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Université Abou Bekr Belkaid (Tlemcen) 2019

Sources et transferts des éléments majeurs et traces dans le bassin versant de la Tafna (Algérie) : approches géochimiques et hydrochimiques

Benabdelkader, Mohammed el Amine

Titre : Sources et transferts des éléments majeurs et traces dans le bassin versant de la Tafna (Algérie) : approches géochimiques et hydrochimiques

Sources and transfers of major and trace elements in the Tafna watershed (Algeria) : geochemical and hydrochemical approaches

Auteur : Benabdelkader, Mohammed el Amine

Etablissement de soutenance : Université Abou Bekr Belkaid (Tlemcen) Institut national polytechnique (Toulouse)

Grade : Doctorat : Surfaces Interfaces Continentales Hydrologie : Université Abou Bekr Belkaid (Tlemcen) : 2019

Résumé
Sous un climat méditerranéen semi-aride caractérisé par des crues intenses et des étiages sévères et une anthropisation croissante, les oueds nord africains subissent des impacts environnementaux importants. La contamination par les éléments traces métalliques (ETM dont terres rares) ne cesse d’augmenter et contribue à dégrader les milieux aquatiques. Les concentrations et la mobilité des éléments traces, les différents processus (hydro)biogéochimiques, ainsi que leur transfert vers l’aval, sont ainsi affectés. Dans ce contexte, pour évaluer l’impact de ces pressions, la Tafna a servi de modèle dans cette thèse pour évaluer la qualité des eaux et sédiments du bassin, identifier les sources et le comportement des ETM visà- vis de différentes conditions hydrologiques. Les ETM (Pb, Cd, Zn, Cu, Cr, Co, Ni, As), les REE (La-Yb) et les éléments majeurs, COP, COD, ainsi que les paramètres physico-chimiques, ont été étudiés au cours de plusieurs campagnes hydrologiques contrastées, pour 10 stations et deux barrages, de l’amont à l’aval du bassin versant. Les résultats obtenus ont montré que la composition chimique des eaux est influencée par la lithologie (présence de calcite et minéraux évaporitiques) qui contribue à l’enrichissement des eaux en Na, Mg, B, Cl, SO4, ainsi qu’en Ca et CO3 par processus de dissolution. Les conditions hydrologiques ainsi que les différents processus géochimiques d’adsorption/désorption, précipitation/dissolution, dilution influencent la teneur et la mobilité des ETM dans les eaux et sédiments, notamment en lien avec la présence des formations carbonatées et évaporitiques. L’enrichissement et les origines de la contamination des sédiments ont été évalués à l’aide d’une combinaison d’indicateurs géochimiques et isotopiques. Une forte contamination en certains ETM (Pb>Cd>Zn>Cu) et un faible enrichissement pour d’autres (Al, Fe, Cr, Co, Ni), ont été mis en évidence. De multiples sources locales de contamination ont été identifiées (déchets industriels, agricoles et domestiques) et une pollution plus diffuse provenant notamment de dépôts atmosphériques (essence, minerais, aérosols). Lors des crues, par le biais de la remobilisation de particules accumulées, les barrages peuvent être soit des sources de contamination secondaires, soit de dilution de la contamination par des particules issues des zones amont très érosives. La géomorphologie a un rôle majeur dans le ralentissement du transfert de la contamination vers l’aval (par sédimentation), mais en hautes eaux on assiste à une remobilisation et un transfert des ETM vers la Méditerranée. Les éléments d’origine naturelle (Co, Ni, Cr, As) sont corrélés à Al, Fe et Mn, suggérant un contrôle par des oxydes ou à des argiles, ceux d’origine anthropique au phosphore (Cd et Zn) ou au soufre (Cu), en lien surtout avec les intrants agricoles. Le cadmium et le Pb sont les métaux les plus extractibles en amont et à l’aval, mais leur disponibilité n’est pas strictement liée au degré de contamination. Les profils de REE dans les sédiments sont contrôlés par la taille des particules et leurs caractéristiques géochimiques. Les LREE sont associées aux minéraux argileux et les HREE à des limons grossiers, ces dernières avec les MREE sont les plus extractibles. Les barrages sont des puits pour les LREE des sédiments retenus et influencent le fractionnement classique du profil d’érosion des REE de l’amont à l’aval. Par la mise en évidence de l’impact des processus naturels (hydrologiques, géochimiques et érosion) et de certaines perturbations anthropiques (rejets, barrages) par les REE et différents outils géochimiques et isotopiques combinés, ce travail innovant pour des systèmes semi-arides carbonatés, pourrait servir à d’autres bassins similaires soumis à diverses pressions (érosion et anthropisation). Des recommandations de référentiel et un ensemble de données et outils géochimiques et statistiques, sont fournis.

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Page publiée le 3 novembre 2020