Environnement et développement durable

Il existe un risque de pollution des eaux et des sols dans la région du Kivu en raison de l'augmentation des activités anthropiques en ville et en milieu rural. En zone urbaine, les pollutions des ressources en eau et des sols sont principalement associées à l'activité industrielle et à la mauvaise gestion des déchets liquides et solides (Théodore Munyuli et al. 2011, Kapepula, et al. 2015). Par exemple, la ville de Bukavu était équipée d'une station anaérobie pour le traitement des effluents liquides des toilettes pendant la période coloniale. Actuellement, cette station qui est située dans la Commune de Bagira n'est pas opérationnelle. En conséquence, les effluents des toilettes sont directement rejetés dans les rivières. Celles-ci transportent ensuite ces effluents liquides dans le lac Kivu et contribue à sa pollution. D'autre part, les industries situées dans la ville de Bukavu rejettent leurs effluents directement dans les rivières sans aucun traitement. Différentes études ont montré que les rivières qui traversent la ville de Bukavu sont polluées par des déchets domestiques ou industriels (Kapepula, et al. 2015). Il existe également des sites de décharges spontanés dans certaines zones de la région du Kivu. Ces rejets sont spontanés et sont dans certains cas situés près des rivières et des sources d'eau. C'est le cas de la décharge de Nyakavogo dans la ville de Bukavu. Cette décharge est située à moins de 20m de la zone résidentielle et à moins de 10m de la rivière Nyamuhinga. Le suivi de l'impact environnemental associé à cette gestion des déchets est nécessaire pour prévenir la population du danger de la pollution environnementale. Il est également nécessaire d'effectuer une analyse d'adéquation des terres pour identifier une zone appropriée pour l'élimination des déchets dans la région du Kivu. Dans le contexte des zones rurales de la région du Kivu, la pollution de l'eau et du sol est davantage liée aux activités minières. Par exemple, la pollution des sols et des ressources en eau par des métaux lourds tels que le mercure a été détectée dans cette région (Nsambu et al. 2020, Pascal et al. 2020). Le mercure est utilisé dans l'exploitation artisanale de l'or à des fins d'extraction. Or, ce métal est toxique pour les êtres vivants et l'homme. Pour la mise en œuvre des mesures d'assainissement des terres polluées, un suivi de l'impact des différentes activités minières est nécessaire.

La région du Kivu qui est située à l’Est de la République Démocratiques du Congo (RDC), fait face à un ensemble des mouvements de masse dont les plus récurrents sont les glissements de terrain et les érosions. Dans les lignes qui suivent, nous présentons un bref aperçu sur ces mouvements de terrain qui occasionnent des dégâts important sur les infrastructures et contribuent à la dégradation des terre dans cette région.

Les risques volcaniques, les risques sismiques et les risques limniques font partie de l’héritage géologique du Kivu en RDC. Ils sont intimement liés au contexte du rifting dans la branche occidental du rift est africain. Nous présentons ici un aperçu sur ces risques.

La géodiversité désigne la variété des éléments géologiques et physiques de la nature, tels que les minéraux, les roches, les sols, les fossiles et les formes de relief, ainsi que les processus géologiques et géomorphologiques actifs. Avec la biodiversité, la géodiversité constitue la diversité naturelle de la planète Terre. La Convention du patrimoine mondial de l'UNESCO de 1972 a reconnu l'importance de la géodiversité dès le début de ses travaux et constitue le plus ancien instrument mondial de conservation de la géodiversité. Contrairement à la biodiversité, peu d'attention est accordée à la conservation de la géodiversité (géoconservation) en République démocratique du Congo (RDC). Ainsi, la plupart des actions de conservation de la nature en RDC sont orientées vers la conservation de la biodiversité. A ce titre, la RDC dispose d'un réseau d'aires protégées composé de 9 parcs nationaux et d'une constellation de près de 70 réserves connexes (terrains de chasse et réserves de faune) couvrant une superficie de près de 13,5% du territoire national. Cependant, à ce jour, la RDC n'a pas de Géoparc (une zone unifiée qui favorise la protection et l'utilisation du patrimoine géologique de manière durable, et promeut le bien-être économique des personnes qui y vivent). Pourtant, la géologie fait partie du "capital naturel" de la planète, le stock mondial d'actifs naturels. Ces actifs procurent de nombreux avantages à la société, souvent désignés sous le nom de "services écosystémiques". Cependant, traditionnellement, ceux-ci se sont principalement concentrés sur les services biotiques et ont sous-évalué les services abiotiques ou "services géosystémiques". Ces "services géosystémiques" sont dérivés de la géodiversité de la planète. Parmi ces services, on trouve les services de régulation, les services de soutien, les services culturels, les services d'approvisionnement et les services de connaissance qui soulignent l'importance de la géologie pour fournir des preuves de l'évolution de la planète et de ses systèmes vivants. D'où l'importance de la conservation de la géodiversité.

Trois étapes simples sont essentielles pour se préparer aux risques majeurs:

1. Connaitre le risque
2. Faire un plan
3. Avoir un kit d’urgence

Dans les lignes qui suivent nous décrivons de manière sommaire comment préparer un kit d'urgence.

Comment faire un plan de préparation aux risques majeurs?

Trois étapes simples sont essentielles pour se préparer aux risques majeurs:

1. Connaitre le risque
2. Faire un plan
3. Avoir un kit d’urgence

Dans les lignes qui suivent nous décrivons de manière sommaire la procédure pour faire un plan de préparation au risque.

Il est possible que les membres de votre famille ne puissent pas être ensemble lors qu’une catastrophe se produit. C’est ainsi qu’il est important de développer un plan de préparation en cas d’urgence pour le membre de votre famille. De ce fait, votre plan de communication devra vous permettre savoir comment vous allez vous contacter et vous reconnecter en cas de séparation et de créer un lieu de rencontre familial familier et facile à trouver.  Voici quelques étapes  à suivre lors de l’élaboration de votre plan:

Les inondations font parties des risques les plus récurrents en RDC. L’inondation peut être un phénomène régulier ou catastrophique et peut se produire lentement ou très rapidement. Elle correspond à une submersion temporaire, par l’eau, de terres qui ne sont pas submergées en temps normal. Cette notion recouvre les inondations dues aux crues des rivières, des torrents de montagne et des cours d’eau intermittents ainsi que les inondations dues à la mer dans les zones côtières mais aussi à l’accumulation des eaux de pluie qui restent à la surface. De ce fait, il est essentiel de comprendre comment se préparer pour faire face à ce risque quelle que soit la province dans laquelle vous vivez mais spécialement si vous vivez dans les bas-fonds, dans les vallées, a proximité des cours d’eau, en aval des barrages ou dans les zones côtières.

Le volcanisme est l’ensemble des manifestations de l’activité des volcans : émissions des laves (roches en fusion et fluides), de gaz, projection des blocs et des cendres. Les éruptions volcaniques peuvent être accompagnées par d’autres risques naturels tels que les tremblements de terre, les coulées de boue, la chute des blocs, les glissements de terrain, les pluies acides, les incendies, etc.

La  plupart des volcans des pays africains résultent de points chauds, du rifting, ou une combinaison des deux. En République démocratique du Congo, deux volcans actifs, Nyamuragira et Nyiragongo, sont responsables de près des deux cinquièmes des éruptions historiques de l'Afrique. Ces deux volcans font parties du massif volcanique de Virunga qui comprend 8 volcans.

Le Nyiragongo contenait un lac de lave actif dans son cratère sommital profonde qui a drainé en 1977. Contrairement à la faible visibilité  du volcan bouclier voisin, Nyamuragira, Nyiragongo affiche  les pentes abruptes d'un stratovolcan. Deux stratovolcans âgés, Baruta et Shaheru, sont partiellement recouvertes par Nyiragongo au nord et au sud. Environ 100 cônes parasites sont situés principalement le long de fissures radiales au sud de Shaheru, à l'Est du sommet, et le long d'une zone au NE-SW qui s'étend aussi loin que le lac Kivu. De nombreux cônes sont enterrés par des volumineuses coulées de  lave de flanc,  la plus récente qui s'étend à partir d'une fissure flanc Est-Sud à moins de 4 kilomètres de Goma.

Un  lac de lave précédent dans  le cratère sommital du Nyiragongo profonde, d'abord rapporté par GA Von Gotzen le 11 Juin 1894, tout d'un coup drainé à travers les fissures radiales sur 10 Janvier 1977, tuant environ 70 personnes. L'activité du Lac de lave a repris en Juin 1982, mais avait cessé en 1983. Le lac de lave a été de nouveau activé après une éruption qui a commencé en Juin 1994. La dernière éruption spectaculaire du volcan Nyiragongo date de janvier 2002.

Les  changements  climatiques  constituent un défi majeur auquel le monde fait face actuellement. Au fil de temps géologique, l’atmosphère, la biosphère et les océans ont suivi des cycles naturels mais les travaux de recherche scientifique font état, aujourd’hui, des changements différents de ceux d’hier que subit notre planète aussi bien par l’ampleur que par la rapidité avec laquelle ils surviennent. Depuis le début de la révolution industrielle, les températures moyennes sur terre ont augmenté plus ou moins régulièrement. Chacune des trois dernières décennies a été plus chaude que toutes les décennies précédentes depuis le début des relevés statistiques, en 1850. La température moyenne de la planète a subi une augmentation de 0,85ºC par rapport à la fin du XIXe siècle. De ce fait, le réchauffement climatique est un phénomène global de transformation du climat qui est exacerbé par les activités anthropiques qui occasionnent la transformation de la composition atmosphérique terrestre en augmentant de manière déterminante les concentrations de gaz à effet de serre. Il s’agit donc d’une forme de réchauffement climatique dont les causes ne sont pas seulement naturelles mais économiques et industrielles. C’est ainsi que dans le cadre du Climate change media literacy campaign organisé par le BEGE-RDC, nous présentons les causes, les conséquences et les mesures préventives du changement climatique.

Cause du réchauffement climatique

Les changements climatiques étaient dus essentiellement à des causes naturelles comme des fluctuations de l’activité solaire et des éruptions volcaniques. Mais les scientifiques ne peuvent pas expliquer le réchauffement que nous constatons depuis une centaine d’années sans prendre en compte les émissions de gaz à effet de serre dues à l’activité humaine. Les émissions de gaz à effet de serre continuent à augmenter et ont plus que doublé depuis 1990. Ces gaz sont présents dans l’atmosphère terrestre et retiennent la chaleur censée être libérée dans l’espace. Ils agissent à la manière des parois d’une serre, permettant ainsi à l'énergie solaire d'entrer dans l'atmosphère mais l'empêchent de s'en échapper. C’est le cas du dioxyde de carbone (CO2); le méthane; le protoxyde d'azote; les gaz fluorés. Parmi ces gaz, le CO2 joue un rôle prépondérant. Le CO2 est le gaz à effet de serre le plus produit par les activités humaines; il est responsable de 63 % du réchauffement de la planète causé par l'homme. Sa concentration dans l’atmosphère est actuellement supérieure de 40 % à celle du début de l’industrialisation. En outre, Les émissions mondiales de dioxyde de carbone (CO2) ont augmenté de près de 50% depuis 1990. C’est ainsi que durant les dernières décennies, les émissions anthropiques de CO₂ ont augmenté, mais se sont également accélérées (IPCC, 2006), forçant ainsi le système naturel à répondre beaucoup plus vite qu’auparavant. Ces émissions ont augmenté plus rapidement entre 2000 et 2010 que durant chacune les trois décennies précédentes. D'autres gaz à effet de serre sont émis en moindres quantités, mais ils retiennent la chaleur bien plus efficacement que le CO2, et sont jusqu'à 1 000 fois plus puissants. C’est le cas du méthane qui est responsable de 19 % du réchauffement de la planète causé par l'homme, tandis que cette proportion s'élève à 6 % pour le protoxyde d'azote. Notons toutefois que les gaz fluorés ont un effet de réchauffement considérable, jusqu'à 23 000 fois supérieur à celui du CO2 même s’ils sont libérés en plus petites quantités.

Dans nos modes de vie, plusieurs activités constituent des sources d’émissions de gaz à effet de serre (GES). C’est le cas du secteur de transport, de l’industrie, de l’agriculture et de la production de l’énergie pour ne citer que cela. A titre illustratif, les émissions de dioxyde de carbone sont principalement dues à la combustion de matières fossiles, comme le charbon, le pétrole et le gaz. Leur combustion dégage d’énorme quantité de dioxyde de carbone et du protoxyde d'azote dans l’atmosphère. D’autres activités telles que la déforestation et l’agriculture sur brulis contribuent à l’émission des quantités importantes des émissions du dioxyde de carbone dans l’atmosphère. Il en est de même de l’utilisation abondante d’intrants chimiques comme les engrais contenant de l'azote qui produisent des émissions de protoxyde d'azote ainsi que le modèle intensif de production qui dégradent les sols, véritables puits de carbone. Par ailleurs, l’élevage de ruminants est émetteur de méthane en ce sens que les bovins et ovins produisent de grandes quantités de méthane lorsqu’ils digèrent leur nourriture. Il est alors important de changer nos modes de vie en vue de diminuer notre empreinte carbone en recourant à des énergies renouvelables, pratiquer l’agriculture durable, éviter les moyens de transport polluant, etc. 

Conséquences du réchauffement climatique

D’aucuns pense que le réchauffement climatique est un problème relativement lointain qui implique simplement qu’il va faire plus chaud. Mais en fait, les conséquences sont beaucoup plus profondes. Compte tenu des concentrations actuelles et des émissions de gaz à effet de serre en cours, il est probable que d'ici la fin du siècle, l'augmentation de la température mondiale dépassera 1,5 ° C par rapport à 1850-1900 pour tous les scénarios sauf un. Les océans du monde vont se réchauffer et la glace va continuer à fondre. On prévoit une élévation moyenne du niveau de la mer de 24 à 30 cm d'ici 2065 et de 40 à 63 cm d'ici 2100. La plupart des aspects du changement climatique persisteront pendant de nombreux siècles, même si les émissions sont stoppées. Avec le changement climatique, les océans se sont réchauffés, les quantités de neige et de glace ont diminué et le niveau de la mer a augmenté. De 1901 à 2010, le niveau mondial moyen de la mer a augmenté de 19 cm en raison de l'expansion des océans due au réchauffement et à la fonte des glaces. L’étendue des glaces de mer dans l’Arctique a diminué chaque décennie depuis 1979, avec une perte de glace de 1,07 million de km² chaque décennie.

Le réchauffement global provoque des modifications durables de notre système climatique, qui font peser une menace aux conséquences irréversibles si nous n’agissons pas tout de suite. Le changement climatique entraîne une hausse de la température globale, modifie les niveaux de précipitations, fait monter le niveau de la mer et cause des phénomènes climatiques plus fréquents et plus intenses. L’augmentation des températures à cause du réchauffement climatique affecte ainsi l’ensemble de l’écosystème mondial et pas seulement la chaleur ressentie. Il s’en suit une perturbation des modèles météorologiques habituels avec une augmentation des phénomènes météorologiques extrêmes comme les tempêtes, les inondations, les cyclones et les sécheresses. Cette augmentation de la température affecte également la capacité de régulation des océans. L’augmentation croissante des températures globales contribue à  l’augmentation des niveaux des océans, à l’acidification et une désoxygénation des zones océaniques. En outre, une acidification trop prononcée pourrait limiter la capacité des mers de la planète à produire de l’oxygène et à stocker le CO2, et donc augmenter encore le réchauffement climatique. Cette augmentation de la température peut aussi affecter des zones de forêts et les écosystèmes fragiles (barrière de corail par exemple) ainsi que la biodiversité (les coraux, certains insectes et même des mammifères pourraient ne pas survivre).

A part les écosystèmes, le réchauffement climatique a aussi des conséquences sur l’économie et les sociétés. Il peut avoir des répercussions désastreuses sur l’accès à la nourriture et à l’eau, la santé et les habitations. En effet, de 1880 à 2012, la température mondiale moyenne a augmenté de 0,85 ° C. Pour mettre cela en perspective, à chaque augmentation de 1 degré de température, les rendements en grains diminuent d'environ 5%. Le maïs, le blé et d’autres cultures importantes ont connu une baisse de rendement significative au niveau mondial de 40 mégatonnes par an entre 1981 et 2002 en raison du climat plus chaud. Par ailleurs, les variations des précipitations liées au changement climatique peuvent entraîner une augmentation du nombre de moustiques porteurs de maladies, occasionnant ainsi une recrudescence des cas de paludisme qui est la maladie la plus meurtrière en Afrique. De plus, un environnement plus chaud associé à une augmentation des précipitations peut également faire augmenter l’incidence d’autres maladies mortelles, comme la fièvre jaune et la dengue. La mauvaise qualité de l’air qui accompagne souvent une vague de chaleur peut causer des problèmes respiratoires ou les aggraver. Il se pose aussi le problème de  la capacité des sociétés à s’adapter à un nouveau climat, à adapter leurs infrastructures, notamment médicales, mais aussi leurs bâtiments. Les entreprises sont aussi affectées du fait qu’il est plus difficile d’adapter ses activités dans un contexte où le climat change.

Mesures préventives du changement climatique

Il est encore possible grâce à un large éventail de mesures techniques et changement de comportement, de limiter l’augmentation de la température moyenne globale à deux degré Celsius au-dessus des niveaux préindustriels. Pour cela des mesures adéquates doivent être prise au niveau individuel et au niveau des organisations afin d’agir pour le climat.

Les plus grands climatologues mondiaux pensent que les activités humaines sont très probablement la principale cause du réchauffement observé depuis le milieu du XXe siècle. Ils considèrent qu'une augmentation de 2°C par rapport à la température de la période préindustrielle est le seuil au-delà duquel le risque d'assister à des changements climatiques dangereux, voire catastrophiques, est beaucoup plus élevé. Pour cette raison, la communauté internationale a reconnu la nécessité de maintenir le réchauffement de la planète en dessous de 2 °C. Des changements institutionnels et technologiques majeurs donneront une chance meilleure que le réchauffement climatique ne dépasse pas ce seuil.

Pour lutter contre le réchauffement climatique, il faut avant tout réduire ses émissions de gaz à effet de serre. Pour cela, le premier moyen est de se tourner vers les énergies renouvelables (énergie solaire, énergie éolienne, énergie inhérente à l’eau et à la vapeur d’eau, l’énergie géothermique) et d’éviter les énergies fossiles.  Mais il faut aussi réduire sa consommation énergétique, éviter le gaspillage alimentaire, mieux se nourrir en évitant les produits qui ont une trop grosse empreinte carbone, optimiser l’utilisation des ressources… Par-dessus tout, il faut planter les arbres, protéger les écosystèmes forestiers qui ont la capacité de séquestrer le dioxyde de carbone à moindre cout. Voici quelques actions à mettre en œuvre afin d’agir pour le climat: modifier les habitudes alimentaires et consommer moins de viande, lutter contre la déforestation, protéger les océans en évitant par exemple d’y déverser des produits toxiques, consommer de l’énergie propre et réduire la consommation en énergie, trier les déchets et passer à l’économie circulaire avec la règle de trois R (Réduire, Réutiliser, Recycler), privilégier le transport en commun, les véhicules électriques ou faire du covoiturage.

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Climate change media literacy campaign fait partie intégrante du Programme de sensibilisation sur le changement climatique (#PLCC) organisé par le BEGE-RDC dans le cadre du Global SDGs Week (#Act4SDG)

La République Démocratique du Congo, en général, et la région du Kivu, en particulier, fait face à un ensemble des problèmes d’instabilité de terrain qui causent des problèmes sérieux aux infrastructures et anéantissent les efforts de développement au niveau local. L’une des manifestations de ces instabilités est le glissement de terrain. Ce dernier est parmi les risques hydro climatiques de grande ampleur dans cette région. A titre illustratif, entre 2010 et 2015, les glissements de terrain ont causé la mort de 134 personnes et la destruction de 700 maisons et 4 écoles dans la province du Sud-Kivu. C’est ainsi qu’il est nécessaire de connaitre les causes, les conséquences et les mesures préventives des glissements de terrain dans cette région. L’objet de cette note est de vous présenter le comportement à adopter avant, pendant et après le glissement de terrain afin de mieux minimiser le risque. A travers une série des questions-réponses, nous présentons également les éléments nécessaires pour mieux comprendre le risque de glissement de terrain.

De prime abord, il sied de signifier que le glissement des terrains correspond au déplacement d’une masse des matériaux de la croute terrestre sur une pente ou le long d’une surface de rupture. Ces glissements de terrain sont exacerbés par des facteurs naturels et anthropiques. Parmi les facteurs naturels qui sont à la base des glissements de terrain dans la région du Kivu, nous pouvons citer la nature du sol, la pente, les précipitations, la proximité des terrains par rapport aux cours d’eaux, les failles qui constituent des zones de faiblesse tectonique et constituent des plans préférentielles de glissement de terrain etc. A titre illustratif, dans la ville de Bukavu, les sols  issus de l’altération des basaltes sont riches en minéraux argileux qui possèdent la propriété de retrait-gonflement et augmentent la susceptibilité au glissement de terrain. Par ailleurs, la proximité de terrain au cours d’eaux augmente le risque d’instabilité à travers les incisions latérales des rivières et l’érosion des berges. Parmi les facteurs anthropiques de glissement de terrain, nous pouvons citer le changement d’occupation de terre qui occasionne une perte de couverture végétale au profit de l’extension des zones urbaines, l’exploitation des matériaux de construction qui modifie la morphologie de terrain,  le mauvais terrassement, le mauvais plan de drainage, etc.

Le 5 juin, le monde entier célèbre la journée mondiale de l’environnement sous le thème « La pollution de l’air ». Selon l’OMS, plus de 90% de la population mondiale respire un air pollué. Cette pollution de l’air est le cinquième facteur de mortalité dans le monde et provoque plus de décès que la malaria, les accidents de route, la malnutrition et l’alcool. De ce fait, elle constitue alors un véritable problème de santé publique au niveau mondial en général et en RDC en particulier.

Par sa nature, les activités du BEGE-RDC contribuent à la lutte contre les problèmes de pollution de l’air. C’est ainsi que dans le cadre de sensibilisation sur la lutte contre la pollution de l’air, nous présentons quelques causes de cette pollution et les moyens d’y faire face en République Démocratique du Congo.

La région du Kivu est affectée par les séismes ou tremblement de terre. Cette carte en est une illustration. Elle représente la distribution des séismes ayant eu lieu dans cette zone sur la période  1970-2019, avec des magnitudes de 0 à 10, des profondeurs de 0 à 900 km. Ces données sont disponibles sur http://ds.iris.edu/ieb/.

Les études d'interactions fluide-roche ont pour but de décrire, quantifier et prédire les changements de compositions chimiques et minéralogiques des phases solides et liquides dans des systèmes naturels au cours du temps. Ces études ont pris une importance croissante durant ces dernières années, tant du point de vue de la compréhension théorique des systèmes naturels, que par les applications très concrètes qui en résultent. Les grandes directions de  ces développements sont l'exploitation des ressources énergétiques et des matières premières de la croûte terrestre, ainsi que les aspects liés à la qualité des milieux naturels. Par exemple: l'exploitation des ressources géothermiques de basse et haute  enthalpie, les réservoirs de type "hot dry rock", le stockage et l'exploitation des hydrocarbures, les études des gisements métallifères et des fluides minéralisateurs, l'extraction des métaux (ou du sel, depuis déjà fort longtemps) par des fluides, les polluants organiques et inorganiques des aquifères (mobilité, dégradation,...), le stockage des déchets spéciaux et radioactifs, l'acidification des bassins versants (pluies acides) et l'impact sur l'environnement de produits anthropogènes (mobilité du plomb), l'étude des processus érosifs et leur quantification, l'assainissement d'eaux naturellement toxiques: les eaux acides des roches sulfurées ou les empoisonnements causés par l'arsenic [8].

Dans les différents projets miniers auxquels il participe, le géologue doit être attentif aux problèmes de migration des contaminants et aux contrôles hydrogéologiques appropriés dans le cas des rejets miniers entreposés et des  lixiviats générés. C’est ainsi que dans  les  projets  d’entreposage  de  rejets  miniers, en plus de la stabilité géotechnique des ouvrages de surface construits pour l’entreposage et le confinement des rejets solides et liquides, d’autres préoccupations existent comme la prédiction, la prévention et le contrôle du drainage minier acide (DMa) associé à l’oxydation des minéraux sulfureux, tels la pyrites et la pyrrhotite. Lorsqu’ exposés aux conditions de surface, ces minéraux peuvent réagir avec l’eau et l’oxygène atmosphérique pour former un lixiviat acide favorisant la dissolution des métaux et autres  contaminants  susceptibles d’engendrer des  impacts défavorables  sur l’environnement. Le principal défi environnemental auquel doit faire face l’industrie minière est le contrôle de ces eaux acides, qui contiennent souvent une forte concentration de métaux lourds potentiellement toxiques. Dans ces cas particuliers, il faut mettre en place des méthodes de contrôle qui seront efficaces à long terme (ex : système de traitements passifs du drainage minier acide, recouvrements multicouches, géomembranes, etc.) [3].

Les méthodes de prédictions du drainage minier acide comme  les essais statiques  (titrage  acide base),  les  essais  cinétiques  (essais  en  cellules d’humidité,  essais  en colonnes etc.) et la modélisation hydrogéochimique se sont beaucoup raffnés au fil des ans et font partie des outils utilisés par le géologue spécialisé dans le domaine de l’environnement minier.  Ces  outils  nécessitent  de  solides  connaissances  en  minéralogie,  géochimie, thermodynamique, hydrogéochimie, hydrogéologie, informatique et mathématique. PHREEQC est un programme puissant pour la modélisation hydrogéochimique de la spéciation chimique en solution aqueuse. Il est aussi utilisé pour déterminer les équilibres de charge et les états de saturation des phases minérales [11]. Le but de cette note est de présenter l’application du logiciel PHREEQC dans la modélisation des interactions eaux–roches ainsi que dans la gestion de drainage minier acide.

Le drainage minier acide  résulte de  la  circulation d’eaux  acides produites par  l’oxydation de  sulfures dans divers matériaux miniers  (parc à  résidus, haldes de stériles, minerais, galerie de mine, fosse, etc.). Ces eaux de drainage minier acide sont caractérisées par un bas pH et des concentrations élevées en métaux  et  sulfates.  les  eaux  contaminées du drainage minier acide proviennent de diverses exploitation  (métaux  précieux  et  de  base,  charbon  et  d’uranium).  L’acidité  produite  peut par  contre  être  neutralisée  par  la  dissolution  de  certains minéraux  ayant  un  potentiel  de neutralisation  comme  les  carbonates,  l’olivine magnésienne,  la  chlorite,  la  serpentine  etc. [5]. la neutralisation du drainage minier acide par les minéraux ayant un pouvoir de neutralisation entraîne  la  formation  de  minéraux  secondaires  (gypse,  jarosite,  hexahydrite,  copiapite, ferrohexahydrite,  lépidocrosite,  goethite,  alunogène,  etc…)  qui  peuvent  incorporer  des métaux lourds et de l’acidité et former des horizons indurés dans les parcs à résidus miniers en cours d’oxydation. Il  existe  toutefois  d’autres  types  de  drainages  miniers  pouvant  présenter  une  situation environnementale problématique (alcalins, neutre, eaux saumâtres etc..) [3].   

Des études ont démontrées que les décharges de drainage minier acide causent une pollution environnementale dans des nombreux pays qui ont des industries minières. Ainsi, les eaux de drainage minier acide doivent être préalablement traitées avant leur entreposage. Les processus de traitement utilisés sont différents d’un site à l’autre et dépendent de la qualité de l’eau et de sa composition. Cependant, les études montrent que la combinaison de traitement par des processus chimiques est la technique la plus effective pour le traitement de drainage minier acide. Cette technique permet d’extraire les métaux de l’eau et de neutraliser le pH. Etant donné que les techniques de traitements différents d’un site à l’autre, les investigations pour le processus de traitement doivent être menées pour chaque site de manière particulière. L’usage du logiciel PHREEQC développé par l’US Géologique Survey (USGS) en 1999 est désigné pour réaliser une très grande variété des calculs géochimique en solution aqueuse: calcul de la spéciation chimique et des indices de saturation par exemple. Le model issus de PHREEQC peut être utilisé pour estimer l’efficience et la quantité chimiques nécessaires pour des processus de traitement. Ceci aide pour le support de décision prise pour la sélection de processus de traitement [10].

Nantaporn N., Vineeth V. et Khokiat K. (2014), ont développé une méthode permettant d’appréhender le processus de traitement des drainages miniers acides. Pour ce faire, ils ont fait usage de la modélisation hydrogéochimique avec PHREEQC pour évaluer la performance de processus de traitement de drainage minier acide sélectionné. En effet, le logiciel PHREEQC a été utilisé pour calculer les réactions géochimiques à l’équilibre en se basant sur les bases de données disponibles faisant usage des activités et équation d’action de masse.  La précipitation des phases solides nouvellement formées peuvent contrôler le sort de contaminants de drainage minier acide dans les réactions de neutralisation. Ce processus peut être prédit à partir de solution par des modèles thermodynamiques et doit être corroboré par la caractérisation des produits solides finals. Le logiciel PHREEQC avec la base de donnée pour le model de spéciation MINTEQ a été appliquée pour déterminer la spéciation chimique en solution aqueuse et les indices de saturation des phases solides [(SI=log(IAP/KS), avec SI est l’indice de saturation, IAP est le produit d’activité ionique et KS est le produit de solubilité]. Les valeurs de SI correspondant à zéro, valeur négative ou positive  indiquent respectivement que la solution est en équilibre, sousaturée ou sursaturée par rapport à la phase solide (minéral). Pour un état de sous saturation, la dissolution de la phase solide est espérée et une sursaturation indique une précipitation.

Ayant sélectionné un système de traitement de drainage minier acide, ils ont montré que le model issus de PHREEQC permet d’estimer les quantités chimiques nécessaires pour traiter les décharges. La composition de l’effluent final a aussi été déterminée pour atteindre le critère de qualité de l’eau de décharge. le logiciel PHREEQC a été utilisé pour calculer les précipitations et les dissolutions qui peuvent avoir lieu après que les venues d’eau ont été mélangées; pour déterminer le changement de la chimie de l’eau dans un environnement réducteur où a lieu la réduction des ions Fe³⁺ en Fe²⁺, S⁶⁺ en S^2- , ce qui favorise la précipitation des métaux sulfurés (C’est ainsi que le calcul des phases réduits et la précipitation de métaux sulfurés et des autres a été réalisée); pour estimer la quantité de chaux nécessaire pour neutraliser l’acidité et pour calculer la quantité de soude caustique nécessaire pour élever le pH jusqu’à 9.5 quant a lieu la précipitation de Mn.

Pour plus d’information

[1] Akcila, A. and Koldas, S.( 2006) Acid mine drainage (AMD): causes, treatment and case studies. Journal of Cleaner Production. 2006, 14, 1139-1145.

[2] Aubertin  M,  Bussiere  B,  Bernier  l.r.  (2002)  Environnement  et  gestion  des  rejets  miniers.   CD-rOM, Presses Internationales Polytechnique, Montréal

[3] Bernier l. r., L’environnement et la gestion des rejets miniers :  le rôle du géologue, Ordre de geologue du Quebec

[4] Bernier l. r., aubertin M, Dagenais aM, Bussiere B, Bienvenu l, et Cyr J (2001) Limestone drain design  criteria  in AMD  passive  treatment  :  theory,  practice  and hydrogeochemistry monitoring at  Lorraine Mine  Site,  Temiscamingue.  CIM Minespace  2001  annual meeting  proceedings technical paper 48. 9p, CIM, Quebec.

[5] Bernier l.r., (2005). The potential use of serpentinite in the passive treatment of acid mine drainage: batch experiments. environmental geology, vol 47, no 5, pp 670-684.

[6] Bernier l.r., Bédard, C., lemieux  J., et latour F. (2005). Plan de  fermeture et  restauration du parc à résidus miniers de la mine Bouchard-Hébert. Symposium 2005 sur l’environnement et les mines. rouyn Noranda.

[7]  Johnson, D. B. and Hallberg, K. B. (2005) Acid mine drainage remediation options: a review. Science of the Total Environment. 2005, 338, 3-14.

[8] Marc-Henri Derron(2000), Geochimie des eaux de sources et interactions eau-roche dans les alpes. Résume du cours donné dans le cadre du module "Altération et minéralogie industrielle" du Dr. Ph. Thélin, avril 2000, pour les étudiants de géologie des universités de Lausanne et Genève.www.quanterra.org  

[9]  McCauley, C. A., O'Sullivan, A. D., Milke, M.W., Weber, P. A., and Trumm, D. A. (2009) Sulfate and metal removal in bioreactors treating acid mine  drainage dominated with iron and aluminum. Water Research. 2009, 43, 961-970.

[10] Nantaporn Noosai, Vineeth Vijayan, Khokiat Kengskool. (2014) Model application for acid mine drainage treatment processes. International Energy & Environment Foundation. Volume 5, Issue 6, 2014  pp. 693-700

[11]  Parkhurst, D.L., Appelo C.A.J. (1999) User's Guide to PHREEQC (Version 2) A Computer Program for Speciation, Batch-Reaction, One-Dimensional Transport, and Inverse Geochemical Calculations, USGS Water-Resources Investigations, Denver, Colorado, 1999. 

DEGRADATION DE SOL PAR L’EROSION: CAUSES, CONSEQUENCES ET MESURES PREVENTIVES

En  dépit  des  certains  progrès  réalisés  vers  les Objectifs  de Développement  du Millénaire,  la  faim,  la pauvreté et  l'insécurité alimentaire persistent,  tandis que  les principaux écosystèmes qui sous-tendent et entretiennent les ressources naturelles, continuent d'être épuisés et dégradés. Ces défis de développement et  la  pression  sur  les  ressources  naturelles  qui  en  découle  sont  maintenant  reconnus  comme  des  problèmes  de  niveau  mondial.  Bien  que  menées  essentiellement  par  la  croissance  démographique  et économique,  ces  pressions  sont  exacerbées  par  une  évolution  rapide  du  contexte  environnemental  qui comprend, entre autres, la dégradation des terres, les changements climatiques, la perte de biodiversité, la pénurie d'eau,  la  libéralisation des  régimes commerciaux et des demandes en matière de production de bioénergie.  Ces  facteurs,  en  outre,  sont  reliés  entre  eux  et  se  renforcent  souvent  mutuellement.

Le sol support de la vie est souvent menacé par les problèmes d’érosions.   En  géomorphologie,  l’érosion  est  le  processus  de  dégradation  et  de transformation  du  relief,  et  donc  des  roches,  qui  est  causé  par  tout  agent  externe (donc autre que la tectonique). C’est ainsi qu’on distingue par exemple l’érosion hydrique qui est causée par l’eau et l’érosion éolienne causée par le vent.

Les problèmes d’érosion hydrique, se font de plus en plus sentir aussi bien dans les pays en voie de développement que dans les pays développés et ont d’énormes conséquences tant économiques qu’environnementales. Il importe alors de mieux comprendre leurs causes afin de développer des mesures préventives et les techniques de lutte afin de les contrer. C’est à ces préoccupations que cette note tente de répondre.

Dans ce cas précis d’érosion hydrique, on peut définir l’érosion comme le détachement et le transport des particules sous l’effet de la pluie, lorsque le sol n’est plus capable d’infiltrer l’eau. Cette situation se produit généralement sur des sols préalablement fragilisés, dans le cas d’une intensité de pluie supérieure aux capacités d’infiltration du sol (lors d’orages violents notamment), ou sur des sols gorgés d’eau (en périodes automnale et hivernale).

Ce transport d’eau et de terre, plus ou moins massif et rapide, peut générer des conséquences importantes sur un plan économique, humain et écologique : le potentiel agronomique des terres s’en trouve diminué, les risques d’inondations accrus (coulées de boue, augmentation de l’intensité et du volume des crues de rivière), et les milieux naturels dégradés La qualité de l’écosystème s’en trouve dégradée  par le colmatage des frayères, diminution de l’oxygène dissout nécessaire à la vie aquatique etc. L’érosion des sols peut se manifester par la formation de ravines et provoquer des coulées de boues sur la voirie et dans les villages.

On peut distinguer deux types d’érosion :

• L’érosion en nappe (ou diffuse): Il s’agit d’un décapage uniforme de la couche superficielle de terre. Il se produit principalement sur les zones de plateaux. Cette forme d’érosion passe souvent inaperçue mais peut arracher un volume de terre important : un décapage de 1 mm sur 1 ha correspond à la perte d’un volume de 10m³ de limons fertiles. Dans ce cas, les dégâts sont pratiquement irréversibles.
• L’érosion en rigoles (ou ravines): Lorsque les eaux de ruissellement se concentrent, elles peuvent selon la nature du sol et l’intensité du relief former une ravine par creusement. Cette érosion se produit généralement dans les vallées sèches et dans les fonds de thalwegs* qui constituent des chemins d’écoulements préférentiels pour l’eau qui ruisselle. Cette forme d’érosion peut charrier de grandes quantités de terre, et être à l’origine de coulées de boue importantes. Elle est cependant maîtrisable pour peu que l’on adopte certains principes culturaux et que l’on préserve ou conforte certains éléments du paysage régulateurs des écoulements

Les causes d’érosion de sol sont:

• La texture des sols est un des facteurs principaux de l’érosion des sols. Les sols limoneux sont très propices à la battance, phénomène qui les rend imperméables et qui augmente le ruissellement des eaux.
• L’agrandissement des parcelles agricoles suite aux nombreux remembrements accroît les risques d’érosion des sols en créant des conditions favorables au ruissellement des eaux (augmentation de la vitesse d’écoulement des eaux notamment).
• La diminution des Surfaces Toujours en Herbe  participe au phénomène d’érosion des sols. Les prairies assurent un couvert permanent qui tamponne efficacement les eaux de ruissellement.
• La disparition des fossés qui accompagne souvent l’agrandissement des parcelles exacerbe le problème d’érosion des sols. Les fossés permettent de maîtriser la circulation des eaux de ruissellement et d’éviter leur accumulation sur les parcelles agricoles.
• La destruction du maillage bocager tels les haies ou les talus a souvent accompagné les anciens remembrements agricoles. Ces éléments paysagers jouent pourtant un rôle primordial dans la gestion des eaux et représentent des obstacles naturels au ruissellement des eaux sur un versant.
• Les traces de roues générées par des passages d’engins répétés et des outils non adaptés (pneumatiques par ex.) créent des chemins préférentiels pour les eaux de ruissellement, augmentent les risques d’accumulation sur la parcelle et donc de formation de ravines.
• Le labour parallèle à la pente accroît fortement la vitesse de ruissellement des eaux.
• Les sols laissés nus l’hiver favorisent l’érosion des sols en diminuant les capacités d’infiltration des sols.
• Une urbanisation mal maîtrisée augmente l’imperméabilisation des sols et donc les vitesses de ruissellement des eaux. Les constructions dans les zones à risques de coulées de boue et d’inondations doivent parfois supporter des dégâts matériels importants.

Les actions pour lutter contre le ruissellement des eaux et l’érosion des sols sont:

• La modification des pratiques culturales permet souvent de réduire sensiblement les risques de ruissellement des eaux et d’érosion des sols. Par exemple la pratique du  desherbinage avec implantation de ray-grass en inter-rangs offre un couvert hivernal efficace après la récolte de maïs.
• La diminution de la taille des parcelles limite les vitesses d’écoulement de l’eau sur les versants.
• La préservation des prairies notamment en fonds de vallée permet de favoriser le ralentissement des eaux de ruissellement et de filtrer les particules de terres.
• La restauration des fossés en bordure des axes routiers et sur les chemins ruraux permet de drainer les eaux de ruissellement. Les fossés enherbés doivent être privilégiés afin de ralentir la vitesse d’écoulement des eaux jusqu’à l’exutoire.
• La reconquête du maillage bocager (haies et talus) participe à la lutte contre l’érosion des sols en assurant des obstacles naturels au ruissellement des eaux et en favorisant la sédimentation des particules de terres charriées.
• La bande enherbée en fond de talweg ou perpendiculaire à la pente permet de ralentir les eaux de ruissellement et de piéger les sédiments.
• Le labour perpendiculaire à la pente, lorsqu’il est techniquement possible, ralentit le phénomène de ruissellement en empêchant la formation de chemins préférentiels d’accumulation de l’eau.
• Les cultures intermédiaires implantées avant une culture de printemps offrent une couverture hivernale efficace qui augmente les capacités d’infiltration du sol durant les périodes les plus pluvieuses.
• L’absence d’habitations en zone inondable permet de limiter les risques. Pour cela, le PPRI constitue l’outil privilégié.
• Les diguettes végétales installées en travers des ravines déjà formées constituent des barrages filtrants et permettent le comblement de la ravine.
• Les plantations de berges jouent un rôle tampon aux eaux de ruissellement provenant des versants et permettent de filtrer les sédiments avant leur arrivée à la rivière. La qualité de la rivière s’en trouve ainsi préservée.
• Les mares peuvent jouer, quand elles dont bien localisées sur le bassin versant, le rôle de bassin tampon naturel en stockant une partie des eaux de ruissellement. Elles peuvent ainsi avoir une double vocation hydraulique et d’abreuvement du bétail.

Référence

Hanspeter Liniger, Godert van Lynden, Freddy Nachtergaele, Gudrun Schwilch, un questionnaire pour la cartographie de la dégradation et de la gestion durable des terres, CDE/WOCAT, FAO/LADA, ISRIC, 2008

Parc Naturel régional des Caps et Marais d’Opale, Guide technique de la lutte contre l’érosion des sols en Caps et Marais d’Opale, Novembre 2003