Impacts des facteurs lithologiques et anthropiques sur la qualité des eaux en zone tropicale urbanisée : cas du bassin versant de la Mefou (Cameroun, Afrique centrale)

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Title:
Impacts des facteurs lithologiques et anthropiques sur la qualité des eaux en zone tropicale urbanisée : cas du bassin versant de la Mefou (Cameroun, Afrique centrale)
Author: Youego Sihon, Joëlle Reine
Subjects: Auto-régulation naturelle ; Bassin versant Mefou ; Geochemical processes ; Hydro-écosystèmes urbains et périurbains tropicaux ; Material transfers ; Mefou watershed ; Natural self-regulation ; Processus géochimiques ; Trace elements ; Transferts de matières ; Urban and peri-urban tropical hydro-ecosystems ; Éléments trace
Description: La présente recherche traite de l'influence des activités anthropiques sur les hydro-écosystèmes tropicaux. Elle a pour but d'évaluer l'impact de l'urbanisation sur les ressources en eau. Elle vise à améliorer notre connaissance des processus géochimiques et des transferts de matières en milieu urbain et périurbain. L'étude a été menée dans le bassin versant de la Mefou (840 km2, Afrique Centrale), affluent du fleuve Nyong. Ce bassin englobe toute l'aire urbaine et périurbaine de la ville de Yaoundé, capitale du Cameroun, peuplée d'environ 2,8 millions d'habitants, et classée deuxième grande métropole du pays. Les concentrations d'éléments majeurs et en trace dans la fraction dissoute, de carbone organique dissous et particulaire, et de métaux dans les matières en suspension ont été mesurées dans les eaux souterraines et les eaux d'écoulement depuis les têtes de bassin de la Mefou jusqu'au fleuve Nyong. Les résultats présentent les interactions entre eaux/roches/sol et les effets de l'urbanisation. La normalisation des concentrations à la Croute Continentale Supérieure (Upper Continental Crust, UCC) montre l'influence du socle rocheux granito-gneissique sur la composition des eaux souterraines et des eaux de surface du bassin versant de la Mefou. Il y a un enrichissement en alcalins (Na, K), alcalino-terreux (Ca, Mg), métaux de transition (Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Cd, Pb) et REEs (La, Ce, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Yb, Lu). L'enrichissement remarquable des eaux de surface en Eu s'explique par l'altération des plagioclases. La comparaison du bassin versant de la Mefou avec les sites de référence, le bassin versant de Nsimi (source et ruisseau du Mengong) et le fleuve Nyong suivis depuis plus de vingt ans dans le cadre du SNO MTROPICS, fait ressortir un très important enrichissement des eaux en éléments majeurs (Cl, SO4, NO3, Na, K, Ca, Mg). Les activités humaines entrainent une contamination des eaux par les nutriments et les métaux, et influencent la dynamique des processus tel que l'absence de complexation des métaux par la matière organique probablement due à l'absence ou la faible concentration en acides humiques et fulviques. Dans les eaux souterraines, Mn, Al, Ba, Zn, Fe sont les métaux de transition dominants et il est noté une contamination par les nitrates (942 ± 127 µmol/L) avec des concentrations supérieures à la norme fixée par l'Organisation Mondiale de la Santé (806 µmol/L), et dans une moindre mesure par certains métaux comme Al, Mn. Dans les eaux de surface, Fe, Mn, Ba, Al, Zn, Cu sont les éléments traces métalliques les plus importants. Cependant la concentration moyenne de Mn (4,1 ± 0,8 µmol/L) et la concentration maximale de Fe (267 µmol/L) sont supérieures aux normes recommandées (1,8 µmol/L and 35,8 µmol/L, respectivement). La pollution diminue progressivement du Mfoundi (affluent de la rivière Mefou, en ville) vers la rivière Mefou et le fleuve nyong. Ce processus d'auto-régulation naturelle est dû à la dilution, la sédimentation, la dégradation et l'adsorption des éléments dans les zones de bas fonds et dans le lit de la rivière occupé par les macrophytes dotés d'un rôle phytoremédiateur. [...] This research addresses the influence of human activities on tropical hydro-ecosystems. Its purpose is to assess the impact of urbanization on water resources. It aims to improve our knowledge of geochemical processes and material transfers in urban and peri-urban areas. The study was conducted in the Mefou river basin (840 km2, Central Africa), a tributary of the Nyong River. This basin includes the entire urban and peri-urban area of the city of Yaoundé, the capital of Cameroon, with a population of about 2.8 million inhabitants, and classified as the country's second largest metropolis. Concentrations of major and trace elements in the dissolved fraction, dissolved and particulate organic carbon, and metals in suspended solids were measured in groundwater and runoff water from the Mefou basin heads to the Nyong River. The results present the interactions between water/rock/soil and the effects of urbanization. The normalization of concentrations with the Upper Continental Crust (UCC) shows the influence of the granito-gneissic bedrock on the composition of groundwater and surface water in the Mefou catchment area. There is an enrichment in alkalis (Na, K), alkaline earths (Ca, Mg), transition metals (Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Cd, Pb) and REEs (La, Ce, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Yb, Lu). The remarkable enrichment of surface waters in Eu is explained by the alteration of plagioclases. Comparison of the Mefou catchment area with the reference sites, the Nsimi catchment area (source and stream of the Mengong) and the Nyong River monitored for more than twenty years under the SNO MTROPICS, shows a very significant enrichment of the waters in major elements (Cl, SO4, NO3, Na, K, Ca, Mg). Human activities lead to water contamination by nutrients and metals, and influence the dynamics of processes such as the absence of metal complexation by organic matter, probably due to the absence or low concentration of humic and fulvic acids. In groundwater, Mn, Al, Ba, Zn, Zn, Fe are the dominant transition metals and nitrate contamination (942 ± 127 µmol/L) is noted with concentrations above the standard set by the World Health Organization (806 µmol/L), and to a lesser extent by some metals like Al, Mn. In surface waters, Fe, Mn, Ba, Al, Zn, Cu are the most important metallic trace elements. However, the average concentration of Mn (4.1 ± 0.8 µmol/L) and the maximum concentration of Fe (267 µmol/L) are higher than the recommended standards (1.8 µmol/L and 35.8 µmol/L, respectively). Pollution is gradually decreasing from Mfoundi (a tributary of the Mefou River in town) to the Mefou River and the Nyong River. This natural self-regulation process is due to the dilution, sedimentation, degradation and adsorption of elements in lowland areas and in the riverbed occupied by macrophytes with a phytoremediator role. Indeed, the large volumes of water from the other tributaries of the Mefou and Nyong rivers, which drain areas with little or no anthropisation, dilute the concentration of elements in the highly mineralised waters from the urban area. The flat relief downstream of the Mefou basin slows the flow of the river and favours the deposition of suspended particles loaded with pollutants. The roots of the macrophytes in this vast and highly developed swampy area trap the organic and mineral pollutants of the Mefou River and contribute to the decrease in their concentration in the river's water.
Creation Date: 2019
Language: French
Source: Theses.fr


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