ARTICLE
Auteur(s) : Amal Serghini1, Mohammed
Fekhaoui1, Abdellah El Abidi2, Latifa
Tahri2, Mostafa Bouissi3, El Houssine
Zaid
1 Institut scientifique, Laboratoire d’hydrobiologie
et d’écotoxicologie, Charia Ibnou Batouta, BP 703, Rabat, Maroc
<serghini@israbat.ac.ma>
2 Institut national d’hygiène, Charia Ibnou Battouta,
BP 769, Rabat, Maroc
3 Service d’hygiène de la commune Mohammedia,
Mohammedia, Maroc
4 Faculté des sciences de Rabat, Université Mohammed V,
Rabat, Maroc
La ville de Mohammedia qui couvre une superficie de
34 km2, est située sur l’un des axes les plus
actifs du Maroc : entre la capitale économique Casablanca et
la capitale administrative Rabat [1].
La croissance démographique accélérée (170 000 habitants
en 1994) s’est opérée en parallèle avec l’implantation et le
développement d’un tissu industriel des plus variés. La ville
compte actuellement 168 unités industrielles [2] :
industries chimiques et parachimiques, constructions mécaniques et
électriques, industries du textile et du cuir, raffinerie, etc.
Toutes ces industries contribuent à la charge hydraulique des
rejets et véhiculent d’importantes quantités de substances toxiques
susceptibles de contaminer les eaux superficielles et
profondes.
À ces activités industrielles s’ajoute une industrie
agro-alimentaire représentée essentiellement par des conserveries
de poissons et de légumes et par des minoteries [1], qui génère une
importante charge en matières organiques, en azote et en phosphore
total. Cette situation est aggravée par la présence d’une décharge
publique située dans une ancienne carrière a proximité de la ville
et non adaptée à cet effet.
Compte tenu de la charge polluante minérale et organique produite,
la qualité des eaux souterraines se trouve donc menacée par les
différentes formes de polluants. Les métaux lourds, associés aux
divers rejets, représentent les polluants les plus redoutés pour
ces milieux en raison de leur concentration par certains organismes
vivants [3-6] et de leur implication dans les phénomènes de
bioaccumulation et bioamplification dans les chaînes alimentaires.
Ils soulignent un des aspects les plus inquiétants pour la santé
environnementale [7-9].
Les effets toxicologiques en matière de santé publique pour le
cadmium, le mercure et le plomb ont été largement mis en évidence
par des travaux antérieurs. En effet, la toxicité du plomb
vis-à-vis du système nerveux et des reins a été soulignée en 1999
par Roony et al. [10]. Le saturnisme a été la première
maladie professionnelle reconnue en France [11]. La toxicité du
cadmium résulte principalement de l’inhibition des enzymes thiols
ainsi que de son affinité pour les hydroxyles et les carboxyles. Il
est également l’agent étiologique de la maladie
« itai-itai » qui se manifeste par des troubles osseux et
l’augmentation du taux de phosphatase alcaline [12, 13].
L’exposition chronique à de faibles doses en cadmium provoque des
dommages aux tubules reinaux, suivis de protéinurie, lésions
pulmonaires, hypertention artérielle [14]. La transformation du
mercure en un dérivé alkylé, le méthyl mercure, a été à l’origine
de la catastrophe écologique de la baie de Minamata [15] ; la
contamination par le mercure peut causer des pharyngites, des
gastro-entérites, des néphrites, des troubles de la circulation ou
des dépôts au niveau des neurones.
Contrairement aux trois éléments précédents, le zinc, le fer et le
cuivre sont dotés d’un rôle physiologique et interviennent dans
diverses réactions métaboliques ; néanmoins, ils peuvent
présenter un risque pour la santé humaine en cas de surcharge
chronique.
L’objectif de ce travail est d’évaluer à travers une analyse
qualitative et quantitative, la concentration de certains métaux
lourds toxiques comme le plomb (Pb), le zinc (Zn), le cuivre (Cu),
le fer (Fe), le cadmium (Cd) et le mercure (Hg) dans les eaux
souterraines de la zone de Mohammedia.
Description de la zone d’étude
La zone de Mohammedia fait partie d’un plateau constitué d’un
ensemble de plaines littorales correspondant soit à des zones
agricoles, soit à des dépressions submergées temporaires ou
permanentes [16].
La moyenne pluviométrique annuelle est de 404 mm/an [17]. La
proximité de l’océan Atlantique donne à cette région un climat
tempéré et humide avec un hiver doux et un été rafraîchi par
l’action atténuante exercée par la brise de mer (température
maximale 23 °C, température minimale 10 °C).
La région est caractérisée par un réseau hydrique important avec,
en surface, deux oueds et leurs affluents qui traversent la ville
en diagonale (oued Nfifikh, oued Mellah) et des dayas1 temporaires et permanents [18]. Les
eaux souterraines sont représentées par une nappe phréatique
considérable ayant une superficie de 500 km2 à des
profondeurs qui varient entre – 10
et – 40 m. Le sens général de son écoulement est
dirigé vers l’Océan. Sa recharge est assurée par l’infiltration des
eaux de pluie (21,7 Mm3/an) et les apports par
abouchements souterrains en provenance d’une nappe adjacente
(17 Mm3/an), alors que sa décharge se fait par la
sortie vers l’Océan (5 Mm3/an), en raison du
drainage par les oueds – surtout l’oued Hassar (affluent
de l’oued Mellah) (5 Mm3/an) –, et de
l’utilisation en industrie (10 Mm3/an) et en
agriculture (20 Mm3/an).
1 Daya : mare.
Matériel et méthode
La présente étude est conduite sur un réseau de 19 stations
réparties sur l’ensemble de la ville. Elles ont été choisies en
fonction de leur représentativité par rapport au périmètre urbain
de la ville et de leur proximité des sources de pollution (figure 1). La
distribution géographique est la suivante :
– stations S1 et S2, situées avant la décharge
publique ;
– stations S3, S4, S5, S6 et S7, réparties au niveau de la
zone industrielle ;
– stations S8, S9, S10, S11, S12, S13, S14, S15 et S16,
localisées au nord, proches du littoral ;
– stations S17, S18 et S19, situées dans la ville haute (en
amont).
Échantillonnage et préparation des échantillons
Quatre campagnes de prélèvements ont été effectuées entre
janvier et mai 1999 dans les 19 puits choisis.
Pour l’analyse des métaux traces – Pb, Zn, Cu, Fe et
Cd – l’échantillonnage a été effectué dans des flacons en
polyéthylène spécialement lavés à l’acide chlorhydrique (10 %)
puis rincés à l’eau distillée. Pour l’analyse du mercure, les
prélèvements ont été effectués dans des flacons en verre
préalablement lavés à l’acide nitrique (dilué au demi) et rincés à
plusieurs reprises à l’eau bi-distillée. Les échantillons sont par
la suite fixés par l’acide nitrique à 2 % (65 % supra pur
Merck) et transportés à basse température (+ 4 °C)
jusqu’au laboratoire.
Le dosage du Pb, Cu et Cd est effectué par spectrophotométrie
d’absorption atomique avec four à graphite (Pattern VARIAN AA 20),
celui du Zn et du Fe par spectrophotométrie d’absorption atomique
de flamme et celui du Hg par spectrophotométrie atomique à
générateur d’hydrures (VGA 76).
La validité des méthodes analytiques est vérifiée par contrôle
interne à l’aide des échantillons standard (Conseil national de
recherches du Canada : BCSS-1) et par contrôle externe à
l’aide d’exercices d’intercalibration (AIEA, 1998, 1999).
Résultats et discussion
Les résultats des analyses métalliques sont présentés dans la
figure 2.
En général, les concentrations sont variables d’une station à une
autre et d’un élément à un autre. Elles sont discutées sur la base
de plusieurs normes (OMS, États-Unis, CEE, France) (tableau 1) [19-22].
Tableau 1. Comparaison des normes
internationales de métaux lourds pour les eaux de consommation
(OMS, États-Unis, CEE, France)
Table 1. Comparison of international standard levels of
heavy metals in consumption water (WHO, USA, EEC, France)
|
Pays |
États-Unis |
OMS |
CEE |
|
FRANCE |
|
Métaux lourds (µg/l) |
|
CMA |
|
NG |
CMA |
Limite qualité |
|
Plomb |
|
NA15 |
10 |
|
50 |
50 |
|
Zinc |
|
5 000 |
3 000 |
100 |
5 000 |
5 000 |
|
Cuivre |
|
NA1300 |
1 000 |
|
|
|
|
Fer |
|
300 |
300 |
50 |
200 |
200 |
|
Cadmium |
|
5 |
3 |
|
5 |
5 |
|
Mercure |
|
2 |
1 |
|
1 |
1 |
CMA : concentration maximale admissible ; NA :
niveau d’action ; NG : niveau guide.
Plomb
Les valeurs moyennes relevées témoignent d’une contamination
irrégulière et parfois importante. En effet, la valeur minimale de
5,38 µg/L +/- 2,50 µg/L est enregistrée au niveau de
la station 12 et une valeur maximale de 23,33 µg/L
± 2,30 µg/L est enregistrée au niveau de la station 2
(zone de forte influence). Cependant, l’analyse détaillée des
teneurs en Pb montre que les faibles valeurs ont été enregistrées
au niveau des stations situées dans la ville basse et les quartiers
d’habitation, loin de toute source de pollution, tandis que les
concentrations les plus élevées ont été relevées au niveau des
stations situées au niveau de la zone industrielle ou à proximité
de la décharge publique.
Zinc
Les teneurs en zinc indiquent des concentrations importantes
particulièrement au niveau des stations S6, S8, S9 et S10, avec des
valeurs respectives de : 256,25 µg/L
± 15,05 µg/L ; 218,75 µg/L ±
24,30 µg/L ;
162,5 µg/L ± 10,20 µg/L ; et
156,25 µg/L ± 16,40 µg/L. Pour les autres points,
les valeurs oscillent entre 6,61 µg/L ± 12,50 µg/L
et 79,41 µg/L ± 5,30 µg/L.
Par ailleurs, et malgré cette présence notable du zinc dans ces
eaux, les teneurs enregistrées au niveau de toutes les stations
restent inférieures à la concentration maximale admissible (CMA)
recommandée par l’OMS pour l’élément zinc dans les eaux
d’alimentation (5 000 µg/L).
Cuivre
Comme pour le zinc, seules quelques stations montrent des
teneurs relativement importantes. La charge maximale est de l’ordre
de 29,24 µg/L ± 3,25 µg/L (S15) et la charge
minimale est de l’ordre de
1,28 µg/L ± 1,40 µg/L (S17).
Les concentrations en cuivre restent néanmoins très faibles par
rapport à la concentration maximale admissible fixée par l’OMS pour
l’élément cuivre dans les eaux d’alimentation.
Fer
Concernant nos résultats, nous pouvons constater des teneurs
très élevées en fer, de l’ordre de
757,8 µg/L ± 52,80 µg/L et
189,45 µg/L ± 26,80 µg/L au niveau des stations
S7 et S9 respectivement. Cependant, à l’exception de la station
7 dont la teneur est 2,5 fois supérieure à la CMA
préconisée par l’OMS, pour les eaux de boisson [19], celles des
autres stations sont très inférieures.
Cadmium
La présence du cadmium n’est effective qu’au niveau de quatre
stations situées dans la zone industrielle (S4, S5, S6 et S8), avec
des valeurs respectives de 2,14 µg/L ± 0,24 µg/L,
1,36 µg/L ± 0,08 µg/L, 1,07 µg/L
± 0,19 µg/L et
1 µg/L ± 0,07 µg/L.
Malgré cette présence, la contamination par cet élément reste
faible à moyenne si l’on en juge par la valeur maximale admissible
fixée par l’OMS qui est de l’ordre de 5 µg/L, pour cet élément
dans les eaux d’alimentation.
Mercure
Deux stations seulement témoignent d’une présence importante,
voire dangereuse du Hg dans ces eaux souterraines. Il s’agit des
stations 5 et 7 dont les concentrations
3,41 µg/L ± 0,25 µg/L et 5,26 µg/L
± 0,20 µg/L, dépassent de 3 à 5 fois la valeur
maximale admissible préconisée par l’OMS pour les eaux de boisson.
Des valeurs limites de concentrations de l’ordre de
1,11 µg/L ± 0,18 µg/L et
1,17 µg/L± 0,25 µg/L ont été relevées aux niveaux
des stations S6 et S8. Ces valeurs sont comparables à la CMA
recommandée par l’OMS [19], qui est de l’ordre de 1 µg/L. Les
autres stations étudiées indiquent des teneurs faibles allant de
0,22 µg/L ± 0,22 µg/L à
0,59 µg/L ± 0,25 µg/L.
Ainsi, l’ensemble des analyses métalliques effectuées au niveau des
19 stations d’étude révèle, d’une manière globale, la présence
d’une contamination métallique moyenne à forte au niveau des sites
situés dans la zone industrialisée, contrairement aux sites de
prélèvements localisés dans la zone d’habitation. En effet, à
l’exception de la station 15 pour le Cu et le Zn, les stations S10
à S19 n’ont révélé aucune teneur considérable en métaux lourds
lors de cette étude.
Nos résultats, confrontés à la norme de l’OMS relative aux eaux de
boisson, ont révélé des valeurs dépassant les CMA pour l’élément
fer, au niveau de la station S7, et pour l’élément mercure au
niveau des quatre stations S5, S6, S7 et S8. Ces dépassements,
vis-à-vis des valeurs maximales admissibles de l’OMS, sont
confirmés par des valeurs préconisées pour ces éléments par
d’autres normes internationales pour les eaux de boisson (tableau 1) [19-22].
Ce schéma de contamination serait dû aux diverses activités
industrielles au niveau de cette ville, marquées par une
prédominance des secteurs de transformation des minéraux, de
l’industrie chimique et parachimique, du secteur du textile et du
cuir (tableau 2) [2].
Tableau 2. Répartition des activités
industrielles par secteur dans la ville de Mohammedia
Table 2. Distribution of industrial activity by sector in
the city of Mohammedia
| Nombre |
Effectif |
% |
| Industrie
mécanique, métallurgique et électrique |
60 |
3 961 |
36 |
| Industrie
chimique et parachimique |
46 |
3 966 |
27 |
| Industrie du
textile et du cuir |
29 |
2 849 |
17 |
| Industrie
agro-alimentaire |
33 |
1 578 |
20 |
| Total |
168 |
12 354 |
100 |
Contre toute attente, nous avons noté que les sites situés à
proximité de la décharge publique, ne présentent pas, excepté pour
le plomb, des valeurs importantes en métaux lourds analysés lors de
ce travail. Le sens de l’écoulement de la nappe de l’amont vers
l’aval serait en partie à l’origine de cette typologie spatiale de
la contamination de ces eaux souterraines. En effet, les polluants
générés dans la zone industrielle amont (stations 5, 6 et 7)
contribuent d’une manière appréciable à la charge de la zone aval
(stations 8, 9 et 10). Cependant, quelques cas de contamination
ponctuelle sont à relever particulièrement pour le Fe au niveau de
la station 7 et le Cu au niveau de la station 15.
À part le Fe et le Hg, la majorité des autres métaux lourds
analysés existent à des concentrations très inférieures aux
concentrations maximales admissibles, préconisées par les normes
internationales pour l’eau potable, ce qui laisse supposer que l’on
peut conclure à une absence de contamination critique par les
éléments plomb, cadmium, zinc et cuivre des eaux souterraines de
Mohammedia. Cependant, si les concentrations enregistrées
n’incitent pas à des inquiétudes immédiates et ne peuvent être à
l’origine de toxicité aiguë, il faut souligner que le risque
écotoxicologique réside dans le caractère cumulatif des métaux
lourds qui interviennent dans des phénomènes de bioaccumulation,
voire de bioamplification [7, 8, 23]. Les métaux lourds peuvent
ainsi s’accumuler à faibles doses dans les différents organes et
atteindre le seuil toxique en altérant soit les réactions
métaboliques chez les individus, soit en entraînant des
perturbations démoécologiques au niveau des populations des
écosystèmes touchés.
La présence de plusieurs métaux, au niveau de certains sites
étudiés (S5, S6, S7, S8, S9), souligne la diversité des polluants
dans les rejets industriels et pourrait être à l’origine de
phénomènes d’interaction de synergie dans leur action toxique.
Conclusion
La présente étude a mis en évidence la présence d’un gradient de
contamination métallique amont-aval dans les eaux souterraines de
la ville de Mohammedia. Les polluants sont présents à des
concentrations d’importance variable d’un site de prélèvement à
l’autre. Néanmoins, la globalité des résultats montre que les sites
de prélèvement situés au niveau de la zone industrielle à proximité
des unités industrielles spécifiques et à proximité de la décharge
publique ont révélé une contamination significative par les métaux
lourds analysés. En revanche, les sites de prélèvements localisés
dans la ville basse, au niveau de la zone d’habitation, ne
témoignent d’aucune pollution importante par ces métaux.
L’absence, dans la quasi-totalité des cas, de traitement préalable
des rejets industriels serait en grande partie responsable de la
contamination des eaux souterraines de la région de Mohammedia, par
les métaux lourds analysés. De même, les lixiviats de la décharge
publique contribueraient à la pollution métallique, d’autant plus
que la décharge de Mohammedia, située dans l’ancienne carrière,
n’est pas conçue dans les normes d’une décharge contrôlée :
système d’étanchéité, collecteur de biogaz et de lixiviat, etc…
La nature du sol de la région, caractérisée par des calcaires
sableux marins, facilite sans doute le passage d’éléments
métalliques par infiltration des eaux vers les eaux
souterraines.
Notre étude contribue donc à mettre en évidence que les ressources
en eaux souterraines de la région de Mohammedia sont confrontées à
un sérieux problème de pollution par les métaux lourds, notamment
par le mercure et le fer. Les métaux lourds présents à des
concentrations faibles sont à considérer également à cause des
phénomènes de toxicité chronique et des effets d’interaction. Ils
représentent ainsi des risques certains pour la santé des
populations et pour la qualité des ressources naturelles n
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