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Memoir_Deoudoum Destin_final
1.
ĂTUDE DE LA
DYNAMIQUE DU CYANURE DANS LâENVIRONNEMENT ET BIOREMĂDIATION: CAS DU SITE DâORPAILLAGE DE GALGOULI AU BURKINA FASO. MEMOIRE POUR LâOBTENTION DU MASTER EN INGENIERIE DE L'EAU ET DE L'ENVIRONNEMENT OPTION : EAU ET ASSAINISSEMENT PrĂ©sentĂ© et soutenu publiquement le [Date] par: DEOUDOM Destin Travaux dirigĂ©s par : Dr Harinaivo A. ANDRIANISA, Enseignant Chercheur Ă 2iE Dr Hela KAROUI, Enseignante Chercheure Ă 2iE Mme Christine Lovasoa RAZANAMAHANDRY, Doctorante Ă 2iE Jury dâĂ©valuation du stage : PrĂ©sident : PrĂ©nom NOM Membres et correcteurs : PrĂ©nom NOM PrĂ©nom NOM PrĂ©nom NOM Promotion [2014/2015] Institut International dâIngĂ©nierie de lâEau et de lâEnvironnement Fondation 2iE Rue de la Science - 01 BP 594 - Ouagadougou 01 - BURKINA FASO TĂ©l. : (+226) 25. 49. 28. 00 - Fax : (+226) 25. 49. 28. 01 - Mail : 2ie@2ie-edu.org - www.2ie-edu.org
2.
« Ătude de
la dynamique du cyanure dans lâenvironnement et bioremĂ©diation: cas du site dâorpaillage de Galgouli au Burkina Faso. » DEOUDOM DestinM2B Eau et Assainissement/2014-2015 i CITATION âFar and away the best prize that life has to offer is the chance to work hard at work worth doing.â Theodore Roosevelt
3.
« Ătude de
la dynamique du cyanure dans lâenvironnement et bioremĂ©diation: cas du site dâorpaillage de Galgouli au Burkina Faso. » DEOUDOM DestinM2B Eau et Assainissement/2014-2015 ii DĂDICACES Ă la mĂ©moire de mon pĂšre Ă ma tendre mĂšre Ă ma famille
4.
« Ătude de
la dynamique du cyanure dans lâenvironnement et bioremĂ©diation: cas du site dâorpaillage de Galgouli au Burkina Faso. » DEOUDOM DestinM2B Eau et Assainissement/2014-2015 iii REMERCIEMENTS Ce mĂ©moire est le rĂ©sultat dâun travail dâimplication directe ou indirecte de plusieurs personnes. Ă toutes ces personnes, je tĂ©moigne gratitude et reconnaissance. Je suis reconnaissant au Pr Hamma YACOUBA, directeur de recherche Ă 2iE et au Dr Yacouba KONATĂ, responsable du Laboratoire Eau, DĂ©pollution, ĂcosystĂšme et SantĂ© (LEDES) de 2iE pour mâavoir offert cette opportunitĂ© de stage. Je suis particuliĂšrement reconnaissant Ă mes encadreurs: Dr Harinaivo A. ANDRIANISA, Dr Hela KAROUI, Ing. Marcelin KOUAKOU et Ing. Christine L. RAZANAMAHANDRY pour la formation, les divers conseils scientifiques et la rigueur dont ils mâont fait part. Je remercie Mr Boukary SAWADOGO, IngĂ©nieur de recherche Ă 2iE pour ses conseils et orientations. Je remercie vivement Messieurs Noel TINDOURĂ et Souhamai HĂMA pour leur disponibilitĂ©, leur dĂ©vouement et leur implication dans les aspects techniques et analytiques de cette recherche. Au corps enseignant de 2iE et Ă toute la promotion M2B/Eau et Assainissement/2014-2015. Que SAWADOGO Adama et SoumaĂŻla TRAORĂ trouvent ici ma profonde gratitude. Ă mes amis, Ă ma fratrie et plus particuliĂšrement Ă NGARTOGBĂ D. Maurice, DJIMRABEYE Doumadingar, ALLARAM JudicaĂ«l, NĂMADJILEM FĂ©licitĂ©, DJIM- AMNODJI M. Paulin et MORĂMEM Isabelle pour leur soutien et encouragement pendant ces moments difficiles. Ă toutes les personnes qui ne sont pas nommĂ©ment citĂ©es ici mais qui ont contribuĂ© dâune maniĂšre ou dâune autre Ă la rĂ©ussite de ce projet.
5.
« Ătude de
la dynamique du cyanure dans lâenvironnement et bioremĂ©diation: cas du site dâorpaillage de Galgouli au Burkina Faso. » DEOUDOM DestinM2B Eau et Assainissement/2014-2015 iv RĂSUMĂ Au Burkina Faso, lâexploitation miniĂšre artisanale est devenue une composante essentielle dans le dĂ©veloppement Ă©conomique et social du pays. Cependant, le caractĂšre rudimentaire des activitĂ©s de lâorpaillage gĂ©nĂšre une dĂ©gradation considĂ©rable de lâenvironnement Ă travers lâutilisation inappropriĂ©e de divers produits chimiques parmi lesquels le cyanure. Pour aider Ă une prise de dĂ©cision en faveur de lâattĂ©nuation de lâimpact du cyanure sur lâenvironnement, une Ă©tude sur sa dynamique dans les eaux et dans le sol ainsi que celle de sa bioremĂ©diation ont Ă©tĂ© rĂ©alisĂ©es. Elles ont pour objectif de quantifier le cyanure des eaux et du sol pour en Ă©valuer la pollution et dâĂ©tudier son comportement dans la nature et rechercher des micro- organismes capables de le dĂ©grader. AprĂšs Ă©chantillonnage dâeau et de sol, le cyanure a Ă©tĂ© quantifiĂ© puis sa dynamique a Ă©tĂ© Ă©tudiĂ©e. Des ensemencements dans des milieux sĂ©lectifs ainsi que des tests de biodĂ©gradation dans des milieux cyanurĂ©s avec et sans nutriments pour 40, 60 et 80 mg/L de KCN et 40 mg/L de K3Fe(CN)6 ont Ă©tĂ© rĂ©alisĂ©s. Il en ressort des teneurs en cyanure libre allant de 0,002 Ă 0,046 mg/L dans les eaux. Dans le sol oĂč le cyanure a Ă©tĂ© quantifiĂ© sur une profondeur de 1 m, sa teneur a variĂ© de 0,033 Ă 1,665 mg/Kg. Son Ă©volution verticale peut aller au-delĂ de 1 m et horizontalement, le cyanure peut se rĂ©pandre trĂšs loin de sa source de pollution. En outre, la prĂ©sence des micro-organismes dĂ©gradeurs de cyanure avec des colonies variant de 4,45.105 Ă 1,65.109 UFC/mL dans les eaux et de 1,65.106 Ă 6,67.106 UFC/Kg dans les sols a Ă©tĂ© prouvĂ©e. En 32 heures, les rendements de dĂ©gradation du cyanure libre dans le milieu avec nutriments Ă©taient respectivement de 96, 55 et 29 % pour 40, 60 et 80 mg/L de KCN et de 60, 43 et 30 % pour les mĂȘmes concentrations dans le milieu sans nutriments. Environ 1,7% et 2,5% de cyanure libre produit aprĂšs dĂ©gradation de 40 mg/L de K3Fe(CN)6 ont Ă©tĂ© respectivement Ă©liminĂ©s des milieux avec et sans nutriments. La dĂ©gradation de K3Fe(CN)6 et de KCN a Ă©tĂ© accompagnĂ©e dâune production dâammonium et de croissance bactĂ©rienne. Mots ClĂ©s: 1. BioremĂ©diation 2. Cyanure 3. Dynamique 4. Environnement 5. Galgouli
6.
« Ătude de
la dynamique du cyanure dans lâenvironnement et bioremĂ©diation: cas du site dâorpaillage de Galgouli au Burkina Faso. » DEOUDOM DestinM2B Eau et Assainissement/2014-2015 v ABSTRACT In Burkina Faso, gold washing operation has become a fundamental component in economic and social development of the country. However, gold washing activities rudimentary nature produces considerable damage to the environment through inadequate use of various chemicals among which cyanide. In order for decisions to be made in favor of cyanide impact attenuation, researches on cyanide dynamic in waters and soil and its bioremediation were conducted. They aim at quantifying cyanide in waters and soil in order to assess pollution level, studying its behavior in the environment and searching for micro-organisms capable of degrading it. Free cyanide dynamics and its levels were analyzed once waters and soil were sampled. In addition, a number of seedings were made in selective media with 40, 60 and 80 mg/L of KCN and 40 mg/L of K3Fe(CN)6. Biodegradation experiments were realized in cyanide media with and without broths. Results showed that cyanide contents ranged from 0,002 to 0,046 mg/L in waters while in soil samples taken from a depth of 1 m, they varied from 0,033 to 1,665 mg/Kg. Its vertical mobility could exceed 1 m whereas horizontally, it may spread from where it originates. Furthermore, cyanide degrading micro-organisms presence with 4.45.105 to 6.65.109 CFU/mL in waters and 1.65.106 to 6.67.109 CFU/Kg was revealed. In 32 hours, cyanide degradation rates in medium with broth were respectively 96, 55 and 29 % for 40, 60 and 80 mg/L of KCN whereas they were 60, 43 and 30 % for the same concentrations in medium without broth. 98,31 and 97,52% of free cyanide proceeded from 40 mg/L of K3Fe(CN)6 degradation were respectively removed from media with and without broths. Bacterial growth and ammonium production were concomitant to K3Fe(CN)6 and KCN degradation Keywords: 1. Bioremediation 2. Cyanide 3. Dynamics 4. Environment 5. Galgouli
7.
« Ătude de
la dynamique du cyanure dans lâenvironnement et bioremĂ©diation: cas du site dâorpaillage de Galgouli au Burkina Faso. » DEOUDOM DestinM2B Eau et Assainissement/2014-2015 vi LISTE DES ABRĂVIATIONS 2iE : Institut International dâIngĂ©nierie de lâEau et de lâEnvironnement AgCN : Cyanure dâargent Al(SO4)2.12H2O : Aluminium Sulfate DodĂ©cahydrate As : Arsenic ASTM : American Society for Testing and Materials ATSDR : Agency for Toxic Substances and Disease Registry BASOL : Base de donnĂ©es des sites faisant lâobjet dâune action de la part des pouvoirs publics Ă titre prĂ©ventif ou curatif BF : Burkina Faso Ca(CN)2 : Cyanure de Calcium CaO : Oxyde de Calcium CE : Commission EuropĂ©enne CIRIDD : Centre International de Ressources et dâInnovation pour le DĂ©veloppement Durable CN- : Ion cyanure CNL : Cyanure Libre CNO : Cyanate CNT : Cyanure Total CO : Monoxyde de Carbone Co(NO3)2.6H2O : Cobalt (II) Nitrate Hexahydrate CuCN : Cyanure de Cuivre CuSO4 : Copper Sulfate FCFA : Franc des Colonies Françaises dâAfrique FeSO4.7H2O : Iron (II) Sulfate Heptahydrate HCN : Cyanure dâHydrogĂšne (Acide cyanhydrique) Hg : Mercure Hg(CN)2 : Cyanure de Mercure INERIS : Institut National de lâEnvironnement Industriel et des Risques K2HPO4 : Di-potassium Hydrogen Phosphate K3Fe(CN)6 : Hexacyanoferrate III KCN : Cyanure de Potassium
8.
« Ătude de
la dynamique du cyanure dans lâenvironnement et bioremĂ©diation: cas du site dâorpaillage de Galgouli au Burkina Faso. » DEOUDOM DestinM2B Eau et Assainissement/2014-2015 vii Ks : Constante de stabilitĂ© LEDES : Laboratoire Eau, DĂ©pollution, ĂcosystĂšme et SantĂ© MECV : MinistĂšre de lâEnvironnement et du Cadre de Vie MEDD : MinistĂšre de lâEnvironnement et du DĂ©veloppement Durable MgSO4.7H2O : Magnesium Sulfate heptahydrate Mn : ManganĂšse MnSO4.H2O : ManganĂšse (II) Sulfate Monohydrate MSM : Solution MinĂ©rale Minimale Na2MoO4 2-.2H2O : Sodium Molybdate Dihydrate NaCN : Cyanure de Sodium NaH2PO4.H2O : Sodium Dihydrogen Orthophosphate Monohydrate NaNO3 : Sodium Nitrate NaOH : Hydroxyde de Sodium (Soude) NH4 + : Ion ammonium (NH4)2SO4 : Ammonium Sulfate Ni(CN)2 : Cyanure de Nickel NQEp : Normes de QualitĂ© Environnementale Provisoires OMS : Organisation Mondiale de la SantĂ© p.c. : Poids Corporel Pb : Plomb pH : Potentiel HydrogĂšne ppm : Partie Par Million SAM : SpectrophotomĂštre dâAbsorption MolĂ©culaire SCN : Thiocyanate UFC/mL : UnitĂ©s Formant Colonies par millilitre US : United States USEPA : United States Environment Protection Agency UTM : Unite Transverse Mercator UV : Ultra-Violet WAD : Weak Acid Dissociable Cyanide ZnSO4.7H2O : Zinc Sulfate Heptahydrate
9.
« Ătude de
la dynamique du cyanure dans lâenvironnement et bioremĂ©diation: cas du site dâorpaillage de Galgouli au Burkina Faso. » DEOUDOM DestinM2B Eau et Assainissement/2014-2015 vii i TABLE DES MATIĂRES CITATION............................................................................................................................................... i DĂDICACES............................................................................................................................................ii REMERCIEMENTS ...............................................................................................................................iii RĂSUMĂ.................................................................................................................................................iv ABSTRACT.............................................................................................................................................v LISTE DES ABRĂVIATIONS...............................................................................................................vi TABLE DES MATIĂRES.....................................................................................................................viii LISTE DES FIGURES.............................................................................................................................x INTRODUCTION:.................................................................................................................................. 1 CHAPITRE 1 : REVUE DE LA LITTĂRATURE ................................................................................. 3 1. GĂ©nĂ©ralitĂ©s....................................................................................................................................... 3 1.1. Sources du cyanure.................................................................................................................. 3 1.2. Chimie du cyanure et sa toxicitĂ© ............................................................................................. 3 2. Pollution au cyanure........................................................................................................................ 7 2.1. Pollution au cyanure aux Ătats-Unis ....................................................................................... 7 2.2. Pollution au cyanure en Europe............................................................................................... 7 2.3. Pollution au cyanure au Burkina Faso..................................................................................... 8 2.3.1. Pollution des eaux............................................................................................................ 8 2.3.2. Pollution des sols............................................................................................................. 9 3. Dynamique ...................................................................................................................................... 9 3.1. DĂ©finition de la dynamique ..................................................................................................... 9 3.2. Dynamique du cyanure............................................................................................................ 9 3.3. Dynamique du cyanure sur le site de Zougnazagmligne....................................................... 14 4. Bioremediation.............................................................................................................................. 15 4.1. BioremĂ©diation du cyanure.................................................................................................... 15 4.2. BioremĂ©diation du site de Zougnazagmligne ........................................................................ 17 4.3. BiodĂ©gradation du cyanure total............................................................................................ 18 4.4. BiodĂ©gradation des cyanures complexĂ©s............................................................................... 18 CHAPITRE 2 : MATĂRIELS ET MĂTHODE..................................................................................... 20 1. PrĂ©sentation de la zone dâĂ©tude..................................................................................................... 20 1.1. Choix du site.......................................................................................................................... 20 1.2. PrĂ©sentation de la zone dâĂ©tude............................................................................................. 20
10.
« Ătude de
la dynamique du cyanure dans lâenvironnement et bioremĂ©diation: cas du site dâorpaillage de Galgouli au Burkina Faso. » DEOUDOM DestinM2B Eau et Assainissement/2014-2015 ix 1.2.1. Localisation ................................................................................................................... 20 1.2.2. CaractĂ©ristiques de la zone dâĂ©tude ............................................................................... 21 2. Points de prĂ©lĂšvement et Ă©chantillonnage ..................................................................................... 23 2.1. PrĂ©lĂšvement des Ă©chantillons dâeau....................................................................................... 24 2.2. PrĂ©lĂšvement des Ă©chantillons de sol...................................................................................... 25 3. Dynamique du cyanure.................................................................................................................. 26 3.1. Mesure des paramĂštres physico-chimiques de sol................................................................. 26 3.2. Dosage du cyanure libre........................................................................................................ 27 4. BioremĂ©diation.............................................................................................................................. 27 4.1. Analyse microbiologique....................................................................................................... 27 4.2. Test de biodĂ©gradation .......................................................................................................... 30 CHAPITRE 3: RĂSULTATS ET DISCUSSION ................................................................................. 31 1. Analyse des Ă©chantillons ............................................................................................................... 31 1.1. Concentration en cyanure dans les eaux................................................................................ 31 1.2. Concentration en cyanure dans le sol .................................................................................... 33 2. Dynamique du cyanure.................................................................................................................. 36 2.1. Distribution verticale............................................................................................................. 36 2.2. Distribution horizontale......................................................................................................... 37 3. BioremĂ©diation du cyanure............................................................................................................ 39 3.1. Isolation des bactĂ©ries dĂ©gradeurs de cyanure....................................................................... 39 3.2. Tests de biodĂ©gradation du cyanure ...................................................................................... 40 3.2.1. DĂ©gradation de KCN et croissance bactĂ©rienne ............................................................ 40 3.2.2. DĂ©gradation de KCN et concentration en ammonium................................................... 42 3.2.3. DĂ©gradation de K3Fe(CN)6 et croissance bactĂ©rienne................................................... 44 3.2.4. DĂ©gradation du K3Fe(CN)6 et concentration en ammonium. ........................................ 46 CONCLUSION ..................................................................................................................................... 48 RECOMMANDATIONS:..................................................................................................................... 49 RĂFĂRENCES BIBLIOGRAPHIQUES: ............................................................................................. 50 ANNEXES ............................................................................................................................................ 54
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« Ătude de
la dynamique du cyanure dans lâenvironnement et bioremĂ©diation: cas du site dâorpaillage de Galgouli au Burkina Faso. » DEOUDOM DestinM2B Eau et Assainissement/2014-2015 x LISTE DES FIGURES Figure 1: (a) bioremĂ©diation naturelle et (b) bioremĂ©diation assistĂ©e par l'homme (A. Malik 2006)...................................................................................................................................................... 15 Figure 2: carte de localisation de Galgouli........................................................................................ 21 Figure 3:carte de prĂ©lĂšvement des points d'eau et de sol................................................................. 24 Figure 4: carottage des Ă©chantillons de sol........................................................................................ 25 Figure 5: courbe d'Ă©talonnage reprĂ©sentant l'absorbance en fonction de la concentration (ASTM 688)........................................................................................................................................................ 26 Figure 6: Ensemencement des bactĂ©ries dĂ©gradeurs de cyanure dans les eaux et dans le sol...... 29 Figure 7: concentration en cyanure dans les Ă©chantillons dâeaux................................................... 31 Figure 8: carte des points Ă teneurs en cyanure au-dessus des normes BF (0,5 mg/Kg de sol)... 33 Figure 9:teneurs en cyanure du sol Ă diffĂ©rents horizons: A: 0-20 cm, B: 20-40 cm, C: 40-60 cm, D:60-80 cm et E: 80-100 cm................................................................................................................ 34 Figure 10: distribution horizontale par horizon (cm) du cyanure dans le bassin versant: A: 0-20, B: 20-40, C: 40-60, D: 80-100.............................................................................................................. 38 Figure 11: vue au microscope des bactĂ©ries de cyanure (a) . Dans le sol et (b) Dans les eaux...... 40 Figure 12: DĂ©gradation de KCN et croissance bactĂ©rienne (a) Milieu avec nutriments et (b) sans nutriments.................................................................................................................................... 41 Figure 13 : DĂ©gradation de KCN et concentration en ammonium (a) Milieu avec nutriments et (b) Milieu sans nutriments.................................................................................................................. 43 Figure 14 : Production de CN- et croissance bactĂ©rienne pour 40 mg/L de K3Fe(CN)6 (a) Milieu avec nutriments et (b) Milieu sans nutriments ................................................................................. 45 Figure 15 : Productions de CN- et de NH4+ pour 40 mg/L de de K3Fe(CN)6 (a) Milieu avec nutriments et (b) Milieu sans nutriments.......................................................................................... 46
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la dynamique du cyanure dans lâenvironnement et bioremĂ©diation: cas du site dâorpaillage de Galgouli au Burkina Faso. » DEOUDOM DestinM2B Eau et Assainissement/2014-2015 1 INTRODUCTION: En Afrique de lâouest, lâorpaillage est une activitĂ© pratiquĂ©e depuis des siĂšcles. Source principale de revenu ou source complĂ©mentaire permettant la crĂ©ation dâemplois, lâor a toujours eu sa place dans le quotidien des populations. Aujourdâhui, cela reste une activitĂ© dâimportance majeure gĂ©nĂ©rant un apport Ă©conomique annuel aux personnes pratiquant lâorpaillage et aux riverains (Gilles, 2012). Au Burkina Faso, le secteur minier connait un essor durant ces derniĂšres annĂ©es (Keita, 2002) et occupe une place capitale dans lâĂ©conomie du pays. Les recettes gĂ©nĂ©rĂ©es par le secteur minier sont passĂ©es de 9 milliards de FCFA en 2008 Ă plus de 189 milliards de FCFA en 2011 (MECV, 2011). Sâajoutant au secteur industriel, lâexploitation artisanale informelle dite orpaillage sâest largement dĂ©veloppĂ©e. Câest une activitĂ© non planifiĂ©e avec des exploitants artisanaux qui, utilisant des techniques rudimentaires, passent dâun site Ă un autre. Il est pratiquĂ© sur presque toute lâĂ©tendue du territoire national et on estime que plus de 1 000 000 de personnes y sont directement impliquĂ©es (CIRIDD, 2014). Cependant, dans leur chaine dâactivitĂ©, les orpailleurs utilisent des produits chimiques comme le mercure, le cyanure et les acides qui sont trĂšs dangereux pour lâenvironnement (Kumar, Bhalla, & Virender, 2015), (Kouadio, 2014) et (Roamba, 2014). Les Ă©tudes prĂ©liminaires sur les risques environnementaux et sanitaires sur les sites dâorpaillage de Zougnazagmligne dans le Centre-Nord et de Galgouli dans la rĂ©gion du Sud- Ouest du Burkina Faso en 2014 ont rĂ©vĂ©lĂ© que les orpailleurs sont exposĂ©s aux maladies de toutes sortes par manque dâhygiĂšne et exposition aux poussiĂšres et Ă lâhumiditĂ© dans les trous. Ces maladies sont des affections pulmonaires Ă long terme, des affections oculaires et dermatologiques diverses, les fatigues, les blessures et les tremblements involontaires de mains (MEDD, 2011). Ă cela, sâajoutent les risques liĂ©s Ă lâutilisation du mercure et du cyanure. Ces deux produits favorisent la mobilisation et la dispersion des mĂ©taux dans les eaux de surface par ruissellement et dans les eaux souterraines par infiltration et selon Tomic et al. (2011) rapportĂ©s par LankouandĂ© et Maradan, (2013), 2/3 des orpailleurs prĂ©senteraient des symptĂŽmes dâexposition chronique au mercure. En outre, les Ă©tudes conduites par (LankouandĂ© & Maradan, 2013) ont montrĂ© quâenviron 357 000 m3 dâeau sont polluĂ©es par an et que la zone dĂ©gradĂ©e a Ă©tĂ© estimĂ©e Ă 100 000 ha en 2011 au Burkina Faso. Lâinadaptation du systĂšme de gestion de produits chimiques et le fait que la loi encadrant lâexploitation miniĂšre artisanale ne connait pas une application effective font de lâorpaillage
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la dynamique du cyanure dans lâenvironnement et bioremĂ©diation: cas du site dâorpaillage de Galgouli au Burkina Faso. » DEOUDOM DestinM2B Eau et Assainissement/2014-2015 2 une activitĂ© prĂ©sentant des risques Ă©levĂ©s de contamination de lâenvironnement et de la dĂ©gradation de la santĂ© humaine (Ousmane et al., 2013). Au Burkina Faso, les problĂšmes environnementaux engendrĂ©s par la mine artisanale sont souvent Ă©voquĂ©s mais les Ă©tudes concernant leur quantification sont rares et restent descriptives et qualitatives (Ousmane et al., 2013). Pourtant, le cyanure peut ĂȘtre quantifiĂ© au mĂȘme titre quâil peut ĂȘtre remĂ©diĂ© Ă travers diffĂ©rentes mĂ©thodes. La voie naturelle la plus sollicitĂ©e pour les pays en dĂ©veloppement comme le Burkina Faso est la bioremĂ©diation qui est une alternative de dĂ©pollution faisant appel soit aux microorganismes (Baxter & Cummings, 2006) soit aux plantes (Yu, Zhou, & Yunda, 2005). Ă la diffĂ©rence des procĂ©dĂ©s conventionnels, la bioremĂ©diation est un procĂ©dĂ© naturel Ă©conomiquement rentable (Nallapan et al., 2014) qui permet une destruction complĂšte des polluants sans lâintervention des produits chimiques et nĂ©cessitant moins dâeffort, peu de temps et plus Ă©conomique. Deux Ă©tudes prĂ©liminaires portant sur la dynamique du cyanure dans lâenvironnement et sa bioremĂ©diation sur les sites dâorpaillage de Zougnazagmligne et de Galgouli ont Ă©tĂ© menĂ©es Ă lâĂ©chelle du laboratoire en mars 2015. Cette recherche sâinscrit dans le mĂȘme cadre que celles dĂ©jĂ rĂ©alisĂ©es en mars 2015 sur le site dâorpaillage de Zougnazagmligne au Centre-Nord mais concerne les Ă©chantillons de sol et dâeau prĂ©levĂ©s en octobre 2015 sur le site dâorpaillage de Galgouli au Sud-Ouest du Burkina Faso. Elle a pour objectif global dâĂ©tudier la dynamique et la remĂ©diation du cyanure dans lâenvironnement du site dâorpaillage de Galgouli. De façon spĂ©cifique, lâĂ©tude vise dâabord Ă quantifier le cyanure dans les eaux et dans le sol pour en Ă©valuer la pollution, ensuite Ă©tudier sa dynamique dans le but de dĂ©terminer son comportement dans la nature et enfin rechercher des microorganismes capables de le dĂ©grader. Le prĂ©sent document est divisĂ© en trois (03) chapitres: ï· La revue bibliographique ï· Les matĂ©riels et mĂ©thodes ï· Les rĂ©sultats et discussions
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la dynamique du cyanure dans lâenvironnement et bioremĂ©diation: cas du site dâorpaillage de Galgouli au Burkina Faso. » DEOUDOM DestinM2B Eau et Assainissement/2014-2015 3 CHAPITRE 1 : REVUE DE LA LITTĂRATURE 1. GĂ©nĂ©ralitĂ©s 1.1. Sources du cyanure Il existe deux sources de cyanure: le cyanure dâorigine anthropique et celui produit naturellement. Les origines anthropiques du cyanure remontent au XIVĂšme siĂšcle oĂč lâextraction de lâor se faisait par le mercure Ă travers un procĂ©dĂ© appelĂ© « amalgamation » mais cette utilisation a diminuĂ© avec le dĂ©veloppement du procĂ©dĂ© de concentration de lâor utilisant le cyanure de sodium (NaCN) introduit en Ecosse en 1887 (Ware et al., 2004). Cette technique hydromĂ©tallurgique, efficace et Ă©conomiquement rentable (Lottermoser, 2010) a presque immĂ©diatement Ă©tĂ© utilisĂ©e en Afrique du Sud pour extraire de lâor et dâautres minerais. Il sera proposĂ© aux Ătats-Unis par le Bureau AmĂ©ricain des Mines (US Bureau of Mines) en 1979 pour lâextraction de lâor et des mĂ©taux Ă cause de sa forte affinitĂ© avec ceux- ci. En plus de la production anthropique des cyanures, certains organismes vivants ont la capacitĂ© de produire de lâacide cyanhydrique (HCN). Les cyanures sont largement rĂ©pandus chez les plantes (Aslani, Mohri, & Chekani, 2006). Ils sont normalement liĂ©s Ă des molĂ©cules de sucre sous la forme de glycosides cyanogĂšnes et servent aux plantes comme source de dĂ©fense contre les herbivores. Les racines du manioc ou les graines du lin contiennent des glycosides cyanogĂšnes (Abraham, Buhrke, & Lampen, 2015) et souvent, il faut les traiter par Ă©bullition prolongĂ©e avant la consommation. Les noyaux des fruits comme les cerises et les abricots contiennent des cyanures ou des glycosides cyanogĂšnes. Les pĂ©pins de pomme en contiennent Ă©galement. Outre leur production par les plantes, les cyanures sont Ă©galement produits par les bactĂ©ries, les moisissures et les algues. Les lĂ©pidoptĂšres de la famille des Zygaenidaes Ă©mettent un liquide cyanurĂ© lorsquâils sont attaquĂ©s. Selon Environnement Canada, (1997), les Ă©missions des plantes et autres organismes vivants produisent des quantitĂ©s infimes de cyanure. 1.2. Chimie du cyanure et sa toxicitĂ© Le terme cyanure dĂ©signe le radical anionique âC⥠đ formĂ© par le carbone et lâazote, radical avec lequel dâautres produits chimiques peuvent former des composĂ©s cyanurĂ©s (Lottermoser, 2010). Les composĂ©s capables de libĂ©rer du cyanure peuvent ĂȘtre de nature organique ou inorganique (Baxter et Cummings, 2006).
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la dynamique du cyanure dans lâenvironnement et bioremĂ©diation: cas du site dâorpaillage de Galgouli au Burkina Faso. » DEOUDOM DestinM2B Eau et Assainissement/2014-2015 4 Il existe plusieurs dĂ©rivĂ©s du cyanure notamment le cyanogĂšne, le chlorure de cyanogĂšne, le cyanure dâhydrogĂšne, le cyanure de calcium, le cyanure de potassium, le cyanure de sodium et le cyanure dâammonium. Les cyanures rassemblent une famille de composĂ©s dont les plus rĂ©actifs et les plus toxiques sont les cyanures libres reprĂ©sentĂ©s par lâacide cyanhydrique HCN et lâion cyanure CN- . Lâacide cyanhydrique ou acide prussique a Ă©tĂ© retirĂ© du bleu de Prusse pour la premiĂšre fois par le chimiste suĂ©dois Scheele en 1786. En 1815, Gay-Lussac a Ă©tabli sa composition en prĂ©parant du HCN semi-pur quâil a nommĂ© acide cyanhydrique et a proposĂ© le nom de cyanogĂšne pour le radical CN. Lâacide cyanhydrique et lâion cyanure forment un couple/acide (pKa = 9,2 Ă 25°C) selon la rĂ©action suivante: HCN â CNâ + H+ (1) Le cyanure existe sous 3 formes selon (Scharf et Bremser, 2015): le cyanure libre, les cyanures simples et les cyanures de complexes mĂ©talliques. ï· Le cyanure libre (CN- ): Cette dĂ©nomination comprend Ă la fois le cyanure libre CN- et le cyanure dâhydrogĂšne HCN. Il sâagit de la forme la plus toxique des cyanures. Les cyanures peuvent se trouver en phase gazeuse ou en phase liquide sous forme CN- ou HCN trĂšs volatil. Le cyanure libre donne le cyanure dâhydrogĂšne par combinaison avec lâhydrogĂšne selon la rĂ©action suivante : CNâ + H2O â HCN + OHâ pKa = 9,31 Ă 20°C (2) La dissociation du cyanure molĂ©culaire Ă©tant fonction du pH, la rĂ©action suivante montre la perte du cyanure dâhydrogĂšne de la phase aqueuse vers la phase vapeur Ă travers le processus de volatilisation lorsque le pH est trop bas. HCNaq â HCNgaz (3) Comme cette rĂ©action est Ă lâĂ©quilibre Ă pH = 9,3, le cyanure sous forme ionique va prĂ©dominer au-dessus de ce pH alors que le cyanure dâhydrogĂšne le sera en dessous. En consĂ©quence, le cyanure restera en solution approximativement Ă des pH au-dessus de 11 et Ă lâinverse il sera volatilisĂ© en dessous dâun pH de 8 et plus le pH sera bas, plus le taux de volatilisation sera grand (Moisan et Blanchard, 2012). Les cyanures simples: Ce sont des composĂ©s ioniques sous forme de sels plus ou moins solubles qui se dissocient en milieu aqueux en libĂ©rant un cation (alcalin, alcalino-terreux ou mĂ©tallique) et un anion qui
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la dynamique du cyanure dans lâenvironnement et bioremĂ©diation: cas du site dâorpaillage de Galgouli au Burkina Faso. » DEOUDOM DestinM2B Eau et Assainissement/2014-2015 5 contient lâion cyanure appelĂ© weak acid disponible (WAD) en anglais quâon retrouve souvent dans les eaux naturelles (Infante et al, 2008). On distingue: les cyanures simples solubles: NaCN, KCN, Ca(CN)2 et Hg(CN)2 et Les cyanures simples peu solubles: Zn(CN)2, CuCN, Ni(CN)2 et AgCN. ï· Les cyanures de complexes mĂ©talliques Les cyanures libres CN- et HCN rĂ©agissent avec les mĂ©taux pour former des cyanures complexes de type AaM(CN)b oĂč A est un cation alcalin et alcalino-terreux de type Na+ , K+ , Ca++ , etc et M un cation mĂ©tallique. AaM(CN)b â aAxâ + M(CN)b yâ (4) La formation des complexes mĂ©talliques dans une solution de cyanure est un processus sĂ©quentiel oĂč le mĂ©tal forme un composĂ© initial de faible solubilitĂ© qui Ă son tour rĂ©agit avec lâion cyanure excĂ©dentaire pour former un complexe soluble plus stable. Les liaisons covalentes Ă©tablies avec le mĂ©tal confĂšrent Ă ces composĂ©s une certaine stabilitĂ©. Le degrĂ© de dissociation dâun complexe Ă lâĂ©quilibre est alors inverse de sa stabilitĂ© caractĂ©risĂ©e par la constante de stabilitĂ© ou de dissociation Ks. Ces cyanures complexes sont donc classĂ©s suivant leur constante de stabilitĂ© Ks et se rĂ©partissent en 3 classes: ï· Les complexes faiblement liĂ©s ou complexes faibles comme par exemple: Zn(CN)4 2- , Cd(CN)3- , Cd(CN)4 2- oĂč Ks = 1016 , ï· Les complexes modĂ©rĂ©ment liĂ©s ou complexes moyennement stables: Cu(CN)2- , Cu(CN)3 2- , Ni(CN)4 2- , Ag(CN)2- , ï· Les complexes fortement liĂ©s ou complexes stables: Fe(CN)6 4- , Fe(CN)6 3- , Co(CN)6 4- , Au(CN)2- oĂč Ks = 1037 Outre ces 3 grandes familles, il existe: Les cyanates (CNO- ): de nombreux composĂ©s tels que le chlore, lâhypochlorite, lâozone, lâoxygĂšne et le peroxyde dâhydrogĂšne convertissent les cyanures en cyanates, produits 1000 fois moins dangereux que les cyanures (Khodadad et al., 2008). Ces rĂ©actions constituent la base des traitements chimiques conventionnels de dĂ©pollution des cyanures. Les cyanates ne sont pas stables. Sous lâaction dâoxydants rĂ©siduels ou en milieu acide, ils se transforment en dioxyde de carbone et en ammoniac. Outre ces rĂ©actions, ils correspondent Ă©galement Ă des rĂ©actions dâoxydation des cyanures libres ou des cyanures simples selon la rĂ©action suivante: CNâ + O2â + 2H2O â CNOâ + H2O + 2eâ (5)
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la dynamique du cyanure dans lâenvironnement et bioremĂ©diation: cas du site dâorpaillage de Galgouli au Burkina Faso. » DEOUDOM DestinM2B Eau et Assainissement/2014-2015 6 Les thiocyanates (SCN-): ils sont produits par rĂ©action entre le cyanure libre, lâoxygĂšne et des composĂ©s renfermant lâion soufre. 2CNâ + 2S2â + O2 + 2H2O â 2SCNâ + 4OHâ (6) S2O3 2â + CNâ â SCNâ + SO3 2â (7) Les thiocyanates sont beaucoup moins toxiques que lâion CNâ mais sont plus stables que les cyanates en solution aqueuse. Ils peuvent se dĂ©grader lentement dans des conditions faiblement acides et Ă la suite de lâaction microbienne comme par exemple thiobacillus thiocyanoxidans, lequel, lâoxyde pour former de lâammoniac et du sulfate. Dâautres produits secondaires sont gĂ©nĂ©rĂ©s par les procĂ©dĂ©s employĂ©s pour la destruction des cyanures: ce sont les nitrates NO3 - , les nitrites NO2 - et lâammoniac NH3. ToxicitĂ© du cyanure: Les cyanures sont des substances lĂ©tales pour les ĂȘtres humains. Les doses lĂ©tales par voie orale des composĂ©s cyanurĂ©s varient normalement de 50 Ă 200 mg de CN- (0,7 Ă 2,9 mg/Kg.p.c) (USEPA, 1985). La dose mortelle des cas de cyanure a Ă©tĂ© Ă©valuĂ©e lors des cas dâempoisonnement Ă 1,52 mg/Kg.p.c. (USEPA, 1987). La dose lĂ©tale la plus faible signalĂ©e chez les humains est de 0,56 mg/Kg (Gettler et al., 1938). La mort se produit normalement aprĂšs une heure. Lâexposition Ă des faibles concentrations de cyanure nâest pas mortelle chez les humains possĂ©dant un systĂšme de dĂ©toxification efficace (OMS, 1984). Au cours dâune Ă©tude de deux annĂ©es sur la toxicitĂ© chronique, on a administrĂ© Ă des rats et des rates par voie orale des doses de cyanure allant de 7,5 Ă 10,8 mg/Kg.p.c/jour respectivement. On a observĂ© aucun effet clinique ni histopathologique (Howard et al., 1955). Le cyanure inhibe la cytochrome-c-oxydase dans le transport des Ă©lectrons de la mitochondrie entravant Ă la fois le mĂ©tabolisme oxydatif et la phosphorylation oxydative qui y est associĂ©e (Holland, 1983). Les effets aigus externes ressemblent Ă ceux de lâhypoxĂ©mie aigue. Toute perturbation du processus dâoxydation peut aussi provoquer des troubles cardiaques, des convulsions, lâĂ©vanouissement et finalement la mort. Un lien a Ă©tĂ© Ă©tabli entre la consommation Ă long terme du manioc, un lĂ©gume Ă racines tubĂ©reuses contenant des cyanogĂšnes naturels et des troubles neurologiques et des anomalies thyroĂŻdiennes (Makene et al., 1972).
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la dynamique du cyanure dans lâenvironnement et bioremĂ©diation: cas du site dâorpaillage de Galgouli au Burkina Faso. » DEOUDOM DestinM2B Eau et Assainissement/2014-2015 7 2. Pollution au cyanure 2.1. Pollution au cyanure aux Ătats-Unis Les Ătats-Unis et le Canada donnent des valeurs limites de 20 ”g/L de cyanure dans les eaux potables (INERIS, 2011). Pour 61 % des eaux de surface analysĂ©es aux Ătats-Unis, les concentrations moyennes en cyanure ne dĂ©passaient pas 3,5 ”g/L et 35 % des teneurs appartenaient Ă [3,5; 52 ”g/L] (Fiksel, 1981). En outre, 19 prĂ©lĂšvements dans les eaux souterraines situĂ©es Ă proximitĂ© des sites de dĂ©chets dangereux amĂ©ricains ont Ă©tĂ© effectuĂ©s en 2005. De ces analyses, il ressort que les teneurs en cyanure Ă©taient comprises entre 0,02 et 300 000 ”g/L avec une valeur mĂ©diane de 0,0292 mg/L (ATSDR, 2006). Dans le sol, les valeurs Ă©tablies pour les sites non polluĂ©s aux Ătats-Unis sont infĂ©rieures Ă 0,005-0,5 mg/Kg de sol (Kjeldsen, 1999). En 2005, 40 Ă©chantillons de sĂ©diments (lacs, ruisseaux, Ă©tangs) amĂ©ricains situĂ©s Ă proximitĂ© des sites de dĂ©chets ont Ă©tĂ© mesurĂ©s. Les concentrations obtenues Ă©taient comprises entre 30 700 et 0,00006 mg/Kg avec une valeur mĂ©diane de 1,15 mg/Kg (ATSDR, 2006). Dans la mĂȘme foulĂ©e, sur le site chimique de Greenwood Ă Albermare en Virginie, une concentration maximale de cyanure total de 2870 mg/Kg de sol a Ă©tĂ© mesurĂ©e en 1989 avec une concentration maximale de 84 mg/Kg dans les sĂ©diments provenant des lagons des dĂ©chets abandonnĂ©s (ATSDR, 2006). Aussi, faut-il ajouter que les sites dâenfouissement, les pesticides et lâutilisation des sels de voirie contenant des cyanures peuvent ĂȘtre des sources diffuses de cyanures dans les nappes phrĂ©atiques, les eaux de surface et dans les sols (Environnement Canada, 1997). Enfin, ATSDR, (2006), a rapportĂ© que la teneur en cyanure dâhydrogĂšne dans la troposphĂšre non urbaine de lâhĂ©misphĂšre Nord Ă©tait 0,2 ”g/m3 . 2.2. Pollution au cyanure en Europe Alors que les directives de qualitĂ© (OMS, 2004) pour lâeau de boisson dĂ©finissent pour lâion cyanure un seuil de 70 ”g/L, celles de lâUnion EuropĂ©enne 98/83/CE du conseil du 3 novembre 1998 fixent une teneur en cyanure de 50 ”g/L. Par contre, la circulaire du 07/05/07 dĂ©finissant « les normes de qualitĂ© environnementale provisoires (NQEp) » de 41 substances impliquĂ©es dans lâĂ©valuation de lâĂ©tat chimique des masses dâeau ainsi que des substances pertinentes du programme national de rĂ©duction des substances dangereuses dans lâeau en France donne une norme de qualitĂ© environnementale provisoire dans les eaux de surface intĂ©rieures, de transition et dans les eaux marines intĂ©rieures et territoriales de 0,57 ”g/L pour
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la dynamique du cyanure dans lâenvironnement et bioremĂ©diation: cas du site dâorpaillage de Galgouli au Burkina Faso. » DEOUDOM DestinM2B Eau et Assainissement/2014-2015 8 les cyanures libres (INERIS, 2011). Ainsi, les gammes de concentrations maximales mesurĂ©es dans les riviĂšres en France en 2004 et 2005 Ă©taient respectivement de 1,5-1400 ”g/L et de 0,005-6280 ”g/L. Le site internet de la base de donnĂ©es (BASOL, 2011) a rĂ©vĂ©lĂ© quâen France, des sites ou des sols polluĂ©s aboutissent Ă un impact dans les eaux souterraines et Ă lâarrĂȘt dâun captage dâalimentation en eau potable. Par ailleurs, le rapport sur les Ă©missions des stations dâĂ©puration du Netherlands National Water Board (NNWB, 2008) souligne que les Ă©missions en cyanure dâune station dâĂ©puration urbaine sont Ă©valuĂ©es Ă 51,31 kg/an. En Roumanie, en 2000, la rupture dâune digue dâun bassin de dĂ©cantation Ă la Baia Mare a entrainĂ© le dĂ©versement de 287 500 m3 dâeffluents contenant des cyanures (115 t) et des mĂ©taux lourds (Cu, Zn) (INERIS, 2011). La concentration en cyanure atteint 50 mg/L dans la partie yougoslave et dans sa mobilitĂ© horizontale, le cyanure est allĂ© jusquâĂ 2000 Km en aval de la Baia Mare (INERIS, 2011). Selon la Commission EuropĂ©enne, (2007), les Ă©missions en cyanure dâhydrogĂšne dans lâair sont de lâordre de 0,5 Ă 2 g/tonne de NaCN ou de KCN. 2.3. Pollution au cyanure au Burkina Faso 2.3.1. Pollution des eaux Au Burkina Faso, les normes Ă©tablissent un seuil de 0,05 mg/L pour les cyanures (DĂ©cret, 2001) dans les eaux destinĂ©es Ă la consommation humaine. En effet, les travaux rĂ©alisĂ©s par Kouadio, (2014), sur le site de Galgouli ont montrĂ© que les eaux de surface ont des teneurs respectives de 0,02 et 0,22 mg/L pour les cyanures libre et total. Dans les Ă©chantillons des cours dâeau, Roamba, (2014), a obtenu des teneurs allant de 0,002 Ă 0,048 mg/L pour le cyanure libre et de 0,118 Ă 0,22 mg/L pour le cyanure total avec des Ă©chantillons prĂ©levĂ©s Ă Zougnazagmligne. Dans les Ă©chantillons dâeau dâun barrage, des teneurs respectives de 0,024 et de 0,22 mg/L pour les deux types de cyanure ont Ă©tĂ© observĂ©es. Il sâavĂšre nĂ©cessaire de noter que des deux Ă©tudes rĂ©alisĂ©es, il ressort des teneurs en cyanures libre et total respectives de 0,118 et de 0,22 mg/L dans les bassins de cyanuration abandonnĂ©s. Au niveau national, les teneurs de 0,118 et de 0,22 mg/L obtenues par Roamba, (2014), sont au-dessus des objectifs de qualitĂ© de 0,1 mg/L dĂ©finis par les normes de rejet des eaux usĂ©es dans les eaux de surface au Burkina Faso (DĂ©cret, 2001). En outre, les Ă©tudes de quantification du cyanure sur les sites dâorpaillage au Burkina Faso dans les eaux souterraines notamment les eaux de puits et de forages montrent diffĂ©rentes tendances. Les travaux rĂ©alisĂ©s par Roamba, (2014), rĂ©vĂšlent des teneurs en cyanure allant de 0,002 Ă 0,118 mg/L dans les eaux de forage. La valeur de 0,118 mg/L se situe au-dessus de toutes les valeurs limites dĂ©finies par les normes nationales (70 ”g/L) et internationales (20
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la dynamique du cyanure dans lâenvironnement et bioremĂ©diation: cas du site dâorpaillage de Galgouli au Burkina Faso. » DEOUDOM DestinM2B Eau et Assainissement/2014-2015 9 ”g/L aux USA et 50 ”g/L Ă lâUE). Par contre, dans les Ă©chantillons dâeau dâun puits et dâun forage en aval dâun site dâorpaillage, des teneurs de 0,01 et 0,1 mg/L de cyanures libre et total ont Ă©tĂ© respectivement obtenues par (Kouadio, 2014). 2.3.2. Pollution des sols Dans le sol, les normes nationales du Burkina Faso dĂ©finissent des objectifs de qualitĂ© de 0,25 et 2,5 mg/Kg de sol respectivement pour les cyanures libre et total (DĂ©cret, 2001). Pour la revalorisation des terres en agriculture, les valeurs limites sont respectivement de 0,5 et 50 mg/Kg de sol pour ces deux types de cyanure alors que pour les habitats et les parcs, elles sont respectivement de 10 et 50 mg/Kg de sol. Enfin, les industries se voient fixer des seuils de 100 et de 500 mg/Kg de sol pour les cyanures libre et total. Les travaux de Roamba, (2014), sur les sites dâorpaillage au Centre-Nord ont montrĂ© que les teneurs en cyanure libre ont variĂ© de 0,2 Ă 3,1 mg/Kg de sol alors que celles du cyanure total allaient de 0,2 Ă 10,5 mg/Kg de sol. Il est Ă rappeler que les normes nationales burkinabĂ©s nâont pas dĂ©fini des valeurs limites pour la teneur en cyanure dans lâair. Des normes amĂ©ricaines aux normes burkinabĂ©s, les diverses maniĂšres par lesquelles lâhomme pollue le sol font Ă©tat des teneurs en cyanures soit infĂ©rieures aux seuils fixĂ©s par les normes soit supĂ©rieures aux valeurs limites fixĂ©es par celles-ci. 3. Dynamique 3.1. DĂ©finition de la dynamique Selon le petit Larousse illustrĂ© de 2012, la dynamique est la partie de la mĂ©canique qui Ă©tudie les relations entre les forces et les mouvements quâelles produisent. Elle considĂšre les choses dans leur mouvement et dans leur Ă©volution. Elle dĂ©signe Ă©galement un ensemble de forces qui concourent Ă un processus et accĂ©lĂšrent une Ă©volution. Dans le prĂ©sent document, la dynamique sâintĂ©resse aux facteurs tels que le pH, le potentiel redox, la tempĂ©rature, lâhumiditĂ© et toutes autres conditions susceptibles dâinfluencer le comportement et la mobilitĂ© du cyanure dans lâenvironnement. 3.2. Dynamique du cyanure ï· Dans lâeau Les cyanures sont prĂ©sents dans lâeau essentiellement sous forme de HCN. Ils peuvent Ă©galement se prĂ©senter sous la forme de sels de cyanures, KCN, NaCN, CaCN ou encore sous la forme de complexes mĂ©tallo-cyanures de stabilitĂ© variable. Les cyanures libres sont en Ă©quilibre en fonction du pH et de la tempĂ©rature. Ă des pH<8, la forme cyanure libre est
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la dynamique du cyanure dans lâenvironnement et bioremĂ©diation: cas du site dâorpaillage de Galgouli au Burkina Faso. » DEOUDOM DestinM2B Eau et Assainissement/2014-2015 10 retrouvĂ©e Ă plus de 93% (Brignon, 2011). Les formes alcalines complexes mĂ©tallo-cyanures sont trĂšs solubles dans lâeau et leur dissociation est trĂšs rapide. La proportion de HCN formĂ©e, suite Ă cette dissociation, est fonction du pH: lorsque celui-ci dĂ©croit, la proportion de HCN formĂ©e augmente (Moisan et Blanchard, 2012). Dans la plupart des eaux naturelles, la tempĂ©rature nâest pas assez Ă©levĂ©e et le pH trop neutre (entre 4 et 9) pour observer une transformation significative des cyanures et de leurs dĂ©rivĂ©s. Dans les eaux souterraines, les cyanures existent aussi sous forme de cyanures ferreux et ferriques (Yu et al., 2010) mais leur volatilisation est limitĂ©e et ils peuvent donc persister dans ce milieu du fait de son contenu trĂšs faible en oxygĂšne. Comme la volatilisation nâest pas un processus fatal pour les cyanures dans les eaux souterraines, les cyanures persisteront pendant longtemps dans les aquifĂšres souterrains que dans les eaux de surface et des teneurs significatives peuvent ĂȘtre retrouvĂ©es au droit des sites oĂč les teneurs dans les sols sont toxiques pour les micro-organismes limitant la biodĂ©gradation. Par ailleurs, comme celle des mĂ©taux, la mobilitĂ© du cyanure varie en fonction des saisons. Des Ă©tudes ont Ă©tĂ© rĂ©alisĂ©es en Ăquateur par (Garcia et al., 2012) sur les mines dâor et dâargent ainsi que les variations saisonniĂšres des concentrations des mĂ©taux Ă diffĂ©rentes Ă©poques de lâannĂ©e : saison sĂšche de mai Ă novembre et une saison de pluie de janvier Ă avril. La pluviomĂ©trie annuelle dans la zone dâĂ©tude Ă©tait de 1160 mm. Ces Ă©tudes avaient pour objet, lâĂ©tude des variations du pH et de la conductivitĂ© ainsi que celles des concentrations des mĂ©taux (Pb, Mn et Hg) et du cyanure durant les deux saisons. Les rĂ©sultats de cette recherche ont montrĂ© que les pH des Ă©chantillons dâeau sont plus Ă©levĂ©s en saison sĂšche quâen saison de pluie suite Ă une augmentation des prĂ©cipitations. Alors que la concentration en manganĂšse est plus Ă©levĂ©e en saison de pluie quâen saison sĂšche Ă cause de la dissolution des roches contenant naturellement du Mn par les eaux de pluies, celle du plomb reste faible en saison de pluie Ă cause de la dilution par rapport Ă sa teneur en saison sĂšche sur les sites miniers. Le mercure par contre Ă une forte teneur en saison de pluie quâen saison sĂšche sachant quâil est utilisĂ© pour lâamalgamation et que les eaux usĂ©es issues du lavage sont le plus souvent rejetĂ©es dans les eaux de surface. Comparativement au comportement de ces mĂ©taux, les travaux rĂ©alisĂ©s par Guimaraes et al., (2011), sur la mobilitĂ© du cyanure en saison sĂšche et en saison de pluie dans la mĂȘme rĂ©gion font ressortir que les teneurs en cyanure des eaux de surface varient trĂšs peu Ă ces deux Ă©poques de lâannĂ©e. En effet, ces Ă©tudes rĂ©vĂšlent que lorsque la dilution des effluents miniers
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la dynamique du cyanure dans lâenvironnement et bioremĂ©diation: cas du site dâorpaillage de Galgouli au Burkina Faso. » DEOUDOM DestinM2B Eau et Assainissement/2014-2015 11 est rĂ©duite et que les activitĂ©s sont intenses en saison sĂšche, la concentration en cyanure des eaux de surface en aval de la riviĂšre de Puyango reste Ă©levĂ©e jusquâĂ 280 ”g/L alors quâen saison de pluies, la forte turbulence des eaux nâest pas assez suffisante pour oxyder lâensemble du cyanure libre des eaux qui atteint 48 ”g/L en aval et fait quâil peut se rĂ©pandre jusquâĂ plus de 100 km. ï· Dans le sol Les principaux processus qui affectent le transport et la rĂ©partition des cyanures dans les sols sont la volatilisation et la biodĂ©gradation. Les ions cyanures peuvent aussi former des complexes avec des mĂ©taux lourds, particuliĂšrement le fer (Yu et al., 2010). Le cyanure dâhydrogĂšne nâest pas susceptible dâĂȘtre photolysĂ© dans le sol mais les cyanures complexes comme les ferrocyanures et les ferricyanures peuvent se photodissocier rapidement et dĂ©gager du cyanure libre lorsquâils sont exposĂ©s aux rayons solaires (HernĂĄndez et al., 2008). Les Ă©tudes empiriques sur la rĂ©partition du cyanure dâhydrogĂšne entre la phase gazeuse et la solution des sols non saturĂ©s ont rĂ©vĂ©lĂ© que sa migration dans le sol se fait par diffusion gazeuse et que sa dĂ©gradation naturelle dans les sols est plus faible que celle dans les eaux (Shehong et al., 2005). La mobilitĂ© des composĂ©s de cyanure dans le sol dĂ©pend des caractĂ©ristiques de stabilitĂ© et de dissociation du composĂ©, du type de sol, de la permĂ©abilitĂ© du sol, de la chimie du sol et de la prĂ©sence des micro-organismes aĂ©robies et anaĂ©robies (Fuller, 1984). En conditions aĂ©robies, la mobilitĂ© du cyanure est grandement rĂ©duite Ă cause des taux Ă©levĂ©s de biodĂ©gradation (Fuller, 1984). La prĂ©sence de microbes aĂ©robies dans le sol est donc particuliĂšrement importante pour lâattĂ©nuation du cyanure. Les Ă©tudes expĂ©rimentales menĂ©es sur la mobilitĂ© du cyanure dans les sols anaĂ©robies saturĂ©s ont montrĂ© que les cyanures simples aqueux et les ferricyanures aqueux ont tendance Ă ĂȘtre trĂšs mobiles. La quantitĂ© du cyanure lessivĂ© vers la nappe est plus grande en conditions anaĂ©robies (Fuller, 1984). Une Ă©tude sur la mobilitĂ© des cyanures complexes de fer dans des couches arables des sols riches en humus dans des conditions variĂ©es de pH et de potentiel redox, rĂ©alisĂ©e par Rennert et al., (2008) a montrĂ© que la matiĂšre organique joue un rĂŽle trĂšs important dans le devenir des cyanures de fer dans le sol. La matiĂšre organique favorise la sorption des cyanures complexes, particuliĂšrement dans les fluvisols. La destruction des matiĂšres organiques rĂ©duit la sorption de 99 % (Mansfeldt et al., 2001). La sorption des cyanures complexes Ă la surface des sols
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la dynamique du cyanure dans lâenvironnement et bioremĂ©diation: cas du site dâorpaillage de Galgouli au Burkina Faso. » DEOUDOM DestinM2B Eau et Assainissement/2014-2015 12 contenant moins de 10g/Kg de carbone organique est contrĂŽlĂ©e par les argiles et le pH. Ces argiles sont principalement: la gibbsite [Al(OH)3(s)], les oxydes dâaluminium [Îł-Al2O3(s)] et la goethite [α-FeOOH]. Avec comme ordre dâadsorption [Îł-Al2O3(s)]>[α- FeOOH]>[Al(OH)3(s)] (Mansfeldt et al., 2001), ces argiles adsorbent les complexes cyanurĂ©s de fer Ă des pH faibles et rĂ©duisent la translocation de ceux-ci aux eaux souterraines. Quand le pH augmente, lâadsorption diminue. Jusquâau pH=6, lâadsorption des ferrocyanures continue. Les sols acides adsorbent une quantitĂ© importante dâanions que les sols neutres et alcalins. Dans les sols Ă pH neutre, les cyanures ne sâadsorbent pas sur des sols sableux (Ghosh et al., 1999). Cette adsorption Ă des pH faibles suggĂšre quâil y a interaction Ă©lectrostatique aux surfaces externes des argiles. Aussi, faut-il ajouter quâil existe une affinitĂ© particuliĂšre entre la matiĂšre organique et les cyanures complexes probablement Ă cause de lâazote N des cyanures et des groupes rĂ©actifs de la matiĂšre organique (Rennert et al., 2008). Ces constituants incluant le cyanure ainsi adsorbĂ©s en saison sĂšche peuvent ĂȘtre facilement remobilisĂ©s par les prochaines pluies (Meeussen, 1994). Ă des pH faibles, les ferrocyanures [Fe(CN)6 4- ] montrent une forte affinitĂ© pour les argiles comparĂ©s aux ferricyanures[Fe(CN)6 3- ] indiquant une compĂ©tition externe entre ces deux formes de cyanure. Cette petite diffĂ©rence observĂ©e par Cheng et Huang, (1996), confirme lâhypothĂšse selon laquelle les ferricyanures sont les plus mobiles des cyanures de fer sur les sites des sols acides contaminĂ©s. Il existe plusieurs scĂ©narii par lesquels le cyanure libre peut rĂ©apparaitre avec la diminution du pH. Ce sont par exemple, le vieillissement des dĂ©chets lixiviĂ©s, le mĂ©lange des solutions alcalines avec les eaux de pluie (Craig, 2014) et la solubilitĂ© du Bleu Prussien [Fe4(Fe(CN)6)3(s)] (Meussen, 1992). La solubilitĂ© du bleu prussien augmente avec le pH. Les produits de prĂ©cipitation du bleu prussien sont les ferrocyanures et les ferricyanures. La dissolution du bleu prussien produit les ions H+ et partant lâaciditĂ© (Meeussen et al., 1994). La remobilisation des ferrocyanures et des ferricyanures par les eaux dâinfiltration dĂ©pend de la capacitĂ© de lâenvironnement local Ă neutraliser cette aciditĂ©. Une forte capacitĂ© de neutralisation de lâaciditĂ© tendrait Ă tamponner le pH de la solution et favoriserait la dissolution continue du bleu prussien alors quâune faible capacitĂ© de neutralisation de cette aciditĂ© permettrait aux ions H+ de persister, diminuant le pH et stabilisant le reste du bleu prussien. La formation du bleu prussien peut ĂȘtre bĂ©nĂ©fique si sa solubilitĂ© dans les eaux
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la dynamique du cyanure dans lâenvironnement et bioremĂ©diation: cas du site dâorpaillage de Galgouli au Burkina Faso. » DEOUDOM DestinM2B Eau et Assainissement/2014-2015 13 dâinfiltration est faible. Ceci garantirait que la concentration des ferrocyanures et des ferricyanures dans les sols est faible et que la production du cyanure libre devient minimale. Dans les sols contaminĂ©s, la solubilitĂ© du bleu prussien peut ĂȘtre suffisamment Ă©levĂ©e de telle sorte que sa formation devienne dangereuse pour lâenvironnement. Sur ces sites, le cyanure est lixiviĂ© depuis la surface des sols contaminĂ©s et entrainĂ© en profondeur par les eaux dâinfiltration (Meeussen et al., 1994). Il peut Ă©galement prĂ©cipiter jusquâĂ une certaine profondeur dans un profil de sol correspondant Ă une variation saisonniĂšre des eaux de surface. Dans ce cas, les prĂ©cipitĂ©s sont lentement dissouts et contribuent Ă renforcer les fortes concentrations des ferrocyanures et des ferricyanures dans les eaux souterraines plusieurs annĂ©es aprĂšs la contamination des sols. Ce type de mobilitĂ© de cyanure a aussi Ă©tĂ© prouvĂ© par Rennert et Mansfeldt, (2004) Ă travers une Ă©tude de comparaison des mĂ©thodes dâextraction de cyanure dâun sol contaminĂ©. Ils ont montrĂ© que la plupart des Ă©chantillons de sol prĂ©levĂ©s sont acides avec des pH variant de 2,1 Ă 8. Les pH Ă©levĂ©s (7,3 Ă 8) ont Ă©tĂ© notĂ©s pour des Ă©chantillons prĂ©levĂ©s sous des sĂ©diments calcaires. Les teneurs en cyanure du sol variaient de 9 Ă 70,45 mg/Kg. MĂȘme dans les Ă©chantillons prĂ©levĂ©s Ă des profondeurs > 300 cm, de fortes concentrations de cyanures ont Ă©tĂ© dĂ©tectĂ©es indiquant un transport vertical des cyanures. Sur 23 Ă©chantillons prĂ©levĂ©s, 3 ont justifiĂ© ce transport vertical des cyanures de 300 jusquâĂ 750 cm en profondeur (Rennert et Mansfeldt, 2008). ï· Dans lâair Dans lâatmosphĂšre, les cyanures se prĂ©sentent sous la forme essentiellement gazeuse HCN. Ce composĂ© prĂ©sente un faible taux de dĂ©gradation dans lâair et est rĂ©sistant Ă la photolyse. Les rĂ©actions de dĂ©gradation les plus importantes sont celles avec les radicaux hydroxylĂ©s gĂ©nĂ©rĂ©s photo-chimiquement, suivies par une oxydation rapide conduisant Ă la production du monoxyde de carbone et de lâoxyde nitrique. Il est Ă©galement faiblement redĂ©posĂ© sous forme solide. La demi-vie de HCN dans lâatmosphĂšre est Ă©valuĂ©e entre 1.4 et 2.9 annĂ©es (ATSDR, 1997). Par ce que le HCN gazeux a un faible taux de dĂ©gradation dans lâair, lâatmosphĂšre est un Ă©vier final pour ce composĂ©. Il demeure dans les basses altitudes de la troposphĂšre et seulement 2% de sa teneur dans la troposphĂšre partent dans la stratosphĂšre. Les cyanures ont la capacitĂ© dâĂȘtre transportĂ©s trĂšs loin de leur source dâĂ©mission.
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la dynamique du cyanure dans lâenvironnement et bioremĂ©diation: cas du site dâorpaillage de Galgouli au Burkina Faso. » DEOUDOM DestinM2B Eau et Assainissement/2014-2015 14 3.3. Dynamique du cyanure sur le site de Zougnazagmligne Sur le site dâorpaillage de Zougnazagmligne au Centre-Nord du Burkina Faso, Sawadogo A., (2015), a Ă©tudiĂ© la dynamique du cyanure dans lâenvironnement. Cette Ă©tude a permis de quantifier la contamination au cyanure des sols et des eaux puis dâĂ©tablir les distributions verticale et horizontale sur lâensemble du bassin hydrographique du site. Ses rĂ©sultats ont montrĂ© que les eaux souterraines ont une faible concentration en cyanure et que les concentrations obtenues pour les forages sont infĂ©rieures Ă 0,07 mg/L, seuil Ă©tabli par la norme OMS/BF. Les conclusions de sa recherche ont donnĂ© des teneurs allant de 0,0002 Ă 0,0112 mg/L dans les eaux et que deux forages et le barrage du site ont Ă©tĂ© contaminĂ©s. Dans les Ă©chantillons de sol, certains points ont prĂ©sentĂ© des concentrations supĂ©rieures au seuil dĂ©fini par les normes de rĂ©utilisation des sols en agriculture au Burkina Faso qui est de 0,5 mg/Kg. Dâautres, par contre, ont prĂ©sentĂ© des concentrations voisines de 0,5 mg/Kg. Dans ses mobilitĂ©s verticale et horizontale, le cyanure peut ĂȘtre entrainĂ© par ruissellement ou infiltration Ă une certaine distance de sa source de pollution. La distribution horizontale a rĂ©vĂ©lĂ© la prĂ©sence du cyanure dans tout le bassin. Cette distribution suit le lit du cours dâeau principal et de ses ramifications pour Ă©voluer vers lâexutoire. Un apport venant des affluents a Ă©tĂ© constatĂ© suggĂ©rant le transport du cyanure par lâeau et de la stagnation des eaux Ă lâintersection des cours dâeau oĂč les crevasses se sont formĂ©es. Il est allĂ© dans sa mobilitĂ© horizontale jusquâĂ plus de 7 km de sa source de pollution. La distribution verticale a montrĂ© la prĂ©sence du cyanure Ă toutes les couches. Dans le sol, le cyanure sâest infiltrĂ© mais avec de faibles concentrations en surface. La zone de contamination sâest Ă©tendue et la concentration du cyanure a diminuĂ© avec la profondeur sous lâeffet des phĂ©nomĂšnes de dĂ©gradation du cyanure au cours de son infiltration dans le sol. En outre, la prĂ©sence du cyanure a Ă©tĂ© constatĂ©e dans un trou de 10 m de profondeur. Ce comportement du cyanure dans les eaux et dans le sol laisse prĂ©sager des menaces sur les populations riveraines et des habitats lointains sachant que lâagriculture, le maraichage et lâorpaillage sont des activitĂ©s entreprises en alternance dans les villages selon quâil sâagisse de la saison sĂšche ou de la saison des pluies.
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la dynamique du cyanure dans lâenvironnement et bioremĂ©diation: cas du site dâorpaillage de Galgouli au Burkina Faso. » DEOUDOM DestinM2B Eau et Assainissement/2014-2015 15 4. Bioremediation La bioremĂ©diation est une technique consistant Ă augmenter la biodĂ©gradation ou la biotransformation en inoculant des micro-organismes spĂ©cifiques par bioaugmentation ou en stimulant lâactivitĂ© des populations microbiennes indigĂšnes par biostimulation, par apport de nutriments et par ajustement des conditions du milieu. Elle implique lâutilisation dâorganismes (Nallapan et al., 2014) pour supprimer ou neutraliser les polluants et/ou contaminants Ă partir dâun site contaminĂ©. Une fois la capacitĂ© des micro-organismes Ă biodĂ©grader le cyanure testĂ©e au laboratoire, les technologies Ă mettre en Ćuvre seront choisies. Elles sont gĂ©nĂ©ralement classĂ©es comme in situ ou ex situ. La bioremĂ©diation in situ consiste Ă traiter le matĂ©riel contaminĂ© sur le site tandis que celle ex situ implique lâenlĂšvement de la matiĂšre contaminĂ©e et son traitement hors site. La Figure 1 ci-dessous est un exemple de mĂ©canisme de bioremĂ©diation mettant en Ă©vidence les diffĂ©rentes technologies qui lui sont associĂ©es. Il sâagit ici de deux types de mĂ©canismes: lâun (a) montre la biodĂ©gradation naturelle pouvant durer des annĂ©es et lâautre (b) traduit la biodĂ©gradation assistĂ©e par lâhomme. Figure 1: (a) bioremĂ©diation naturelle et (b) bioremĂ©diation assistĂ©e par l'homme (A. Malik 2006). 4.1. BioremĂ©diation du cyanure La bioremĂ©diation est un mĂ©canisme important pour la transformation de cyanure dans les eaux de surface (ATSDR, 1997). La biodĂ©gradation est contrĂŽlĂ©e par la concentration en cyanure, le pH, la tempĂ©rature, la concentration et la disponibilitĂ© des nutriments pour les souches dĂ©gradantes. Concernant la concentration en cyanure, Chew et al., (1999) ont
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la dynamique du cyanure dans lâenvironnement et bioremĂ©diation: cas du site dâorpaillage de Galgouli au Burkina Faso. » DEOUDOM DestinM2B Eau et Assainissement/2014-2015 16 mentionnĂ© quâelle doit ĂȘtre au maximum de 50 mg/L pour que la biodĂ©gradation soit efficace. Par analogie, la dĂ©gradation du cyanure dans les sols est comparable Ă celle dans les eaux et contrĂŽlĂ©e par les mĂȘmes facteurs. Dans les sols, les cyanures prĂ©sents Ă faible concentration se dĂ©gradent avec formation initiale dâammoniac transformĂ© en nitrites et nitrates par les bactĂ©ries nitrifiantes (INERIS, 2011). En milieu anaĂ©robie, les produits directs de la dĂ©gradation du cyanure sont le bicarbonate et le formiate. Dans les sols et en conditions anaĂ©robies, les cyanures se dĂ©nitrifient en azote gazeux (ATSDR, 1997). De nombreuses Ă©tudes ont Ă©tĂ© rĂ©alisĂ©es sur la bioremĂ©diation. En effet, Maniyam et al., (2013) ont Ă©tudiĂ© la biodĂ©gradation des sols cyanurĂ©s par une souche de Rhodococcus UKMP-5M. Utilisant le glucose comme milieu de culture, il ressort que la croissance bactĂ©rienne nâa pas Ă©tĂ© affectĂ©e et que cette souche de bactĂ©rie Ă©tait capable de dĂ©grader complĂštement 0,1 mM de KCN en 24 heures. Les produits finaux de cette biodĂ©gradation Ă©taient lâion ammonium (NH4 + ) et lâion formiate (HCOO- ). Cette souche de bactĂ©rie a utilisĂ© le cyanure comme source dâazote. Dans une autre Ă©tude oĂč 0,05 % (KH2PO4), 0,15 % (K2HPO4), 1 mM (MgCl2), 1 mM (FeCl3), 0,1 % (NH4Cl) et 0,1 % (glycĂ©rol) ont Ă©tĂ© utilisĂ©s comme milieu de culture, (Wu et al., 2014) ont montrĂ© que Bacillus sp CN-22 a Ă©tĂ© capable de dĂ©grader 200 mg/L de cyanure libre des eaux usĂ©es jusquâĂ 6,62 mg/L en 72h. La croissance bactĂ©rienne nâa pas aussi Ă©tĂ© affectĂ©e et les produits finaux de la rĂ©action Ă©taient le NH4 + et le CO2. Plus la teneur en cyanure est Ă©levĂ©e, plus la pĂ©riode de latence sâĂ©tend suggĂ©rant ainsi lâeffet inhibiteur de la croissance bactĂ©rienne par de fortes concentrations de cyanure (Panos et Bellini, 1999). Au cours des tests de biodĂ©gradation, les rĂ©actions dâhydrolyse sont principalement caractĂ©risĂ©es par la formation directe de lâacide formique et de lâammonium qui sont moins toxiques que le cyanure et peuvent servir Ă la croissance bactĂ©rienne (Huertas et al., 2006). Dans une Ă©tude conduite par (Mekuto et al., 2015), il a Ă©tĂ© dĂ©montrĂ© que le consortium de bactĂ©ries dominĂ© par Bacillus sp Ă©tait capable de tolĂ©rer jusquâĂ 500 ppm de cyanure libre. La dĂ©gradation du cyanure se produit parallĂšlement Ă la croissance bactĂ©rienne et atteint 96 % durant la phase exponentielle. Le fort taux de croissance bactĂ©rienne de 1,23 108 UFC/mL a Ă©tĂ© obtenu aprĂšs 4 jours. Dans un autre article, Mekuto et al., (2013) ont fait remarquer que ces mĂȘmes souches de bactĂ©ries peuvent Ă©liminer en 8 jours, 65 et 44,3 % des solutions de cyanure de concentrations respectives 200 et 400 mg/L. Selon Akcil et al., (2003), la concentration maximale en cyanure
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la dynamique du cyanure dans lâenvironnement et bioremĂ©diation: cas du site dâorpaillage de Galgouli au Burkina Faso. » DEOUDOM DestinM2B Eau et Assainissement/2014-2015 17 libre que les bactĂ©ries sont capables dâassimiler et de dĂ©grader est de 200 mg/L. Ainsi, la dĂ©gradation du cyanure libre Ă©tait accompagnĂ©e dâune croissance bactĂ©rienne qui a atteint 2.108 UFC/mL avec 200 mg/L de cyanure libre. Ces mĂȘmes auteurs ont dĂ©montrĂ© que la croissance bactĂ©rienne et lâĂ©limination du cyanure sont corrĂ©lĂ©es. Par ailleurs, les micro-organismes capables dâassimiler le cyanure peuvent lâutiliser comme source dâazote. En effet, dans la molĂ©cule du cyanure, lâĂ©tat dâoxydation du carbone (+II comme celui de CO) et N (-III comme celui de NH4 + ) fait de ce composĂ© une mauvaise source de carbone mais une bonne source dâazote pour la croissance bactĂ©rienne. Parmar et al., (2012) ont rĂ©vĂ©lĂ© que la biodĂ©gradation laisse prĂ©sager la diminution de la concentration en cyanure et la production de NH4 + ou une augmentation de la biomasse microbienne. En effet, la concentration en NH4 + peut fluctuer au cours de la biodĂ©gradation et sa fluctuation est soumise Ă lâhypothĂšse dâĂȘtre largement dĂ©pendante de lâutilisation dâammonium par les micro-organismes. Il peut arriver quâau cours des tests de biodĂ©gradation, les bactĂ©ries prĂ©fĂšrent lâammonium au cyanure lorsque les nutriments utilisĂ©s sont une source dâazote. Un tel phĂ©nomĂšne entrainera la formation et la dĂ©gradation consĂ©cutive de NH4 + par des bactĂ©ries nitrifiantes et fera baisser le taux de dĂ©gradation du cyanure libre. La dĂ©gradation du cyanure et de lâammonium par Bacillus sp a montrĂ© que ces bactĂ©ries formant des endospores sont Ă la fois des bactĂ©ries dĂ©gradeurs de cyanure et des bactĂ©ries nitrifiantes qui peuvent cependant ĂȘtre utilisĂ©es pour la rĂ©duction de NH4 + . Les micro- organismes dĂ©gradant le cyanure peuvent alterner leur mĂ©tabolisme selon la prĂ©sence du cyanure ou de lâammonium utilisant ainsi ces deux substrats pour lâactivation ou la dĂ©sactivation du type de mĂ©tabolisme selon le substrat disponible. 4.2. BioremĂ©diation du site de Zougnazagmligne Cette recherche a Ă©tĂ© rĂ©alisĂ©e par Sawadogo N., (2015) Ă 2iE (LEDES) et a pour objet dâĂ©tudier la biodĂ©gradation au laboratoire du cyanure libre par les bactĂ©ries isolĂ©es des Ă©chantillons dâeau prĂ©levĂ©e sur ledit site. Son expĂ©rimentation dâune durĂ©e de 30 heures a portĂ© sur le cyanure libre de concentrations 40, 60 et 80 mg/L. Avec un milieu de culture spĂ©cifique aux bactĂ©ries dĂ©gradeurs de cyanure, les rĂ©sultats de ses ensemencements ont rĂ©vĂ©lĂ© la prĂ©sence des bactĂ©ries sur lâensemble des points de prĂ©lĂšvement dâeau et leur concentration allait jusquâĂ 11500 UFC/mL. Les caractĂ©ristiques physiques de ces bactĂ©ries ont Ă©tĂ© observĂ©es au microscope. Certaines sont blanchĂątres, dâautres luminescentes et en forme de chainette, sont de taille variable. Ces colonies appartiennent Ă plusieurs familles de
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la dynamique du cyanure dans lâenvironnement et bioremĂ©diation: cas du site dâorpaillage de Galgouli au Burkina Faso. » DEOUDOM DestinM2B Eau et Assainissement/2014-2015 18 par leurs diffĂ©rences physiques. Ces micro-organismes dont la prĂ©sence a Ă©tĂ© prouvĂ©e ont prĂ©fĂ©rĂ© le cyanure aux autres nutriments comme le glucose. Au bout de 27 heures, un abattement en cyanure libre variant de 95 Ă 99 % a Ă©tĂ© obtenu et la concentration optimale de biodĂ©gradation Ă©tait de 60 mg/L selon quâil sâagisse du milieu avec ou sans nutriments. Les micro-organismes utilisĂ©s ont montrĂ© une croissance considĂ©rable dans les trois solutions de cyanure libre aprĂšs une pĂ©riode de latence de 3 heures. Ses travaux ont par ailleurs montrĂ© quâau-delĂ de 80 mg/L de cyanure libre, la croissance bactĂ©rienne est inhibĂ©e et que 100 mg/L Ă©tait la dose lĂ©tale. En outre, lâammonium libĂ©rĂ© suite Ă la biodĂ©gradation du cyanure constitue une source dâazote ou de carbone et que le taux de dĂ©gradation du cyanure dans le milieu avec nutriments est plus Ă©levĂ© que dans celui sans nutriments sachant quâelle est responsable de lâaccĂ©lĂ©ration du mĂ©tabolisme de dĂ©gradation des bactĂ©ries et de leur multiplication. En outre, la prĂ©sence des bactĂ©ries nitrifiantes a Ă©tĂ© prouvĂ©e. Ces souches ont prĂ©fĂ©rĂ© lâammonium au cyanure et font que la production du NH4 + connait des fluctuations. 4.3. BiodĂ©gradation du cyanure total De publications rapportĂ©es par (C. Boucabeille, Olivier, & Michelle, 1994) sur la biodĂ©gradation des cyanures totaux ont montrĂ© quâil existe des espĂšces de Pseudomonas capables de les dĂ©grader. Cette Ă©tude a portĂ© sur les cyanures total et disponible ainsi que les thiocyanates. Il en ressort une Ă©limination complĂšte de 40 mg/L des cyanures disponibles en 6 jours. Alors que les cyanures de fer avaient connu une Ă©limination marginale, 75 Ă 80 % de cyanure de cuivre et de nickel Ă©taient Ă©liminĂ©s en 2 jours. En outre, la dĂ©gradation du cyanure a Ă©tĂ© accompagnĂ©e de la production dâammonium et des sulfates respectivement pour les cyanures disponibles, les cyanures totaux et les thiocyanates. La production de NH4 + a dĂ©butĂ© aprĂšs 2 jours et est devenue nulle aprĂšs 16 jours de test. Ces auteurs ont soulignĂ© que la diminution de la teneur en NH4 + au cours des analyses aurait Ă©tĂ© due Ă la prĂ©sence des bactĂ©ries nitrifiantes. 4.4. BiodĂ©gradation des cyanures complexĂ©s Les cyanures complexĂ©s sont plus rĂ©sistants Ă la biodĂ©gradation que les cyanures libres (AronstĂ©in et al., 1994). Cependant, quelques recherches ont montrĂ© la capacitĂ© de certaines bactĂ©ries et champignons Ă dĂ©grader cette forme de cyanure. Cherryholmes et al., (1985) ont observĂ© que lâhexacyanoferrate (III) de potassium K3Fe(CN)6, maintenu dans la noirceur et en prĂ©sence des bactĂ©ries P. aerogunos et E. coli, se dĂ©composait en donnant lieu aux cyanures
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la dynamique du cyanure dans lâenvironnement et bioremĂ©diation: cas du site dâorpaillage de Galgouli au Burkina Faso. » DEOUDOM DestinM2B Eau et Assainissement/2014-2015 19 libres. En 25 jours, la concentration des cyanures libres avait atteint 1460 ”g/L alors que dans les contrĂŽles stĂ©riles, elle demeurait sous le seuil de 16 ”g/L. La concentration initiale de K3Fe(CN)6 Ă©tait de 3293 mg/L. Un groupe de chercheurs Barclay et al., (1998) a dĂ©montrĂ© la capacitĂ© dâune culture pure et mixte de champignons Ă dĂ©grader chacun de K4Fe(CN)6, K3Fe(CN)6 et K2Ni(CN)4 en les utilisant comme source unique dâazote. Les concentrations de ces trois complexes de cyanures Ă©taient respectivement de 0,5 mM, 0,5 mM et 0,25 mM. AprĂšs 34 jours dâincubation, approximativement 90% de chacun des ferrocyanures et cyanures totaux ont Ă©tĂ© dĂ©gradĂ©s. Le CO2 a Ă©tĂ© identifiĂ© comme produit final de biodĂ©gradation. Par ailleurs, Silva-Avalos et al., (1990), ont Ă©tudiĂ© la biodĂ©gradation du tetracyanonickelate de potassium K2Ni(CN)4 par des bactĂ©ries comprenant les espĂšces Pseudomonas et Klebsiella. Ces bactĂ©ries utilisaient le tetracyanonickelate comme source unique dâazote. Le mĂ©tabolite de biodĂ©gradation Ă©tait le Ni(CN)2. ParallĂšlement Ă la dĂ©gradation du cyanure, ThĂ©is et al., (1994) ont soulignĂ© que lâapparition de lâammoniaque pourrait provenir des rĂ©actions physico-chimiques des complexes aminĂ©s. Il convient de rappeler que la dissolution dâun complexe mĂ©tallique cyanurĂ© ne libĂšre pas dâions CN- comme les cyanures simples; le mĂ©tal de transition et les cyanures restent combinĂ©s ensemble sous la forme dâun anion complexe comme le montre lâĂ©quation suivante (Cherryholmes et al., 1985): K3Fe(CN6) â 3K+ + Fe(CN)6 3â (8) Le niveau de dissociation de lâanion complexe varie en fonction du cation mĂ©tallique central du complexe, du pH et du potentiel redox.
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la dynamique du cyanure dans lâenvironnement et bioremĂ©diation: cas du site dâorpaillage de Galgouli au Burkina Faso. » DEOUDOM DestinM2B Eau et Assainissement/2014-2015 20 CHAPITRE 2 : MATĂRIELS ET MĂTHODE 1. PrĂ©sentation de la zone dâĂ©tude 1.1. Choix du site La justification du choix de ce site a fait lâobjet des travaux antĂ©rieurs rĂ©alisĂ©s par (Kouadio, 2014) sur la base dâune enquĂȘte et de collecte dâinformations Ă partir dâun tableau de critĂšres et de scores permettant de mettre en adĂ©quation les objectifs de la recherche avec les caractĂ©ristiques des sites dâorpaillage en pleine activitĂ© dans la commune de Kampti. Ces critĂšres Ă©taient basĂ©s essentiellement sur lâaccessibilitĂ© au comptoir, aux puits et aux bassins de cyanuration, la taille du site et sa structuration ainsi que les infrastructures du site. En rappel, cette Ă©tude avait pour objectif dâĂ©valuer les risques environnementaux et sanitaires liĂ©s Ă lâutilisation des produits chimiques dans lâorpaillage: cas du mercure et du cyanure. De ces travaux, il ressort quâoutre Fofora (Sawadogo E. , 2011), Galgouli au Sud-Ouest du pays fait preuve dâune occupation structurĂ©e et bien organisĂ©e en fonction des phases de lâorpaillage. 1.2. PrĂ©sentation de la zone dâĂ©tude 1.2.1. Localisation Dans la province de Poni au Sud-Ouest, le dĂ©partement de Kampti situĂ© sur la route nationale RN12 et dâune superficie de 1 381 Km2 , est une commune rurale comportant 5 secteurs et 110 villages. Avec environ 40 874 habitants, le dĂ©partement de Kampti est situĂ© Ă 366 m dâaltitude. Ses coordonnĂ©es gĂ©ographiques sont le 10°7'60"N et 3°27'0"W. Il se trouve Ă environ 420 km de la capitale Ouagadougou. Les coordonnĂ©es gĂ©ographiques du site de Galgouli sont le 9°58â0N et le 3°27'0W. Il se situe Ă une altitude de 352 m. La Figure 2 prĂ©sente la carte de location du site dâorpaillage de Galgouli.
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la dynamique du cyanure dans lâenvironnement et bioremĂ©diation: cas du site dâorpaillage de Galgouli au Burkina Faso. » DEOUDOM DestinM2B Eau et Assainissement/2014-2015 21 Figure 2: carte de localisation de Galgouli. 1.2.2. CaractĂ©ristiques de la zone dâĂ©tude Cadre physique Les travaux rĂ©alisĂ©s par (Sawadogo E. , 2011) ont permis de dĂ©gager les caractĂ©ristiques Ă©dapho-climatiques de la province de Poni. Le Burkina Faso est sous lâinfluence dâun climat du type sahĂ©lo-soudanien. Du Nord au Sud, on rencontre le climat sahĂ©lien et sahĂ©lo- soudanien dont les composantes sont le climat soudano-sahĂ©lien et soudanien. Le Sud-Ouest, de par sa situation gĂ©ographique, appartient au climat soudanien. Il est sous lâinfluence de deux saisons: une saison sĂšche allant de novembre Ă mars et une saison de pluie dâavril Ă octobre. Les tempĂ©ratures moyennes annuelles sont comprises entre 17 et 36°C. SituĂ©e entre les isohyĂštes 1000 et 1200 m, la province de Poni est relativement bien arrosĂ©e par les pluies. Le Sud-Ouest du pays oscille entre 250 et 300 m dâaltitude et son point culminant est le mont Koyo ou NouĂ©hĂ© (592 m). Les principaux massifs sont situĂ©s dans le Karangasso, dans la rĂ©gion de Gaoua, au Sud de Kampti, au Sud de BatiĂ© et au Sud de KpĂ©rĂ©. Dans le dĂ©partement de Kampti, les reliefs mous et discontinus sont marquĂ©s par des filons de quartz. Les types de sols issus de la conjugaison de la gĂ©omorphologie et des facteurs climatiques se regroupent en plusieurs catĂ©gories occupant chacune environ 20% de la superficie provinciale. Dans le dĂ©partement de Kampti, trois principaux types de sols sont rencontrĂ©s: les sols sablonneux, les sols gravillonnaires et les sols argileux.
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la dynamique du cyanure dans lâenvironnement et bioremĂ©diation: cas du site dâorpaillage de Galgouli au Burkina Faso. » DEOUDOM DestinM2B Eau et Assainissement/2014-2015 22 Les sols sablonneux sont les plus rĂ©pandus, riches en silice et Ă tendance acide. Relativement pauvres et aptes Ă la culture des cĂ©rĂ©ales, ces sols permettent un transfert dâĂ©lĂ©ments traces mĂ©talliques comme le mercure, le cadmium, le nickel vers les lĂ©gumineuses et des cĂ©rĂ©ales. Les sols gravillonnaires, moins rĂ©pandus, se rencontrent en zone de collines et sont favorables Ă la culture du sorgho. Ces sols fertiles peuvent ĂȘtre reboisĂ©s mais difficiles Ă travailler. Leur fonçage use facilement le matĂ©riel de creusage. Les sols argileux se retrouvent en zone de bas-fonds et se subdivisent en deux sous-groupes: les limono-argileux et les sablo-argileux. Les premiers permettent des cultures de maĂŻs, de sorgho, dâigname et de patate alors que les seconds se prĂȘtent Ă toute sorte de culture. Ces sols compacts rĂ©sistent mieux Ă lâĂ©rosion et rendent difficiles le fonçage. Le rĂ©seau hydrographique de la province de Poni sâorganise autour du fleuve Mouhoun et de Poni son affluent. Ce rĂ©seau bĂ©nĂ©ficie dâune quantitĂ© abondante dâeau de surface en raison de la bonne pluviomĂ©trie (750 et 1 300 mm) et de lâexistence dâautres sources. En dehors de ces deux grands cours dâeau, de nombreux petits cours dâeau temporaires sillonnent les plaines et les plateaux de la province. Le dĂ©partement de Kampti dispose de 4 principales riviĂšres et de 3 marigots dans les villages de Toroyini, Niamina, Logolana qui sont temporaires, dâun barrage et dâune retenue dâeau naturelle. Les eaux de pluie qui ruissellent des collines du dĂ©partement vers le DĂ©ko, cours dâeau quadrillant le site dâorpaillage de Galgouli, rejoignent le Poni puis le Mouhoun. Enfin, la combinaison de la bonne pluviomĂ©trie et des sols dâassez bonnes qualitĂ©s offre des conditions favorables Ă lâĂ©closion dâun couvert vĂ©gĂ©tal consistant avec des espĂšces ligneuses diverses, caractĂ©ristiques du domaine Sud-Soudanien. La vĂ©gĂ©tation du dĂ©partement de Kampti est constituĂ©e dâune forĂȘt galerie le long des cours dâeau, dâune savane arborĂ©e composĂ©e dâarbres de taille moyenne et de savane boisĂ©e guinĂ©enne plus dense. Avec lâavĂšnement de lâorpaillage dans le dĂ©partement, une forte pression est exercĂ©e sur ces formations vĂ©gĂ©tales de sorte que beaucoup de surfaces sont frĂ©quemment dĂ©nudĂ©es. Il est important de rappeler que le NĂ©rĂ© et le KaritĂ©, plantes utiles en pays lobi, servent trĂšs souvent de soutĂšnement aux puits et galeries des orpailleurs du fait de leur forte rĂ©sistance.
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la dynamique du cyanure dans lâenvironnement et bioremĂ©diation: cas du site dâorpaillage de Galgouli au Burkina Faso. » DEOUDOM DestinM2B Eau et Assainissement/2014-2015 23 Cadre humain La population du Sud-Ouest est constituĂ©e dâautochtones Lobi, Birifor et Dagara. Elle est aussi constituĂ©e de Loron, Gan, Dian, TeguessiĂ© et Koulanga. On y rencontre des immigrĂ©s Dioula et Mossi, essentiels commerçants et Ă©leveurs peuhls. Selon (Rouville, 1987), les Lobi, les Dagara et les Birifor partagent le mĂȘme fond dâinstitution et de culture. De nos jours, lâorpaillage a favorisĂ© lâinstallation dâune population cosmopolite qui habite les sites dâor et le chef-lieu du dĂ©partement de Kampti. Les populations des sites dâor sont constituĂ©es essentiellement de Mossi, de Bissa, de Gourounsi, de Daffin et de plus en plus dâautochtones (Rouville, 1987). 90% de la population est animiste et surtout autochtone. Les 10 % constituĂ©s dâĂ©trangers sont des musulmans et des chrĂ©tiens. La trĂšs grande mobilitĂ© des orpailleurs fait quâil nâexiste pas de donnĂ©es statistiques sur le site de Galgouli. Les orpailleurs sont le plus souvent organisĂ©s en de petits groupes dâextraction de minerai filonien. Ces groupes sont constituĂ©s par affinitĂ© et sont le plus souvent dirigĂ©s par un chef de puits. Ce chef de puits est Ă son tour sous la direction dâun employeur qui finance les dĂ©penses de lâextraction du minerai. Cet employeur est gĂ©nĂ©ralement un acheteur dâor. Du point de vue spatial, le site dâorpaillage est constituĂ©: ï· Dâune zone dâhabitation composĂ©e de logements, dâune zone de commercialisation et dâune zone de restauration ï· Dâun espace de mouture composĂ© de moulins Ă gasoil et de boutiques de vente dâhydrocarbures ï· Dâun comptoir dâachat au sein duquel se trouvent les hangars de lavage et de raffinage ï· De puits dâextraction du minerai et de lavage du stĂ©rile, situĂ©s dans les pĂ©riphĂ©ries ï· Dâespaces de cyanuration situĂ©s autour du campement. En cas de problĂšme, les orpailleurs sont reprĂ©sentĂ©s auprĂšs des autoritĂ©s par un responsable qui est le coordonnateur des activitĂ©s du comptoir. 2. Points de prĂ©lĂšvement et Ă©chantillonnage Les prĂ©lĂšvements dâeau et de sol ont Ă©tĂ© faits non seulement en fonction de la qualitĂ© de rĂ©ponse du lieu mais aussi en tenant compte du sens dâĂ©coulement de lâeau, de lâexutoire et de la position des bassins de cyanuration qui sont considĂ©rĂ©s comme des sources potentielles de pollution de maniĂšre Ă Ă©tudier la propagation du cyanure Ă partir de ceux-ci. Outre ces critĂšres, les critĂšres dâĂ©chantillonnage et dâanalyse des sols polluĂ©s Ă©tablis par (Mathilde et al., 2008) de lâInstitut de veille sanitaire ont Ă©tĂ© appliquĂ©s.
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la dynamique du cyanure dans lâenvironnement et bioremĂ©diation: cas du site dâorpaillage de Galgouli au Burkina Faso. » DEOUDOM DestinM2B Eau et Assainissement/2014-2015 24 Ces critĂšres soulignent que: « lorsquâun site qui a contaminĂ© le sol se situe sur la rive dâune riviĂšre, il nâapparait pas nĂ©cessaire de faire rĂ©aliser des mesures sur lâimpact de la contamination des sols situĂ©s sur lâautre rive puisque les eaux contaminĂ©es par le site ne devraient pas contaminer la rive dâen face mais la riviĂšre.». La Figure 3 prĂ©sente une carte de prĂ©lĂšvement des Ă©chantillons dâeau et de sol. Figure 3:carte de prĂ©lĂšvement des points d'eau et de sol. 2.1. PrĂ©lĂšvement des Ă©chantillons dâeau 17 Ă©chantillons dâeau ont Ă©tĂ© prĂ©levĂ©s grĂące aux flacons en verre borosilicatĂ©, prĂ©alablement stĂ©rilisĂ©s Ă 160°C pendant 20 minutes et Ă©tiquetĂ©s aprĂšs chaque prĂ©lĂšvement. Ces Ă©chantillons ont Ă©tĂ© pris Ă diffĂ©rents endroits dont les coordonnĂ©es ont Ă©tĂ© levĂ©es au GPS Garmin au mĂȘme titre que ceux du sol selon les objectifs qui orientent notre recherche Ă savoir quantifier le cyanure et Ă©tudier sa dynamique sur lâensemble du bassin hydrographique du site puis rĂ©vĂ©ler la prĂ©sence de la flore bactĂ©rienne capable de le dĂ©grader. Ces points de prĂ©lĂšvement sont entre autres des puits au comptoir, des forages modernes, des points dâintersection des riviĂšres, des points le long des riviĂšres, des points aux entrĂ©e et sortie du barrage et Ă lâentrĂ©e du village. Rappelons que le pH, la tempĂ©rature, le potentiel redox et la conductivitĂ© de chacun de ces Ă©chantillons dâeau ont Ă©tĂ© Ă©valuĂ©s in situ et que des pastilles de NaOH ont Ă©tĂ© ajoutĂ©es Ă ceux-ci aprĂšs lecture pour Ă©viter la volatilisation du cyanure. Deux glaciĂšres munies de barres de glace ont permis le conditionnement, le transport et la conservation de la
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la dynamique du cyanure dans lâenvironnement et bioremĂ©diation: cas du site dâorpaillage de Galgouli au Burkina Faso. » DEOUDOM DestinM2B Eau et Assainissement/2014-2015 25 qualitĂ© des Ă©chantillons dâeau et de sol du site jusquâau laboratoire oĂč ils seront traitĂ©s et analysĂ©s. 2.2. PrĂ©lĂšvement des Ă©chantillons de sol Ă lâaide dâune tariĂšre de 1 m dâenvergure et dâun marteau, 115 Ă©chantillons de sol ont Ă©tĂ© prĂ©levĂ©s sur 29 points et ce, Ă chaque 20 cm soit 5 Ă©chantillons par endroit si le contexte gĂ©ophysique du sol le permet sinon 2 Ă 3 Ă©chantillons seulement ont Ă©tĂ© obtenus sur des points Ă structure rocailleuse. La Figure 4 ci-dessous montre un exemple de prĂ©lĂšvement des Ă©chantillons de sol. Figure 4: carottage des Ă©chantillons de sol. Les prĂ©lĂšvements ont Ă©tĂ© faits sur les points de fonçage, les flancs des bassins de cyanuration, les lits des riviĂšres, les intersections des riviĂšres et les entrĂ©e et sortie du barrage dudit village. Pour Ă©viter la photodĂ©gradation du cyanure des Ă©chantillons du sol, des emballages noirs en polyĂ©thylĂšne, rĂ©guliĂšrement Ă©tiquetĂ©s ont servi Ă leur conditionnement. Leurs paramĂštres physico-chimiques ont Ă©tĂ© Ă©valuĂ©s ex situ. En fonction dâune plage de valeurs de tempĂ©rature, un facteur de correction a permis de corriger les diffĂ©rentes valeurs de conductivitĂ©. Sa valeur sâobtient par lâexpression suivante: ConductivitĂ© = conductivitĂ© mesurĂ©e Ă K Ă facteur de correction (Source LEDES). OĂč K = 1,413 mS/cm est la valeur de la sonde du conductivimĂštre utilisĂ© (Annexe 1).
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la dynamique du cyanure dans lâenvironnement et bioremĂ©diation: cas du site dâorpaillage de Galgouli au Burkina Faso. » DEOUDOM DestinM2B Eau et Assainissement/2014-2015 26 3. Dynamique du cyanure Avant la dĂ©termination des absorbances des Ă©chantillons, un test de sensibilitĂ© de lâappareil de mesure du cyanure libre a Ă©tĂ© rĂ©alisĂ© pour obtenir une courbe dâĂ©talonnage. Ă cet effet, des solutions de cyanure pur CN- de concentrations respectives 0, 50, 100, 150 et 200 mg/L ont Ă©tĂ© prĂ©parĂ©es. AprĂšs rĂ©action de ces solutions avec les cyaniver 3, 4 et 5 conformĂ©ment au protocole HACH adaptĂ©, leurs absorbances respectives ont Ă©tĂ© lues Ă lâaide du spectrophotomĂštre dâabsorption molĂ©culaire (SAM) HACH DR 5000 Ă une longueur dâonde de 612 nm. GrĂące Ă lâĂ©quation đŠ = 0,0062đ„ (đ 2 = 0,997) oĂč y dĂ©signe lâabsorbance et x la concentration comme le montre la Figure 5, les concentrations des Ă©chantillons dâeau et du sol ont Ă©tĂ© obtenues. Figure 5: courbe d'Ă©talonnage reprĂ©sentant l'absorbance en fonction de la concentration (ASTM 688). 3.1. Mesure des paramĂštres physico-chimiques de sol 5 g de chacun des Ă©chantillons du sol ont Ă©tĂ© pesĂ©s avec la balance Ă prĂ©cision Sartorius Universal puis introduits dans des bĂ©chers en plastique de 100 mL. 12,5 mL dâeau distillĂ©e y sont ensuite ajoutĂ©s puis homogĂ©nĂ©isĂ©s. AprĂšs homogĂ©nĂ©isation, le pH et le potentiel redox des Ă©chantillons ont Ă©tĂ© respectivement mesurĂ©s grĂące Ă la fonction « mode » du pH-mĂštre 3310 SET 1 qui permet de passer dâun paramĂštre Ă lâautre. Une fois le pH et le potentiel redox mesurĂ©s, les volumes qui Ă©taient de 12,5 mL au dĂ©part sont portĂ©s Ă 25 mL et lâensemble Ă©chantillon de sol-eau distillĂ©e est une nouvelle fois homogĂ©nĂ©isĂ©. Par une lecture directe au ConductivimĂštre 3310 SET 1, la conductivitĂ© et la tempĂ©rature ont Ă©tĂ© Ă©valuĂ©es.
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la dynamique du cyanure dans lâenvironnement et bioremĂ©diation: cas du site dâorpaillage de Galgouli au Burkina Faso. » DEOUDOM DestinM2B Eau et Assainissement/2014-2015 27 3.2. Dosage du cyanure libre Les Ă©chantillons dâeau ont Ă©tĂ© filtrĂ©s Ă lâaide dâune pompe Ă filtration et des filtres de 0,45mm de porositĂ© avant leur dosage. Des cuves de 10 mL ont permis de doser le cyanure libre. Les rĂ©actifs utilisĂ©s Ă©taient le cyaniver 3, cyaniver 4 et cyaniver 5. Dans cet ordre, les rĂ©actifs ont Ă©tĂ© ajoutĂ©s respectivement aux Ă©chantillons aprĂšs des temps dâattente de 30, 10 et 10secondes. Ă une longueur dâonde de 612 nm, les absorbances des Ă©chantillons ont Ă©tĂ© lues. Pour le sol, 1 g du poids humide de chacun des 115 Ă©chantillons prĂ©levĂ©s a Ă©tĂ© pesĂ© Ă lâaide de la mĂȘme balance que prĂ©cĂ©demment. Ces Ă©chantillons ont Ă©tĂ© sĂ©chĂ©s puis 24h plus tard, leurs poids respectifs ont Ă©tĂ© Ă©valuĂ©s dans le but de dĂ©terminer le taux dâhumiditĂ© dans chacun dâeux. Dans des tubes coniques, les Ă©chantillons sĂ©chĂ©s ont Ă©tĂ© transfĂ©rĂ©s puis complĂ©tĂ©s Ă 10 mL avec une solution de NaOH Ă 0,05 N. Ă une vitesse de 1000 rpm et pendant 10 minutes, les Ă©chantillons ont Ă©tĂ© centrifugĂ©s Ă lâaide de la centrifugeuse VWR himac CT6EL. Ă lâissue de la centrifugation, conformĂ©ment Ă la mĂ©thode ASTM 688, câest le surnageant reprĂ©sentant la phase liquide des Ă©chantillons qui a Ă©tĂ© recueilli pour le dosage du cyanure libre. Les mĂȘmes rĂ©actifs utilisĂ©s pour doser le cyanure dans les eaux ont Ă©tĂ© employĂ©s et le reste de la procĂ©dure dâanalyse des Ă©chantillons de sol est identique Ă celle des Ă©chantillons dâeau. Il convient de noter que le manque dâappareillage pour le dosage du cyanure total nous a amenĂ© Ă nâanalyser que le cyanure libre. 4. BioremĂ©diation 4.1. Analyse microbiologique Lâanalyse microbiologique de la flore bactĂ©rienne des eaux et du sol de notre site dâĂ©tude sâest dĂ©roulĂ©e suivant une procĂ©dure intĂ©grant la prĂ©paration du milieu de culture, un ajustement du pH et un ensemencement en surface. ï· PrĂ©paration du milieu de culture Un milieu tampon de deux diffĂ©rents mĂ©langes Ă base de sels minĂ©raux MSMA et MSMB a Ă©tĂ© utilisĂ© pour la culture des bactĂ©ries dĂ©gradeurs du cyanure. En effet, le MSMA est un milieu comprenant des sources dâazote, de phosphore et des oligo-Ă©lĂ©ments alors que le MSMB contient les mĂ©taux traces. Les deux milieux constituant le MSM (Solution MinĂ©rale Minimale) sont le plus souvent utilisĂ©s en assainissement et gestion de site (Houdjehani, 2000). Rappelons que lâeau utilisĂ©e pour la prĂ©paration du milieu de culture Ă©tait lâeau ultra- pure.
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la dynamique du cyanure dans lâenvironnement et bioremĂ©diation: cas du site dâorpaillage de Galgouli au Burkina Faso. » DEOUDOM DestinM2B Eau et Assainissement/2014-2015 28 Dans des fioles de 100 mL, diffĂ©rentes quantitĂ©s des composĂ©s permettant dâobtenir le MSMA, milieu sĂ©lectif avec des sels suivants ont Ă©tĂ© utilisĂ©s: 0,88 g (NaH2PO4, H2O), 2,26 g (K2HPO4), 2,05 g [(NH4)2SO4], 0,052 g (MgSO4, 7H2O) et 1 g (NaNO3). Le MSMB, constituĂ© de mĂ©taux traces a Ă©tĂ© par contre prĂ©parĂ© dans une fiole unique de 100 mL. Il a Ă©tĂ© fait de: 29,03 mg (CoSO4, 7H2O), 47,43 mg [Al(SO4)2, 12H2O], 15,96 mg (CuSO4), 28,75 mg (ZnSO4, 7H2O), 278,01 mg (FeSO4, 7H2O), 169,02 mg (MnSO4, H2O) et 48,39 mg (Na2MoO4 2- , 2H2O). Dans une fiole de 1 L dâeau ultra-pure, les volumes des sels du MSMA utilisĂ©s Ă©taient: 9,6 mL (NaH2PO4, H2O)+19,49 mL (K2HPO4)+12,49 mL[(NH4)2SO4]+0,59 mL(MgSO4, 7H2O)+17,69 mL (NaNO3). Ce mĂ©lange a Ă©tĂ© complĂ©tĂ© avec 1 mL du MSMB et 20 g dâAgar- agar technique puis agitĂ© et homogĂ©nĂ©isĂ© pendant 4-5 minutes sur une plaque chauffante. Une fois homogĂ©nĂ©isĂ©, le milieu sera autoclavĂ© Ă 121°C pendant au moins 3 h puis refroidi Ă une tempĂ©rature de versement dâenviron 50°C avant lâajustement de son pH. ï· Ajustement du pH Lâajustement du pH se fait en milieu stĂ©rile sous la hotte ventilĂ©e Telstar Bio II A. Il consiste Ă noter le pH initial du milieu de culture, ajouter des gouttes de NaOH de concentration 10 N pour lâĂ©lever Ă 8,5 puis ajouter une solution de cyanure de potassium KCN de concentration 23 mg/L pour le rehausser Ă 8,7. Enfin les gouttes de NaOH seront une fois de plus ajoutĂ©es pour conditionner le pH final Ă 9,2. Il convient de noter que lâajout des gouttes de NaOH permet de stabiliser le cyanure et partant Ă©viter sa volatilisation. Dans le cadre de cette prĂ©sente recherche, le pH initial de notre milieu de culture est Ă©gal Ă 6,742. AprĂšs ajout des gouttes de NaOH Ă lâaide dâun embout de 100 ”L, le pH est passĂ© Ă 8,5 et sâest Ă©levĂ© Ă 8,63 quand le cyanure de potassium de concentration C = 23 mg/L a Ă©tĂ© ajoutĂ© au milieu. Ă lâĂ©tape finale, les gouttes de NaOH le porteront Ă 9,359 et le milieu sera coulĂ© dans des boites de PĂ©tri qui seront ensemencĂ©es 24h plus tard. ï· Ensemencement des bactĂ©ries Lâensemencement des bactĂ©ries susceptibles de dĂ©polluer le sol contaminĂ© au cyanure a lieu aprĂšs un traitement particulier des Ă©chantillons de sol. 5 g de chaque Ă©chantillon de sol ont Ă©tĂ© pesĂ©s et introduits dans des bĂ©chers puis complĂ©tĂ©s jusquâĂ 50 mL avec de lâeau peptone, bouillon de culture permettant dâarracher les bactĂ©ries de leur support et faciliter leur ensemencement. Alors que les embouts de 1000 ”L ont Ă©tĂ© utilisĂ©s pour des sĂ©ries de dilution permettant dâavoir des colonies bactĂ©riennes comprises entre 30 et 300, ceux de 100 ”L ont
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la dynamique du cyanure dans lâenvironnement et bioremĂ©diation: cas du site dâorpaillage de Galgouli au Burkina Faso. » DEOUDOM DestinM2B Eau et Assainissement/2014-2015 29 servi Ă un ensemencement en surface des boites de PĂ©tri (Erreur ! Source du renvoi introuvable. et Erreur ! Source du renvoi introuvable.). Des tiges dâĂ©talement ont permis dâhomogĂ©nĂ©iser le mĂ©lange extrait du sol avec le milieu de culture et favoriser la croissance bactĂ©rienne. AprĂšs ensemencement, les boites de PĂ©tri seront introduites dans lâincubateur memmert Ă une tempĂ©rature de 28°C. Le dĂ©nombrement des bactĂ©ries qui ont poussĂ© a Ă©tĂ© fait aprĂšs 7 jours Ă lâaide de Colony Counter Digital S. Il est Ă relever que lâisolation des bactĂ©ries dâeau suit les mĂȘmes procĂ©dures que celui de la flore bactĂ©rienne du sol mais cependant, ceux-ci nâont subi aucun traitement prĂ©alable Ă lâeau peptone. Ils ont Ă©tĂ© directement prĂ©levĂ©s aprĂšs agitation. (a) Ensemencement des bactĂ©ries dĂ©gradeurs de cyanure dans le sol. (b) Ensemencement des bactĂ©ries dĂ©gradeurs de cyanure dans l'eau. Figure 6: Ensemencement des bactĂ©ries dĂ©gradeurs de cyanure dans les eaux et dans le sol. ï· Repiquage des bactĂ©ries de lâeau Avant le repiquage, une sĂ©lection des boites de PĂ©tri reprĂ©sentatives dâune bonne croissance bactĂ©rienne a Ă©tĂ© faite. Deux milieux diffĂ©rents ont Ă©tĂ© utilisĂ©s pour le repiquage: lâun Ă base de cyanure de concentration 60 mg/L et lâautre avec le bouillon nutritif. Des anses en platine et le stĂ©rilisateur StĂ©ri Max WLD-TE ont permis dâisoler les bactĂ©ries et de les repiquer dans lesdits milieux. ï· La croissance bactĂ©rienne: Au cours de nos analyses, la croissance bactĂ©rienne a Ă©tĂ© Ă©valuĂ©e par deux mĂ©thodes. Lâune a consistĂ© Ă lire la densitĂ© optique des bactĂ©ries Ă une longueur dâonde de 600 nm et la convertir
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la dynamique du cyanure dans lâenvironnement et bioremĂ©diation: cas du site dâorpaillage de Galgouli au Burkina Faso. » DEOUDOM DestinM2B Eau et Assainissement/2014-2015 30 grĂące aux mĂ©thodes classiques en UFC/mL selon la relation: une unitĂ© dâabsorbance correspond Ă 5.108 UFC/mL (Rambach, 1990). Lâautre a consistĂ© Ă dĂ©terminer le nombre de bactĂ©ries pour 100 mL aprĂšs ensemencement dans des boites de PĂ©tri. La formule utilisĂ©e Ă cet effet est la suivante: đ = đ â 100 đ â đ N = nombre de bactĂ©ries pour 100 mL D = taux de dilution de lâĂ©chantillon ensemencĂ© N = nombre de colonies comptĂ©es sur la boite de PĂ©tri 4.2. Test de biodĂ©gradation Ce test a pour objectif de dĂ©terminer la densitĂ© bactĂ©rienne, la teneur en ammonium (NH4 + ) et le taux de dĂ©gradation du cyanure de potassium et de lâhexacyanoferrate (III) par les bactĂ©ries en fonction du temps. Elle sâest dĂ©roulĂ©e selon la procĂ©dure suivante. Des concentrations initiales de 40, 60 et 80 mg/L de cyanure de potassium KCN et de lâhexacyanoferrate (III) K3Fe(CN)6 ainsi que deux milieux avec et sans nutriments ont Ă©tĂ© utilisĂ©s. Le milieu avec nutriments est celui dans lequel on a ajoutĂ© 3 mL de bouillon nutritif alors que lâautre nâa connu aucune amĂ©lioration nutritive. Dans des erlenmeyers de 250 mL contenant ces diffĂ©rentes concentrations de KCN et de K3Fe(CN)6 avec et sans nutriments, 1 mL du milieu des bactĂ©ries issues du repiquage a Ă©tĂ© ajoutĂ©. Lâensemble de la prĂ©paration a lieu sous une hotte ventilĂ©e oĂč les milieux avec et sans nutriments Ă©taient en agitation permanente durant les analyses. Des cuves de 25 mL ont servi Ă la lecture de la densitĂ© bactĂ©rienne et les ions ammonium alors que ceux de 10 mL ont permis de lire les concentrations de KCN et de K3Fe(CN)6. La densitĂ© bactĂ©rienne, la teneur en ammonium et les concentrations en cyanure ont Ă©tĂ© Ă©valuĂ©es au spectrophotomĂštre dâabsorption molĂ©culaire HACH DR 5000. La densitĂ© bactĂ©rienne a Ă©tĂ© analysĂ©e directement Ă une longueur de 600 nm. La teneur en ammonium a Ă©tĂ© lue aprĂšs ajout de trois rĂ©actifs selon lâordre suivant: 3 gouttes du minĂ©ral stabilisateur +3 gouttes de polyvinyle dâalcool + 1 mL de Nessler. Les valeurs de concentrations en ammonium ont Ă©tĂ© obtenues Ă une longueur dâonde de 380 nm. Enfin, les niveaux de KCN et de K3Fe(CN)6 ont Ă©tĂ© dĂ©terminĂ©s Ă une longueur dâonde de 612 nm aprĂšs rĂ©action avec les mĂȘmes rĂ©actifs que prĂ©cĂ©demment mais Ă un temps dâattente de 30 mn. Il convient de noter que tous ces paramĂštres ont Ă©tĂ© analysĂ©s Ă des intervalles rĂ©guliers de 2 heures.
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la dynamique du cyanure dans lâenvironnement et bioremĂ©diation: cas du site dâorpaillage de Galgouli au Burkina Faso. » DEOUDOM DestinM2B Eau et Assainissement/2014-2015 31 Pour le traitement des donnĂ©es et des rĂ©sultats, plusieurs logiciels ont Ă©tĂ© utilisĂ©s. Il sâagit de: ï· Excel 2013: calcul des teneurs en cyanure, ammonium, densitĂ© optique, rendements ï· Origin6: tracĂ© des graphes de biodĂ©gradation ï· Arcview 3.2: cartographie des concentrations en cyanure. CHAPITRE 3: RĂSULTATS ET DISCUSSION 1. Analyse des Ă©chantillons 1.1. Concentration en cyanure dans les eaux La Figure 7 ci-dessous prĂ©sente les niveaux de cyanure dans les Ă©chantillons dâeau du site. Soulignons que la plupart des Ă©chantillons dâeau prĂ©levĂ©e ont un pH acide. 88,24 % ont un pH < 7 et 11,76 % ont un pH > 7. Cette tendance confirme les rĂ©sultats des travaux de Garcia et al., ( 2012), qui suggĂšrent que les pH sont plus Ă©levĂ©s en saison sĂšche quâen saison de pluies suite Ă une augmentation des prĂ©cipitations. Figure 7: concentration en cyanure dans les Ă©chantillons dâeaux. AprĂšs analyse des Ă©chantillons et dosage du cyanure, il ressort quâaucun Ă©chantillon dâeau sur les 17 prĂ©levĂ©s nâa prĂ©sentĂ© une concentration en cyanure libre supĂ©rieure Ă la norme OMS/BF qui est de 0,07 mg/L (Annexe 2). La plus forte teneur en cyanure libre est de 0,046 mg/L au point E2 qui est un bassin de cyanuration. Ceci sâexpliquerait par le fait que les activitĂ©s de concentration et de rĂ©cupĂ©ration de lâor gĂ©nĂšrent continuellement du cyanure et contribuent Ă augmenter sa teneur Ă cet endroit (Environnement Canada, 1997). La plus faible teneur de 0,002 mg/L a Ă©tĂ© observĂ©e en E5, E14 et E15, qui sont des eaux des riviĂšres et dâun
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