Algerian Journal of Environmental Science and TechnologyISSN

Algerian Journal of Environmental Science and TechnologyISSN : 2437-1114
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CARACTÉRISATION PHYSICO-CHIMIQUE DU LIXIVIAT DE CENTRE D’ENFOUISSEMENT TECHNIQUE (CET) DE CONSTANTINE ET LEUR EFFET SUR LA QUALITÉ DES EAUX SOUTERRAINES
A. Dali 1*, C. Mouats 1
1 Unité de recherché Chimie de l’environnement et Moléculaire Structurale ‘CHEMS’.

Faculte des Science Exacte,Campus Chaabet Ersas, Université des frères Mentouri Constantine 1,25000Constantine,Algeria
* Auteur correspondant: [email protected]
-355608826500
ABSTRACT/RESUME
-70485317500
Abstract: This study examines the characteristics of the leachate produced by the Constantine landfill site and its effects on groundwater quality. The nature of landfill juice and waters near the centre were analysed. Physico-chemical analyses carried out on the sample of CET leachate revealed: The pH is 8.81, which shows that the leachate produced by the landfill is basic. High levels of nitrates (63.8 mg/L) and sulphates (1941 mg/L). Average values for nitrites (2.57 mg/L), phosphates (2.083 mg/L) and ammonium (3.303 mg/L). Trace element analyses indicate that the high levels are chromium (2217.9 ?g/L), iron (3412.2 ?g/L), manganese (2013.5 ?g/L) and zinc (821.8 ?g/L). Low copper content (1 ?g/L). For lead, nickel and cadmium, the values are not detected by the apparatus. the waters studied in the first borehole are of medium quality and contaminated by nitrites, while the second borehole meets Algerian standards and does not contain any pollution. The results of groundwater analyses indicate that leachate does not pose a significant risk to groundwater quality, but with time and urban growth, leachate can be characterized as a source of contamination of groundwater that is close to the centre and circulates at a shallow depth.

Keywords: pollutants, leachate, nitrites, groundwater.

RESUME : Cette étude porte sur les caractéristiques du lixiviat produit par le site d’enfouissement de Constantine et ses effets sur la qualité de l’eau souterraines. La nature de jus de décharge et des eaux proches du centre ont été analysées. Les analyses physico-chimiques effectuées sur l’échantillon du lixiviat de CET, ont révélé : Le pH est de 8.81 ce qui montre que le lixiviat produit par la décharge est basique. Des teneurs élevés en nitrates (63.8 mg/L) et sulfates (1941 mg/L). Des valeurs moyennes pour les nitrites (2.57 mg/L), les phosphates (2.083 mg/L) et l’ammonium (3.303 mg/L). Les analyses des éléments traces indiquent que les teneurs élevées sont celles du chrome (2217.9 ?g/L), du fer (3412.2 ?g/L), du manganèse (2013.5 ?g/L) et du zinc (821.8 ?g/L). Teneur faible en cuivre (1 ?g/L). Pour le plomb, le nickel et le cadmium, les valeurs sont non détectées par l’appareil. Les eaux étudiées de la premier forage sont de qualité moyenne et contaminés par les nitrites alors que le deuxième forage est répond aux normes Algériennes et ne contient pas d’un pollution. Les résultats des analyses des eaux souterraines indiquent que le lixiviat ne pose pas de risque significatif sur leur qualité mais avec le temps et l’augmentation urbain, ce lixiviat peut être caractérisé comme source de contamination des eaux souterraines qui sont proches du centre et circulant à une faible profondeur.

Mots Clés: polluants, lixiviat, nitrites, eaux souterraines.
-352679803400
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I. Introduction
Le développement économique est apparue dans le monde il y a environ deux siècles. L’expansion des déchets solides et fluides est indissociable à ce développement 1. En effet, ce dernier affecte la nature et l’économie de nombreuses nations. Dans les pays en voie de développement, et en particulier en Algérie, la méthode de gestion des déchets la plus largement acceptée est la mise en décharge.

Le Centre d’Enfouissement Technique de Constantine est une décharge et vient d’arriver en Algérie depuis quelques années. le projet du CET a été lancé à la fin de 2005 2. Ce centre de stockage des déchets ménagers et assimilés doit avoir une modalité de contrôle afin de prévenir toute fuite ou disfonctionnement. L’un des véritables problèmes liés au CET est la création d’effluents liquides riches en matières minérales et naturelles, appelés lixiviats ou généralement désignés comme ” jus de décharge “. Ils proviennent de la perméation de l’eau à travers les dépôts et en plus de l’eau contenue dans les déchets et de leur dégradation.

Le mouvement des lixiviats des décharges a des effets écologiques connexes : contamination des sols, des eaux souterraines et des eaux de surface, ce qui représente un risque pour l’envirennement 3… s’il n’est pas correctement recueilli et traité et éliminé en toute sécurité car il peut percoler à travers le sol atteignant les aquifères souterraines.
Le danger de contamination naturelle par le lixiviat de décharge a fait l’objet de quelques études. Par exemple, en Algérie Bennama et al en 2010 montrent que la décharge d’El-Kerma d’Oran génère des volumes importants de lixiviats à forte charge polluante 3, Mokhtaria et al en 2007 publient que les lixiviats de la décharge de Tiaret renferment de nombreux contaminants naturels et métalliques (Pb, Zn, Cd, Ni, Cr) au-dessus des limites reconnus 4. Des travaux similaires (Magda et al (2013) en Egypte5, Oyelami et al (2013) en Nigeria 6, Maiti et al (2015) en Inde 7, Khattabi et al (2001) en France 8) ont montré l’évaluation de l’impact des lixiviats des décharges sur la qualité des eaux souterraines et de surface: le
lixiviat est caractérisé par des teneurs élevées dans les composés synthétiques naturels et inorganiques qui influencent la qualité de l’eau.

Le but de ce travail est de faire une représentation physicochimique du lixiviat de la décharge de Ben Badis (Constantine) en gardant à l’esprit l’objectif final qui est d’analyser les paramètres susceptibles d’affecter les eau souterraines.

II. Méthodes experimentaleII. 1. Site d’étude
Le projet du CET a été lancé à la fin 2005, il a été réalisé dans la partie sud à 40 km du chef-lieu de la wilaya et à 5 km de Ben Badis sur une superficie 78 ha figure 1 2. L’échantillon de lixiviats et des eaux souterraines ont été prélevé pendant la période allant d’octobre 2017 au mois de mars 2018 dans des bouteilles en polyéthylène de capacité de 1 L. Les mesures et les prélèvements effectués sur les eaux souterraines ont touché deux forages (point 1 situés un peu loin de la décharge et point 2 à proximité de la décharge), la plupart de ces eaux utilisés pour le renforcement de la population et pour le système d’approvisionnement en eau.

Figure SEQ Figure * ARABIC 1.  Carte géographique de la zone d’étude.

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II. 2. Méthodes d’analyses
Le dosage des paramètres physico-chimiques a été réalisé selon les méthodes décrites par Rodier et al (2009) 9. La température et le pH ont été estimés in situ. Les nitrates (NO3-), les nitrites (NO2-), les sulfates (SO42-), l’ammonium (NH4+) et les orthophosphates (PO43-) ont été déterminés par méthode calorimétrique à l’aide d’un spectrophotomètre UV-visible de type Optizen. Des métaux importants (chrome, zinc, fer, plomb, nickel, manganèse, cuivre et cadmium) ont été estimés à l’aide d’un spectrophotomètre d’absorption atomique de type SHIMADZU AA-7000.

III. Résultats et discussion
III. 1. Caractérisation des lixiviats
Le tableau 1 enregistre les résultats physico-chimiques du lixiviat.

Tableau SEQ Tableau * ARABIC 1. Paramètres physico-chimiques de lixiviat du CET
Paramètres Valeurs UnitésTempérature22 C°
pH 8.81 –
Nitrates 63.8 mg/L
Nitrites 2.57 mg/L
Ammonium 3.303 mg/L
Phosphates 2.083 mg/L
Sulfates 1941 mg/L
Les lixiviats envisagés ont une teinte de caramel et une odeur fécaloïde montrant l’impact des déchets solides sur la nature des eaux des lixiviats. La valeur du pH enregistrée est de 8.81; marquant le caractère basique des lixiviats du centre d’enfouissement. Ce caractère basique révélé est en conformité avec celui obtenu par Bennama et al (2010) 3, Mokhtaria et al (2007) 4 sur les décharges se trouvant en Algérie. En Algérie, des lignes directrices n’ont pas encore été établies pour les lixiviats des décharges, mais nous avons plutôt
fait référence à la norme actuelle en matière des rejets d’effluents liquides industriels 3.
Le tableau 2 illustre les diverses normes régissant les rejets fluides de l’industrie.

Tableau SEQ Tableau * ARABIC 2. Valeurs limites des paramètres de rejets d’effluents liquides industriels 10.

Paramètres Valeurs limites unitésTempérature30 C°
pH 6.5-8.5 –
Cadmium 0.2 mg/L
Cuivre0.5 mg/L
Plomb0.5 mg/L
Chrome 0.5 mg/L
Manganèse1 mg/L
Zinc 3 mg/L
Fer3 mg/L
Le tableau 1 montre que les valeurs en sulfates et en nitrates sont très élevés (1941 mg/L et 63.8 mg/L respictivemt). Les résultats de l’étude actuelle concordent avec Chofqi et al 11 qui ont trouvé que les sulfates et les nitrates des lixiviats de décharge avaient de fortes concentrations avec des valeur de (1150 mg/L et 290 mg/L respectivement) d’une part, et d’autre part, ils ont montré que les valeurs maximales en sulfates sont enregistrées pendant la période hivernale, cela correspond au résultat obtenu. La teneur en NO2- des lixiviats est moyenne avec une teneur de 2.57 mg/L. Les Phosphates et l’ammonium (2.083 mg/L, 3.303 mg/L respectivement) ne présentent pas de valeurs importantes mettant en cause la nature des lixiviat; ce qui montre, par ailleurs, que les ions ammonium ont été oxydés. L’examen des résultats présentés dans le tableau 3 démontre sans équivoque l’importance de l’accumulation de lixiviats métalliques dans les sites d’enfouissement.

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Tableau SEQ Tableau * ARABIC 3. Teneur des métaux lourds du lixiviat de CET.

Paramètres Valeur Unité
Fer 3412.2 ?g/L
Chrome 2217.9 ?g/L
Manganèse 2013.5 ?g/L
Zinc 821.8 ?g/L
Cuivre 1 ?g/L
Cadmium ND –
Plomb ND –
Nickel ND –
Le fer est le métal le plus abondant (3412.2 ?g/L), il dépasse l’égerment les normes (3000 ?g/L). Cela est probablement dû à la façon dont la décharge est en train de gaspiller du fer 3, en particulier des déchets industriels provenant des régions modernes de Constantine.

Le manganèse et le chrome présentent aussi des teneurs élevées qui sont respectivement de 2013.5 ?g/L et 2217.9 ?g/L, ils sont importantes et dépassent les normes préconisées (1000 ?g/L et 500 ?g/L).

Pour les métaux, le zinc présente aussi une valeur relativement importante (821.8 ?g/L) mais reste inférieure à la norme algérienne fixée à 3000 ?g/L, le cuivre représente une faible teneur qui est de 1 ?g/L. Les concentrations en plomb, cadmium et en nickel des lixiviats sont inférieures à la limite de détection de l’appareil. En effet, les concentrations des éléments métalliques des lixiviats étudiés en particulier celles du nickel, cuivre, plomb et cadmium sont inférieurs à ceux du lixiviat créés par différents rejets, comme le montre le tableau 4. Les regroupements d’autres composants métalliques, par exemple le fer, le zinc et le manganèse dans les lixiviats examinés, sont pour la plupart identiques de ceux des lixiviats créés par d’autres décharges indésirables.

Tableau SEQ Tableau * ARABIC 4. Teneurs moyennes en métaux lourds dans différents lixiviats.

Paramètres (?g/L) Décharge D’El Jadida (Maroc) 11 Décharge d’Etueffont (France) 8 Décharge d’El kerma (Algérie) 3
Zinc 747.2 740 330
Fer 24000 2630 7770
Cuivre 157.8 270 600
Manganèse 1256.72 – 140
Nickel 133.8 210 1280
Chrome 156.33 270 5
Cadmium 34 60 400
Plomb – – 170
III. 2. Caractérisation des eaux souterraines
Le tableau 5 enregistre les résultats physico-chemiques des eaux souterraines.Tableau SEQ Tableau * ARABIC 5. Paramètres physico-chimiques des eaux souterraines.

Paramètres P1 P2 UnitéTempérature 16.95 17.52 C°
pH 7.39 7.37 –
Nitrates 18.758 6.484 mg/L
Nitrites 0.319 0.0708 mg/L
sulfates 91.06 79.664 mg/L
Phosphates 0.0048 0.010 mg/L
TAC 335.195 312.625 mg/L
Dureté320.5 304.5 mg de caco3/L
Chlorure145.55 199.687 mg/L
Calcium 89.8 87.4 mg/L
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Le pH et la température, peuvent être considérés comme admissibles. Le taux normal en nitrites est fixé à 0,2mg/L selon l’OMS 12 et les normes Algériennes 13. Le résultat obtenu est supérieur à la valeur limite fixée pour le point 1, pour le point 2 le résultat obtenu est inferieure à la valeur limite fixée. La présence des Nitrites dans l’eau en quantités importantes dégrade la qualité de l’eau et pourrait affecter la santé humaine. La qualité toxique identifiée avec les nitrites est exceptionnellement remarquable en raison de leur pouvoir oxydant. Les nitrites proviennent, soit d’une réduction des nitrates, soit d’une oxydation insuffisante des particules d’ammonium. 14. Les résultats des nitrites observés aux eaux de point 1 sont probablement les conséquences respectives des rejets des lixiviats qui est riche en nitrates (63.8 mg/L). Les norms Algériennes recommandent 50 mg/L de nitrates pour une eau destinée à la consummation. Les résultats des analyses pour les deux points sont conformes aux norms. Pour la dureté, TAC et le calcium les valeurs sont conformes aux normes Algérienne (500 mg/L en CaCO3, 500 mg/L et 200 mg/L respictivemt). L’analyse des eaux des deux forages a révélé des quantités normales de chlorures, phosphates et sulfates. Ils sont toutes inferieures à la concentration maximale admissible (500 mg/L, 0.4 mg/L et 400 mg/L respictivemt).

Tableau SEQ Tableau * ARABIC 6. Teneur des métaux lourds des eaux souterraines.

Paramètres P1 P2 UnitéFer0.011 0.004 ?g/L
Chrome 0 0 ?g/L
Zinc 0 0 ?g/L
CuivreND ND –
Cadmium ND ND –
PlombND ND –
Nickel ND ND –
Pour les métaux; Comme indiqué le tableau 6, le fer est sous forme de traces et reste inférieure à la norme algérienne. Les concentrations des métaux lourds (chrome, zinc, …) sont non détectées par l’appareil. Ces paramètres ne comportent pas de danger de pollution de l’eau des forages envisagés. Ces résultats sont en conformité avec celui obtenu par Aboyeji et al (2016) 15. Les lixiviats de CET sont hautement métalliques et accusent une forte teneur en métal. En revanche, les points de prélèvements, démontrent aucune contamination critique par ces métaux.

IV. Conclusion
La caractérisation des lixiviats générés par le centre d’enfouissement technique (CET) de Constantine a montré qu’il s’agit de lixiviats véhiculant une grande pollution minérale et métallique. La valeur du pH trouvé dénotant le caractère basique des lixiviats. La pollution minérale, est traduite par les valeurs élevées en: NO3- (63.8 mg/L), SO42-(1941 mg/L) et PO43? (2.083 mg/L). L’analyse de la composition en métaux lourds a mis en évidence l’importante charge métallique de ces effluents, dont le fer est le métal le plus prépondérant (3412.2 ?g/L), le chrome, le manganèse et le zinc présentent aussi des teneurs importantes, ce qui indique bien l’importance des charges minérales et métallique décrites précédemment.

Les résultats de l’analyse physico-chimique des eaux souterraines étudiées ont montré que le pH et la température, peuvent être considérés comme admissibles. Pour les autres paramètres tels que: nitrates, ammonium, phosphates, calcium, chlorures et sulfates, ces eaux sont également dans les normes. Sauf les nitrites qui dépasse légèrement les limites dans le point 1, mais reste inférieur aux limites admissibles dans le point 2. Les résultats des analyses des métaux lourds peuvent être considérés admissibles et ne présentent aucune incidence sur la qualité de la nappe, cela indique que les eaux souterraines à proximité des décharges n’avaient pas de contamination grave. Mais en raison de l’accroissement de la population et au fil du temps ce lixiviat à forte charge polluante risque de contaminer les eaux de surface et les nappes phréatiques qui circulent à de faibles profondeurs, sous un sol moyennement perméable.
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Donc, cette enquête nous pousse à rechercher des stratégies simples et faciles pour un traitement efficace des lixiviats avant leur rejet dans la terre, afin de protéger l’environnement.

Il est séduisant de mener régulièrement de telles investigations en vue de l’évaluation physico-chimique tout en les associant à des examens bactériologiques.

V. References
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2 Benouar, N. Centre d’enfouissement technique de Benbadis (Constantine) Le jour d’après, journal El Watan, ALGERI Environnement. (25 août 2014).
3 Bennama, T ; Younsi, A ; Derriche, Z et Debab, A. Characterization and physico-chemical treatment of El-Kerma (Algeria) landfi ll leachates by batch adsorption on untreated and chemically activated sawdust. Water Qual. Res. J. (2010).Volume 45, No. 1, 81–90.

4 Mehdi. Mekaikia, M ; Belabbed B, D ;
Djabri, L ; Hani, A ; Laour, Caractéristiques de la décharge publique de la ville de Tiaret et son impact sur la qualité des eaux souterraines. (2007). N°08. pp.93-99
5 Magda, A ; Gaber, A. Impact of landfill leachate on the groundwater quality: A case study in Egypt. Journal of Advanced Research. (2015). 6. 579–586.

6 Oyelami, C ; Aladejana, A et Agbede, O. Assessment of the impact of open waste dumpsites on groundwater quality: a case study of the Onibu-Eja dumpsite, southwestern Nigeria. Procedia Earth and Planetary Science. (2013). 7. 648 – 651.

7 S.K. Maiti, S, K ; Hazra, S ; Debsarkar, A et Dutta, A. Characterization of Leachate and Its Impact on Surface and Groundwater Quality of a Closed Dumpsite – A Case Study at Dhapa. Kolkata. India. Procedia Environmental Sciences. (2015).35. 391 – 399
8 Khattabi, H ; Aleyai, L ; Lovy, Ch et Mania, J. Évaluation de l’impact des lixiviats d’une décharge d’ordures ménagères sur la qualité physico-chimique et bactériologique des eaux d’un ruisseau de Franche-Comté. Université de Franche-Comté, école universitaire d’ingénieurs de Lille. (2001). France
9 Rodier, J. L’analyse de l’eau: Eaux naturelles, Eaux résiduaires, Eau de mer. (2005).8éme édition. Dunod. Paris.
10 Journal officiel de la république Algérienne démocratique et populaire, conventions et accords internationaux – lois et décrets arrêtes, décisions, avis, communications et annonces, N°26, (2006).

11 A. Chofqi, A ; Younsi, A ; Lhadi, E ; Mania, J ; Mudry, J et Veron, A. Environmental impact of an urban landfill on a coastal aquifer (El Jadida, Morocco). Journal of African Earth Sciences. (2004). 39. 509. 516.
12 OMS. La guerre de l’eau – The water conflict – La guerra del agua. (2009) www.fsa.ulaval.ca/personnel/vernag/eh/f/cause/eau.htm/ Mise à jour du: 02-04-2010.

13 Journal officiel de la république Algérienne démocratique et populaire, paramètre de qualité de l’eau de consommation humaine, N°13, (9 mars 2014).

14 Aboyeji, O ; Eigbokhan, O. Evaluations of groundwater contamination by leachates around Olusosun open dumpsite in Lagos metropolis, southwest Nigeria. Journal of Environmental Managemen. (2016).