Hydrogeochemical characterization and groundwater quality assessment in a semi-arid carbonate aquifer system: Integration of GWQI and multivariate statistics (F'kirina region, Northeastern Algeria)
Cette étude évalue la qualité des eaux souterraines dans la région de F'kirina, au nord-est de l'Algérie, en utilisant des données physico-chimiques de la période 2018–2021, révélant que la plupart des forages échantillonnés sont impropres à la consommation directe en raison d'une turbidité et d'une dureté élevées, comme déterminé par une classification de l'indice de qualité des eaux souterraines qualifiée de « mauvaise » et une analyse en composantes principales identifiant la minéralisation et la turbidité comme facteurs dominants.
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Dans de nombreuses régions sèches et semi-arides du monde, le sol constitue la seule source fiable d'eau douce. Contrairement aux rivières ou aux lacs qui peuvent s'assécher selon les saisons, l'eau stockée profondément sous la terre dans des couches de roche poreuse, appelées aquifères, reste souvent stable. Cependant, ce n'est pas parce que l'eau est cachée sous la terre qu'elle est automatiquement propre à la consommation. À mesure que l'eau circule à travers la roche, elle dissout des minéraux, se chargeant en sels et autres substances qui peuvent modifier son goût, sa clarté et sa sécurité. Dans les endroits où les populations dépendent fortement de cette réserve souterraine, les scientifiques doivent agir comme des comptables méticuleux, traçant précisément ce qui se trouve dans l'eau et d'où cela provient. Ils recherchent les signes de dissolution naturelle des roches, qui est une partie normale du voyage de l'eau, mais ils surveillent également les signes d'activité humaine, tels que le ruissellement des engrais ou les fuites de canalisations, qui peuvent rendre l'eau dangereuse. Comprendre la différence entre ces changements naturels et la pollution d'origine humaine est essentiel pour protéger la santé publique et garantir aux communautés une eau en laquelle elles puissent avoir confiance.
Dans la région de F'kirina, dans le nord-est de l'Algérie, une équipe de chercheurs s'est donné pour mission d'examiner de près l'eau souterraine qui alimente les villes locales. Cette zone se situe dans une zone semi-aride où les précipitations sont rares et l'eau de surface peu fiable, faisant de l'aquifère souterrain une véritable bouée de sauvetage pour l'eau potable. Les scientifiques ont concentré leur attention sur cinq puits profonds, ou forages, qui pompent l'eau d'un système complexe de roches calcaires et carbonatées anciennes. Pour comprendre la qualité de cette eau, ils ont rassemblé des données collectées sur plusieurs années, mesurant un large éventail de propriétés physiques et chimiques. Ils ont vérifié des éléments de base comme l'acidité ou l'alcalinité de l'eau, sa capacité à conduire l'électricité (un signe de sels dissous) et sa turbidité. Ils ont également mesuré des minéraux spécifiques comme le calcium et le magnésium, qui rendent l'eau « dure », ainsi que les nitrates et l'ammonium, qui peuvent signaler une pollution provenant de l'agriculture ou des eaux usées. En combinant ces mesures avec un outil qui transforme des données complexes en un score unique, et un autre outil qui trie les données pour trouver des modèles cachés, l'équipe a dressé un portrait clair de l'état de l'eau.
Les résultats de cette enquête ont révélé une histoire contrastée. Si l'eau de certains puits était de très bonne qualité, celle d'autres ne était pas adaptée à la consommation sans traitement. Les chercheurs ont calculé un score spécifique pour chaque puits afin d'évaluer sa qualité globale. Un puits, nommé O45, a reçu une note élevée, signifiant que l'eau était bonne. Ce puits est très profond, atteignant 274 mètres, et se situe dans une zone de faible activité humaine, ce qui a probablement aidé à maintenir l'eau propre. Cependant, les quatre autres puits ont reçu des scores plus bas, les classant comme « médiocres ». Les principales raisons de cette mauvaise évaluation n'étaient pas nécessairement des produits chimiques toxiques, mais plutôt deux problèmes spécifiques : l'eau était trop dure et trop trouble. Dans un puits, H47, la turbidité était si élevée qu'elle atteignait 12,9 unités, dépassant largement la limite de 1 unité recommandée pour l'eau potable. De même, la dureté de l'eau dans plusieurs puits était trop élevée, l'un d'eux atteignant 56 unités, bien au-dessus de la norme locale de 30 unités. Une dureté élevée signifie que l'eau contient beaucoup de minéraux dissous comme le calcium et le magnésium, ce qui peut laisser du tartre dans les tuyaux et affecter le goût, tandis qu'une forte turbidité suggère que de fines particules de terre ou de sédiments pénètrent dans l'eau, pouvant potentiellement transporter des bactéries nocives.
Pour comprendre pourquoi l'eau présentait cet aspect, les chercheurs ont utilisé une méthode statistique pour séparer les causes naturelles des causes humaines. Ils ont découvert que la majeure partie de la variation de la chimie de l'eau provenait de deux sources principales. La première source était la géologie naturelle de la zone. À mesure que l'eau circulait à travers les roches calcaires et de gypse anciennes, elle dissolvait naturellement les minéraux, augmentant ainsi la teneur en sel et la dureté. Il s'agit d'un processus normal pour l'eau circulant dans ce type de roche. La seconde source était liée aux puits eux-mêmes et à la surface située au-dessus d'eux. Les chercheurs ont remarqué que l'eau la plus trouble provenait des puits où la nappe phréatique était la plus superficielle ou là où l'infrastructure du puits pourrait être endommagée. Cela suggère que l'eau de pluie, transportant de la terre de la surface, s'infiltrait dans les puits, ou que les couvercles de protection des puits ne fonctionnaient pas correctement. L'étude a également révélé que, bien que les niveaux de nitrates soient généralement sûrs, ils étaient plus élevés dans les puits situés à proximité des zones agricoles, laissant entendre que les activités agricoles commençaient à influencer la qualité de l'eau.
L'équipe a conclu que, bien que les eaux souterraines de cette région soient une ressource vitale, elles ne peuvent pas être buees directement au robinet dans leur état actuel pour la plupart des puits. L'eau n'est pas empoisonnée, mais elle est trop dure et trop chargée pour une consommation immédiate. L'étude suggère que la solution réside dans la résolution des problèmes physiques au niveau des puits. Pour les puits troubles, l'installation de filtres et de bassins de décantation permettrait de clarifier l'eau. Pour l'eau dure, des systèmes de traitement pourraient éliminer l'excès de minéraux. Le seul puits qui soit resté propre, O45, doit être protégé avec soin pour qu'il le demeure. En utilisant une combinaison de notation simple et de statistiques de recherche de modèles, les chercheurs ont pu distinguer clairement la composition naturelle de l'eau des problèmes causés par des infrastructures vieillissantes ou la pollution de surface. Cette approche offre un guide solide aux autorités locales pour prioriser les puits nécessitant des réparations et un traitement, garantissant ainsi que les habitants de F'kirina aient accès à une eau sûre et propre à l'avenir.
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