Evaluation qualitative des eaux meteoriques de la zone industrielle de Douala-Bassa et risques sanitaires lies a leur consommation

INTRODUCTION

À l'aube du 21^ième siècle, la ville africaine, suscite des inquiétudes particulières en raison des contraintes liées à son développement malgré son potentiel naturel, dans un contexte où la majeure partie de sa population est très exposées à la dégradation de l'environnement. Si cette situation tend à s'amplifier, c'est parce qu'elle est en contraste avec le développement durable et la politique de Santé Publique. Si le concept de villes nouvelles a en effet fait fortune dans les pays développés du fait de la prise en compte dusynchronisme entre : habitat - activités - équipements - environnement, les pays en développement restent le parent pauvre de celui-ci. Surtout, dans un contexte où la ville concentre un nombre sans cesse croissant de personnes dont l'installation n'est que la résultante de la situation de pauvreté généralisée et de précarité, et dont les répercussions rejaillissent sur la santé des populations. Dans cette perspective, on pourrait se poser la question de savoir si, au-delà de ses fonctions classiques, la ville africaine n'aurait pas une nouvelle vocation, à savoir celle de fragiliser ses résidents, ici les groupes vulnérables spécifiques. Par ailleurs, depuis les conférences de Dublin, d'Helsinki, d'Oslo, de Rio, de Kyoto et de Johannesburg sur l'environnement, les investigations sur les pollutions diverses et leurs impacts sur les ressources en eaux, la qualité des apports atmosphériques et l'impact des changements globaux sur l'environnement sont actuellement au centre des débats scientifiques.(Lacaux et al. 1992 b, Suchel 1987, Freydier et al. 2002, Sigha et al. 2003).

À ce titre, Les villes Camerounaises, en l'occurrence Douala,connaîssent une croissance spatiale et densitaire accélérée [(rapport du 3^e recensement de la population et de l'habitat (2006)]. En ajoutant à ce phénomène :

Le faible taux de desserte par la CAMWATER/CDE ;

La situation financière précaire de certaines populations, ne leur permettant pas de s'abonner au réseau d'adduction en eau potable, et plus loin ;

L'affleurement de la nappe phréatique dans la ville de Douala qui a favorisé sa contamination par les déchets, rendant ainsi impropre à la consommation les eaux souterraines. L'on peut comprendre aisément pourquoi certaines de ces populations, pour pallier à tous ces problèmes d'Approvisionnement en Eau Potable (AEP), ont recours aux eaux météoriques.

En effet, parlant de pluviométrie, Le Cameroun est un pays très arrosé, avec une répartition inégale sur l'ensemble du territoire. De la zone côtière au sud vers le nord, les précipitations varient de 5000mm à 500mm voire moins par an.(Point de presse de M. le ministre de l'eau et de l'énergie sur l'amélioration de la fourniture en eau potable / 18 déc. 2008). Seulement, nombres de polluants d'origines diverses contaminent ces eaux de pluies. Dans la partie littorale du pays, Douala, chef-lieu de région, concentre 90% du trafic portuaire, 75% de la production industrielle, une population supérieure à 2,5 millions d'habitants et une nappe phréatique présentant des indices de pollution humaine et industrielle importants. (Article N°4 de liquid, publication de Doual'art, dans le cadre des liquid projects du Sud 2010).La consommation et/ou l'utilisation de ces eaux n'est guère donc dénuée de toutes conséquences fâcheuses. Nous apprécierons la situation par l'étude d'un cas : celui de l'arrondissement de Douala III, précisément la Zone Industrielle Bassa et ses environs.

Avec le temps, cet arrondissement localisable entre4,1° latitude Nord et 9,45° longitude Est, s'est donc étendu de façon spontanée et anarchique sur des zones impropres à une occupation humaine comme les abords de la zone industrielle par exemple. Cette situation conduit actuellement à une morpho dynamique accélérée qui, bien que moins obsédantes que d'autres risques dits sociaux ou urbains que sont le chômage, l'insécurité, la drogue, ... (Tchotsoua, 1994) méritent d'être pris au sérieux parce qu'elle a tendance à avoir des conséquences matérielles et humaines de plus en plus lourdes. En prenant en compte le fait que depuis le début des années 1950, on assiste à une forte augmentation de l'acidité des eaux de pluies dans les régions industrielles ^[1], notre crainte se voudra légitime.

À mesure que le réchauffement de la planète et l'acidité sans cesse croissante des eaux météoriques bouleversent l'équilibre des écosystèmes du fait des pollutions industrielles et diverses, que la pression démographique et la pauvreté poussent les gens vers ces zones à risques, les conséquences induites deviendront de plus en plus fréquentes et dévastatrices.Il nous revient donc tout au long de cette étude d'identifier les risques liés à la consommation et/ou l'utilisation de ces eaux. Pour y arriver, nous allons faire un rapport d'étude sur la qualité de celles-ci grâce à une série d'analyses physico-chimiques ; identifier les risques sanitaires environnementaux et les facteurs favorisant ces risques ; et si possible, dresser une cartographie des zones à risques selon le concept de l'étude.

[1] ?Regrain R., Auphan E. (1999), L'eau et la ville, comité des travaux historiques et scientifiques, Armand colin.

I. CONTEXTE DE L'ETUDE

Aujourd'hui, on estime que la moitié des lits d'hôpitaux du monde est occupée par les patients qui souffrent de maladies évitables, véhiculées par l'eau. Beaucoup n'en guérissent pas : 2,2 millions de personnes, dont 1,5 million d'enfants de moins de 5 ans meurent chaque année de ces maladies hydriques (typhoïde, choléra, hépatites, dysenterie...) faute d'accès à une eau de bonne qualité ^[2]. Cela représente plus de quatre fois le nombre de décès occasionnés par les conflits mondiaux. Ainsi l'accès à l'eau demeure une préoccupation; au Cameroun par exemple, le taux de desserte par la CAMWATER avoisine les 35 % à peine. Aussi la situation financière de certaines populations ne leur permet pas de s'abonner au réseau d'adduction d'eau potable. De plus l'affleurement de la nappe phréatique dans la ville de Douala a favorisé sa contamination par les déchets: rendant ainsi impropre à la consommation les eaux souterraines. Pour pallier à tous ces problèmes liés à l'AEP, certaines populations de la ville de Douala recueillent directement l'eau météorique et s'en servent pour la consommation; Or dans la cette ville comme dans la plupart des grandes villes du monde, la pollution atmosphérique due aux activités industrielles et aux trafics urbains caractérisée principalement par la présence dans l'air d'Oxydes d'azote, de carbone et de souffre (NOx, COx, SO₂) n'est certainement pas sans effet sur la qualité de l'eau météorique.

Face à cette situation, il urge de connaître les éléments chimiques majeurs et microbiologiques qui caractérisent l'eau météorique dans la ville de Douala en générale, et dans la Zone Industrielle de Bassa en particulier. Aussi bien dans l'intérêt de la sauvegarde de l'environnement que de la santé des populations.

Dans son ouvrage intitulé « Écosystèmes aquatiques » (Hachette,1996), le chercheur C. Lévêque affirme que « l'activité humaine, qu'elle soit industrielle (chimie, papeterie, industrie agroalimentaire, etc.), urbaine (usages domestiques, commerce, entretien des rues), ou agricole (utilisation d'engrais et de pesticides), produit quantité de substances polluantes de toute nature qui sont à l'origine de différents types de pollutions : des pollutions organiques (essentiellement d'origine animale), chimiques (fertilisants, pesticides, métaux, détergents...), biologiques (bactéries, virus et autres champignons), radioactives ou acides. »

[2] ?Glocheux (Dominique), Sauver la planète, mode d'emploi, éditions J.C. Lattès.

En effet, depuis le début des années 1950, on observe une forte augmentation de l'acidité des eaux de pluie dans diverses régions industrielles du monde. Ces " pluies acides " résultent essentiellement de la pollution de l'air par des gaz (dioxyde de soufre et oxydes d' azote) et des particules, issus de différentes activités industrielles, de la combustion de produits fossiles riches en soufre, de la circulation automobile et de l'élevage industriel. Ces gaz se dissolvent dans la vapeur d'eau de l'atmosphère et sont oxydés en acides (notamment sulfurique et nitrique) qui acidifient les précipitations. Ces pluies acides endommagent les forêts et empoisonnent sols, lacs et rivières. Dans un premier temps, si le pouvoir tampon des eaux qui reçoivent ces pluies est suffisant, les carbonates et les bicarbonates qu'elles renferment neutralisent l'apport acide sans que leur acidité naturelle ne varie. Mais si les apports acides sont trop importants ou que leur pouvoir tampon est trop faible, leur acidité peut augmenter brutalement. Lorsqu'elle est suffisante (pH inférieur à 5), l'acidification des eaux met en solution des sels d'aluminium contenus dans des silicates, comme les argiles, et dont la solubilité croit rapidement avec l'acidité du milieu (pour un pH supérieur à 6, l'aluminium n'est pas soluble dans l'eau). Or, très toxiques, ces sels perturbent la photosynthèse des végétaux et la biologie des organismes aquatiques. D'autres métaux toxiques, comme le cadmium et le plomb, jusque-là bloqués dans les sédiments, sont également libérés. Si l'acidité augmente encore (pH inférieur à 4), les vertébrés et la plupart des invertébrés et des micro-organismes sont détruits. Seules quelques algues et quelques bactéries survivent.

A ce jour, les agglomérations urbaines africaines, en particulier celles des villes côtières, ont connu une évolution démographique très rapide, mais peu contrôlée, due essentiellement à la natalité, à l'exode rural, à l'industrialisation, à l'évolution des marchés de l'emploi et aux modifications accélérées de la situation culturelle, sociale et politique dans les pays concernés.^[3] Les activités anthropiques liées au développement de ces villes exposent sérieusement chaque jour les ressources en eau. La ville de Douala, essentiellement économique et industrielle, est la capitale économique du Cameroun et le chef-lieu de la région du Littoral. Selon les estimations du 3^e recensement de la population et de l'Habitat (2006), cette région qui s'étend sur 20 248 km² pour une population d'environ 2 510 283 âmes, serait la plus dense (densité = 124 habitants/km²).

[3] ?PLAN D'ACTION NATIONAL DE GESTION INTEGREE DES RESSOURCES EN EAU (PANGIRE), MINEE, Décembre 2009.

Le fond de carte ci-dessous illustre à souhait nos affirmations.

Carte N° 1 : Répartition démographique dans le bassin des fleuves côtiers en 2008, Rapport du 3^E RGPH

Une analyse succincte de ce fond de carte nous révèle que déjà en 2008, le centre urbain de la ville de Douala avait une densité avoisinant les 2000 Habitants au Kilomètres-carré (2000 Hab. / km²). En prenant donc en compte le taux d'accroissement démographique actuel qui est de 2.6%, on se situerait autour de 2208 Hab. / km² (Comme c'est le cas dans l'arrondissement de Douala 3^e, abritant la zone Bassa).

De même, l'image satellite (ci-dessous) datant de Mars 2011 et tirée de GéoMap/Google, nous montre une très forte concentration d'habitats privés, spontanés ou non, aux abords de la zone industrielle. En effet, cette promiscuité pourrait s'expliquer par le fait que les populations, pour des raisons évoquées plus haut, s'y sont installées progressivement et même définitivement.

Carte N°2 : Image satellite, GoogleMaps/Bassa-Douala/Mars2011. Taille : 1024 x 742 Pixels.

Par ailleurs, notre pays qui a jusqu'ici ratifié plusieurs dizaines de traités et accords internationaux relatifs à l'environnement et à l'épanouissement des populations, se montre parfois très souple face à cette situation. C'est-à-dire que certaines mesures visant à limiter la cohabitation entre usines et habitats privés n'étant pas strictes, on remarque de plus en plus que les populations se rapprochent inexorablement de la zone industrielle de Bassa (ZIBA). A cela s'ajoute l'absence d'audits environnementaux de façon systématique et régulière, réalisés dans les différentes usines et industries susceptibles de produire des gaz acides qui, une fois dans l'atmosphère, sont responsable de l'acidification de l'eau de pluie (durant son cycle). Ce qui donne lieu à de nombreux problèmes de santé publique et environnementale.

Ceci étant, la question de la santé et de l'environnement en milieu urbain est aujourd'hui un enjeu majeur de développement. Elle mobilise de plus en plus l'ensemble des acteurs qui agissent dans les villes. Cette mobilisation va depuis les plus grandes institutions financières internationales jusqu'aux plus petites associations de quartier, en passant par les ONG et les autorités municipales.

Les conséquences de ces pluies acides ne se font pas seulement ressentir à l'échelle nationale mais constituent un problème mondial. Par ailleurs, il faut rappeler que les pays les plus atteints par les précipitations acides ne sont pas les pays qui produisent le plus de dioxyde de soufre et d'oxyde d'azote. La France, par exemple, bien qu'elle produise une quantité non négligeable de polluants, n'est pas particulièrement atteinte par le phénomène, du moins en comparaison par rapport à d'autres pays qui le sont beaucoup plus.

I-1. MECANISMES D'ACIDIFICATION DE L'EAU DE PLUIE

Nous ne saurons énoncer ces mécanismes sans rappeler d'où viennent les pluies. Pluie : précipitation d'eau sous forme de gouttes liquides. Le diamètre des gouttes de pluie est généralement supérieur à 0,5 mm et peut atteindre 3 mm. La vitesse de chute des gouttes est proportionnelle à leur taille et peut atteindre 7,6 m/s (soit près de 30 km/h). Lorsque les précipitations sont rapides, les plus grosses gouttes ont tendance, dans leur chute, à s'aplatir et à se diviser en plus petites gouttes.(Microsoft ® Encarta ® 2009. (c) 1993-2008 Microsoft Corporation.)Mais auparavant, l'évaporation de l'eau contribue à échauffer l'air et à lui conférer un mouvement ascendant. Ce phénomène est très important car il permet à l'eau d'aller vers l'atmosphère pour former les nuages.En s'élevant, l'air se refroidit et la vapeur d'eau qu'il contient se condense (passage de l'état de vapeur à l'état liquide ou solide) sous forme de nuages dans l'atmosphère, ce qui provoque les précipitations (pluie, neige ou grêle selon les conditions météorologiques).Les précipitations tombent sur la surface terrestre sous différentes formes : pluie, neige et grêle.(Voire Cycle d'émissions, de transformation et de dépôts des polluants en annexe)

Dans le cas de la pluie (le plus fréquent), les gouttelettes d'eau des nuages grossissent en fusionnant les unes avec les autres. Les nuages s'assombrissent et sont de plus en plus bas. Lorsque les gouttes sont trop grosses pour être maintenues en suspension dans l'air, elles tombent.Les précipitations prennent la forme de neige ou de grêle lorsque les nuages rencontrent des courants d'air froid qui transforment la vapeur d'eau des nuages en eau solide.L'eau qui ruisselle à la surface de la Terre provient soit des eaux de pluie, soit des eaux de fonte des glaciers. Cette eau ruisselle en surface jusqu'aux rivières, qui vont toutes jusqu'aux océans. Une autre partie de cette eau s'infiltre dans le sol et ruisselle dans les roches de la Terre.L'eau peut être momentanément stockée dans les océans et les lacs (sous forme d'eau liquide), dans les calottes polaires et les glaciers (sous forme de glace), et dans le sous-sol (sous forme d'eaux souterraines). C'est ainsi que le cycle est bouclé et les pluies continueront de tomber si celui-ci n'est pas rompu.

Les précipitations acides quant à elles, sont principalement produites par le SO₂ (dioxyde de soufre) et le NOx (oxyde d'azote). Le dioxyde de soufre est un gaz dense, incolore et toxique qui crée de fortes irritations lorsqu'il est inhalé. Il est habituellement utilisé comme antiseptique, comme conservateur d'aliments et même comme désinfectant. Le NOx, quant à lui, est principalement composé de monoxyde d'azote (NO) et de dioxyde d'azote (NO₂). Cette matière gazeuse, odorante et toxique provoque, elle aussi, l'irritation des muqueuses. Mais d'où proviennent ces deux substances qui nous causent tant d'ennuis ?

Le dioxyde de soufre nous provient principalement des industries. Les usines produisant le plus de SO₂ sont celles qui font la première fusion des minerais, les centrale au charbon et celles qui s'occupent du traitement du gaz naturel. Dans le sud-ouest de l'Ontario et dans la région de Sutton (au Québec), environ les trois quarts des pluies acides sont causées par le SO₂ produit par les États-Unis. En effet, ces régions reçoivent entre 3,5 et 4,2 millions de tonnes par années en provenance de leur voisin du Sud. Plus proche de nous et surtout en ce qui nous concerne, le SO₂est essentiellement produit par les industries de production de métaux et de produits chimiques comme on en trouve suffisamment dans notre zone d'étude. Le NOx, quant à lui, est issu de la combustion de carburants (pour les véhicules, le chauffage, les centrales électriques, etc.).De même, L'eau de pluie contient naturellement de l'acide carbonique H₂CO₃ formé par réaction du CO₂ atmosphérique et de l'eau. Son pH est de 5,6 donc légèrement acide. Les oxydes de soufre et les oxydes d'azote présents dans l'atmosphère réagissent avec l'eau. Cette réaction va produire del'acide sulfurique H₂SO₄ et de  l'acide nitrique HNO₃. Le pH des pluies acides sera ainsi inférieur à 5,6. Les précipitations les font retomber sur Terre. Pour mieux cerner ces mécanismes, nous allons faire recours à quelques équations et références physico-chimiques standards.

· Pour une pluie normale nous aurons : pH ~ 5.6 (pH neutre : 7.0) dû à l'équilibre:

CO₂ (g) + H₂O (l) H₂CO₃ (aq) H⁺ (aq) + HCO₃^- (aq)

([CO2] dans l'air = 350 ppm)

· Par contre, si pH < 5.0 dû à la présence d'acides forts, dérivés d'oxydes de soufre et/ou d'oxydes d'azote (voir équations de formation plus loin), alors on est en face d'une précipitation acide.

· Solubilisation : °° CO₂ (g) + H₂O (l) H₂CO₃ (aq)

Avec une constance d'Henry: KHenry = 3.4 x 10-2 mol / l
· atm

°°SO₂ (g) + H₂O (l) H₂SO₃ (aq)

Avec une constance d'Henry: KHenry = 1.2 mol / l
· atm

Concentration à l'équilibre du gaz non-ionisé dans la phase aqueuse [mol/l]

KHenry =-----------------------------------------------------Pression partielle à l'équilibre du gaz dans la phase gazeuse [atm]

· Acidification proprement dite : °°H₂CO₃ (aq) H⁺ (aq) + HCO₃^- (aq)

Avec pour constance d'acidité KA = 4.2 x 10-7 mol / l
· atm

°°H₂SO₃ (aq) H⁺ (aq) + HSO₃^- (aq)

Avec pour constance d'acidité KA = 1.7 x 10-2 mol / l
· atm

Effet de la solubilité sur l'acidité : Constantes d'acidité et constantes de Henry.

è Les constantes d'équilibre pour la dissolution et la réaction d'ionisation sont déterminantes pour l'acidité de la pluie. En posant :KC = KHenry x KA, on aura :

CO₂ (g) + H₂O (l) H⁺(aq) + HCO₃^-(aq). KC = 1.4 x 10^-8 mol² / l²
· atm

SO₂ (g) + H₂O (l) H⁺(aq) + HSO₃^-(aq). KC = 2.1 x 10^-2mol² / l²
· atm

è Conclusion: des quantités faibles d'acides forts et, de plus, fortement solubles abaissent significativement le pH de l'eau.

Exemple: 350 Ppm de CO₂ (g) pH = 5.6

0.12Ppm de SO₂ (g) pH = 4.3

ï CAUSALITÉS CHIMIQUES : SO₂ retombe sous forme de H₂SO₃ et H₂SO₄via les réactions:

SO₂ (g) + H₂O (l) H₂SO₃ (aq)

SO₂ (g) oxydationSO₃ (g)SO₃ (g) + H₂O (l) H₂SO₄ (aq)

Et NOx retombe sous forme de HNO3 via les réactions:

NO (g) oxydation NO2 (g), NO₃ (g), N₂O₅ (g)

2 NO₂ (g) + H₂O (l) HNO₂ (aq) + HNO₃ (aq)

N₂O₅ (g) + H₂O (l) 2 HNO₃ (aq)

Oxydation de SO2 dans la phase gazeuse:

a) Le radical hydroxyl : premier agent significatif

SO₂ (g) + HO
· (g)HOSO₂
· (g)

HOSO₂
· (g) + O₂ (g) HO₂
· (g) + SO₃ (g)

b) Le biradical de Criegee : réactions électrocycliques
·

SO₂ (g) + HCHOO
· (g) H₂COOSO₂ (g)

H₂COOSO₂ (g) HC(O)OH + SO₂ (g)

H₂COOSO₂ (g) HCHO + SO₃ (g)

Oxydation de SO2 dans la phase aqueuse:

En résumé de ce mécanisme physico-chimique d'acidification de l'eau par le souffre S, nous pouvons l'illustrer ainsi qu'il suit :