Impact sur des sols agricoles et des plantes de l'irrigation par des effluents textiles traités

Impact on agricultural soils and plants of irrigation by treated textile effluents

• Auteur / Autrice : Sourour Mzahma
• Direction : Joëlle Duplay, Mohamed Hachicha
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la Terre et de l'environnement
• Date : Soutenance le 22/02/2024
• Etablissement(s) : Strasbourg en cotutelle avec Faculté des sciences de Bizerte (Tunisie)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des Sciences de la Terre et Environnement (Strasbourg ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Terre Environnement (Strasbourg)
• Jury : Président / Présidente : Gerhard Schäfer
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Zoubeir Bejaoui, Yann Lucas
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Noureddine Hamdi, Fayçal Ounaies

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sols

Irrigation par eaux usées

Déchets industriels

Eaux usées

Mots clés libres

Eaux non conventionnelles

Effluents textiles traités

Valorisation agricoles

Traitements membranaires

Sesbania bisponosa

Sol

Unconventional water

Treated textile effluents

Agricultural valorization

Membrane treatments

Sesbania bisponosa

Soil

Résumé

L’industrie textile est la plus polluante de tous les secteurs industriels. Ce secteur n’est seulement pas un grand consommateur d’eaux mais rejette aussi d’énormes quantités d’eaux usées chargées en sels, colorants, détergents, métaux lourds, matières organiques dégradables, des agents stabilisants, etc. Le rejet de ces eaux présente des risques pour les hydroécosystèmes, le sol et les plantes. En plus des effets néfastes des effluents textiles non traités sur l’environnement, s’ajoute le problème de la pénurie d’eau qui s’aggrave de plus en plus, la forte demande en eau dans le secteur agricole et le manque de fourrage dans certains pays dans le monde tel que la Tunisie. Dans ce sens, plusieurs procédés ont été développés pour traiter les effluents textiles à savoir l’oxydation chimique, la coagulation chimique, la biodégradation, l’adsorption et les procédés membranaires. Cependant, peu d'études se sont intéressées à l'impact de l'irrigation avec ces effluents traités sur les sols et les végétaux.L’objectif de cette thèse est la réutilisation des effluents textiles traités (ETT) en mettant en évidence des scénarios de valorisation agricole de ces effluents. Le travail consiste à soumettre les effluents secondaires (TB) d’une usine textile Tunisienne à des traitements supplémentaires par ultrafiltration (UF), nanofiltration (NF) et osmose inverse (OI). Etant donnée que les effluents de TB sont caractérisés par une salinité élevée, un scénario de couplage a été envisagé en mélangeant 50/50 (V : V) les eaux de traitement biologique (TB) avec les eaux de puits (S) (TB/S) et les eaux de NF (TB/NF). L'impact de l'irrigation avec ces eaux sur les paramètres physico-chimiques et biologiques d’un sol local et sur la croissance, la composition minérale et l’absorption des ETM chez une plante fourragère : Sesbania bispinosa a été évalué. Une caractérisation physico-chimique des eaux d’irrigation a été réalisée, ainsi qu’une évaluation du potentiel génotoxique des sols irrigués par les ETT.Les résultats indiquent que la qualité des ETT n’est pas stable dans le temps et varie en fonction des procédés de production. Le TB ne répond pas aux exigences de la norme NT 106.03 relative à la réutilisation des eaux usées en agriculture. Ces eaux sont caractérisées par un pH, CE et des teneurs en Na+, Cl- et SO42- élevées. Bien que les membranes NF et OI réduisent efficacement la salinité et les teneurs en ces éléments, et ne présentent pas de risque sur le sol et les plantes avec l’absence de pouvoir génotoxique des sols sur les plantes, ces techniques produisent des rejets hydriques plus concentrés. Par conséquent, le couplage des eaux de TB avec les eaux de puits constitue la meilleure alternative pour une valorisation agricole. Ce couplage a permis d’alléger la salinité des eaux de TB en réduisant les teneurs en éléments chimiques tel que Na+, Cl- et SO42-. La réutilisation de ces eaux a des fins agricoles n’a pas montré d’effets négatifs sur la croissance et la nutrition minérale de S.bispinosa, n’a pas présenté de risques sur la qualité physico-chimique du sol et a contribué à une amélioration de l’activité enzymatique dans le sol.Le couplage des eaux constitue donc une option de valorisation. C’est une solution simple et peu coûteuse qui, d’une part, aide à pallier le manque d’eau et, d’autre part, réduit les quantités d’eau rejetées dans l’environnement par les industries textiles.

The textile industry is the most polluting of all industrial sectors. This sector is not only a large consumer of water, but it also discharges enormous quantities of wastewater loaded with salts, dyes, detergents, heavy metals, degradable organic materials, stabilizing agents, etc. The discharge of this water presents risks for hydro-ecosystems, soil, and plants. In addition to the harmful effects of untreated textile effluent on the environment, there is the problem of water scarcity which is becoming increasingly serious. the high demand for water in the agricultural sector, and the lack of fodder in some countries around the world such as Tunisia. In this sense, several processes have been developed to treat textile effluents such as chemical oxidation, chemical coagulation, biodegradation, adsorption, and membrane processes. However, few studies have focused on the impact of irrigation with these treated effluents on soils and plants.The objective of this thesis is the reuse of treated textile effluent (TTE) using scenarios of agricultural valorization of these waters. This work consists of submitting biological treatment (TB) effluents from a Tunisian textile factory to additional treatments by ultrafiltration (UF), nanofiltration (NF), and reverse osmosis (RO). Given that TB effluents are characterized by high salinity, a coupling scenario was considered by mixing 50/50 (V: V) biological treatment water (TB) with well water (S) (TB/S) and NF waters (TB/NF). The impact of irrigation with these waters on the physicochemical and biological parameters of the soil and on the growth, mineral composition, and absorption of MTE in a forage plant: Sesbania bispinosa was evaluated. A physicochemical characterization of irrigation water was carried out with an evaluation of the genotoxic potential of soils irrigated by TTE.The results indicate that the quality of TTE is not stable over time and varies according to the production processes. TB does not meet the requirements of the NT 106.03 standard relating to the reuse of wastewater in agriculture. These waters are characterized by high pH, EC, and Na+, Cl- and SO42- contents. Although NF and RO membranes effectively reduce salinity and the contents of these elements and do not present any risk to the soil and plants with the absence of genotoxic effect of soils on plants, these techniques produce more concentrated water discharges. Consequently, the coupling of TB water with well water constitutes the best alternative for agricultural valorization. This coupling made it possible to reduce the salinity of TB water by reducing the contents of chemical elements such as Na+, Cl-, and SO42-. The reuse of this water for agricultural purposes did not show negative effects on the growth and mineral nutrition of S.bispinosa, did not present risks on the physico-chemical quality of the soil, and contributed to an improvement in enzymatic activity in the soil. Therefore, water coupling constitutes a valorization option. It is a simple and inexpensive solution which, on the one hand, makes it possible to overcome the lack of water and, on the other hand, reduces the quantities of water released into the environment by the textile industries.