MEMOIRE POUR L’O TENTION DU MASTER EN INGENIERIE DE …

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ETUDE DE LA CONTAMINATION PAR L’ARSENIC DANS LES EAUX DE FORAGES : CAS DE LA PROVINCE DU SENO, BURKINA FASO. MEMOIRE POUR L’OBTENTION DU MASTER EN INGENIERIE DE L'EAU ET DE L'ENVIRONNEMENT OPTION : AEP, EAU SOUTERRAINE . ------------------------------------------------------------------ Présenté et soutenu publiquement le 25 Juin 2012 par Jérémy VINCENT Travaux dirigés par : Angelbert BIAOU Docteur Jury d’évaluation du stage : Président : Angelbert BIAOU Membres et correcteurs : Boukary SAWADOGO Franck LALANNE Promotion [2011/2012]

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ETUDE DE LA CONTAMINATION PAR L’ARSENIC DANS LES EAUX DE FORAGES : CAS DE LA PROVINCE DU SENO, BURKINA FASO.

MEMOIRE POUR L’OBTENTION DU MASTER EN INGENIERIE DE L'EAU ET DE L'ENVIRONNEMENT

OPTION : AEP, EAU SOUTERRAINE.

------------------------------------------------------------------

Présenté et soutenu publiquement le 25 Juin 2012 par

Jérémy VINCENT

Travaux dirigés par : Angelbert BIAOU

Docteur

Jury d’évaluation du stage :

Président : Angelbert BIAOU

Membres et correcteurs : Boukary SAWADOGO

Franck LALANNE

Promotion [2011/2012]

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Rédigé par : VINCENT Jérémy Page II

Remerciements :

Tout d’abord je tiens à remercier l’entreprise FORACO et tout

particulièrement Monsieur KAFANDO pour leur accueil et les

excellentes conditions dans lesquelles ils m’ont permis d’effectuer

mon stage de fin d’études.

Je viens témoigner ma plus vive reconnaissance à monsieur Franck

LALANNE pour sa disponibilité et l’aide qu’il a eu à m’apporter

pendant l’élaboration de ce mémoire.

J’exprime toute ma reconnaissance au Dr Angelbert BIAOU qui a

accepté de superviser ce mémoire ainsi que toute l’équipe

d’encadrement qui, acceptant cette responsabilité, m’a prodigué de

précieux conseils tout au long de la rédaction

Je souhaite exprimer ici mes plus vifs remerciements au personnel

enseignant du 2iE pour la formation qu’ils m’ont donnée durant mon

parcours scolaire.

Un merci du fond du cœur à toute ma famille qui m’a permis de

réaliser cette formation au sein du 2ie et qui m’a soutenu tout au long

de mes études.

Je remercie également mes amis qui ont fait que ce mémoire se fasse

dans de très bonnes conditions ainsi que pour leurs précieux conseils.

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Rédigé par : VINCENT Jérémy Page III

Liste des sigles et des abréviations :

2ie: Institut International de l’eau et de l’environnement.

As (III): acide arsénieux.

As (V): arséniate.

DL: Dose létale.

DRED: Direction de la recherche et des écoles doctorales.

ETP: évapotranspiration potentielle ONU : organisation des nations Unis.

Fe: fer.

GEH: Granular Eisen Hydroxyde.

OMS: Organisation mondiale de la santé.

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Rédigé par : VINCENT Jérémy Page IV

Liste des tableaux, photos et images :

Tableau 1:Quelques propriétés physicochimiques de l’arsenic…………………………………..14

Tableau 2: Principale méthodes d’analyse de l’As (Source : Santé Canada www.sc-hc.gc.ca)....27

Tableau 3 : Valeurs de concentrations arsenicales dans divers minéraux naturelles…………….50

Tableau 4 : Liste des forages présentant un taux d’arsenic dans la région du SENO……………53

Photo 1: Exemple d’Arsénopyrite……………………………………………………………….25

Photo 2: Exemple de Pyrite……………………………………………………………………...25

Photo 3: Schéma de fonctionnement du filtre Kanchan…………………………………………40

Photo 4: Photo d’un exemple de filtre Kanchan (au Népal)……………………………………..40

Image 1: Exemple d’analyses réalisé par le laboratoire AINA………………………………….51

Image 2: Exemple d’analyse du laboratoire BUMIGEB………………………………………...52

Image 3: Carte mondiale des populations à risque………………………………………………54

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Rédigé par : VINCENT Jérémy Page V

Liste des figures et équation:

Figure 1: carte de situation de la province du SENO…………………………………………….. 4

Figure 2: évolution de la pluviométrie interannuelle de 2000 à 2009 (station météorologique de

Dori 2009)………………………………………………………………………………………….5

Figure 3: Evolution des températures moyennes mensuelles de 1989 à 2009 (station

météorologique de Dori 2009)……………………………………………………………………..6

Figure 4: carte géologique du SENO……………………………………………………………... 8

Figure 5: carte du réseau hydrographique de la province du Seno……………………………….9

Figure 6: Forages présentant une pollution à l’arsenic………………………………………….. 23

Figure 7: Variation du taux d’arsenic dans les eaux de forages en fonction de la

profondeur………………………………………………………………………………………..29

Figure 8: Variation du taux d’arsenic en fonction de la profondeur……………………………..29

Figure 9: relation taux arsenic hauteur de socle………………………………………………….31

Figure 10: relation taux arsenic hauteur d’altération……………………………………………. 32

Figure 11: relation entre le taux d’arsenic et le rabattement……………………………………. 33

Equation 1: équation d’oxydation de l’arsénopyrite par l’oxygène……………………………... 24

Equation 2: équation d’oxydation de la pyrite par l’oxygène…………………………………… 25

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Rédigé par : VINCENT Jérémy Page VI

Résume :

Les problèmes de pollution de l’eau à l’arsenic dans le monde sont très préoccupants. Au Burkina

Faso ce phénomène existe depuis longtemps mais n’était pas au centre des préoccupations

gouvernementales. Cette étude a été réalisée dans ce contexte.

Le travail à été réalisé sur la région du SENO dans le cadre du projet des 1100 qui consiste à

réaliser des forages dans toute la région pour les populations locales. L’entreprise FORACO était

en charge de l’exécution de 429 sondages dont plus de 300 forages positifs, grâce aux travaux

réalisés et aux données collectées sur le terrain, une étude sur l’arsenic a pu voir le jour.

L’objectif de cette recherche est d’établir un état des lieux de la contamination dans la région, et

de déceler les sources potentielles de la contamination (naturelle ou anthropique).

Grâce aux données prises lors de la réalisation des forages, une étude sur l’influence de certains

paramètres hydrodynamiques sur l’augmentation du taux d’arsenic a été réalisée.

De plus, une recherche d’un mode de traitement de l’arsenic adaptable au contexte de la région à

été réalisée.

Il ressort de cette étude que la région du SENO est réellement touchée par des problèmes

d’arsenic. Un lien a pût être établi entre la concentration en arsenic et la profondeur, plus

précisément les différentes couches qui la constituent.

De plus, un moyen de traitement adapté au contexte à pu être proposé dans le cadre du projet.

Cependant ces résultats nous amènent à faire des recommandations pour des études plus poussées

sur ce sujet.

Mots clés : arsenic, contamination, eaux souterraines, région du SENO.

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Rédigé par : VINCENT Jérémy Page VII

Abstract :

Levels of Arsenic present in water wells are a world wild concern. This study is conducted in

Burkina Faso, where this phenomenon is present in a large part of the country.

This work is a part of the 1100 project, which has for main objective to implement drill water

wells for the local population in the SENO area The FORACO Company is in charge to implant

300 drillings and has collected a database that was the support of those arsenic studies.

The objectives of this work are to show an exhaustive inventory of the situation of arsenic

contamination in the SENO area, identify potentials sources of arsenic contamination (natural or

entropic) and make a link between some hydrodynamic parameters and the augmentation of the

arsenic levels

More over, this study provides a possible treatment for the arsenic which could be appropriate for

the local context of the SENO area

The SENO area is truly affected by arsenic issues. This study links the depth and concentration of

arsenic, specifically the different layers of its contents.

Moreover these studies provide a method to treat water according to the context, and

recommendations for futures baseline studies on this subject.

KEY WORDS: arsenic, contamination, groundwater, SENO area

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Table des matieres:

Chapitre I : Introduction ................................................................................................................... 1

I.1 Problématique : ................................................................................................................... 2

I.2 Objectif de l’étude : .............................................................................................................. 3

I.3 Objectifs spécifiques:............................................................................................................ 3

Chapitre II : Cadre général.............................................................................................................. 4

II.1 Présentation de la zone d’étude ............................................................................................ 4

II.1.1 Situation géographique ................................................................................................. 4

II.1.2 Climat........................................................................................................................... 5

II.1.3 Caractéristique du site................................................................................................... 7

II.2 Méthodologie .................................................................................................................... 10

II.2.1 Synthèse bibliographique ............................................................................................ 10

II.2.2 Méthode proposée ..................................................................................................... 13

Chapitre III : Généralité sur l’arsenic .............................................................................................. 14

III.1 Propriétés physico-chimiques ............................................................................................. 14

III.1.1 L’arsenic inorganique .................................................................................................. 14

III.1.2 L’arsenic organique ..................................................................................................... 15

III.2 Les différentes origines de l’arsenic. .................................................................................... 15

III.2.1 Origines naturelles. ..................................................................................................... 15

III.2.2 Origines anthropiques. ................................................................................................ 16

III.3 La toxicité de l’arsenic. ....................................................................................................... 16

III.4 Effet de l’arsenic sur la santé............................................................................................... 17

III.5 Traitements d’éliminations de l’arsenic................................................................................ 17

III.5.1 Un possible rôle des phosphates .................................................................................. 18

III.5.2 Les principaux traitements de l’arsenic ......................................................................... 19

Chapitre IV : Etude de la pollution à l’arsenic de la région du SENO ................................................. 22

IV.1 Présentation des forages de la région du SENO .................................................................... 22

IV.1.1 Situation ..................................................................................................................... 22

IV.1.2 Localisation des forages présentant une concentration en arsenic. ................................ 23

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IV.1.3 Les différentes sources de pollution. ............................................................................ 23

IV.1.4 Méthode d’analyse de l’arsenic dans le cadre du projet................................................. 26

IV.2 Recherche des éléments influençant la pollution à l’arsenic .................................................. 28

IV.2.1 La profondeur. ............................................................................................................ 28

IV.2.2 La profondeur en fonction des différentes couches ....................................................... 30

IV.2.3 Le rabattement. .......................................................................................................... 32

IV.2.4 La qualité des roches. .................................................................................................. 34

Chapitre V : Les modes de traitements les plus adaptés pour la région du SENO.............................. 36

V.1 Situation actuelle de la région du SENO ............................................................................... 36

V.2 Quelles méthodes de traitement choisir. ............................................................................. 36

V.2.1 Contexte Africain. ....................................................................................................... 36

V.2.2 Les méthodes préconisées. .......................................................................................... 37

Chapitre VI : Analyse et discussion ................................................................................................. 41

VI.1 La contamination de la région du SENO ............................................................................... 41

VI.2 Paramètre(s) influençant la pollution à l’arsenic ................................................................... 42

VI.3 Le traitement proposé. ....................................................................................................... 43

Chapitre VII : Conclusion et recommandations ................................................................................ 44

VII.1 Conclusion générale ........................................................................................................... 44

VII.2 Recommandations :............................................................................................................ 45

Bibliographie :……………….................................................................................................................... 46

Annexes :…………… ............................................................................................................................. 51

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Chapitre I : Introduction

Des avancées considérables ont été réalisées depuis 5 ans en matière d’accès à l’eau potable

dans les pays en développement. Le taux de mortalité infantile a grandement diminué et les

personnes disposant de l’accès à l’eau potable à augmenté. S'il existe donc de nombreuses raisons

d'espérer, les problèmes qui persistent sont importants et de lourds efforts doivent encore être

consentis.

La pollution de l’eau est un des soucis majeur. En particulier, les métaux lourds et les métalloïdes

sont une source importante de pollution des cours d’eau (Culioli et al. 2008). Dans un contexte

plus précis, l’accès à l’eau au Burkina Faso est très difficile dans certaines régions, tout

particulièrement dans la région sahélienne qui se situe au Nord Est du Burkina Faso, le taux

d’accès à l’eau dans cette région est de 35,3% (ONU, 2002).

Pour pallier ce manque d’eau, un projet de 1100 forages dans la région Sahélienne et plus

précisément 300 forages positifs dans la province du SENO a été mis en place.

Dans le cadre de cette étude nous insisterons sur l’importance de fournir a la population une eau

de qualité. Des lors nous nous intéresserons particulièrement au dosage de l arsenic présent dans

l eau des forages du projet FORACO pour la région de SENO.

L’arsenic apparaît de plus en plus comme un élément polluant de première importance éco

toxicologique (Culioli et al. 2008). En effet l’arsenic est un fléau pour la santé humaine, on le

trouve principalement dans le sous-sol et de ce fait les eaux issues des forages peuvent être plus

ou moins contaminées. Sous certaines conditions physico-chimiques, certains composés arséniés

sont particulièrement solubles dans l’eau et deviennent par conséquent très bio-disponibles. Ils

constituent alors un réel danger pour la santé humaine, commandant la mise en œuvre de

procédés de décontamination les moins polluants possibles dans une perspective de santé

publique (Battaglia-Brunet et al. 2008).

Ce polluant pose énormément de problème dans beaucoup de pays tels que l’Argentine, le

Bangladesh, le Cambodge, le Chili, la Chine, les Etats-Unis d’Amérique, la Hongrie, le Mexique,

la Roumanie, la Thaïlande et le Viet Nam.

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L’arsenic contamine et tue des millions de personnes dans le monde, Selon une étude de

l’université de Chicago, plus d’une mort sur cinq au Bangladesh serait due à l’arsenic contenue

dans l’eau de puits soit environ 21% des décès (The Lancet, 2008).

Il est primordial que des recherches soient faites sur ce sujet, selon l’OMS, il faut un accès à

l’eau pour chaque être humain et cette dernière soit bonne à la consommation. L’analyse de l’eau

doit être une démarche courante et encore plus dans les régions touchées par des problèmes de

pollution et dans le cas de l’étude les pollutions par l’arsenic.

I.1 Problématique :

Au Burkina Faso des régions sont touchées par ce problème d’arsenic, telle que la région de

Ouahigouya dans le Nord ou encore la région du Sahel, et plus particulièrement dans la province

du SENO.

Il a été constaté des taux anormaux d’arsenic dans ces régions que l’on peut imputer à deux

causes majeurs : la géologie ou alors l’environnement extérieur comme par exemple les mines

d’or. De l’avis de certains géologues, "là où il y a l’or, il y a l’arsenic". Des études ont confirmé

cela car la teneur en arsenic de l’eau des points situés dans le site d’or était plus élevée que celle

des points se trouvant hors de ce site. Elle était nettement supérieure à la norme de l’organisation

mondiale de la santé (OMS) qui est égale à 10μg/l (Mali médical, 2009).

Très peu d’études portant sur les concentrations en arsenic dans les eaux de forage en milieux

cristallins ont été réalisées en Afrique. Or ce sont surtout les milieux cristallins, naturellement

riches en arsenic, qui enrichissent les eaux souterraines en cet élément (Smedley et al. 2007).

En règle générale les zones à risques sont connues comme par exemple le Nord du Burkina.

Cependant, cette région est très vaste et présente dans son ensemble de grandes disparités, de ce

fait, une analyse plus poussée du terrain permettrait de connaître avec plus de précision les zones

ou l’arsenic est présent en grande concentration ainsi que les factures qui peuvent engendrer de

fortes concentrations.

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I.2 Objectif de l’étude :

L’objectif principal de l’étude est de caractériser la pollution en arsenic au niveau des eaux issues

des forages dans la province du SENO.

I.3 Objectifs spécifiques:

Les objectifs spécifiques sont les suivants :

Recenser les forages présentant au taux d’arsenic ;

Cartographier les forages de la province du SENO pour pouvoir les situer ;

Identifier les sources potentielles de pollution des eaux de forages à l’arsenic ;

Evaluer les facteurs qui peuvent contribuer à une concentration élevée en arsenic ;

Proposer une méthode de traitement adaptée.

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Chapitre II : Cadre général

II.1 Présentation de la zone d’étude

II.1.1 Situation géographique

L’étude est réalisée au niveau de la province du SENO au Burkina Faso. Cette région fait partie

de la zone sahélienne. Cette province possède une frontière avec le Niger, elle est découpée en 6

départements: Bani, Dori, Falagountou, Gorgadji, Sampelga et Seytenga. Le chef lieu de cette

région est Dori, qui se situe à 265 kilomètres de la capitale Ouagadougou.

Figure 1 : Carte de situation de la province du SENO

La superficie de la province est de 6 863 Km2, la population totale est de 264 815 habitants.

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II.1.2 Climat

La province du SENO, possède un climat très aride du fait que cette zone est bordée par le désert

du Sahara. La pluviométrie moyenne dépasse rarement les 600 mm par an (DIRH, 1993). La

saison sèche s’étend sur neuf mois tandis que la saison des pluies s’étend sur trois mois (de Juin

à Août).

II.1.2.a La pluviométrie.

La pluviométrie moyenne annuelle est comprise entre 200 et 600mm. Elle est l’un des facteurs

importants de la vie socio-économique des populations. La pluviométrie a connu des fluctuations

au cours de ces dix dernières années (figure 2). Si l’année 2003 a été exceptionnellement bonne

avec 754,7mm, celle de 2004 a été mauvaise avec 310,7mm.

Figure 2 : évolution de la pluviométrie interannuelle de 2000 à 2009 (station

météorologique de Dori 2009)

II.1.2.b La température

La température est le second facteur climatique après la pluviométrie. Les moyennes mensuelles

se situent entre 24°C et 35°C. La figure 2 présente l’évolution des températures moyennes

annuelles de la province du SENO. Les fortes températures sont enregistrées de Mars à Octobre

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avec des maximales en Avril et en Mai (33,92°c et 34,35°c); tandis que les plus basses

s’observent de Novembre à Février avec 23,41°c en Janvier.

En général les valeurs de l'ETP1 atteignent les maximums pendant les mois de Mai et Juin et les

minimums pendant les mois de Décembre et Janvier, ce qui traduit une évidente relation entre

l'ETP et la température qui présente les mêmes variations saisonnières.

De manière globale on observe une aridification croissante caractérisée par une descente des

isohyètes2 vers le sud (Ouattara et Ouédraogo, 2004). Les températures variant entre 10°C à plus

de 43°C.

Figure 3 : Evolution des températures moyennes mensuelles (station météorologique de Dori

2009)

1ETP : évapotranspiration potentielle.

2isohyètes : ligne imaginaire reliant des points d'égales quantités de précipitations.

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II.1.3 Caractéristique du site

II.1.3.a Le relief

Selon la DRED (2001), énoncé par DICKO (2005), le relief d’ensemble du sahel est étroitement

lié au contexte géologique de la région. On distingue :

Le système dunaire : cordons dunaires d’origine éolienne.

Les talwegs et les dépressions : zone de concentration des écoulements d’eau de surface

donnant lieu à la formation de nombreux bas-fonds.

Les buttes et les collines : elles sont issues des formations sédimentaires.

Les grandes zones des glacis : elles constituent une pénéplaine sous substratum

magmatique ou granitique.

II.1.3.b Les sols

Selon la description de Gaston et al. (1994), la région est dominée par les recouvrements éoliens :

Les sols bruns rouges : ils occupent les dunes ;

Les sols bruns : ils occupent les bas de pentes et couloirs intermédiaires ;

Les sols hydro morphes : ils sont localisés dans les nombreuses dépressions ;

Les sols squelettiques : ils sont fréquents sur les affleurements rochers et les cuirasses

fossiles.

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II.1.3.c La géologie

La province du SENO est constituée par un bâti de formations cristallines anciennes recouvertes

par des matériaux sédimentaires.

Figure 4 : Carte géologique du SENO

On distingue 3 grands ensembles hydrogéologiques qui correspondant aux 3 principales unités

géologiques :

Un ensemble à dominante granito-gneissique ou migmatique qui occupe une espace plus

grand que les deux autres ensembles; il est généralement recouvert d'une altération dont

l'épaisseur atteint rarement les 20 m.

Un ensemble à dominante schisto-gréseuse. Celui-ci se caractérise par une grande

hétérogénéité lithologique. C'est dans cet ensemble que l’on rencontre de fortes épaisseurs

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d'altération. Certaines de ces unités peuvent constituer de grands réservoirs du fait de

l'acquisition d'une porosité de fracture mais les ressources sont limitées par la présence de

matériaux à faible perméabilité.

II.1.3.d L’hydrographie

Les ressources hydriques de la province du SENO sont constituées des cours d’eau

temporaires de faible débit. Néanmoins la province compte beaucoup de retenues d’eau, dont les

plus importantes sont : le barrage de Yakouta (26 500 000m3) ; le barrage de Sambonaye (8 500

000m3) ; le barrage de Seytenga (7 200 000m3) ; le barrage de Boulignoudi (1 000 000m3) ; le

barrage de Bani (détruit en 2005).

Figure 5: carte du réseau hydrographique de la province du Seno

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II.2 Méthodologie

II.2.1 Synthèse bibliographique

Très peu d’études ont été menées sur la pollution par l’arsenic des eaux souterraines au

Burkina Faso, du fait que peu de personnes sont sensibilisées et connaissent les risques

importants que peut engendrer une contamination par l’arsenic.

Une étude a été réalisée à Essakane (tout proche de la province du SENO, Burkina Faso) par

« MALI MEDICAL » : « MANIFESTATIONS CUTANEES DE L’ARSENICISME AU

BURKINA FASO : ASPECTS EPIDEMIOLOGIQUES ET CLINIQUES. » (Barro-Traoré et al,

2008). L’étude montre que dans la population d’Essakane, Les manifestations cutanées étaient

dominées par les hyperkératoses palmo plantaires et les hyperpigmentations (77,8 % chacune),

problème de santé lié directement à l’arsenic. Les concentrations d’arsenic dans les urines étaient

de 13 μg/L à 212 μg/L. Elles étaient de 69 à 101 μg/L dans les points d’eau situés dans le site

aurifère tandis que les taux étaient normaux en dehors de ce site. « Mali Medical » préconise de

faire des analyses d’arsenic sur toutes les populations proche des sites aurifères.

Les autres études réalisées sur des taux élevés en arsenic au Burkina Faso sont les suivantes:

« Une particularité bien localisée, heureusement, présence d’arsenic en concentration

toxique dans un village près de Mogtédo » (S. J. de JONG et A. KIKIETTA, En 1979).

Les investigations de cette étude ont montré que les eaux souterraines des trois forages du

village, contenaient des fortes concentrations d’arsenic.

« Les manifestations cutanées de l’arsenic au Burkina Faso : aspects épidémiologiques et

cliniques » (Barro-Traoré, Al. 2006). Cette étude met en exergue les différentes maladies

liées à une intoxication chronique à l’arsenic au Burkina Faso. Cette étude a été réalisée

au niveau de la région d’Essakane.

« Arsenic in the groundwater from mineralised protozoic basement rock of Burkina Faso»

(P.L. Smedley, Al. 2007). Cette étude décrit l’hydrogéochimie et la distribution de

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l’arsenic dans les eaux souterraines des zones nouvellement investiguées au Burkina

Faso, en occurrence la ville de Ouahigouya.

« Arsenic levels in tube-wells water, food, residents’ urine and the prevalence of skin

lesions in Yatenga province, Burkina Faso » (Issa T. SOMÉ 1, Abdoul K. SAKIRA 1,

Moustapha OUÉDRAOGO , Theodore Z. OUÉDRAOGO, Adama TRAORÉ, Blaise

SONDO, Pierre I. GUISSOU, 2010). Le but de cette étude était d’évaluer les

concentrations en arsenic présent dans les puits, la nourriture ainsi que les urines de la

population de la province de Yatenga au Burkina Faso. Un rapprochement à été fait entre

les lésions de la peau avec les concentrations en arsenic des puits.

Il y a d’autres études qui ont été menées dans les pays voisins du Burkina Faso comme par

exemple au Mali ou encore au Ghana :

Au Ghana :

“ARSENIC IN GHANA, WEST AFRICA, GROUND WATERS” (D. I. Norman, G.P. Miller, L.

Branvold, T. Thomas, H. Appiah, J. Ayamsegna, and R. Nartey) : Ce travail porte sur l’étude de

la pollution par l’arsenic des puits au Ghana. Envrion 207 puits ont été étudié en zone rurale (et

proche des sites miniers). La conclusion de cette étude est que 10% des puits présentent une

concentration en arsenic au dessus de la norme OMS. Cette étude montre également que les eaux

les plus profonds sont polluées par l’arsenic et il est montré également que pendant la saison des

pluies, la recharge locale par l’eau proche de la surface riche en nitrate a tendance à réduire la

concentration en arsenic.

“Reconnaissance Survey of Arsenic Concentration in Ground-water in South-eastern Ghana”

(B. K. Kortatsi, J. Asigbe, Grace A. Dartey, C. Tay, G. K. Anornu and E. Hayford). Il à été

montré parmis 150 forages de forts taux d’arsenic dans la région du sud-est du Ghana (région

d’Accra, ainsi que la volta).

Une étude a été faite sur la contamination multi-élémentaire de l’eau potable et de l'urine

humaine d'une ville d'extraction au Ghana (Asante et al. 2007). L'étude a été entreprise pour

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évaluer le statut de contamination de 22 oligoéléments, particulièrement l’arsenic, dans l'eau et

chez la population de Tarkwa, une ville d’extraction historique au Ghana. L'eau potable et les

échantillons humains d'urine ont été rassemblés en plus d’échantillons témoins. L'étude a prouvé

que 33,3% des échantillons d'eau de rivière excédaient la directive d'eau potable de l’OMS qui est

de 10µg/l et que 33,3% des forages étaient également au-dessus de cette norme, posant un risque

sanitaire potentiel pour le peuple.

Une autre étude portant sur la contamination des eaux par l’arsenic dans la région d’Obuasi à été

réalisé (Smedley et Al. 1996). Obuasi est le plus grand secteur d'extraction de l'or au Ghana,

l’arsenic dans l’eau potable, les puits peu profonds et les forages vont de < 2 à 175 g/l. Les

sources principales de pollution sont les mines et l'oxydation anormale des minerais de sulfure,

principalement arsénopyrite. Les concentrations en As dans les eaux souterraines atteignent

jusqu'à 64 g/l, on retrouve de telles valeurs essentiellement dans les forages les plus profonds.

Au Mali :

“THE ROLE OF POOR SANITATION IN THE MOBILIZATION OF ARSENIC IN MALI,

WEST AFRICA” (GARCIA, Patricia K., EMERMAN, Steven H., ROBERTSON, Scott A., and

BUNDS, Michael P., Department of Earth Science, Utah Valley University, 800 West University

Parkway, Department of Earth Sciences, Utah Valley University, 800 West University Parkway,

Mars 2010): Cette etude porte sur la concentration en arsenic au niveau des eaux de surfaces et

des eaux souterraine au Mali. Des échantillons d'eau ont été rassemblés de 36 puits, 7 forages

(70 – 80 m de profond), 7 robinets publics, 2 réservoirs alimentés par des forages, 3 jets et 1 lac

dans la ville de Bamako et la commune rurale d'Ouelessebougou. Il a été montré que parmi les

puits, il y avait une corrélation entre l'arsenic et le nitrate, alors que l'arse nic et le phosphate

étaient non-corrélatifs, suggérant que le nitrate soit plus efficace à déplacer l'arsenic dû à sa

mobilité plus élevée. Parmi les puits et les robinets forés, il y avait une corrélation entre le fer et

l'arsenic, tandis que l’arsenic et le sulfate étaient non-corrélatifs.

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II.2.2 Méthode proposée

La méthodologie de ce travail suivra les étapes suivantes :

Revue documentaire :

Regroupement des travaux qui ont été réalisés sur le même thème, à savoir les problèmes

d’arsenic dans les eaux souterraines (forages, puits,…), dans la région du Burkina Faso et les

pays voisins.

Etude de l’arsenic en générale : caractéristiques physico-chimiques, effets et principaux modes de

traitements.

Traitement et analyse des données :

Dans un premier temps, il y aura des entretiens et collectes de données auprès des institutions

suivantes :

Bureau d’étude BERA (sondages électriques, coordonnées des forages) ;

BUMIGEB (laboratoire d’analyse des eaux) ;

AINA (laboratoire d’analyse des eaux).

Utilisation du logiciel Arcview 3.2 afin de réaliser la cartographie des forages de la zone d’étude.

Dans un second temps, une analyse sera réalisée pour déterminer les paramètres pouvant

influencer la pollution à l’arsenic. Les paramètres étudiés seront :

La profondeur forée ;

La géologie du site foré;

Le rabattement.

A la suite de cette analyse, des conclusions pourront être faites sur l’état de pollution de la

province du SENO ainsi que la possible provenance de ces pollutions.

Une technique de traitement adaptée à la situation ainsi qu’au contexte de la zone d’étude sera

également étudiée.

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Chapitre III : Généralités sur l’arsenic

III.1 Propriétés physico-chimiques

L’arsenic (de symbole chimique As et de numéro atomique 33) est le vingtième élément le plus

abondant dans la croûte terrestre (Matschullat, 2000) et le quarante septième élément le plus

abondant sur Terre parmi les quatre-vingt huit éléments existants (Vaughan, 2006). Plus de deux

cents minéraux contiennent de l’arsenic (Smedley & Kinniburgh, 2002).

Tableau 1:Quelques propriétés physicochimiques de l’arsenic.

Propriétés Valeurs

Numéro atomique 33

Masse atomique 74.9216

Température de fusion 814°C (36 atm)

Point d’ébullition : sublime à 613 /615 °C

Degré d’oxydation -III (arsine) ; 0 (arsenic métallique); +III (arsénite) ; +V (arséniate)

Densité 5,727

Configuration électronique [Ar] 3d10 4s2 4p3

III.1.1 L’arsenic inorganique

Dans l’environnement, l’arsenic se trouve essentiellement sous trois états d’oxydation : 0, +3 et

+5, As(0) étant plus souvent rencontré dans les minéraux primaires (arsénopyrite) alors qu’As

(III) et As (V) sont rencontrés dans des minéraux d’altération. Les formes chimiques les plus

courantes en milieu aquatique sont As(III) et As(V), respectivement sous forme d’acide arsénieux

et d’ions arséniates. La proportion relative de ces états d’oxydation dans un environnement donné

sera fonction de transformations chimiques spontanées mais dépendra également de

biotransformations liées au métabolisme des microorganismes, en particulier au métabolisme

bactérien, telles que la réduction de l’arséniate (As(V)) et l’oxydation de l’arsénite (As(III))

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III.1.2 L’arsenic organique

Les composés arséniés organiques (MMA ; DMA et TMAO) sont présents dans les eaux

naturelles (douces ou salines) et dans les sédiments. Ils peuvent provenir de la méthylation de

l’arsenic minéral par les algues ou par la dégradation microbienne des composés organiques

complexes.

Généralement, les eaux souterraines comme les eaux de mer ne contiennent pas ou peu d’arsenic

organique, ce qui n’est pas le cas des eaux de lacs ou d’étangs (Mandal et Suzuki, 2002; Hung et

al, 2004). Mais en cas de pollution industrielle, on peut retrouver des fortes concentrations

d’arsenic dans les eaux souterraines.

III.2 Les différentes origines de l’arsenic.

Les eaux de nombreux pays sont contaminées par l’arsenic. Cette contamination peut être

d’origine naturelle ou anthropique.

III.2.1 Origines naturelles.

Les contaminations naturelles ont pour la plupart une origine géologique. A la faveur de divers

processus biogéochimiques, l’arsenic peut se dissoudre dans l’eau et parvenir dans les aquifères,

les sources et les cours d’eau (Kim et al, 2003 ; Hug et al, 2001 ; Smedley et Kinniburgh, 2002 ;

Mandal et Suzuki, 2002). Les sources naturelles d’arsenic dans le monde sont généralement : les

sédiments volcaniques, les minéraux sulfurés, les oxydes métalliques et les remontées des sources

thermales. Le tableau en annexe 1 (Vaughan, 2006) nous présente les divers types de minéraux et

leurs teneurs en arsenic. Cependant, la contamination des eaux par l’arsenic n’est pas uniforme

dans l’aquifère. Ainsi des concentrations d’arsenic élevées apparaissent localement influencées

par des situations hydrogéologiques particulières (Rodriguez et al, 2004). Les sources de

pollution par l’arsenic dépendent des formations géologiques et hydrogéologiques en place

rencontrées dans un pays.

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III.2.2 Origines anthropiques.

L’arsenic peut également provenir d’activités humaines. Des procèdes industriels tels que :

l’exploitation minière, la fonte de minerais et les centrales au charbon contribuent tous a la

présence d’arsenic dans l’air, l’eau et le sol. La contamination peut être aussi causée par des

pesticides agricoles et par des substances chimiques utilisées dans le traitement du bois qui

contiennent l’arsenic.

III.3 La toxicité de l’arsenic.

On trouve principalement l’arsenic sous 2 formes : les arséniates As (V) et les arsénites (AsIII)

Généralement, L’As(III) est la forme d’arsenic la plus toxique (Webb, 1966 ; Apte et al., 1986;

Pokrovski, 1996 ; Hirano et al., 2004). Le composé minéral le plus toxique est l'arsine AsH3, qui

est un gaz à l'odeur alliacée : la dose létale est de 250 mg/m-3 pendant une durée d’exposition de

30 min (Bissen et Frimmel, 2003a). Le classement des différentes formes minérales de l'arsenic

en fonction de la toxicité est le suivant : AsH3(g) > As2O3(s) > As2O5(s) > As(s). Pour l’être

humain, la dose létale par ingestion de trioxyde d’arsenic (As203) est comprise entre 70 et 180

mg(As).kg-1 (Grossier et Ledrans, 1999). On constate que la toxicité de l’arsenic dépend :

Du composé arsénié entrant en jeu pendant l’exposition (composé organique ou

inorganique);

De la durée de l’exposition à l’arsenic ;

De la concentration reçue ou ingérée lors de l’exposition.

Les principaux symptômes et pathologies observés chez l’homme suite à une intoxication par

l’arsenic peuvent survenir dans les minutes ou les heures suivant l’ingestion (Pichard et al, 2005).

Les composés arséniés organiques quant à eux sont considérés comme étant les moins nocifs

pour les humains puisqu’ils sont facilement traités par l’organisme lorsqu’ils sont ingérés. Par

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contre les composés arséniés inorganiques tendent à s’accumuler dans les tissus humains. Ils sont

donc souvent liés aux effets néfastes sur la santé.

III.4 Effet de l’arsenic sur la santé.

Les effets dus à l’arsenic sont nombreux: lésions de la peau, gangrène, maladies cardiovasculaires

ou pulmonaires, hypertension et cancers. De hautes concentrations peuvent provoquer

l’arsenicose (MAGC Technologies Limited). La norme française est de 10 microgrammes par

litre (μg/L) pour la teneur dans l’eau potable (Décret n°2001-1220, 2001). Il s’agit aussi de la

norme retenue par l’Agence Américaine de Protection de l’environnement (US EPA) et

l’Organisation Mondiale de la Santé (WHO, 2004). La teneur limite en arsenic dans de l’eau

brute destinée après traitement à la consommation humaine est fixée à 10 μg/L (Décret n°2001-

1220, 2001). Entre 10 et 13 μg/L des dérogations sont possibles mais avec une durée limitée et

des restrictions d’utilisation.

Une dose orale pour l’homme de 110 mg d’arsenic inorganique, présent par exemple dans une

eau de boisson contaminée, correspondant à une concentration de 1 à 2 mg/kg de poids corporel,

est potentiellement mortelle (Testud, 1998). Ainsi, la DL50 (dose létale qui entraîne 50 % de

décès dans une population) de l’As(III) est de 1 mg/kg chez l’homme.

III.5 Traitements d’éliminations de l’arsenic.

Il y a au moins une cinquantaine de technologies d’élimination de l’arsenic. La circulaire du 28

Mars 2000 présente les différents traitements autorisés (Direction Générale de la Santé, 2000). A

cette liste, il faut ajouter à ce jour le traitement GEH de Degrémont, ce dernier est agréé mais son

efficacité dépend du pH. La liste n’est pas définitive car tous les traitements à base

d’oxyhydroxyde de fer pourraient être autorisés. Plusieurs thèses ou synthèses reprennent les

différents traitements envisageables pour éliminer l’arsenic des eaux destinées à la consommation

humaine (CIRSEE, 2002, Dictor, al, 2004, Lenoble, 2003, Simeonova, 2004).

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Les alternatives en l’absence de traitement sont la recherche de nouvelles ressources ou la

dilution par le mélange avec des ressources de meilleure qualité (US EPA, 2002). L’oxydation et

l’adsorption sont privilégiés pour les zones rurales (capacité inférieure à 10m3/h) (Lenoble,

2003).

III.5.1 Un possible rôle des phosphates

Les ions phosphates ont une configuration similaire à celle des ions arsenic et peuvent jouer le

rôle de compétiteur (Meng, et al, 2001). En effet, Le comportement chimique du phosphore est

proche de celui de l’arsenic (Smith et al., 1998), tel que la formation d’oxyanions (arséniates et

phosphates) pour les états d’oxydation (+V). Les phosphates sont cependant stab les sur une

gamme de pH plus large que les arséniates. Mais, à la différence du phosphore, l’arsenic est plus

mobile, son degré d’oxydation varie plus facilement, il peut être méthylé biologiquement et peut

aisément former des liaisons avec le soufre et la carbone (O'Neill, 1995). Ainsi du fait de leur

charge identique dans des gammes de pH similaires, ces deux espèces chimiques sont en

compétition pour les sites d’adsorption disponibles dans les sols (Matera, 2001).

Bhumbla et Keefer (1994) ont également observé une forte adsorption compétitive des

phosphates sur les oxydes de fer amorphes ainsi qu’une affinité plus grande des phosphates pour

les oxydes d’aluminium par rapport aux arséniates. D’autre part, en se basant sur les propriétés

compétitrices des phosphates avec les arséniates, des études ont été menées afin de développer

des protocoles d’extraction permettant de quantifier l’arsenic désorbable (Alam et al., 2001;

Matera, 2001). Ces auteurs ont d’ailleurs montré que les phosphates étaient plus efficaces pour

mobiliser l’arsenic pour des valeurs de pH comprises entre 6 et 8, gamme pour laquelle la

dissolution de l’aluminium, du fer, et du calcium, du sol est minimale. La mobilité de l’arsenic

augmente également avec des concentrations croissantes en phosphates, avec un optimum à la

température de 40 °C (Alam et al., 2001).

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III.5.2 Les principaux traitements de l’arsenic

Les traitements d’élimination de l’arsenic des eaux sont nombreux (Thomas et al., 2002). On

citera notamment :

la coprécipitation

les techniques membranaires

l’échange d’ions

l’élimination par les sels de fer ou d’aluminium (coagulation-floculation)

l’adsorption (alumine, sable de manganèse, oxydes de fer…)

La coprécipitation, piégeant l'arsenic au sein d'un précipité (d'un sel de fer, généralement) est une

technique d’élimination de l’arsenic contraignante car elle nécessite un prétraitement pour

enlever les solides en suspension et son efficacité dépend de nombreux paramètres : la

concentration en arsenic, l’abondance des autres ions dissous et le potentiel redox utilisé pour

clarifier l’eau (Meng et al., 2000 et 2002). De plus, l’élimination de l’arsenic à des concentrations

inférieures à 10 μg/L n’a pas été démontrée par cette technique, la limite de solubilité des

composés étant atteinte.

L’utilisation de techniques membranaires comme l'osmose inverse ou la Nanofiltration permet

d'obtenir une concentration en arsenic résiduelle très faible mais nécessite un pré

conditionnement de l’eau à traiter (Sancha et al., 2000). De plus, l'osmose inverse ne permet un

traitement que de 75% du volume d'eau traitée (Sancha et al., 2000).

Une méthode simple de séparation d'As(III) et d'As(V) est l'échange d'ions (Ficklin, 1983). Une

étude réalisée à l’aide d’une résine sélective a permis de démontrer que les ions chlorure

n’affectent pas la capacité d’échange (Guenegou et al., 1998). Ceci permet l’usage de la

technique d’échange d’ions pour un grand nombre d’eaux contaminées.

Cependant, l’utilisation est limitée pour les eaux riches en sulfate à cause de la compétition

avec l’arsenic (Sancha et al., 2000). De plus, cette technique n’est pas utilisable en présence

de fluorures (Clifford et Lin, 1991) ou de nitrates (Korngold et al., 2001) pour les mêmes raisons.

Les inconvénients de cette méthode sont principalement la nécessité de filtrer les échantillons

pour éliminer les solides en suspension, le problème de détérioration du support et le devenir des

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déchets concentrés obtenus (Korngold et al., 2001). Par ailleurs, si l’eau considérée contient de

l’arsenic organique, il y a un risque de sous-estimer la teneur en arsenic durant la mesure, il faut

donc au préalable séparer arsenic inorganique et organique (Miller et al., 2000; Pacey et Ford,

1981).

L’utilisation de membranes et l’échange d’ions sont des méthodes d’élimination efficaces mais

onéreuses, par conséquent peu applicables à la production d'eau potable en zone à habitat

dispersé.

La coagulation-floculation est une méthode simple dans laquelle des réactifs chimiques sont

ajoutés à l’eau pour former des flocs piégeant l’arsenic, qui sont ensuite éliminés par

sédimentation et filtration. L’adsorption se traduit par la formation de complexes de surface entre

l’arséniate soluble et les sites actifs des hydroxydes formés.

Les coagulants à base de fer(III) sont toujours plus efficaces que ceux à base d’aluminium pour

l’élimination de As(V), et plus efficaces pour l'élimination de As(III) à pH > 7,5 (Borho et

Wilderer, 1996Thirunavukkarasu et al., 2001 ; Gregor, 2001;). Ceci est dû aux constantes de

dissociation (Brewster et Lashinger, 1992) et à la stabilité des flocs (McNeill et

Edwards, 1997).

Un inconvénient est que les rendements d’élimination de l'arsenic sont affectés par la présence

d’ions compétiteurs tels que SO42-, Cl- ou NO3

-, qui perturbent le traitement en occupant

directement les sites d'adsorption ou en créant une répulsion de charge, empêchant ainsi les

arséniates de s'adsorber (Brewster et Lashinger, 1992; Meng et al., 2000 et 2002).

L’étude de l'élimination de l’arsenic par adsorption a porté sur de nombreux supports, cependant,

les applications sont souvent limitées. Ainsi, l’utilisation d’alumine activée est limitée du fait de

la compétition entre l’arsenic et les sulfate, chlorure, fluorure et orthophosphate (Sancha et al.,

2000).

L’adsorption sur un sable recouvert d'oxyde de manganèse a été étudiée (Phommavong et al.,

1996). Le mécanisme se décompose en quatre (4) étapes :

- As(III) se lie à la surface de l’oxyde de manganèse

- oxydation de l’arsenic As(III) → As(V),

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- réduction du manganèse : Mn(IV) → Mn(II)

- As(V) adsorbé à la surface de l’oxyde de manganèse

- libération de Mn(II)

D'autres composés mixtes ont aussi été étudiés, comme un sable recouvert d'oxydes de fer et

de manganèse (Chakravarty et al., 2002). Les expériences menées avec ce support montrent

l’adsorption forte de l'arsenic(III) et (V) à un pH voisin de 6. De plus, les essais de désorption

mettent en évidence l’impossibilité de désorber l'arsenic fixé, même avec de fortes variations de

pH, ce qui en fait un support stable.

L’adsorption sur les oxydes de fer semble donner les résultats les plus encourageants (Driehaus et

al., 1998). Les résultats de Raven et al. (1998) montrent qu’à la fois As(V) et As(III) ont de fortes

affinités pour la ferrihydrite et qu’As(III) est retenu en plus grande quantité qu’As(V) à pH > 7,5

ou pour de fortes concentrations en arsenic au sein de la solution.

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Chapitre IV : Etude de la pollution à l’arsenic de la

région du SENO

IV.1 Présentation des forages de la région du SENO

IV.1.1 Situation

Le projet dont l’entreprise FORACO était en charge, est la réalisation de 429 sondages dont 300

forages positifs dans la région du SENO. A la suite de l’exécution des travaux, lors de l’essai de

pompage des forages positifs un échantillonnage a été réalisé pour être analysé par la suite.

Les échantillons ont été analysés par deux structures, BUMIGEB et l’AINA, seul les métaux

lourds ont été analysés dans la plupart des cas. Un exemple d’analyse des échantillons de chaque

structure est fourni en annexe 2 et 3.

Les forages qui sont étudiés sont seulement les forages positifs ainsi que ceux présentant une

certaine concentration en arsenic. Il y a un risque important sur le long terme du fait que les

populations locales peuvent être en contact avec l’eau polluée à l’arsenic sur plusieurs années.

Il y a cinquante forages présentant un taux d’arsenic dans cette région, ces forages sont présentés

en annexe 4. La plus forte concentration rencontrée est de 65,71 µg/L et la plus faible est de 0,15

µg/l. La moyenne de cette série est de 43 µg/l et l’écart type de 9,90.

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IV.1.2 Localisation des forages présentant une concentration en arsenic.

Figure 6 : Forages présentant une pollution à l’arsenic.

La carte ci-dessus montre que les plus fortes concentrations en arsenic en (µg/L) se retrouvent

dans le nord de la région, aux environs du village de Falagountou (se sont les points représentés

en noir), mais on note également beaucoup de forages présentant des risques dans la zone du

village de Bani.

IV.1.3 Les différentes sources de pollution.

L’arsenic peut provenir de deux sources possibles :

Soit naturelle, dût à la géologie ;

Soit anthropique, dût aux activités humaines.

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IV.1.3.a Source naturelle

Les principales sources naturelles d’émission d’arsenic sont les activités volcaniques, les feux de

forêts, la volatilisation à basse température de l’arsenic du sol ainsi que la volatilisation liée à

l’activité biologique des végétaux et des micro-organismes (Chilvers and Peterson, 1987;

Molénat et al, 2000).

Au niveau des forages réalisés dans la région, on retrouve en majorité au niveau géologique, des

granites mais il y a également des schistes. Au vue des données terrains, c’est au niveau des

forages réalisés dans le granite que l’on trouve les eaux les plus polluées par l’arsenic.

L'arsenic présent naturellement dans les eaux souterraines de la région du SENO provient : des

roches volcaniques, volcano-sédimentaires et sédimentaires du protérozoide inférieur (birrimien)

ou le précambrien C. Cet ensemble contient l'essentielle des ressources minérales du Burkina

Faso notamment l'or mais aussi les minéraux sulfurés associés. On rencontre ces derniers

généralement sous forme de : pyrite, chalcopyrite et pyrite arséniée. Un article publié par

l’entreprise IAMGOLD qui exploite le site aurifère d’Essakane (dans la région du SENO),

explique que l’arsénopyrite et la pyrite sont présent dans et autour des veines de quartz. Des

traces de chalcopyrite, de pyrrhotine, de galène et d’hématite se trouvent également avec

l’arsénopyrite.

L'oxydation de ces minéraux sulfurés s'effectue souvent en présence d'oxyde de fer (Pauline. L.

Smedley, 2006). C'est le cas de l'oxydation de l'arsénopyrite (FeAsS) par l'oxygène

(atmosphérique ou dissous dans la nappe phréatique) qui peut être décrite par la réaction

suivante:

4FeAsS + 13O2 + 6H2O = 4Fe2+ + 4HAsO42 + 4SO4

2 + 8H+

Equation 1 : Equation d'oxydation de l'arsénopyrite par l'oxygène.

Ici l'arsenic est libéré, avec le fer, le sulfate.

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L'oxydation de la pyrite, FeS2, par l'oxygène peut être décrite par la réaction suivante:

FeS2 + 7/2O2 + H2O = Fe2+ +2SO42- + 2H+

Equation 2:Equation d'oxydation de la pyrite par l'oxygène.

Des lors, par l’oxydation de la pyrite, des quantités substantielles d’arsenic sont déchargées dans

la solution. La mobilité de l'arsenic dans l'eau, suivant son dégagement des minéraux de sulfure

dépend du pH, des conditions redox et des processus d'adsorption.

Photo 1 : Arsénopyrite Photo 2 : Pyrite

IV.1.3.b Source anthropique

Les activités humaines sont en grande partie responsables de l’élévation des teneurs en arsenic

présent dans le sol.

Les principales activités dans la région sont :

L’agriculture : qui se fait essentiellement aux alentours des retenues d’eau (barrages,

mares,…) pour éviter de long trajet car cette agriculture est essentiellement manuelle

(arrosage à la main)

L’extraction artisanale et industrielle de l’or.

Cette dernière est la principale activité qui peut provoquer de fortes concentrations en arsenic

dans les eaux issues des forages car l’arsénopyrite (FeAsS). L’arsénopyrite, minéral porteur de

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Rédigé par : VINCENT Jérémy Page 26

l’arsenic, se rencontre, dans des gisements très variés car il est lié aux métaux que l’on cherche à

exploiter (or, plomb, zinc, cuivre, etc.). Bien que l’arsénopyrite soit beaucoup plus répandu que

l’or, il a été établi dans les années 1960 une association quasi-systématique de l’arsénopyrite avec

l’or, à tel point que ce minéral a fini par devenir un marqueur de gisements d’or (Laperche et al,

2003; Bonnemaison, 2005).

Alors que dans son environnement géologique d’origine l’arsénopyrite était en équilibre

chimique, sa mise au contact avec l’oxygène de l’air et de l’eau météorique, aussi bien au niveau

des déchets miniers que dans les galeries des mines, va lui faire subir des réactions d’oxydation

(Fabriol, 2005). Les sulfures de métaux sont en effet des plus instables en conditions oxydantes

(Bril & Floc’h, 2001). Le fait que le minerai brut ait été finement broyé a eu pour conséquence

d’accroître de façon considérable sa surface totale, et donc les possibilités de contact entre

l’oxygène de l’air et les eaux météoriques et les phases solides porteuses de l’arsenic (Bril &

Floc’h, 2001).

Le pompage est également une autre source de pollution des eaux souterraine. En effet lors d’un

pompage, un rabattement de la nappe se créé à la base du forage. Cela a pour conséquence de

créer un déséquilibre dans les zones adjacentes du point de pompage.

IV.1.4 Méthode d’analyse de l’arsenic dans le cadre du projet.

Les principales méthodes d’analyse de l’arsenic ont été référencées dans le tableau ci-dessous.

Les deux méthodes qui ont été utilisées sur ce projet sont :

Spectromètre d’absorption atomique à four : cette méthode permet de mesurer la quantité

totale d’arsenic. C’est le même principe qu’un spectromètre d’absorption atomique à

flamme à la différence que la flamme est remplacée par un four cylindrique en graphite.

ICP MS : couplage de la chromatographie en phase liquide à la spectrométrie de masse

couplée à un plasma induit par haute fréquence (LCICP-MS). La spectrométrie de masse

est une technique instrumentale d’analyse reposant sur la séparation, l’identification et la

quantification des éléments constitutifs d’un échantillon en fonction de leur masse. Elle

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Rédigé par : VINCENT Jérémy Page 27

est basée sur le couplage d'une torche à plasma générant des ions et d’un spectromètre de

masse quadripolaire (dans le cas de l'ICP—MS Thermoelectron X7) qui sépare ces ions

enmasse.

L'analyse des échantillons par ICP-MS peut être divisée en quatre étapes : introduction-

nébulisation, ionisation, séparation en masse, détection.

La première méthode est moins précise que la seconde mais elle est plus rapide est moins

couteuse. A noter que le choix de l’analyse dans le projet se fait à la demande du client.

Le tableau qui suit présente les principales méthodes d’analyse de l’arsenic :

Tableau 2 : Principale méthodes d’analyse de l’As

Méthode Méthode de référence

LDM (µg/l)

Avantages Inconvénients

Spectrométrie de masse à plasma inductif (ICP-MS)

200,8 (EPA) 1,4 Multi-analyte Faible LDM

Côut d'investissement élevé Haut niveau de compétence requis de la part de l'utilisateur Interférences du chlorure d'argon dans les échantillons à concentration élevée en chlorure

ICP-MS avec détection ionique sélective

(Modification) 0,1 Multi-analyte Faible LDM Temps d'analyse court

Absorption atomique en four au graphite à température stabilisée (STP-GFAA)

200,9 (EPA) 0,5 Utilisation très répandue Faible LDM

Un seul analyte

Absorption atomique en four au graphite (GFAA)

3113B (SM) 1 Utilisation très répandue

Un seul analyte

D-2972-93C (ASTM) 5 Faible LDM

Absorption atomique par génération d'hydrure gazeux (HGAA)

3114B (SM) 0,5 Faible LDM Un seul analyte

D-2972-93B (ASTM)

1

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Rédigé par : VINCENT Jérémy Page 28

IV.2 Recherche des éléments influençant la pollution à l’arsenic

Lors de la réalisation des forages, plusieurs paramètres ont été mesurés, tels que la profondeur du

forage (hauteur d’altération, hauteur socle), le débit, le rabattement,…

Notre étude va s attacher à montrer quelle est l’influence de ces paramètres sur l’augmentation

du taux d’arsenic dans les eaux des forages.

IV.2.1 La profondeur.

Nous avons cherché à mettre en évidence une relation entre le taux d’arsenic observé et la

profondeur forée dans la région du SENO. La figure 7 montre que cette relation est bien vague,

sans doute parce que il y a beaucoup d’autre paramètres qui influent sur le taux d’arsenic.

Il faut noter cependant que les plus forts taux d’arsenic ont tendance à se retrouver dans les

forages les plus profonds, nous pouvons voir cela sur la figure 8 (à partir de 60m).

Au vu des résultats, il est probable que la profondeur ait une influence sur les concentrations en

arsenic, cela confirme les études qui ont été faites auparavant. Cependant, ceci reste une

hypothèse, des études plus poussées sur ce sujet sont nécessaires afin de valider cette thèse.

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Figure 7 : Variation du taux d’arsenic dans les eaux de forages en fonction de la profondeur

forée.

Figure 8 : Variation du taux d’arsenic en fonction de la profondeur forée.

0

10

20

30

40

50

60

70

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Tau

x d

'ars

en

ic (

µg/

l)

Profondeur (m)

0

10

20

30

40

50

60

70

Tau

x d

'ars

en

ic (

µg/

l)

Profondeur (m)

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IV.2.1.a Etudes réalisées sur l’influence de la profondeur.

Une étude, « LA CONTAMINATION PAR L'ARSENIC DES PUITS DOMESTIQUES EN

ABITIBI-TÉMISCAMINGUE » (direction régionale de la santé publique, 1997) a été réalisée

dans l’ouest du Canada sur environ 5000 échantillons d’eau souterraine provenant de puits et de

forages. L’étude à montré qu’il n’y avait aucune corrélation entre le taux d’arsenic et la

profondeur. Il a été supposé « que du moment que le puits traverse une zone riche en arsenic,

l’eau du puits se retrouve contaminée, peu importe que cette strate soit mince ou épaisse. »

Une autre étude à été réalisée, plus récente, sur le rôle de la variation de la profondeur dans

l’augmentation de la contamination de l’arsenic, elle a été faite dans la région de Ouahigouya

(nord du Burkina Faso). Elle montre quant a elle que la profondeur à une influence certaine sur

l’augmentation du taux d’arsenic (COWI, 2005). La réalisation de graphique dans cette étude à

montré que les concentrations en arsenic les plus élevées se trouvaient dans les forages les plus

profonds.

Il est donc assez difficile de se prononcer sur une réelle influence de la profondeur. Cependant

une analyse plus poussée (au niveau géologique) peut permettre de dire qu’il y a une influence.

IV.2.2 La profondeur en fonction des différentes couches

Si on regarde la géologie de la zone d’étude, on distingue deux couches distinctes :

L’altération

Le socle

D’après la figure 9, les taux d’arsenic les plus élevés se retrouvent dans les zones où la hauteur de

socle est la plus importante. A l’inverse, d’après la figure 10, l’arsenic se retrouve où la hauteur

d’altération est la plus faible.

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Malgré le fait que l’on ne puisse affirmer que la profondeur joue un rôle dans l’augmentation du

taux d’arsenic dans l’eau souterraine, on constate bien par rapport à la géologie que plus un

forage est profond plus la hauteur du socle sera importante et donc une possible augmentation de

la concentration en arsenic.

Lorsque la couche d’altération est importante, on trouve beaucoup moins d’arsenic, cela vient du

fait que l’altération est principalement composée de latérite. Cette dernière est très riche en fer et

de ce fait, elle a une très bonne capacité d’adsorption de l’arsenic (Maji, 2007; Partey, 2009).

Cette analyse montre bien que la profondeur a tout de même une forte influence sur le taux

d’arsenic.

Figure 9 : Relation taux arsenic hauteur de socle

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

70,00

55

,15

24

,05

34

,09

44

,05

34

,12

30

,55

66

,58

40

,77

36

,05

32

,05

43

,76

37

,05

67

,35

37

,30

46

,79

60

,55

62

,60

58

,28

36

,55

51

,00

53

,14

44

,75

50

,44

57

,15

61

,07

tau

x ar

sen

ic (

µg/

l)

Socle (m)

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Rédigé par : VINCENT Jérémy Page 32

Figure 10 : Relation taux arsenic hauteur d’altération

IV.2.3 Le rabattement.

Le rabattement, c’est le phénomène de mise hors d’eau des régions voisines du site de pompage.

C'est-à-dire que lorsqu’il y a un pompage, il y a une baisse du niveau de la nappe. Pour palier

cette baisse de niveau il va y avoir un rabattement de l’eau qui se trouve autour du site de

pompage.

Au vue des résultats obtenus entre le rabattement et les différents taux d’arsenic, il est impossible

de montrer que le rabattement a une influence sur la pollution.

Mais cela peut se comprendre car l’arsenic contenu dans le sol se retrouve en plus forte

concentration dans certaines zones du sous-sol, et bien que le rabattement soit fort s’il n’y a pas

une forte présence d’arsenic (arsénopyrite) le taux n’augmentera pas.

Il faut noter cependant que pour un fort débit de pompage, on aura un fort rabattement et cela

risque d’augmenter le taux d’arsenic dans les eaux souterraines.

0

10

20

30

40

50

60

70

1,7

8

2,7

4

3,6

5,3

7,1

3

9

9,0

5

9,3

1

9,8

3

11

,44

12

,15

12

,45

14

,11

14

,5

15

,15

17

,04

18

18

,05

18

,73

19

,49

20

21

,2

24

,95

25

,55

27

Tau

x ar

sen

ic (

µg/

l)

Altération (m)

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Figure 11 : Relation entre le taux d’arsenic et le rabattement.

IV.2.3.a Etudes réalisées sur l’influence du rabattement.

Lors de l’étude de S.J. de Jong et A. Kikietta à Mogtédo en 1987, il a été montré qu’une pompe

en activité pendant 24h aurait plutôt une légère tendance à l’élévation du taux d’arsenic dans les

eaux d’un forage. Ceci montre que plus on soustrait de l’eau au milieu, plus il y aura un

déséquilibre.

Ce déséquilibre produit par cette mise hors d'eau va rapidement provoquer l'oxydation de ces

minéraux sulfurés et la libération de l'arsenic contenu principalement dans l'arsénopyrite. Il est

important de noter que ce processus prendra un certain temps, et que la contamination ne sera

effective que quelque temps (mois ou années) après le début du pompage (M. bonnemaison,

2005).

Il a donc été mis en évidence, dans le passé, un rapport entre l’augmentation de la pollution par

l’arsenic et le rabattement créé par les pompages. Cependant notre étude ne peut nous permettre

d’affirmer qu’il y a un lien entre ces deux paramètres.

0

10

20

30

40

50

60

70

2,2

2

3,6

4,7

7

5,2

3

6,4

7,6

4

8,1

8,6

3

10

,2

12

,33

12

,93

13

,78

14

,2

15

,71

18

,62

20

,23

21

,27

21

,99

22

,18

23

,32

25

,15

25

,76

27

,39

31

,95

35

,6

Tau

x d

'ars

en

ic (

µg/

l)

Rabattement (m)

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IV.2.4 La qualité des roches.

La qualité des roches peut jouer un rôle déterminant dans l’augmentation du taux d’arsenic. En

grande profondeur, les roches présentent généralement une bonne qualité alors qu’en surface,

elles sont souvent altérées par les effets météorologique (pluie, vent,…) et donc beaucoup plus

friables. Ces altérations peuvent toutefois se poursuivre en profondeur si le massif rocheux

présente des fissures, voire des failles. En effet, ces discontinuités dans la roche peuvent faciliter

le passage d’écoulement d’eau à travers le massif, provoquant l’altération, l’oxydation de la

roche.

La région du Seno est un milieu très fissuré ou l’eau circule énormément. Il y a à certain endroits

des traces d’écoulement de l’eau mais cette dernière à disparu avec le temps. Cependant le fait

que l’eau ait circulé à modifié l’état naturelle des roches (altération, oxydation), de ce fait il est

possible qu’en fonction du caractère agressif de l’eau, il y ait eu des dégagements d’arsenic.

Comme cela a été dit, on retrouve principalement de granites au niveau des forages présentant

une pollution par l’arsenic. Si on regarde de plus près la composition minéralo gique de cette

roche, on y trouve :

Des micas (très rare car très altéré) ;

Des feldspaths (grains plus ou moins altérés) ;

Des quartzs (grains non-altérés).

Le tableau en annexe 1 nous donne les concentrations en arsenic dans les différents minéraux. On

constate que les quartzs présentent une concentration de 0,4 à 1,3mg/kg et les feldspaths de 0,1 à

2,1mg/kg.

On peut également étudier la latérite, elle peut se former à partir de n'importe quel type de roche,

mais seulement si le climat est aride sur une période prolongée. Cependant, il se forme autant de

types de latérites qu'il y a de roches d'origine.

Dans le contexte de notre étude, les minéraux qui la composent sont :

Les silicates (olivine, pyroxène, amphibole, feldspath, quartz) ;

Des carbonates (calcite, dolomite).

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Rédigé par : VINCENT Jérémy Page 35

Ces minéraux contiennent tous de l’arsenic. De plus la latérite se trouve exposé aux conditions

extérieurs (pollution agricole, pollution minière, pluie). Ceci peut être une cause de

l’augmentation des concentrations en arsenic dans le sol du fait de l’eau qui ruissèle et qui peut

être potentiellement polluée.

Les eaux souterraines chargées en arsenic, qui ont été observé dans le nord du Burkina Faso,

dérivent des zones de minéralisation d'or. L'or se produit en structures de veine avec le quartz et

les minerais chargés en sulfure (pyrite, chalcopyrite, arsénopyrite).

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Chapitre V : Les modes de traitements les plus

adaptés pour la région du SENO

V.1 Situation actuelle de la région du SENO

La mise en place d’un système de traitement pour l’arsenic au niveau des forages est essentielle

car lorsqu’un forage présente un risque de contamination, ce dernier doit être fermé si aucun

dispositif de traitement n’est mis en place.

De plus dans une région telles que la zone sahélienne où le projet est réalisé, caractérisé par

manque d’eau et une pluviométrie très faible, un mode de traitement des forages pollués doit

impérativement être mis en place.

Ce dernier point est d’autant plus important que les forages qui présentent de fort taux d’arsenic

dans le cadre du projet ne sont pas fermés, du fait du manque d’eau important dans la région et

du fait que pour ce projet la limite d’arsenic à été remontée à 50 µg/L, en raison fait du manque

d’eau important dans la région et contre toutes les recommandations sanitaires internationales.

Le problème est qu’à long terme, il y aura des répercussions sur la santé des populations en

contact avec ces eaux polluées.

V.2 Quelles méthodes de traitement choisir.

V.2.1 Contexte Africain.

Le choix du traitement est très important, ce choix doit être fait en fonction de plusieurs

paramètres, le traitement doit :

S’adapter au contexte africain.

S’adapter au milieu rural, c'est-à-dire aux petites installations (forages).

S’adapter à des zones ou la pauvreté est un véritable problème.

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Au regard des ces éléments, les techniques d’absorption/filtration semblent porteuses de

promesses et peuvent être applicables aux petites installations tels que les forages. L’absorption à

l’aide d’éléments tels que le fer, l’aluminium et l’oxyde de titane sont efficaces pour l’élimination

de l’arsenic. Plusieurs études au cours desquelles on a testé l’élimination de l’arsenic de l’eau

potable à la fois en laboratoire et dans le cadre d’essais pilotes ont démontré que les matières

d’absorption contenant divers oxydes de fer pouvaient éliminer l’As(III) et l’As(V). Plus

précisément, le sable recouvert d’oxyde de fer et l’hydroxyde ferrique granulaire peuvent

ramener la concentration de l’arsenic (III et V) à des concentrations très basses.

V.2.2 Les méthodes préconisées.

On trouve beaucoup de méthodes de traitement de l’arsenic (quelques techniques ont été citées

précédemment) mais très peu de ces méthodes ont été testées pour l’Afrique. Celles qui seraient

les plus appropriées sont les techniques de filtrations qui ont été testées :

Au Bangladesh, les filtres Sono.

Au Népal, les filtres Kanckan.

Les filtres à charbon actifs.

Cependant les filtres à charbon ne seront pas pris en compte car cette technique conviendrait très

bien en Afrique pour les zones urbaines mais pas dans les zones rurales du fait de leur coût élevé

et de leurs technicités d’utilisation pour une population villageoise.

Il faut noter que les filtres Kanchan et les filtres Sono sont des techniques de traitement à

domicile et non directement à la sortie des forages.

Les filtres Sono et les filtres Kanchan

Actuellement, le filtre Sono reste l’une des six technologies certifiées pour la vente au

Bangladesh, l’un des pays les plus touchés, selon l’OMS, en termes de contamination de l’eau

potable par l’arsenic. Le modèle Kanchan n’a pas obtenu la certification locale.

Au Bangladesh, les filtres les plus utilisés sont les filtres Sono, composés de couches de sable et

de limaille de fer. Par contre, le système privilégié au Népal est celui des filtres Kanchan dans

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Rédigé par : VINCENT Jérémy Page 38

lesquels l’eau traverse tout d’abord un lit de clous avant d’être acheminée vers un bio filtre à

sable. Dans ces filtres, des oxydes et hydroxydes de fer III se forment soit à partir du fer II de

l’eau par oxydation consécutive au pompage, soit à partir du fer métallique Fe(O) par corrosion

des clous et copeaux. Ces colloïdes piègent l’arsenic dissout par adsorption à leur surface et

s’agglutinent pour former de grosses particules pouvant précipiter ou venir se déposer sur les

grains de sable ou sur le fer lui-même.

Les deux types de filtres livrent des résultats très variables : suivant les conditions d’utilisation et

les caractéristiques de l’eau, leurs performances sont d’excellentes à insuffisantes. Ainsi, la

forme, la composition et les propriétés des oxydes et hydroxydes de fer ferrique dépendent de la

composition de l’eau à filtrer. D’autre part, les phosphates, les silicates et le calcium contenus

dans l’eau sont englobés dans les structures colloïdales ferriques, ce qui interfère avec

l’élimination de l’arsenic. De plus, l’oxydation du fer est couplée à celle de l’arsenic III en

arsenic V plus facile à piéger. Mais ce processus est lui aussi fortement influencé par la

composition de l’eau et les conditions d’écoulement dans le filtre.

Le filtre Kanchan est tiré du filtre Sono, mais il est plus adapté au pays Africain car les matériaux

sont faciles à trouver et peu chers.

Fonctionnement du filtre Kanchan :

Le filtre Kanchan est composé de pointes en fer, de morceaux de briques et de sable. Il

fonctionne sur un principe simple : lorsque les pointes sont exposées à l'air et à l'eau, elles se

rouillent rapidement, produisant des particules ferriques d'hydroxyde. Quand l'eau contaminée à

l’arsenic est versée dans le filtre, l'élément toxique est rapidement adsorbé à la surface des

particules d'hydroxyde de fer. Les particules de fer chargées d’arsenic sont alors chassées vers la

couche de sable en dessous. La couche de sable fin capture les particules de fer chargées

d’arsenic à quelques centimètres au dessus, éliminant de ce fait, efficacement l'arsenic. Selon

Andrew A. Meharg, bio-géochimiste à l'université d’Aberdeen, en Grande Bretagne, estime

qu’une formation est nécessaire pour veiller à ce que les éléments soient entretenus et que les

déchets souillés à l’arsenic soient évacués sans risques.

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Rédigé par : VINCENT Jérémy Page 39

Avantages du filtre Kanchan :

Il n’exige aucune addition de produits chimiques

Les clous en fer doivent être remplacés seulement tous les deux ans

Le filtre est fait de matières localement disponibles et coûte seulement 20$ canadien (les

filtres sont habituellement vendus à moins de 5$ et sont donnés gratuitement aux familles

extrêmement pauvres).

Le débit est de 15L/h, fournissant assez d’eau pour une grande famille.

Il filtre aussi les microbes produisant ainsi une eau sûre pour la consommation.

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Photo 3 : Schéma de fonctionnement du filtre Kanchan

Photo 4 : Photo d’un exemple de filtre Kanchan (au Népal)

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Rédigé par : VINCENT Jérémy Page 41

Chapitre VI : Analyse et discussion des résultats

VI.1 La contamination de la région du SENO

L’étude réalisée sur la pollution en arsenic dans la région du SENO nous montre que cette

pollution n’est pas aussi forte comparée à d’autre région du Burkina Faso. Par exemple les

précédentes études réalisées dans la région d’Ouahigouya montrent des taux d’arsenic beaucoup

plus importants.

Malgré le fait que les concentrations en arsenic ne soient pas alarmantes en soit, elles sont

supérieures à la limite de l’OMS donc elles peuvent devenir un problème à long terme

principalement à cause des activités minières et de la présence naturelle importante.

Comme cela a été dit, l’or est étroitement lié à l’arsenic, et l’exploitation de l’or provoque

indéniablement des pollutions. Mais encore plus lorsque se sont des exploitations artisanales.

Il faut que cela attire l’attention car même s’il y a dans la zone le plus gros site d’extraction d’or

du Burkina Faso (Essakane), ce dernier est soumis à des réglementations alors que l’extraction

artisanale est généralement anarchique. On sait aussi que la pollution à l’arsenic provenant de

l’extraction d’or n’a pas de répercutions dès le début de l’exploitation (Essakane exploite depuis

environ 1 an le site). C’est sur plusieurs année que le constat pourrait être fait.

Il faut également signaler que la région du SENO est une région de socle, cela veut dire qu’il est

difficile de prévoir le déplacement de la pollution au niveau des nappes. Une étude au niveau

des paramètres hydrodynamiques ainsi qu’une modélisation de la zone est nécessaire afin de

prévoir les pollutions futures.

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Rédigé par : VINCENT Jérémy Page 42

VI.2 Paramètre(s) influençant la pollution à l’arsenic

Parmi les paramètres influençant la pollution à l’arsenic, il est à noter que la profondeur joue un

certain rôle sur l’élévation du taux d’arsenic, mais cela dépend de la composition des différentes

couches le constituant. Cependant au niveau de notre zone, c’est plus la hauteur d’altération en

comparaison avec la hauteur de socle qui montre que les plus fort taux d’arsenic se retrouvent où

la hauteur de socle est la plus importante.

Les études qui ont été réalisées dans la région d’Ouahigouya confirment elles aussi, que la

profondeur aurait une influence sur l’arsenic (S. J. de JONG et A. KIKIETTA, 1979).

Sur l’autre paramètre analysé, le rabattement, on ne peut affirmer d’après les résultats que ce

dernier ait un rôle dans la pollution. Cependant il faut prendre en compte qu’un fort rabattement

ne pourrait qu’augmenter les risques de pollution (M. bonnemaison, 2005).

Il est très difficile de définir la cause ou les paramètres influençant le taux d’arsenic. Enormément

de paramètres peuvent entrer en jeu et c’est l’addition de ces derniers qui a une influence sur

l’augmentation de l’arsenic.

La région du Seno est un aquifère discontinue (socle fissuré), l’eau circule beaucoup par endroit

et provoque une dégradation des roches mères. Cette dernière engendre une libération des

minéraux contenant l’arsenic. Ce phénomène contribue grandement dans l’augmentation de la

pollution par l’arsenic.

Il aurait été intéressant d’analyser les taux de Fer de la région car ils ont une grande influence sur

l’arsenic, mais du fait de manque de données, cela n’a pas pu être réalisé dans le cadre de cette

étude. Il serait important de l’envisager dans cette région qui pourrait rencontrer de gros

problèmes d’arsenic dans le futur.

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DU SENO, BURKINA FAS O.

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VI.3 Le traitement proposé.

Parmi les traitements existants sur le marché actuellement, le filtre Kanchan est le plus adapté à

notre zone d’étude ainsi qu’à la population locale. Cette méthode est simple à installer et son

utilisation est très facile. La filtration de l’eau à l’aide du filtre Kanchan s’adapte d’autant plus

au contexte du Burkina Faso qu’il est peu onéreux, fabriqué avec des matériaux disponibles

localement (clous, briques, sable) et facile à manipuler pour les ménages ruraux.

Cette méthode à été soumise au projet dont FORACO était en charge, il est en voie d’étude.

Il est très important que les ménages possèdent un système de traitement car l’arsenic est déjà un

problème qui va s’aggraver dans le futur.

La pollution de l’eau par l’arsenic devient un point important au Burkina Faso et les recherches

de techniques plus adaptées au pays voient de plus en plus le jour.

L’institut du 2ie, possède un pôle de recherche sur l’arsenic dirigé par Monsieur Franck

LALANNE. La méthode validée pour le Burkina Faso : elle consiste utiliser pour le traitement

un matériau industriel qui est le GEH.

Il est à noter également qu’une étude est en cours consistant à utiliser la latérite pour traiter

l’arsenic. Ce traitement serait idéal pour le Burkina Faso où la latérite est en abondance.

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Conclusion et recommandations

VI.4 Conclusion générale

L’arsenic est un fléau dans le monde, particulièrement dans certain pays comme le Bangladesh

(cf. carte de contamination en annexe 5). Le sujet commence a être abordé dans le cadre de

l’Afrique (Ghana, Burkina Faso, mali). La pollution à l’arsenic est un prob lème de longue date, le

manque d’études ainsi que le manque d’informations et de communications sur ce sujet sont la

cause de la mauvaise gestion de ce grave problème en Afrique.

Les populations exposées à l’arsenic par le biais de l’eau de boisson des puits et des forages au

Burkina Faso, sont généralement affectées par des maladies telles que : la brûlure conjonctivale,

le purit, la fièvre, la diarrhée, l’hyperkératose palmo-palmaire ou l’hyperpigmentation. Ces

maladies sont des manifestations d’intoxications aigue et chronique qui peuvent subvenir suite à

une exposition à l arsenic.

La contamination à l’arsenic présente deux origines, l’une géologique, l’autre anthropique. On

peut également citer les mines d’or mais ces dernières ne sont pas des sources de pollution

proprement dit, par contre elle participe fortement à l’augmentation de l’arsenic dans les eaux

souterraine.

Des solutions de traitement existent dont certaines sont adaptables Au Burkina Faso que ce soit

en zone urbaine comme en zone rurale.

Les recherches effectuées dans le cadre de ce mémoire s’ inscrivent dans la continuité des travaux

réalisés au Burkina, afin de répertorier les régions qui sont contaminées, d’évaluer le niveau de

contamination, de préciser les sources possibles et de proposer des solutions adaptables.

Cette étude rentre dans un contexte de prise de conscience. En effet, le sujet de l’arsenic

commence de plus en plus à être pris en compte au Burkina Faso. Il est impératif que les

autorités, les organisations ainsi que les entreprises prennent ce problème en compte dans leurs

futurs projets.

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VI.5 Recommandations :

Il est impératif que les études sur la contamination à l’arsenic au Burkina Faso se poursuivent

pour que ce problème soit rapidement pris en compte par les différentes administrations.

Il est nécessaire d’établir une carte de contamination de l’ensemble du Burkina Faso afin

d’évaluer les zones prioritaires.

Il faut également informer et expliquer aux populations qui sont proches des sites d’extraction

d’or les risques qu’elles encourent en consommant des eaux contaminées.

Depuis la découverte des problèmes de qualité d'eaux souterraines et notamment les problèmes

d’arsenic, le gouvernement de Burkina Faso a pris des mesures pour fermer plusieurs des puits

problématiques et pour installer des approvisionnements d'alternative.

La découverte des concentrations arsenicales élevées dans les eaux souterraines des roches

cristallines dans le nord Burkina Faso réitère le besoin d'enquêtes de reconnaissance de l’arsenic

dans les eaux souterraines.

A l’heure actuelle, il a été créé une commission nationale du ministère qui étudie les problèmes

d’arsenic au Burkina Faso, c’est une grande avancée.

Il existe d’ores et déjà des techniques de traitement de l arsenic qui peuvent être utilisées au

Burkina Faso mais la recherche d’une technique encore mieux adaptée au pays est nécessaire.

Une étude est d’ailleurs en réflexion par le 2ie.

Dans le cadre de nos recherches, nous avons pu remarquer une divergence de méthodologie

d’analyse des taux d’arsenic par les différents laboratoires. De ce fait, il est nécessaire que les

laboratoires puissent s accorder sur une méthode universelle de mesure, afin d apporter une plus

grande crédibilité aux recherches effectuées.

Il serait également intéressant de réaliser une étude sur l’influence de la dégradation des roches

mères sur l’augmentation de la pollution à l’arsenic.

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Chapitre VII :Annexes

ANNEXE 1 :

Tableau 3 : Valeurs de concentrations arsenicales dans divers minéraux naturelles. ( sources des données: Stewart, 1963; Baur and Onishi, 1969; Boyle and Jonasson, 1973; Dudas, 1984; Arehart

et al., 1993; Fleet and Mumin, 1997; Picler et al., 1999; Paktunc et al.,).

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Annexe 2 :

Image 1 : Exemple d’analyses réalisé par le laboratoire AINA

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Annexe 3 : Image 6 : Exemple d’analyse du laboratoire BUMIGEB

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Annexe 4 :

Tableau 4 : Liste des forages présentant un taux d’arsenic dans la région du SENO.

Commune Village Quartier X_coord Y_coord Alt_m Socle_m Prof_m Géologie Aspect_eau Qmax_m3/h taux_arsenic_µg/l Rabatement max (m)

Bani Tibilindi Ecole -0,0765 13,8019 25,55 19,95 45,5 Granite Claire 9 19,82 4,8

Bani Tibilindi Wuru Gorgal -0,0860 13,8013 9,05 36,55 45,6 Granite Claire 6 15,51 8,32

Bani Gassel Ouro Sitiga -0,3159 13,8015 17,95 32,05 50 Granite Claire 1,3 3,05 4,08

Dori Nobiol Dandjandé -0,3284 14,0338 12,7 37,30 50 Granite Claire 7,2 0,43 9,11

Bani Tchombiel Tchombiel -0,1657 13,8252 5,3 44,70 50 R, verte Claire 9 10,95 5,39

Bani Tibilindi Folkou -0,0778 13,8029 27 23,05 50,05 Granite Claire 6 17,85 8,02

Bani Fidjalaré Binga -0,0994 13,6403 20 30,05 50,05 Granite Claire 6 17,05 2,73

Bani Adoudjié Ecole -0,3639 13,8258 19,55 30,55 50,10 Granite Claire 3,3 2,4 7,03

Bani Pagalaga Ouro Naba -0,1301 13,5803 18,05 32,05 50,1 Granite Claire 1,3 28,91 15,71

Bani Babirka Mango Hahoundé Ouro -0,1537 13,8189 15,15 34,95 50,1 R, verte Claire 3 14,64 23,32

Dori Djigo Djigo Bellaré -0,2222 14,0744 14,11 35,99 50,1 Granite Claire 6 36 13,78

Bani Dinalaye Dinalaye -0,0116 13,6920 26,1 24,05 50,15 Granite Claire 1,3 19,22 12,24

Bani Modjouma Débéré -0,1002 13,7516 5,4 44,75 50,15 Granite Claire 2 19,33 15,19

Dori Hogga Samboel Kolladé -0,1058 14,0757 14,8 37,05 51,85 Granite Claire 4,5 1,44 4,77

Dori Billy Ouro Boguel -0,1096 13,8816 17,04 34,96 52 Granite Claire 3 0,26 10,2

Bani Gassel Gourma -0,2864 13,8017 18 34,05 52,05 Granite Claire 3 0,69 5,23

Bani Babirka Ouro Sory Débéré Boundou -0,1731 13,8024 18,05 36,05 54,1 Shistes Claire 13,7 35,67 2,22

Bani Solsala Solsala -0,2714 13,8231 20,43 34,12 54,55 Granite Claire 1 0,92 21,7

Bani Gourouol Kollé Sékéré -0,1966 13,8314 9,83 44,72 54,55 Granite Claire 2 10,69 14,2

Falangoutou Gourara Sonraï Ceta Débé 0,1244 14,3404 4,26 50,44 54,7 Schistes Claire 2,7 35,26 3,6

Dori Koria Mouyel Maye 0,0718 13,9680 1,78 53,22 55 Granite Claire 0,7 8,78 25,74

Dori Dani Ecole -0,1579 14,0489 14,5 42,04 56,54 Granite Claire 4,5 0,39 13,98

Bani Lamdamoal Fahoundé 2 -0,3870 13,7735 9,05 49,95 59,00 Granite Claire 1,3 2,15 20,23

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Dori Wendou Ecole -0,0551 14,0418 11,44 47,60 59,04 Granite Claire 2 0,25 22,18

Bani Babirka Ouro Sory Sofaré -0,1809 13,8043 24,96 34,09 59,05 Granite Claire 1 12,3 27,39

Bani Solsala Ouro Foulbé -0,2736 13,8170 21,2 37,85 59,05 Granite Claire 1 0,15 7,64

Bani Goundéré Tchirga -0,1023 13,5600 12,26 46,79 59,05 Granite Claire 0,7 12,2 34,47

Bani Gourouol Kollé Gourouol Kollé -0,1978 13,8338 18,33 40,77 59,1 Granite Claire 1 23,99 20,95

Bani Tialo-Tiopé Ecole -0,3472 13,7204 15,34 43,76 59,10 Granite Claire 6 28,67 12,33

Bani Karga Débéré Boussi -0,0855 13,8223 2,75 57,15 59,9 Granodiorite Claire 6 19,97 19,77

Falangoutou Belgou Aguilanabé 0,1224 14,3013 9 51,00 60 Schistes Claire 1,44 40,67 35,6

Falangoutou Daragourou Daragourou 1 0,1791 14,2954 8,61 53,14 61,75 Schistes Claire 0,7 35,37 6,4

Dori Koria Bellabè Koria 0,0479 13,9887 2,5 61,07 63,57 Granite Claire 1,3 0,77 25,15

Dori Selbo Ecole -0,0214 14,0708 3,6 60,25 63,85 Granite Claire 1,3 0,94 21,27

Bani Lamdamoal Débéré -0,4007 13,7610 23,95 44,05 68,00 Granite Claire 1,3 2,25 13,37

Bani Modjouma Ouro Foulbé -0,1028 13,7533 12,15 55,90 68,05 Granite Claire 6 35,03 22,12

Bani Lamdamoal CSPS -0,3992 13,7644 12,45 55,65 68,10 Granite Claire 1,5 2,92 18,62

Bani Adoudjié Bil Bégounédjo -0,3781 13,8291 9,82 58,28 68,10 Granite Claire 0,7 1,63 12,69

Dori Dani Ouro Mossibè -0,1549 14,0413 19,49 50,05 69,54 Granite Claire 1 0,59 17,95

Bani Guidéré Guidéré -0,0303 13,6796 2,74 67,67 70,41 Granite Claire 1,3 13,21 25,04

Dori Billy Ouro Hesso -0,0976 13,8795 12 60,55 72,55 Granite Claire 2 0,23 22,85

Dori Sambonaye Tiékol Noradji 0,0013 14,1709 10 62,60 72,6 Granite Claire 3 41,54 21,99

Falangoutou Goulgountou Inodolé 0,1113 14,3040 9 63,70 72,7 Schistes Claire 9 65,71 8,63

Bani Bani Ouro Noma -0,1877 13,7012 7,13 69,77 76,9 Granite Claire 1,1 12,67 31,95

Bani Bouna Ecole -0,1491 13,6273 24,95 52,05 77 Granite Claire 6 8,63 12,93

Bani Dalinga Ouro Djaw andé -0,2150 13,7739 14,2 67,35 81,55 Granite Claire 3 11,62 39,09

Dori Gassel Biankou Inw olé 0,0733 14,2440 9,31 72,29 81,6 Schistes Claire 5,2 50 8,1

Bani Bayeldiaga Windé Hama -0,1408 13,6593 30,85 55,15 86 Granite Claire 3,00 6,83 25,76

Bani Fidjalaré Loukéré Boki -0,0987 13,6533 19,47 66,58 86,05 Granite Claire 0,7 18,96 26,68

Bani Kilari Ecole -0,2914 13,6923 18,73 71,87 90,60 Granite Claire 3 11,57 28,24

Page 65: MEMOIRE POUR L’O TENTION DU MASTER EN INGENIERIE DE …

ETUDE DE LA CONTAMINATION A L’ARSENIC DANS LES EAUX DE FORAGES ; CAS DE LA PROVINCE DU SENO

Rédigé par : VINCENT Jérémy Page 56

ANNEXE 5 :

Image 3 : Carte mondiale des populations à risque.