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Année universitaire 2011-2012 RÉPUBLIQUE ALGÉRIENNE DÉMOCRATIQUE ET POPULAIRE M

Année universitaire 2011-2012 RÉPUBLIQUE ALGÉRIENNE DÉMOCRATIQUE ET POPULAIRE Ministère de l’enseignement supérieur et de la recherche scientifique UNIVERSITÉ ABOU BEKR BELKAID -TLEMCEN- Faculté des sciences Département de chimie Laboratoire de Chimie Inorganique et Environnement (LCIE) THÈSE Présentée pour l’obtention du GRADE DE DOCTEUR EN SCIENCES Par Kebir Tahar Discipline : Chimie Spécialité : Chimie de l’Environnement Thème : Devant le jury composé de : Président : Mr TABTI Boufeldja Professeur à l’Université de Tlemcen Examinateurs : Mme DJAFRI Fatiha Professeur à l’Université d’ES-Senia - Oran Mme MOKHTARI Malika Professeur à l’Université de Tlemcen Mr BENALI Omar Maître de conférence «A » à l’université de Saida Mme LOUHIBI Samira Maître de conférence « A » à l’université de Tlemcen Encadreur : Mme BOUHADJERA Keltoum Maître de conférence « A » à l’université de Tlemcen ÉTUDE DE CONTAMINATION, D’ACCUMULATION ET DE MOBILITE DE QUELQUES METAUX LOURDS DANS DES LEGUMES, DES FRUITS ET DES SOLS AGRICOLES SITUES PRES D’UNE DECHARGE INDUSTRIELLE DE L’USINE ALZINC DE LA VILLE DE GHAZAOUET. Remerciments Remerciements Avant tout, je dois remercier ALLAH qui m‘a donné l‘envie et la force pour mener à terme ce travail. Ce travail a été mené au sein de l’Université de Tlemcen, au Laboratoire de Chimie Inorganique et Environnement (LCIE) sous la direction de Mme BOUHADJERA KELTOUM, Maître de conférences à l’université de Tlemcen à qui j’adresse ici ma profonde gratitude et mes sincères remerciements pour les conseils éclairés et les encouragements qu’elle n’a cessés de me prodiguer tout au long de ce travail. J’exprime ma profonde reconnaissance à Mr TABTI BOUFELDJA, Professeur à l’université de Tlemcen et Doyen de la faculté des sciences, qui m’a fait l’honneur de présider ce jury. Je tiens également à exprimer ma reconnaissance à Mme DJAFRI FATIHA, Professeur à l’Université Es-Senia Oran, pour avoir accepté de faire partie de ce jury. Je remercie vivement Mme MOKHTARI MALIKA, Professeur à l’université de Tlemcen et d’avoir accepter de participer à ce jury. Je remercie aussi chaleureusement Mr BENALI OMAR, Maître de Conférences à l’université Moulay Tahar de Saida et Mme LOUHIBI SAMIRA, Maître de conférences à l’université de Tlemcen d’avoir accepter de participer à ce jury. Mes remerciments vont aux personnels du Laboratoire de Spéctrochimie Infrarouge et Raman (LASIR) de l’Universtité des Sciences et Technologie de Lille (France) et précisément Mr OUDDANE BAGHDAD pour m’avoir fait les analyses des métaux par spéctroscopie d’emission atomique par plasma à couplage inductif. Enfin, merci aussi à tous mes collègues et mes amis de laboratoire qui se reconnaîtront ici, je leurs exprime également ma profonde sympathie et je leur souhaite beaucoup de réussite. Dédicace Après de longues années ce modeste manuscrit voit enfin le jour. Je le dédie à l’âme de madame le professeur Yacouta-Nour Aicha, et à deux personnes qui m’ont très chers ; ma mère et mon père qui n’ont jamais cessé de me soutenir et de m’encourager. Enfin je le dédie à toute la famille Kebir, et que ce manuscrit soit utile pour tous ceux qui en auront besoin. SOMMAIRE Sommaire Sommaire Liste des abréviations .......................................................................................................................... . Glossaire de quelques termes utilisés dans la Thèse......................................................................... . Introduction générale.................................................................................................................................. -1- CHAPITRE I. Synthèse bibliographique............................................................................................- 4- I.1. L’ETAT D’ENVIRONNEMENT EN ALGERIE ................................................................................... - 4- I.1.1. Pollution par les déchets ménagers.............................................................................................................. -4 - I.1.2. Pollution industrielle.................................................................................................................................... -5 - I.1.3. Contamination des ressource en eau............................................................................................................ -6 - I.1.4. Contamination du sol....................................................................................................................................-7 - I.1.5. Impact sur la santé........................................................................................................................................ -8 - I.2. SYNTHÈSE ET CONNAISSANCE ACTUELLE SUR LES MÉTAUX LOURDS................... ...........-9 - I.2.1. Le sol..................................................................................................................................................... ...... -9 - I.2.1.1. Description........................................................................................................................................... -9 - I.2.1.2. Structure ............................................................................................................................................ -10 - I.2.2. Métaux lourdes......................................................................................................................................... -11 - I.2.2.1. Définition ........................................................................................................................................... -11 - I.2.2.2. Origine des métaux présents dans le sol.............................................................................................. -12 - i. Origine naturelle ...................................................................................................................................... -13 - ii. Origine anthropique ................................................................................................................................ -13 - I.2.2.3. Distribution des ETM dans les constituants des sols ........................................................................... -14 - i. Phyllosilicates .......................................................................................................................................... -14 - ii. Oxy-hydroxydes de fer et manganèse ...................................................................................................... -14 - iii. Les carbonates et les phosphates ............................................................................................................ -14 - iv. Les matières organiques ......................................................................................................................... -15 - I.2.2.4. Mobilité et biodisponibilité des métaux lourds ................................................................................... -17 - i. La teneur en argile ................................................................................................................................... -18 - ii. Le pH ...................................................................................................................................................... -18 - ii. Le potentiel redox (Eh) ........................................................................................................................... -18 - iii. L’activité biologique .............................................................................................................................. -18 - I.2.2.5. Les métaux lourds : nature, toxicité et caractéristiques générales. ....................................................... -19 - i. Le plomb. ................................................................................................................................................. -19 - ii. Le zinc .................................................................................................................................................... -21 - iii. Le cadmium ........................................................................................................................................... -23 - iv. Le cuivre. ............................................................................................................................................... -25 - v. Le nickel ................................................................................................................................................ -27 - vi. Le chrome. ............................................................................................................................................. -29 - vii. L’arsenic ............................................................................................................................................... -30 - I.2.3. Place spécifique des métaux dans l’économie mondiale....................................................................... -34 - CHAPITRE II. Contexte expérimental et méthodes analytiques....................................-36- II.1. TRAVAIL AU CHAMP ....................................................................................................................... -37 - Sommaire II.1.1. Description de la zone industrielle d’ALZINC.................................................................................... - 37- II.1.1.1.Localité.............................................................................................................................................. - 37- II.1.1.2. Historique ......................................................................................................................................... - 37- II.1.2. Matériaux étudiés...................................................................................................................................- 39- II.1.2.1. Origine des échantillons .................................................................................................................... - 39- II.1.2.2. Sol .................................................................................................................................................... - 41- i. Prélèvement ............................................................................................................................................ - 41- ii. Transport ............................................................................................................................................... - 41- II.2. MATÉRIEL ANALYTIQUE (TRAVAIL AU LABORATOIRE) ..................................................... - 41- II.2.1.Protocoles analytiques.............................................................................................................................- 41- II.2.2. Caractérisations physico-chimiques.................................................................................................... . - 42- II.2.2.1.Préparations des échantillons avant l’analyse, norme AFNOR NF X 31-427 ...................................... - 42- II.2.2.2. Détermination de l’humidité résiduelle, norme AFNOR NF X 31-102 (1992).....................................- 43- II.2.2.3.Analyse granulométrique des sols, norme AFNOR NF X31-107 ........................................................ - 43- i.Granulométrie par tamisage, norme AFNOR NF X31-101 ....................................................................... - 43- ii.Granulométrie par sédimentation, norme AFNOR NF X31-107 (1983) ................................................... - 45- II.2.2.4. Détermination du pH, norme AFNOR NF X31-103 (1992) ............................................................... - 47- II.2.2.5. Détermination de la quantité de bleu méthylène (VBS), norme NF P 18-592 (1990) ......................... - 49- II.2.2.6. Détermination de la teneur du carbonate, norme AFNOR NF P94-048 (1996) .................................. - 52- II.2.2.7. Détermination de la matière organique (MO), norme NF ISO 10694 ................................................. - 54- II.2.2.8. Détermination de la capacité d’échange cationique (CEC), norme AFNOR NF X 31-130 (1993) ...... - 55- II.2.2.9.Teneurs totales en éléments majeurs et ETM ...................................................................................... - 57- i. Pour les sols, norme AFNOR NF X31-151 (1993) ou/ NF ISO 11466 ..................................................... - 57- ii. Pour les végétaux ................................................................................................................................... - 59- II.2.2.10.Extraction sequenentielle..................................................................................................................... - 60- II.2.3. Détermination quantitative de la fraction mobilisable et mobilité des éléments par l’EDTA......- 64- II.3. ANALYSE INSTRUMENTAL DES ELEMENTS METALLIQUES DANS LES SOLS ET LES VÉGÉTAUX......................................................................................................................................... -65- II.3.1. Spectroscopie d’émission atomique par plasma à couplage inductif [ICP-AES]. .......................- 65 - CHAPITRE III. Résultats et discussions............................................................................-69- III.1. LE SOL ................................................................................................................................................ -69- III.1.1. ANALYSE GRANULOMETRIQUE DES SOLS AGRICOLES ETUDIES ................................ - 69 - III.1.1.1.Tamisage ......................................................................................................................................... - 69 - III.1.1.2. Sédimentation .................................................................................................................................. - 92- i. Profondeur 0-20cm ................................................................................................................................ - 89- ii. Profondeur 20-40cm .............................................................................................................................. - 92- III.1.2. PARAMETRES PHYSICO-CHIMIQUES DES SOLS AGRICOLES ETUDIES........................- 95- III.1.2.1. Le pH ............................................................................................................................................ - 100- III.1.2.2. Teneur en carbonates CaCO3 ......................................................................................................... - 100- III.1.2.3. Matière organique (MO en %) ....................................................................................................... - 101- III.1.2.4. Capacité d’échange cationique (CEC) ............................................................................................ - 101- III.1.2.5. L'humidité résiduelle (H en %) ...................................................................................................... - 102- III.1.2.6. Valeur en bleu méthylène (VBS), exprimé en cm3/g ...................................................................... - 102- III.1.3.TENEUR INITIAL EN ELEMENTS MAJEURS ET METAUX LOURDS (ETM) DANS LES SOLS ....................................................................................................................... -102 - III.1.3.1. Extraction totale par l’eau régale ................................................................................................... -103 - i. Eléments majeurs (EM) ........................................................................................................................ -113 - ii Eléments Traces métalliques (ETM)..................................................................................................... -112 - Sommaire ii.1. Pour le plomb ................................................................................................................................. -121 - ii.2. Pour le cadmium ............................................................................................................................ -121 - ii.3. Pour le cuivre ................................................................................................................................. -122 - ii.4. Pour le zinc .................................................................................................................................... -122 - ii.5. pour le nickel ................................................................................................................................. -123 - ii.6. Pour le manganèse .......................................................................................................................... -123 - ii.7. Pour le cobalt ................................................................................................................................. -124 - ii.8. Pour le chrome ............................................................................................................................... -124 - ii.9. Pour l’arsenic ................................................................................................................................. -124 - iii. Distribution annuelle des éléments métalliques dans les sols F, K et R. ............................................... -125 - iii.1. Eléments majeurs (EM) ................................................................................................................. -125 - iii.2. Eléments traces métalliques (ETM) ............................................................................................... -126 - III.1.3.2. Répartition géochimique des métaux majeurs et éléments traces métalliques (ETM) dans les sols vagricoles étudiés (Extraction séquentielle) ..................................................................................... -128- III.1.4. EXTRACTION PAR L’EDTA, FRACTION MOBILISABLE ................................................... -166 - III.2. DANS LES PLANTES VEGETALES ETUDIEES .......................................................................... -185- III.2.1.Variation annuelle en éléments majeures dans les différents organes des plantes étudiées.......... -207- III.2.1.1. Pour le calcium ............................................................................................................................... -207- III.2.1.2. Pour le potassium ........................................................................................................................... -207- III.2.1.3. Pour le magnésium ......................................................................................................................... -208- III.2.1.4. Pour le sodium ................................................................................................................................ -208- III.2.1.5. Pour le fer ....................................................................................................................................... -208- III.2.2.Variation en éléments trace métalliques dans les différents organes des plantes .......................... -208- III.2.2.1.Variation des teneurs des métaux en 2006........................................................................................ -208- i. Pour le plomb ......................................................................................................................................... -208- ii. Ppour le cadmium ................................................................................................................................. -208- iii. Pour le cuivre ....................................................................................................................................... -209- iv. Pour le zinc .......................................................................................................................................... -209- v. Pour le nickel ....................................................................................................................................... - 209- vi. Pour le manganèse ............................................................................................................................... -209- vii. Pour le cobalt ...................................................................................................................................... -209- viii. Pour le chrome ................................................................................................................................... -210- ix. Pour l’arsenic ....................................................................................................................................... -210- III.2.2.2.Evolution métallique et toxicité en élément traces métallique (ETM) ............................................... -210- III.2.3. Distribution annuelle des éléments métalliques au sein du poivron, d’artichaut et du raisin. .... -216- III.2.4. Evaluation de l’accumulation et de la contamination des plantes par les métaux ............................... - 217- III.2.4.1. Pour le plomb, le cuivre et le zinc .................................................................................................. - 221- III.2.4.2. Pour le cadmium uploads/Litterature/ these-kebir-tahar.pdf