ÉTUDE DU FONCTIONNEMENT BIOGÉOCHIMIQUE ET HYDROGÉOLOGIQUE DE TROIS DÉCHARGES D'ORDURES DANS LA PLAINE DE TADLA : IMPACT SUR LA NAPPE PHRÉATIQUE

STUDY OF THE BIOGEOCHEMICAL AND HYDROGEOLOGICAL FUNCTIONING OF THREE WASTE DUMPS IN THE TADLA PLAIN : IMPACT ON GROUNDWATER

• Auteur / Autrice : Yousra El Mouine
• Direction : Vincent Valles, Moad Morarech
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géologie
• Date : Soutenance le 01/12/2023
• Etablissement(s) : Avignon en cotutelle avec Université Abdelmalek Essaâdi (Tétouan, Maroc)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et agrosciences (Avignon)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Environnement Méditerranéen et Modélisation Agro-Hydrosystèmes (Avignon)
• Jury : Président / Présidente : Stitou Jamal Eddine EL Messari
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Ilias Kacimi, Pierre Renault
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Mohammed Benmakhlouf, Abdelmounim El M'rini, Mohamed Hilali

Mots clés

Mots clés contrôlés

Polarisation spontanée

Chimie physique et théorique

Décharges contrôlées

Prospection biogéochimique

Tadla (Maroc ; plaine)

Eaux souterraines -- Pollution

Mots clés libres

Potentiel spontanée

Pollution

Décharge

Processus biogéochimique

Physico-chimie

Eaux souterraines

Landfill

Fermentation processes

Hot spot

Leachate

Impact

Groundwater

Résumé

L’impact des décharges sauvages sur l’environnement est une préoccupation majeure. Le lixiviat produit de percolation en provenance des déchets de la décharge constitue une source de nuisance et de pollution des sols et des eaux. Cette étude avait pour objectif de déterminer l’impact des décharges sauvages sur la nappe phréatique selon plusieurs aspects ; le milieu naturel, l’hétérogénéité spatiale du lixiviat, et son cheminement vers la nappe. Pour cela, trois décharges d’ordures situées dans le Tadla marocain, qui constituent un pôle agricole des plus important au Maroc, ont été étudiées dans ce travail. Deux sont des décharges d’ordures ménagères, la troisième concerne les rejets d’une usine sucrière mélangés avec des ordures ménagères. Notre étude a porté en deux volets ; l’utilisation de la méthode du potentiel spontané, et les traitements géostatistiques ont permis de cartographier le panache de pollution et le sens d’écoulement de la nappe dans les 3 cas. L’exploitation des résultats physico-chimiques des éléments majeurs, des métaux lourds, les mesures isotopiques et les traitements ont permis de mettre en évidence la forte variabilité selon la nature des déchets, mais aussi au sein d’une même décharge selon le point de prélèvement et la saison. Au-delà de cette variabilité, tous les lixiviats présentent une très forte charge organique et métallique (et métalloïde). L’un des objectifs scientifiques de cette thèse était d’étudier les processus biogéochimiques et leur variabilité spatiale au sein des décharges d’ordure ménagère. Plusieurs techniques ont été utilisées, notamment la méthode géophysique du potentiel spontané, sur l’échelle des points chauds, en caractérisant pour la première fois sous un climat semi-aride leur géométrie qui a une forme non sphérique d’un diamètre de 1 à 2 mètres environ avec une direction préférentielle d’intensité des processus de fermentation. L’analyse des résultats physico-chimique des eaux souterraines et des eaux d’irrigation, des échantillons aux alentours de la décharge de Souk-Sebt, et l’application de l’approche EMMA ont prouvé une contamination des eaux souterraines de la nappe alluviale par des processus de mélange des eaux souterraines et les infiltrations des eaux d’irrigation en amont de la décharge en plus du lixiviat. La diversité des sources de pollution provenant de l’amont de la décharge, l’hétérogénéité spatiale du lixiviat a montré que le processus de contamination des eaux souterraines est complexe. Ainsi, l’étude à partir des seules concentrations en polluant n’est pas un facteur pertinent, il est préférable de mesurer les flux de polluant.

The environmental impact of landfills is a significant concern due to the production of leachate, which can contaminate soil and water. In this study, we aimed to assess the effects of uncontrolled discharges on groundwater in various aspects, including the natural environment, spatial heterogeneity of leachate, and its pathway to the groundwater. To achieve this, we examined three waste disposal sites located in the Tadla region of Morocco, which is an important agricultural area in the country. Two of these sites were landfills for household waste, while the third involved discharges from a sugar factory mixed with household waste. Our research focused on two main components: the use of the spontaneous potential method and geostatistical treatments. These approaches allowed us to map the pollution plume and determine the direction of groundwater flow in all three cases. By analysing the physico-chemical properties of major elements, heavy metals, and isotopes, we observed significant variability in leachate composition depending on the type of waste and the sampling location within the landfill, as well as seasonal variations. Regardless of this variability, all leachates exhibited high levels of organic and metallic (including metalloids) contaminants. The scientific significance of this study lies in its investigation of biogeochemical processes and their spatial variability within the household waste dumps. Using the spontaneous potential method, we were able to characterize the geometry of these dumps, which have a non-spherical shape with a diameter of approximately 1 to 2 metres and a preferential direction of fermentation intensity. This research provides valuable insights into the environmental implications of landfill operations and highlights the need for effective waste management strategies to mitigate their negative effects. The examination of the physicochemical findings from groundwater and irrigation water samples collected near the Souk-Sebt landfill, along with the implementation of the EMMA approach, provides evidence of groundwater contamination in the alluvial aquifer. This contamination is attributed to a combination of groundwater mixing, infiltration of irrigation water upstream of the landfill, and the presence of leachate. The contamination process is intricate due to the various pollution sources upstream of the landfill and the spatial variability of the leachate. Concentrations alone do not suffice as a reliable indicator, necessitating a comprehensive study of the different contributing factors and their respective flows.