDS) ......................................................................... 50
V.1.2.7. Facies hydrogéochimiques ................................................................................. 51
V.2. ORIGINE DES ÉLÉMENTS CHIMIQUES PRESENTS DANS LES EAUX DU
LAC ET LES EAUX SOUTERRAINES ...................................................................... 53
V.2.1. Analyse statistique multi-variée ................................................................................ 53
V.2.1.1. Matrice de corrélation ........................................................................................ 53
V.2.1.2. Analyse en composantes principales.................................................................. 54
V.2.2. Origines et facteurs environnementaux qui contrôlent la qualité physico-chimique
des eaux du lac et les eaux souterraines étudiées................................................................. 57
V.2. APTITUDE DES EAUX ETUDIEES A L’IRRIGATION......................................... 59
CONCLUSION GENERALE ............................................................................................... 62
PERSPECTIVES.................................................................................................................... 62
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES............................................................................. 69
ANNEXES
vii
Figure 1. Carte de localisation de la zone d’étude................................................................................ 6
Figure 2. Courbe ombrothermique de Bagnouls et Gaussen appliqué aux données
météorologiques de la région Dizangué (2007-2017)...................................................... 7
Figure 3. Carte des unités géomorphologiques de la zone d’étude.................................................... 8
Figure 4. Carte du réseau hydrographique de la région du lac Mboli................................................ 9
Figure 5. Vue partielle lac Mboli................................................................................................... 9
Figure 6. Esquisse géologique de la zone d’étude extrait de la carte géologique du Sud- Ouest 11
Figure 7. Présentation l’échantillonneur de Niskin............................................................................ 16
Figure 8. Échantillonnage d’eau souterraine : .................................................................................... 17
Figure 9. Illustration de l’étiquetage des échantillons d’un point prélevé dans le lac................... 18
Figure 10. Application de la mesure des paramètres physico-chimique ........................................ 19
Figure 11. Répartition d’ensemble des éléments chimiques majeurs dans les eaux du lac Mboli,
de la source et du forage..................................................................................................... 31
Figure 12. Diagramme de piper représentant le faciès des eaux du lac Mboli de la source et du
forage. ................................................................................................................................... 31
Figure 13. Évolution du pH dans les colonnes d’eau......................................................................... 35
Figure 14. Variation du pH dans les eaux souterraines ..................................................................... 36
Figure 15. Évolution de la conductivité électrique dans les colonnes d’eau .................................. 37
Figure 16. Variation de la conductivité dans les eaux souterraines ................................................. 38
Figure 17. Évolution de la température dans les colonnes d’eau ..................................................... 39
Figure 18. Variation de la température dans les eaux souterraines.................................................. 40
Figure 19. Évolution des ETM dans les colonnes d’eau ................................................................... 42
Figure 20. Variation des ETM dans les eaux souterraines ................................................................ 43
Figure 21. Évolution des cations et TZ+
dans les colonnes d’eau.................................................... 44
Figure 22. ariation des cations et TZ+
dans les eaux souterraines.................................................... 45
viii
Figure 23.volution des anions et TZ-
dans les colonnes d’eau ......................................................... 46
Figure 24. Variation des anions et TZ-
dans les eaux souterraines .................................................. 47
Figure 25. Évolution d’autres éléments en solution dans les colonnes d’eau................................. 48
Figure 26. Variation d’autres éléments en solution-
dans les eaux souterraines ............................ 48
Figure 27. Évolution oxygène dissous dans les colonnes d’eau....................................................... 49
Figure 28. Variation de l’oxygène dissous dans les eaux souterraines............................................ 50
Figure 29. Évolution de la TDS dans les colonnes d’eau.................................................................. 51
Figure 30. Variation de la TDS dans les eaux souterraines............................................................... 51
Figure 31. Proportions des éléments chimiques majeurs .................................................................. 80
Figure 32. Projection des paramètres physico-chimiques des eaux du lac, de la source et du
forage sur le plan factoriel F1 – F2................................................................................... 55
Figure 33. Aptitude des eaux du lac, de la source et du forage à l’irrigation selon le diagramme
de Wilcox. ............................................................................................................................ 60
Figure 34. Aptitude des eaux du lac, de la source et du forage à l’irrigation selon le diagramme
de Riverside. ........................................................................................................................ 61
ix
Tableau 1. Données climatiques de Dizangué couvrant la période de (2007 à 2017)................... 7
Tableau 2. niveau de variation paramètres physiques mesurés dans les colonnes d’eau du lac
Mboli.......................................................................................................................... 29
Tableau 3. Niveau du pH et qualité de l’eau (Anonyme, 2009) .................................................. 35
Tableau 4. Comparaison des concentrations des ETM présent dans la colonne des deux stations
de prélèvement dans le lac Mboli aux lignes directrices de l’US EPA : CMC et CCC
(USEPA, 2006) .......................................................................................................... 43
Tableau 5. matrice de corrélation entre les paramètres physico-chimiques des eaux du lac, de la
source et du forage ..................................................................................................... 58
x
ACP : Analyse en Composante Principale
ANOR : Agence des Normes et de la Qualité
BI : Balance Ionique
CCC : Critère de Concentration Continue
CE : Conductivité Electrique
CMC : Critère de Maximum Concentration
ETM : Eléments Traces Métalliques
HSDB : Hazardous Substances Data Bank
LAGE : Laboratoire d’Analyse Géochimique des Eaux
OD : Oxygène dissous
OMS : Organisation Mondiale de la Santé
TDS : Total des Solides Dissous
USEPA : United States Environmental Protection Agency
xi
Les éléments traces métalliques font partis des polluants les plus dangereux pour
l’homme et son environnement. Ces derniers associés à d’autres paramètres physico-chimiques
ont été étudiés dans les eaux du lac Mboli, ainsi que les eaux souterraines utilisées comme eau
de boisson par les populations riveraines de ce lac. Cette étude a donc pour but, de contribuer à
une meilleure connaissance des propriétés physico-chimiques de ces eaux, particulièrement les
éléments traces métalliques. L’approche méthodologique a consisté à effectuer des travaux sur
le terrain et en laboratoire qui ont permis l’échantillonnage des eaux ainsi que l’analyse de
nombreux paramètres physico-chimiques. Au niveau du lac, l’échantillonnage est fait dans la
colonne d’eau, en raison de deux échantillons par niveau (à la base, au milieu, et à la surface).
Huit échantillons ont été analysés, dont 6 dans le lac, un provenant de la source et un du forage.
Pour le traitement des données, la méthode hydrochimique et l’analyse statistique multivariée
ont été utilisées dans le cadre ce travail. Dans l’ensemble, Ces eaux sont acides à très faiblement
acide (4,34 ≤ pH ≤ 6,84), elles sont très faiblement minéralisées (27, 21 ≤ CE ≤ 51,22 µS/cm)
avec une température qui oscille de 26,3 à 32,5 °C. les ETM distribués dans ces eaux sont : Fe,
Al, Cu, Mn, Cd. La classification d’ordre de grandeur décroissant des éléments majeurs d’après
les concentrations moyennes d’ensemble est la suivante HCO3
-
> NO3
-
> Ca2+
> Mg2+
> Na+
>
SO4
2-
> Cl-
> K+
. L’observation des proportions de ces éléments majeurs dans le diagramme de
Piper a permis de visualiser deux faciès à savoir, le faciès chloruré sulfaté calcique et magnésien
qui représente 62,5 % des eaux et le faciès bicarbonaté calcique 37,5 %. Sur le plan
environnemental, dans le lac, le pH ≤ 5, l’OD ≤ 5 mg/l et les ETM (Al, Cu, Cd) présents à
chaque niveau de la colonne d’eau dépassant le seuil de l’USEPA présentent un risque toxique
pour les organismes aquatiques. Quant aux eaux souterraines utilisées comme eau de boisson,
la conductivité et l’Al mesurées dans ces eaux ne respectent pas les normes de l’OMS et ANOR,
par contre, seul le pH relevé au niveau de la source ne respecte pas ces normes. Les paramètres
physico-chimiques présents dans ces eaux ont diverses origines à savoir, géogénique,
anthropique et mixte. Ces eaux sont excellentes pour une utilisation agricole.
Mots clés : lac Mboli à Dizangue, éléments traces métalliques, colonne d’eau, physico-
chimique - eau souterraine
xii
Metal trace elements are among the most dangerous pollutants for humans and their
environment. These, combined with other physical and chemical parameters, have been studied
in the waters of Lake Mboli, as well as groundwater used as drinking water by populations
along the lake. This study aims to contribute to a better knowledge of the physical and chemical
properties of these waters, especially the metal trace elements. The methodological approach
involved field and laboratory work that allowed water sampling and analysis of many physical
and chemical parameters. At the lake level, sampling is done in the water column, due to two
samples per level (at the base, middle, and surface). Eight samples were analyzed, including 6
in the lake, one from the source and one from the borehole. For data processing, the
hydrochemical method and multivariate statistical analysis were used in this work. Overall,
these waters are acidic to very low acid (4.34 ≤ pH ≤ 6.84), they are very low mineralized (27,
21 ≤ CE ≤ 51.22 S/cm) with a temperature that ranges from 26.3 to 32.5 degrees Celsius. the
ETMs distributed in these waters are Fe, Al, Cu, Mn, Cd. Decreasing order of magnitude
classification of major elements based on the overall average concentrations is the following
HCO3
-
>NO3
-
> Ca2+
> Mg2+
> Na+
> SO4
2-
> Cl-
> K+
. Observing the proportions of these major
elements in the Piper diagram allowed us to visualize two facies, namely, the calcium sulphate
and Magnesian chlorinated facies, which account for 62.5 % of the water, and the 37.5 % pecic
bicarbonate facies. For the lake, the lower pH 5, the OD less than 5 mg/l and the MTEs (Al,
Cu, Cd) present at each level of the water column above the USEPA threshold pose a toxic risk
to aquatic organisms. As for groundwater used as drinking water, conductivity and Al measured
in these waters do not meet WHO and ANOR standards, however, only the pH at the source
does not meet these standards. The physical-chemical parameters present in these waters have
various origins, namely, geogenic, anthropogenic and mixed. These waters are excellent for
agricultural use. For groundwater, they are generally good for consumption.
Keywords: Lake Mboli at dizangue, metal trace elements, water column, physico-chemical,
groundwater
DISTRIBUTION DES ELEMENTS TRACES METALLIQUES DANS LES EAUX DU LAC MBOLI (DIZANGUE, LITTORAL-CAMEROUN)
2
Chaque jour des centaines de tonnes de polluants sont déversés dans
l’environnement. Parmi eux, les éléments traces métalliques sont considérés comme des
polluants très dangereux de l’environnement aquatique, à cause de leur rémanence et leur
tendance à la bioaccumulation dans les organismes aquatiques (Harte et al., 1991 ; Schuurmann
et Markert, 1998). La contamination des écosystèmes aquatiques par les éléments traces
métalliques demeure donc un sérieux problème d’environnement. Cela devient de plus en plus
inquiétant surtout à cause des maladies notées sur les populations qui y sont exposées (Oumar
et al., 2014). Ces éléments traces métalliques sont présents dans tous les compartiments de
l’écosystème aquatique, eau, sédiment, faune et flore (Forstner et Wittman, 1983 ; Berg et al.,
2009). Ces dernières années, la pollution par les métaux lourds est devenue un problème
d’actualité qui préoccupe toutes les régions du monde soucieuses de maintenir leur patrimoine
hydrique à un haut degré de qualité (Ben bouih et al., 2005).
Les ressources en eau sont rarement stables dans la nature à cause de plusieurs facteurs
environnementaux qui peuvent altérer sa constitution de base par diffusion, dissolution et
hydrolyse, ou même par simple mélange (Xiao et al., 2012 ; Yao et al., 2012). La pollution de
l'eau est une altération qui rend son utilisation dangereuse et perturbe l'écosystème aquatique.
La dégradation de la qualité des eaux de surface constitue l’un des problèmes
environnementaux majeurs auquel l’humanité est confrontée (Madjiki et al., 2013). En ce qui
concerne les études de la pollution des lacs, elles sont le plus souvent effectuées pour confirmer
les dégradations plus ou moins visibles. Elles apportent ainsi des informations plus précises
pour résoudre ces dégradations observées.
Le lac Mboli, objet du présent travail, est situé à proximité des plantations d’hévéa et de
palmier à huile. Malgré les activés qui s’y déroulent, principalement la pêche et l’agriculture,
le lac Mboli ne présente pas visiblement une quelconque dégradation. Cette approche
d’observation ne peut aucunement confirmer de manière scientifique que ce lac est en santé. En
effet, les lac Nyos et Monoun, sont des lacs ayant aujourd’hui une réputation mondiale à cause
des dégâts qu’ils ont causé. Ces derniers ne présentaient certainement pas des indices
quelconques qui pouvaient alerter les populations riveraines. C’est après les catastrophes
survenues en 1984 pour le lac Monoun et, 1986 pour le lac Nyos que ces derniers ont fait et
font l’objet de nombreuses études approfondies. Le lac Mboli, mal connu, est une ressource
d’épanouissement socio-économique des populations environnantes, pourrait être sujet à une
quelconque dégradation.
3
En effet, de manière générale, seule, des études physico-chimiques permettent de
comprendre les phénomènes qui s’y déroulent et en tirer des conclusions. Dans le cadre de cette
étude, Compte tenu des limites d’approvisionnement en eau potable dans cette zone, les
populations ont recours aux eaux souterraines pour la consommation et autres travaux
ménagers, une estimation de leur teneur en éléments traces métalliques est extrêmement
importante pour une évaluation correcte des dangers associés à leur consommation.
La présente étude a pour but principal de contribuer à une meilleure connaissance de la
concentration des ETM, mais aussi d’autres paramètres physico-chimiques dans les eaux du lac
Mboli et les eaux souterraines utilisées comme eau de boisson par les populations voisines du
lac. Les objectifs spécifiques sont :
- étudier l’évolution physico-chimique des eaux du lac Mboli dans la colonne d’eau et les
eaux souterraines environnantes du lac utilisées comme eau de boisson ;
- étudier la qualité physico-chimique de ces eaux (eaux du lac Mboli et les eaux
souterraines) ;
- identifier les principales origines des paramètres physico-chimiques des eaux du lac et
les eaux souterraines étudiées ;
- caractériser ces eaux sur le plan agricole.
Pour atteindre ces objectifs, le présent travail est subdivisé en quatre chapitres :
- le premier chapitre est axé sur le cadre naturel de la zone d’étude;
- le deuxième chapitre est basé sur la présentation des matériels et méthodes utilisés ;
- le troisième chapitre est consacré à la présentation des résultats obtenus sur le terrain et
en laboratoire ;
- le quatrième chapitre est l’interprétation et la discussion des principaux résultats obtenus.
DISTRIBUTION DES ELEMENTS TRACES METALLIQUES DANS LES EAUX DU LAC MBOLI (DIZANGUE, LITTORAL-CAMEROUN)
5
INTRODUCTION
Le présent chapitre a pour objectif de renseigner sur le cadre géographique, cadre
géologie ainsi que le milieu humain et économiques de la zone d’étude.
I.1. CADRE GEOGRAPHIQUE
I.1.1. Localisation de la zone d’étude
Situé dans le Département de la Sanaga Maritime, Dizangué se trouve à 13 kilomètres
d’Edéa le chef-lieu du Département. Chef-lieu de l’Arrondissement de même nom, Dizangué
est située dans la partie Sud de la Région du Littoral. L’arrondissement de Dizangué est limité
au sud et à l’est par l’Arrondissement de Mouanko, au nord par l’arrondissement d’Edéa II, à
l’ouest par l’Arrondissement de Douala 3ème
et la Dibamba. Ces coordonnées géographiques
sont 9°41’ et 9°50’ de longitude Est et entre 4°42’ et 4°53’ de latitude Nord. Dizangué est
marquée par la présence de nombreux lacs naturels. Le lac Mboli est le deuxième plus grand
lac de la ville, avec une superficie totale de 420 ha. Le lac Mboli se trouve au voisinage des
quartiers Mbalmayo et Bikoum qui sont situés du côté Nord de la ville de Dizangué (Fig. 1).
I.1.2. Climat
Le climat de Dizangué est une variante océanique du type guinéen (Suchel, 1988),
caractérisée par trois mois de déficit pluviométrique, deux mois a pluviométrie moyenne et sept
mois très pluvieux. C'est un type régional de transition entre le régime subéquatorial intérieur
et le régime de mousson de la côte (Suchel, 1972). Il est caractérisé par l'interaction entre la
masse d'air australe anticyclonique (Sainte Hélène et Indien) et les masses d'air du flux de
mousson. Les deux composantes essentielles du climat sont la température et la pluviosité.
La température s'élève à 26,5 °C de moyenne annuelle et varie peu durant l'année (Tab. 1). La
pluviosité est également forte avec 2343 mm d'eau annuelle (Tab. 1). Deux saisons
prédominent, Une longue saison pluvieuse allant de mars à octobre et une baisse légère de
température de juin à septembre qui marque la période la plus froide de la région. Une saison
sèche bien marquée, de novembre à février (Fig. 2).
6
Figure 1. Carte de localisation de la zone d’étude : (a) carte du Cameroun illustrant ses dix Régions ;
(b) Département de la Sanaga-Maritime dans lequel est illustré la localité d’étude ; (c) lac
Mboli et ses environs.
7
Tableau 1 : Données climatiques de Dizangué couvrant la période de (2007 à 2017).
Source : station météorologique de Douala
Figure 2. Courbe ombrothermique de Bagnouls et Gaussen (1957) appliqué aux données
météorologiques de Dizangué (2007-2017).
I.1.3. Géomorphologie
I.1.3.1. Orographie
D’après les observations effectuées sur le terrain, la zone d’étude est assez plate dans
l’ensemble. Cependant, on note à certains endroits des petites élévations. Une analyse de la
carte des unités géomorphologiques (Fig. 3) permet de subdiviser le site en deux unités en
fonction de l’altitude il s’agit de :
- l’unité morphologique basse comprise entre 15 - 40 m d’altitude environ, cette partie est
représenté par des bas-fonds marécageux ;
- l’unité morphologique haute comprise entre 40 -75 m d’altitude environ, représentant
les plaines .
Mois Jan. Fév. Mar. Avr. Mai. Juin. Juil. Aout. Sept Oct. Nov. Déc. T. Moy.
P(mm) 51 58 119 173 187 236 347 408 390 236 108 30 2343 -
T(°C) 27 28 28 27 27 26 25 25 25 27 27 27 - 26,6
0
40
80
120
160
200
240
0
80
160
240
320
400
480
Jan. Fév. Mar. Avr. Mai. Juin. Juil. Aout. Sept Oct. Nov. Déc. Température
(°C)
Précipitation
(mm)
Mois
P(mm) 2T(°C)
8
Figure 3. Carte des unités morphologiques de la zone d’étude extrait de la carte SRTM.
I.1.3.2. Hydrographie
Dizangué est entouré de lacs qui domine ainsi son hydrographie. Il s’agit des lacs :
Mboli, Nsipé (I, II, III), Ileka, Mwembe et le plus important est le lac Ossa. Le fleuve Sanaga
serpente la commune sur une distance de 8 km. On y trouve aussi quelques cours d’eau tels que
la rivière Mbanda, Nsipé, Kwakwa etc. On note aussi la présence de l’océan Atlantique du côté
de l’île Ndigle.
Le lac Mboli, d'environ 3 m de profondeur moyenne, d'une superficie totale de
420 ha, a une forme grossièrement rectangulaire orientée NW-SE. Il contient quelques
îles en son sein (Fig. 4). (Kossoni, 2003).
9
Figure 5. Vue partielle lac Mboli.
Figure 4. Carte du réseau hydrographique de la région du lac Mboli extrait de la carte topographique
de Mouanko
I.1.4. Végétation
Dans l’arrondissement de Dizangué comme dans tout le littoral atlantique, la végétation
est une forêt dense de type littoral atlantique. Les espèces caractéristiques sont Lophira alata et
Sacoglottis gabonensis. Lophira alata est surtout développé sur les interfluves tandis que
10
Sacoglottis gabonensis colonise les thalwegs aux sols hydromorphes (Letouzey, 1968 ; 1985).
Le taxon prédominant est l'espèce héliophile Lophira alata. Les individus de cette espèce
présentent une très grande circonférence (220 à 240 cm) donnant de grands ombrages, qui
bloquent le développement des Jeunes plantules. Ce qui implique un sous-bois clairsemé avec
quelques arbustes effilés et peu de lianes.
La végétation du côté nord du lac Mboli est constituée principalement d’espèce d’arbre,
du genre hévéa de la famille des euphorbiaceae et du palmier à huile implantée par la société
africaine forestière et agricole du Cameroun (SAFACAM).
I.1.5. Sol
Les sols de Dizangué sont des sols jaunes ferrallitiques sur roches sédimentaires
(Segalen, 1994). Ils ont une texture sableuse à sablo-argileuse. Les divers constituants de ces
sols sont la kaolinite, le quartz, la gibbsite, l'hématite, la gœthite (Segalen, 1994). La
ferrallitisation est caractérisée par une hydrolyse totale des minéraux primaires autres que le
quartz, l'élimination de la majeure partie des bases et d'une grande partie de la silice, la
néoformation de kaolinite et d'oxyhydroxydes de fer et d'aluminium (gibbsite, hématite). Du
fait de la pérennité des climats chauds et humides dans la zone équatoriale, il est admis que les
sols ferrallitiques sont très âgés. La durée minimale pour qu'un sol soit complétement
transformé par hydrolyse serait de l'ordre de 100 000 ans (Duchaufour,1983).
I.2. CADRE GÉOLOGIQUE
Au Cameroun, les formations géologiques appartiennent aux grands ensembles
géologiques suivant : le craton du Congo, la couverture du craton, les formations du
phanérozoïque et la chaîne panafricaine. La zone d’étude est regroupée dans le grand ensemble
représenté par la région du SW-Cameroun et associée au complexe du Nyong (Feybesse et al.,
1998 ; Penaye et al., 2004), la chaîne de l’Oubanguide (Nzenti et al.,1988 ; Owona et al.,
2011b) et la couverture du crétacé à actuelle correspondant au bassin sédimentaire côtier
Camerounais de Douala-Kribi-Campo (Njike Ngaha, 1984).
Les formations géologiques de la zone d’étude (Fig. 6) sont les roches sédimentaires
caractéristiques de la série de Dizangué pour la majeure partie du bassin versant. Elles sont
11
dominées par des grès ferrugineux à stratification entrecroisée d'âge paléocène (Njike Ngaha,
1984).
L'emplacement du lac Mboli comme celui des lacs environnants est vraisemblablement
lié au rejeu des fractures anciennes qui a créé sur le socle des horsts et des grabens. Ces derniers
se seraient affaissés progressivement en fonction de la surcharge des sédiments Crétacés et
Tertiaires du sous bassin de Douala. Le rejeu des failles, par accentuation de la subsidence, a
donné naissance à une multitude de petites fractures le long desquelles coulent les petits cours
d'eau. Ces ruisseaux, initialement dirigés vers l'axe de la Sanaga, auraient été bloqués par
l'accumulation de la basse terrasse alluvionnaire de la Sanaga qui a permis la retenue des eaux,
donnant ainsi naissance au lac du moins dans sa configuration actuelle (Njiké-Ngaha, 1984 ;
Dumont, 1986).
Figure 6. Carte géologique de la zone d’étude extrait de la carte géologique du Sud- Ouest (Regnoult,
1986).
12
I.3. MILIEU HUMAIN ET ACTIVITE ECONOMIQUE
L’arrondissement de Dizangué est l’une des neuf communes que compte le Département
de la Sanaga Maritime. Sa population est estimée à 17 086 habitants, parmi lesquelles on
compte 8993 hommes contre 8093 femmes suivant le recensement général de la population de
2005 (PCD Dizangué 2011). Le diagnostic participatif a relevé un effectif total de la population
de la Commune d’environ 32 627 habitants. On rencontre quatre ethnies autochtones, Pongo,
Ndonga, Yakalak et Malimba. La population est étendue sur deux cantons (Ndonga et Yakalak)
et 32 villages. Sur le plan religieux, on y retrouve le christianisme et l’islam (PCD Dizangué
2011). Les principales activités économiques de la ville de Dizangué sont concentrées sur les
activités menées par les sociétés SAFACAM et SOCAPALM possédant des hectares de
plantation de palmiers à huile et de l’hévéas. Néanmoins, on note aussi la présence du secteur
informel etc(PCD Dizangué 2011).
CONCLUSION
La zone d’étude est située dans la région du littoral Cameroun, précisément dans le
département de la Sanaga maritime, arrondissement de Dizangué. Elle est caractérisée par un
climat de variante océanique du type guinéen, caractérisée par trois mois de pluviométrie faible
et sept mois très pluvieux. Le relief de la zone est assez plat, l’hydrographie est dominée par la
présence de nombreux lacs dont les plus importants sont le lac Mboli et le lac Ossa. On note
également la présence de certaines rivières et celle du fleuve Sanaga. Les sols de la zone d'étude
sont des sols ferrallitiques jaunes développés sur roches sédimentaires. La végétation de la zone
d’étude est une forêt dense de type littoral atlantique. Le substratum est constitué de roches
sédimentaires, caractéristiques de la série de Dizangué. Pour la majeure partie du bassin versant,
ce sont de grès ferrugineux à stratification entrecroisée d'âge Paléocène. Les matériels et
méthodes utilisés seront présenté dans le chapitre subséquent.
DISTRIBUTION DES ELEMENTS TRACES METALLIQUES DANS LES EAUX DU LAC MBOLI (DIZANGUE, LITTORAL-CAMEROUN)
14
INTRODUCTION
Les travaux ont été menés tant sur le terrain qu’en laboratoire. Au préalable, une
synthèse des travaux antérieurs déjà réalisés dans la zone d’étude et ses environs ainsi ceux
réalisés dans les autres sites mais dans le même contexte (hydrochimie, hydrologie, pollution)
a été effectué, ajouter à cela une précampagne de terrain a permis de circonscrire le site d'étude.
Dans ce chapitre il est question de présenter les matériels utilisés ainsi que les approches
méthodologiques qui ont permis l’obtention des résultats dans le cadre de cette étude.
II.1. MATERIELS ET TRAVAUX DE TERRAIN
II.1.1. Matériels de terrain
Le matériel utilisé lors de la réalisation des travaux sur le terrain comprend :
- un récepteur GPS (système de localisation par satellite) de marque Garmin modèle
64S qui a permis de prendre les coordonnées géographiques des sites de prélèvement
des différents échantillons ;
- une carte de la zone d’étude pour le repérage des secteurs ;
- un échantillonneur de Niskin d’une contenance de 1,7 l pour prélever l’eau dans le lac ;
- une pirogue artisanale pour les déplacements dans le lac ;
- des bouteilles de contenance 0,5 l pour échantillonner l’eau ;
- une glacière pour la bonne conservation des échantillons ;
- du ruban adhésif pour l’étiquetage des échantillons ;
- un appareil photo numérique pour la prise des photographies ;
- un stylo et un carnet de terrain pour consigner toutes les notes prises sur le terrain ;
- un marqueur pour la codification des échantillons ;
- une sonde multiparamètre professionnelle de marque YST pour la mesure des
paramètres physiques de l’eau sur le terrain.
II.1.2. Travaux de terrain
II.1.2.1. Échantillonnage de l’eau
Les échantillons obtenus sont issus du lac Mboli, d’un forage et d’une source. Le forage
et la source sont situés non loin du lac, précisément dans le quartier jouxtant le lac (Mbalmayo).
Il s’agit d’un échantillonnage d’eau de surface (lac Mboli) et d’eau souterraine (source et
15
forage). L’échantillonnage s’est effectué le 21 mars 2020 car à cette période, la pluviométrie
n’était pas encore assez élevée, ce qui nous a permis la bonne navigation dans le lac. Les
bouteilles utilisées sont de type polyéthylène de 500 ml préalablement lavées avec l’eau
déminéralisée.
L’échantillonnage au niveau du lac s’effectue dans la colonne d’eau. Dans le cadre de
ce travail, deux stations (1 et 2) ont été choisis représentant les zones les plus profondes du lac
Mboli. La station 1 a une profondeur de 3,40 mètres, la station 2, une profondeur de 2,65 mètres.
Avant le prélèvement, la profondeur maximale de chaque station a été déterminée au préalable,
car le prélèvement est fait de façon verticale. Cette profondeur est obtenue à partir du dispositif
de prélèvement possédant une corde graduée. Après avoir déterminé la profondeur, les niveaux
de prélèvements dans la colonne d’eau ont été choisis. Dans cette étude, pour chaque profondeur
maximale de la colonne d’eau, trois prélèvements ont été effectués, c’est à dire au fond du lac,
au milieu et à la surface. La bouteille de Niskin (Fig. 7) est le dispositif utilisé pour le
prélèvement de l’eau à une profondeur précise (Issa, 2014 ; Gouin et al., 2016). Celle utilisée à
une longueur d’un mètre, avec un volume de 1,7 l. Il possède une corde permettant de
déterminer la profondeur à laquelle le prélèvement est effectué. il s'agit d'un cylindre, ouvert
aux deux extrémités et muni d’un système de fermeture automatique au contact du « messager
» afin d’emprisonner le volume d’eau qui sera remonté à bord de la pirogue. Dans cette étude,
les prélèvements ont été effectués en respectant un écartement d’un mètre de la surface vers la
profondeur. Pour charger de l’eau dans les bouteilles, le robinet fixé sur l’échantillonneur de
Niskin est utilisé pour éviter toute contamination externe. Après avoir remonté
l’échantillonneur de Niskin remplie d’eau de la profondeur de prélèvement prédéfinie, il faut
au préalable rincer les bouteilles au moins trois fois avant le remplissage définitif. Le
prélèvement à la surface se fait à la main par immersion directe des bouteilles plastiques à une
certaine profondeur (Ndam Ngoupayou, 1997). La profondeur a été estimée à environ dix
centimètres. A ce niveau aussi, le rinçage de la bouteille est fait trois fois de manière
consécutive avant le remplissage définitif. La colonne d’eau de chaque station de prélèvement
possède six échantillons dont deux à la base, deux au milieu et deux à la surface. Dans le lac,
douze échantillons ont été récoltés correspondant à deux points de prélèvements,
respectivement six pour chaque point et deux pour chaque niveau de profondeur.
16
Figure 8. Présentation l’échantillonneur de Niskin : (a) vue d’ensemble d’une bouteille de Niskin, (b)
vue d’une ouverture d’entrée d’eau, (c) introduction d’une bouteille de Niskin dans l’eau
pour un prélèvement, (d) Niskin fermé à l’aide d’un messager.
Point d’échantillonnage
au niveau du lac Mboli
Point d’échantillonnage au
niveau des eaux souterraines
Figure 7. Carte d’échantillonnage de la zone d’étude
a b c d
17
En ce qui concerne les eaux souterraines, deux échantillons ont été prélevés au niveau
du forage et deux au niveau de la source. Le prélèvement se fait en respectant la procédure
suivante : tout d’abord rincer trois fois (de manière énergétique) la bouteille de prélèvement et
son bouchon avec de l’eau à échantillonner, ensuite remplir la bouteille lentement sans
barbotage, en fin boucher la bouteille avec précaution, mais vivement de façon à ne pas
emprisonner de bulles d’air.
Figure 8. Échantillonnage d’eau souterraine : (a) échantillonnage au forage, (b) échantillonnage à la
source.
II.1.2.2. Étiquetage et conservation des échantillons
Pour ce qui est de l’étiquetage, la désignation des échantillons est une opération délicate,
qui doit être réalisée avec le plus grand soin. Afin de pouvoir identifier les différents
échantillons par le laboratoire d'analyse et après analyse, les différents échantillons ont été
codifiés. Sur chaque échantillon, a été inscrit sur le ruban adhésif, un code qui correspond à sa
localisation précise (Fg. 9). Pour les échantillons prélevés dans le lac Mboli, le sigle LMB
signifie lac Mboli les lettres (b, m, et s) placées en indice signifient respectivement, base, milieu
et surface tandis que les chiffres 1 et 2 correspondent à chaque station de prélèvement qui
représente une la colonne d’eau. Pour les échantillons issus des eaux souterraines, la
codification est plus simplifiée. Pour le forage, le code utilisé est MF qui signifie Mbalmayo
forage. Pour ce qui est de l’étiquetage de la source, nous avons pris la lettre S pour la codifier.
a b
18
Figure 9. Illustration de l’étiquetage des échantillons d’une colonne d’eau du lac.
Les eaux superficielles, en particulier si elles sont chargées en matières dissoutes issues
d’eaux résiduaires, sont susceptibles de subir des transformations plus ou moins prononcées et
rapides d’origine physique (température, pression, absorption, adsorption, évaporation),
physico-chimiques (précipitation, évasion de gaz dissous) et biologiques’ (autoépuration,
fixation photosynthèse), entre le moment du prélèvement et l’analyse. Raison pour laquelle les
échantillons ont été conservés dans une glacière tapissée de glaçons.
III.1.2.3. Mesures sur le terrain
De nombreux paramètres concernant la nature physique et chimique des points
d’échantillonnage ont été mesurés in-situ. Ces derniers ont été obtenus à l’aide d’une sonde
multiparamètres de marque YSI. Il s’agit notamment de :
- la température ;
- l’oxygène dissous ;
- la conductivité ;
- le pH.
LMBm 1 LMBb 1
19
Figure 10. Application de la mesure des paramètres physico-chimique : (a) multiparamètres de
marque YSI, (b) mesure des paramètres dans la source.
II.2. TRAVAUX EN LABORATOIRE
Les échantillons ont été conservés dans une glacière pendant le transport du terrain
jusqu’au Laboratoire d’Analyse Géochimique des Eaux à Nkolbisson où ils ont été stockés dans
un réfrigérateur à 4° C avant d’être analyser.
II.2.1. Dosage des éléments traces métalliques (Mn, Fe, Cu, Cd, al)
II.2.1.1. Matériels et réactifs
Pour la détermination des ETM les matériels et réactifs suivants ont été utilisés :
- spectromètre d’absorption atomique par flamme (ContrAA300) ;
- 08 fioles de 100 ml, 08 fioles de 50 ml, une pipette graduée pour chaque élément ;
- tubes pour étalons d’analyses et échantillons, ;
- solution de dilution HNO3 1 % (blanc et référence), ;
- solution de rinçage HNO3 0.1 % ;
- solutions Mères à 1000 ppm de chaque élément ;
- solution de Laboratoire ERIL ;
- eau Ultra pure pour préparation des solutions ;
- purificateur d’eau (MilliQ) ;
- béchers.
a
b
20
III.2.1.2. Méthodologie
La méthodologie consiste à préparer une solution de dilution 1 % de HNO3, qui est
obtenue en plaçant 1 ml de HNO3 à 65 % (à l’aide d’une micro pipette graduée à 1 ml) dans
une fiole de 100 ml et on complète la fiole jusqu’au trait de jauge avec de l’eau ultra pure.
Ensuite, la Préparation d’une solution fille à 100 ppm (solution intermédiaire) est obtenue
Prélevant 10 ml de solution mère de Fe (ou tout élément) à 1000 ppm et l’introduire dans une
fiole de 100ml, complétez jusqu’au trait de jauge avec la solution de dilution 1 % HNO3, puis
une solution intermédiaire est préparée elle aussi à partir d’une solution mère de 1000 ppm par
prélèvement de 10 ml qu’on dilue dans une fiole de 100 ml avec l’acide Nitrique 1 %. La
préparation des étalons de travail (gamme étalon) pour chaque élément à doser est obtenue en
préparant une gamme d’étalons à différentes concentrations, il est important de passer par une
solution intermédiaire de concentration égale à 100 ppm (en fonction du type de métal). Les
quantités prélevées dans cette solution pour la préparation et les concentrations des étalons de
chaque métal dépendront de chacun. Afin d’éviter d’éventuelle interférence due à la matrice,
chaque étalon (S1, S2, S3 et S4) est préparé par un mélange de concentration des différents
éléments. L’étalonnage et la calibration de la méthode d’analyse consistent à comparer la
concentration des échantillons à tester avec celle d’une solution dont on connait la concentration
avec précision et par la suite de comparer les résultats des échantillons tester avec celles obtenus
par un autre laboratoire sur le même aliquote et le même équipement (LAGE Nkolbison). Avant
de faire des analyses, : les échantillons conditionnés à 1 % HNO3 sont préparés de la même
manière que les étalons. Ainsi, cette étape prendra en compte le domaine de linéarité qui
correspond à la zone de mesure où le signal enregistré par l'appareil est directement
proportionnel à la quantité ou à la concentration de substance mesurée. En d’autres termes, seul
le résultat de dosage se trouvant dans le domaine de linéarité peut être validé (dans l’intervalle
de la gamme étalon). L’analyse est effectuée à l’aide d’un spectromètre d’absorption atomique
par flamme.
III.2.2. Cas des éléments majeurs et d’autres éléments chimiques
La technique retenue pour l’analyse des anions (HCO3
-
, Cl-
, SO4
2-
; NO3
-
), les cations
(Ca2+
, K+
, Mg2+
, Na+
) et d’autres éléments chimiques (F-
, NH4
+
, PO4
3-
, Al 3+
) est celle par
chromatographie ionique à phase liquide selon la norme ISO 103041.
21
III.2.2.1. Matériels et réactifs
Plusieurs matériels et réactifs ont été utilisés pour l’analyse des éléments majeurs et
d’autres éléments chimiques. Il s’agit :
- des fioles jaugées de 1000 ml pour préparation des éluant Cations et Anions ;
- des pipettes graduées de 10 ml et 1 ml de classe A ;
- une balance électronique de précision de marque Mettler (± 0.0001)
- des piluliers en polyéthylène de 60 ml pour les dilutions ;
- deux Passeurs automatiques de marque Dionex AS-AP
- deux Chromatographes Ioniques (ICS 1100) et ICS 90 de Dionex ;
- un purificateur d’eau de marque Milli-Q ;
- un Ordinateur possédant un logiciel de pilotage des Passeurs et des Chromatographes,
Chroméléon 6.80 ;
- une solution acide, H2SO4 (22 mM) pour les cations ;
- une solution alcaline ((Na2C03 (2.7 mM) + NaHCO3 (0,3 mM) ;
- l’eau ultra pure.
III.2.2.2. Méthodologie
Le principe de la chromatographie ionique à phase liquide est basé sur la séparation
d’espèces dans un mélange par partage entre une phase mobile (gaz ou liquide) et une phase
stationnaire (liquide ou solide). Chaque soluté injecté sur la colonne est soumis à deux effets
antagonistes qui sont : un effet d’entrainement par la phase mobile dans laquelle il est soluble
et un effet de rétention par phase stationnaire avec laquelle il interagit. Ainsi, la séparation et le
temps de migration des composés à éluer seront donc fonction des différences affinités des
phases mobile et stationnaire. S’agissant du mode opératoire, les concentrations des anions et
des cations ont été déterminées respectivement, à l'aide des systèmes de chromatographie
ionique en phase liquide de model respectif ICS1100 et ICS90 opérant à température ambiante
avec pour précision des mesures 5 %. Tous les échantillons étaient filtrés sur papier filtre (0,45
µm) avant injection dans le système de chromatographie par un passeur automatique de marque
DIONEX AS-AP. Les échantillons ayant une conductivité élevée ont été dilués de manière
appropriée avec de l'eau distillée avant d'être analysés. Les anions F−
, Cl -
, NO3
-
, PO4
3-
et SO4
2-
22
ont été séparés dans une colonne de chromatographie model IonPAC AS12A (4 x 200 mm)
muni d’une colonne de garde model AG12A (4 × 50 mm) et détectés après suppression de la
conductivité anionique par un suppresseur anionique IonPAC ASRS300 (4 mm) auto-
régénérant. Les anions ont été élués à l'aide du mélange d’éluant ((Na2CO3 (2.7 mM) + NaHCO3
(0,3 mM)) à un débit de 1 ml/min. Un volume d'échantillon de 100 μl était injecté par un passeur
automatique et analysé pour 15 minutes. Les cations Na+,
NH4
+
, K+
, Mg2+
et Ca2+
ont été séparés
dans une colonne de chromatographie model IonPac CS12A Ion PAC (4 x 250 mm) avec une
colonne de garde de marque IonPac CG-12A IonPac et détecté après suppression de la
conductivité anionique par un suppresseur cationique IonPac CSRS300 (4 mm) auto-
régénérant. Les cations étaient élués avec H2SO4 (22 mM) à un débit de 1 ml/minute. Le volume
d'injection était de 100 μl, alors que le temps d'exécution était fixé à 15 minutes. Sa limite de
détection est de 0,1 méq/l et sa reproductibilité varie de 1 à 3 % (SOM, LAGE 2012). Les
échantillons et les étalons sont placés dans un passeur automatique et les valeurs sont transmises
sur un écran d’ordinateur où chaque pic correspond à un élément majeur.
II.3. QUALITE ET TRAITEMENT DES DONNEES
Avant de traiter et d'interpréter les données physico-chimiques des échantillons d’eau
issus des différentes stations (eaux souterraines et eaux de surfaces) à l’aide des logiciels
Microsoft Excel et Word, il faut analyser la fiabilité des résultats de ces analyses.
II.3.1. Qualité des données
II.3.1.1. Utilisation d’un échantillon de référence : ERIL
Cette méthode de fiabilité des résultats concerne les ETM. En effet, le laboratoire a
préparé un échantillon témoin nommé ERIL. L’ERIL est composé de la moyenne des
échantillons qui ont été reçus par le laboratoire en vue d’une analyse. Il s’agit des eaux en
provenance des régions de : l’Est, du Sud et centre du Cameroun et auquel on a ajouté 10 ml de
HNO3 pour 1000 ml d’échantillon (conditionnement).
Il s’agit de comparer la concentration des échantillons à tester avec celle d’une solution
dont on connait la concentration avec précision et par la suite de comparer les résultats des
échantillons tester avec celles obtenus par un autre laboratoire sur le même aliquote et le même
équipement.
23
II.3.1.2. Balance ionique
La méthode utilisée pour vérifier la fiabilité des résultats obtenus des éléments majeurs
es. Il faut rappeler qu'en théorie, une eau naturelle est électriquement neutre. De ce fait, la
somme (en équivalents chimiques) des cations devrait être égale à celle des anions (en
équivalents chimiques) (Mahamane et Guel, 2015).
Equation 1: [Ca2+] + [Na+] + [Mg2+] + [K+] = [Cl-] + [HCO3-] + [SO4
2-] + [NO3
-]
En réalité, cette égalité est rarement obtenue. De façon générale, la différence est
attribuée aux incertitudes, à la présence de certains ions non dosés ou à d’éventuelles erreurs
d'analyse. Ainsi, une certaine marge de déséquilibre entre anions et cations est admise. Elle est
exprimée sous forme d'un écart relatif par la formule :
BI=
𝑻𝒁−𝑻𝒁
𝑻𝒁 + 𝑻𝒁
× 𝟏𝟎𝟎
Le calcul de la balance ionique permet généralement de vérifier la fiabilité des résultats
des analyses chimiques. Cependant, les incertitudes sur les résultats, variables selon les
techniques d'analyse, peuvent expliquer les erreurs parfois élevées sur les balances ioniques, à
cause de la présence éventuelle d’anions organiques non pris en compte dans les calculs. D’une
manière générale, une analyse chimique des eaux n’est considérée comme représentative et
acceptable que lorsque la balance ionique est inférieure ou égale à 10 % (Kouassi et al., 2013).
II.3.2. Traitement des données
Les données physico-chimiques sont saisies et traitées à l'aide des logiciels Microsoft
Excel et Word. Par la suite, les données physico-chimiques sont traitées et analysées à partir
d'une combinaison des méthodes hydrochimiques et de statistiques multivariées. L'utilisation
de ces méthodes permet de connaître les principaux facteurs environnementaux à l'origine de
la qualité physico-chimiques des eaux ainsi que leurs aptitudes.
II.3.2.1. Méthode hydrochimique
L'étude du chimisme des eaux a pour objectif d'identifier les faciès des eaux et l'origine
des principaux éléments chimiques ; il se réalise par l'exploitation des rapports caractéristiques
qui sont considérés comme des indicateurs de la qualité de l'eau. Le Diagramme de Piper (1994)
est l'une des représentations les plus classiques pour comparer les compositions chimiques des
eaux naturelles. Il permet une représentation des cations et anions sur deux triangles spécifiques
dont les côtés témoignent des teneurs relatives de chacun des ions majeurs par rapport au total
+
+
-
-
24
des ions. La position relative d'un résultat analytique sur chacun de ces triangles permet de
préciser en premier lieu la dominance cationique et anionique. A ces deux triangles, est associé
un losange sur lequel est reportée l'intersection des deux lignes issues des points identifiés sur
chaque triangle. Ce point d'intersection représente l'analyse globale de l'échantillon. Cette
position permet de préciser le faciès de l'eau naturelle concernée. Cette étude a été possible
grâce au logiciel DIAGRAMME (Simler, 2005) version 6.61. Ce même logiciel a permis dans
le cadre de cette étude, de faire une analyse des données physicochimiques des eaux afin de
mettre en évidence leurs aptitudes à l’irrigation au travers les digrammes de Wilcox (1948) et
de Richards (1954).
II.3.2.2. Analyse Statistique Multivariée (ASM)
L'analyse statistique Multivariée est une méthode qui a pour but de faciliter la
visualisation des données, de révéler leurs structures sous-jacentes et d'extraire certaines
variables importantes (Gournay, 2012 ; Glèlè Kakai et al., 2016).
Cette méthode est couramment utilisée dans les domaines des sciences de l'eau et donne des
résultats très satisfaisants (Yao et al., 2012 ; Mfonka et al., 2015 ; Kanohin et al., 2017)
II existe plusieurs étapes et/ou techniques dans la chaine d'analyse hydrochimique par la
méthode d'Analyse Statistique Multivariée (ASM). Il s’agit notamment de la matrice de
corrélation (MC), l'Analyse en Composante Principale (ACP), et la Classification Ascendante
Hiérarchique (CAH). Dans le présent travail, seule la matrice de corrélation (MC) et l'Analyse
en Composante Principale (ACP) ont été utilisées. Pour faciliter ce type d'analyse, les ASM
sont réalisées à l'aide du logiciel XLSTAT 2020 mis à disposition sur le site w.vw.xlstat.com
et logiciel Excel version 2019.
Pour ce qui est de la matrice de corrélation, elle est obtenue à partir des coefficients
calculés sur plusieurs variables prises deux à deux et qui permet de noter des associations entre
variables qui peuvent montrer la cohérence globale de l'ensemble de données (Guler et al., 2002
; Everitt et Horthorn, 2011).
L’analyse en composantes principales (ACP) est une méthode d’analyse multi-variée
permettant l’étude simultanée d’un grand nombre de variables dont l’information totale ne peut
pas être visualisée à cause d’un espace à plus de trois dimensions. Cette méthode permettrait
de préciser les relations entre les variables et les phénomènes à l’origine de ces relations.
(Mfonka et al., 2015 ; Kanohin et al., 2017). La réduction des données est effectuée en
transformant les données en un nouvel ensemble de variables (composantes principale) dérivées
25
des combinaisons linéaires des variables d'origine et classées de telle sorte que les premières
composantes principales (typiquement deux ou trois) soient responsables de la plupart des
variations de données originales (Mfonka et al., 2015 ; Kanohin et al., 2017).
CONCLUSION
Plusieurs matériels et méthodes ont été utilisés pour les prélèvements et les analyses des
échantillons. Les travaux effectués sur le terrain ont permis l’échantillonnage des eaux ainsi
que l’analyse in-situ de nombreux paramètres obtenus par une sonde multiparamètre. Seize
échantillons ont été obtenus en raison de douze dans le lac, deux dans la source et deux au
forage. Les travaux en laboratoire, ont été réalisés en fonction de la catégorie d’élément. Huit
échantillons ont été analysés, dont six dans le lac, un provenant de la source et un du forage.
Les éléments traces métalliques ont été obtenus par spectrométrie d’absorption atomique par
flamme et les éléments majeurs (cationiques et anioniques) par chromatographie ionique à
phase liquide. Pour le traitement des données, la méthode hydrochimique à partir du logiciel
diagramme de Simler et l’analyse statistique multivariée (les logiciels XLSTAT et Excel) ont
été utilisées dans le cadre ce travail. Les résultats obtenus dans cette étude seront présentés au
chapitre suivant.
DISTRIBUTION DES ELEMENTS TRACES METALLIQUES DANS LES EAUX DU LAC MBOLI (DIZANGUE, LITTORAL-CAMEROUN)
27
INTRODUCTION
Plusieurs résultats ont été obtenus à la suite des différents travaux et des relevés
effectués sur le terrain, ainsi que ceux effectués en laboratoire. De ce fait, dans le présent
chapitre, il sera question de présenter les résultats qui se rapportent aux caractéristiques
physico-chimiques des eaux du lac Mboli et les eaux souterraines (forage et source) du quartier
jouxtant le lac.
III.1. NIVEAU DE VARIATION DES PARAMÈTRES PHYSICO-CHIMIQUES DES
EAUX DU LAC MBOLI ET LES EAUX SOUTERRAINES
III.1.1. Paramètres physiques
Plusieurs paramètres physiques sont pris en comptes dans le milieu, notamment le pH,
la conductivité et la température (Tab. 2).
Le pH des eaux du lac, de la source et du forage varie dans l’ensemble entre 4,34 et
6,84, ce sont des eaux acides à faiblement acides. La valeur moyenne du pH de ces eaux est de
5,96. La température de ces varie entre 26,3 et 32,5 °C pour une valeur moyenne de 30,31°C.
La conductivité quant à elle varie entre 6,5 et 51,22 µS/cm dans l’ensemble. Elle a une valeur
moyenne de 32,81µS/cm. Dans l’ensemble, ces eaux sont faiblement minéralisées (Detay,
1993).
III.1.2. Paramètres chimiques
Les paramètres chimiques renseignent sur la qualité chimique des eaux. Ceux considérés
dans le cadre de cette étude sont les éléments traces métalliques, les cations et anions majeurs,
la somme des équivalents cations (TZ+
) et anions (TZ-
), SiO4, l’oxygène dissout, et d’autres
éléments en solution tels que le Cl-
, F-
, NH4
+
, PO4
2-
ainsi que le total des solides dissous (TDS),
la balance ionique (BI) et le facies hydrochimiques (tableau 2).
III.1.2.1. Éléments traces métalliques
Les ETM obtenus après analyse dans les eaux du lac Mboli, de la source et du forage
sont le Mn, Fe, Cu, Cd, et l’Al. La concentration d’ensemble de Mn dans ces eaux varie de
0,002 à 0,008 mg/l avec une concentration moyenne de 0,01 mg/l. Les eaux du lac Mboli de la
source et forage présentent une concentration de Fe variant entre 0,024 et 0,337 mg/l, la
concentration moyenne d’ensemble dans ces eaux est de 0,20 mg/l. En ce qui concerne le Cu,
sa concentration d’ensemble varie entre 0,030 et 0,094 mg/l, avec une concentration moyenne
28
de 0,03mg/l. quant au Cd, il a une concentration d’ensemble variant entre 0,002 et 0,004 mg/l
dans ces eaux. Sa concentration moyenne est de 0,002 mg/l. pour le Al présent dans ces eaux,
sa teneur d’ensemble varie entre 0,101 et 1,553 mg/l, pour une contraction moyenne de 0,34
mg/l.
III.1.2.2. Cations majeurs et somme des équivalents cations (TZ+)
Les concentrations d’ensemble en alcalino-terreux (ca2+
et Mg2+
) dans les eaux du lac
Mboli, de la source et du forage varient respectivement entre 0,165 et 49,78 mg/l et entre 0,21
et 20,827 mg/l, pour des moyennes respectives 12,33 et 4,33mg/l. Pour ce qui est des
concentrations en alcalins (Na+
et K+
) dans ces eaux, elles varient respectivement entre 0,181
et 20,827 mg/l et entre 0,048 et 2,597 mg/l, avec des teneurs moyennes respectives de 3,40 et
0,64 mg/l.
En ce qui concerne la somme des équivalents cations (TZ+
) de ces eaux, elle varie dans
l’ensemble entre 0,064 et 4,941 méq/l, pour une moyenne de 0,137 méq/l.
III.1.2.3. Anions majeurs et somme des équivalents anions (TZ-)
Les concentrations d’ensemble du Cl-
et du HCO3
-
dans les eaux du lac Mboli, de la
source et du forage oscillent respectivement entre 0,02 et 13,576 mg/l et entre 0,49 et 65,368
mg/l, pour des moyennes respectives de 1,95 et 41,4 mg/l. Pour ce qui est des concentrations
du NO3
- et du SO4
2-
dans ces eaux, elles oscillent respectivement entre 1,311 et 39,927 mg/l et
entre 0,486 et 0,894 mg/l, avec des teneurs moyennes respectives de 12,55 et 2,59 mg/l. La
somme des équivalents anions (TZ-
) de ces eaux, varie dans l’ensemble entre 0,056 et 4,032
méq/l, pour une valeur moyenne 0,99 méq/l.
III.1.2.4. Autres éléments en solutions : (NH4
+, PO4
3-, F-, OD, SiO2)
La teneur du NH4
+
d’ensemble dans les eaux du lac, de la source et du forage varie entre
0,018 et 1,812 mg/l, pour une teneur moyenne de 0,33 mg/l. La teneur PO4
3-
présent dans ces
eaux est comprise entre 0,005 et 4,351 mg/l pour une concentration moyenne de 1,07 mg/l. le
F-
quant à lui oscille entre 0,001 et 0,025 mg/l, pour une concentration moyenne 0,01 mg/l dans
ces eaux. La concentration d’ensemble en oxygène dissous contenue dans ces eaux varie entre
2,56 et 6,16 mg/l, pour une teneur moyenne de 4,80 mg/l. La teneur d’ensemble de silice de ces
eaux est comprise entre 0,004 et 0,894 mg/l, pour une concentration moyenne de 0,634 mg/l.
29
III.1.2.5. Total des Solides Dissous (TDS) et Balance Ionique (BI)
Le total des solides dissous (TDS) d’ensemble des eaux du lac Mboli, de la source et du
forage est comprise entre 4,306 et 323,338 mg/l, pour une moyenne de 79,833 mg/l, tandis que
La balance ionique (BI) de ces eaux présente des valeurs acceptables dans l’ensemble des
échantillons. En effet, tous ces échantillons présentent des valeurs ≤ 10 %. Dans l’ensemble, la
balance ionique oscille entre -8 et 1 0 %, pour une moyenne 2 %.
Tableau 2. Niveau de variation des paramètres physiques mesurés dans les colonnes d’eau du lac
Mboli et les eaux souterraines.
Paramètres Unités NE Min Max Moy Médiane Ecart-type
pH - 8 4,340 6,840 5,960 6,460 0,950
T ° C 8 26,300 32,500 30,310 30,950 2,300
CE µS/cm 8 27,210 51,220 32,810 27,440 10,090
OD mg/l 8 2,560 6,160 4,800 5,290 1,320
Ca2+ mg/l 8 0,1650 49,780 12,330 6,590 16,570
Mg2+ mg/l 8 0,210 20,827 4,330 1,870 6,880
Na+ mg/l 8 0,181 15,432 3,400 0,750 5,430
K+ mg/l 8 0,048 2,597 0,640 0,270 0,850
NH4
+ mg/l 8 0,018 1,812 0,330 0,090 0,610
TZ+ méq/l 8 0,064 4,941 0,137 0,570 1,620
PO4
3- mg/l 8 0,005 4,351 1,070 0,470 1,520
F- mg/l 8 0,001 0,025 0,010 0,010 0,010
Cl- mg/l 8 0,020 13,576 1,950 0,150 4,710
NO3
- mg/l 8 1,311 39,927 12,550 9,150 13,500
SO4
2- mg/l 8 0,004 9,151 2,590 1,870 2,970
HCO3
- mg/l 8 0,490 65,368 41,400 7,870 64,760
TZ- méq/l 8 0,056 4,030 0,990 0,600 1,310
SiO2 mg/l 8 0,486 0,894 41,40 7,870 64,760
TDS mg/l 8 4,306 323,338 79,83 47,630 105,160
BI % 8 -8,000 10,000 2,000 6,000 7,000
Mn mg/l 8 0,002 0,008 0,010 0,010 0,000
Fe mg/l 8 0,024 0,337 0,200 0,210 0,11
Cu mg/l 8 0,030 0,094 0,030 0,020 0,04
Cd mg/l 8 0,002 0,004 0,002 0,002 0,001
Al mg/l 8 0,101 1,553 0,340 0,170 0,53
Légende : CE= conductivité électrique ; OD=oxygène dissous ; BI=balance ionique TDS=
total des solides dissous ; NE=nombre d’échantillons ; Min=minimum ;
Max=maximum ; Moy=moyenne.
30
III.1.2.6. Typologie des eaux
Les eaux du lac Mboli, de la source et du forage présentent de manière générale des
différentiations quantitatives entre les éléments majeurs cationiques et anioniques. La méthode
de camembert nous permet de visualiser les proportions en pourcentage des éléments majeurs
présents dans ces eaux. La classification d’ordre de grandeur décroissant de ces éléments
d’après les concentrations moyennes d’ensemble est la suivante (Fig. 11) :
HCO3
- >NO3
- > Ca2+ > Mg2+ > Na+ > SO4
2- > Cl- > K+
Les différentes concentrations des éléments chimiques majeurs des eaux du lac de la
source et du forage sont reportées sur le diagramme de Piper (1994). Ce diagramme a permis
de mettre en évidence les différents facies hydrochimiques de ces eaux. De ce fait, il en ressort
deux faciès hydrochimiques (Fig. 12) :
- le faciès chloruré et sulfaté calcique et magnésien qui représente 62,5 % des eaux ;
- le faciès bicarbonaté calcique et magnésien qui représente 37,5 % des eaux
16%
5%
4%
1%
3%
16%
3%
52%
Ca+ Mg2+ Na+ K+ Cl- NO3 SO42- HCO3-
31
Figure 11. Répartition d’ensemble des éléments chimiques majeurs dans les eaux du lac Mboli, de la
source et du forage.
Figure 12. Diagramme de piper (1944) représentant le faciès des eaux du lac Mboli de la source et du forage.
32
CONCLUSION
Sur le plan physique, les eaux du lac Mboli, de la source et du forage sont dans
l’ensemble acides à faiblement acides ; la température moyenne de ces eaux est de 29,58 °C ;
d’après les valeurs de leurs conductivités, elles sont dans l’ensemble faiblement minéralisées.
Sur le plan chimique, les eaux du lac Mboli, de la source et du forage dans l’ensemble renferme
plusieurs éléments traces métalliques (Mn, Fe, Cu, Cd, et le Al) ; les concentrations des
éléments majeurs reportées sur le diagramme de piper révèlent deux principaux facies (le faciès
chloruré et sulfaté calcique et magnésien, le faciès bicarbonaté calcique et magnésien). Chapitre
subséquent se propose d’interpréter et discuter les résultats.
DISTRIBUTION DES ELEMENTS TRACES METALLIQUES DANS LES EAUX DU LAC MBOLI (DIZANGUE, LITTORAL-CAMEROUN)
34
INTRODUCTION
Les études décrites dans ce chapitre se proposent d’interpréter et discuter
les résultats obtenus à partir des analyses physico-chimiques des échantillons d’eau. Il est donc
question de manière générale, de donner une signification aux résultats obtenus. Pour cela, les
variations quantitatives, la méthode hydrochimique d’analyse statistique multivariée ont été
utilisés.
V.1. DISTRIBUTION DES PARAMETRES PHYSICO-CHIMIQUES DANS LES
EAUX ETUDIEES
Il est question de montrer comment est distribué les paramètres physico-chimiques des
eaux du lac, de la source et du forage. Pour ce qui est du lac, le paramètre profondeur sera pris
en compte.
V.1.1. Paramètres physiques
V.1.1.1. pH
Le pH mesure l’alcalinité et l’acidité d’un milieu, c’est-à-dire de la concentration en
ions d’hydrogène (H+
). L’échelle des pH s’étend en pratique de 0 (très acide) à 14 (très alcalin),
la valeur médiane 7 correspond à une solution neutre à 25° C. Le pH des eaux naturelles est lié
à la nature des terrains traversés. La mesure est importante, car le pH régit un
grand nombre d'équilibres physico-chimiques (Ngaram, 2011).
Les échantillons d’eau obtenus des deux stations de prélèvement dans le lac Mboli
montrent que la colonne d’eau issue de la station 1 a un pH acide à faiblement acide (4,96 à
6,84). La valeur acide se trouve à la base de la colonne (LMBb1), tandis que les valeurs
faiblement acides se trouvent respectivement au milieu et à la surface de la colonne d’eau
(LMBm1, LMBs1). Au niveau de la station 2, l’évolution du pH est pratiquement la même que
dans la colonne d’eau de la station 1, c’est-à-dire acide à faiblement acide (5,30 à 6,62), avec à
la base un pH acide (LMBb2), au milieu et à la surface des valeurs de pH faiblement acides
(LMBm2, LMBs2). Le caractère acide pourrait provenir du type lithologique sous-jacente (grès
ferrugineux) d’une part, et d’autre part de la décomposition des matières organiques et la
présence de CO2 d’origine atmosphérique. Le caractère acide pourrait aussi provenir d’une
précipitation des hydroxydes qui génère une acidité du milieu et consomme les ions et les
métaux (Miramond et al., 2006). L’acidité plus élevée à la base des colonnes d’eau montre une
minéralisation importante des particules organiques qui provoque l’abaissement du pH (Alayat
35
et al. (2013) par rapport au milieu et à la surface des colonnes d’eau (Fig. 13). Le pH est un
facteur important dans le système biologique, chimique de l’environnement aquatique
(Ngaram, 2011), il influe alors sur le développement de la vie aquatique. D’après les valeurs
obtenues des deux colonnes d’eau, seule le fond de chaque colonne pourrait rencontrer des
difficultés de développement de la vie aquatique (Tab. 3. De plus, les faibles valeurs de pH
affectent de façon indirecte la santé humaine puisqu’elles favorisent la dissolution des métaux
lourds qui peuvent avoir des conséquences défavorables sur des personnes (Sorlini et al., 2013).
Par ailleurs, les travaux de Alayat et al. (2013) dans le lac Oubeira en Algérie ont montré que
le pH est basique et reste constant dans toute la colonne d’eau (8-9), cette alcalinité est due aux
populations phytoplanctoniques et en partie à la précipitation de carbonates, notamment de la
calcite à partir des bicarbonates. Par contre les travaux réalisés par Issa (2014) dans le lac Nyos
au Cameroun ont montré que le pH dans ces eaux est acide (5,9 en moyenne), avec des valeurs
plus faibles au fond de la colonne d’eau. L’acidité le lac Nyos est due à la dissolution du CO2
(H2CO3).
Figure 13. Évolution du pH dans les colonnes d’eau.
Tableau 3. Niveau du pH et qualité de l’eau (Anonyme, 2009)
pH < 5
- Impropre à une vie aquatique normale, ruisseaux des régions granitiques, issus de
tourbières ou à cours forestier,
5 < pH < 6 - Peu favorables à la vie aquatique, cours d'eau à substrat acide,
6 < pH < 8 - Situations les plus favorables à la vie aquatique,
8 < pH < 9
- Eaux closes ou assimilées, développements végétaux importants, situation favorable à la
vie aquatique,
pH > 9 - Eaux peu favorables à la vie aquatique ou valeurs passagères dues à la photosynthèse.
0
50
100
150
200
250
300
0 2 4 6 8
Profondeur
(cm)
Station 2
pH
0
50
100
150
200
250
300
350
400
0 2 4 6 8
Profondeur
(cm)
Station 1
pH
36
En ce qui concerne la variation spatiale du pH au niveau des eaux souterraines (forage
et source), il est nettement plus bas dans les eaux de la source qu’au forage (Fig. 14). Dans
l’ensemble, ces eaux sont acides. Seul le pH mesuré dans les eaux du forage se trouve à une
valeur acceptable par les normes de l’OMS et ANOR (6,5-8,5 et 6,5-9). Sur la plan naturel,
l’acidité au niveau de la source ne de devrait pas être différente de celle du forage du fait qu’ils
ont la même nature lithologique. En effet, la qualité physico-chimique des eaux souterraines
peu profondes dépend bien souvent de l’activité humaine, tant agricole que domestique, (Close
et al., 1989 ; Hassoun et al., 2006), du type de végétation recouvrant le sol (Mahendrappa,
1989). Cette diminution du pH dans la source serait donc due à des apports supplémentaires en
eaux acides (CRE, 2009), notamment les eaux de pluies acides, les eaux de ruissellement
chargées de matières organiques en décomposition, car la source est exposée à toute pollution
de par son ouverture directe avec l’atmosphère. La valeur moyenne du pH de ces eaux est
supérieure à celle obtenu par Messolo (2020) dans les eaux souterraines de la localité de
Nkozoa, par contre elle est inférieure à celle obtenue par Emmachoua (2018) dans le bassin
versant de Makenéné.
Figure 14. Variation du pH dans les eaux souterraines.
V.1.1.2. Conductivité électrique
La conductivité désigne la propriété qu’a une solution à conduire le courant électrique.
Cette mesure permet d’évaluer rapidement le degré de minéralisation d’une eau, c’est-à-dire la
quantité de substances dissoutes ionisées qui y sont présentes (Madjiki et al., 2013).
En ce qui concerne le lac Mboli, les valeurs de conductivités mesurées au niveau des
deux colonnes d’eau sont inférieures à 100 μS/cm. Ces eaux ont une très faible minéralisation
(Detay 1993). Ces conductivités montrent une minéralisation insuffisante des eaux dans les
colonnes (Nisbet et Vernaux, 1970). Les deux stations de mesure ont pratiquement la même
0
2
4
6
8
MF1 S
pH
Echantillons
37
évolution dans la colonne d’eau (Fig. 15). D’une façon générale, les résultats montrent que la
conductivité est constante de la base de la colonne jusqu’à la surface pour les deux stations de
mesure. Il y’a donc une homogénéité de la conductivité dans la colonne. Ces faibles
conductivités électriques des eaux dans le lac seraient à mettre en relation avec la composition
minéralogique des roches drainées dans le lac (grès) et une dilution par les eaux de pluie car
l’échantillonnage de ces eaux a été effectué en période pluvieuse (mars 2020). Par ailleurs, ces
valeurs de conductivité sont de même ordre de grandeur que celles mesurées par Ngafack
(2014) dans le lac Ossa situé dans la même localité, mais par contre elles sont inférieures à
celles obtenues par madjiki et al (2013) dans lac municipal d’Ebolowa (Sud-Cameroun) situé
en zone métamorphique. Ces remarquent montrent que la signature chimique des eaux dépend
étroitement de la formation géologique qu’elle draine (Andre et al., 2005 ; Xing et al., 2013).
Figure 15. Évolution de la conductivité électrique dans les colonnes d’eau.
Pour ce qui est des eaux souterraines (source et forage), la conductivité est plus basse
dans les eaux source que ceux du forage avec une différence de 4,32 µS/cm. Dans l’ensemble
ces conductivités sont inférieures à 100 µS/cm (Fig. 16). Ce qui traduit une minéralisation très
faible de ces eaux (Detay, 1993). Ces faibles conductivités seraient liées à la force ionique qui
découle des formations traversées par ces eaux (Loukman et al., 2017). Les valeurs de
conductivités mesurées dans les eaux de la source et du forage sont inférieures aux valeurs
recommandées par l’OMS et l’ANOR pour les eaux de boisson (respectivement 1500 et 1000
µS/cm). Ces conductivités sont de même ordre de grandeur que celles obtenues par Ngounou
(2018) dans les eaux des rivières de Garoua Sambé (Est Cameroun) par contre elles sont
inférieures aux valeurs obtenues par Ngouh et al. (2020) dans les eaux de l’aquifère à nappe
libre du bassin versant du Nkié (Yaoundé–Cameroun).
0
50
100
150
200
250
300
350
400
27,3 27,4 27,5 27,6 27,7
Profondeur
(cm)
Station 1
conductivité (μS/cm)
0
50
100
150
200
250
300
27,1 27,2 27,3 27,4 27,5
Profondeur
(cm)
Station 2
conductivité (μS/cm)
38
Figure 16. Variation de la conductivité dans les eaux souterraines.
V.1.1.3. Température
La température est l’un des facteurs qui contrôlent l’essentiel des activités biologiques
et écologiques des êtres vivants. La température de l’eau est un élément essentiel dans le
fonctionnement des systèmes aquifères (Brooke et Colby, 1980). Elle joue un rôle important
par exemple en ce qui concerne la solubilité des sels et des gaz dont, entre autres, l’oxygène
nécessaire à l’équilibre de la vie aquatique (IBGE, 2005). C’est un paramètre qui dépend des
facteurs climatologiques (Ben Charrada, 1992) mais aussi de la géologie et des activités qui se
déroulent sur le plan d’eau.
Les températures mesurées dans les profils verticaux de chaque station de prélèvement
du lac Mboli, montrent que pour ce qui est de la station 1, la température varie peu dans la
colonne d’eau (Fig. 17). La valeur la plus basse dans cette station se trouve à la base de la
colonne d’eau (LMBb1) tandis qu’on note une température constante du milieu jusqu’à la
surface de la colonne d’eau (LMBm1, LMBs1). La variation thermique dans cette station est
d’amplitude 2,6° C. Il est donc difficile de parler de stratification thermique dans cette colonne
d’eau, néanmoins s’il fallait considérer cette légère variation on dira qu’il y’a stratification
thermique entre les couches supérieures de mesure et le fond de la colonne d’eau. Cette
stratification thermique serait alors due à un réchauffement par les rayons solaires des eaux de
la surface par rapport aux eaux de profondeurs. En ce qui concerne la station 2 on note de
légères disparités de température entre les niveaux de mesure dans la colonne d’eau. La valeur
20
25
30
35
40
45
50
55
MF1 S
Conductivité
(µS/cm)
Echantillons
39
la plus importante est celle mesurée en surface (, LMBs2) et la valeur la plus basse est celle
obtenue au milieu de la colonne d’eau (LMBm2). Cette différence de température est de l’ordre
de 1,5° C. Jean-René et Daniel (1994) expliquent que les variations de la température des eaux
ont pour origine les milieux frontaliers. En effet, la profondeur moyenne (3 m) du lac Mboli, le
brassage des eaux dû aux vents, aux activités de pêche, de navigation sur le plan d’eau du lac,
crée un fort hydrodynamisme qui favorise le mélange des couches d’eau de surface et des
couches d’eaux sous-jacentes, d’où les faibles disparités de température observée dans la
colonne d’eau. En outre, les rayons du soleil traversent la faible épaisseur d’eau et la réchauffe
de façon homogène (Séraphin et al., 2008 ; Jean-René et Daniel, 1994). Ces résultats sont
pratiquement de même ordre que ceux obtenus par Nziéleu et al. (2016) ; Ngafack (2014),
respectivement dans le complexe du lac Ossa (littoral Cameroun) à la même période, et sont
supérieures à ceux obtenus par Oumar et al. (2014) dans les lacs Birni et Dang (région de
l’Adamaoua, Cameroun).
Figure 17. Évolution de la température dans les colonnes d’eau.
En ce qui concerne les eaux souterraines, la température varie peu, la valeur la plus
grande se trouve au niveau de la source avec une différence de 0,9° C avec la valeur mesurée
dans les eaux du forage (Fig. 18). L’OMS n’a recommandée aucune valeur pour la température
de l’eau de boisson. Par ailleurs, L’eau froide est généralement plus appréciée que l’eau chaude
0
50
100
150
200
250
300
30,5 31 31,5 32 32,5 33
Profondeur
(cm)
Station 2
Température (° C)
0
50
100
150
200
250
300
350
400
30,5 31 31,5 32 32,5
Profondeur
(cm)
Station 1
Température (° C)
40
et la température aura un impact sur l’acceptabilité d’un certain nombre de constituants
inorganiques et de contaminants chimiques qui peuvent affecter le goût. Une température élevée
de l’eau stimule la croissance des micro-organismes et peut accroître les problèmes liés au goût,
à l’odeur, à la coloration et à la corrosion (OMS, 2017). Ces valeurs de température sont
supérieures aux valeurs obtenues par Ngouh et al. (2020) dans les eaux de l’aquifère à nappe
libre du bassin versant du Nkié (Yaoundé–Cameroun) ; Yaka et al. (2020) dans les eaux
souterraines de quelques quartiers de Yaoundé VII (centre Cameroun).
Figure 18. Variation de la température dans les eaux souterraines.
V.1.2. Paramètres chimiques
V.1.2.1. Éléments traces métalliques
Dans le lac, en ce qui concerne la colonne d’eau du point d’échantillonnage de la station
1, le Mn est présent dans toute la colonne d’eau, avec une évolution en dents de scie (Fig. 19).
La plus faible valeur de Mn est enregistrée à la base de la colonne d’eau et la plus forte au
milieu. Quant à La concentration de Fe, elle est nettement plus élevée que celle du Mn, on note
une évolution de Fe qui décroit de la surface jusqu’au fond de la colonne d’eau. Par contre le
Cu n’est que présent à la surface et le Cd à la surface et à la base à des concentration relativement
faibles par rapport aux autres ETM, tant dis que l’Al est présent au milieu et au fond de la
colonne d’eau. En moyenne, La distribution quantitative des teneurs en métaux dans la colonne
d’eau est de l’ordre suivant : Fe > Al > Cu > Mn > Cd. Pour ce qui est de la colonne d’eau du
point d’échantillonnage de la station 2 (Fig. 19), le Mn est aussi présent dans toute la colonne
10
15
20
25
30
MF1 S
Températures
(°C)
Echantillons
41
d’eau, avec des valeurs qui décroient du fond jusqu’à la surface, on note néanmoins de légères
disparités à chaque niveau de la colonne d’eau. Pour le Fe, la concentration la plus forte est
relevée à la base et la concentration plus faible milieu de la colonne d’eau. Quant au Cu et le
Al, leur présence n’est que marquée au fond de la colonne d’eau à une teneur faible pour le Cu
mais forte pour le Al. Le Cd par contre est relevé en très faible quantité dans l’ensemble de la
colonne d’eau. En moyenne, La distribution quantitative des teneurs en métaux dans cette
colonne d’eau est de l’ordre suivant : Al > Fe > Cu > Mn > Cd.
De manière générale, le comportement des ETM dans les deux stations de mesure sont
pratiquement les mêmes, avec une prédominance de Fe et Al. On note l’absence de certains
ETM (Al, Cu, Cd) soit à la surface, au milieu ou à la base de la colonne d’eau. Afin d’évaluer
le risque associé à la présence des contaminants métalliques dans la colonne d’eau, les
concentrations mesurées ont été comparées aux critères de l’agence américaine de la protection
de l’environnement (USEPA, United States Environmental Protection Agency) en fonction du
critère maximum concentration (CMC) et le critère de concentration continue (CCC). Le CMC
représente la concentration maximale d’une substance à laquelle les organismes aquatiques
peuvent être exposés brièvement sans être gravement touchés, tandis que le CCC représente la
concentration la plus élevée d’une substance ne produisant aucun effet néfaste sur les
organismes aquatiques y étant exposés quotidiennement pendant toute leur vie (USEPA, 2006).
Certains ETM se trouvent à des concentrations supérieures aux teneurs fixées par l’USEPA
pour le CMC et le CCC dans certains compartiments de la colonne. La colonne d’eau issue de
la station 1 montre que, la teneur de Al (au milieu et base), Cd (à la base) sont supérieures au
seuil de CCC, tandis que la concentration de Cu (à la surface) dépasse les teneurs seuils de
CMC et CCC (tableau 4). Pour ce qui est de la station 2, les concentrations de Al et de Cu (à
base) dépassent les teneurs seuils de CMC et CCC tant dis que la teneur de Cu au milieu de la
colonne d’eau est supérieure au seuil CCC (Tab. 4). Cela montre que les ETM présents à chaque
niveau de la colonne d’eau (surface, milieu, base) dépassant le seuil CMC et de CCC présentent
un risque toxique pour les organismes aquatiques.
Par ailleurs ces ETM ont été retrouvés dans les eaux de nombreux lac africains à des
concentrations variables, il s’agit notamment du lac Mariout en Égypte (Saad, 1985), le lac
George en Ouganda (Bugenyi, 1982) et le lac McIlwaine au Zimbabwe (Greichus et al., 1978a).
42
Figure 19. Évolution des ETM dans les colonnes d’eau.
Tableau 4. Comparaison des concentrations des ETM présent dans la colonne des deux stations de
prélèvement dans le lac Mboli aux lignes directrices de l’USEPA : CMC et CCC (USEPA, 2006)
ETM (µg/l) Al Cd Cu Fe Mn
USEPA CMC 750 4,3 13 - -
CCC 87 2,2 9 1000 -
Station 1
LMBs 1 0 2 30 287 7
LMBm 1 101 0 - 223 8
LMBb 1 232 4 - 58 2
Station 2
LMBs 2 - 2 - 192 5
LMBm 2 - 3 - 24 7
LMBb 2 1553 2 53 337 8
Pour ce qui concerne les eaux souterraines, le comportement des ETM est sensiblement
le même ou présente de faibles disparités quantitatives pour certains éléments. La concentration
de Mn mesurée dans les eaux du forage est identique à celle mesurée dans la source. La teneur
de Fe dépasse largement celle de la source avec une différence de 73 µg/l, tandis que la
concentration de Cu dans la source est supérieure à celle obtenue au forage avec une différence
de 16µg/l. On n’observe presque pas de disparité entre la concentration de Cd obtenue au forage
et celle mesurée dans la source, on note juste une petite différence de 1 µg/l. La teneur de Al
dans les eaux souterraines se trouve en quantité largement supérieure par rapport aux autres
0
50
100
150
200
250
300
0 500 1000 1500 2000
Profondeur
(cm)
Station 2
Mn Fe Cu Cd Al
0
50
100
150
200
250
300
350
400
0 100 200 300 400
Profondeur
(cm)
Station 1
Mn Fe Cu Cd Al
43
Figure 20. Variation des ETM dans les eaux souterraines.
ETM, sa concentration au forage est deux fois supérieure celle obtenue dans la source. L’ordre
d’abondance est : Al > Fe > Cu > Mn > Cd (Fig. 20). Seule la concentration de Al se trouve
supérieure à la norme de l’OMS qui recommande une concentration de Al pour les eaux de
boisson inférieure à 200 µg/l (OMS 2011). Cela pourrait être dû aux phénomènes d’hydrolyse
de la roche riche en Al. Ces résultats sont inférieurs à ceux obtenus par Tohouri et al. (2016)
dans les eaux de surface de la région de Bonoua (Sud-Est de la Côte d’Ivoire), par contre ils
sont supérieurs aux résultats obtenus par Mbé (2020) dans les eaux souterraines de Nkozoa
(Yaoundé, Centre Cameroun), excepté le Mn.
1.2.2. Cations majeurs
Pour ce qui est des eaux du lac, les cations majeurs et la TZ+
ont une évolution
hétérogène dans la colonne d’eau dans l’ensemble (Fig. 21). Pour la station 1, on constate que
les teneurs des cations majeurs Ca2+
, Mg2+
, Na+
, K+
et TZ+
au milieu de la colonne d’eau sont
toutes supérieures aux concentrations mesurées à la surface et la base. On note des
concentrations de Ca2+
, Mg2+
et Na+
au milieu, largement supérieures par rapport à la surface et
à la base de la colonne d’eau, tandis que les teneurs de K+
et TZ+
obtenues au milieu sont
faiblement supérieures aux teneurs obtenues à la surface et à la base de la colonne d’eau. La
station 2 quant à elle, présente le même comportement dans la colonne d’eau que la précédente.
Les teneurs les plus élevées des cations majeurs (Ca2+
, Mg2+
, Na+
, K+
) et TZ+
se trouvent toutes
au milieu de la colonne d’eau. Néanmoins on constate qu’ils se trouvent dans l’ensemble à des
faibles concentrations par rapport aux autres. Le Ca2+
au milieu enregistre la concentration la
plus élevée des cations, tandis que TZ+
est inférieur à 1 méq/l dans toute la colonne d’eau. Les
concentrations des cations majeurs et TZ+
obtenues dans les deux stations d’échantillonnage du
lac Mboli sont largement inférieures à ceux obtenues par Emmachoua (2017) dans les eaux du
bassin versant de Makénéné (Centre-Cameroun).
0
1
2
3
4
5
MF1 S
Mn
(µg/l)
Échantillons
0
50
100
150
200
250
300
MF1 S
Fe
(µg/l)
Échantillons
0
20
40
60
80
100
MF1 s
Cu
(µg/l)
Échantillons
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
MF1 s
Cd
(µg/l)
Échantillons
0
100
200
300
400
500
600
MF1 s
Al
(µg/l)
Échantillons
44
Au niveau des eaux souterraines, les cations majeurs et TZ+
dans l’ensemble présentent
des concentrations faibles à l’exception du Ca2+
qui est largement supérieur aux autres (Fig.
22). La teneur la plus élevée de Ca2+
est rencontrée au niveau des eaux de la source, par contre
celles de Mg2+
et Na+
sont rencontrées des eaux du forage. La teneur de K+
au niveau de la
source comme au forage est inférieur à 1mg/l. TZ+
quant à lui est sensiblement égale dans les
eaux de source et du forage. La concentration des cations dans les eaux souterraines se trouvent
a des teneurs acceptables par les normes de l’OMS et ANOR. Les résultats obtenus dans ces
eaux sont dans l’ensemble similaire à ceux abstenus par Ngouh et al. (2020) dans les eaux de
source du bassin versant du Nkié (Yaoundé–Cameroun).
Figure 21. Évolution des cations et TZ+
dans les colonnes d’eau.
0
50
100
150
200
250
300
0 2 4 6 8 10
Profondeur
(cm)
Station 2
Ca2+ Mg2+ Na+ K+ TZ+
0
50
100
150
200
250
300
350
400
0 20 40 60
Profondeur
(cm)
Station 1
Ca2+ Mg2+ Na+ K+ TZ+
(En µg/l) (En µg/l)
45
Figure 22. Variation des cations et TZ+
dans les eaux souterraines.
V.1.2.3. Anions majeurs
Pour les eaux du lac, l’évolution des anions et TZ-
dans la colonne d’eau de la station 1
est sensiblement la même pour tous les éléments (Fig. 23). Les concentrations les plus élevées
se situent au milieu de la colonne d’eau. On note néanmoins la concentration de HCO3
-
au
milieu, largement supérieure par rapport aux autres anions (Cl-
, NO3
-
, SO4
2-
). La TZ-
est très
faible à la surface et à la base. Dans l’ensemble, les concentrations les plus basses sont
rencontrées à la surface de la colonne d’eau. Au niveau de la station 2, l’évolution des anions
et TZ-
dans la colonne d’eau est pratiquement la même que dans la station 1 (Fig. 24). Les
concentrations les plus importantes sont rencontrées au milieu de la colonne d’eau à l’exception
du SO4
2-
dont la concentration la plus élevée se situe à la base de la colonne d’eau. La
concentration d’ensemble la plus élevée est celle du NO3
-
au milieu de la colonne d’eau. La
teneur en Cl-
est inférieure à 1 mg/l, il en est de même pour la TZ-
qui n’atteint pas 1 méq/l dans
toute la colonne d’eau. Dans l’ensemble, ces résultats sont largement inférieurs à ceux obtenus
par Emmachoua (2017) dans les eaux du bassin versant de Makénéné (Centre-Cameroun).
0
5
10
15
20
25
MF1 S
Ca
2+
(mg/l)
Échantillons
0
2
4
6
MF1 S
Mg
2+
(mg/l)
Échantillons
0
2
4
6
8
MF1 S
Na
+
(mg/l)
Échantillons
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
MF1 S
K
+
(mg/l)
Échantillons
1,26
1,28
1,3
1,32
1,34
1,36
1,38
1,4
MF1 S
TZ
+
(méq/l)
Échantillons
46
Figure 23. Évolution des anions et TZ-
dans les colonnes d’eau.
Au niveau des eaux souterraines, les teneurs des anions sont faibles et présentent un
comportement dissemblable. La concentration de Cl-
est très faible, avec des valeurs
n’atteignant pas 1 mg/l à la source et au forage. Le NO3
-
à une teneur plus élevée au forage. Le
SO4
2-
tant à disparaitre au niveau du forage, tandis qu’au niveau de la source on rencontre une
concentration moyenne. Le HCO3
-
est l’anion majeur prédominant de ces eaux, on y rencontre
des concentrations largement supérieures par rapport aux autres anions, néanmoins la
concentration la plus élevée se situe au niveau de la source. Quant à la TZ-
, les concentrations
sont sensiblement égales (Fig. 24). Les anions majeurs présents dans ces eaux se trouvent à des
concentrations acceptables par la norme de l’OMS et ANOR pour les eaux de boisson. Ces
résultats sont dans l’ensemble similaire à ceux obtenus par Mfonka et al. (2015) dans les eaux
du bassin versant du Nchi dans le plateau Bamoun (Ouest Cameroun).
0
50
100
150
200
250
300
350
400
0 50 100 150 200
Profondeur
(cm)
Station 1
Cl- NO3- SO42- HCO3- TZ-
(En mg/l)
0
50
100
150
200
250
300
0 10 20 30 40 50
Profondeur
(cm)
Station 2
Cl- NO3- SO42- HCO3- TZ-
(En mg/l)
47
Figure 24. Variation des anions et TZ-
dans les eaux souterraines
V.1.2.4. Autres éléments en solutions (NH4
+, PO4
3-, F-)
En ce qui concerne les eaux du lac, la concentration de NH4
+
et de PO4
3-
dans la station
1 est faible dans l’ensemble par rapport aux autres, on rencontre les valeurs les plus importantes
dans la colonne d’eau respectivement au milieu et à la surface, tant dis que les teneurs les plus
basses sont observées respectivement à la base de la colonne d’eau. Les concentrations F-
et
SiO2 dans l’ensemble de la colonne d’eau sont inférieures à 1 mg/l (Fig. 25). La distribution
dans la station 2 montre que le NH4
+
, PO4
3-
, F-
et le SiO2 sont dans l’ensemble faibles, dans la
colonne d’eau, ils sont présents en traces dans ces eaux à l’exception de la teneur de PO4
3-
rencontrée au milieu (Fig. 25). Les concentrations de NH4
+
, PO4
3-
et F-
dans la colonne d’eau
sont dans l’ensemble similaires aux teneurs obtenues par Emmachoua (2017) dans les eaux du
bassin versant de Makénéné (Centre-Cameroun). Cependant, on note des disparités entre la
teneur de NH4
+
dans la colonne d’eau du lac Mboli et les eaux du bassin versant de Makénéné
qui possède des concentrations largement supérieures. Les teneurs de SiO2 dans la colonne
d’eau sont largement inférieures à celles obtenues par Mfonka et al. (2015) dans les eaux du
bassin versant du Nchi dans le plateau Bamoun (Ouest Cameroun).
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
MF1 S
CL
-
(mg/l)
Échantillons
0
5
10
15
MF1 S
NO
3
-
(mg/l)
Échantillons
0
1
2
3
4
MF1 S
SO
4
2-
(mg/l)
Échantillons
54
56
58
60
62
64
66
MF1 S
HCO
3
-
(mg/l)
Échantillons
1,14
1,15
1,16
1,17
1,18
1,19
MF1 S
TZ
-
(méq/l)
Échantillons
48
Figure 25. Évolution d’autres éléments en solution dans les colonnes d’eau.
Dans les eaux souterraines, les concentrations de NH4
+
, PO4
3-
F-
et SiO2 sont
relativement très faible par rapport à d’autres paramètres chimiques mesurés dans ces eaux. On
les observe dans ces eaux pour l’ensemble sous forme de trace. Par ailleurs, ils sont tous
présents dans les eaux souterraines à l’exception du F-
au niveau de la source. Les plus fortes
concentrations sont rencontrées au forage (Fig. 26). Cependant, Les concentrations NH4
+
, PO4
3-
et F-
reconcentrées dans ces eaux se trouvent à des valeurs acceptables par la norme de l’OMS.
Par ailleurs, ces teneurs sont similaires à celles obtenues par Emmachoua (2017) dans les eaux
du bassin versant de Makénéné (Centre-Cameroun).
Figure 26. Variation d’autres éléments en solution-
dans les eaux souterraines.
0
0,1
0,2
0,3
0,4
MF1 S
NH
4
+
(mg/l)
Échantillons
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
MF1 S
PO
4
3-
(mg/l)
Échantillons
0
0,005
0,01
0,015
0,02
MF1 S
F
-
(mg/l)
Échantillons
0
0,2
0,4
0,6
0,8
MF1 S
SiO
2
(mg/l)
Échantillons
0
50
100
150
200
250
300
350
400
0 0,5 1 1,5 2 2,5
Profondeur
(cm)
Station 1
NH4+ F- PO43- SiO2
(En mg/l)
0
50
100
150
200
250
300
0 1 2 3 4 5
Profondeur
(cm)
Station 2
NH4+ PO43- 0,001 SiO2
(En mg/l)
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DISTRIBUTION DES ELEMENTS TRACES METALLIQUES DANS LES EAUX DU LAC MBOLI (DIZANGUE, LITTORAL-CAMEROUN)

  • 1. DEPARTEMENT DES SCIENCES DE LA TERRE DEPARTMENT OF EARTH SCIENCES LABORATOIRE DE GEOSCIENCES DES FORMATIONS SUPERFICIELLES ET APPLICATIONS LABORATORY OFGEOSCIENCES OF SUPERFICIAL FORMATIONS AND APPLICATIONS Mémoire présenté en vue de l’obtention du Diplôme de Master en Sciences de la Terre Spécialité : Géosciences des Formations Superficielles Option : Sol, Eau, Sciences Géotechniques Par ABARA A BIABAK INDRICK Matricule : 15I2572 Licencié ès-Sciences Sous la co-direction de Dr. NOA TANG-ONANA Sylvie Désirée Dr. TCHAKAM KAMTCHUENG Brice Chargée de cours Chargé de recherche ENS IRGM REPUBLIQUE DU CAMEROUN ********** UNIVERSITE DE YAOUNDE I ********** FACULTÉ DES SCIENCES ********** CENTRE DE RECHERCHE ET DE FORMATION DOCTORALE ********** SCIENCES, TECHNOLOGIE ET GÉOSCIENCES REPUBLIC OF CAMEROON ********** THE UNIVERSITY OF YAOUNDE I ********** FACULTY OF SCIENCE ********** POST GRADUATE RESEARCH AND TRAINING PROGRAMME ********** SCIENCES, TECHNOLOGY AND GEOSCIENCES
  • 3. ii Je rends grâce à Dieu qui m’a toujours donné la santé, la force et les moyens de réaliser ce travail. En effet, cette recherche a été très laborieuse, tellement laborieuse que, tout seul, elle aurait été une mission quasiment impossible. Qu’il me plaise donc d’exprimer toute ma gratitude et mes très sincères remerciements à tous ceux qui y ont apporté leur contribution. Je remercie les docteurs Noa Tang-Onana Sylvie Désirée et Tchakam Kamtchueng Brice qui, malgré leurs nombreuses occupations ont bien voulu superviser ce travail, ils ont pris des risques énormes pour que ce travail soit réalisé. Puissiez-vous recevoir ici, l’expression de ma sincère et profonde gratitude. J’exprime ma profonde gratitude à tous les enseignants du Département des Sciences de la Terre et de l’Univers de l’Université de Yaoundé I pour leurs enseignements et conseils, je pense particulièrement au Chef de Département des Sciences de la Terre le Pr. Ndjigui Paul- Désiré ; aux professeurs Nzenti Jean Paul, Kamgang Pierre, Ndam Ngoupayou Jules Rémy, Yongue Fouateu Rose, Nkoumbou Charles, Medjo Eko Robert, Njilah Issac Konfor, Tchouankoue Jean Pierre, Temdjim Robert, Yene Atangana Joseph, Bisso Dieudonné, Nyeck Brunot, Onana Vincent Laurent, Ganno Sylvestre, Abossolo Angue Monique, Ekomane Emile ; Les docteurs Mouafo Lucas, Ngo Bidjeck Louise Marie, Temga Jean Pierre, Ngo Belnoun Rose, Eyong John Takem, Ntsama Atangana Jacqueline, Metang Victor, Anaba Onana Achille, Elisé Sababa. Un merci spécial au Chef du quartier Mbalmayo de Dizangué qui nous a autorisé et permis de travailler en toute sécurité dans le lac. Un merci incommensurable a notre piroguier qui par son expérience a su faire preuve de professionnalisme en nous permettant la navigation dans le lac en toute sécurité. Nous pensons également à notre guide Raimond, qui non seulement nous a facilité la tâche dans la communication avec les autorités locales mais aussi en nous montrant notre chemin tout au long de notre campagne. J’exprime une reconnaissance particulière à tous mes aînés académiques, notamment Ekoa Bessa Armel, Emmachoua Arrah Justine, Bamagalena Lucien, Onana Léandre, Takam Guy Bertin, Mbita Arnold et Nsangou Daouda pour leurs encouragements, conseils continus, aides et disponibilités.
  • 4. iii Je remercie tous mes camarades de promotion pour tous ces moments passés dans la convivialité. Je pense en particulier à : Ambassa Bela Victorine, Aonsi Kamani Francis, Biami Nya Diane, Tchinang Mbagang Laetitia, Fopa Keunang Brice, Fankou Fankou William, Nguedong Leonel ; Takam Larissa ; Tchadji Jordan ; Akoumou Sandrine ; Bile Christian Sony, Belomo Armel, Bahane Catherine, Ngaisso Sotche Raïssa, Djeufo Rodrigue, Essomba Leonel, et Ndzengué Séraphine, merci pour vos encouragements, discussions scientifiques et les suggestions apportées à ce travail. Je remercie également ma grande famille, mes oncles, tantes et sœurs en particulier Awono Olivier, Nyebe Lydie, Belomo Coco, Ndiem A Biabak Chancelle et Kouna A Biabak Audrey, pour leurs soutiens inconditionnels, intarissables et perpétuels. Je remercie mes amis Babaka Armand, Dieuhou Nganso Gabin, DJidere Sadou Ledoux, Ombolo Nyebe Florent, Batomen Gaitana Fallone, Ntema’a Guilluamy, Bahoken Loick, Seke Paul, et Djouda Ivanov, pour leurs soutiens incommensurables.
  • 5. iv DEDICACE................................................................................................................................i REMERCIEMENTS................................................................................................................ii TABLE DES MATIERES ......................................................................................................iv LISTE DES FIGURES...........................................................................................................vii LISTE DES TABLEAUX.......................................................................................................ix LISTE DES SIGLES ET ACRONYMES .............................................................................. x RESUME..................................................................................................................................xi ABSTRACT............................................................................................................................xii INTRODUCTION GENERALE ............................................................................................ 1 CHAPITRE I : MILIEU NATUREL ..................................................................................... 4 I.1. CADRE GEOGRAPHIQUE............................................................................................. 5 I.1.1. Localisation de la zone d’étude..................................................................................... 5 I.1.2. Climat............................................................................................................................ 5 I.1.3. Géomorphologie ........................................................................................................... 7 I.1.3.1. Orographie ............................................................................................................. 7 I.1.3.2. Hydrographie ......................................................................................................... 8 I.1.4. Végétation..................................................................................................................... 9 I.1.5. Sol ............................................................................................................................... 10 I.2. CADRE GÉOLOGIQUE................................................................................................ 10 I.3. MILIEU HUMAIN ET ACTIVITE ECONOMIQUE ................................................. 12 CHAPITRE II : MATERIELS ET METHODES............................................................... 25 II.1. MATERIELS ET TRAVAUX DE TERRAIN ............................................................ 14 II.1.1. Matériels de terrain.................................................................................................... 14 II.1.2. Travaux de terrain...................................................................................................... 14
  • 6. v II.1.2.1. Échantillonnage de l’eau ................................................................................... 14 II.1.2.2. Étiquetage et conservation des échantillons ....................................................... 17 III.1.2.3. Mesures sur le terrain ........................................................................................ 18 II.2. TRAVAUX EN LABORATOIRE ................................................................................ 19 II.2.1. Dosage des éléments traces métalliques (Mn, Fe, Cu, Cd, al) .................................. 19 II.2.1.1. Matériels et réactifs ............................................................................................ 19 III.2.1.2. Méthodologie .................................................................................................... 20 III.2.2. Cas des éléments majeurs et d’autres éléments chimiques ...................................... 20 III.2.2.1. Matériels et réactifs ........................................................................................... 21 III.2.2.2. Méthodologie .................................................................................................... 21 II.3. QUALITE ET TRAITEMENT DES DONNEES........................................................ 22 II.3.1. Qualité des données................................................................................................... 22 II.3.1.1. Utilisation d’un échantillon de référence : ERIL................................................ 22 II.3.1.2. Balance ionique .................................................................................................. 23 II.3.2. Traitement des données ............................................................................................. 23 II.3.2.1. Méthode hydrochimique..................................................................................... 23 II.3.2.2. Analyse Statistique Multivariée (ASM) ............................................................. 24 CHAPITRE III : RESULTATS............................................................................................ 38 III.1. NIVEAU DE VARIATION DES PARAMÈTRES PHYSICO-CHIMIQUES DES EAUX DU LAC MBOLI ET LES EAUX SOUTERRAINES..................................... 27 III.1.1. Paramètres physiques ............................................................................................... 27 III.1.2. Paramètres chimiques............................................................................................... 27 III.1.2.1. Éléments traces métalliques .............................................................................. 27 III.1.2.2. Cations majeurs et somme des équivalents cations (TZ+ )................................. 28 III.1.2.3. Anions majeurs et somme des équivalents anions (TZ- )................................... 28 III.1.2.4. Autres éléments en solutions : (NH4 + , PO4 3- , F- , OD, SiO2) ............................. 28 III.1.2.5. Total des solides dissous (TDS) et la balance ionique (BI) .............................. 29 III.1.2.6. Typologie des eaux............................................................................................ 30 CHAPITRE IV : ESSAI D’INTERPRETATION ET DISCUSSION ..................................... 45
  • 7. vi V.1. DISTRIBUTION DES PARAMETRES PHYSICO-CHIMIQUES DANS LES EAUX ETUDIEES .......................................................................................................... 34 V.1.1. Paramètres physiques ................................................................................................ 34 V.1.1.1. pH....................................................................................................................... 34 V.1.1.2. Conductivité électrique....................................................................................... 36 V.1.1.3. Température........................................................................................................ 38 V.1.2. Paramètres chimiques................................................................................................ 40 V.1.2.1. Éléments traces métalliques ............................................................................... 40 1.2.2. Cations majeurs...................................................................................................... 43 V.1.2.3. Anions majeurs................................................................................................... 45 V.1.2.4. Autres éléments en solutions (NH4 + , PO4 3- , F- ).................................................. 47 V.1.2.5. Oxygène dissous................................................................................................. 49 V.1.2.6. Total des solides dissous (TDS) ......................................................................... 50 V.1.2.7. Facies hydrogéochimiques ................................................................................. 51 V.2. ORIGINE DES ÉLÉMENTS CHIMIQUES PRESENTS DANS LES EAUX DU LAC ET LES EAUX SOUTERRAINES ...................................................................... 53 V.2.1. Analyse statistique multi-variée ................................................................................ 53 V.2.1.1. Matrice de corrélation ........................................................................................ 53 V.2.1.2. Analyse en composantes principales.................................................................. 54 V.2.2. Origines et facteurs environnementaux qui contrôlent la qualité physico-chimique des eaux du lac et les eaux souterraines étudiées................................................................. 57 V.2. APTITUDE DES EAUX ETUDIEES A L’IRRIGATION......................................... 59 CONCLUSION GENERALE ............................................................................................... 62 PERSPECTIVES.................................................................................................................... 62 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES............................................................................. 69 ANNEXES
  • 8. vii Figure 1. Carte de localisation de la zone d’étude................................................................................ 6 Figure 2. Courbe ombrothermique de Bagnouls et Gaussen appliqué aux données météorologiques de la région Dizangué (2007-2017)...................................................... 7 Figure 3. Carte des unités géomorphologiques de la zone d’étude.................................................... 8 Figure 4. Carte du réseau hydrographique de la région du lac Mboli................................................ 9 Figure 5. Vue partielle lac Mboli................................................................................................... 9 Figure 6. Esquisse géologique de la zone d’étude extrait de la carte géologique du Sud- Ouest 11 Figure 7. Présentation l’échantillonneur de Niskin............................................................................ 16 Figure 8. Échantillonnage d’eau souterraine : .................................................................................... 17 Figure 9. Illustration de l’étiquetage des échantillons d’un point prélevé dans le lac................... 18 Figure 10. Application de la mesure des paramètres physico-chimique ........................................ 19 Figure 11. Répartition d’ensemble des éléments chimiques majeurs dans les eaux du lac Mboli, de la source et du forage..................................................................................................... 31 Figure 12. Diagramme de piper représentant le faciès des eaux du lac Mboli de la source et du forage. ................................................................................................................................... 31 Figure 13. Évolution du pH dans les colonnes d’eau......................................................................... 35 Figure 14. Variation du pH dans les eaux souterraines ..................................................................... 36 Figure 15. Évolution de la conductivité électrique dans les colonnes d’eau .................................. 37 Figure 16. Variation de la conductivité dans les eaux souterraines ................................................. 38 Figure 17. Évolution de la température dans les colonnes d’eau ..................................................... 39 Figure 18. Variation de la température dans les eaux souterraines.................................................. 40 Figure 19. Évolution des ETM dans les colonnes d’eau ................................................................... 42 Figure 20. Variation des ETM dans les eaux souterraines ................................................................ 43 Figure 21. Évolution des cations et TZ+ dans les colonnes d’eau.................................................... 44 Figure 22. ariation des cations et TZ+ dans les eaux souterraines.................................................... 45
  • 9. viii Figure 23.volution des anions et TZ- dans les colonnes d’eau ......................................................... 46 Figure 24. Variation des anions et TZ- dans les eaux souterraines .................................................. 47 Figure 25. Évolution d’autres éléments en solution dans les colonnes d’eau................................. 48 Figure 26. Variation d’autres éléments en solution- dans les eaux souterraines ............................ 48 Figure 27. Évolution oxygène dissous dans les colonnes d’eau....................................................... 49 Figure 28. Variation de l’oxygène dissous dans les eaux souterraines............................................ 50 Figure 29. Évolution de la TDS dans les colonnes d’eau.................................................................. 51 Figure 30. Variation de la TDS dans les eaux souterraines............................................................... 51 Figure 31. Proportions des éléments chimiques majeurs .................................................................. 80 Figure 32. Projection des paramètres physico-chimiques des eaux du lac, de la source et du forage sur le plan factoriel F1 – F2................................................................................... 55 Figure 33. Aptitude des eaux du lac, de la source et du forage à l’irrigation selon le diagramme de Wilcox. ............................................................................................................................ 60 Figure 34. Aptitude des eaux du lac, de la source et du forage à l’irrigation selon le diagramme de Riverside. ........................................................................................................................ 61
  • 10. ix Tableau 1. Données climatiques de Dizangué couvrant la période de (2007 à 2017)................... 7 Tableau 2. niveau de variation paramètres physiques mesurés dans les colonnes d’eau du lac Mboli.......................................................................................................................... 29 Tableau 3. Niveau du pH et qualité de l’eau (Anonyme, 2009) .................................................. 35 Tableau 4. Comparaison des concentrations des ETM présent dans la colonne des deux stations de prélèvement dans le lac Mboli aux lignes directrices de l’US EPA : CMC et CCC (USEPA, 2006) .......................................................................................................... 43 Tableau 5. matrice de corrélation entre les paramètres physico-chimiques des eaux du lac, de la source et du forage ..................................................................................................... 58
  • 11. x ACP : Analyse en Composante Principale ANOR : Agence des Normes et de la Qualité BI : Balance Ionique CCC : Critère de Concentration Continue CE : Conductivité Electrique CMC : Critère de Maximum Concentration ETM : Eléments Traces Métalliques HSDB : Hazardous Substances Data Bank LAGE : Laboratoire d’Analyse Géochimique des Eaux OD : Oxygène dissous OMS : Organisation Mondiale de la Santé TDS : Total des Solides Dissous USEPA : United States Environmental Protection Agency
  • 12. xi Les éléments traces métalliques font partis des polluants les plus dangereux pour l’homme et son environnement. Ces derniers associés à d’autres paramètres physico-chimiques ont été étudiés dans les eaux du lac Mboli, ainsi que les eaux souterraines utilisées comme eau de boisson par les populations riveraines de ce lac. Cette étude a donc pour but, de contribuer à une meilleure connaissance des propriétés physico-chimiques de ces eaux, particulièrement les éléments traces métalliques. L’approche méthodologique a consisté à effectuer des travaux sur le terrain et en laboratoire qui ont permis l’échantillonnage des eaux ainsi que l’analyse de nombreux paramètres physico-chimiques. Au niveau du lac, l’échantillonnage est fait dans la colonne d’eau, en raison de deux échantillons par niveau (à la base, au milieu, et à la surface). Huit échantillons ont été analysés, dont 6 dans le lac, un provenant de la source et un du forage. Pour le traitement des données, la méthode hydrochimique et l’analyse statistique multivariée ont été utilisées dans le cadre ce travail. Dans l’ensemble, Ces eaux sont acides à très faiblement acide (4,34 ≤ pH ≤ 6,84), elles sont très faiblement minéralisées (27, 21 ≤ CE ≤ 51,22 µS/cm) avec une température qui oscille de 26,3 à 32,5 °C. les ETM distribués dans ces eaux sont : Fe, Al, Cu, Mn, Cd. La classification d’ordre de grandeur décroissant des éléments majeurs d’après les concentrations moyennes d’ensemble est la suivante HCO3 - > NO3 - > Ca2+ > Mg2+ > Na+ > SO4 2- > Cl- > K+ . L’observation des proportions de ces éléments majeurs dans le diagramme de Piper a permis de visualiser deux faciès à savoir, le faciès chloruré sulfaté calcique et magnésien qui représente 62,5 % des eaux et le faciès bicarbonaté calcique 37,5 %. Sur le plan environnemental, dans le lac, le pH ≤ 5, l’OD ≤ 5 mg/l et les ETM (Al, Cu, Cd) présents à chaque niveau de la colonne d’eau dépassant le seuil de l’USEPA présentent un risque toxique pour les organismes aquatiques. Quant aux eaux souterraines utilisées comme eau de boisson, la conductivité et l’Al mesurées dans ces eaux ne respectent pas les normes de l’OMS et ANOR, par contre, seul le pH relevé au niveau de la source ne respecte pas ces normes. Les paramètres physico-chimiques présents dans ces eaux ont diverses origines à savoir, géogénique, anthropique et mixte. Ces eaux sont excellentes pour une utilisation agricole. Mots clés : lac Mboli à Dizangue, éléments traces métalliques, colonne d’eau, physico- chimique - eau souterraine
  • 13. xii Metal trace elements are among the most dangerous pollutants for humans and their environment. These, combined with other physical and chemical parameters, have been studied in the waters of Lake Mboli, as well as groundwater used as drinking water by populations along the lake. This study aims to contribute to a better knowledge of the physical and chemical properties of these waters, especially the metal trace elements. The methodological approach involved field and laboratory work that allowed water sampling and analysis of many physical and chemical parameters. At the lake level, sampling is done in the water column, due to two samples per level (at the base, middle, and surface). Eight samples were analyzed, including 6 in the lake, one from the source and one from the borehole. For data processing, the hydrochemical method and multivariate statistical analysis were used in this work. Overall, these waters are acidic to very low acid (4.34 ≤ pH ≤ 6.84), they are very low mineralized (27, 21 ≤ CE ≤ 51.22 S/cm) with a temperature that ranges from 26.3 to 32.5 degrees Celsius. the ETMs distributed in these waters are Fe, Al, Cu, Mn, Cd. Decreasing order of magnitude classification of major elements based on the overall average concentrations is the following HCO3 - >NO3 - > Ca2+ > Mg2+ > Na+ > SO4 2- > Cl- > K+ . Observing the proportions of these major elements in the Piper diagram allowed us to visualize two facies, namely, the calcium sulphate and Magnesian chlorinated facies, which account for 62.5 % of the water, and the 37.5 % pecic bicarbonate facies. For the lake, the lower pH 5, the OD less than 5 mg/l and the MTEs (Al, Cu, Cd) present at each level of the water column above the USEPA threshold pose a toxic risk to aquatic organisms. As for groundwater used as drinking water, conductivity and Al measured in these waters do not meet WHO and ANOR standards, however, only the pH at the source does not meet these standards. The physical-chemical parameters present in these waters have various origins, namely, geogenic, anthropogenic and mixed. These waters are excellent for agricultural use. For groundwater, they are generally good for consumption. Keywords: Lake Mboli at dizangue, metal trace elements, water column, physico-chemical, groundwater
  • 15. 2 Chaque jour des centaines de tonnes de polluants sont déversés dans l’environnement. Parmi eux, les éléments traces métalliques sont considérés comme des polluants très dangereux de l’environnement aquatique, à cause de leur rémanence et leur tendance à la bioaccumulation dans les organismes aquatiques (Harte et al., 1991 ; Schuurmann et Markert, 1998). La contamination des écosystèmes aquatiques par les éléments traces métalliques demeure donc un sérieux problème d’environnement. Cela devient de plus en plus inquiétant surtout à cause des maladies notées sur les populations qui y sont exposées (Oumar et al., 2014). Ces éléments traces métalliques sont présents dans tous les compartiments de l’écosystème aquatique, eau, sédiment, faune et flore (Forstner et Wittman, 1983 ; Berg et al., 2009). Ces dernières années, la pollution par les métaux lourds est devenue un problème d’actualité qui préoccupe toutes les régions du monde soucieuses de maintenir leur patrimoine hydrique à un haut degré de qualité (Ben bouih et al., 2005). Les ressources en eau sont rarement stables dans la nature à cause de plusieurs facteurs environnementaux qui peuvent altérer sa constitution de base par diffusion, dissolution et hydrolyse, ou même par simple mélange (Xiao et al., 2012 ; Yao et al., 2012). La pollution de l'eau est une altération qui rend son utilisation dangereuse et perturbe l'écosystème aquatique. La dégradation de la qualité des eaux de surface constitue l’un des problèmes environnementaux majeurs auquel l’humanité est confrontée (Madjiki et al., 2013). En ce qui concerne les études de la pollution des lacs, elles sont le plus souvent effectuées pour confirmer les dégradations plus ou moins visibles. Elles apportent ainsi des informations plus précises pour résoudre ces dégradations observées. Le lac Mboli, objet du présent travail, est situé à proximité des plantations d’hévéa et de palmier à huile. Malgré les activés qui s’y déroulent, principalement la pêche et l’agriculture, le lac Mboli ne présente pas visiblement une quelconque dégradation. Cette approche d’observation ne peut aucunement confirmer de manière scientifique que ce lac est en santé. En effet, les lac Nyos et Monoun, sont des lacs ayant aujourd’hui une réputation mondiale à cause des dégâts qu’ils ont causé. Ces derniers ne présentaient certainement pas des indices quelconques qui pouvaient alerter les populations riveraines. C’est après les catastrophes survenues en 1984 pour le lac Monoun et, 1986 pour le lac Nyos que ces derniers ont fait et font l’objet de nombreuses études approfondies. Le lac Mboli, mal connu, est une ressource d’épanouissement socio-économique des populations environnantes, pourrait être sujet à une quelconque dégradation.
  • 16. 3 En effet, de manière générale, seule, des études physico-chimiques permettent de comprendre les phénomènes qui s’y déroulent et en tirer des conclusions. Dans le cadre de cette étude, Compte tenu des limites d’approvisionnement en eau potable dans cette zone, les populations ont recours aux eaux souterraines pour la consommation et autres travaux ménagers, une estimation de leur teneur en éléments traces métalliques est extrêmement importante pour une évaluation correcte des dangers associés à leur consommation. La présente étude a pour but principal de contribuer à une meilleure connaissance de la concentration des ETM, mais aussi d’autres paramètres physico-chimiques dans les eaux du lac Mboli et les eaux souterraines utilisées comme eau de boisson par les populations voisines du lac. Les objectifs spécifiques sont : - étudier l’évolution physico-chimique des eaux du lac Mboli dans la colonne d’eau et les eaux souterraines environnantes du lac utilisées comme eau de boisson ; - étudier la qualité physico-chimique de ces eaux (eaux du lac Mboli et les eaux souterraines) ; - identifier les principales origines des paramètres physico-chimiques des eaux du lac et les eaux souterraines étudiées ; - caractériser ces eaux sur le plan agricole. Pour atteindre ces objectifs, le présent travail est subdivisé en quatre chapitres : - le premier chapitre est axé sur le cadre naturel de la zone d’étude; - le deuxième chapitre est basé sur la présentation des matériels et méthodes utilisés ; - le troisième chapitre est consacré à la présentation des résultats obtenus sur le terrain et en laboratoire ; - le quatrième chapitre est l’interprétation et la discussion des principaux résultats obtenus.
  • 18. 5 INTRODUCTION Le présent chapitre a pour objectif de renseigner sur le cadre géographique, cadre géologie ainsi que le milieu humain et économiques de la zone d’étude. I.1. CADRE GEOGRAPHIQUE I.1.1. Localisation de la zone d’étude Situé dans le Département de la Sanaga Maritime, Dizangué se trouve à 13 kilomètres d’Edéa le chef-lieu du Département. Chef-lieu de l’Arrondissement de même nom, Dizangué est située dans la partie Sud de la Région du Littoral. L’arrondissement de Dizangué est limité au sud et à l’est par l’Arrondissement de Mouanko, au nord par l’arrondissement d’Edéa II, à l’ouest par l’Arrondissement de Douala 3ème et la Dibamba. Ces coordonnées géographiques sont 9°41’ et 9°50’ de longitude Est et entre 4°42’ et 4°53’ de latitude Nord. Dizangué est marquée par la présence de nombreux lacs naturels. Le lac Mboli est le deuxième plus grand lac de la ville, avec une superficie totale de 420 ha. Le lac Mboli se trouve au voisinage des quartiers Mbalmayo et Bikoum qui sont situés du côté Nord de la ville de Dizangué (Fig. 1). I.1.2. Climat Le climat de Dizangué est une variante océanique du type guinéen (Suchel, 1988), caractérisée par trois mois de déficit pluviométrique, deux mois a pluviométrie moyenne et sept mois très pluvieux. C'est un type régional de transition entre le régime subéquatorial intérieur et le régime de mousson de la côte (Suchel, 1972). Il est caractérisé par l'interaction entre la masse d'air australe anticyclonique (Sainte Hélène et Indien) et les masses d'air du flux de mousson. Les deux composantes essentielles du climat sont la température et la pluviosité. La température s'élève à 26,5 °C de moyenne annuelle et varie peu durant l'année (Tab. 1). La pluviosité est également forte avec 2343 mm d'eau annuelle (Tab. 1). Deux saisons prédominent, Une longue saison pluvieuse allant de mars à octobre et une baisse légère de température de juin à septembre qui marque la période la plus froide de la région. Une saison sèche bien marquée, de novembre à février (Fig. 2).
  • 19. 6 Figure 1. Carte de localisation de la zone d’étude : (a) carte du Cameroun illustrant ses dix Régions ; (b) Département de la Sanaga-Maritime dans lequel est illustré la localité d’étude ; (c) lac Mboli et ses environs.
  • 20. 7 Tableau 1 : Données climatiques de Dizangué couvrant la période de (2007 à 2017). Source : station météorologique de Douala Figure 2. Courbe ombrothermique de Bagnouls et Gaussen (1957) appliqué aux données météorologiques de Dizangué (2007-2017). I.1.3. Géomorphologie I.1.3.1. Orographie D’après les observations effectuées sur le terrain, la zone d’étude est assez plate dans l’ensemble. Cependant, on note à certains endroits des petites élévations. Une analyse de la carte des unités géomorphologiques (Fig. 3) permet de subdiviser le site en deux unités en fonction de l’altitude il s’agit de : - l’unité morphologique basse comprise entre 15 - 40 m d’altitude environ, cette partie est représenté par des bas-fonds marécageux ; - l’unité morphologique haute comprise entre 40 -75 m d’altitude environ, représentant les plaines . Mois Jan. Fév. Mar. Avr. Mai. Juin. Juil. Aout. Sept Oct. Nov. Déc. T. Moy. P(mm) 51 58 119 173 187 236 347 408 390 236 108 30 2343 - T(°C) 27 28 28 27 27 26 25 25 25 27 27 27 - 26,6 0 40 80 120 160 200 240 0 80 160 240 320 400 480 Jan. Fév. Mar. Avr. Mai. Juin. Juil. Aout. Sept Oct. Nov. Déc. Température (°C) Précipitation (mm) Mois P(mm) 2T(°C)
  • 21. 8 Figure 3. Carte des unités morphologiques de la zone d’étude extrait de la carte SRTM. I.1.3.2. Hydrographie Dizangué est entouré de lacs qui domine ainsi son hydrographie. Il s’agit des lacs : Mboli, Nsipé (I, II, III), Ileka, Mwembe et le plus important est le lac Ossa. Le fleuve Sanaga serpente la commune sur une distance de 8 km. On y trouve aussi quelques cours d’eau tels que la rivière Mbanda, Nsipé, Kwakwa etc. On note aussi la présence de l’océan Atlantique du côté de l’île Ndigle. Le lac Mboli, d'environ 3 m de profondeur moyenne, d'une superficie totale de 420 ha, a une forme grossièrement rectangulaire orientée NW-SE. Il contient quelques îles en son sein (Fig. 4). (Kossoni, 2003).
  • 22. 9 Figure 5. Vue partielle lac Mboli. Figure 4. Carte du réseau hydrographique de la région du lac Mboli extrait de la carte topographique de Mouanko I.1.4. Végétation Dans l’arrondissement de Dizangué comme dans tout le littoral atlantique, la végétation est une forêt dense de type littoral atlantique. Les espèces caractéristiques sont Lophira alata et Sacoglottis gabonensis. Lophira alata est surtout développé sur les interfluves tandis que
  • 23. 10 Sacoglottis gabonensis colonise les thalwegs aux sols hydromorphes (Letouzey, 1968 ; 1985). Le taxon prédominant est l'espèce héliophile Lophira alata. Les individus de cette espèce présentent une très grande circonférence (220 à 240 cm) donnant de grands ombrages, qui bloquent le développement des Jeunes plantules. Ce qui implique un sous-bois clairsemé avec quelques arbustes effilés et peu de lianes. La végétation du côté nord du lac Mboli est constituée principalement d’espèce d’arbre, du genre hévéa de la famille des euphorbiaceae et du palmier à huile implantée par la société africaine forestière et agricole du Cameroun (SAFACAM). I.1.5. Sol Les sols de Dizangué sont des sols jaunes ferrallitiques sur roches sédimentaires (Segalen, 1994). Ils ont une texture sableuse à sablo-argileuse. Les divers constituants de ces sols sont la kaolinite, le quartz, la gibbsite, l'hématite, la gœthite (Segalen, 1994). La ferrallitisation est caractérisée par une hydrolyse totale des minéraux primaires autres que le quartz, l'élimination de la majeure partie des bases et d'une grande partie de la silice, la néoformation de kaolinite et d'oxyhydroxydes de fer et d'aluminium (gibbsite, hématite). Du fait de la pérennité des climats chauds et humides dans la zone équatoriale, il est admis que les sols ferrallitiques sont très âgés. La durée minimale pour qu'un sol soit complétement transformé par hydrolyse serait de l'ordre de 100 000 ans (Duchaufour,1983). I.2. CADRE GÉOLOGIQUE Au Cameroun, les formations géologiques appartiennent aux grands ensembles géologiques suivant : le craton du Congo, la couverture du craton, les formations du phanérozoïque et la chaîne panafricaine. La zone d’étude est regroupée dans le grand ensemble représenté par la région du SW-Cameroun et associée au complexe du Nyong (Feybesse et al., 1998 ; Penaye et al., 2004), la chaîne de l’Oubanguide (Nzenti et al.,1988 ; Owona et al., 2011b) et la couverture du crétacé à actuelle correspondant au bassin sédimentaire côtier Camerounais de Douala-Kribi-Campo (Njike Ngaha, 1984). Les formations géologiques de la zone d’étude (Fig. 6) sont les roches sédimentaires caractéristiques de la série de Dizangué pour la majeure partie du bassin versant. Elles sont
  • 24. 11 dominées par des grès ferrugineux à stratification entrecroisée d'âge paléocène (Njike Ngaha, 1984). L'emplacement du lac Mboli comme celui des lacs environnants est vraisemblablement lié au rejeu des fractures anciennes qui a créé sur le socle des horsts et des grabens. Ces derniers se seraient affaissés progressivement en fonction de la surcharge des sédiments Crétacés et Tertiaires du sous bassin de Douala. Le rejeu des failles, par accentuation de la subsidence, a donné naissance à une multitude de petites fractures le long desquelles coulent les petits cours d'eau. Ces ruisseaux, initialement dirigés vers l'axe de la Sanaga, auraient été bloqués par l'accumulation de la basse terrasse alluvionnaire de la Sanaga qui a permis la retenue des eaux, donnant ainsi naissance au lac du moins dans sa configuration actuelle (Njiké-Ngaha, 1984 ; Dumont, 1986). Figure 6. Carte géologique de la zone d’étude extrait de la carte géologique du Sud- Ouest (Regnoult, 1986).
  • 25. 12 I.3. MILIEU HUMAIN ET ACTIVITE ECONOMIQUE L’arrondissement de Dizangué est l’une des neuf communes que compte le Département de la Sanaga Maritime. Sa population est estimée à 17 086 habitants, parmi lesquelles on compte 8993 hommes contre 8093 femmes suivant le recensement général de la population de 2005 (PCD Dizangué 2011). Le diagnostic participatif a relevé un effectif total de la population de la Commune d’environ 32 627 habitants. On rencontre quatre ethnies autochtones, Pongo, Ndonga, Yakalak et Malimba. La population est étendue sur deux cantons (Ndonga et Yakalak) et 32 villages. Sur le plan religieux, on y retrouve le christianisme et l’islam (PCD Dizangué 2011). Les principales activités économiques de la ville de Dizangué sont concentrées sur les activités menées par les sociétés SAFACAM et SOCAPALM possédant des hectares de plantation de palmiers à huile et de l’hévéas. Néanmoins, on note aussi la présence du secteur informel etc(PCD Dizangué 2011). CONCLUSION La zone d’étude est située dans la région du littoral Cameroun, précisément dans le département de la Sanaga maritime, arrondissement de Dizangué. Elle est caractérisée par un climat de variante océanique du type guinéen, caractérisée par trois mois de pluviométrie faible et sept mois très pluvieux. Le relief de la zone est assez plat, l’hydrographie est dominée par la présence de nombreux lacs dont les plus importants sont le lac Mboli et le lac Ossa. On note également la présence de certaines rivières et celle du fleuve Sanaga. Les sols de la zone d'étude sont des sols ferrallitiques jaunes développés sur roches sédimentaires. La végétation de la zone d’étude est une forêt dense de type littoral atlantique. Le substratum est constitué de roches sédimentaires, caractéristiques de la série de Dizangué. Pour la majeure partie du bassin versant, ce sont de grès ferrugineux à stratification entrecroisée d'âge Paléocène. Les matériels et méthodes utilisés seront présenté dans le chapitre subséquent.
  • 27. 14 INTRODUCTION Les travaux ont été menés tant sur le terrain qu’en laboratoire. Au préalable, une synthèse des travaux antérieurs déjà réalisés dans la zone d’étude et ses environs ainsi ceux réalisés dans les autres sites mais dans le même contexte (hydrochimie, hydrologie, pollution) a été effectué, ajouter à cela une précampagne de terrain a permis de circonscrire le site d'étude. Dans ce chapitre il est question de présenter les matériels utilisés ainsi que les approches méthodologiques qui ont permis l’obtention des résultats dans le cadre de cette étude. II.1. MATERIELS ET TRAVAUX DE TERRAIN II.1.1. Matériels de terrain Le matériel utilisé lors de la réalisation des travaux sur le terrain comprend : - un récepteur GPS (système de localisation par satellite) de marque Garmin modèle 64S qui a permis de prendre les coordonnées géographiques des sites de prélèvement des différents échantillons ; - une carte de la zone d’étude pour le repérage des secteurs ; - un échantillonneur de Niskin d’une contenance de 1,7 l pour prélever l’eau dans le lac ; - une pirogue artisanale pour les déplacements dans le lac ; - des bouteilles de contenance 0,5 l pour échantillonner l’eau ; - une glacière pour la bonne conservation des échantillons ; - du ruban adhésif pour l’étiquetage des échantillons ; - un appareil photo numérique pour la prise des photographies ; - un stylo et un carnet de terrain pour consigner toutes les notes prises sur le terrain ; - un marqueur pour la codification des échantillons ; - une sonde multiparamètre professionnelle de marque YST pour la mesure des paramètres physiques de l’eau sur le terrain. II.1.2. Travaux de terrain II.1.2.1. Échantillonnage de l’eau Les échantillons obtenus sont issus du lac Mboli, d’un forage et d’une source. Le forage et la source sont situés non loin du lac, précisément dans le quartier jouxtant le lac (Mbalmayo). Il s’agit d’un échantillonnage d’eau de surface (lac Mboli) et d’eau souterraine (source et
  • 28. 15 forage). L’échantillonnage s’est effectué le 21 mars 2020 car à cette période, la pluviométrie n’était pas encore assez élevée, ce qui nous a permis la bonne navigation dans le lac. Les bouteilles utilisées sont de type polyéthylène de 500 ml préalablement lavées avec l’eau déminéralisée. L’échantillonnage au niveau du lac s’effectue dans la colonne d’eau. Dans le cadre de ce travail, deux stations (1 et 2) ont été choisis représentant les zones les plus profondes du lac Mboli. La station 1 a une profondeur de 3,40 mètres, la station 2, une profondeur de 2,65 mètres. Avant le prélèvement, la profondeur maximale de chaque station a été déterminée au préalable, car le prélèvement est fait de façon verticale. Cette profondeur est obtenue à partir du dispositif de prélèvement possédant une corde graduée. Après avoir déterminé la profondeur, les niveaux de prélèvements dans la colonne d’eau ont été choisis. Dans cette étude, pour chaque profondeur maximale de la colonne d’eau, trois prélèvements ont été effectués, c’est à dire au fond du lac, au milieu et à la surface. La bouteille de Niskin (Fig. 7) est le dispositif utilisé pour le prélèvement de l’eau à une profondeur précise (Issa, 2014 ; Gouin et al., 2016). Celle utilisée à une longueur d’un mètre, avec un volume de 1,7 l. Il possède une corde permettant de déterminer la profondeur à laquelle le prélèvement est effectué. il s'agit d'un cylindre, ouvert aux deux extrémités et muni d’un système de fermeture automatique au contact du « messager » afin d’emprisonner le volume d’eau qui sera remonté à bord de la pirogue. Dans cette étude, les prélèvements ont été effectués en respectant un écartement d’un mètre de la surface vers la profondeur. Pour charger de l’eau dans les bouteilles, le robinet fixé sur l’échantillonneur de Niskin est utilisé pour éviter toute contamination externe. Après avoir remonté l’échantillonneur de Niskin remplie d’eau de la profondeur de prélèvement prédéfinie, il faut au préalable rincer les bouteilles au moins trois fois avant le remplissage définitif. Le prélèvement à la surface se fait à la main par immersion directe des bouteilles plastiques à une certaine profondeur (Ndam Ngoupayou, 1997). La profondeur a été estimée à environ dix centimètres. A ce niveau aussi, le rinçage de la bouteille est fait trois fois de manière consécutive avant le remplissage définitif. La colonne d’eau de chaque station de prélèvement possède six échantillons dont deux à la base, deux au milieu et deux à la surface. Dans le lac, douze échantillons ont été récoltés correspondant à deux points de prélèvements, respectivement six pour chaque point et deux pour chaque niveau de profondeur.
  • 29. 16 Figure 8. Présentation l’échantillonneur de Niskin : (a) vue d’ensemble d’une bouteille de Niskin, (b) vue d’une ouverture d’entrée d’eau, (c) introduction d’une bouteille de Niskin dans l’eau pour un prélèvement, (d) Niskin fermé à l’aide d’un messager. Point d’échantillonnage au niveau du lac Mboli Point d’échantillonnage au niveau des eaux souterraines Figure 7. Carte d’échantillonnage de la zone d’étude a b c d
  • 30. 17 En ce qui concerne les eaux souterraines, deux échantillons ont été prélevés au niveau du forage et deux au niveau de la source. Le prélèvement se fait en respectant la procédure suivante : tout d’abord rincer trois fois (de manière énergétique) la bouteille de prélèvement et son bouchon avec de l’eau à échantillonner, ensuite remplir la bouteille lentement sans barbotage, en fin boucher la bouteille avec précaution, mais vivement de façon à ne pas emprisonner de bulles d’air. Figure 8. Échantillonnage d’eau souterraine : (a) échantillonnage au forage, (b) échantillonnage à la source. II.1.2.2. Étiquetage et conservation des échantillons Pour ce qui est de l’étiquetage, la désignation des échantillons est une opération délicate, qui doit être réalisée avec le plus grand soin. Afin de pouvoir identifier les différents échantillons par le laboratoire d'analyse et après analyse, les différents échantillons ont été codifiés. Sur chaque échantillon, a été inscrit sur le ruban adhésif, un code qui correspond à sa localisation précise (Fg. 9). Pour les échantillons prélevés dans le lac Mboli, le sigle LMB signifie lac Mboli les lettres (b, m, et s) placées en indice signifient respectivement, base, milieu et surface tandis que les chiffres 1 et 2 correspondent à chaque station de prélèvement qui représente une la colonne d’eau. Pour les échantillons issus des eaux souterraines, la codification est plus simplifiée. Pour le forage, le code utilisé est MF qui signifie Mbalmayo forage. Pour ce qui est de l’étiquetage de la source, nous avons pris la lettre S pour la codifier. a b
  • 31. 18 Figure 9. Illustration de l’étiquetage des échantillons d’une colonne d’eau du lac. Les eaux superficielles, en particulier si elles sont chargées en matières dissoutes issues d’eaux résiduaires, sont susceptibles de subir des transformations plus ou moins prononcées et rapides d’origine physique (température, pression, absorption, adsorption, évaporation), physico-chimiques (précipitation, évasion de gaz dissous) et biologiques’ (autoépuration, fixation photosynthèse), entre le moment du prélèvement et l’analyse. Raison pour laquelle les échantillons ont été conservés dans une glacière tapissée de glaçons. III.1.2.3. Mesures sur le terrain De nombreux paramètres concernant la nature physique et chimique des points d’échantillonnage ont été mesurés in-situ. Ces derniers ont été obtenus à l’aide d’une sonde multiparamètres de marque YSI. Il s’agit notamment de : - la température ; - l’oxygène dissous ; - la conductivité ; - le pH. LMBm 1 LMBb 1
  • 32. 19 Figure 10. Application de la mesure des paramètres physico-chimique : (a) multiparamètres de marque YSI, (b) mesure des paramètres dans la source. II.2. TRAVAUX EN LABORATOIRE Les échantillons ont été conservés dans une glacière pendant le transport du terrain jusqu’au Laboratoire d’Analyse Géochimique des Eaux à Nkolbisson où ils ont été stockés dans un réfrigérateur à 4° C avant d’être analyser. II.2.1. Dosage des éléments traces métalliques (Mn, Fe, Cu, Cd, al) II.2.1.1. Matériels et réactifs Pour la détermination des ETM les matériels et réactifs suivants ont été utilisés : - spectromètre d’absorption atomique par flamme (ContrAA300) ; - 08 fioles de 100 ml, 08 fioles de 50 ml, une pipette graduée pour chaque élément ; - tubes pour étalons d’analyses et échantillons, ; - solution de dilution HNO3 1 % (blanc et référence), ; - solution de rinçage HNO3 0.1 % ; - solutions Mères à 1000 ppm de chaque élément ; - solution de Laboratoire ERIL ; - eau Ultra pure pour préparation des solutions ; - purificateur d’eau (MilliQ) ; - béchers. a b
  • 33. 20 III.2.1.2. Méthodologie La méthodologie consiste à préparer une solution de dilution 1 % de HNO3, qui est obtenue en plaçant 1 ml de HNO3 à 65 % (à l’aide d’une micro pipette graduée à 1 ml) dans une fiole de 100 ml et on complète la fiole jusqu’au trait de jauge avec de l’eau ultra pure. Ensuite, la Préparation d’une solution fille à 100 ppm (solution intermédiaire) est obtenue Prélevant 10 ml de solution mère de Fe (ou tout élément) à 1000 ppm et l’introduire dans une fiole de 100ml, complétez jusqu’au trait de jauge avec la solution de dilution 1 % HNO3, puis une solution intermédiaire est préparée elle aussi à partir d’une solution mère de 1000 ppm par prélèvement de 10 ml qu’on dilue dans une fiole de 100 ml avec l’acide Nitrique 1 %. La préparation des étalons de travail (gamme étalon) pour chaque élément à doser est obtenue en préparant une gamme d’étalons à différentes concentrations, il est important de passer par une solution intermédiaire de concentration égale à 100 ppm (en fonction du type de métal). Les quantités prélevées dans cette solution pour la préparation et les concentrations des étalons de chaque métal dépendront de chacun. Afin d’éviter d’éventuelle interférence due à la matrice, chaque étalon (S1, S2, S3 et S4) est préparé par un mélange de concentration des différents éléments. L’étalonnage et la calibration de la méthode d’analyse consistent à comparer la concentration des échantillons à tester avec celle d’une solution dont on connait la concentration avec précision et par la suite de comparer les résultats des échantillons tester avec celles obtenus par un autre laboratoire sur le même aliquote et le même équipement (LAGE Nkolbison). Avant de faire des analyses, : les échantillons conditionnés à 1 % HNO3 sont préparés de la même manière que les étalons. Ainsi, cette étape prendra en compte le domaine de linéarité qui correspond à la zone de mesure où le signal enregistré par l'appareil est directement proportionnel à la quantité ou à la concentration de substance mesurée. En d’autres termes, seul le résultat de dosage se trouvant dans le domaine de linéarité peut être validé (dans l’intervalle de la gamme étalon). L’analyse est effectuée à l’aide d’un spectromètre d’absorption atomique par flamme. III.2.2. Cas des éléments majeurs et d’autres éléments chimiques La technique retenue pour l’analyse des anions (HCO3 - , Cl- , SO4 2- ; NO3 - ), les cations (Ca2+ , K+ , Mg2+ , Na+ ) et d’autres éléments chimiques (F- , NH4 + , PO4 3- , Al 3+ ) est celle par chromatographie ionique à phase liquide selon la norme ISO 103041.
  • 34. 21 III.2.2.1. Matériels et réactifs Plusieurs matériels et réactifs ont été utilisés pour l’analyse des éléments majeurs et d’autres éléments chimiques. Il s’agit : - des fioles jaugées de 1000 ml pour préparation des éluant Cations et Anions ; - des pipettes graduées de 10 ml et 1 ml de classe A ; - une balance électronique de précision de marque Mettler (± 0.0001) - des piluliers en polyéthylène de 60 ml pour les dilutions ; - deux Passeurs automatiques de marque Dionex AS-AP - deux Chromatographes Ioniques (ICS 1100) et ICS 90 de Dionex ; - un purificateur d’eau de marque Milli-Q ; - un Ordinateur possédant un logiciel de pilotage des Passeurs et des Chromatographes, Chroméléon 6.80 ; - une solution acide, H2SO4 (22 mM) pour les cations ; - une solution alcaline ((Na2C03 (2.7 mM) + NaHCO3 (0,3 mM) ; - l’eau ultra pure. III.2.2.2. Méthodologie Le principe de la chromatographie ionique à phase liquide est basé sur la séparation d’espèces dans un mélange par partage entre une phase mobile (gaz ou liquide) et une phase stationnaire (liquide ou solide). Chaque soluté injecté sur la colonne est soumis à deux effets antagonistes qui sont : un effet d’entrainement par la phase mobile dans laquelle il est soluble et un effet de rétention par phase stationnaire avec laquelle il interagit. Ainsi, la séparation et le temps de migration des composés à éluer seront donc fonction des différences affinités des phases mobile et stationnaire. S’agissant du mode opératoire, les concentrations des anions et des cations ont été déterminées respectivement, à l'aide des systèmes de chromatographie ionique en phase liquide de model respectif ICS1100 et ICS90 opérant à température ambiante avec pour précision des mesures 5 %. Tous les échantillons étaient filtrés sur papier filtre (0,45 µm) avant injection dans le système de chromatographie par un passeur automatique de marque DIONEX AS-AP. Les échantillons ayant une conductivité élevée ont été dilués de manière appropriée avec de l'eau distillée avant d'être analysés. Les anions F− , Cl - , NO3 - , PO4 3- et SO4 2-
  • 35. 22 ont été séparés dans une colonne de chromatographie model IonPAC AS12A (4 x 200 mm) muni d’une colonne de garde model AG12A (4 × 50 mm) et détectés après suppression de la conductivité anionique par un suppresseur anionique IonPAC ASRS300 (4 mm) auto- régénérant. Les anions ont été élués à l'aide du mélange d’éluant ((Na2CO3 (2.7 mM) + NaHCO3 (0,3 mM)) à un débit de 1 ml/min. Un volume d'échantillon de 100 μl était injecté par un passeur automatique et analysé pour 15 minutes. Les cations Na+, NH4 + , K+ , Mg2+ et Ca2+ ont été séparés dans une colonne de chromatographie model IonPac CS12A Ion PAC (4 x 250 mm) avec une colonne de garde de marque IonPac CG-12A IonPac et détecté après suppression de la conductivité anionique par un suppresseur cationique IonPac CSRS300 (4 mm) auto- régénérant. Les cations étaient élués avec H2SO4 (22 mM) à un débit de 1 ml/minute. Le volume d'injection était de 100 μl, alors que le temps d'exécution était fixé à 15 minutes. Sa limite de détection est de 0,1 méq/l et sa reproductibilité varie de 1 à 3 % (SOM, LAGE 2012). Les échantillons et les étalons sont placés dans un passeur automatique et les valeurs sont transmises sur un écran d’ordinateur où chaque pic correspond à un élément majeur. II.3. QUALITE ET TRAITEMENT DES DONNEES Avant de traiter et d'interpréter les données physico-chimiques des échantillons d’eau issus des différentes stations (eaux souterraines et eaux de surfaces) à l’aide des logiciels Microsoft Excel et Word, il faut analyser la fiabilité des résultats de ces analyses. II.3.1. Qualité des données II.3.1.1. Utilisation d’un échantillon de référence : ERIL Cette méthode de fiabilité des résultats concerne les ETM. En effet, le laboratoire a préparé un échantillon témoin nommé ERIL. L’ERIL est composé de la moyenne des échantillons qui ont été reçus par le laboratoire en vue d’une analyse. Il s’agit des eaux en provenance des régions de : l’Est, du Sud et centre du Cameroun et auquel on a ajouté 10 ml de HNO3 pour 1000 ml d’échantillon (conditionnement). Il s’agit de comparer la concentration des échantillons à tester avec celle d’une solution dont on connait la concentration avec précision et par la suite de comparer les résultats des échantillons tester avec celles obtenus par un autre laboratoire sur le même aliquote et le même équipement.
  • 36. 23 II.3.1.2. Balance ionique La méthode utilisée pour vérifier la fiabilité des résultats obtenus des éléments majeurs es. Il faut rappeler qu'en théorie, une eau naturelle est électriquement neutre. De ce fait, la somme (en équivalents chimiques) des cations devrait être égale à celle des anions (en équivalents chimiques) (Mahamane et Guel, 2015). Equation 1: [Ca2+] + [Na+] + [Mg2+] + [K+] = [Cl-] + [HCO3-] + [SO4 2-] + [NO3 -] En réalité, cette égalité est rarement obtenue. De façon générale, la différence est attribuée aux incertitudes, à la présence de certains ions non dosés ou à d’éventuelles erreurs d'analyse. Ainsi, une certaine marge de déséquilibre entre anions et cations est admise. Elle est exprimée sous forme d'un écart relatif par la formule : BI= 𝑻𝒁−𝑻𝒁 𝑻𝒁 + 𝑻𝒁 × 𝟏𝟎𝟎 Le calcul de la balance ionique permet généralement de vérifier la fiabilité des résultats des analyses chimiques. Cependant, les incertitudes sur les résultats, variables selon les techniques d'analyse, peuvent expliquer les erreurs parfois élevées sur les balances ioniques, à cause de la présence éventuelle d’anions organiques non pris en compte dans les calculs. D’une manière générale, une analyse chimique des eaux n’est considérée comme représentative et acceptable que lorsque la balance ionique est inférieure ou égale à 10 % (Kouassi et al., 2013). II.3.2. Traitement des données Les données physico-chimiques sont saisies et traitées à l'aide des logiciels Microsoft Excel et Word. Par la suite, les données physico-chimiques sont traitées et analysées à partir d'une combinaison des méthodes hydrochimiques et de statistiques multivariées. L'utilisation de ces méthodes permet de connaître les principaux facteurs environnementaux à l'origine de la qualité physico-chimiques des eaux ainsi que leurs aptitudes. II.3.2.1. Méthode hydrochimique L'étude du chimisme des eaux a pour objectif d'identifier les faciès des eaux et l'origine des principaux éléments chimiques ; il se réalise par l'exploitation des rapports caractéristiques qui sont considérés comme des indicateurs de la qualité de l'eau. Le Diagramme de Piper (1994) est l'une des représentations les plus classiques pour comparer les compositions chimiques des eaux naturelles. Il permet une représentation des cations et anions sur deux triangles spécifiques dont les côtés témoignent des teneurs relatives de chacun des ions majeurs par rapport au total + + - -
  • 37. 24 des ions. La position relative d'un résultat analytique sur chacun de ces triangles permet de préciser en premier lieu la dominance cationique et anionique. A ces deux triangles, est associé un losange sur lequel est reportée l'intersection des deux lignes issues des points identifiés sur chaque triangle. Ce point d'intersection représente l'analyse globale de l'échantillon. Cette position permet de préciser le faciès de l'eau naturelle concernée. Cette étude a été possible grâce au logiciel DIAGRAMME (Simler, 2005) version 6.61. Ce même logiciel a permis dans le cadre de cette étude, de faire une analyse des données physicochimiques des eaux afin de mettre en évidence leurs aptitudes à l’irrigation au travers les digrammes de Wilcox (1948) et de Richards (1954). II.3.2.2. Analyse Statistique Multivariée (ASM) L'analyse statistique Multivariée est une méthode qui a pour but de faciliter la visualisation des données, de révéler leurs structures sous-jacentes et d'extraire certaines variables importantes (Gournay, 2012 ; Glèlè Kakai et al., 2016). Cette méthode est couramment utilisée dans les domaines des sciences de l'eau et donne des résultats très satisfaisants (Yao et al., 2012 ; Mfonka et al., 2015 ; Kanohin et al., 2017) II existe plusieurs étapes et/ou techniques dans la chaine d'analyse hydrochimique par la méthode d'Analyse Statistique Multivariée (ASM). Il s’agit notamment de la matrice de corrélation (MC), l'Analyse en Composante Principale (ACP), et la Classification Ascendante Hiérarchique (CAH). Dans le présent travail, seule la matrice de corrélation (MC) et l'Analyse en Composante Principale (ACP) ont été utilisées. Pour faciliter ce type d'analyse, les ASM sont réalisées à l'aide du logiciel XLSTAT 2020 mis à disposition sur le site w.vw.xlstat.com et logiciel Excel version 2019. Pour ce qui est de la matrice de corrélation, elle est obtenue à partir des coefficients calculés sur plusieurs variables prises deux à deux et qui permet de noter des associations entre variables qui peuvent montrer la cohérence globale de l'ensemble de données (Guler et al., 2002 ; Everitt et Horthorn, 2011). L’analyse en composantes principales (ACP) est une méthode d’analyse multi-variée permettant l’étude simultanée d’un grand nombre de variables dont l’information totale ne peut pas être visualisée à cause d’un espace à plus de trois dimensions. Cette méthode permettrait de préciser les relations entre les variables et les phénomènes à l’origine de ces relations. (Mfonka et al., 2015 ; Kanohin et al., 2017). La réduction des données est effectuée en transformant les données en un nouvel ensemble de variables (composantes principale) dérivées
  • 38. 25 des combinaisons linéaires des variables d'origine et classées de telle sorte que les premières composantes principales (typiquement deux ou trois) soient responsables de la plupart des variations de données originales (Mfonka et al., 2015 ; Kanohin et al., 2017). CONCLUSION Plusieurs matériels et méthodes ont été utilisés pour les prélèvements et les analyses des échantillons. Les travaux effectués sur le terrain ont permis l’échantillonnage des eaux ainsi que l’analyse in-situ de nombreux paramètres obtenus par une sonde multiparamètre. Seize échantillons ont été obtenus en raison de douze dans le lac, deux dans la source et deux au forage. Les travaux en laboratoire, ont été réalisés en fonction de la catégorie d’élément. Huit échantillons ont été analysés, dont six dans le lac, un provenant de la source et un du forage. Les éléments traces métalliques ont été obtenus par spectrométrie d’absorption atomique par flamme et les éléments majeurs (cationiques et anioniques) par chromatographie ionique à phase liquide. Pour le traitement des données, la méthode hydrochimique à partir du logiciel diagramme de Simler et l’analyse statistique multivariée (les logiciels XLSTAT et Excel) ont été utilisées dans le cadre ce travail. Les résultats obtenus dans cette étude seront présentés au chapitre suivant.
  • 40. 27 INTRODUCTION Plusieurs résultats ont été obtenus à la suite des différents travaux et des relevés effectués sur le terrain, ainsi que ceux effectués en laboratoire. De ce fait, dans le présent chapitre, il sera question de présenter les résultats qui se rapportent aux caractéristiques physico-chimiques des eaux du lac Mboli et les eaux souterraines (forage et source) du quartier jouxtant le lac. III.1. NIVEAU DE VARIATION DES PARAMÈTRES PHYSICO-CHIMIQUES DES EAUX DU LAC MBOLI ET LES EAUX SOUTERRAINES III.1.1. Paramètres physiques Plusieurs paramètres physiques sont pris en comptes dans le milieu, notamment le pH, la conductivité et la température (Tab. 2). Le pH des eaux du lac, de la source et du forage varie dans l’ensemble entre 4,34 et 6,84, ce sont des eaux acides à faiblement acides. La valeur moyenne du pH de ces eaux est de 5,96. La température de ces varie entre 26,3 et 32,5 °C pour une valeur moyenne de 30,31°C. La conductivité quant à elle varie entre 6,5 et 51,22 µS/cm dans l’ensemble. Elle a une valeur moyenne de 32,81µS/cm. Dans l’ensemble, ces eaux sont faiblement minéralisées (Detay, 1993). III.1.2. Paramètres chimiques Les paramètres chimiques renseignent sur la qualité chimique des eaux. Ceux considérés dans le cadre de cette étude sont les éléments traces métalliques, les cations et anions majeurs, la somme des équivalents cations (TZ+ ) et anions (TZ- ), SiO4, l’oxygène dissout, et d’autres éléments en solution tels que le Cl- , F- , NH4 + , PO4 2- ainsi que le total des solides dissous (TDS), la balance ionique (BI) et le facies hydrochimiques (tableau 2). III.1.2.1. Éléments traces métalliques Les ETM obtenus après analyse dans les eaux du lac Mboli, de la source et du forage sont le Mn, Fe, Cu, Cd, et l’Al. La concentration d’ensemble de Mn dans ces eaux varie de 0,002 à 0,008 mg/l avec une concentration moyenne de 0,01 mg/l. Les eaux du lac Mboli de la source et forage présentent une concentration de Fe variant entre 0,024 et 0,337 mg/l, la concentration moyenne d’ensemble dans ces eaux est de 0,20 mg/l. En ce qui concerne le Cu, sa concentration d’ensemble varie entre 0,030 et 0,094 mg/l, avec une concentration moyenne
  • 41. 28 de 0,03mg/l. quant au Cd, il a une concentration d’ensemble variant entre 0,002 et 0,004 mg/l dans ces eaux. Sa concentration moyenne est de 0,002 mg/l. pour le Al présent dans ces eaux, sa teneur d’ensemble varie entre 0,101 et 1,553 mg/l, pour une contraction moyenne de 0,34 mg/l. III.1.2.2. Cations majeurs et somme des équivalents cations (TZ+) Les concentrations d’ensemble en alcalino-terreux (ca2+ et Mg2+ ) dans les eaux du lac Mboli, de la source et du forage varient respectivement entre 0,165 et 49,78 mg/l et entre 0,21 et 20,827 mg/l, pour des moyennes respectives 12,33 et 4,33mg/l. Pour ce qui est des concentrations en alcalins (Na+ et K+ ) dans ces eaux, elles varient respectivement entre 0,181 et 20,827 mg/l et entre 0,048 et 2,597 mg/l, avec des teneurs moyennes respectives de 3,40 et 0,64 mg/l. En ce qui concerne la somme des équivalents cations (TZ+ ) de ces eaux, elle varie dans l’ensemble entre 0,064 et 4,941 méq/l, pour une moyenne de 0,137 méq/l. III.1.2.3. Anions majeurs et somme des équivalents anions (TZ-) Les concentrations d’ensemble du Cl- et du HCO3 - dans les eaux du lac Mboli, de la source et du forage oscillent respectivement entre 0,02 et 13,576 mg/l et entre 0,49 et 65,368 mg/l, pour des moyennes respectives de 1,95 et 41,4 mg/l. Pour ce qui est des concentrations du NO3 - et du SO4 2- dans ces eaux, elles oscillent respectivement entre 1,311 et 39,927 mg/l et entre 0,486 et 0,894 mg/l, avec des teneurs moyennes respectives de 12,55 et 2,59 mg/l. La somme des équivalents anions (TZ- ) de ces eaux, varie dans l’ensemble entre 0,056 et 4,032 méq/l, pour une valeur moyenne 0,99 méq/l. III.1.2.4. Autres éléments en solutions : (NH4 +, PO4 3-, F-, OD, SiO2) La teneur du NH4 + d’ensemble dans les eaux du lac, de la source et du forage varie entre 0,018 et 1,812 mg/l, pour une teneur moyenne de 0,33 mg/l. La teneur PO4 3- présent dans ces eaux est comprise entre 0,005 et 4,351 mg/l pour une concentration moyenne de 1,07 mg/l. le F- quant à lui oscille entre 0,001 et 0,025 mg/l, pour une concentration moyenne 0,01 mg/l dans ces eaux. La concentration d’ensemble en oxygène dissous contenue dans ces eaux varie entre 2,56 et 6,16 mg/l, pour une teneur moyenne de 4,80 mg/l. La teneur d’ensemble de silice de ces eaux est comprise entre 0,004 et 0,894 mg/l, pour une concentration moyenne de 0,634 mg/l.
  • 42. 29 III.1.2.5. Total des Solides Dissous (TDS) et Balance Ionique (BI) Le total des solides dissous (TDS) d’ensemble des eaux du lac Mboli, de la source et du forage est comprise entre 4,306 et 323,338 mg/l, pour une moyenne de 79,833 mg/l, tandis que La balance ionique (BI) de ces eaux présente des valeurs acceptables dans l’ensemble des échantillons. En effet, tous ces échantillons présentent des valeurs ≤ 10 %. Dans l’ensemble, la balance ionique oscille entre -8 et 1 0 %, pour une moyenne 2 %. Tableau 2. Niveau de variation des paramètres physiques mesurés dans les colonnes d’eau du lac Mboli et les eaux souterraines. Paramètres Unités NE Min Max Moy Médiane Ecart-type pH - 8 4,340 6,840 5,960 6,460 0,950 T ° C 8 26,300 32,500 30,310 30,950 2,300 CE µS/cm 8 27,210 51,220 32,810 27,440 10,090 OD mg/l 8 2,560 6,160 4,800 5,290 1,320 Ca2+ mg/l 8 0,1650 49,780 12,330 6,590 16,570 Mg2+ mg/l 8 0,210 20,827 4,330 1,870 6,880 Na+ mg/l 8 0,181 15,432 3,400 0,750 5,430 K+ mg/l 8 0,048 2,597 0,640 0,270 0,850 NH4 + mg/l 8 0,018 1,812 0,330 0,090 0,610 TZ+ méq/l 8 0,064 4,941 0,137 0,570 1,620 PO4 3- mg/l 8 0,005 4,351 1,070 0,470 1,520 F- mg/l 8 0,001 0,025 0,010 0,010 0,010 Cl- mg/l 8 0,020 13,576 1,950 0,150 4,710 NO3 - mg/l 8 1,311 39,927 12,550 9,150 13,500 SO4 2- mg/l 8 0,004 9,151 2,590 1,870 2,970 HCO3 - mg/l 8 0,490 65,368 41,400 7,870 64,760 TZ- méq/l 8 0,056 4,030 0,990 0,600 1,310 SiO2 mg/l 8 0,486 0,894 41,40 7,870 64,760 TDS mg/l 8 4,306 323,338 79,83 47,630 105,160 BI % 8 -8,000 10,000 2,000 6,000 7,000 Mn mg/l 8 0,002 0,008 0,010 0,010 0,000 Fe mg/l 8 0,024 0,337 0,200 0,210 0,11 Cu mg/l 8 0,030 0,094 0,030 0,020 0,04 Cd mg/l 8 0,002 0,004 0,002 0,002 0,001 Al mg/l 8 0,101 1,553 0,340 0,170 0,53 Légende : CE= conductivité électrique ; OD=oxygène dissous ; BI=balance ionique TDS= total des solides dissous ; NE=nombre d’échantillons ; Min=minimum ; Max=maximum ; Moy=moyenne.
  • 43. 30 III.1.2.6. Typologie des eaux Les eaux du lac Mboli, de la source et du forage présentent de manière générale des différentiations quantitatives entre les éléments majeurs cationiques et anioniques. La méthode de camembert nous permet de visualiser les proportions en pourcentage des éléments majeurs présents dans ces eaux. La classification d’ordre de grandeur décroissant de ces éléments d’après les concentrations moyennes d’ensemble est la suivante (Fig. 11) : HCO3 - >NO3 - > Ca2+ > Mg2+ > Na+ > SO4 2- > Cl- > K+ Les différentes concentrations des éléments chimiques majeurs des eaux du lac de la source et du forage sont reportées sur le diagramme de Piper (1994). Ce diagramme a permis de mettre en évidence les différents facies hydrochimiques de ces eaux. De ce fait, il en ressort deux faciès hydrochimiques (Fig. 12) : - le faciès chloruré et sulfaté calcique et magnésien qui représente 62,5 % des eaux ; - le faciès bicarbonaté calcique et magnésien qui représente 37,5 % des eaux 16% 5% 4% 1% 3% 16% 3% 52% Ca+ Mg2+ Na+ K+ Cl- NO3 SO42- HCO3-
  • 44. 31 Figure 11. Répartition d’ensemble des éléments chimiques majeurs dans les eaux du lac Mboli, de la source et du forage. Figure 12. Diagramme de piper (1944) représentant le faciès des eaux du lac Mboli de la source et du forage.
  • 45. 32 CONCLUSION Sur le plan physique, les eaux du lac Mboli, de la source et du forage sont dans l’ensemble acides à faiblement acides ; la température moyenne de ces eaux est de 29,58 °C ; d’après les valeurs de leurs conductivités, elles sont dans l’ensemble faiblement minéralisées. Sur le plan chimique, les eaux du lac Mboli, de la source et du forage dans l’ensemble renferme plusieurs éléments traces métalliques (Mn, Fe, Cu, Cd, et le Al) ; les concentrations des éléments majeurs reportées sur le diagramme de piper révèlent deux principaux facies (le faciès chloruré et sulfaté calcique et magnésien, le faciès bicarbonaté calcique et magnésien). Chapitre subséquent se propose d’interpréter et discuter les résultats.
  • 47. 34 INTRODUCTION Les études décrites dans ce chapitre se proposent d’interpréter et discuter les résultats obtenus à partir des analyses physico-chimiques des échantillons d’eau. Il est donc question de manière générale, de donner une signification aux résultats obtenus. Pour cela, les variations quantitatives, la méthode hydrochimique d’analyse statistique multivariée ont été utilisés. V.1. DISTRIBUTION DES PARAMETRES PHYSICO-CHIMIQUES DANS LES EAUX ETUDIEES Il est question de montrer comment est distribué les paramètres physico-chimiques des eaux du lac, de la source et du forage. Pour ce qui est du lac, le paramètre profondeur sera pris en compte. V.1.1. Paramètres physiques V.1.1.1. pH Le pH mesure l’alcalinité et l’acidité d’un milieu, c’est-à-dire de la concentration en ions d’hydrogène (H+ ). L’échelle des pH s’étend en pratique de 0 (très acide) à 14 (très alcalin), la valeur médiane 7 correspond à une solution neutre à 25° C. Le pH des eaux naturelles est lié à la nature des terrains traversés. La mesure est importante, car le pH régit un grand nombre d'équilibres physico-chimiques (Ngaram, 2011). Les échantillons d’eau obtenus des deux stations de prélèvement dans le lac Mboli montrent que la colonne d’eau issue de la station 1 a un pH acide à faiblement acide (4,96 à 6,84). La valeur acide se trouve à la base de la colonne (LMBb1), tandis que les valeurs faiblement acides se trouvent respectivement au milieu et à la surface de la colonne d’eau (LMBm1, LMBs1). Au niveau de la station 2, l’évolution du pH est pratiquement la même que dans la colonne d’eau de la station 1, c’est-à-dire acide à faiblement acide (5,30 à 6,62), avec à la base un pH acide (LMBb2), au milieu et à la surface des valeurs de pH faiblement acides (LMBm2, LMBs2). Le caractère acide pourrait provenir du type lithologique sous-jacente (grès ferrugineux) d’une part, et d’autre part de la décomposition des matières organiques et la présence de CO2 d’origine atmosphérique. Le caractère acide pourrait aussi provenir d’une précipitation des hydroxydes qui génère une acidité du milieu et consomme les ions et les métaux (Miramond et al., 2006). L’acidité plus élevée à la base des colonnes d’eau montre une minéralisation importante des particules organiques qui provoque l’abaissement du pH (Alayat
  • 48. 35 et al. (2013) par rapport au milieu et à la surface des colonnes d’eau (Fig. 13). Le pH est un facteur important dans le système biologique, chimique de l’environnement aquatique (Ngaram, 2011), il influe alors sur le développement de la vie aquatique. D’après les valeurs obtenues des deux colonnes d’eau, seule le fond de chaque colonne pourrait rencontrer des difficultés de développement de la vie aquatique (Tab. 3. De plus, les faibles valeurs de pH affectent de façon indirecte la santé humaine puisqu’elles favorisent la dissolution des métaux lourds qui peuvent avoir des conséquences défavorables sur des personnes (Sorlini et al., 2013). Par ailleurs, les travaux de Alayat et al. (2013) dans le lac Oubeira en Algérie ont montré que le pH est basique et reste constant dans toute la colonne d’eau (8-9), cette alcalinité est due aux populations phytoplanctoniques et en partie à la précipitation de carbonates, notamment de la calcite à partir des bicarbonates. Par contre les travaux réalisés par Issa (2014) dans le lac Nyos au Cameroun ont montré que le pH dans ces eaux est acide (5,9 en moyenne), avec des valeurs plus faibles au fond de la colonne d’eau. L’acidité le lac Nyos est due à la dissolution du CO2 (H2CO3). Figure 13. Évolution du pH dans les colonnes d’eau. Tableau 3. Niveau du pH et qualité de l’eau (Anonyme, 2009) pH < 5 - Impropre à une vie aquatique normale, ruisseaux des régions granitiques, issus de tourbières ou à cours forestier, 5 < pH < 6 - Peu favorables à la vie aquatique, cours d'eau à substrat acide, 6 < pH < 8 - Situations les plus favorables à la vie aquatique, 8 < pH < 9 - Eaux closes ou assimilées, développements végétaux importants, situation favorable à la vie aquatique, pH > 9 - Eaux peu favorables à la vie aquatique ou valeurs passagères dues à la photosynthèse. 0 50 100 150 200 250 300 0 2 4 6 8 Profondeur (cm) Station 2 pH 0 50 100 150 200 250 300 350 400 0 2 4 6 8 Profondeur (cm) Station 1 pH
  • 49. 36 En ce qui concerne la variation spatiale du pH au niveau des eaux souterraines (forage et source), il est nettement plus bas dans les eaux de la source qu’au forage (Fig. 14). Dans l’ensemble, ces eaux sont acides. Seul le pH mesuré dans les eaux du forage se trouve à une valeur acceptable par les normes de l’OMS et ANOR (6,5-8,5 et 6,5-9). Sur la plan naturel, l’acidité au niveau de la source ne de devrait pas être différente de celle du forage du fait qu’ils ont la même nature lithologique. En effet, la qualité physico-chimique des eaux souterraines peu profondes dépend bien souvent de l’activité humaine, tant agricole que domestique, (Close et al., 1989 ; Hassoun et al., 2006), du type de végétation recouvrant le sol (Mahendrappa, 1989). Cette diminution du pH dans la source serait donc due à des apports supplémentaires en eaux acides (CRE, 2009), notamment les eaux de pluies acides, les eaux de ruissellement chargées de matières organiques en décomposition, car la source est exposée à toute pollution de par son ouverture directe avec l’atmosphère. La valeur moyenne du pH de ces eaux est supérieure à celle obtenu par Messolo (2020) dans les eaux souterraines de la localité de Nkozoa, par contre elle est inférieure à celle obtenue par Emmachoua (2018) dans le bassin versant de Makenéné. Figure 14. Variation du pH dans les eaux souterraines. V.1.1.2. Conductivité électrique La conductivité désigne la propriété qu’a une solution à conduire le courant électrique. Cette mesure permet d’évaluer rapidement le degré de minéralisation d’une eau, c’est-à-dire la quantité de substances dissoutes ionisées qui y sont présentes (Madjiki et al., 2013). En ce qui concerne le lac Mboli, les valeurs de conductivités mesurées au niveau des deux colonnes d’eau sont inférieures à 100 μS/cm. Ces eaux ont une très faible minéralisation (Detay 1993). Ces conductivités montrent une minéralisation insuffisante des eaux dans les colonnes (Nisbet et Vernaux, 1970). Les deux stations de mesure ont pratiquement la même 0 2 4 6 8 MF1 S pH Echantillons
  • 50. 37 évolution dans la colonne d’eau (Fig. 15). D’une façon générale, les résultats montrent que la conductivité est constante de la base de la colonne jusqu’à la surface pour les deux stations de mesure. Il y’a donc une homogénéité de la conductivité dans la colonne. Ces faibles conductivités électriques des eaux dans le lac seraient à mettre en relation avec la composition minéralogique des roches drainées dans le lac (grès) et une dilution par les eaux de pluie car l’échantillonnage de ces eaux a été effectué en période pluvieuse (mars 2020). Par ailleurs, ces valeurs de conductivité sont de même ordre de grandeur que celles mesurées par Ngafack (2014) dans le lac Ossa situé dans la même localité, mais par contre elles sont inférieures à celles obtenues par madjiki et al (2013) dans lac municipal d’Ebolowa (Sud-Cameroun) situé en zone métamorphique. Ces remarquent montrent que la signature chimique des eaux dépend étroitement de la formation géologique qu’elle draine (Andre et al., 2005 ; Xing et al., 2013). Figure 15. Évolution de la conductivité électrique dans les colonnes d’eau. Pour ce qui est des eaux souterraines (source et forage), la conductivité est plus basse dans les eaux source que ceux du forage avec une différence de 4,32 µS/cm. Dans l’ensemble ces conductivités sont inférieures à 100 µS/cm (Fig. 16). Ce qui traduit une minéralisation très faible de ces eaux (Detay, 1993). Ces faibles conductivités seraient liées à la force ionique qui découle des formations traversées par ces eaux (Loukman et al., 2017). Les valeurs de conductivités mesurées dans les eaux de la source et du forage sont inférieures aux valeurs recommandées par l’OMS et l’ANOR pour les eaux de boisson (respectivement 1500 et 1000 µS/cm). Ces conductivités sont de même ordre de grandeur que celles obtenues par Ngounou (2018) dans les eaux des rivières de Garoua Sambé (Est Cameroun) par contre elles sont inférieures aux valeurs obtenues par Ngouh et al. (2020) dans les eaux de l’aquifère à nappe libre du bassin versant du Nkié (Yaoundé–Cameroun). 0 50 100 150 200 250 300 350 400 27,3 27,4 27,5 27,6 27,7 Profondeur (cm) Station 1 conductivité (μS/cm) 0 50 100 150 200 250 300 27,1 27,2 27,3 27,4 27,5 Profondeur (cm) Station 2 conductivité (μS/cm)
  • 51. 38 Figure 16. Variation de la conductivité dans les eaux souterraines. V.1.1.3. Température La température est l’un des facteurs qui contrôlent l’essentiel des activités biologiques et écologiques des êtres vivants. La température de l’eau est un élément essentiel dans le fonctionnement des systèmes aquifères (Brooke et Colby, 1980). Elle joue un rôle important par exemple en ce qui concerne la solubilité des sels et des gaz dont, entre autres, l’oxygène nécessaire à l’équilibre de la vie aquatique (IBGE, 2005). C’est un paramètre qui dépend des facteurs climatologiques (Ben Charrada, 1992) mais aussi de la géologie et des activités qui se déroulent sur le plan d’eau. Les températures mesurées dans les profils verticaux de chaque station de prélèvement du lac Mboli, montrent que pour ce qui est de la station 1, la température varie peu dans la colonne d’eau (Fig. 17). La valeur la plus basse dans cette station se trouve à la base de la colonne d’eau (LMBb1) tandis qu’on note une température constante du milieu jusqu’à la surface de la colonne d’eau (LMBm1, LMBs1). La variation thermique dans cette station est d’amplitude 2,6° C. Il est donc difficile de parler de stratification thermique dans cette colonne d’eau, néanmoins s’il fallait considérer cette légère variation on dira qu’il y’a stratification thermique entre les couches supérieures de mesure et le fond de la colonne d’eau. Cette stratification thermique serait alors due à un réchauffement par les rayons solaires des eaux de la surface par rapport aux eaux de profondeurs. En ce qui concerne la station 2 on note de légères disparités de température entre les niveaux de mesure dans la colonne d’eau. La valeur 20 25 30 35 40 45 50 55 MF1 S Conductivité (µS/cm) Echantillons
  • 52. 39 la plus importante est celle mesurée en surface (, LMBs2) et la valeur la plus basse est celle obtenue au milieu de la colonne d’eau (LMBm2). Cette différence de température est de l’ordre de 1,5° C. Jean-René et Daniel (1994) expliquent que les variations de la température des eaux ont pour origine les milieux frontaliers. En effet, la profondeur moyenne (3 m) du lac Mboli, le brassage des eaux dû aux vents, aux activités de pêche, de navigation sur le plan d’eau du lac, crée un fort hydrodynamisme qui favorise le mélange des couches d’eau de surface et des couches d’eaux sous-jacentes, d’où les faibles disparités de température observée dans la colonne d’eau. En outre, les rayons du soleil traversent la faible épaisseur d’eau et la réchauffe de façon homogène (Séraphin et al., 2008 ; Jean-René et Daniel, 1994). Ces résultats sont pratiquement de même ordre que ceux obtenus par Nziéleu et al. (2016) ; Ngafack (2014), respectivement dans le complexe du lac Ossa (littoral Cameroun) à la même période, et sont supérieures à ceux obtenus par Oumar et al. (2014) dans les lacs Birni et Dang (région de l’Adamaoua, Cameroun). Figure 17. Évolution de la température dans les colonnes d’eau. En ce qui concerne les eaux souterraines, la température varie peu, la valeur la plus grande se trouve au niveau de la source avec une différence de 0,9° C avec la valeur mesurée dans les eaux du forage (Fig. 18). L’OMS n’a recommandée aucune valeur pour la température de l’eau de boisson. Par ailleurs, L’eau froide est généralement plus appréciée que l’eau chaude 0 50 100 150 200 250 300 30,5 31 31,5 32 32,5 33 Profondeur (cm) Station 2 Température (° C) 0 50 100 150 200 250 300 350 400 30,5 31 31,5 32 32,5 Profondeur (cm) Station 1 Température (° C)
  • 53. 40 et la température aura un impact sur l’acceptabilité d’un certain nombre de constituants inorganiques et de contaminants chimiques qui peuvent affecter le goût. Une température élevée de l’eau stimule la croissance des micro-organismes et peut accroître les problèmes liés au goût, à l’odeur, à la coloration et à la corrosion (OMS, 2017). Ces valeurs de température sont supérieures aux valeurs obtenues par Ngouh et al. (2020) dans les eaux de l’aquifère à nappe libre du bassin versant du Nkié (Yaoundé–Cameroun) ; Yaka et al. (2020) dans les eaux souterraines de quelques quartiers de Yaoundé VII (centre Cameroun). Figure 18. Variation de la température dans les eaux souterraines. V.1.2. Paramètres chimiques V.1.2.1. Éléments traces métalliques Dans le lac, en ce qui concerne la colonne d’eau du point d’échantillonnage de la station 1, le Mn est présent dans toute la colonne d’eau, avec une évolution en dents de scie (Fig. 19). La plus faible valeur de Mn est enregistrée à la base de la colonne d’eau et la plus forte au milieu. Quant à La concentration de Fe, elle est nettement plus élevée que celle du Mn, on note une évolution de Fe qui décroit de la surface jusqu’au fond de la colonne d’eau. Par contre le Cu n’est que présent à la surface et le Cd à la surface et à la base à des concentration relativement faibles par rapport aux autres ETM, tant dis que l’Al est présent au milieu et au fond de la colonne d’eau. En moyenne, La distribution quantitative des teneurs en métaux dans la colonne d’eau est de l’ordre suivant : Fe > Al > Cu > Mn > Cd. Pour ce qui est de la colonne d’eau du point d’échantillonnage de la station 2 (Fig. 19), le Mn est aussi présent dans toute la colonne 10 15 20 25 30 MF1 S Températures (°C) Echantillons
  • 54. 41 d’eau, avec des valeurs qui décroient du fond jusqu’à la surface, on note néanmoins de légères disparités à chaque niveau de la colonne d’eau. Pour le Fe, la concentration la plus forte est relevée à la base et la concentration plus faible milieu de la colonne d’eau. Quant au Cu et le Al, leur présence n’est que marquée au fond de la colonne d’eau à une teneur faible pour le Cu mais forte pour le Al. Le Cd par contre est relevé en très faible quantité dans l’ensemble de la colonne d’eau. En moyenne, La distribution quantitative des teneurs en métaux dans cette colonne d’eau est de l’ordre suivant : Al > Fe > Cu > Mn > Cd. De manière générale, le comportement des ETM dans les deux stations de mesure sont pratiquement les mêmes, avec une prédominance de Fe et Al. On note l’absence de certains ETM (Al, Cu, Cd) soit à la surface, au milieu ou à la base de la colonne d’eau. Afin d’évaluer le risque associé à la présence des contaminants métalliques dans la colonne d’eau, les concentrations mesurées ont été comparées aux critères de l’agence américaine de la protection de l’environnement (USEPA, United States Environmental Protection Agency) en fonction du critère maximum concentration (CMC) et le critère de concentration continue (CCC). Le CMC représente la concentration maximale d’une substance à laquelle les organismes aquatiques peuvent être exposés brièvement sans être gravement touchés, tandis que le CCC représente la concentration la plus élevée d’une substance ne produisant aucun effet néfaste sur les organismes aquatiques y étant exposés quotidiennement pendant toute leur vie (USEPA, 2006). Certains ETM se trouvent à des concentrations supérieures aux teneurs fixées par l’USEPA pour le CMC et le CCC dans certains compartiments de la colonne. La colonne d’eau issue de la station 1 montre que, la teneur de Al (au milieu et base), Cd (à la base) sont supérieures au seuil de CCC, tandis que la concentration de Cu (à la surface) dépasse les teneurs seuils de CMC et CCC (tableau 4). Pour ce qui est de la station 2, les concentrations de Al et de Cu (à base) dépassent les teneurs seuils de CMC et CCC tant dis que la teneur de Cu au milieu de la colonne d’eau est supérieure au seuil CCC (Tab. 4). Cela montre que les ETM présents à chaque niveau de la colonne d’eau (surface, milieu, base) dépassant le seuil CMC et de CCC présentent un risque toxique pour les organismes aquatiques. Par ailleurs ces ETM ont été retrouvés dans les eaux de nombreux lac africains à des concentrations variables, il s’agit notamment du lac Mariout en Égypte (Saad, 1985), le lac George en Ouganda (Bugenyi, 1982) et le lac McIlwaine au Zimbabwe (Greichus et al., 1978a).
  • 55. 42 Figure 19. Évolution des ETM dans les colonnes d’eau. Tableau 4. Comparaison des concentrations des ETM présent dans la colonne des deux stations de prélèvement dans le lac Mboli aux lignes directrices de l’USEPA : CMC et CCC (USEPA, 2006) ETM (µg/l) Al Cd Cu Fe Mn USEPA CMC 750 4,3 13 - - CCC 87 2,2 9 1000 - Station 1 LMBs 1 0 2 30 287 7 LMBm 1 101 0 - 223 8 LMBb 1 232 4 - 58 2 Station 2 LMBs 2 - 2 - 192 5 LMBm 2 - 3 - 24 7 LMBb 2 1553 2 53 337 8 Pour ce qui concerne les eaux souterraines, le comportement des ETM est sensiblement le même ou présente de faibles disparités quantitatives pour certains éléments. La concentration de Mn mesurée dans les eaux du forage est identique à celle mesurée dans la source. La teneur de Fe dépasse largement celle de la source avec une différence de 73 µg/l, tandis que la concentration de Cu dans la source est supérieure à celle obtenue au forage avec une différence de 16µg/l. On n’observe presque pas de disparité entre la concentration de Cd obtenue au forage et celle mesurée dans la source, on note juste une petite différence de 1 µg/l. La teneur de Al dans les eaux souterraines se trouve en quantité largement supérieure par rapport aux autres 0 50 100 150 200 250 300 0 500 1000 1500 2000 Profondeur (cm) Station 2 Mn Fe Cu Cd Al 0 50 100 150 200 250 300 350 400 0 100 200 300 400 Profondeur (cm) Station 1 Mn Fe Cu Cd Al
  • 56. 43 Figure 20. Variation des ETM dans les eaux souterraines. ETM, sa concentration au forage est deux fois supérieure celle obtenue dans la source. L’ordre d’abondance est : Al > Fe > Cu > Mn > Cd (Fig. 20). Seule la concentration de Al se trouve supérieure à la norme de l’OMS qui recommande une concentration de Al pour les eaux de boisson inférieure à 200 µg/l (OMS 2011). Cela pourrait être dû aux phénomènes d’hydrolyse de la roche riche en Al. Ces résultats sont inférieurs à ceux obtenus par Tohouri et al. (2016) dans les eaux de surface de la région de Bonoua (Sud-Est de la Côte d’Ivoire), par contre ils sont supérieurs aux résultats obtenus par Mbé (2020) dans les eaux souterraines de Nkozoa (Yaoundé, Centre Cameroun), excepté le Mn. 1.2.2. Cations majeurs Pour ce qui est des eaux du lac, les cations majeurs et la TZ+ ont une évolution hétérogène dans la colonne d’eau dans l’ensemble (Fig. 21). Pour la station 1, on constate que les teneurs des cations majeurs Ca2+ , Mg2+ , Na+ , K+ et TZ+ au milieu de la colonne d’eau sont toutes supérieures aux concentrations mesurées à la surface et la base. On note des concentrations de Ca2+ , Mg2+ et Na+ au milieu, largement supérieures par rapport à la surface et à la base de la colonne d’eau, tandis que les teneurs de K+ et TZ+ obtenues au milieu sont faiblement supérieures aux teneurs obtenues à la surface et à la base de la colonne d’eau. La station 2 quant à elle, présente le même comportement dans la colonne d’eau que la précédente. Les teneurs les plus élevées des cations majeurs (Ca2+ , Mg2+ , Na+ , K+ ) et TZ+ se trouvent toutes au milieu de la colonne d’eau. Néanmoins on constate qu’ils se trouvent dans l’ensemble à des faibles concentrations par rapport aux autres. Le Ca2+ au milieu enregistre la concentration la plus élevée des cations, tandis que TZ+ est inférieur à 1 méq/l dans toute la colonne d’eau. Les concentrations des cations majeurs et TZ+ obtenues dans les deux stations d’échantillonnage du lac Mboli sont largement inférieures à ceux obtenues par Emmachoua (2017) dans les eaux du bassin versant de Makénéné (Centre-Cameroun). 0 1 2 3 4 5 MF1 S Mn (µg/l) Échantillons 0 50 100 150 200 250 300 MF1 S Fe (µg/l) Échantillons 0 20 40 60 80 100 MF1 s Cu (µg/l) Échantillons 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 MF1 s Cd (µg/l) Échantillons 0 100 200 300 400 500 600 MF1 s Al (µg/l) Échantillons
  • 57. 44 Au niveau des eaux souterraines, les cations majeurs et TZ+ dans l’ensemble présentent des concentrations faibles à l’exception du Ca2+ qui est largement supérieur aux autres (Fig. 22). La teneur la plus élevée de Ca2+ est rencontrée au niveau des eaux de la source, par contre celles de Mg2+ et Na+ sont rencontrées des eaux du forage. La teneur de K+ au niveau de la source comme au forage est inférieur à 1mg/l. TZ+ quant à lui est sensiblement égale dans les eaux de source et du forage. La concentration des cations dans les eaux souterraines se trouvent a des teneurs acceptables par les normes de l’OMS et ANOR. Les résultats obtenus dans ces eaux sont dans l’ensemble similaire à ceux abstenus par Ngouh et al. (2020) dans les eaux de source du bassin versant du Nkié (Yaoundé–Cameroun). Figure 21. Évolution des cations et TZ+ dans les colonnes d’eau. 0 50 100 150 200 250 300 0 2 4 6 8 10 Profondeur (cm) Station 2 Ca2+ Mg2+ Na+ K+ TZ+ 0 50 100 150 200 250 300 350 400 0 20 40 60 Profondeur (cm) Station 1 Ca2+ Mg2+ Na+ K+ TZ+ (En µg/l) (En µg/l)
  • 58. 45 Figure 22. Variation des cations et TZ+ dans les eaux souterraines. V.1.2.3. Anions majeurs Pour les eaux du lac, l’évolution des anions et TZ- dans la colonne d’eau de la station 1 est sensiblement la même pour tous les éléments (Fig. 23). Les concentrations les plus élevées se situent au milieu de la colonne d’eau. On note néanmoins la concentration de HCO3 - au milieu, largement supérieure par rapport aux autres anions (Cl- , NO3 - , SO4 2- ). La TZ- est très faible à la surface et à la base. Dans l’ensemble, les concentrations les plus basses sont rencontrées à la surface de la colonne d’eau. Au niveau de la station 2, l’évolution des anions et TZ- dans la colonne d’eau est pratiquement la même que dans la station 1 (Fig. 24). Les concentrations les plus importantes sont rencontrées au milieu de la colonne d’eau à l’exception du SO4 2- dont la concentration la plus élevée se situe à la base de la colonne d’eau. La concentration d’ensemble la plus élevée est celle du NO3 - au milieu de la colonne d’eau. La teneur en Cl- est inférieure à 1 mg/l, il en est de même pour la TZ- qui n’atteint pas 1 méq/l dans toute la colonne d’eau. Dans l’ensemble, ces résultats sont largement inférieurs à ceux obtenus par Emmachoua (2017) dans les eaux du bassin versant de Makénéné (Centre-Cameroun). 0 5 10 15 20 25 MF1 S Ca 2+ (mg/l) Échantillons 0 2 4 6 MF1 S Mg 2+ (mg/l) Échantillons 0 2 4 6 8 MF1 S Na + (mg/l) Échantillons 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 MF1 S K + (mg/l) Échantillons 1,26 1,28 1,3 1,32 1,34 1,36 1,38 1,4 MF1 S TZ + (méq/l) Échantillons
  • 59. 46 Figure 23. Évolution des anions et TZ- dans les colonnes d’eau. Au niveau des eaux souterraines, les teneurs des anions sont faibles et présentent un comportement dissemblable. La concentration de Cl- est très faible, avec des valeurs n’atteignant pas 1 mg/l à la source et au forage. Le NO3 - à une teneur plus élevée au forage. Le SO4 2- tant à disparaitre au niveau du forage, tandis qu’au niveau de la source on rencontre une concentration moyenne. Le HCO3 - est l’anion majeur prédominant de ces eaux, on y rencontre des concentrations largement supérieures par rapport aux autres anions, néanmoins la concentration la plus élevée se situe au niveau de la source. Quant à la TZ- , les concentrations sont sensiblement égales (Fig. 24). Les anions majeurs présents dans ces eaux se trouvent à des concentrations acceptables par la norme de l’OMS et ANOR pour les eaux de boisson. Ces résultats sont dans l’ensemble similaire à ceux obtenus par Mfonka et al. (2015) dans les eaux du bassin versant du Nchi dans le plateau Bamoun (Ouest Cameroun). 0 50 100 150 200 250 300 350 400 0 50 100 150 200 Profondeur (cm) Station 1 Cl- NO3- SO42- HCO3- TZ- (En mg/l) 0 50 100 150 200 250 300 0 10 20 30 40 50 Profondeur (cm) Station 2 Cl- NO3- SO42- HCO3- TZ- (En mg/l)
  • 60. 47 Figure 24. Variation des anions et TZ- dans les eaux souterraines V.1.2.4. Autres éléments en solutions (NH4 +, PO4 3-, F-) En ce qui concerne les eaux du lac, la concentration de NH4 + et de PO4 3- dans la station 1 est faible dans l’ensemble par rapport aux autres, on rencontre les valeurs les plus importantes dans la colonne d’eau respectivement au milieu et à la surface, tant dis que les teneurs les plus basses sont observées respectivement à la base de la colonne d’eau. Les concentrations F- et SiO2 dans l’ensemble de la colonne d’eau sont inférieures à 1 mg/l (Fig. 25). La distribution dans la station 2 montre que le NH4 + , PO4 3- , F- et le SiO2 sont dans l’ensemble faibles, dans la colonne d’eau, ils sont présents en traces dans ces eaux à l’exception de la teneur de PO4 3- rencontrée au milieu (Fig. 25). Les concentrations de NH4 + , PO4 3- et F- dans la colonne d’eau sont dans l’ensemble similaires aux teneurs obtenues par Emmachoua (2017) dans les eaux du bassin versant de Makénéné (Centre-Cameroun). Cependant, on note des disparités entre la teneur de NH4 + dans la colonne d’eau du lac Mboli et les eaux du bassin versant de Makénéné qui possède des concentrations largement supérieures. Les teneurs de SiO2 dans la colonne d’eau sont largement inférieures à celles obtenues par Mfonka et al. (2015) dans les eaux du bassin versant du Nchi dans le plateau Bamoun (Ouest Cameroun). 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 MF1 S CL - (mg/l) Échantillons 0 5 10 15 MF1 S NO 3 - (mg/l) Échantillons 0 1 2 3 4 MF1 S SO 4 2- (mg/l) Échantillons 54 56 58 60 62 64 66 MF1 S HCO 3 - (mg/l) Échantillons 1,14 1,15 1,16 1,17 1,18 1,19 MF1 S TZ - (méq/l) Échantillons
  • 61. 48 Figure 25. Évolution d’autres éléments en solution dans les colonnes d’eau. Dans les eaux souterraines, les concentrations de NH4 + , PO4 3- F- et SiO2 sont relativement très faible par rapport à d’autres paramètres chimiques mesurés dans ces eaux. On les observe dans ces eaux pour l’ensemble sous forme de trace. Par ailleurs, ils sont tous présents dans les eaux souterraines à l’exception du F- au niveau de la source. Les plus fortes concentrations sont rencontrées au forage (Fig. 26). Cependant, Les concentrations NH4 + , PO4 3- et F- reconcentrées dans ces eaux se trouvent à des valeurs acceptables par la norme de l’OMS. Par ailleurs, ces teneurs sont similaires à celles obtenues par Emmachoua (2017) dans les eaux du bassin versant de Makénéné (Centre-Cameroun). Figure 26. Variation d’autres éléments en solution- dans les eaux souterraines. 0 0,1 0,2 0,3 0,4 MF1 S NH 4 + (mg/l) Échantillons 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 MF1 S PO 4 3- (mg/l) Échantillons 0 0,005 0,01 0,015 0,02 MF1 S F - (mg/l) Échantillons 0 0,2 0,4 0,6 0,8 MF1 S SiO 2 (mg/l) Échantillons 0 50 100 150 200 250 300 350 400 0 0,5 1 1,5 2 2,5 Profondeur (cm) Station 1 NH4+ F- PO43- SiO2 (En mg/l) 0 50 100 150 200 250 300 0 1 2 3 4 5 Profondeur (cm) Station 2 NH4+ PO43- 0,001 SiO2 (En mg/l)