| Titre : | Les nitrates dans les eaux souterraines de la région de Biskra et possibilités de traitement |
| Auteurs : | Oussama Kheliel, Auteur ; leila Youcef, Directeur de thèse |
| Type de document : | Monographie imprimée |
| Editeur : | Biskra [Algerie] : Université Mohamed Khider, 2018 |
| Langues: | Français |
| Mots-clés: | Nitrates,eaux souterraines,adsorption,bentonite,charbon actif,minéralisation |
| Résumé : | La région de Biskra est située dans la zone Nord-Est du Sahara septentrional et recèle d’importantes ressources en eaux souterraines. Ces dernières années, un essor économique, particulièrement agricole a eu lieu, ce qui a entraîné, d’une part l’accroissement des besoins en eaux et a provoqué d’autre part la dégradation de la qualité de certaines ressources en eaux. Les objectifs de cette étude visant, au début à analyser la qualité des eaux souterraines et à déterminer l'ampleur de la pollution nitrique dans ces eaux. Puis, tester le traitement des eaux souterraines chargées en NO3- par le procédé d’adsorption sur les argiles et sur les charbons actifs. L’analyse des résultats de la qualité physico-chimique montre que les caractéristiques minérales des eaux souterraines de la région d’étude sont globalement médiocres. La profondeur de la nappe a une influence directe sur le contenu en nitrates des eaux souterraines. Les nappes superficielles sont menacées par la pollution azotée et de ce fait quelques points d’eau présentent une concentration élevée en nitrates (> 50 mg/l). Les essais d’élimination des nitrates ont montré que le charbon actif commercial est plus efficace que les deux bentonites de Mostaganem et commerciale brutes et activées et les teneurs résiduelles en nitrates sont conformes à la norme de l'OMS (50 mg/l) pour les fortes doses de charbon actif (50 g/l), tandis que les charbons actifs préparés ont pratiquement une faible efficacité. Pour les bentonites, les meilleurs rendements sont obtenus avec la bentonite commerciale, et l'activation chimique a amélioré la capacité d’adsorption des bentonites vis-à-vis de nitrates. Les paramètres opératoires testés étant le pH du milieu, la dose de l’adsorbant, la concentration initiale en nitrates, et la présence des éléments minéraux dans l’eau traitée influent de manière plus au moins importante sur le pouvoir adsorbant des nitrates sur chaque matériau testé. La présence des anions SO42-, Cl- dans l’eau traitée inhibe l'adsorption des nitrates, alors que la dureté hydrométrique (Ca2+ et Mg2+) perturbe moins l'adsorption des ions NO3-. |
| Sommaire : |
Remerciements .......................................................................................................................................... I
Résumé......................................................................................................................................................II Abstract .....................................................................................................................................................II ممخص ........................................................................................................................................................ III Liste des abréviations............................................................................................................................. vii Liste des figures ....................................................................................................................................... x Liste des tableaux .................................................................................................................................. xvi Introduction générale ............................................................................................................................... 1 Partie I. Etude bibliographique Chapitre 1. Données générales sur les nitrates 1.1. Introduction ....................................................................................................................................... 5 1.2. Les nitrates ........................................................................................................................................ 5 1.3. Caractéristiques de l’ion nitrate ........................................................................................................ 5 1.4. Sources des nitrates........................................................................................................................... 7 1.4.1. Sources des nitrates dans l’atmosphère ......................................................................................... 7 1.4.2. Sources des nitrates dans les sols................................................................................................... 8 1.5. Lixiviation de nitrates vers les eaux souterraines ............................................................................ 9 1.6. Les conséquences de la pollution nitrique...................................................................................... 10 1.6.1. Eutrophisation ............................................................................................................................... 11 1.6.2. Les conséquences de l’ingestion des nitrates sur la santé humaine ........................................... 12 1.6.2.1. Effets directs .............................................................................................................................. 13 1.6.2.1.1. Méthémoglobinémie.............................................................................................................. 13 1.6.2.1.2. Risque carcinogène................................................................................................................. 13 1.6.2.2. Effets indirects ........................................................................................................................... 13 1.7. Normes de potabilité de l’eau ......................................................................................................... 14 1.7.1. Norme algérienne......................................................................................................................... 14 1.7.2. Norme de l’OMS .......................................................................................................................... 14 1.7.3. Norme européenne ........................................................................................................................ 14 1.7.4. Norme française ............................................................................................................................ 14 1.7.5. Norme américaine ......................................................................................................................... 14 1.8. Taux de pollution des eaux naturelles en Algérie par les nitrates ................................................ 15 1.8.1. Les eaux souterraines ................................................................................................................... 15 1.8.2. Les eaux de surface....................................................................................................................... 17 Table des matières - ii - 1.9. Conclusion ....................................................................................................................................... 20 Chapitre 2. Généralités sur l’adsorption 2.1. Introduction ..................................................................................................................................... 21 2.2. Généralité sur le phénomène d’adsorption ..................................................................................... 21 2.2.1. Facteurs influençant l'adsorption ................................................................................................. 23 2.2.1.1. Température du milieu .............................................................................................................. 23 2.2.1.2. Facteurs caractérisant l’adsorbat .............................................................................................. 23 2.2.1.3. Facteurs caractérisant l’adsorbant ............................................................................................ 23 2.2.1.3.1. Surface spécifique .................................................................................................................. 24 2.2.1.3.2. Polarité ................................................................................................................................... 24 2.2.1.3.3. Porosité................................................................................................................................... 24 2.2.1.4. pH .............................................................................................................................................. 24 2.2.2. Cinétiques d'adsorption ................................................................................................................ 24 2.2.2.1. Modèle cinétique du pseudo premier ordre ............................................................................. 26 2.2.2.2. Modèle cinétique du pseudo second ordre ............................................................................... 26 2.2.2.3. Modèle de la diffusion intra-particulaire.................................................................................. 26 2.2.3. Isothermes d’adsorption ............................................................................................................... 27 2.2.3.1. Capacité d’adsorption ................................................................................................................ 27 2.2.3.2. Concept d’isotherme d’adsorption ........................................................................................... 27 2.2.3.2.1. Isotherme de Langmuir .......................................................................................................... 27 2.2.3.2.2. Isotherme de Freundlich......................................................................................................... 28 2.3. Matériaux adsorbants ....................................................................................................................... 28 2.3.1. Les argiles .................................................................................................................................... 29 2.3.1.1. Structure des minéraux argileux ............................................................................................... 29 2.3.1.1.1. Couche tétraédrique................................................................................................................ 29 2.3.1.1.2 Couche octaédrique ................................................................................................................. 30 2.3.1.2. Classification des argiles ........................................................................................................... 30 2.3.1.2.1. Type de feuillet ....................................................................................................................... 30 2.3.1.2.1.1. Minéraux de type 1:1 .......................................................................................................... 30 2.3.1.2.1.2. Minéraux du type 2:1 .......................................................................................................... 30 2.3.1.2.1.3. Minéraux du type 2:1:1 ....................................................................................................... 30 2.3.1.2.2. Charge du feuillet ................................................................................................................... 31 2.3.1.3. Les argiles bentonitiques ........................................................................................................... 32 2.3.1.3.1. Activation des argiles bentonitiques ..................................................................................... 34 2.3.1.3.2. Mode d’adsorption des ions sur la surface d’argile............................................................. 34 2.3.2. Charbon actif ................................................................................................................................ 34 Table des matières - iii - 2.3.2.1. Propriétés et caractéristiques du charbon actif ........................................................................ 36 2.3.2.2. Mise en oeuvre du charbon actif................................................................................................ 37 2.4. Synthèse des travaux d’élimination des nitrates par adsorption ................................................... 38 2.4.1. Sur les argiles ............................................................................................................................... 38 2.4.2. Sur le charbon actif ....................................................................................................................... 40 2.5. Conclusion ....................................................................................................................................... 46 Partie II. Etude expérimentale Chapitre 1. Matériel et Méthodes 1.1. Introduction ..................................................................................................................................... 47 1.2. Echantillonnage des eaux souterraines de la région de Biskra ..................................................... 47 1.3. Méthodes de dosage ......................................................................................................................... 49 1.3.1. Dosage des nitrates ....................................................................................................................... 49 1.3.1.1. Principe de dosage des nitrates par spectrophotométrie en UV ............................................. 49 1.3.1.2. Courbe d’étalonnage.................................................................................................................. 50 1.3.1.3. Détermination de la teneur en nitrates dans un échantillon d’eau .......................................... 50 1.3.2. Dosage des paramètres physico-chimiques des échantillons d’eau........................................... 51 1.3.2.1. Potentiel d’hydrogène (pH)....................................................................................................... 51 1.3.2.2. Conductivité électrique (CE) .................................................................................................... 51 1.3.2.3. Titre alcalimétrique complet (TAC) ......................................................................................... 51 1.3.2.4. Titre hydrométrique (TH) ......................................................................................................... 51 1.3.2.5. Dosage du calcium [Ca2+] ......................................................................................................... 51 1.3.2.6. Détermination de la teneur en magnésium [Mg2+] ................................................................. 51 1.3.2.7. Dosage du chlorure [Cl-] ........................................................................................................... 51 1.3.2.8. Dosage des sulfates [SO42-] ....................................................................................................... 52 1.3.2.9. Dosage des phosphates [PO43-] ................................................................................................. 52 1.3.2.10. Dosage du sodium [Na+] et du potassium [K+] ..................................................................... 52 1.4. Logiciels utilisés .............................................................................................................................. 54 1.4.1. Système d’information géographique SIG 10.1 ......................................................................... 54 1.4.2. Diagrammes (version 6.0) ............................................................................................................ 54 1.4.2.1. Diagramme de Piper .................................................................................................................. 55 1.4.2.2. Diagramme de Schöeller-Berkaloff .......................................................................................... 56 1.5. Qualité physico-chimique des eaux à traiter .................................................................................. 57 1.6. Adsorbants utilisés ........................................................................................................................... 57 1.6.1. Bentonites ..................................................................................................................................... 57 1.6.1.1. Bentonite de Mostaganem (BM) .............................................................................................. 57 1.6.1.2. Bentonite commerciale (BC) .................................................................................................... 58 Table des matières - iv - 1.6.1.3. Activation des bentonites utilisées ; Mostaganem et commerciale ........................................ 59 1.6.2. Charbons actifs ............................................................................................................................. 60 1.6.2.1. Charbon actif en grains commercial (CAG) ............................................................................ 60 1.6.2.2. Charbons actifs des noyaux d’olives ........................................................................................ 60 1.6.2.2.1. Préparation du charbon brut en grains (CAG-B) .................................................................. 60 1.6.2.2.2. Activation chimique par l'acide sulfurique (H2SO4) ............................................................ 61 1.6.2.2.3. Activation chimique par le chlorure du zinc (ZnCl2) ........................................................... 62 1.7. Caractérisation des adsorbants testés .............................................................................................. 63 1.7.1. Diffraction des rayons X (DRX).................................................................................................. 63 1.7.1.1. Caractérisation des argiles par diffraction des rayons X (DRX) ............................................ 64 1.7.1.2. Caractérisation du charbon actif par diffraction des rayons X (DRX) .................................. 67 1.7.2. Spectrométrie infrarouge à transformée de Fourier (IR) ............................................................ 67 1.7.2.1. Caractérisation des argiles par spectroscopie infrarouge (IR) ................................................ 68 1.7.2.2. Caractérisation du charbon actif par spectroscopie infrarouge (IR)..................................... 72 1.8. Description des essais d’adsorption ................................................................................................ 73 1.8.1. Cinétique d’adsorption des nitrates ............................................................................................. 73 1.8.2. Effet du pH de traitement ............................................................................................................. 74 1.8.3. Effet de la dose de l’adsorbant ..................................................................................................... 74 1.8.4. Effet de la présence des ions minéraux ....................................................................................... 74 1.9. Conclusion ....................................................................................................................................... 74 Chapitre 2. Hydrochimie des eaux souterraines de la région de Biskra et risque de la pollution nitrique 2.1. Introduction ..................................................................................................................................... 75 2.5. Conclusion ....................................................................................................................................... 76 Chapitre 3. Traitement des nitrates des eaux souterraines de la région de Biskra par adsorption sur les argiles 3.1. Introduction ..................................................................................................................................... 79 3.4. Conclusion ....................................................................................................................................... 80 Chapitre 4. Traitement des nitrates des eaux souterraines de la région de Biskra par adsorption sur les charbons actifs 4.1. Introduction ................................................................................................................................... 165 4.2. Résultats et discussion ................................................................................................................... 165 4.2.1. Elimination des nitrates par adsorption sur les charbons actifs en grains des noyaux d’olives.................................................................................................................................................. 165 4.2.1.1. Cinétique d’adsorption des nitrates ........................................................................................ 165 4.2.1.2. Effet de la dose de charbon actif préparé ............................................................................... 166 Table des matières - v - 4.2.2. Elimination des nitrates par adsorption sur le charbon actif commercial (CAG)................... 168 4.2.2.1. Cinétique d’adsorption des nitrates ........................................................................................ 168 4.2.2.2. Détermination de l’ordre de la cinétique d’adsorption des nitrates ...................................... 170 4.2.2.3. Diffusion des nitrates à travers le charbon actif commercial (CAG) ................................... 172 4.2.2.4. Influence des ions minéraux sur l’adsorption des nitrates .................................................... 173 4.2.2.5. Effet de la dose de charbon actif commercial (CAG) ........................................................... 175 4.2.2.6. Isothermes d’adsorption .......................................................................................................... 176 4.2.2.7. Effet du pH de traitement ....................................................................................................... 178 4.2.2.8. Récapitulation et comparaison des résultats obtenus (Effet de la dose de CAG et du pH) 180 4.4. Conclusion ..................................................................................................................................... 182 Conclusion générale .............................................................................................................................. 189 Production scientifique dans la cadre de la thèse ................................................................................ 192 Références Bibliographiques ................................................................................................................ 193 |
| Type de document : | Thése doctorat |
Disponibilité (1)
| Cote | Support | Localisation | Statut | Emplacement | |
|---|---|---|---|---|---|
| TH/0926 | Thèse de doctorat | BIB.FAC.ST. | Empruntable |
Erreur sur le template
