Evaluation de la pollution métallique dans les sols agricoles irriguées par les eaux usées de la ville de Settat : Etude du transfert de polluants métalliques SOL-AMÏS

Abstract

La réutilisation des eaux usées est de nos jours une pratique de plus e plus répandue à l’échelle mondiale. Au Maghreb où prédomine le climat aride, la pénurie de l’eau est largement ressentie et accentue davantage l’utilisation agricole des effluents urbains. Cet usage des eaux usées est toutefois susceptible de contribuer à l’accroissement des teneurs en éléments traces métalliques dans les sols, l’eau souterraine et la plante. Les éléments traces métalliques peuvent être préjudiciales à la santé humaine et à l’environnement. C’est pourquoi il nous a semblé nécessaire dans le cadre de l’irrigation des sols agricoles de Settat par les eaux usées brutes urbaines, de diagnostiquer la qualité métallique des sols et le transfert des éventuels polluants métalliques aux différents organes du maïs, la principale culture printanière. L’étude a été menée sur onze terrains agricoles situés en bordure de l’oued Boumoussa, drain naturel des eaux usées de la ville. Deux autres terrains situés à environ 2km de l’oued ont été associés à l’étude en quise de témoins. Deux cycles de maïs (cycle moyen et cycle court) ont été semés et suivi sur ces terrains. Les concentrations totales de métaux lourds ont été évaluées dans les échantillons de sol. Sur les huit éléments analysés (As, Cd, Co, Cr, Cu, Ni, Pb, Zn), seuls l’arsenic, le plomb et le zinc présentent des concentrations élevées dans les sols irrigués par les eaux usées comparativement à ceux irrigués par l’eau souterraine. Les concentrations en plomb sont les plus importantes et certaines valeurs (178 ppm) dépassent la concentration maximale admise pour un sol normal (100 ppm). Par contre, les teneurs moyennes en As et en Zn sont respectivement de l’ordre de 3,56 ppm et 20,12 ppm. Elles sont en adéquation avec les normes de concentrations pour un sol normal, soit 6 ppm pour As et 90 ppm pour Zn. L’évaluation étendue des quantités biodisponible de métaux lourds (As, Cd, Co, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Zn) et assimilables par la plante, a révélé cinq (5) polluants relatifs : le Cadmium, le cuivre, le Nickel, le Plomb et le Zinc. Le plomb a été également le plus important des polluants dans la solution du sol avec une concentration moyenne de 9 ppm dans la couche superficielle du sol (0-20cm). La biodisponibilité de ce métal est étroitement corrélée à sa teneur total dans le sol. Le Cd, le Cu et le Ni contrairement au Pb et au Zn, sont des polluants naturels dans le sol. Leurs quantités biodisponibles excédentaires sont en effet dues au relatif déficit du pouvoir adsorbant de sols irrigués par les eaux usées. La biodisponibilité intrinsèque des polluants étudiés suit l’ordre décroissant : Cd > Pb > Ni > Cu > Zn. Par ailleurs, la pollution métallique est décroissante dans le profil du sol. Le transfert du cd et du Cu dans la partie aérienne du maïs baisse durant le développement de la plante. Si cette baisse semble régulière concernant le Cu à cause de la baisse des besoins nutritionnels, on observe par contre une régulation stabilisante du transfert du Cd dix (10) semaines après le semis du maïs de cycle moyen (4 mois). Le Pb, principal polluant dans le sol, est le moins transféré des métaux (Cd, Cu, Pb, Zn) dans la partie aérienne. Ce transfert du Pb ne semble pas varier durant le développement de la plante. Le Zn par contre, second plus important polluant dans le sol, est de loin l’élément métallique le plus transféré dans la partie épigée du maïs. L’évolution du transfert de cet élément varie selon sa concentration dans le sol. Par ailleurs, la croissance rapide du maïs de cycle court (3 mois) laisse entrevoir en général peu de variation de transfert s’établit comme suit : Zn > Cd > Cu > Pb. Les teneurs des graines de maïs, marquent clairement une différence d’accumulation entre les éléments essentiels (Cu et Zn) à la plante et des éléments traces métalliques (Cd et Pb). Le Cd et le Pb y sont en effet très peu accumulés par rapport au Cu et au Zn. L’ordre d’accumulation des polluants dans la graine de maïs irrigué par les eaux usées est le suivant : Zn > Cu > Pb > Cd. A maturité du maïs, les teneurs du Cd et du Pb baissent progressivement des racines aux graines (Racines > Tiges > Feuilles > Graines) alors que le Zn s’accumule de façon ascendante (Graines > Feuilles > Racines ≥ Tiges). Le Cu par ailleurs, s’accumule équitablement dans les organes végétatifs (racines, les tiges et les feuilles) avant de s’infléchir dans les graines. L’ensemble des teneurs de métaux lourds (Cd, Cu, Pb, Zn) dans les tissus végétaux sont en dessous des valeurs phytotoxique. Néanmoins si la quantité de graines de maïs susceptible d’engendrer la consommation quotidienne maximale tolérable du Zn est indépendante du type de fertilisation ou encore du cycle de maïs, des différences existent par contre concernant les autres éléments métalliques. En effet, l’irrigation des sols par les eaux usées diminue de moitié la quantité de maïs qui apporterait dans l’organisme les valeurs maximales journalières du Cu. Cette baisse est respectivement de deux tiers (2/3) et rois quarts (3/4) pour le maïs à cycle moyen et le maïs à cycle court concernant le Pb. Seules les graines de maïs à cycle moyen (4 mois) présentent deux fois plus de toxicité liée au Cd lors de l’irrigation des eaux usées ; les graines de maïs à cycle court (3 mois) sont par contre sans toxicité du Cd dans les mêmes conditions.