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2022

Impact de l’utilisation du chlorure de sodium utilisé en pulvérisation pour lutter contre le développement de la jacinthe d’eau Eichhornia crassipes sur la qualité physico-chimique d’un écosystème semi-artificiel

Nadège Chimène Guézo, Emile Didier Fiogbé, Hervé Kouessivi Janvier Bokossa, Allassane Ouattara, Virgile Ahognidé Assogba et Paul Essétchi Kouamelan

Résumés

Afin d’assurer la préservation et la valorisation des écosystèmes aquatiques menacés par la jacinthe d’eau Eichhornia crassipes, des méthodes basées sur le chlorure de sodium NaCl ont été mises au point pour lutter contre la prolifération de cette macrophyte envahissante. Cette étude évalue l’impact de la technique mise au point sur la qualité physico-chimique de l’eau et présente l’état physico-chimique de l’eau d’un écosystème semi-artificiel (étang) suite à la pulvérisation des plantes de jacinthe à base de solution chlorure de sodium (NaCl). Le but de l’étude est de préserver les risques écologiques d’une telle méthode de lutte en milieu réel. L’expérience a été réalisée dans un étang de 11 mètres de long et de 3 mètres de large, couvrant une surface de 33 mètres carrés. La partie occupée par les plantes de jacinthe représente les 2/3 de la surface de l’étang. L’étang contenait au départ un volume d’eau estimé à 34,1 mètres cubes. L’eau de mer a été utilisée pour pulvériser les plantes de jacinthe. Cette pulvérisation a été réalisée en une seule journée et le volume de solvant pulvérisé au mètre carré était de 11,32 litres. Les paramètres physico-chimiques de l’eau de même que les substances chimiques eutrophisantes ont été mesurés au début (avant pulvérisation), aussitôt après la pulvérisation et ceci tous les cinq jours après pulvérisation sur une période de 25 jours. Au terme de l’étude, la salinité est passée de 0,10 à 0,27 gramme par litre pour un volume final d’eau de 13,6 mètres cubes. La concentration du milieu en sels nutritifs a significativement augmenté. Il en résulte une augmentation significative de la conductivité de l’eau, conséquence de l’augmentation des sels minéraux issus de la décomposition et de la minéralisation des feuilles mortes des plantes de jacinthe dans le milieu.

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Texte intégral

Introduction

1Les activités anthropiques à caractère socio-économique couplées à celles des processus naturels (érosion des sols, précipitation, évaporation, ruissellement des eaux fluviales) accélèrent la dégradation des ressources en eau de surface (Aw et al., 2011). Ces écosystèmes se trouvent alors enrichis en azote et en phosphore, principales composantes des matières organiques, et conviennent ainsi à la prolifération de la jacinthe d’eau (PGIPAP, 2010). La prolifération de la jacinthe d'eau engendre d'importants impacts sur les écosystèmes, mais également sur les populations et leurs activités économiques, donnant lieu à des effets désastreux pour l’agriculture, la pêche, la production d’électricité, les transports, la santé publique, les moyens de subsistance et les conditions de vie (Hussain et al., 2016 ; Rutabagaya, 2017 ; Honlah et al., 2019). En raison de ses impacts écologiques et socio-économiques, elle fait partie des «100 espèces envahissantes parmi les plus néfastes au monde », selon l’Union Mondiale pour la Nature (Lowe et al., 2007). Plusieurs méthodes, autant physiques, chimiques que biologiques ont été adoptées pour lutter contre son expansion. La lutte physique est basée sur l’arrachage manuel et mécanique des plantes. Elle a été la première méthode utilisée et a longtemps été privilégiée par rapport aux autres méthodes dans les pays dits en développement (Dugast, 1992). La méthode biologique s'est concentrée sur l'identification de plusieurs agents biologiques (insectes et champignons) comme agents de neutralisation des plantes de jacinthe (Chen et al., 2005 ; Wilson et al., 2007 ; Dagno et al., 2012 ; Hussain et al., 2016 ; Jones et al., 2018). Toutefois, l’utilisation de ces pathogènes est principalement orientée vers une application couplée à d’autres techniques de lutte, biologiques ou chimiques. (Charudattan, 2001 ; Byrne et al., 2010). Quant à la lutte chimique, de nombreux pesticides sont à l’heure actuelle utilisables, présentant chacun des niveaux d’efficacité et de toxicité différents (Lugo et al., 1988 ; Akinyemiju et Bewaji, 2007). De ce fait, les chercheurs ont préféré éviter cette forme de lutte par manque de maitrise des effets négatifs sur l’écosystème et la santé, car les plans d'eau ciblés sont également utilisés pour l’approvisionnement en eau potable (Rutabagaya, 2017).

2Selon Wilson et al. (2001), la salinité, la température et les nutriments sont considérés comme des facteurs qui gouvernent la croissance des plantes de jacinthe en zone estuarienne. De nombreuses recherches ont montré que le chlorure de sodium (NaCl) est susceptible d’affecter la croissance, et donc la survie des végétaux aquatiques envahissants (Salvinia molesta, Pistia stratiotes et Eichhornia crassipes) (DCGTx, 1990 ; Egnankou et al., 2016). Ces différentes études sont cependant plus focalisées sur l’intrusion saline, comme ce fut le cas en Côte d’Ivoire où l’augmentation de la salinité de l’eau par l'ouverture de la passe du fleuve Comoé à Grand-Bassam a provoqué la mortalité des plantes de jacinthe avant leur évacuation vers l'océan Atlantique. Cette opération a entrainé des modifications hydrologiques, sédimentaires et écologiques de la zone lagunaire proche de la passe, créant une nouvelle zone estuarienne (Sankaré et al., 1991). Néanmoins, étant donné que cette espèce présente une incompatibilité avec le chlorure de sodium, des méthodes de lutte en pulvérisation à base du NaCl ont été envisagées et testées avec succès contre son développement (Guézo et al., 2017) en vue de minimiser les effets négatifs que l’augmentation de la salinité pourrait générer, tant sur les êtres vivants que sur l’hydrologie et l’écologie des plans d’eau infestés. L’objectif fixé par cette étude est d’évaluer l’impact de cette technologie de lutte sur la qualité physico-chimique de l’eau à la suite de la pulvérisation du système foliaire des plantes de jacinthe.

Matériel et méthode

3Le Laboratoire de recherche sur les zones humides (LRZH) de la Faculté des sciences et techniques (FAST) de l’Université d’Abomey-Calavi (Bénin) a servi de cadre pour la réalisation de cette étude. Un étang de 11 mètres de longueur, 3 mètres de largeur, 1,5 mètre de profondeur a servi de milieu de culture. Un tel écosystème a été choisi, car ce dernier regorge des organismes (phytoplancton, zooplanton, macroinvertébrés et quelques espèces ciclydae et de cannidae) dont la répartition dynamique dépend d'un ensemble de facteurs environnementaux que sont : la température de l'eau, la pénétration de la lumière, la chimie de l’eau (Onyema et Ojo, 2008). Le volume initial d’eau contenu dans l’étang était au départ (avant la pulvérisation) estimé à 34,1 mètres cubes (figure 1A). Les plantes de jacinthe produites in situ ont servi de matériel biologique. Il s’agissait des plantes adultes d’une hauteur moyenne de 40 centimètres. En effet, selon les travaux menés par Guézo (2020), pour des solutions ayant une dose de salinité allant de 32 grammes par litre et plus, pulvérisées à raison de 11,32 litres par mètre carré, à l’aide d’un dispositif ayant une pression maximale de 50 bars, la jacinthe d’eau ne peut survivre. De ce fait, un compresseur d’air de marque Brumath, auquel est relié un pistolet pulvérisateur, nous a servi à pulvériser les plantes. L’eau de mer ayant une concentration NaCl  de 34,68 grammes par litre a été utilisée pour pulvériser les plantes. Un multiparamètre de marque Calypso été utilisé pour la mesure in situ de certains paramètres physico-chimiques. Des kits Hach ont été utilisés pour le dosage de certains paramètres physico-chimiques et les lectures ont été faites à l’aide d’un spectrophotomètre de marque Lande LT200. Un colorimètre de marque DR890 nous a servi pour la détermination des matières en suspension et un DBOmètre de marque OxiTop a été utilisé pour mesurer la DBO5.

Figure 1. Dispositif expérimental montrant le niveau de l’étang et l’aspect des avant (A – à gauche) et un (01) mois après (B – à droite) la pulvérisation des plantes

4L’échantillonnage de l’eau des différents milieux (eau libre et eau sous jacinthe) a été réalisé avant et après pulvérisation, et ceci tous les cinq jours après la pulvérisation, sur une période de 25 jours. En eau libre, comme en eau sous jacinthe, trois différents points ont été ciblés, lesquels ont servi de point de prélèvement du début jusqu’à la fin des essais. L’échantillonnage de l’eau a été réalisé entre 9 heures et 12 heures. Les échantillons ont été recueillis dans des flacons de 0,5 litre et conservés à 4°C jusqu’aux analyses. L’accent a été principalement mis sur les paramètres associés à l’eutrophisation (Ryding et Rast, 1994). Les paramètres, tels que la température, la conductivité, la salinité, le potentiel hydrogène (pH), l’oxygène dissous, ont été mesurés in situ ; tandis que la demande chimique en oxygène (DCO) ; la demande biochimique en oxygène (DBO5), la concentration des différents milieux en nitrates (NO3) en nitrites (NO2) ; en ammoniac (NH3) en azote total (Nt) ; en orthophosphates (PO43-) ; en phosphore total (PTot) et les matières en suspension (MES) ont été mesurées au laboratoire. Suite à l’analyse des échantillons, l’Indice de Pollution Organique (IPO) nous a permis d’évaluer le degré de pollution de l’écosystème suite à la décomposition des plantes mortes de jacinthe. Celui de biodégradabilité nous a permis d’évaluer l’aptitude de l'eau usée à se biodégrader.

5Indice de pollution organique (IPO)

6L’IPO a été mis au point en répartissant les valeurs des polluants en cinq classes (tableau 1). À la suite de l’analyse des échantillons, la classe à laquelle appartient chacun des polluants analysés a été déterminée et ensuite, la moyenne a été calculée (tableau 2). Pour cet indice, il faut obtenir les données pour quatre paramètres, soit la DBO5, l’ammonium, les nitrites et les phosphates (Leclercq, 2001).

Tableau 1. Les limites des classes de l’Indice de pollution organique (IPO)

Paramètres

DBO5

Ammonium

Nitrites

Phosphates 

Classes 

mg-O /l 

2

mg-N/l 

μg-N/l 

μg-P/l 

5 

< 2 

< 0,1 

15 

4 

2 – 5 

0,1 – 0,9 

6 – 10 

16 – 75 

3 

5,1 – 10 

1 – 2,4 

11 – 50 

76 – 250 

2 

10,1 – 15 

2,5 – 6 

51 – 150 

251 – 900 

1 

> 15 

> 6 

> 150 

> 900 

 (Leclercq, 2001)

Tableau 2. Interprétation de la moyenne des classes obtenues dans le tableau précédent

Moyenne des classes 

Niveau de pollution organique 

5,0 – 4,6 

Nulle 

4,5 – 4,0 

Faible 

3,9 – 3,0 

Modérée 

2,9 – 2,0 

Forte 

1,9 – 1,0 

Très forte 

 (Leclercq, 2001)

7Indice de biodégradabilité

8On pourra considérer selon le rapport DCO/DBO5 que l’aptitude à la biodégradation est plus ou moins favorable à un traitement biologique, les règles suivantes étant généralement retenues :

9– DCO/DB05 < 3 effluents facilement biodégradables

10– 3 < DCO/DB05 < 5 effluents moyennement biodégradables

11– DCO/DB05 > 5 effluents difficilement biodégradables, voire non biodégradables (Rodier et al., 2009).

12Le test non paramétrique a été appliqué pour vérifier si les valeurs obtenues suivaient une distribution normale. Celui de Mann-Whitney a été utilisé pour tester la variabilité des paramètres physico-chimiques en vue de comparer les différences significatives des paramètres entre l’eau sous jacinthe et l’eau libre. Les comparaisons ont été faites sur la base des valeurs moyennes obtenues au niveau des différents points de prélèvements en eau libre par rapport à celles de l’eau sous jacinthe. L’analyse de variance (ANOVA), quant à elle, nous a permis de comparer les différences significatives des paramètres entre les deux milieux en fonctions des différents jours. Ces analyses ont été réalisées à l’aide du logiciel Statistica, version 6, et les graphiques avec Microsoft Office Excel 2010. La matrice de corrélation a été établie pour montrer les coefficients de corrélation entre les différents paramètres. La corrélation est supposée significative entre deux variables pour un coefficient de corrélation supérieur ou égal à 0,50. Afin d’obtenir une meilleure affectation des paramètres à chaque milieu, une Analyse en composantes principales (ACP) a été réalisée sur les valeurs moyennes des différents paramètres. Notons que cette analyse a été réalisée avec le logiciel R, version 2.15.3, muni du forfait FactoMineR.

Résultats

13pH et température

  • 1 L’ensemble des figures 2 est présenté en annexe.

14Le pH en eau sous jacinthe a varié de 6,05±0,25 à 5,75±0,05 avec une moyenne de 5,84. En eau libre, la valeur de celle-ci est passée de 5,73±0,29 à 5,83±0,12 et la moyenne est de 5,83 (figure 2A1). Le volume d’eau restant dans l’étang à la fin des essais étant estimé à 13,6 mètres cubes. La température quant à elle constitue un facteur important pour le fonctionnement des écosystèmes aquatiques. L’activité métabolique des organismes aquatiques est donc accélérée lorsque la température de l’eau s’accroit. Les valeurs obtenues pour la température en eau sous jacinthe sont comprises entre 29,78±0,14 et 29,04±0,18°C avec une moyenne de 29,19°C. En eau libre, les valeurs varient de 29,78±0,10 à 28,81±0,07°C et la moyenne est de 29,11°C (figure 2B). L’analyse de variance à un critère de classification montre qu’il n’y a pas de différence significative entre les valeurs observées dans les deux milieux (p˃0,05).

15Salinité et conductivité

16La salinité en eau sous jacinthe varie de 0,10±0,00 à 0,27±0,02 gramme par litre, tandis que celle obtenue en eau libre est passée de 0,11±0,01 à 0,25±0,00 gramme par litre. Les moyennes obtenues en eau sous jacinthe et en eau libre sont respectivement 0,24 et 0,21 gramme par litre (figure 2C). L’analyse de variance à un critère de classification montre qu’il n’y a pas de différence significative entre les valeurs observées dans les deux milieux (p˃0,05). Quant à la conductivité, les valeurs obtenues en eau sous jacinthe ont varié de 172,75±0,75 à 489,65±23,45µs/cm et celles en eau libre, de 174,44±1,44 à 448,94±0,96 µs/cm. Les moyennes obtenues en eau sous jacinthe et en eau libre sont respectivement de 429,86 et 376,08 µs/cm (figure 2D). Le logiciel Anova présente des différences significatives entre les valeurs observées dans les deux milieux (p<0,05).

17Oxygène dissous et matières en suspension

18Les valeurs de l’oxygène dissous ont significativement varié (p<0,05) en eau libre comme en eau sous jacinthe. En eau sous jacinthe ces valeurs ont varié de 1,5±0,00 à 0,90±0,20 milligramme par litre et la moyenne est de 1,14 milligramme par litre. En eau libre, les valeurs sont passées de 3,25±0,05 à 5,40±0,01 milligrammes par litre et la moyenne est de 3,50 milligrammes par litre. La moyenne en eau sous jacinthe est inférieure à la moyenne obtenue en eau libre (figure 2E). Les matières en suspension comprennent toutes les matières minérales ou organiques qui ne se solubilisent pas dans l’eau. La teneur du milieu en matières en suspension a varié de 13,50±5,50 à 58,00±5,00 milligrammes par litre en eau sous jacinthe avec une moyenne de 33,08 milligrammes par litre, alors que celle en eau libre est comprise entre 15,13±0,16 et 25,10±0,18 milligrammes par litre avec une moyenne de 20,26 milligrammes par litre (figure 2F). L’analyse de variance à un critère de classification montre qu’il y a de différence significative entre les valeurs observées dans les deux milieux (p<0,05).

19Total des solides dissous (TDS)

20Le TDS en eau sous jacinthe a varié de 87,11± 0,06 à 247,10±11,90 milligrammes par litre avec une moyenne de 207,13 milligrammes par litre. En eau libre, les valeurs varient de 88,60± 0,06 à 226,65±0,32 milligrammes par litre et la moyenne est de 176,01 milligrammes par litre (figure 2G). Anova présente des différences significatives entre les valeurs observées dans les deux milieux (p<0,05).

21Demande chimique en oxygène (DCO) et Demande biochimique en oxygène (DBO5)

22Les valeurs obtenues pour la DBO5 en eau sous jacinthe ont varié de 15,36±0,82 à 68,61±1,09 milligrammes par litre, avec une moyenne de 60,73 milligrammes par litre. Ces mêmes valeurs ont varié de 9,93±0,32 à 27,55±1,20 milligrammes par litre, avec une moyenne de 19,68 milligrammes par litre en eau libre. Les valeurs obtenues en eau sous jacinthe sont nettement supérieures à celles obtenues en eau libre (figure 2H). Quant à la DCO, les valeurs obtenues en eau sous jacinthe varient de 36,21±0,80 à 131,91±5,96 avec une moyenne de 105,15 milligrammes par litre et les valeurs obtenues en eau libre varient entre 28,69±0,27 et 61,69±1,20 avec une moyenne de 48,34 milligrammes par litre. Les valeurs obtenues en eau sous jacinthe sont nettement supérieures à celles obtenues en eau libre (figure 2I). L’analyse de variance à un critère de classification montre qu’il y a de différence significative entre les valeurs observées tant pour la DCO que la DBO5 dans les deux milieux (p<0,05).

23Nitrites et nitrates

24La figure 2J montre la variation de la concentration du milieu en nitrites. Cette concentration a une valeur de 0,02±0,00 milligramme par litre en début d’expérience et est toujours de 0,02±0,00 milligramme par litre en fin d’expérience, et ceci en eau sous jacinthe avec une moyenne de 0,03 milligramme par litre. En eau libre, cette même valeur est passée de 0,04±0,00 à 0,02±0,00 avec une moyenne de 0,03 milligramme par litre. Le logiciel Anova ne présente pas de différence significative entre les valeurs observées dans les deux milieux (p˃0,05). Les valeurs de la concentration du milieu en nitrate ont varié de 16,90±2,10 à 12,90±0,10 en eau sous jacinthe avec une moyenne de 23,55 milligrammes par litre. En eau libre cette concentration varie de 3,03±0,05 à 12,13±0,05 avec une moyenne de 17,36 milligrammes par litre. La concentration moyenne en eau sous jacinthe est supérieure à celle obtenue en eau libre (figure 2K). L’analyse de variance à un critère de classification montre qu’il y a de différence significative entre les valeurs observées dans les deux milieux (p<0,05).

25Ammoniac et azote total

26L'évaluation de la concentration du milieu en ammoniac révèle une concentration comprise entre 11,00±2,00 et 39,00±5,00 milligrammes par litre en eau sous jacinthe, et a varié de 7,07±0,06 à 20,08±0,14 milligrammes par litre en eau libre. Il faut noter que la valeur moyenne de la concentration en ammoniac en eau sous jacinthe (38,67 milligrammes par litre) est supérieure à celle obtenue en eau libre (25,01 milligrammes par litre) (figure 2L). La concentration du milieu en Azote total obtenue lors des échantillonnages a varié de 0,57±0,10 à 5,70±1,17 milligrammes par litre en eau sous jacinthe avec une moyenne de 3,62 milligrammes par litre. En eau libre, celle-ci est passée de 1,45±0,05 à 4,62±0,09 milligrammes par litre avec une moyenne de 2,87 milligrammes par litre (figure 2M). Le logiciel Anova présente de différence significative entre les valeurs observées tant pour l’azote ammoniacal que pour l’azote total dans les deux milieux (p<0,05).

27Phosphore total et orthophosphates

28La concentration en phosphore total est passée de 0,37±0,23 à 1,33±0,19 milligramme par litre avec une moyenne de 1,30 milligramme par litre en eau sous jacinthe et de 0,77±0,02 à 1,36±0,48 milligramme par litre avec une moyenne de 1,28 milligramme par litre en eau libre. La concentration moyenne de la teneur en phosphore total en eau sous jacinthe est légèrement supérieure à celle obtenue en eau libre (figure 2N). Les valeurs de la concentration en orthophosphates obtenues ont varié de 0,38±0,12 à 0,80±0,13 milligramme par litre avec une moyenne de 0,63 milligramme par litre en eau sous jacinthe. En eau libre, celles-ci ont varié de 0,13±0,01 à 0,48±0,01 milligramme par litre avec une moyenne de 0,32±0,18 milligramme par litre. La concentration moyenne des orthophosphates en eau sous jacinthe est supérieure à celle obtenue en eau libre (figure 2O). L’analyse de variance à un critère de classification montre qu’il y a de différence significative entre les valeurs observées tant pour le phosphore total que pour les orthophosphates dans les deux milieux (p<0,05).

29Corrélation entre les paramètres physico-chimiques

30Les valeurs de Fisher de l’analyse de variance montrant les niveaux de significativité entre les paramètres physico-chimiques sont résumées dans le tableau 3. Le tableau 4 présente les coefficients de corrélation entre les différents paramètres enregistrés en eau libre comme en eau sous jacinthe. L’analyse de ce tableau révèle une corrélation positive et significative entre la conductivité de l’eau et les teneurs des différents milieux en composés azotés (excepté les nitrites), les composés phosphorés, la DBO5, la DCO, les matières en suspension, la salinité et le total des solides dissous. Cependant, la corrélation est négative et significative entre l’oxygène dissous et les teneurs des différents milieux en composés azotés (excepté les nitrites), les composés phosphorés, la DBO5, la DCO, les matières en suspension, la salinité et le total des solides dissous.

Tableau 3. Valeurs de Fisher de l’analyse de variance montant les niveaux de signification entre les paramètres physico-chimiques.

Tableau 3. Valeurs de Fisher de l’analyse de variance montant les niveaux de signification entre les paramètres physico-chimiques.
52 3-3+43-

Tableau 4. Matrice de corrélation entre les paramètres physico-chimiques

Ph

Tem

O2

Cond

Sal

TDS

NH3+

NO2

NO3-

NT

PT

MES

PO43-

DBO5

DCO

pH

1,00

Tem

0,25

1,00

O2

-0,04

-0,28

1,00

Cond

0,01

-0,53

-0,14

1,00

Sal

-0,01

-0,53

-0,12

0,99

1,00

TDS

0,01

-0,53

-0,15

1,00

0,99

1,00

NH3+

0,04

-0,42

-0,39

0,77

0,75

0,77

1,00

NO2

0,30

0,37

0,13

-0,27

-0,26

-0,27

-0,14

1,00

NO3-

0,31

0,10

-0,41

0,15

0,14

0,14

0,30

0,29

1,00

NT

-0,03

-0,65

-0,05

0,74

0,73

0,74

0,60

-0,19

-0,05

1,00

PT

-0,27

-0,56

0,07

0,76

0,77

0,76

0,59

-0,06

0,18

0,63

1,00

MES

-0,12

-0,01

-0,40

0,28

0,27

0,28

0,47

-0,02

0,51

0,03

0,36

1,00

PO43-

0,06

-0,26

-0,38

0,52

0,49

0,52

0,38

-0,27

0,18

0,61

0,46

0,46

1,00

DBO5

-0,24

-0,24

-0,59

0,60

0,57

0,60

0,66

-0,38

0,18

0,50

0,50

0,68

0,76

1,00

DCO

-0,21

-0,30

-0,59

0,68

0,65

0,68

0,71

-0,38

0,16

0,61

0,54

0,58

0,78

0,98

1,00

Température (temp), salinité (sal), conductivité (cond), oxygène dissous (O2), matières en suspension (MES), Total des solides dissous (TDS), demande biochimique en oxygène (DBO5), demande chimique en oxygène (DCO), Nitrites (NO2 ), nitrates (NO3-), azote total (NT) , ammoniac (NH3+ ), phosphore total (PT) et orthophosphate (PO43-).  

31La figure 3 retrace l’ACP réalisée avec les différents paramètres. Il en ressort que le milieu sous jacinthe est caractérisé au 5e jour par une forte concentration en nitrates. À partir du 10e jour jusqu’à la fin des essais, ce même milieu est caractérisé par les valeurs élevées des paramètres tels que l’azote total, la conductivité, la salinité, le TDS, le phosphore total, l’ammoniac, les orthophosphates, les matières en suspension, la DCO et la DBO5. L’eau libre quant à elle est caractérisée du 15e jour jusqu’ à la fin des essais par une augmentation de sa concentration en oxygène dissous.

Figure 3. Analyse à composante principale des variables physico-chimiques

Figure 3. Analyse à composante principale des variables physico-chimiques

Température (temp), salinité (sal), conductivité (cond), oxygène dissous (O2), matières en suspension (MES), Total des solides dissous (TDS), demande biochimique en oxygène (DBO5), demande chimique en oxygène (DCO), Nitrites (NO2 ), nitrates (NO3-), azote total (NT) , ammoniac (NH3+ ), phosphore total (PT) et orthophosphate (PO43-), EL=eau libre, EJ=eau sous jacinthe.

32Indices de pollution organique et de biodégradabilité (IPO)

33Concernant l’indice de pollution organique, dans le cas de notre étude, on peut obtenir la moyenne des classes pour trois paramètres seulement, à savoir les nitrites, les orthophosphates et la DBO5. Ainsi, la valeur moyenne obtenue pour la DBO5 est de 105,15 milligrammes –O2 par litre. Cette valeur comparée à la limite des classes de l’Indice de pollution organique (IPO) nous renvoie à la classe1. Celle des nitrites nous renvoie à la troisième classe et celle des orthophosphates à la classe1. L’Indice de pollution organique est de : IPO = (1 + 3 +1) / 3 = 1,67 ; ce qui indique une très forte pollution organique du milieu.

34Quant à l’indice de biodégradabilité, pour calculer ce rapport, on a : la valeur moyenne de la DCO, qui est de 105,15 milligrammes par litre et celle de la DBO5, qui est de 60,73 milligrammes par litre. Le résultat du rapport obtenu (1,73) est compris entre 1,5 et 2,5 donc inférieur à 3 ce qui permet de tirer la conclusion que bien que fortement polluée, cette eau est facilement biodégradable.

Discussion

35Une bonne connaissance des caractéristiques physico-chimiques permet d’apprécier le degré de productivité et la qualité d’un écosystème (Zinsou et al., 2016). L’étude de l’impact de l’utilisation du NaCl, utilisé en pulvérisation pour lutter contre le développement de la jacinthe d’eau à travers les caractéristiques physico-chimiques mesurées, montre que les valeurs moyennes obtenues pour les paramètres tels que le pH, la température, la conductivité, les matières en suspension, les nitrites, les nitrates et l’ammoniac sont de nature à favoriser la croissance des organismes aquatiques. Notamment parce qu'elles sont en phase avec les préférendums écologiques ou physiologiques de ces organismes, dont les fonctions comme la consommation d’oxygène, de nourriture et la vitesse de réaction de certaines enzymes dépendent notamment de la température de l’eau (Covich et al., 1999). Certes, les valeurs obtenues pour la DBO5, la DCO, l’azote total, le phosphore total, les orthophosphates, l’oxygène dissous, la conductivité et le TDS sont en déphasage avec les normes recommandées pour l’élevage des espèces aquacoles en milieu tropical. L’Indice de pollution organique calculé montre une forte pollution de l’eau du point de vue organique. En effet, selon Mama et al (2011) la décomposition des végétaux aquatique occasionne une importante consommation d’oxygène dissous et s’accompagne d’une désoxygénation du milieu, en particulier à l’interface eau/sédiment. Le dispositif expérimental étant privé de tout système d’apport d’eau au cours de l’expérimentation, cette forte pollution de l’eau est liée à la présence excessive de matière organique issue de la décomposition des plantes mortes de jacinthe dans le milieu. Ces résultats sont corroborés par ceux obtenus par Adékoya (2000) qui ont utilisé le glyphosate pour pulvériser les plantes de jacinthe à la suite de l’infestation du canal de pêcherie de Eré au sud-ouest du Nigéria. Ces résultats corroborent également ceux de Lugo et al (1998) qui ont utilisé d’autres types d’herbicides (diquat et 2,4-D amine) pour pulvériser les plantes de jacinthe ayant envahi le réservoir de Dam situé dans la zone métropolitaine de Mexico.

36L’objectif d’élimination des plantes de jacinthe a été atteint, mais la physico-chimie du milieu a connu une modification, notamment une diminution de l’oxygène dissous dans le milieu et une augmentation de la conductivité de l’eau, de la DCO et de la DBO5 à la suite de la décomposition des plantes de jacinthe les jours suivant la pulvérisation. Cependant, l’indice de biodégradabilité calculé révèle la facilité de cette eau à se biodégrader. En effet, Wang et al (2020) ont montré que les bactéries hétérotrophes sont capables de stimuler la dégradation de la matière organique dans les systèmes aquatiques. De plus, selon Delmas (1980), les processus de minéralisation de la matière organique sont sous la dépendance de nombreux facteurs comme la nature et le volume des apports au niveau du fond, les conditions d'oxydoréduction freinant ou favorisant l'activité de biodégradation. Par ailleurs, selon Ben Moussa et al (2012), les paramètres comme la conductivité et le TDS sont étroitement liés à la nature et à la concentration de substances dissoutes du milieu. Ainsi, une faible conductivité pour un cours d’eau est également synonyme d’une faible minéralisation des sels en présence dans le milieu. Les valeurs élevées de la conductivité et du TDS stipulent la présence excessive de minéraux et cela pourrait se traduire par la minéralisation de la matière organique issue de la décomposition des plantes de jacinthe par les bactéries hétérotrophes et de leur concentration dans le milieu du fait de la diminution du volume d’eau après la pulvérisation. Le sel (chlorure de sodium) étant un produit naturel indispensable à la fois tant l’homme que pour les animaux et les végétaux, la mise au point des techniques de lutte contre cette peste aquatique basée sur son utilisation présente l’avantage de limiter les risques toxicologiques du milieu. En effet, les nombreux produits chimiques utilisés tels que l’acide 2,4-dichlorophenoxyacetique (2,4-D) (Lugo et al., 1988 ; Land Protection, 2007) ou le KWHO2 (Chu et
al., 2006) ont un double impact sur les écosystèmes (toxicité pour les espèces animales et végétales d’une part et modifications physico chimiques après décomposition des plantes d’autre part) infestés par cette macrophyte envahissante.

Conclusion

37Les résultats de nos travaux montrent que l’écosystème est affecté par une pollution organique à suite de la décomposition des plantes dans le milieu. Cette pollution se traduit par la baisse du taux d’oxygène dissous et l’excès des nutriments (phosphore, azote ammoniacal). Le dispositif utilisé dans le cadre de notre étude est un milieu purement lentique. La reprise des essais en milieu lotique et l’augmentation de la durée de l’expérience s’avèrent indispensables en vue de comparer et d’évaluer l’impact de cette technique sur les deux écosystèmes différents. De plus, l’application de cette méthode de lutte pendant la période de crue amoindrirait le risque d’eutrophisation du milieu après la mort et la décomposition des plantes.

Nous remercions la banque mondiale qui dans le cadre du programme international de master et de doctorat sur les changements climatiques, la biodiversité et l’agriculture durable (CCBAD) a soutenu financièrement cette recherche. Nous remercions également le docteur Adjahouinou Clément pour nous avoir initiés aux techniques de dosage de bon nombre de paramètres liés à la physico-chimie de l’eau, et les docteurs Odouatan Ahmed, Hazoume Rodrigue et Koudenounkpo Cosme pour le traitement statistique des données.

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Bibliographie

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Annexe

Figures 2. Variation des paramètres physico-chimiques avant et après la pulvérisation.

A-pH

B- température

C-salinité

D- conductivité

E-oxygène dissous

F- matières en suspension,

G- Total des solides dissous

H-demande biochimique en oxygène

I- demande chimique en oxygène

J-Nitrites

K-nitrates

L-azote total

M- ammoniac

N-phosphore total 

O-orthophosphates

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Notes

1 L’ensemble des figures 2 est présenté en annexe.

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Table des illustrations

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Titre Tableau 3. Valeurs de Fisher de l’analyse de variance montant les niveaux de signification entre les paramètres physico-chimiques.
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Titre Figure 3. Analyse à composante principale des variables physico-chimiques
Légende Température (temp), salinité (sal), conductivité (cond), oxygène dissous (O2), matières en suspension (MES), Total des solides dissous (TDS), demande biochimique en oxygène (DBO5), demande chimique en oxygène (DCO), Nitrites (NO2 ), nitrates (NO3-), azote total (NT) , ammoniac (NH3+ ), phosphore total (PT) et orthophosphate (PO43-), EL=eau libre, EJ=eau sous jacinthe.
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Pour citer cet article

Référence électronique

Nadège Chimène Guézo, Emile Didier Fiogbé, Hervé Kouessivi Janvier Bokossa, Allassane Ouattara, Virgile Ahognidé Assogba et Paul Essétchi Kouamelan, « Impact de l’utilisation du chlorure de sodium utilisé en pulvérisation pour lutter contre le développement de la jacinthe d’eau Eichhornia crassipes sur la qualité physico-chimique d’un écosystème semi-artificiel », VertigO - la revue électronique en sciences de l'environnement [En ligne], Regards / Terrain, mis en ligne le 24 mai 2022, consulté le 02 juillet 2022. URL : http://journals.openedition.org/vertigo/34850 ; DOI : https://doi.org/10.4000/vertigo.34850

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Auteurs

Nadège Chimène Guézo

Docteur, hydrobiologie et écotoxicologie des milieux aquatiques, Laboratoire de recherche sur les zones humides, Université d’Abomey-Calavi, Cotonou, Bénin, adresse courriel: ncguezo@gmail.com

Emile Didier Fiogbé

Enseignant-chercheur, hydrobiologie et aquaculture, Faculté des Sciences et Techniques, Université d’Abomey-Calavi, Cotonou, Bénin, adresse courriel: edfiogbe@yahoo.fr

Hervé Kouessivi Janvier Bokossa

Enseignant-chercheur, Centre Interfacultaire de Formation et de Recherche en Environnement pour le Développement Durable (CIFRED), Université d'Abomey Calavi, Cotonou, Bénin,  courriel: bokossakouessiv@yahoo.fr

Allassane Ouattara

Enseignant-chercheur, hydrobiologie et écotoxicologie des milieux aquatiques, Université Nangui Abrogoua (ex-Université Abobo-Adjamé), Abidjan, Côte d'Ivoire, adresse courriel: allassane_ouattara@yahoo.fr

Virgile Ahognidé Assogba

Étudiant, hydrobiologie appliquée, Laboratoire de recherche sur les zones humides, Université d’Abomey-Calavi, Cotonou, Bénin, adresse courriel: ahoviassogba@gmail.com

Paul Essétchi Kouamelan

Enseignant-chercheur, hydrobiologie et aquaculture, unité de formation et de recherche en biosciences, Université Félix Houphouët Boigny, Abidjan, Côte d'Ivoire, adresse courriel: kessetch2012@gmail.com

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