Étude biogéochimique et isotopique dans les eaux souterraines au voisinage des décharges d’ordures en milieu fracturé et urbain : cas de la commune de Ouagadougou (Burkina Faso)

Biogeochemical and isotopic study in groundwater near waste dumps in a fractured and urban environment : case of the municipality of Ouagadougou (Burkina Faso)

• Auteur / Autrice : Abdoul Azize Barry
• Direction : Vincent Valles, Samuel Nakolendousse, Marina Gillon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Doctorat hydrogéolologie
• Date : Soutenance le 11/07/2023
• Etablissement(s) : Avignon en cotutelle avec Université Joseph Ki-Zerbo (Ouagadougou, Burkina Faso)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale 536 « Sciences et agrosciences » (Avignon)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Environnement Méditerranéen et Modélisation Agro-Hydrosystèmes (Avignon)
• Jury : Président / Présidente : Séta Naba
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Marc Leblanc, Suzanne Ouandaogo-Yameogo
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Agnès Maritchù Guiresse, Sâga Sawadogo

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modèles écologiques

Eau -- Teneur en carbone

Sols -- Teneur en nitrates

Eaux usées -- Épuration par le sol

Eaux usées -- Évacuation dans le sol

Ouagadougou (Burkina Faso)

Décharges contrôlées

Mots clés libres

Lixiviat

Potentiel spontané

Panache de pollution

Isotope du nitrate

Carbone Organique Total

Modélisation

Biodégradation du TOC

Leachate

Self-Potential

Pollution plume

Nitrate isotope

Total organic carbon

Modeling

TOC biodegradation

Résumé

Les décharges d'ordures fonctionnent comme des bioréacteurs dont les processus fermentaires sont intenses et produisent des lixiviats riches en matière organique, azotée et métallique. Cette étude porte sur le développement d’un modèle conceptuel de la propagation latérale des polluants et leur biodégradation dans un aquifère cristallin fracturé, sous un climat tropical semi-aride, dans la ville de Ouagadougou, Burkina Faso. Une combinaison de techniques géophysiques (Potentiel Spontané), biogéochimique, thermodynamique, isotopiques et des traitements géostatistiques (ACP, AFD, CAH, EMMA et Monte-Carlo), ont permis : (1) de cartographier le panache de pollution, (2) de mettre en évidence une biodégradation importante du TOC issu des lixiviats grâce au couplage de plusieurs éléments chimiques, (3) de montrer un nombre élevé de contamination métallique et (4) de mettre en évidence les processus de mélange des eaux souterraines et les sources de pollution autres que les lixiviats. L’analyse de ces résultats démontre la grande complexité du modèle conceptuel de contamination de l'aquifère fracturé de Ouagadougou, en raison de plusieurs facteurs. Ces facteurs incluent (1) la grande diversité de situations et de compositions des décharges d'ordures, (2) l'hétérogénéité spatiale de la composition des lixiviats qui pénètrent dans la nappe phréatique, (3) l’hétérogénéité des lignes de flux de pollution suivant la structure fracturée de l’aquifère et provenant d'autres sources en amont de la décharge, notamment les fertilisations agricoles et la position des puits perdus, et (4) la biodégradation complexe et dynamique qui se produit dans le panache de polluant.

Landfills function as bioreactors, generating intense fermentative processes that produce leachates rich in organic, nitrogenous, and metallic matter. This study focuses on the development of a conceptual model for the lateral propagation and biodegradation of pollutants in a fractured crystalline aquifer, under a semi-arid tropical climate in Ouagadougou, Burkina Faso. A combination of geophysical (Spontaneous Potential), biogeochemical, thermodynamic, isotopic techniques, together with geostatistical treatments (PCA, AFD, CAH, EMMA, and Monte-Carlo) allowed: (1) to delineate of the pollution plume, (2) to highlight significant biodegradation of TOC from leachates by coupling with various chemical elements, (3) to reveal high levels of metal contamination, and (4) to identify the groundwater mixing processes and sources of pollution other than leachates. The analysis of these results demonstrates the high complexity of the conceptual model of contamination of the fractured aquifer in Ouagadougou, due to several factors, namely, (1) a great diversity of situations and compositions of waste dumps, (2) a spatial heterogeneity of the composition of leachates that flow towards the groundwater table, (3) the heterogeneity of the pollution flow lines following the fractured structure of the aquifer and originating from other sources upstream of the dump, including agricultural fertilization and the position of sinkholes, and (4) the complex and dynamic biodegradation that occurs within the pollutant plume.