Pollution des eaux d`oued Meboudja, Annaba N.E. Algérie
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Pollution des eaux d`oued Meboudja, Annaba N.E. Algérie
Pollution des eaux d’oued Meboudja, Annaba N.E. Algérie Water pollution of wadi Meboudja, Annaba N.E. Alegria T. CHOUCHANEA, S. CHOUCHANEB, A. BOUKARIA A B Welding and NDT Research centre (CSC). BP 64 CHERAGA ALGERIA B Département de génie du procédé, Université Badji-Mokhtar, BP 12 Annaba 23000 Algérie RÉSUMÉ L’eau est l’élément autour duquel ce maintien la vie, une expansion industrielle et une croissance alarmante de la pollution des eaux entraîne des difficultés énormes d’alimentation ce qui nous oblige à nous inquiéter d’avantage quant à notre santé et conditions de vie, car leurs répercussions s’avère très grave sur notre environnement. Dans ce contexte, nous avons essayé de donner un aperçu détaille sur la pollution de oued Meboudja (N.E. Algérie) par des métaux toxiques (Fer, Manganèse, Plomb), des matières en suspension et des huiles-graisses. Les résultats obtenus ont révélé que les eaux de l’oued Meboudja sont très turbides durant les hautes saisons et fortement huileuses pendant les basses saisons. La contamination métallique est plus importante vers les eaux avoisinant le complexe sidérurgique avec une dominance flagrante en fer et à un degré moindre en manganèse. La présence de telle pollution dans ce site naturel est alarmante par le fait que ce dernier se situe dans une zone urbaine, agricole et surmontant une nappe phréatique sub-affleurante. De plus, les eaux de l’oued se déversent directement dans la mer méditerranée par le biais d’oued Seybouse sans traitement préalable. MOTS CLES Oued Meboudja, Eau, pollution, rejet, métaux toxiques ABSTRACT Water is the main element in life. The industrial expansion and an alarming growth of the water pollution involves enormous difficulties; of food what obliges us to worry about advantage as for our health and living conditions. Because their repercussions proves very serious on our environment. In this paper; we tried to give a details overview on the pollution of Meboudja valley (N.E. Algeria) by toxic metals (Iron, Manganese, lead); suspended solids and oils-fat. The results obtained revealed that water of the Meboudja valley is very turbid during the high seasons and strongly oily during the low seasons. Metal contamination is more important to the waters surrounding the steel complex with an obvious dominance in iron and to a lesser extent manganese. The presence of such pollution in this natural site is alarming by the fact that it is located in an urban site, agricultural and influence of water recourses sub-flush. In addition; the waters of the valley flows directly into the Mediterranean Sea via the Seybouse valley untreated. KEYWORDS Meboudja valley, Water, pollution, discharge, toxic 1. INTRODUCTION La contamination des sites naturels d’eaux par des polluants toxiques constitue une menace potentielle susceptible d’affecter à l’avenir les activités humaines [1]. En Algérie, ce danger est cons La figure 5 montre l’évolution de la concentration des métaux considérés du site S1 au site S5, où nous constatons deux pics pour le fer vers les eaux situées prés des S2 et S4 et un seul pic pour le plomb et manganèse vers les eaux située prés du site S2. L’augmentation de concentration en fer dans les alentour du site S4 est due probablement à la présence de l’industrie de transformation sidérurgique. taté dans les grandes villes industrielles telles que la ville d’Annaba. Cette dernière, par sa géomorphologie et sa situation propice, est devenue un pôle très important en industries et en agriculture en plus de l’extension en urbanisme. Ce développement a contribué à une pollution permanente et dangereuse des réserves d’eau [2, 3], où les oueds et les réseaux pluviaux sont devenus des décharges des eaux de rejets non contrôlés. Dans cet esprit, notre travail se propose de donner un aperçu détaillé sur cette pollution liquide en évaluant la contamination des eaux du oued Meboudja par des matières en suspensions, des huiles-graisses et des métaux toxiques tels que le fer, le manganèse et le plomb. Ce travail est concrétisé par un suivi analytique des eaux du oued Meboudja sur cinq sites (Fig.1). Les prélèvements se font chaque 10 jour pour les métaux toxiques et une fois par mois pour les huiles-gaisses et les matières en suspensions. Cette étude s’avère très bénéfique puisque elle traite un problème d’actualité qui est la le contrôle et la sauvegarde des sites naturelles d’eaux. On sait dés le départ que les conséquences leurs contamination a des répercussions très importante et grave sur l'économie d'une région [4]. Les exemples sont nombreux de sites ayant fondé leur prospérité sur l'exploitation de riches ressources en eau, et qui pâtirent durement d'une gestion inconsidérée de cette même ressource, estimée à tort comme inépuisable [5, 6]. 2. PRESENTATION D’OUED MEBOUDJA Oued Meboudja est situé dans la basse plaine de la Seybouse (N.E Algérie). Il est limité à l’Ouest par le massif métamorphique de Belilieta et de Boukhadra, au Sud par le prolongement des monts de la Cheffia et d’El-Kala. La bordure Est de la région est constituée par l’oued Seybouse qui reçoit la Meboudja à près de 8 km de la Méditerranée qui constitue la limite Nord de la zone étudiée. Ce site est caractérisé par un écoulement permanent en hiver. Son alimentation est assurée par les eaux de pluie, et du drainage du lac Fetzara, située au sud ouest. Son débit peut atteindre alors 16 m3.s-1. En été, les apports sont constitués principalement par les sorties du lac (le débit oscillent alors entre 1 et 5 m3.s -1. il reçoit également sur son parcours les rejets urbains de plusieurs villages (Derradji Redjem, Sidi Amar, El-Hadjar) et industriels (complexe sidérurgique, zone industrielle de Chaiba, zone industrielle Pont Bouchet). La région renferme dans son sous sol un réservoir aquifère contenu des formations alluvionnaires constituées de 70% de sables et 30% d’argiles (Agence japonaise de Bureau International pour le Développement Rural 1999). La perméabilité moyenne varie de 10-3 et 10-4 m.s -1 7. Le climat est de type méditerranéen avec des précipitations moyennes annuelles de 650 mm, une température moyenne de 18°C et une valeur de l’humidité atmosphérique élevée. La direction dominante des vents est N-S c'est-à-dire en direction de la région de Drèan. L'infiltration efficace est environ 15% des précipitations, soit près de 100 mm par an qui infiltre vers la nappe 8. Légende : S1: situe en aval des rejets de l’agglomération de Derradji Redjem; S2: situe en aval des rejets du complexe sidérurgique; S3: situe en aval des eaux de rejets de la zone industrielle de chaiba; S4: situe en aval des eaux de rejets de la zone industrielle de pont bouchet; S5 : situe en amont de l’embouchure d’oueds Seybouse et Meboudja. ANNABA Zone étudiée 410 Sidi Salem ALGERIE 408 EDOUGH BoukhadraEl Bouni 406 404 PontBouchet Sidi-Amar 402 El-Hadjar 400 Oued Oued Seybouse 396 Lac Fe tzara 398 Hadjar diss dja Mebou Complexe Sidérurgique 394 Daroussa 392 0 5 km 390 936 938 : 1 940 : 2 942 : 3 944 : 4 946 948 : 5 950 : 6 952 : 7 Figure 1. Localisation de la zone d’étude 954 Mer Méditerranée 412 3. MATERIELS ET METHODES 3.1 Matériels Absorption atomique modèle Perkin Elmer 3110, lampes à cathode creuse modèle Perkin Elmer, pH mètre modèle Ericsson, conductimètre et centrifugeuse modèle Sigma. Les réactifs employés dans les différentes étapes de ce travail sont de provenance Merck (HCl, HNO3, CaCl2, NiNO3), Lobi (trichloréthylène, iodoplombate de potassium) et Pro-lobo (les solutions étalons des cations mis en examen) 3.2 Prélèvements Le choix des points de prélèvements était basé sur l’emplacement des sources de pollution. Les prélèvements des échantillons spécifiques pour l’analyse des métaux sont effectués selon la norme d’échantillonnage [9] périodiquement tous les 10 jours assez loin du rivage à des profondeurs approximatives de 50 cm. Les échantillons sont recueillis dans des bouteilles polyéthylène de basse densité, de capacité 1L. Au laboratoire, ils sont filtrés, déshuilés, acidifiés par quelques gouttes de HNO3 et conservés éventuellement à 4°C [10]. Des prélèvements supplémentaires ont été effectués à raison d’une fois par mois pour la détermination des matières en suspensions et le dosage des huiles–graisses. Les échantillons recueilles sont acidifiés par quelques gouttes d’acide chlorhydrique. 3.3 L’analyse L’analyse du Fe, du Mn, et du Pb a été réalisée en utilisant la spectrométrie d’adsorption atomique [11] avec des lampes à cathodes creuses mono couche, où, nous avons utilisé la flamme air-C2H2 oxydante. Le fer présent à des fortes concentrations a été dosé après dilution préalable pour les eaux prélevées des sites S2, S3 et S4. Le manganèse présent à des concentrations diverses a pu être analysé directement après ajout de CaCl2 [12]. Le plomb a été analyse qu’après une extraction liquide-liquide par l’acétone sous forme de complexe iodoplombate de potassium (concentration de l’ordre de 0,065 mg/l) dans les sites S4 et S5. Les matières en suspensions ont été analysées par la technique de centrifugation [13] et cela après homogénéisation de l’eau brute vu la présence des huiles-graisses [14]. L’huilesgraisses ont étés dosés par extraction à pH 5 à l’aide d’un extracteur à rouleaux avec ampoules spéciales à décanter [15]. 4. RESULTAS ET DISCUSSIONS Les eaux de l’oued Meboudja sont très turbides durant les hautes saisons et fortement huileuses pendant les basses saisons, avec des concentrations très élevées des matières en suspensions [de 1935 à 2480 mg/L en janvier et de 590 à 970mg/L en juillet] et des fortes teneurs considérables en huiles-graisses comprises [49 et 88mg/L en janvier et entre 168 et 258 mg/L en juillet]. La température de l’eau est comprise entre 8 et 24°C, la conductivité mesurée est supérieure à 2930 µs/cm. Le pH varie de 4,5 à 7,9. Tableau I: Les concentrations moyennes annuelles des matières en suspension (MES) et huiles-graisse dans les eaux d’Oued Meboudja aux différents points échantillonnés. La deuxième colonne représente le nombre de prélèvement et la dernière colonne reproduise la teneur limite tolérée dans les rejets liquides industriels [16]. CS1 CS2 C S3 CS4 CS5 Norme Élément n (mg/L) (mg/L) (mg/L) (mg/L) (mg/L) (mg/L) 12 1060,45 1941,87 1984,44 2214,12 2322,62 20 MES 98,65 189.23 132.11 114.3 110.85 40 Huiles-graisses 12 Tableau II: Les concentrations moyennes annuelles des métaux considérés dans les eaux d’Oued Meboudja aux différents points échantillonnés. La deuxième colonne représente le nombre de prélèvement et les deux avant dernières colonnes reproduisent respectivement la concentration limite tolérée dans les rejets liquides industriels [16] et les normes préconisées par l’OMS [17]. CS1 CS2 C S3 CS4 CS5 Norme Norme Élément n (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) (mg/l) 36 2,83 9,03 5,27 6,59 1,54 5 0,2 Fe 36 0,59 1,33 0,76 0,46 0,27 0,5 0,04 Mn 36 0,47 0,98 0,72 0,53 0,30 1 0,01 Pb 4.1 Suivi de la concentration en fer Le suivi de la concentration en fer, dans les eaux de oued Meboudja se distingue par la présence des concentrations mensuelles moyennement faibles vers les eaux situées proche du site S1 [1,36 mg/L en février et 3,9 mg/L en juillet] et de fortes concentrations sont observées sur toute l’année vers les eaux situées prés du site S2 [5,05 mg/L en janvier et 12,91 mg/L en août] (Fig.2). La présence des poussières des minerais de fer entraînées dans les eaux peut favoriser, moyennement avec l’évolution de certaines conditions oxydo-reductrices (rôle du carbone organique, ammoniaque et sulfate), du fer ferreux soluble 18. Ce qui explique la présence du fer vers les eaux situées prés du S1. La progression rapide du fer vers les eaux situées prés du site S2 résulte aussi bien de la présence des poussières de minerais de fer en plus aux rejets liquides en amont de cette zone 19. Après un certain parcours, les conditions réductrices, vont s’affaiblir graduellement, entraînant la précipitation de Fe+2 sous forme d’hydroxydes. De plus l’apport en eau des rejets de différentes natures (phénomène de dilution) fait diminuer la valeur de la concentration moyenne annuelle en fer de 9,03 à 5,25 mg/L vers les eaux situées prés du site S3 (tableau II). Les eaux prélevées au niveau du point S4 montrent un retour vers les fortes concentrations, où la concentration moyenne mensuelle varie de 3,92 mg/L en février à 9,41 mg/L en août] (Fig.2). Ce phénomène est dû probablement à la présence du fer dissous vers les eaux en amont de ce point, aux rejets des industries de transformation sidérurgiques de la zone industrielle de chaiba et à la présence des fortes concentrations en huiles-graisse qui donnent une forte stabilité aux ions métalliques 20. C (mg/L) S1 S2 S3 S4 S5 15 10 5 0 Figure 2. Suivi de la concentration moyenne mensuelle en Fer Durée de prélèvement (mois) A l’aplomb du site S5, les concentrations mesurées sont inférieures à la norme et variée de 0,84 mg/L en janvier à 2,34 mg/L en juillet (Fig.2). Cette diminution est lie probablement à l’absence d’apport en eau de rejet, à la diminution de la vitesse d’écoulement (la pente entre le S4 - S5 est presque nulle) et surtout à la présence des quantités importantes des matières en suspensions. Cette situation inquiétante induite par la présence du fer a des répercutions néfastes sur l’homme et son environnement, puisque dès le départ, elle donne une certaine coloration et un goût inacceptable à l’eau. Au court du temps, elle peut être transmise aux plantes et aux animaux et à long terme peut atteindre la nappe phréatique par accumulation à travers un sol non colmaté. 4.2 Suivi de la concentration en Manganèse La présence du manganèse dans les eaux d’oued Meboudja se différencie par des concentrations élevées vers les eaux situées prés des sites S1, S2 et S3 (Fig.1). En effet, la concentration moyenne annuelle dépasse la norme (0,5mg/L) et elle est de l’ordre de 0,59 mg/L (S1), 1,33 mg/L (S2) et 0,76 mg/L (S3) (tableau II). La concentration mensuelle varie de 0,21 à 0,98 mg/L vers le site S1, de 0,46 à 2,08mg/L vers le site S2 et de 0,3 à 0,13 mg/L vers le site S3 (Fig.3). Pour les eaux situées vers les sites S4 et S5, la Présence du manganèse est moins importante et décroît dans le sens d’écoulement hydraulique. S1 S2 S3 S4 S5 C (mg/L) 2,5 2 1,5 1 0,5 0 Durée de prélèvement (mois) Figure 3. Suivi de la teneur moyenne mensuelle en Manganèse Ce constat est justifié par la valeur de la concentration moyenne annuelle, cette dernière est inférieure à la norme (0,5mg/L) et elle diminue de 0,19 mg/L [0,46 mg/L (S4) à 0,27 mg/L (S5)] (tableau II). Ce résultat est dû éventuellement à l’apport très important en eau de rejets urbains et industriels (phénomène de dilution) et à la présence importante des matières en suspensions (phénomène de décantation). Ceci dit, il est clair que les concentrations ne sont acceptables que vers les eaux du point S5 (Fig.3). La contamination des eaux d’oued Meboudja par de telle concentration en manganèse, contribue sûrement à la pollution des eaux souterraines, à la contamination des plantes [23], à régénérer des perturbations chez les animaux [24], et surtout elle peut nuire à l’homme [25]. 4.3 Suivi de la concentration en Plomb Ce suivi analytique dans les eaux d’oued Meboudja a révélé la présence du plomb à différentes concentrations dans les 05 sites mis en examen. Les zones les plus contaminées sont situes vers les eaux avoisinant les sites S2 et S3, où la concentration moyennes annuelles est respectivement de 0,98 mg/L et 0,72 mg/L (tableau II). Les pics mesurés sont de 1,38 mg/L en septembre vers les eaux situées prés du site S2 et de 1,1 mg/L en août vers les eaux situées prés site S3 (Fig.4).Les eaux situées vers les sites S1 et S4 sont moins polluées. La concentration moyenne mensuelle est comprise entre 0,24 et 0,71mg/l pour le site S1 et 0,21 et 0,82 mg/l pour le site S4. (Fig.4). En amont l’embouchure des deux oueds (S5), les concentrations moyennes mensuelles sont acceptables durant les basses saisons et faibles pour le reste de l’année (Fig.4). La concentration maximum mesurée est de 0,48 mg/l en juillet. En effet, la précipitation du fer sous forme d’hydroxyde et la présence des matières en suspensions (majorités argileuses) font diminuer la valeur de la teneur en plomb aux points S3 et S4, puisque les hydroxydes de fer fixent préférentiellement le Cu, Pb, Zn, Hg, Cr tandis que les argiles fixent Cu, Pb, Zn [26]. Cet élément nocif qui n’est pas dégradable par la nature. Par accumulation et à des concentrations élevées peut nuire aux plantes et aux sols [27]. Chez l’homme, il peut provoquer des problèmes de santé 28, 29. C (mg/L) S1 S2 S3 S4 S5 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 Durée de prélèvement (mois) Figure 4: Suivi de la concentration moyenne mensuelle en plomb 4.4 La situation globale d’oued Meboudja Les figures présentées ci-dessus montrent d’une part que la zone située au niveau du point S2 est le plus atteinte par la pollution en éléments considérés et d’autre part que cette contamination est plus marquée durant les basses saisons. Mn Pb 3 10 2,5 8 2 6 1,5 4 1 2 0,5 0 CMn,Pb(mg/L CFe(mg/L) Fe 12 0 S1 S2 S3 S4 S5 Site de prélèvement Figure 5. Suivi de la teneur moyenne annuelle des éléments considérés La figure 5 montre l’évolution de la concentration des métaux considérés du site S1 au site S5, où nous constatons deux pics pour le fer vers les eaux situées prés des S2 et S4 et un seul pic pour le plomb et manganèse vers les eaux située prés du site S2. L’augmentation de concentration en fer dans les alentour du site S4 est due probablement à la présence de l’industrie de transformation sidérurgique. 5. CONCLUSION Après un monitoring étalé sur douze mois et sur la base des différentes investigations réalisées, nous concluons que les eaux superficielles de oued Meboudja sont polluées. Cette pollution est plus forte durant les basses saisons et la charge la plus polluante se situe vers les eaux avoisinant le site S2 (figure 1). Les eaux de l’oued Meboudja sont inondées par les matières en suspension et remplies des huiles-graisses. Cette pollution est visuellement détectable, où on constate un lit d’huiles et matières en suspension à l’intérieur de l’oued. Cette contamination est favorisée par les rejets industriels et domestiques des différentes usines et agglomérations avoisinantes. La présence élevée du fer et du manganèse est due à l’effet de la pollution liquide et atmosphérique qui est issue des industries avoisinantes (industries sidérurgiques). Le plomb provient aussi bien des rejets industriels et urbains. L’emplacement de ce site naturel pollué proche des zones très urbanisées risque de favoriser le développement de plusieurs maladies par différentes sources recueillies lors de l’étude préliminaire. Il est à craindre aussi que ces éléments, étant donné leurs concentrations, puissent nuire à l’agriculture. En effet, les eaux chargées de tels intrants nocifs provenant des rejets industriels et urbains sont très mauvaises pour les irrigations des terres car déjà dès le départ la conductivité mesurée dans tous les points est supérieure à 2930 µs/cm alors que pour une eau normale elle est de l’ordre de 400 µs/cm [30]. Le plus grave encore est la contamination de la nappe phréatique par la présence des ces métaux toxiques compte tenu de sa proximité de la surface du sol. La finalité de cette étude est d’enrichir la banque de donnée environnementale en mettant en évidence les sources et le taux de pollution afin de les réduire progressivement, voire de supprimer les rejets, les émissions et les pertes de ces substances dans un délai très bref. 6. REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES [1] Jego G., Influence des activités agricoles sur la pollution nitrique des eaux souterraines. Analyse par modélisation des impacts des systèmes de grande culture sur les fuites de nitrate dans les plaines alluviales. Doctorat Toulouse 2008. [2] Djorfi S., Hani A., Djabri L., Lamouroux C., Influences des rejets industriels sur les eaux superficielles et souterraines de la région d’Annaba (Algérie), Symposium internationale de l’eau, palais des festivals, juin 2007. 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