Memoire Online - Distribution des éléments traces métalliques dans les eaux du lac Mboli (Dizangue, littoral Cameroun)

LABORATOIRE DE GEOSCIENCES DES FORMATIONS
SUPERFICIELLES ET APPLICATIONS
LABORATORY OFGEOSCIENCES OF SUPERFICIAL
FORMATIONS AND APPLICATIONS

Mémoire présenté en vue de l'obtention du Diplôme de Master en Sciences de la Terre Spécialité : Géosciences des Formations Superficielles

Je rends grâce à Dieu qui m'a toujours donné la santé, la force et les moyens de réaliser

ce travail. En effet, cette recherche a été très laborieuse, tellement laborieuse que, tout seul,

elle aurait été une mission quasiment impossible. Qu'il me plaise donc d'exprimer toute ma

gratitude et mes très sincères remerciements à tous ceux qui y ont apporté leur contribution.

Je remercie les docteurs Noa Tang-Onana Sylvie Désirée et Tchakam Kamtchueng Brice qui, malgré leurs nombreuses occupations ont bien voulu superviser ce travail, ils ont pris des risques énormes pour que ce travail soit réalisé. Puissiez-vous recevoir ici, l'expression de ma sincère et profonde gratitude.

J'exprime ma profonde gratitude à tous les enseignants du Département des Sciences de la Terre et de l'Univers de l'Université de Yaoundé I pour leurs enseignements et conseils, je pense particulièrement au Chef de Département des Sciences de la Terre le Pr. Ndjigui Paul-Désiré ; aux professeurs Nzenti Jean Paul, Kamgang Pierre, Ndam Ngoupayou Jules Rémy, Yongue Fouateu Rose, Nkoumbou Charles, Medjo Eko Robert, Njilah Issac Konfor, Tchouankoue Jean Pierre, Temdjim Robert, Yene Atangana Joseph, Bisso Dieudonné, Nyeck Brunot, Onana Vincent Laurent, Ganno Sylvestre, Abossolo Angue Monique, Ekomane Emile ; Les docteurs Mouafo Lucas, Ngo Bidjeck Louise Marie, Temga Jean Pierre, Ngo Belnoun Rose, Eyong John Takem, Ntsama Atangana Jacqueline, Metang Victor, Anaba Onana Achille, Elisé Sababa.

Un merci spécial au Chef du quartier Mbalmayo de Dizangué qui nous a autorisé et permis de travailler en toute sécurité dans le lac. Un merci incommensurable a notre piroguier qui par son expérience a su faire preuve de professionnalisme en nous permettant la navigation dans le lac en toute sécurité. Nous pensons également à notre guide Raimond, qui non seulement nous a facilité la tâche dans la communication avec les autorités locales mais aussi en nous montrant notre chemin tout au long de notre campagne.

J'exprime une reconnaissance particulière à tous mes aînés académiques, notamment Ekoa Bessa Armel, Emmachoua Arrah Justine, Bamagalena Lucien, Onana Léandre, Takam Guy Bertin, Mbita Arnold et Nsangou Daouda pour leurs encouragements, conseils continus, aides et disponibilités.

Je remercie tous mes camarades de promotion pour tous ces moments passés dans la convivialité. Je pense en particulier à : Ambassa Bela Victorine, Aonsi Kamani Francis, Biami Nya Diane, Tchinang Mbagang Laetitia, Fopa Keunang Brice, Fankou Fankou William, Nguedong Leonel ; Takam Larissa ; Tchadji Jordan ; Akoumou Sandrine ; Bile Christian Sony, Belomo Armel, Bahane Catherine, Ngaisso Sotche Raïssa, Djeufo Rodrigue, Essomba Leonel, et Ndzengué Séraphine, merci pour vos encouragements, discussions scientifiques et les suggestions apportées à ce travail.

Je remercie également ma grande famille, mes oncles, tantes et soeurs en particulier Awono Olivier, Nyebe Lydie, Belomo Coco, Ndiem A Biabak Chancelle et Kouna A Biabak Audrey, pour leurs soutiens inconditionnels, intarissables et perpétuels.

Je remercie mes amis Babaka Armand, Dieuhou Nganso Gabin, DJidere Sadou Ledoux, Ombolo Nyebe Florent, Batomen Gaitana Fallone, Ntema'a Guilluamy, Bahoken Loick, Seke Paul, et Djouda Ivanov, pour leurs soutiens incommensurables.

III.1. NIVEAU DE VARIATION DES PARAMÈTRES PHYSICO-CHIMIQUES DES

V.2.2. Origines et facteurs environnementaux qui contrôlent la qualité physico-chimique

ANNEXES

Figure 2. Courbe ombrothermique de Bagnouls et Gaussen appliqué aux données

Figure 6. Esquisse géologique de la zone d'étude extrait de la carte géologique du Sud- Ouest 11

Figure 9. Illustration de l'étiquetage des échantillons d'un point prélevé dans le lac 18

Figure 11. Répartition d'ensemble des éléments chimiques majeurs dans les eaux du lac Mboli,

Figure 12. Diagramme de piper représentant le faciès des eaux du lac Mboli de la source et du

Figure 15. Évolution de la conductivité électrique dans les colonnes d'eau 37

Figure 25. Évolution d'autres éléments en solution dans les colonnes d'eau 48

Figure 26. Variation d'autres éléments en solution^- dans les eaux souterraines 48

Figure 32. Projection des paramètres physico-chimiques des eaux du lac, de la source et du

Figure 33. Aptitude des eaux du lac, de la source et du forage à l'irrigation selon le diagramme

Figure 34. Aptitude des eaux du lac, de la source et du forage à l'irrigation selon le diagramme

Tableau 1. Données climatiques de Dizangué couvrant la période de (2007 à 2017). 7

Tableau 2. niveau de variation paramètres physiques mesurés dans les colonnes d'eau du lac

Tableau 4. Comparaison des concentrations des ETM présent dans la colonne des deux stations de prélèvement dans le lac Mboli aux lignes directrices de l'US EPA : CMC et CCC

(USEPA, 2006) 43
Tableau 5. matrice de corrélation entre les paramètres physico-chimiques des eaux du lac, de la

Les éléments traces métalliques font partis des polluants les plus dangereux pour l'homme et son environnement. Ces derniers associés à d'autres paramètres physico-chimiques ont été étudiés dans les eaux du lac Mboli, ainsi que les eaux souterraines utilisées comme eau de boisson par les populations riveraines de ce lac. Cette étude a donc pour but, de contribuer à une meilleure connaissance des propriétés physico-chimiques de ces eaux, particulièrement les éléments traces métalliques. L'approche méthodologique a consisté à effectuer des travaux sur le terrain et en laboratoire qui ont permis l'échantillonnage des eaux ainsi que l'analyse de nombreux paramètres physico-chimiques. Au niveau du lac, l'échantillonnage est fait dans la colonne d'eau, en raison de deux échantillons par niveau (à la base, au milieu, et à la surface). Huit échantillons ont été analysés, dont 6 dans le lac, un provenant de la source et un du forage. Pour le traitement des données, la méthode hydrochimique et l'analyse statistique multivariée ont été utilisées dans le cadre ce travail. Dans l'ensemble, Ces eaux sont acides à très faiblement acide (4,34 < pH < 6,84), elles sont très faiblement minéralisées (27, 21 < CE < 51,22 uS/cm) avec une température qui oscille de 26,3 à 32,5 °C. les ETM distribués dans ces eaux sont : Fe, Al, Cu, Mn, Cd. La classification d'ordre de grandeur décroissant des éléments majeurs d'après les concentrations moyennes d'ensemble est la suivante HCO3^- > NO3^- > Ca²⁺ > Mg²⁺ > Na⁺ > SO4^2- > Cl^- > K⁺. L'observation des proportions de ces éléments majeurs dans le diagramme de Piper a permis de visualiser deux faciès à savoir, le faciès chloruré sulfaté calcique et magnésien qui représente 62,5 % des eaux et le faciès bicarbonaté calcique 37,5 %. Sur le plan environnemental, dans le lac, le pH < 5, l'OD < 5 mg/l et les ETM (Al, Cu, Cd) présents à chaque niveau de la colonne d'eau dépassant le seuil de l'USEPA présentent un risque toxique pour les organismes aquatiques. Quant aux eaux souterraines utilisées comme eau de boisson, la conductivité et l'Al mesurées dans ces eaux ne respectent pas les normes de l'OMS et ANOR, par contre, seul le pH relevé au niveau de la source ne respecte pas ces normes. Les paramètres physico-chimiques présents dans ces eaux ont diverses origines à savoir, géogénique, anthropique et mixte. Ces eaux sont excellentes pour une utilisation agricole.

Mots clés : lac Mboli à Dizangue, éléments traces métalliques, colonne d'eau, physico-chimique - eau souterraine

Metal trace elements are among the most dangerous pollutants for humans and their environment. These, combined with other physical and chemical parameters, have been studied in the waters of Lake Mboli, as well as groundwater used as drinking water by populations along the lake. This study aims to contribute to a better knowledge of the physical and chemical properties of these waters, especially the metal trace elements. The methodological approach involved field and laboratory work that allowed water sampling and analysis of many physical and chemical parameters. At the lake level, sampling is done in the water column, due to two samples per level (at the base, middle, and surface). Eight samples were analyzed, including 6 in the lake, one from the source and one from the borehole. For data processing, the hydrochemical method and multivariate statistical analysis were used in this work. Overall, these waters are acidic to very low acid (4.34 = pH = 6.84), they are very low mineralized (27, 21 = CE = 51.22 S/cm) with a temperature that ranges from 26.3 to 32.5 degrees Celsius. the ETMs distributed in these waters are Fe, Al, Cu, Mn, Cd. Decreasing order of magnitude classification of major elements based on the overall average concentrations is the following HCO3^- >NO3^- > Ca²⁺ > Mg²⁺ > Na⁺ > SO4^2- > Cl^- > K⁺. Observing the proportions of these major elements in the Piper diagram allowed us to visualize two facies, namely, the calcium sulphate and Magnesian chlorinated facies, which account for 62.5 % of the water, and the 37.5 % pecic bicarbonate facies. For the lake, the lower pH 5, the OD less than 5 mg/l and the MTEs (Al, Cu, Cd) present at each level of the water column above the USEPA threshold pose a toxic risk to aquatic organisms. As for groundwater used as drinking water, conductivity and Al measured in these waters do not meet WHO and ANOR standards, however, only the pH at the source does not meet these standards. The physical-chemical parameters present in these waters have various origins, namely, geogenic, anthropogenic and mixed. These waters are excellent for agricultural use. For groundwater, they are generally good for consumption.

Keywords: Lake Mboli at dizangue, metal trace elements, water column, physico-chemical, groundwater

Chaque jour des centaines de tonnes de polluants sont déversés dans l'environnement. Parmi eux, les éléments traces métalliques sont considérés comme des polluants très dangereux de l'environnement aquatique, à cause de leur rémanence et leur tendance à la bioaccumulation dans les organismes aquatiques (Harte et al., 1991 ; Schuurmann et Markert, 1998). La contamination des écosystèmes aquatiques par les éléments traces métalliques demeure donc un sérieux problème d'environnement. Cela devient de plus en plus inquiétant surtout à cause des maladies notées sur les populations qui y sont exposées (Oumar et al., 2014). Ces éléments traces métalliques sont présents dans tous les compartiments de l'écosystème aquatique, eau, sédiment, faune et flore (Forstner et Wittman, 1983 ; Berg et al., 2009). Ces dernières années, la pollution par les métaux lourds est devenue un problème d'actualité qui préoccupe toutes les régions du monde soucieuses de maintenir leur patrimoine hydrique à un haut degré de qualité (Ben bouih et al., 2005).

Les ressources en eau sont rarement stables dans la nature à cause de plusieurs facteurs environnementaux qui peuvent altérer sa constitution de base par diffusion, dissolution et hydrolyse, ou même par simple mélange (Xiao et al., 2012 ; Yao et al., 2012). La pollution de l'eau est une altération qui rend son utilisation dangereuse et perturbe l'écosystème aquatique. La dégradation de la qualité des eaux de surface constitue l'un des problèmes environnementaux majeurs auquel l'humanité est confrontée (Madjiki et al., 2013). En ce qui concerne les études de la pollution des lacs, elles sont le plus souvent effectuées pour confirmer les dégradations plus ou moins visibles. Elles apportent ainsi des informations plus précises pour résoudre ces dégradations observées.

Le lac Mboli, objet du présent travail, est situé à proximité des plantations d'hévéa et de palmier à huile. Malgré les activés qui s'y déroulent, principalement la pêche et l'agriculture, le lac Mboli ne présente pas visiblement une quelconque dégradation. Cette approche d'observation ne peut aucunement confirmer de manière scientifique que ce lac est en santé. En effet, les lac Nyos et Monoun, sont des lacs ayant aujourd'hui une réputation mondiale à cause des dégâts qu'ils ont causé. Ces derniers ne présentaient certainement pas des indices quelconques qui pouvaient alerter les populations riveraines. C'est après les catastrophes survenues en 1984 pour le lac Monoun et, 1986 pour le lac Nyos que ces derniers ont fait et font l'objet de nombreuses études approfondies. Le lac Mboli, mal connu, est une ressource d'épanouissement socio-économique des populations environnantes, pourrait être sujet à une quelconque dégradation.

En effet, de manière générale, seule, des études physico-chimiques permettent de comprendre les phénomènes qui s'y déroulent et en tirer des conclusions. Dans le cadre de cette étude, Compte tenu des limites d'approvisionnement en eau potable dans cette zone, les populations ont recours aux eaux souterraines pour la consommation et autres travaux ménagers, une estimation de leur teneur en éléments traces métalliques est extrêmement importante pour une évaluation correcte des dangers associés à leur consommation.

La présente étude a pour but principal de contribuer à une meilleure connaissance de la concentration des ETM, mais aussi d'autres paramètres physico-chimiques dans les eaux du lac Mboli et les eaux souterraines utilisées comme eau de boisson par les populations voisines du lac. Les objectifs spécifiques sont :

- étudier l'évolution physico-chimique des eaux du lac Mboli dans la colonne d'eau et les eaux souterraines environnantes du lac utilisées comme eau de boisson ;

- étudier la qualité physico-chimique de ces eaux (eaux du lac Mboli et les eaux souterraines) ;

- identifier les principales origines des paramètres physico-chimiques des eaux du lac et les eaux souterraines étudiées ;

Pour atteindre ces objectifs, le présent travail est subdivisé en quatre chapitres :

- le deuxième chapitre est basé sur la présentation des matériels et méthodes utilisés ;

- le troisième chapitre est consacré à la présentation des résultats obtenus sur le terrain et

- le quatrième chapitre est l'interprétation et la discussion des principaux résultats obtenus.

INTRODUCTION

Le présent chapitre a pour objectif de renseigner sur le cadre géographique, cadre géologie ainsi que le milieu humain et économiques de la zone d'étude.

I.1. CADRE GEOGRAPHIQUE

I.1.1. Localisation de la zone d'étude

Situé dans le Département de la Sanaga Maritime, Dizangué se trouve à 13 kilomètres d'Edéa le chef-lieu du Département. Chef-lieu de l'Arrondissement de même nom, Dizangué est située dans la partie Sud de la Région du Littoral. L'arrondissement de Dizangué est limité au sud et à l'est par l'Arrondissement de Mouanko, au nord par l'arrondissement d'Edéa II, à l'ouest par l'Arrondissement de Douala 3^ème et la Dibamba. Ces coordonnées géographiques sont 9°41' et 9°50' de longitude Est et entre 4°42' et 4°53' de latitude Nord. Dizangué est marquée par la présence de nombreux lacs naturels. Le lac Mboli est le deuxième plus grand lac de la ville, avec une superficie totale de 420 ha. Le lac Mboli se trouve au voisinage des quartiers Mbalmayo et Bikoum qui sont situés du côté Nord de la ville de Dizangué (Fig. 1).

I.1.2. Climat

Le climat de Dizangué est une variante océanique du type guinéen (Suchel, 1988), caractérisée par trois mois de déficit pluviométrique, deux mois a pluviométrie moyenne et sept mois très pluvieux. C'est un type régional de transition entre le régime subéquatorial intérieur et le régime de mousson de la côte (Suchel, 1972). Il est caractérisé par l'interaction entre la masse d'air australe anticyclonique (Sainte Hélène et Indien) et les masses d'air du flux de mousson. Les deux composantes essentielles du climat sont la température et la pluviosité. La température s'élève à 26,5 °C de moyenne annuelle et varie peu durant l'année (Tab. 1). La pluviosité est également forte avec 2343 mm d'eau annuelle (Tab. 1). Deux saisons prédominent, Une longue saison pluvieuse allant de mars à octobre et une baisse légère de température de juin à septembre qui marque la période la plus froide de la région. Une saison sèche bien marquée, de novembre à février (Fig. 2).

(b) Département de la Sanaga-Maritime dans lequel est illustré la localité d'étude ; (c) lac Mboli et ses environs.

Tableau 1 : Données climatiques de Dizangué couvrant la période de (2007 à 2017).

Mois Jan. Fév. Mar. Avr. Mai. Juin. Juil. Aout. Sept Oct. Nov. Déc. T. Moy.

Figure 2. Courbe ombrothermique de Bagnouls et Gaussen (1957) appliqué aux données météorologiques de Dizangué (2007-2017).

I.1.3. Géomorphologie I.1.3.1. Orographie

D'après les observations effectuées sur le terrain, la zone d'étude est assez plate dans l'ensemble. Cependant, on note à certains endroits des petites élévations. Une analyse de la carte des unités géomorphologiques (Fig. 3) permet de subdiviser le site en deux unités en fonction de l'altitude il s'agit de :

- l'unité morphologique basse comprise entre 15 - 40 m d'altitude environ, cette partie est représenté par des bas-fonds marécageux ;

- l'unité morphologique haute comprise entre 40 -75 m d'altitude environ, représentant les plaines .

Figure 3. Carte des unités morphologiques de la zone d'étude extrait de la carte SRTM.

I.1.3.2. Hydrographie

Dizangué est entouré de lacs qui domine ainsi son hydrographie. Il s'agit des lacs : Mboli, Nsipé (I, II, III), Ileka, Mwembe et le plus important est le lac Ossa. Le fleuve Sanaga serpente la commune sur une distance de 8 km. On y trouve aussi quelques cours d'eau tels que la rivière Mbanda, Nsipé, Kwakwa etc. On note aussi la présence de l'océan Atlantique du côté de l'île Ndigle.

Le lac Mboli, d'environ 3 m de profondeur moyenne, d'une superficie totale de 420 ha, a une forme grossièrement rectangulaire orientée NW-SE. Il contient quelques îles en son sein (Fig. 4). (Kossoni, 2003).

Figure 4. Carte du réseau hydrographique de la région du lac Mboli extrait de la carte topographique de Mouanko

Dans l'arrondissement de Dizangué comme dans tout le littoral atlantique, la végétation est une forêt dense de type littoral atlantique. Les espèces caractéristiques sont Lophira alata et Sacoglottis gabonensis. Lophira alata est surtout développé sur les interfluves tandis que

Sacoglottis gabonensis colonise les thalwegs aux sols hydromorphes (Letouzey, 1968 ; 1985). Le taxon prédominant est l'espèce héliophile Lophira alata. Les individus de cette espèce présentent une très grande circonférence (220 à 240 cm) donnant de grands ombrages, qui bloquent le développement des Jeunes plantules. Ce qui implique un sous-bois clairsemé avec quelques arbustes effilés et peu de lianes.

La végétation du côté nord du lac Mboli est constituée principalement d'espèce d'arbre, du genre hévéa de la famille des euphorbiaceae et du palmier à huile implantée par la société africaine forestière et agricole du Cameroun (SAFACAM).

I.1.5. Sol

Les sols de Dizangué sont des sols jaunes ferrallitiques sur roches sédimentaires (Segalen, 1994). Ils ont une texture sableuse à sablo-argileuse. Les divers constituants de ces sols sont la kaolinite, le quartz, la gibbsite, l'hématite, la goethite (Segalen, 1994). La ferrallitisation est caractérisée par une hydrolyse totale des minéraux primaires autres que le quartz, l'élimination de la majeure partie des bases et d'une grande partie de la silice, la néoformation de kaolinite et d'oxyhydroxydes de fer et d'aluminium (gibbsite, hématite). Du fait de la pérennité des climats chauds et humides dans la zone équatoriale, il est admis que les sols ferrallitiques sont très âgés. La durée minimale pour qu'un sol soit complétement transformé par hydrolyse serait de l'ordre de 100 000 ans (Duchaufour,1983).

Au Cameroun, les formations géologiques appartiennent aux grands ensembles géologiques suivant : le craton du Congo, la couverture du craton, les formations du phanérozoïque et la chaîne panafricaine. La zone d'étude est regroupée dans le grand ensemble représenté par la région du SW-Cameroun et associée au complexe du Nyong (Feybesse et al., 1998 ; Penaye et al., 2004), la chaîne de l'Oubanguide (Nzenti et al.,1988 ; Owona et al., 2011b) et la couverture du crétacé à actuelle correspondant au bassin sédimentaire côtier Camerounais de Douala-Kribi-Campo (Njike Ngaha, 1984).

Les formations géologiques de la zone d'étude (Fig. 6) sont les roches sédimentaires caractéristiques de la série de Dizangué pour la majeure partie du bassin versant. Elles sont

dominées par des grès ferrugineux à stratification entrecroisée d'âge paléocène (Njike Ngaha, 1984).

L'emplacement du lac Mboli comme celui des lacs environnants est vraisemblablement lié au rejeu des fractures anciennes qui a créé sur le socle des horsts et des grabens. Ces derniers se seraient affaissés progressivement en fonction de la surcharge des sédiments Crétacés et Tertiaires du sous bassin de Douala. Le rejeu des failles, par accentuation de la subsidence, a donné naissance à une multitude de petites fractures le long desquelles coulent les petits cours d'eau. Ces ruisseaux, initialement dirigés vers l'axe de la Sanaga, auraient été bloqués par l'accumulation de la basse terrasse alluvionnaire de la Sanaga qui a permis la retenue des eaux, donnant ainsi naissance au lac du moins dans sa configuration actuelle (Njiké-Ngaha, 1984 ; Dumont, 1986).

Figure 6. Carte géologique de la zone d'étude extrait de la carte géologique du Sud- Ouest (Regnoult, 1986).

L'arrondissement de Dizangué est l'une des neuf communes que compte le Département de la Sanaga Maritime. Sa population est estimée à 17 086 habitants, parmi lesquelles on compte 8993 hommes contre 8093 femmes suivant le recensement général de la population de 2005 (PCD Dizangué 2011). Le diagnostic participatif a relevé un effectif total de la population de la Commune d'environ 32 627 habitants. On rencontre quatre ethnies autochtones, Pongo, Ndonga, Yakalak et Malimba. La population est étendue sur deux cantons (Ndonga et Yakalak) et 32 villages. Sur le plan religieux, on y retrouve le christianisme et l'islam (PCD Dizangué 2011). Les principales activités économiques de la ville de Dizangué sont concentrées sur les activités menées par les sociétés SAFACAM et SOCAPALM possédant des hectares de plantation de palmiers à huile et de l'hévéas. Néanmoins, on note aussi la présence du secteur informel etc(PCD Dizangué 2011).

CONCLUSION

La zone d'étude est située dans la région du littoral Cameroun, précisément dans le département de la Sanaga maritime, arrondissement de Dizangué. Elle est caractérisée par un climat de variante océanique du type guinéen, caractérisée par trois mois de pluviométrie faible et sept mois très pluvieux. Le relief de la zone est assez plat, l'hydrographie est dominée par la présence de nombreux lacs dont les plus importants sont le lac Mboli et le lac Ossa. On note également la présence de certaines rivières et celle du fleuve Sanaga. Les sols de la zone d'étude sont des sols ferrallitiques jaunes développés sur roches sédimentaires. La végétation de la zone d'étude est une forêt dense de type littoral atlantique. Le substratum est constitué de roches sédimentaires, caractéristiques de la série de Dizangué. Pour la majeure partie du bassin versant, ce sont de grès ferrugineux à stratification entrecroisée d'âge Paléocène. Les matériels et méthodes utilisés seront présenté dans le chapitre subséquent.

INTRODUCTION

Les travaux ont été menés tant sur le terrain qu'en laboratoire. Au préalable, une synthèse des travaux antérieurs déjà réalisés dans la zone d'étude et ses environs ainsi ceux réalisés dans les autres sites mais dans le même contexte (hydrochimie, hydrologie, pollution) a été effectué, ajouter à cela une précampagne de terrain a permis de circonscrire le site d'étude. Dans ce chapitre il est question de présenter les matériels utilisés ainsi que les approches méthodologiques qui ont permis l'obtention des résultats dans le cadre de cette étude.

II.1. MATERIELS ET TRAVAUX DE TERRAIN

II.1.1. Matériels de terrain

Le matériel utilisé lors de la réalisation des travaux sur le terrain comprend :

- un récepteur GPS (système de localisation par satellite) de marque Garmin modèle

64S qui a permis de prendre les coordonnées géographiques des sites de prélèvement

- un échantillonneur de Niskin d'une contenance de 1,7 l pour prélever l'eau dans le lac ;

- un stylo et un carnet de terrain pour consigner toutes les notes prises sur le terrain ;

II.1.2. Travaux de terrain

II.1.2.1. Échantillonnage de l'eau

Les échantillons obtenus sont issus du lac Mboli, d'un forage et d'une source. Le forage et la source sont situés non loin du lac, précisément dans le quartier jouxtant le lac (Mbalmayo). Il s'agit d'un échantillonnage d'eau de surface (lac Mboli) et d'eau souterraine (source et

forage). L'échantillonnage s'est effectué le 21 mars 2020 car à cette période, la pluviométrie n'était pas encore assez élevée, ce qui nous a permis la bonne navigation dans le lac. Les bouteilles utilisées sont de type polyéthylène de 500 ml préalablement lavées avec l'eau déminéralisée.

L'échantillonnage au niveau du lac s'effectue dans la colonne d'eau. Dans le cadre de ce travail, deux stations (1 et 2) ont été choisis représentant les zones les plus profondes du lac Mboli. La station 1 a une profondeur de 3,40 mètres, la station 2, une profondeur de 2,65 mètres. Avant le prélèvement, la profondeur maximale de chaque station a été déterminée au préalable, car le prélèvement est fait de façon verticale. Cette profondeur est obtenue à partir du dispositif de prélèvement possédant une corde graduée. Après avoir déterminé la profondeur, les niveaux de prélèvements dans la colonne d'eau ont été choisis. Dans cette étude, pour chaque profondeur maximale de la colonne d'eau, trois prélèvements ont été effectués, c'est à dire au fond du lac, au milieu et à la surface. La bouteille de Niskin (Fig. 7) est le dispositif utilisé pour le prélèvement de l'eau à une profondeur précise (Issa, 2014 ; Gouin et al., 2016). Celle utilisée à une longueur d'un mètre, avec un volume de 1,7 l. Il possède une corde permettant de déterminer la profondeur à laquelle le prélèvement est effectué. il s'agit d'un cylindre, ouvert aux deux extrémités et muni d'un système de fermeture automatique au contact du « messager » afin d'emprisonner le volume d'eau qui sera remonté à bord de la pirogue. Dans cette étude, les prélèvements ont été effectués en respectant un écartement d'un mètre de la surface vers la profondeur. Pour charger de l'eau dans les bouteilles, le robinet fixé sur l'échantillonneur de Niskin est utilisé pour éviter toute contamination externe. Après avoir remonté l'échantillonneur de Niskin remplie d'eau de la profondeur de prélèvement prédéfinie, il faut au préalable rincer les bouteilles au moins trois fois avant le remplissage définitif. Le prélèvement à la surface se fait à la main par immersion directe des bouteilles plastiques à une certaine profondeur (Ndam Ngoupayou, 1997). La profondeur a été estimée à environ dix centimètres. A ce niveau aussi, le rinçage de la bouteille est fait trois fois de manière consécutive avant le remplissage définitif. La colonne d'eau de chaque station de prélèvement possède six échantillons dont deux à la base, deux au milieu et deux à la surface. Dans le lac, douze échantillons ont été récoltés correspondant à deux points de prélèvements, respectivement six pour chaque point et deux pour chaque niveau de profondeur.

Figure 8. Présentation l'échantillonneur de Niskin : (a) vue d'ensemble d'une bouteille de Niskin, (b) vue d'une ouverture d'entrée d'eau, (c) introduction d'une bouteille de Niskin dans l'eau pour un prélèvement, (d) Niskin fermé à l'aide d'un messager.

En ce qui concerne les eaux souterraines, deux échantillons ont été prélevés au niveau du forage et deux au niveau de la source. Le prélèvement se fait en respectant la procédure suivante : tout d'abord rincer trois fois (de manière énergétique) la bouteille de prélèvement et son bouchon avec de l'eau à échantillonner, ensuite remplir la bouteille lentement sans barbotage, en fin boucher la bouteille avec précaution, mais vivement de façon à ne pas emprisonner de bulles d'air.

Figure 8. Échantillonnage d'eau souterraine : (a) échantillonnage au forage, (b) échantillonnage à la

II.1.2.2. Étiquetage et conservation des échantillons

Pour ce qui est de l'étiquetage, la désignation des échantillons est une opération délicate, qui doit être réalisée avec le plus grand soin. Afin de pouvoir identifier les différents échantillons par le laboratoire d'analyse et après analyse, les différents échantillons ont été codifiés. Sur chaque échantillon, a été inscrit sur le ruban adhésif, un code qui correspond à sa localisation précise (Fg. 9). Pour les échantillons prélevés dans le lac Mboli, le sigle LMB signifie lac Mboli les lettres (b, m, et s) placées en indice signifient respectivement, base, milieu et surface tandis que les chiffres 1 et 2 correspondent à chaque station de prélèvement qui représente une la colonne d'eau. Pour les échantillons issus des eaux souterraines, la codification est plus simplifiée. Pour le forage, le code utilisé est MF qui signifie Mbalmayo forage. Pour ce qui est de l'étiquetage de la source, nous avons pris la lettre S pour la codifier.

Figure 9. Illustration de l'étiquetage des échantillons d'une colonne d'eau du lac.

Les eaux superficielles, en particulier si elles sont chargées en matières dissoutes issues d'eaux résiduaires, sont susceptibles de subir des transformations plus ou moins prononcées et rapides d'origine physique (température, pression, absorption, adsorption, évaporation), physico-chimiques (précipitation, évasion de gaz dissous) et biologiques' (autoépuration, fixation photosynthèse), entre le moment du prélèvement et l'analyse. Raison pour laquelle les échantillons ont été conservés dans une glacière tapissée de glaçons.

III.1.2.3. Mesures sur le terrain

De nombreux paramètres concernant la nature physique et chimique des points d'échantillonnage ont été mesurés in-situ. Ces derniers ont été obtenus à l'aide d'une sonde multiparamètres de marque YSI. Il s'agit notamment de :

Figure 10. Application de la mesure des paramètres physico-chimique : (a) multiparamètres de marque YSI, (b) mesure des paramètres dans la source.

II.2. TRAVAUX EN LABORATOIRE

Les échantillons ont été conservés dans une glacière pendant le transport du terrain jusqu'au Laboratoire d'Analyse Géochimique des Eaux à Nkolbisson où ils ont été stockés dans un réfrigérateur à 4° C avant d'être analyser.

II.2.1. Dosage des éléments traces métalliques (Mn, Fe, Cu, Cd, al)

II.2.1.1. Matériels et réactifs

Pour la détermination des ETM les matériels et réactifs suivants ont été utilisés :

- 08 fioles de 100 ml, 08 fioles de 50 ml, une pipette graduée pour chaque élément ;

III.2.1.2. Méthodologie

La méthodologie consiste à préparer une solution de dilution 1 % de HNO3, qui est obtenue en plaçant 1 ml de HNO3 à 65 % (à l'aide d'une micro pipette graduée à 1 ml) dans une fiole de 100 ml et on complète la fiole jusqu'au trait de jauge avec de l'eau ultra pure. Ensuite, la Préparation d'une solution fille à 100 ppm (solution intermédiaire) est obtenue Prélevant 10 ml de solution mère de Fe (ou tout élément) à 1000 ppm et l'introduire dans une fiole de 100ml, complétez jusqu'au trait de jauge avec la solution de dilution 1 % HNO3, puis une solution intermédiaire est préparée elle aussi à partir d'une solution mère de 1000 ppm par prélèvement de 10 ml qu'on dilue dans une fiole de 100 ml avec l'acide Nitrique 1 %. La préparation des étalons de travail (gamme étalon) pour chaque élément à doser est obtenue en préparant une gamme d'étalons à différentes concentrations, il est important de passer par une solution intermédiaire de concentration égale à 100 ppm (en fonction du type de métal). Les quantités prélevées dans cette solution pour la préparation et les concentrations des étalons de chaque métal dépendront de chacun. Afin d'éviter d'éventuelle interférence due à la matrice, chaque étalon (S1, S2, S3 et S4) est préparé par un mélange de concentration des différents éléments. L'étalonnage et la calibration de la méthode d'analyse consistent à comparer la concentration des échantillons à tester avec celle d'une solution dont on connait la concentration avec précision et par la suite de comparer les résultats des échantillons tester avec celles obtenus par un autre laboratoire sur le même aliquote et le même équipement (LAGE Nkolbison). Avant de faire des analyses, : les échantillons conditionnés à 1 % HNO3 sont préparés de la même manière que les étalons. Ainsi, cette étape prendra en compte le domaine de linéarité qui correspond à la zone de mesure où le signal enregistré par l'appareil est directement proportionnel à la quantité ou à la concentration de substance mesurée. En d'autres termes, seul le résultat de dosage se trouvant dans le domaine de linéarité peut être validé (dans l'intervalle de la gamme étalon). L'analyse est effectuée à l'aide d'un spectromètre d'absorption atomique par flamme.

III.2.2. Cas des éléments majeurs et d'autres éléments chimiques

La technique retenue pour l'analyse des anions (HCO3^-, Cl^-, SO4^2- ; NO3^-), les cations (Ca²⁺, K⁺, Mg²⁺, Na⁺) et d'autres éléments chimiques (F^-, NH4⁺, PO4^3- , Al ³⁺) est celle par chromatographie ionique à phase liquide selon la norme ISO 103041.

III.2.2.1. Matériels et réactifs

Plusieurs matériels et réactifs ont été utilisés pour l'analyse des éléments majeurs et d'autres éléments chimiques. Il s'agit :

- des fioles jaugées de 1000 ml pour préparation des éluant Cations et Anions ;

- un Ordinateur possédant un logiciel de pilotage des Passeurs et des Chromatographes, Chroméléon 6.80 ;

- une solution alcaline ((Na2C03 (2.7 mM) + NaHCO3 (0,3 mM) ; - l'eau ultra pure.

III.2.2.2. Méthodologie

Le principe de la chromatographie ionique à phase liquide est basé sur la séparation d'espèces dans un mélange par partage entre une phase mobile (gaz ou liquide) et une phase stationnaire (liquide ou solide). Chaque soluté injecté sur la colonne est soumis à deux effets antagonistes qui sont : un effet d'entrainement par la phase mobile dans laquelle il est soluble et un effet de rétention par phase stationnaire avec laquelle il interagit. Ainsi, la séparation et le temps de migration des composés à éluer seront donc fonction des différences affinités des phases mobile et stationnaire. S'agissant du mode opératoire, les concentrations des anions et des cations ont été déterminées respectivement, à l'aide des systèmes de chromatographie ionique en phase liquide de model respectif ICS1100 et ICS90 opérant à température ambiante avec pour précision des mesures 5 %. Tous les échantillons étaient filtrés sur papier filtre (0,45 um) avant injection dans le système de chromatographie par un passeur automatique de marque DIONEX AS-AP. Les échantillons ayant une conductivité élevée ont été dilués de manière appropriée avec de l'eau distillée avant d'être analysés. Les anions F^-, Cl -, NO3 -, PO4^3- et SO4^2-

ont été séparés dans une colonne de chromatographie model IonPAC AS12A (4 x 200 mm) muni d'une colonne de garde model AG12A (4 × 50 mm) et détectés après suppression de la conductivité anionique par un suppresseur anionique IonPAC ASRS300 (4 mm) auto-régénérant. Les anions ont été élués à l'aide du mélange d'éluant ((Na2CO3 (2.7 mM) + NaHCO3 (0,3 mM)) à un débit de 1 ml/min. Un volume d'échantillon de 100 ìl était injecté par un passeur automatique et analysé pour 15 minutes. Les cations Na^+, NH4⁺, K⁺, Mg²⁺ et Ca²⁺ ont été séparés dans une colonne de chromatographie model IonPac CS12A Ion PAC (4 x 250 mm) avec une colonne de garde de marque IonPac CG-12A IonPac et détecté après suppression de la conductivité anionique par un suppresseur cationique IonPac CSRS300 (4 mm) auto-régénérant. Les cations étaient élués avec H2SO4 (22 mM) à un débit de 1 ml/minute. Le volume d'injection était de 100 ìl, alors que le temps d'exécution était fixé à 15 minutes. Sa limite de détection est de 0,1 méq/l et sa reproductibilité varie de 1 à 3 % (SOM, LAGE 2012). Les échantillons et les étalons sont placés dans un passeur automatique et les valeurs sont transmises sur un écran d'ordinateur où chaque pic correspond à un élément majeur.

II.3. QUALITE ET TRAITEMENT DES DONNEES

Avant de traiter et d'interpréter les données physico-chimiques des échantillons d'eau issus des différentes stations (eaux souterraines et eaux de surfaces) à l'aide des logiciels Microsoft Excel et Word, il faut analyser la fiabilité des résultats de ces analyses.

II.3.1. Qualité des données

II.3.1.1. Utilisation d'un échantillon de référence : ERIL

Cette méthode de fiabilité des résultats concerne les ETM. En effet, le laboratoire a préparé un échantillon témoin nommé ERIL. L'ERIL est composé de la moyenne des échantillons qui ont été reçus par le laboratoire en vue d'une analyse. Il s'agit des eaux en provenance des régions de : l'Est, du Sud et centre du Cameroun et auquel on a ajouté 10 ml de HNO3 pour 1000 ml d'échantillon (conditionnement).

Il s'agit de comparer la concentration des échantillons à tester avec celle d'une solution dont on connait la concentration avec précision et par la suite de comparer les résultats des échantillons tester avec celles obtenus par un autre laboratoire sur le même aliquote et le même équipement.

II.3.1.2. Balance ionique

La méthode utilisée pour vérifier la fiabilité des résultats obtenus des éléments majeurs es. Il faut rappeler qu'en théorie, une eau naturelle est électriquement neutre. De ce fait, la somme (en équivalents chimiques) des cations devrait être égale à celle des anions (en équivalents chimiques) (Mahamane et Guel, 2015).

Equation 1: [Ca²⁺] + [Na⁺] + [Mg²⁺] + [K⁺] = [Cl^-] + [HCO^3-] + [SO4^2-] + [NO3^-]

En réalité, cette égalité est rarement obtenue. De façon générale, la différence est attribuée aux incertitudes, à la présence de certains ions non dosés ou à d'éventuelles erreurs d'analyse. Ainsi, une certaine marge de déséquilibre entre anions et cations est admise. Elle est exprimée sous forme d'un écart relatif par la formule :

Le calcul de la balance ionique permet généralement de vérifier la fiabilité des résultats des analyses chimiques. Cependant, les incertitudes sur les résultats, variables selon les techniques d'analyse, peuvent expliquer les erreurs parfois élevées sur les balances ioniques, à cause de la présence éventuelle d'anions organiques non pris en compte dans les calculs. D'une manière générale, une analyse chimique des eaux n'est considérée comme représentative et acceptable que lorsque la balance ionique est inférieure ou égale à 10 % (Kouassi et al., 2013).

II.3.2. Traitement des données

Les données physico-chimiques sont saisies et traitées à l'aide des logiciels Microsoft Excel et Word. Par la suite, les données physico-chimiques sont traitées et analysées à partir d'une combinaison des méthodes hydrochimiques et de statistiques multivariées. L'utilisation de ces méthodes permet de connaître les principaux facteurs environnementaux à l'origine de la qualité physico-chimiques des eaux ainsi que leurs aptitudes.

II.3.2.1. Méthode hydrochimique

L'étude du chimisme des eaux a pour objectif d'identifier les faciès des eaux et l'origine des principaux éléments chimiques ; il se réalise par l'exploitation des rapports caractéristiques qui sont considérés comme des indicateurs de la qualité de l'eau. Le Diagramme de Piper (1994) est l'une des représentations les plus classiques pour comparer les compositions chimiques des eaux naturelles. Il permet une représentation des cations et anions sur deux triangles spécifiques dont les côtés témoignent des teneurs relatives de chacun des ions majeurs par rapport au total

des ions. La position relative d'un résultat analytique sur chacun de ces triangles permet de préciser en premier lieu la dominance cationique et anionique. A ces deux triangles, est associé un losange sur lequel est reportée l'intersection des deux lignes issues des points identifiés sur chaque triangle. Ce point d'intersection représente l'analyse globale de l'échantillon. Cette position permet de préciser le faciès de l'eau naturelle concernée. Cette étude a été possible grâce au logiciel DIAGRAMME (Simler, 2005) version 6.61. Ce même logiciel a permis dans le cadre de cette étude, de faire une analyse des données physicochimiques des eaux afin de mettre en évidence leurs aptitudes à l'irrigation au travers les digrammes de Wilcox (1948) et de Richards (1954).

II.3.2.2. Analyse Statistique Multivariée (ASM)

L'analyse statistique Multivariée est une méthode qui a pour but de faciliter la visualisation des données, de révéler leurs structures sous-jacentes et d'extraire certaines variables importantes (Gournay, 2012 ; Glèlè Kakai et al., 2016).

Cette méthode est couramment utilisée dans les domaines des sciences de l'eau et donne des résultats très satisfaisants (Yao et al., 2012 ; Mfonka et al., 2015 ; Kanohin et al., 2017)

II existe plusieurs étapes et/ou techniques dans la chaine d'analyse hydrochimique par la méthode d'Analyse Statistique Multivariée (ASM). Il s'agit notamment de la matrice de corrélation (MC), l'Analyse en Composante Principale (ACP), et la Classification Ascendante Hiérarchique (CAH). Dans le présent travail, seule la matrice de corrélation (MC) et l'Analyse en Composante Principale (ACP) ont été utilisées. Pour faciliter ce type d'analyse, les ASM sont réalisées à l'aide du logiciel XLSTAT 2020 mis à disposition sur le site w.vw.xlstat.com et logiciel Excel version 2019.

Pour ce qui est de la matrice de corrélation, elle est obtenue à partir des coefficients calculés sur plusieurs variables prises deux à deux et qui permet de noter des associations entre variables qui peuvent montrer la cohérence globale de l'ensemble de données (Guler et al., 2002 ; Everitt et Horthorn, 2011).

L'analyse en composantes principales (ACP) est une méthode d'analyse multi-variée permettant l'étude simultanée d'un grand nombre de variables dont l'information totale ne peut pas être visualisée à cause d'un espace à plus de trois dimensions. Cette méthode permettrait de préciser les relations entre les variables et les phénomènes à l'origine de ces relations. (Mfonka et al., 2015 ; Kanohin et al., 2017). La réduction des données est effectuée en transformant les données en un nouvel ensemble de variables (composantes principale) dérivées

des combinaisons linéaires des variables d'origine et classées de telle sorte que les premières composantes principales (typiquement deux ou trois) soient responsables de la plupart des variations de données originales (Mfonka et al., 2015 ; Kanohin et al., 2017).

CONCLUSION

Plusieurs matériels et méthodes ont été utilisés pour les prélèvements et les analyses des échantillons. Les travaux effectués sur le terrain ont permis l'échantillonnage des eaux ainsi que l'analyse in-situ de nombreux paramètres obtenus par une sonde multiparamètre. Seize échantillons ont été obtenus en raison de douze dans le lac, deux dans la source et deux au forage. Les travaux en laboratoire, ont été réalisés en fonction de la catégorie d'élément. Huit échantillons ont été analysés, dont six dans le lac, un provenant de la source et un du forage. Les éléments traces métalliques ont été obtenus par spectrométrie d'absorption atomique par flamme et les éléments majeurs (cationiques et anioniques) par chromatographie ionique à phase liquide. Pour le traitement des données, la méthode hydrochimique à partir du logiciel diagramme de Simler et l'analyse statistique multivariée (les logiciels XLSTAT et Excel) ont été utilisées dans le cadre ce travail. Les résultats obtenus dans cette étude seront présentés au chapitre suivant.

INTRODUCTION

Plusieurs résultats ont été obtenus à la suite des différents travaux et des relevés effectués sur le terrain, ainsi que ceux effectués en laboratoire. De ce fait, dans le présent chapitre, il sera question de présenter les résultats qui se rapportent aux caractéristiques physico-chimiques des eaux du lac Mboli et les eaux souterraines (forage et source) du quartier jouxtant le lac.

III.1. NIVEAU DE VARIATION DES PARAMÈTRES PHYSICO-CHIMIQUES DES

III.1.1. Paramètres physiques

Plusieurs paramètres physiques sont pris en comptes dans le milieu, notamment le pH, la conductivité et la température (Tab. 2).

Le pH des eaux du lac, de la source et du forage varie dans l'ensemble entre 4,34 et 6,84, ce sont des eaux acides à faiblement acides. La valeur moyenne du pH de ces eaux est de 5,96. La température de ces varie entre 26,3 et 32,5 °C pour une valeur moyenne de 30,31°C. La conductivité quant à elle varie entre 6,5 et 51,22 uS/cm dans l'ensemble. Elle a une valeur moyenne de 32,81uS/cm. Dans l'ensemble, ces eaux sont faiblement minéralisées (Detay, 1993).

III.1.2. Paramètres chimiques

Les paramètres chimiques renseignent sur la qualité chimique des eaux. Ceux considérés dans le cadre de cette étude sont les éléments traces métalliques, les cations et anions majeurs, la somme des équivalents cations (TZ⁺) et anions (TZ^-), SiO4, l'oxygène dissout, et d'autres éléments en solution tels que le Cl^-, F^-, NH4⁺, PO4^2- ainsi que le total des solides dissous (TDS), la balance ionique (BI) et le facies hydrochimiques (tableau 2).

III.1.2.1. Éléments traces métalliques

Les ETM obtenus après analyse dans les eaux du lac Mboli, de la source et du forage sont le Mn, Fe, Cu, Cd, et l'Al. La concentration d'ensemble de Mn dans ces eaux varie de 0,002 à 0,008 mg/l avec une concentration moyenne de 0,01 mg/l. Les eaux du lac Mboli de la source et forage présentent une concentration de Fe variant entre 0,024 et 0,337 mg/l, la concentration moyenne d'ensemble dans ces eaux est de 0,20 mg/l. En ce qui concerne le Cu, sa concentration d'ensemble varie entre 0,030 et 0,094 mg/l, avec une concentration moyenne

de 0,03mg/l. quant au Cd, il a une concentration d'ensemble variant entre 0,002 et 0,004 mg/l dans ces eaux. Sa concentration moyenne est de 0,002 mg/l. pour le Al présent dans ces eaux, sa teneur d'ensemble varie entre 0,101 et 1,553 mg/l, pour une contraction moyenne de 0,34 mg/l.

III.1.2.2. Cations majeurs et somme des équivalents cations (TZ+)

Les concentrations d'ensemble en alcalino-terreux (ca²⁺ et Mg²⁺) dans les eaux du lac Mboli, de la source et du forage varient respectivement entre 0,165 et 49,78 mg/l et entre 0,21 et 20,827 mg/l, pour des moyennes respectives 12,33 et 4,33mg/l. Pour ce qui est des concentrations en alcalins (Na⁺ et K⁺) dans ces eaux, elles varient respectivement entre 0,181 et 20,827 mg/l et entre 0,048 et 2,597 mg/l, avec des teneurs moyennes respectives de 3,40 et 0,64 mg/l.

En ce qui concerne la somme des équivalents cations (TZ⁺) de ces eaux, elle varie dans l'ensemble entre 0,064 et 4,941 méq/l, pour une moyenne de 0,137 méq/l.

III.1.2.3. Anions majeurs et somme des équivalents anions (TZ-)

Les concentrations d'ensemble du Cl^- et du HCO3^- dans les eaux du lac Mboli, de la source et du forage oscillent respectivement entre 0,02 et 13,576 mg/l et entre 0,49 et 65,368 mg/l, pour des moyennes respectives de 1,95 et 41,4 mg/l. Pour ce qui est des concentrations du NO3^- et du SO4^2- dans ces eaux, elles oscillent respectivement entre 1,311 et 39,927 mg/l et entre 0,486 et 0,894 mg/l, avec des teneurs moyennes respectives de 12,55 et 2,59 mg/l. La somme des équivalents anions (TZ^-) de ces eaux, varie dans l'ensemble entre 0,056 et 4,032 méq/l, pour une valeur moyenne 0,99 méq/l.

III.1.2.4. Autres éléments en solutions : (NH4+, PO43-, F-, OD, SiO2)

La teneur du NH4⁺ d'ensemble dans les eaux du lac, de la source et du forage varie entre 0,018 et 1,812 mg/l, pour une teneur moyenne de 0,33 mg/l. La teneur PO4^3- présent dans ces eaux est comprise entre 0,005 et 4,351 mg/l pour une concentration moyenne de 1,07 mg/l. le F- quant à lui oscille entre 0,001 et 0,025 mg/l, pour une concentration moyenne 0,01 mg/l dans ces eaux. La concentration d'ensemble en oxygène dissous contenue dans ces eaux varie entre 2,56 et 6,16 mg/l, pour une teneur moyenne de 4,80 mg/l. La teneur d'ensemble de silice de ces eaux est comprise entre 0,004 et 0,894 mg/l, pour une concentration moyenne de 0,634 mg/l.

III.1.2.5. Total des Solides Dissous (TDS) et Balance Ionique (BI)

Le total des solides dissous (TDS) d'ensemble des eaux du lac Mboli, de la source et du forage est comprise entre 4,306 et 323,338 mg/l, pour une moyenne de 79,833 mg/l, tandis que La balance ionique (BI) de ces eaux présente des valeurs acceptables dans l'ensemble des échantillons. En effet, tous ces échantillons présentent des valeurs = 10 %. Dans l'ensemble, la balance ionique oscille entre -8 et 1 0 %, pour une moyenne 2 %.

Tableau 2. Niveau de variation des paramètres physiques mesurés dans les colonnes d'eau du lac Mboli et les eaux souterraines.

Paramètres	Unités	NE	Min	Max	Moy	Médiane	Ecart-type
pH	-	8	4,340	6,840	5,960	6,460	0,950
T	° C	8	26,300	32,500	30,310	30,950	2,300
CE	uS/cm	8	27,210	51,220	32,810	27,440	10,090
OD	mg/l	8	2,560	6,160	4,800	5,290	1,320
Ca²⁺	mg/l	8	0,1650	49,780	12,330	6,590	16,570
Mg²⁺	mg/l	8	0,210	20,827	4,330	1,870	6,880
Na⁺	mg/l	8	0,181	15,432	3,400	0,750	5,430
K+	mg/l	8	0,048	2,597	0,640	0,270	0,850
NH4⁺	mg/l	8	0,018	1,812	0,330	0,090	0,610
TZ⁺	méq/l	8	0,064	4,941	0,137	0,570	1,620
PO4^3-	mg/l	8	0,005	4,351	1,070	0,470	1,520
F-	mg/l	8	0,001	0,025	0,010	0,010	0,010
Cl^-	mg/l	8	0,020	13,576	1,950	0,150	4,710
NO3^-	mg/l	8	1,311	39,927	12,550	9,150	13,500
SO4^2-	mg/l	8	0,004	9,151	2,590	1,870	2,970
HCO3^-	mg/l	8	0,490	65,368	41,400	7,870	64,760
TZ^-	méq/l	8	0,056	4,030	0,990	0,600	1,310
SiO2	mg/l	8	0,486	0,894	41,40	7,870	64,760
TDS	mg/l	8	4,306	323,338	79,83	47,630	105,160
BI	%	8	-8,000	10,000	2,000	6,000	7,000
Mn	mg/l	8	0,002	0,008	0,010	0,010	0,000
Fe	mg/l	8	0,024	0,337	0,200	0,210	0,11
Cu	mg/l	8	0,030	0,094	0,030	0,020	0,04
Cd	mg/l	8	0,002	0,004	0,002	0,002	0,001
Al	mg/l	8	0,101	1,553	0,340	0,170	0,53

Légende : CE= conductivité électrique ; OD=oxygène dissous ; BI=balance ionique TDS=

total des solides dissous ; NE=nombre d'échantillons ; Min=minimum ; Max=maximum ; Moy=moyenne.

III.1.2.6. Typologie des eaux

Les eaux du lac Mboli, de la source et du forage présentent de manière générale des différentiations quantitatives entre les éléments majeurs cationiques et anioniques. La méthode de camembert nous permet de visualiser les proportions en pourcentage des éléments majeurs présents dans ces eaux. La classification d'ordre de grandeur décroissant de ces éléments d'après les concentrations moyennes d'ensemble est la suivante (Fig. 11) :

Les différentes concentrations des éléments chimiques majeurs des eaux du lac de la source et du forage sont reportées sur le diagramme de Piper (1994). Ce diagramme a permis de mettre en évidence les différents facies hydrochimiques de ces eaux. De ce fait, il en ressort deux faciès hydrochimiques (Fig. 12) :

- le faciès chloruré et sulfaté calcique et magnésien qui représente 62,5 % des eaux ; - le faciès bicarbonaté calcique et magnésien qui représente 37,5 % des eaux

Figure 11. Répartition d'ensemble des éléments chimiques majeurs dans les eaux du lac Mboli, de la source et du forage.

Figure 12. Diagramme de piper (1944) représentant le faciès des eaux du lac Mboli de la source et du forage.

CONCLUSION

Sur le plan physique, les eaux du lac Mboli, de la source et du forage sont dans l'ensemble acides à faiblement acides ; la température moyenne de ces eaux est de 29,58 °C ; d'après les valeurs de leurs conductivités, elles sont dans l'ensemble faiblement minéralisées. Sur le plan chimique, les eaux du lac Mboli, de la source et du forage dans l'ensemble renferme plusieurs éléments traces métalliques (Mn, Fe, Cu, Cd, et le Al) ; les concentrations des éléments majeurs reportées sur le diagramme de piper révèlent deux principaux facies (le faciès chloruré et sulfaté calcique et magnésien, le faciès bicarbonaté calcique et magnésien). Chapitre subséquent se propose d'interpréter et discuter les résultats.

CHAPITRE IV : INTERPRETATION ET

INTRODUCTION

Les études décrites dans ce chapitre se proposent d'interpréter et discuter les résultats obtenus à partir des analyses physico-chimiques des échantillons d'eau. Il est donc question de manière générale, de donner une signification aux résultats obtenus. Pour cela, les variations quantitatives, la méthode hydrochimique d'analyse statistique multivariée ont été utilisés.

Il est question de montrer comment est distribué les paramètres physico-chimiques des eaux du lac, de la source et du forage. Pour ce qui est du lac, le paramètre profondeur sera pris en compte.

V.1.1. Paramètres physiques

V.1.1.1. pH

Le pH mesure l'alcalinité et l'acidité d'un milieu, c'est-à-dire de la concentration en ions d'hydrogène (H⁺). L'échelle des pH s'étend en pratique de 0 (très acide) à 14 (très alcalin), la valeur médiane 7 correspond à une solution neutre à 25° C. Le pH des eaux naturelles est lié à la nature des terrains traversés. La mesure est importante, car le pH régit un grand nombre d'équilibres physico-chimiques (Ngaram, 2011).

Les échantillons d'eau obtenus des deux stations de prélèvement dans le lac Mboli montrent que la colonne d'eau issue de la station 1 a un pH acide à faiblement acide (4,96 à 6,84). La valeur acide se trouve à la base de la colonne (LMBb1), tandis que les valeurs faiblement acides se trouvent respectivement au milieu et à la surface de la colonne d'eau (LMBm1, LMBs1). Au niveau de la station 2, l'évolution du pH est pratiquement la même que dans la colonne d'eau de la station 1, c'est-à-dire acide à faiblement acide (5,30 à 6,62), avec à la base un pH acide (LMBb2), au milieu et à la surface des valeurs de pH faiblement acides (LMB_m2, LMB_s2). Le caractère acide pourrait provenir du type lithologique sous-jacente (grès ferrugineux) d'une part, et d'autre part de la décomposition des matières organiques et la présence de CO2 d'origine atmosphérique. Le caractère acide pourrait aussi provenir d'une précipitation des hydroxydes qui génère une acidité du milieu et consomme les ions et les métaux (Miramond et al., 2006). L'acidité plus élevée à la base des colonnes d'eau montre une minéralisation importante des particules organiques qui provoque l'abaissement du pH (Alayat

et al. (2013) par rapport au milieu et à la surface des colonnes d'eau (Fig. 13). Le pH est un facteur important dans le système biologique, chimique de l'environnement aquatique (Ngaram, 2011), il influe alors sur le développement de la vie aquatique. D'après les valeurs obtenues des deux colonnes d'eau, seule le fond de chaque colonne pourrait rencontrer des difficultés de développement de la vie aquatique (Tab. 3. De plus, les faibles valeurs de pH affectent de façon indirecte la santé humaine puisqu'elles favorisent la dissolution des métaux lourds qui peuvent avoir des conséquences défavorables sur des personnes (Sorlini et al., 2013). Par ailleurs, les travaux de Alayat et al. (2013) dans le lac Oubeira en Algérie ont montré que le pH est basique et reste constant dans toute la colonne d'eau (8-9), cette alcalinité est due aux populations phytoplanctoniques et en partie à la précipitation de carbonates, notamment de la calcite à partir des bicarbonates. Par contre les travaux réalisés par Issa (2014) dans le lac Nyos au Cameroun ont montré que le pH dans ces eaux est acide (5,9 en moyenne), avec des valeurs plus faibles au fond de la colonne d'eau. L'acidité le lac Nyos est due à la dissolution du CO2 (H2CO3).

En ce qui concerne la variation spatiale du pH au niveau des eaux souterraines (forage et source), il est nettement plus bas dans les eaux de la source qu'au forage (Fig. 14). Dans l'ensemble, ces eaux sont acides. Seul le pH mesuré dans les eaux du forage se trouve à une valeur acceptable par les normes de l'OMS et ANOR (6,5-8,5 et 6,5-9). Sur la plan naturel, l'acidité au niveau de la source ne de devrait pas être différente de celle du forage du fait qu'ils ont la même nature lithologique. En effet, la qualité physico-chimique des eaux souterraines peu profondes dépend bien souvent de l'activité humaine, tant agricole que domestique, (Close et al., 1989 ; Hassoun et al., 2006), du type de végétation recouvrant le sol (Mahendrappa, 1989). Cette diminution du pH dans la source serait donc due à des apports supplémentaires en eaux acides (CRE, 2009), notamment les eaux de pluies acides, les eaux de ruissellement chargées de matières organiques en décomposition, car la source est exposée à toute pollution de par son ouverture directe avec l'atmosphère. La valeur moyenne du pH de ces eaux est supérieure à celle obtenu par Messolo (2020) dans les eaux souterraines de la localité de Nkozoa, par contre elle est inférieure à celle obtenue par Emmachoua (2018) dans le bassin versant de Makenéné.

Figure 14. Variation du pH dans les eaux souterraines. V.1.1.2. Conductivité électrique

La conductivité désigne la propriété qu'a une solution à conduire le courant électrique. Cette mesure permet d'évaluer rapidement le degré de minéralisation d'une eau, c'est-à-dire la quantité de substances dissoutes ionisées qui y sont présentes (Madjiki et al., 2013).

En ce qui concerne le lac Mboli, les valeurs de conductivités mesurées au niveau des deux colonnes d'eau sont inférieures à 100 ìS/cm. Ces eaux ont une très faible minéralisation (Detay 1993). Ces conductivités montrent une minéralisation insuffisante des eaux dans les colonnes (Nisbet et Vernaux, 1970). Les deux stations de mesure ont pratiquement la même

évolution dans la colonne d'eau (Fig. 15). D'une façon générale, les résultats montrent que la conductivité est constante de la base de la colonne jusqu'à la surface pour les deux stations de mesure. Il y'a donc une homogénéité de la conductivité dans la colonne. Ces faibles conductivités électriques des eaux dans le lac seraient à mettre en relation avec la composition minéralogique des roches drainées dans le lac (grès) et une dilution par les eaux de pluie car l'échantillonnage de ces eaux a été effectué en période pluvieuse (mars 2020). Par ailleurs, ces valeurs de conductivité sont de même ordre de grandeur que celles mesurées par Ngafack (2014) dans le lac Ossa situé dans la même localité, mais par contre elles sont inférieures à celles obtenues par madjiki et al (2013) dans lac municipal d'Ebolowa (Sud-Cameroun) situé en zone métamorphique. Ces remarquent montrent que la signature chimique des eaux dépend étroitement de la formation géologique qu'elle draine (Andre et al., 2005 ; Xing et al., 2013).

Figure 15. Évolution de la conductivité électrique dans les colonnes d'eau.

Pour ce qui est des eaux souterraines (source et forage), la conductivité est plus basse dans les eaux source que ceux du forage avec une différence de 4,32 uS/cm. Dans l'ensemble ces conductivités sont inférieures à 100 uS/cm (Fig. 16). Ce qui traduit une minéralisation très faible de ces eaux (Detay, 1993). Ces faibles conductivités seraient liées à la force ionique qui découle des formations traversées par ces eaux (Loukman et al., 2017). Les valeurs de conductivités mesurées dans les eaux de la source et du forage sont inférieures aux valeurs recommandées par l'OMS et l'ANOR pour les eaux de boisson (respectivement 1500 et 1000 uS/cm). Ces conductivités sont de même ordre de grandeur que celles obtenues par Ngounou (2018) dans les eaux des rivières de Garoua Sambé (Est Cameroun) par contre elles sont inférieures aux valeurs obtenues par Ngouh et al. (2020) dans les eaux de l'aquifère à nappe libre du bassin versant du Nkié (Yaoundé-Cameroun).

Figure 16. Variation de la conductivité dans les eaux souterraines. V.1.1.3. Température

La température est l'un des facteurs qui contrôlent l'essentiel des activités biologiques et écologiques des êtres vivants. La température de l'eau est un élément essentiel dans le fonctionnement des systèmes aquifères (Brooke et Colby, 1980). Elle joue un rôle important par exemple en ce qui concerne la solubilité des sels et des gaz dont, entre autres, l'oxygène nécessaire à l'équilibre de la vie aquatique (IBGE, 2005). C'est un paramètre qui dépend des facteurs climatologiques (Ben Charrada, 1992) mais aussi de la géologie et des activités qui se déroulent sur le plan d'eau.

Les températures mesurées dans les profils verticaux de chaque station de prélèvement du lac Mboli, montrent que pour ce qui est de la station 1, la température varie peu dans la colonne d'eau (Fig. 17). La valeur la plus basse dans cette station se trouve à la base de la colonne d'eau (LMBb1) tandis qu'on note une température constante du milieu jusqu'à la surface de la colonne d'eau (LMBm1, LMBs1). La variation thermique dans cette station est d'amplitude 2,6° C. Il est donc difficile de parler de stratification thermique dans cette colonne d'eau, néanmoins s'il fallait considérer cette légère variation on dira qu'il y'a stratification thermique entre les couches supérieures de mesure et le fond de la colonne d'eau. Cette stratification thermique serait alors due à un réchauffement par les rayons solaires des eaux de la surface par rapport aux eaux de profondeurs. En ce qui concerne la station 2 on note de légères disparités de température entre les niveaux de mesure dans la colonne d'eau. La valeur

la plus importante est celle mesurée en surface (, LMB_s2) et la valeur la plus basse est celle obtenue au milieu de la colonne d'eau (LMBm2). Cette différence de température est de l'ordre de 1,5° C. Jean-René et Daniel (1994) expliquent que les variations de la température des eaux ont pour origine les milieux frontaliers. En effet, la profondeur moyenne (3 m) du lac Mboli, le brassage des eaux dû aux vents, aux activités de pêche, de navigation sur le plan d'eau du lac, crée un fort hydrodynamisme qui favorise le mélange des couches d'eau de surface et des couches d'eaux sous-jacentes, d'où les faibles disparités de température observée dans la colonne d'eau. En outre, les rayons du soleil traversent la faible épaisseur d'eau et la réchauffe de façon homogène (Séraphin et al., 2008 ; Jean-René et Daniel, 1994). Ces résultats sont pratiquement de même ordre que ceux obtenus par Nziéleu et al. (2016) ; Ngafack (2014), respectivement dans le complexe du lac Ossa (littoral Cameroun) à la même période, et sont supérieures à ceux obtenus par Oumar et al. (2014) dans les lacs Birni et Dang (région de l'Adamaoua, Cameroun).

En ce qui concerne les eaux souterraines, la température varie peu, la valeur la plus grande se trouve au niveau de la source avec une différence de 0,9° C avec la valeur mesurée dans les eaux du forage (Fig. 18). L'OMS n'a recommandée aucune valeur pour la température de l'eau de boisson. Par ailleurs, L'eau froide est généralement plus appréciée que l'eau chaude

et la température aura un impact sur l'acceptabilité d'un certain nombre de constituants inorganiques et de contaminants chimiques qui peuvent affecter le goût. Une température élevée de l'eau stimule la croissance des micro-organismes et peut accroître les problèmes liés au goût, à l'odeur, à la coloration et à la corrosion (OMS, 2017). Ces valeurs de température sont supérieures aux valeurs obtenues par Ngouh et al. (2020) dans les eaux de l'aquifère à nappe libre du bassin versant du Nkié (Yaoundé-Cameroun) ; Yaka et al. (2020) dans les eaux souterraines de quelques quartiers de Yaoundé VII (centre Cameroun).

Figure 18. Variation de la température dans les eaux souterraines. V.1.2. Paramètres chimiques

V.1.2.1. Éléments traces métalliques

Dans le lac, en ce qui concerne la colonne d'eau du point d'échantillonnage de la station 1, le Mn est présent dans toute la colonne d'eau, avec une évolution en dents de scie (Fig. 19). La plus faible valeur de Mn est enregistrée à la base de la colonne d'eau et la plus forte au milieu. Quant à La concentration de Fe, elle est nettement plus élevée que celle du Mn, on note une évolution de Fe qui décroit de la surface jusqu'au fond de la colonne d'eau. Par contre le Cu n'est que présent à la surface et le Cd à la surface et à la base à des concentration relativement faibles par rapport aux autres ETM, tant dis que l'Al est présent au milieu et au fond de la colonne d'eau. En moyenne, La distribution quantitative des teneurs en métaux dans la colonne d'eau est de l'ordre suivant : Fe > Al > Cu > Mn > Cd. Pour ce qui est de la colonne d'eau du point d'échantillonnage de la station 2 (Fig. 19), le Mn est aussi présent dans toute la colonne

d'eau, avec des valeurs qui décroient du fond jusqu'à la surface, on note néanmoins de légères disparités à chaque niveau de la colonne d'eau. Pour le Fe, la concentration la plus forte est relevée à la base et la concentration plus faible milieu de la colonne d'eau. Quant au Cu et le Al, leur présence n'est que marquée au fond de la colonne d'eau à une teneur faible pour le Cu mais forte pour le Al. Le Cd par contre est relevé en très faible quantité dans l'ensemble de la colonne d'eau. En moyenne, La distribution quantitative des teneurs en métaux dans cette colonne d'eau est de l'ordre suivant : Al > Fe > Cu > Mn > Cd.

De manière générale, le comportement des ETM dans les deux stations de mesure sont pratiquement les mêmes, avec une prédominance de Fe et Al. On note l'absence de certains ETM (Al, Cu, Cd) soit à la surface, au milieu ou à la base de la colonne d'eau. Afin d'évaluer le risque associé à la présence des contaminants métalliques dans la colonne d'eau, les concentrations mesurées ont été comparées aux critères de l'agence américaine de la protection de l'environnement (USEPA, United States Environmental Protection Agency) en fonction du critère maximum concentration (CMC) et le critère de concentration continue (CCC). Le CMC représente la concentration maximale d'une substance à laquelle les organismes aquatiques peuvent être exposés brièvement sans être gravement touchés, tandis que le CCC représente la concentration la plus élevée d'une substance ne produisant aucun effet néfaste sur les organismes aquatiques y étant exposés quotidiennement pendant toute leur vie (USEPA, 2006). Certains ETM se trouvent à des concentrations supérieures aux teneurs fixées par l'USEPA pour le CMC et le CCC dans certains compartiments de la colonne. La colonne d'eau issue de la station 1 montre que, la teneur de Al (au milieu et base), Cd (à la base) sont supérieures au seuil de CCC, tandis que la concentration de Cu (à la surface) dépasse les teneurs seuils de CMC et CCC (tableau 4). Pour ce qui est de la station 2, les concentrations de Al et de Cu (à base) dépassent les teneurs seuils de CMC et CCC tant dis que la teneur de Cu au milieu de la colonne d'eau est supérieure au seuil CCC (Tab. 4). Cela montre que les ETM présents à chaque niveau de la colonne d'eau (surface, milieu, base) dépassant le seuil CMC et de CCC présentent un risque toxique pour les organismes aquatiques.

Par ailleurs ces ETM ont été retrouvés dans les eaux de nombreux lac africains à des concentrations variables, il s'agit notamment du lac Mariout en Égypte (Saad, 1985), le lac George en Ouganda (Bugenyi, 1982) et le lac McIlwaine au Zimbabwe (Greichus et al., 1978a).

Tableau 4. Comparaison des concentrations des ETM présent dans la colonne des deux stations de prélèvement dans le lac Mboli aux lignes directrices de l'USEPA : CMC et CCC (USEPA, 2006)

Pour ce qui concerne les eaux souterraines, le comportement des ETM est sensiblement le même ou présente de faibles disparités quantitatives pour certains éléments. La concentration de Mn mesurée dans les eaux du forage est identique à celle mesurée dans la source. La teneur de Fe dépasse largement celle de la source avec une différence de 73 ug/l, tandis que la concentration de Cu dans la source est supérieure à celle obtenue au forage avec une différence de 16ug/l. On n'observe presque pas de disparité entre la concentration de Cd obtenue au forage et celle mesurée dans la source, on note juste une petite différence de 1 ug/l. La teneur de Al dans les eaux souterraines se trouve en quantité largement supérieure par rapport aux autres

ETM, sa concentration au forage est deux fois supérieure celle obtenue dans la source. L'ordre d'abondance est : Al > Fe > Cu > Mn > Cd (Fig. 20). Seule la concentration de Al se trouve supérieure à la norme de l'OMS qui recommande une concentration de Al pour les eaux de boisson inférieure à 200 ug/l (OMS 2011). Cela pourrait être dû aux phénomènes d'hydrolyse de la roche riche en Al. Ces résultats sont inférieurs à ceux obtenus par Tohouri et al. (2016) dans les eaux de surface de la région de Bonoua (Sud-Est de la Côte d'Ivoire), par contre ils sont supérieurs aux résultats obtenus par Mbé (2020) dans les eaux souterraines de Nkozoa (Yaoundé, Centre Cameroun), excepté le Mn.

Figure 20. Variation des ETM dans les eaux souterraines. 1.2.2. Cations majeurs

Pour ce qui est des eaux du lac, les cations majeurs et la TZ⁺ ont une évolution hétérogène dans la colonne d'eau dans l'ensemble (Fig. 21). Pour la station 1, on constate que les teneurs des cations majeurs Ca²⁺, Mg²⁺, Na+, K⁺ et TZ⁺ au milieu de la colonne d'eau sont toutes supérieures aux concentrations mesurées à la surface et la base. On note des concentrations de Ca²⁺, Mg²⁺ et Na⁺ au milieu, largement supérieures par rapport à la surface et à la base de la colonne d'eau, tandis que les teneurs de K⁺ et TZ⁺ obtenues au milieu sont faiblement supérieures aux teneurs obtenues à la surface et à la base de la colonne d'eau. La station 2 quant à elle, présente le même comportement dans la colonne d'eau que la précédente. Les teneurs les plus élevées des cations majeurs (Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺, K⁺) et TZ⁺ se trouvent toutes au milieu de la colonne d'eau. Néanmoins on constate qu'ils se trouvent dans l'ensemble à des faibles concentrations par rapport aux autres. Le Ca²⁺ au milieu enregistre la concentration la plus élevée des cations, tandis que TZ⁺ est inférieur à 1 méq/l dans toute la colonne d'eau. Les concentrations des cations majeurs et TZ⁺ obtenues dans les deux stations d'échantillonnage du lac Mboli sont largement inférieures à ceux obtenues par Emmachoua (2017) dans les eaux du bassin versant de Makénéné (Centre-Cameroun).

Au niveau des eaux souterraines, les cations majeurs et TZ⁺ dans l'ensemble présentent des concentrations faibles à l'exception du Ca²⁺ qui est largement supérieur aux autres (Fig. 22). La teneur la plus élevée de Ca²⁺ est rencontrée au niveau des eaux de la source, par contre celles de Mg²⁺ et Na⁺ sont rencontrées des eaux du forage. La teneur de K⁺ au niveau de la source comme au forage est inférieur à 1mg/l. TZ⁺ quant à lui est sensiblement égale dans les eaux de source et du forage. La concentration des cations dans les eaux souterraines se trouvent a des teneurs acceptables par les normes de l'OMS et ANOR. Les résultats obtenus dans ces eaux sont dans l'ensemble similaire à ceux abstenus par Ngouh et al. (2020) dans les eaux de source du bassin versant du Nkié (Yaoundé-Cameroun).

V.1.2.3. Anions majeurs

Pour les eaux du lac, l'évolution des anions et TZ^- dans la colonne d'eau de la station 1 est sensiblement la même pour tous les éléments (Fig. 23). Les concentrations les plus élevées se situent au milieu de la colonne d'eau. On note néanmoins la concentration de HCO3^- au milieu, largement supérieure par rapport aux autres anions (Cl^-, NO3^-, SO4^2-). La TZ^- est très faible à la surface et à la base. Dans l'ensemble, les concentrations les plus basses sont rencontrées à la surface de la colonne d'eau. Au niveau de la station 2, l'évolution des anions et TZ^- dans la colonne d'eau est pratiquement la même que dans la station 1 (Fig. 24). Les concentrations les plus importantes sont rencontrées au milieu de la colonne d'eau à l'exception du SO4^2- dont la concentration la plus élevée se situe à la base de la colonne d'eau. La concentration d'ensemble la plus élevée est celle du NO3^- au milieu de la colonne d'eau. La teneur en Cl^- est inférieure à 1 mg/l, il en est de même pour la TZ^- qui n'atteint pas 1 méq/l dans toute la colonne d'eau. Dans l'ensemble, ces résultats sont largement inférieurs à ceux obtenus par Emmachoua (2017) dans les eaux du bassin versant de Makénéné (Centre-Cameroun).

Au niveau des eaux souterraines, les teneurs des anions sont faibles et présentent un comportement dissemblable. La concentration de Cl^- est très faible, avec des valeurs n'atteignant pas 1 mg/l à la source et au forage. Le NO3^- à une teneur plus élevée au forage. Le SO4^2- tant à disparaitre au niveau du forage, tandis qu'au niveau de la source on rencontre une concentration moyenne. Le HCO3^- est l'anion majeur prédominant de ces eaux, on y rencontre des concentrations largement supérieures par rapport aux autres anions, néanmoins la concentration la plus élevée se situe au niveau de la source. Quant à la TZ^-, les concentrations sont sensiblement égales (Fig. 24). Les anions majeurs présents dans ces eaux se trouvent à des concentrations acceptables par la norme de l'OMS et ANOR pour les eaux de boisson. Ces résultats sont dans l'ensemble similaire à ceux obtenus par Mfonka et al. (2015) dans les eaux du bassin versant du Nchi dans le plateau Bamoun (Ouest Cameroun).

Figure 24. Variation des anions et TZ^- dans les eaux souterraines V.1.2.4. Autres éléments en solutions (NH4⁺, PO4^3-, F^-)

En ce qui concerne les eaux du lac, la concentration de NH4⁺ et de PO4^3- dans la station 1 est faible dans l'ensemble par rapport aux autres, on rencontre les valeurs les plus importantes dans la colonne d'eau respectivement au milieu et à la surface, tant dis que les teneurs les plus basses sont observées respectivement à la base de la colonne d'eau. Les concentrations F^- et SiO2 dans l'ensemble de la colonne d'eau sont inférieures à 1 mg/l (Fig. 25). La distribution dans la station 2 montre que le NH4⁺, PO43-, F^- et le SiO2 sont dans l'ensemble faibles, dans la colonne d'eau, ils sont présents en traces dans ces eaux à l'exception de la teneur de PO4^3-rencontrée au milieu (Fig. 25). Les concentrations de NH4⁺, PO4^3- et F^- dans la colonne d'eau sont dans l'ensemble similaires aux teneurs obtenues par Emmachoua (2017) dans les eaux du bassin versant de Makénéné (Centre-Cameroun). Cependant, on note des disparités entre la teneur de NH4⁺ dans la colonne d'eau du lac Mboli et les eaux du bassin versant de Makénéné qui possède des concentrations largement supérieures. Les teneurs de SiO2 dans la colonne d'eau sont largement inférieures à celles obtenues par Mfonka et al. (2015) dans les eaux du bassin versant du Nchi dans le plateau Bamoun (Ouest Cameroun).

Figure 25. Évolution d'autres éléments en solution dans les colonnes d'eau.

Dans les eaux souterraines, les concentrations de NH4⁺, PO43- F^- et SiO2 sont relativement très faible par rapport à d'autres paramètres chimiques mesurés dans ces eaux. On les observe dans ces eaux pour l'ensemble sous forme de trace. Par ailleurs, ils sont tous présents dans les eaux souterraines à l'exception du F^- au niveau de la source. Les plus fortes concentrations sont rencontrées au forage (Fig. 26). Cependant, Les concentrations NH4⁺, PO4^3-et F^- reconcentrées dans ces eaux se trouvent à des valeurs acceptables par la norme de l'OMS. Par ailleurs, ces teneurs sont similaires à celles obtenues par Emmachoua (2017) dans les eaux du bassin versant de Makénéné (Centre-Cameroun).

Figure 26. Variation d'autres éléments en solution^- dans les eaux souterraines.

V.1.2.5. Oxygène dissous

L'oxygène dissous est la quantité d'oxygène présent en solution dans l'eau à une température donnée. Dans le lac, la teneur en oxygène dissous est un paramètre fondamental de la vie aquatique. Ainsi, la concentration de l'oxygène dans l'eau est contrôlée par plusieurs processus biologiques et chimiques, dont la photosynthèse et la respiration. Pour la station 1, la teneur en oxygène dissous dans l'ensemble varie peu dans la colonne d'eau. Les valeurs obtenues à la surface et au milieu son pratiquement les mêmes tandis que la concentration obtenue au fond de la colonne d'eau diminue légèrement par rapport aux autres niveaux (Fig. 27). Pour ce qui est de la station 2, la concentration en oxygène dissous dans l'ensemble diminue légèrement par rapport à la station 1. Cependant, le même comportement est observé dans la colonne d'eau. On note des teneurs sensiblement égales à la surface et au milieu mais par contre on observe une diminution à la base par rapport aux autres niveaux de la colonne d'eau (Fig. 27). Les teneurs en oxygène dissous d'une manière générale se maintiennent à des valeurs supérieures à 5 mg/l, à l'exception de la base de la colonne d'eau de la station 2, ce qui est bon pour l'écosystème (Monkolo et al., 1993). Les valeurs d'oxygène dissous obtenus dans les deux stations du lac Mboli sont dans l'ensemble supérieurs à ceux obtenus par Madjiki et al., 2013 dans les eaux du lac municipal d'Ebolowa (Sud-Cameroun).

Dans les eaux souterraines, la teneur en oxygène dissous est faible. La teneur la plus élevée est rencontrée au niveau de la source (Fig. 28). Du fait de l'absence de vie aquatique dans ces eaux ces teneurs sont négligeables. Cependant, un appauvrissement en oxygène dissous des approvisionnements en eau peut stimuler la réduction microbienne des nitrates en nitrites et des sulfates en sulfures. Il peut également entraîner une augmentation de la concentration de fer ferreux en solution avec, par la suite, un changement de coloration au robinet quand l'eau est aérée. Aucune valeur guide reposant sur des arguments sanitaires n'est recommandée. Par ailleurs, des niveaux très élevés d'oxygène dissous peuvent stimuler la corrosion des tuyaux métalliques (OMS, 2017).

Figure 28. Variation de l'oxygène dissous dans les eaux souterraines. V.1.2.6. Total des solides dissous (TDS)

Dans les eaux du lac, on observe une évolution de la TDS en dents de scie dans la colonne d'eau au niveau de la station 1 et 2. pour la station 1, le pic est rencontré au milieu tandis que la teneur la plus faible se situe à la surface. Pour ce qui est de la station 2, les teneurs de TDS dans la colonne d'eau, sont dans l'ensemble inférieures à celles obtenues au niveau de la station 1. La concentration la plus forte se situe au milieu tandis que la concentration la plus faible se situe à la base (Fig. 29). Cette évolution en dents de scie de la TDS au niveau des deux stations montre l'hétérogénéité des phénomènes de minéralisation dans la colonne d'eau. Le niveau de la colonne d'eau ayant une TDS élevée montre qui s'y déroule les phénomènes de minéralisation plus important par rapport aux autres niveaux de la colonne d'eau. En moyenne, la TDS de ces eaux est largement supérieures à celle obtenue par Messolo (2020) dans les eaux de l'étang de Nkozoa (Centre Cameroun).

Pour les eaux souterraines, on observe juste une légère différence entre la source et le forage. Néanmoins, la teneur la plus élevée est rencontrée au niveau du forage (Fig. 30). Par ailleurs ces teneurs sont dans l'ensemble inférieures à celles obtenues par Yaka et al. (2020) dans les eaux souterraines de quelques quartiers de Yaoundé VII (Cameroun), par contre elles sont supérieures aux teneurs obtenues par Messolo (2020) dans les eaux souterraines de Nkozoa (Centre Cameroun).

Figure 30. Variation de la TDS dans les eaux souterraines. V.1.2.7. Facies hydrogéochimiques

Pour les deux stations de prélèvements des eaux dans la colonne d'eau associé aux échantillons des eaux souterraines, on constate dans l'ensemble que, les pourcentages de NO3^-et le HCO3^- sont les plus élevés (Fig. 31). L'observation des proportions de ces éléments

majeurs et le diagramme de Piper (Fig. 12) nous a permis de visualiser les différents faciès hydrogéochimiques auxquels appartient chaque échantillon d'eau. Il en ressort que :

- le faciès chloruré et sulfaté calcique et magnésien qui est le plus représenté de ces eaux est rencontré uniquement au niveau des deux stations de prélèvements des eaux du lac Mboli à l'exception de l'échantillon (LMBm 1) de la station 1 ;

- le faciès bicarbonaté calcique et magnésien est rencontré au niveau des eaux souterraines mais aussi dans l'échantillon issu du lac (LMBm 1)

V.2. ORIGINE DES ÉLÉMENTS CHIMIQUES PRESENTS DANS LES EAUX DU LAC ET LES EAUX SOUTERRAINES

V.2.1. Analyse statistique multi-variée

Pour apporter des explications sur le fonctionnement hydrogéochimique des eaux étudiées ainsi que la connaissance des principales origines des paramètres physico-chimiques, l'analyse statistique multi-variée a été effectuée.

V.2.1.1. Matrice de corrélation

La matrice de corrélation présentée dans le tableau 5 avec un niveau de signification Alpha = 0,05 est appliquée au 21variables notamment : pH, T, CE, OD, Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺, K⁺, NH4⁺, PO4^3-, F^-, SiO2, HCO3^- Cl^-, NO3^-, SO4^2-, Fe, Al, Cu, Mn, Cd.

La matrice de corrélation met en évidence de bonne corrélation entre plusieurs ions. C'est le cas observé entre :

- les ions Ca²⁺ et les ions Mg²⁺ (0,96), K⁺ (0,88), Na⁺ (0,87), NH4⁺ (0,91), HCO3^- (0,98),

- les ions Mg²⁺ et les ions K⁺ (0,96), Na⁺ (0,96), NH4⁺ (0,99), HCO3^- (0,97), Cl^- (0,97),

- les ions Na⁺ et les ions K⁺ (0,98), NH4⁺ (0,96), HCO3^- (0,92), Cl^- (0,91) ;

- les ions NH4⁺ et les ions (0,98), HCO3^- (0,93), Cl^- (0,99), SO4^2- (0,83);

De même, on rencontre des corrélations moyennes entre certains ions. C'est le cas observé entre :

- les ions Na⁺ et les ions SO4^2- (0,70) ; - les ions K⁺ et les ions SO4^2- (0,74) ; - les ions PO4^3-et les ions NO3^- (0,76).

Ces différentes corrélation inter-éléments traduisent ainsi leurs origines communes et de l'influence de chaque paramètre dans la minéralisation de ces eaux. C'est ainsi qu'un élément peut avoir plusieurs origines. Il pourrait provenir de l'action humaine mais pourrait aussi avoir des origines géogéniques d'après ces différentes corrélations.

V.2.1.2. Analyse en composantes principales

L'analyse des variables de l'ACP dans le plan factoriel F1- F2 est présentée par la figure 32. Elle montre que ce plan factoriel représente 63,45% de la variance exprimée. Le facteur F1 est le plus important, avec 41,61% de l'inertie totale, le facteur F2 représente 21,70% de la variance exprimée. Ce graphe met en exergue trois grands regroupements des paramètres étudiés dans les points d'eau :

- le groupement entouré du cercle noir, qui prend en compte les ETM (Fe, Cu, Al), le SiO2 et la conductivité électrique (CE). Ce groupement se situe du côté positif du facteur F2. Ce groupement met en évidence les apports de source anthropique (l'érosion mécanique, lessivage des sols)

- le groupement entouré du cercle rouge, qui prend en compte uniquement les paramètres chimiques (Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺, K⁺, NH4^+-, HCO3^-, Cl^-, SO4^2-). Ce groupement se situe du côté positif du facteur F1. Ce dernier met en évidence en bonne partie une minéralisation des eaux liée au contact eau-roche (hydrolyse des minéraux).

- le groupement entouré du cercle jaune, qui prend en compte les paramètres physiques pH, température, et les paramètres chimiques PO4^3-, F^-, NO3^- et l'oxygène dissous. Ce groupement se situe du côté négatif du facteur F2. C'est un groupement d'éléments chimique associé à certains indicateurs de la qualité des eaux. Ce dernier plus diffus traduit une origine mixte (anthropique, atmosphérique, biogénique).

Par ailleurs, deux éléments ne font pas partis des groupements sus cités, notamment le Mn et Cd. Leurs positions rendent ainsi difficile leurs interprétations.

Figure 32. Projection des paramètres physico-chimiques des eaux du lac, de la source et du forage sur le plan factoriel F1 - F2.

Tableau 5. Matrice de corrélation entre les paramètres physico-chimiques des eaux du lac, de la source et du forage

Variables	pH	T	CE	OD	Ca²⁺	Mg²⁺	Na+	K⁺	NH4⁺ PO43-		F^-	Cl^-	NO3^-	SO4^2- HCO3^-	SiO2	Mn	Fe	Cu	Cd	Al
pH	1,00
T	0,38	1,00
CE	-0,23	- 0,96	1,00
OD	0,29	0,83	-0,81	1,00
Ca²⁺	0,07	- 0,07	0,13	0,15	1,00									N = 8
Mg²⁺	0,28	0,07	0,01	0,25	0,96	1,00
Na⁺	0,36	- 0,04	0,10	0,13	0,88	0,96	1,00
K+	0,36	0,11	-0,06	0,29	0,87	0,96	0,98	1,00
NH4⁺	0,35	0,18	-0,11	0,32	0,91	0,99	0,96	0,98	1,00
PO4^3-	0,42	0,25	-0,32	0,35	-0,10	-0,08	-0,14	-0,10	-0,08	1,00
F-	0,64	- 0,04	0,02	0,11	0,23	0,30	0,35	0,33	0,29	0,81	1,00
Cl^-	0,35	0,27	-0,19	0,40	0,91	0,97	0,91	0,94	0,99	- 0,05	0,26	1,00
NO3^-	0,26	0,12	-0,24	0,28	0,35	0,37	0,36	0,42	0,38	0,68	0,76	0,33	1,00
SO4^2-	-0,05	0,25	-0,25	0,31	0,87	0,84	0,70	0,74	0,83	-0,03	0,09	0,87	0,34	1,00
HCO3^-	0,14	- 0,11	0,19	0,10	0,98	0,97	0,92	0,89	0,93	-0,20	0,19	0,92	0,24	0,81 1,00
SiO2	0,05	- 0,10	0,02	-0,51	- 0,25	-0,17	0,00	-0,05	-0,09	-0,22	-0,05	-0,14	-0,12	-0,06 -0,20	1,00
Mn	0,41	0,33	-0,27	0,09	0,32	0,35	0,24	0,22	0,35	0,44	0,42	0,43	0,23	0,53 0,28	0,24	1,00
Fe	0,18	-0,06	0,18	-0,37	0,02	0,07	0,11	0,01	0,09	-0,38	-0,23	0,13	-0,63	0,10 0,13	0,56	0,49	1,00
Cu	-0,41	-0,83	0,85	-0,84	- 0,03	-0,18	-0,15	-0,31	-0,30	-0,34	-0,20	-0,31	-0,49	-0,18 0,01	0,24	-0,01	0,50	1,00
Cd	-0,30	-0,33	0,16	-0,24	- 0,70	-0,71	-0,56	- 0,55	-0,70	0,09	-0,03	-0,78	0,05	-0,75 -0,71	0,11	-0,71	-0,50	0,05	1,00
Al	-0,36	-0,22	0,11	-0,60	- 0,17	-0,20	-0,13	- 0,18	-0,17	- 0,33	-0,30	-0,19	-0,24	0,09 -0,16	0,88	0,25	0,56	0,46	0,03	1,00

Les valeurs en rouge sont significativement différentes de 0 à un niveau de signification alpha = 0,05 ; N = nombre d'échantillon

V.2.2. Origines et facteurs environnementaux qui contrôlent la qualité physico-chimique des eaux du lac et les eaux souterraines étudiées

Le facies hydrochimique (à partir du digramme de piper, 1994) et l'analyse multi-variée (à partir de la matrice de corrélation et de l'analyse en composante principale), nous ont permis à partir des résultats obtenus, de déterminer les principales origines des paramètres physico-chimiques des eaux du lac et les eaux souterraines étudiées. Il en ressort trois principales origines à savoir :

- l'origine anthropique (activités socio-économiques et agricoles pratiquées au niveau du site d'étude)

En effet, la plupart des éléments présents dans ces eaux proviennent en partis de la roche (grès ferrugineux) et des sols (sols ferralitique) qui sont drainés.

En ce qui concerne des ETM (Al, Fe, Cu, Cd, Mn), Ils sont présents dans la croute terrestre à des faibles concentrations et sont libérés par l'altération et l'érosion des roches (Elder, 1988). Le Fe et Al prédominant dans ces eaux, est dû au fait que la lithologie de la zone qui est dominée par les grès ferrugineux (roche sédimentaire détritique constituée essentiellement de quartz, feldspath et d'oxyde de fer). De manière générale, la présence des ETM dans ces eaux pourraient être dû aux phénomènes d'érosion des sols, lessivage des terrains et altération des roches.

Pour les cations majeurs (Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺, K⁺), les bicarbonates (HCO3^-) et la silice (SiO2), leur origine est liée à l'interaction de l'eau chargée d'agent actif (comme le CO2) et la roche. En effet, les minéraux de feldspaths (orthose, albite, anorthite, microcline) et ferromagnésiens (pyroxène, olivine, amphiboles) de la roche sont attaqués par hydrolyse et libèrent ainsi les cations majeurs (Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺, K⁺), les bicarbonates (HCO3^-) et la silice selon les équations à l'annexe 3. Cependant, en absence des roches carbonatées, tous les bicarbonates (HCO3^-) rencontrés sont d'origine atmosphérique (Mfonka et al., 2015). Par ailleurs, le K⁺ pourrait provenir des apports biogéniques et du pluviolessivage des sols (Mfonka et al., 2015), mais aussi des activités anthropiques notamment l'utilisation des engrais chimiques (chlorure de potassium) à des fin agricoles (Emmachoua, 2017). Le K⁺ est le cation majeur ayant la concentration la plus faible dans l'ensemble. Sa faible teneur est

vraisemblablement liée à sa faible mobilité géochimique (Wirmvem et al., 2013a) et son absoption par les plantes (Emmachoua, 2017).

Dans l'ensemble, les nitrates (NO3^-) font partis des éléments chimiques qui prédominent dans ces eaux. Ils constituent le stade final de l'oxydation de l'azote et représente la forme d'azote au degré d'oxydation le plus élevé présent dans l'eau (Ngounou, 2018). Leur origine dans ces eaux pourrait provenir l'application d'engrais, les eaux usées, les décharges rejetées directement dans les eaux de surface (Yao, 2009), les eaux de ruissellement, le lessivage des terres par les précipitations et l'oxydation de l'azote mais également de l'oxydation des nitrites par les bactéries de la nitrification suite à l'infiltration des eaux usées (Mfonka et al., 2015).

En ce qui concerne les ions chlorures (Cl^-) présents dans les eaux étudiées, la géologie de la région met en évidence l'absence de roches évaporites (halite). Leurs présences dans ces eaux pourraient donc être dus aux activités anthropiques des populations locales, notamment par l'utilisation des pesticides, des insecticides et des engrais chimique (chlorure de potassium) lors des activités agricoles et des rejets humains et animaux (Aboudi et al., 2014 ; Rakotondrabe et al., 2017b).

Les ions ammonium (NH4⁺) sont des indicateurs de pollution de l'eau par les rejets organiques d'origines agricole, domestique ou industriel. Leur présence dans les eaux étudiées seraient dues à la décomposition incomplète de la matière organique et du lessivage des sols (Emmachoua, 2017). Leur présence dans les eaux pourrait aussi s'expliquer par Les déjections animales (Audouin, 1991) mais aussi par l'utilisation de certaines gammes de fertilisants synthétiques (Bateman et al., 2007).

Les sulfates quant à eux peuvent provenir de l'oxydation des minéraux sulfurés formant le socle cristallin, mais également de l'oxydation d'espèces sulfurées dans les eaux météoriques formant des précipitations acides (Ollagnier et al., 2007) ainsi que l'utilisation d'engrais chimique et de lessive.

Pour ce qui est des fluorures, ils proviendraient de l'hydrolyse des minéraux ferromagnésien tels que la biotite mais aussi des apports atmosphériques par les pluies et la lixiviation des sols ferralitiques.

Le phosphate est l'un des éléments majeurs qui contribue à la prolifération d'algues et d'autres végétaux sur les cours d'eaux lorsqu'ils sont en concentration excessive. En effet c'est la forme sous laquelle le phosphore peut être assimilé par les êtres vivants en particulier les

végétaux. Leurs origines dans les eaux étudiées seraient liées à l'érosion et le lessivage des sols mais également par les activités anthropiques et les lessives.

V.2. APTITUDE DES EAUX ETUDIEES A L'IRRIGATION

L'agriculture est l'activité dominante de la localité soumis à notre étude, raison pour laquelle nous avons fait une étude sur la qualité des eaux du lac Mboli, de la source et du forage pour évaluer leurs aptitudes à l'irrigation. L'irrigation avec des eaux riches en sels peut entraîner la fixation de sodium par le complexe adsorbant du sol, donc un processus de salinisation, avec ses conséquences éventuelles pour les propriétés du sol : tendance à la dispersion des argiles, à la dégradation de la structure, à la perte de perméabilité et à l'asphyxie des plantes (Gouaidia et al., 2012). A cet effet, les résultats des analyses physico-chimiques ont été projetés sur les digrammes de Wilcox (1948) et de Riverside ou Richard (1954) pour appréhender le risque de salinisation et de sodisation des sols. Ces diagrammes ont été effectués grâce au logiciel DIAGRAMME (Simler, 2005) version 6.61.

Pour ce qui est du digramme de Wilcox, il basé sur la teneur en Na⁺dans l'eau exprimé en pourcentage et la conductivité. Ce pourcentage de Na⁺est obtenu à partir de la formule suivante :

En ce qui concerne le digramme de Riverside, il utilise les valeurs des conductivités des différentes eaux et le SAR (Sodium Absorption Ratio). Dans ce cas, le risque est d'autant plus grand que la conductivité et le SAR sont élevés (Gouaidia et al., 2012). Le SAR est obtenu d'après la formule suivante :

D'après la classification de Wilcox (figure 33), les eaux étudiées sont excellentes dans l'ensemble. La classification de Riverside (Figure 34) montre aussi que ces eaux sont appropriées à l'irrigation du fait de leurs pouvoirs absorbants et conductivités faibles (C0S1). Ces deux classifications montrent en effet, la qualité excellente de l'eau de lac, de la source et du forage pour l'irrigation.

Figure 33 : Aptitude des eaux du lac, de la source et du forage à l'irrigation selon le diagramme de

Figure 34 : Aptitude des eaux du lac, de la source et du forage à l'irrigation selon le diagramme de Riverside.

CONCLUSION

Les résultats d'analyses physico-chimiques des eaux du lac Mboli, de la source et du forage ont montré dans l'ensemble un comportement similaire. Ces eaux sont très faiblement minéralisées sans exception. Spécifiquement, dans le lac, la signature physico-chimique observée dans la colonne d'eau des deux stations de prélèvement du lac Mboli, montre pour la majeure partie des paramètres mesurés, ont+ une évolution à caractère hétérogène le long des deux profils verticaux à l'exception de quelques paramètres tels que la conductivité et la température qui présentent de légères disparités pour leurs évolutions dans la colonne d'eau. Sur le plan environnemental, le pH obtenu à la base des colonnes d'eau peut provoquer des difficultés de développement de la vie aquatique. La teneur en oxygène dissous dans la colonne d'eau se maintient à des valeurs supérieures à 5 mg/l, à l'exception de la base de la colonne d'eau au niveau de la station 2, ce qui est bon pour l'écosystème. Les ETM (Al, Cu, Cd) présents à chaque niveau de la colonne d'eau (surface, milieu, base) dépassant le seuil CMC et de CCC présentent un risque toxique pour les organismes aquatiques. Pour ce qui est des eaux souterraines (source et forage) utilisées comme eau de boisson, la conductivité mesurée dans ces eaux ne respecte pas les normes de l'OMS et ANOR, par contre, seul le pH mesuré au niveau de la source ne respecte pas les normes. Quant aux paramètres chimiques, seul l'Al se trouve à des teneurs supérieures à celle recommandée par l'OMS. En ce qui concerne l'origine des paramètres mesurés, il en ressort dans l'ensemble plusieurs origines à savoir, l'origine géogénique (lithologie et pédologie), l'origine anthropique (activités socio-économiques et agricoles pratiquées au niveau du site d'étude) et l'origine mixte (biogénique, anthropique, atmosphérique). Pour l'aptitude de ces eaux à l'irrigation, les diagrammes de Wilcox et de Riverside nous ont montré que ces eaux sont excellentes pour une utilisation agricole. Cela est dû en partis à leur faible minéralisation.

Le lac Mboli situé dans l'arrondissement de Dizangué, est l'objet principal de notre étude. Il était question dans le cadre de ce travail de contribuer à une meilleure connaissance de la concentration en éléments traces métalliques, mais aussi d'autres paramètres physico-chimiques présents dans la colonne d'eau des stations d'échantillonnages du lac Mboli et d'évaluer la qualité des eaux souterraines utilisées comme eau de boisson par les populations voisines du lac. Cet objectif a été atteint à partir des observations et travaux faits sur le terrain et les analyses effectuées en laboratoire. Pour ce qui est de l'approche méthodologique, il a été question dans le cadre de ce travail, d'effectuer des travaux sur le terrain qui ont permis l'échantillonnage des eaux ainsi que l'analyse in-situ de nombreux paramètres obtenus par une sonde multiparamètre. Seize échantillons ont été obtenus en raison de douze dans le lac, deux dans la source et deux au forage. Les travaux en laboratoire ont été réalisés en fonction de la catégorie d'éléments. Huit échantillons ont été analysés, dont 6 dans le lac, un provenant de la source et un du forage. Les éléments traces métalliques (Fe, Al, Cu, Mn, Cd) ont été obtenus par spectrométrie d'absorption atomique par flamme et les éléments majeurs et d'autres éléments chimiques (HCO3^-, Cl^-, SO4^2- ; NO3^-, Ca²⁺, K⁺, Mg²⁺, Na⁺, F^-, NH4⁺, PO4^3- , Al ³⁺) par chromatographie ionique à phase liquide. Pour le traitement des données, la méthode hydrochimique à partir du logiciel diagramme de Simler et l'analyse statistique multivariée (le logiciel XLSTAT et Excel) ont été utilisées dans le cadre de ce travail. Les résultats d'analyses des eaux du lac et les eaux souterraines nous ont permis d'avoir leurs signatures physico-chimiques. Dans l'ensemble, ces eaux sont acides faiblement acide (4,34 = pH = 6,84), elles sont très faiblement minéralisées (27, 21 = CE = 51,22 uS/cm ; 0,064 = TZ⁺ = 4,941 méq/l ; 0,056 = TZ^- = 4,03 méq/l) avec une température qui oscille de 26,3 à 32,5 °C. La classification d'ordre de grandeur décroissant des éléments majeurs d'après les concentrations moyennes d'ensemble est la suivante HCO3^- > NO3^- > Ca²⁺ > Mg²⁺ > Na⁺ > SO4^2- > Cl^- > K⁺. L'observation des proportions de ces éléments majeurs dans le diagramme de Piper nous a permis de visualiser deux faciès à savoir le faciès chloruré et sulfaté calcique et magnésien qui représente 62,5% des eaux et le faciès bicarbonaté calcique et magnésien qui représente 37,5% des eaux. Pour les colonnes d'eau du lac, la distribution des paramètres physico-chimiques n'est pas homogène le long des profils verticaux a l'exception de la conductivité et la température qui présentent de légères disparités pour leurs évolutions dans la colonne d'eau. Le pH inférieur à 5 mg/l, la teneur en oxygène dissous inférieure à 5 mg/l et les ETM (Al, Cu, Cd) présents à chaque niveau de la colonne d'eau (surface, milieu, base) dépassant le seuil CMC et de CCC présentent un risque toxique pour les organismes aquatiques. Pour ce qui est des eaux souterraines utilisées comme eau de boisson, la conductivité mesurée dans ces eaux ne respecte pas les normes de

l'OMS et ANOR, par contre, seul le pH relevé au niveau de la source ne respecte pas ces normes. Quant aux paramètres chimiques, seul le Al se trouve à des teneurs supérieures à celle recommandée par l'OMS. Dans l'ensemble les eaux souterraines étudiée, sont bonnes pour la consommation d'après leurs signatures physico-chimiques. La matrice de corrélation et l'Analyse en Composante Principale nous ont permis de connaitre les relations et les différentes origines des éléments présent dans ces eaux à savoir, géogénique (lithologie et pédologie), anthropique (activités socio-économiques et agricoles pratiquées au niveau du site d'étude) et mixte (biogénique, anthropique, atmosphérique). Pour l'aptitude de ces eaux à l'irrigation, les diagrammes de Wilcox et de Riverside nous ont montré que ces eaux sont excellentes pour une utilisation agricole. Cela est dû en partis à leur faible minéralisation

A l'issue de la présente étude, les perspectives formulées sont les suivantes :

- augmenter la surface d'investigation au niveau du lac qui permettra de faire une étude complète du lac Mboli;

- faire une étude des paramètres physico-chimique spatio-temporelle en prenant compte des paramètres biologiques et d'autres éléments traces métalliques dans le lac Mboli et les eaux souterraines pour mieux évaluer de façon complète ces eaux;

- évaluer la pollution du lac en prenant en compte des sédiments qui sont un lieu de stockage permanent des ETM.

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ANNEXES

Annexe 1. Résultat complet d'analyse des eaux du lac et les eaux souterraines étudiées

Libele	Unités	MF	S	LMBs 1	LMBm 1	LMBb 1	LMBs 2	LMBm 2	LMBb 2
pH	-	6,67	4,34	6,84	6,57	4,96	6,62	6,35	5,3
T	°C	26,3	27,2	32	32	30,6	32,5	30,9	31
CE	uS/cm	51,22	46,9	27,45	27,38	27,61	27,21	27,31	27,43
OD	mg/l	2,56	3,68	6,04	6,16	5,7	5,18	5,39	3,72
Ca²⁺	mg/l	12,194	20,184	0,165	49,78	4,41	0,206	8,76	2,98
Mg²⁺	mg/l	5,339	3,369	0,54	20,827	1,499	0,609	2,239	0,21
Na⁺	mg/l	7,361	0,617	0,181	15,432	2,277	0,273	0,891	0,187
K+	mg/l	0,965	0,048	0,151	2,597	0,672	0,202	0,345	0,118
NH4⁺	mg/l	0,385	0,018	0,04	1,812	0,164	0,07	0,11	0,043
PO4^3-	méq/l	0,493	0,05	2,263	0,83	0,005	0,109	4,351	0,443
F-	mg/l	0,017	0	0,012	0,014	0,001	0,001	0,025	0,002
Cl^-	mg/l	0,944	0,02	0,736	13,576	0,01	0,082	0,225	0,023
NO3^-	mg/l	12,044	1,311	0,65	23,831	13,349	3,061	39,927	6,264
SO4^2-	mg/l	0,004	3,043	0,81	9,151	1,486	0,152	2,25	3,819
HCO3^-	mg/l	58,95	65,368	0,49	187,56	9,882	1,932	5,856	1,159
SiO2	mg/l	0,764	0,486	0,583	0,584	0,613	0,585	0,563	0,894
Mn	méq/l	0,005	0,005	0,007	0,008	0,002	0,005	0,007	0,008
Fe	mg/l	0,262	0,189	0,287	0,223	0,058	0,192	0,024	0,337
Cu	mg/l	0,078	0,094	0,03	-	-	-	-	0,053
Cd	mg/l	0,003	0,002	0,002	-	0,004	0,002	0,003	0,002
Al	mg/l	0,567	0,28	-	0,101	0,232	-	-	1,553
TZ^-	mg/l	1,187	1,157	0,056	4,032	0,409	0,087	0,793	0,2
TZ⁺	mg/l	1,394	1,315	0,064	4,941	0,46	0,077	0,67	0,177
TDS	mg/l	98,565	94,445	4,306	323,338	34,198	7,1	61,057	15,654
BI	%	8	6	7	10	6	-6	-8	-6

Annexe 2. Relation entre la conductivité électrique et la minéralisation

Annexe 3. Quelques équations de mise en solution des éléments chimiques majeurs

Au cours de l'hydrolyse des minéraux primaires, les bicarbonates, les cations majeurs et la silice sont libérés suivant l'équation :

Minéraux primaires + CO2 + H2O ? HCO3-+ minéraux secondaires + cations + silice

Annexe 5. Caractères d'essentialité et de toxicité de quelques éléments traces. FC : faible concentration (Lamprea, 2009)

Elément	Symbol	Indispensable FC Toxique FC						Commentaires
		Plantes	Animaux	Hommes	Plantes	Animaux	Hommes
Arsenic	As	Non	Oui	Non	Oui	Oui	Oui	Phytotoxique, carcinogénique
Cadmium	Cd	Non	Non	Non	Oui	Oui	Oui	Phytotoxique, bioaccumulation et carcinogénique
Cobalt	Co	Non	Non	Non	Oui	Oui	Oui	Relatv. Phytotoxique, carcinogénique
Chrome	Cr	Non	Non	Non	Oui	Non	Oui	Cr⁺⁶ : toxique, mobile dans le sol, Cr⁺³ Peu toxique pour mammifères
Cuivre	Cu	Oui	Oui	Oui	Oui	Non	Non	Immobile dans le sol, peu toxique
Fer	Fe	Oui	Oui	Oui	Non	Non	Oui	Phytotoxique à pH acide, maladie par déficience
Mercure	Hg	Non	Non	Non	Non	Oui	Oui	Toxique, bioaccumulation
Nickel	Ni	Oui	Oui	Oui	Non	Oui	Oui	Très mobile dans le sol et plantes, carcinogénique
Plomb	Pb	Non	Non	Non	Oui	Oui	Oui	Peu phytotoxique Immobile dans le sol, saturnisme
Sélénium	Se	Oui	Oui	Oui	Oui	< 4ppm		Maladies par déficience
Etain	Sn	Non	Oui	Oui	Non	Oui	Oui	Relativement non toxique
Zinc	Zn	Oui	Oui	Oui	Oui	Non	Non	Facilement complexé dans le sol, peu toxique mammifères

Annexe 5. Sources industrielles et agricoles des métaux présents dans l'environnement (Biney et al., 1995).

Annexe 6. Critère de qualité de l'eau destinée à la consommation humaine de quelques paramètres physico-chimiques d'après L'ANOR et l'OMS

Annexe 7. Concentrations de quelques éléments traces métallique définissant les limites de qualité d'une eau potable (OMS)