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CHAPITRE II. MATERIELS ET METHODES

Ce travail a été réalisé durant la période allant de mars à juin, soit de mars à avril pour la saison pluvieuse et de mai à juin pour la saison sèche pour l’étape de collecte des données analysés.

II.1 LE MILIEU D’ETUDE

II.1.1 Cartographie du milieu d’étude

La carte du bassin versant de la rivière Tshula avec localisation des stations d’échantillonnage a été produite sur base des coordonnées géographiques prélevées à l’aide d’un GPS et qui ont été digitalisées à l’aide du logiciel …

Figure 1 carte d’occupation des terres et localisation des sites d’échantillonnage de la rivière Tshula à Bukavu

Les sites de pollution qui sont aussi stations de prélèvement des échantillons ont été choisis en fonction de leurs particularités, surtout en ce qui concerne les activités anthropogéniques qui sont exercé et d’autres éléments environnementaux y observés présumés devoir exercer une influence significative sur le degré de la pollution de la rivière.

Ainsi quatre sites ont été cartographiés respectivement : avant les agglomérations (S1), en plein quartier (S2), après l’usine pharmaceutique PHARMAKINA et entrée de la zone de culture maraîchère(S3) et enfin à l’embouchure de la rivière après avoir traversé une zone maraîchère (S4).

  • La description du milieu et des stations d’échantillonnage a été faite sur base d’une fiche de terrain proposée par MANDAVILLE(2002)

II.1.2 Caractéristiques de la rivière Tshula et de son bassin versant

La rivière Tshula est une rivière du bassin hydrographique du lac Kivu, du sous bassin de la ville de Bukavu avec quatre autres rivières (Kahuwa, Wesha, Bwindi, et Nyamuhinga). Son bassin hydrographique  qui s’étend sur 5,91 km2 est localisé entre 28°48 " et 28°50"de longitude Est et 2°29'40" et 2°31'20" de latitude sud où elle s’étale sur une longueur de 6,21 km. A l’instar des autres rivières de Bukavu, la  Tshula la tire sa source dans les hauteurs de la chaîne de montagnes de Mitumba entre 2100 et 2200 m d’altitude, plus précisément  dans le territoire de KABARE à 2181 m d’altitude et coule dans une vallée en canyon de près de 740m de dénivellation entre l’amont et l’aval au lac Kivu à 1460m d’altitude. La petitesse de ce bassin s’explique par le fait que la rivière est de 3ème ordre, étant peu ramifiée, avec très peu d’affluents (Birembano 2012).

Le climat y est de type tropical humide à saison sèche qui s’étend de Mai à Août. La pluviométrie annuelle y varie entre 1200 et 1300 mm d’eau et le débit moyen est de 76,44 litres par seconde avec une dégradation spécifique de l’ordre de 126 m3 des terres arables par an. Le bassin de réception de Tshula étant situé en pleines montagnes, cette rivière est sous l’influence des pluies qui l’exposent à des grands risques hydrographiques d’inondation. Depuis 1974, les basses terres de la rivière ont connu des inondations avec récurrences  de 1 à 2 ans, successivement en 1974, 1994, 2006, 2007, 2009 et 2011. Les deux dernières avaient fait respectivement 5 et 6 morts et d’importants dégâts matériels (Birembano 2012)

Il ressort de ce tableau que dans l’ère d’échantillonnage, la profondeur moyenne de la colonne d’eau est de 34 cm et la largeur moyenne est de 315,5 cm La flore dominante est constituée de Digitaria Vestida, Hygrophylla auriculata, Solanum angoustispinosum, Mariscus flaberiformis, Datura Stramonium et Racinus comunus. Le courant est moyennement rapide à la S1 et la S2, devient très rapide à la S1et très lent à l’embouchure (S4) sur un lit boueux contrairement aux autres lits.                                                                                                             

II.1.2.A Présentation des stations d’échantillonnage

Les principales caractéristiques des stations d’échantillonnage sont résumées dans le tableau ci-dessous :

II.4.1. Présentation des stations d’échantillonnage

Les principales caractéristiques des stations d’échantillonnage sont résumées dans le tableau ci-dessous :

Station

Altitude

Latitude

Longitude

Largeur du lit

Profondeur du lit

Type de courant

Substrat du fond

Transparence

macrophyte

S1 Nyalunanga

1405

028°50’06,1’’ E

02°28’58,4”S

350

50

Mouille

Rocailleux

Élevée

Digitaria vestida(*)

Hygrophylla auriculata(*) Bidens pilosa tithonia diversifolia sinedrella nodiflora

S2 Lubanda

1471

028°50’16,3”E

02°28’55,7’'S

362

21

Mouille

Rocailleux, vaseux

Faible

Solanum angoustinosum (*)

Ricinus cominus caesalpina decapitalia cynodo dactylon Musa paradisiaca

S3

Après  pont pharmakina

1463

028°50’26,0”E

02°28’56,9”S

50

50

Seuil

Mi bétonné, gravier

Faible

Datura stramonium(*) mariscus flaberiformis(*) Galinsoja ciliata Amaranthus hybridis

Bidens pilosa solanium indicum setaria barbata

S4

ABC plage

1463

028°50’30,0”E

02°28’55,9”S

500

15

pool

Vaseux

moyenne

Ricinus Comunus(*)

Musa paradisiaca polygonum nepalens saccharum officinalis

II.1.3 Occupation humaine du milieu d’étude

La zone du bassin topographique de Tshula ayant fait l’objet de la présente étude est la seule des basses terres du bassin,  situées entre 1460 et 1500 m d’altitude dans la localité urbano-rurale de Kasha de la commune de Bagira dans la ville de Bukavu. Elle est caractérisée par une anthropisation avec des habitants qui couvrent 2,86% de la surface  totale (Birembano, 2012). La Tshula, la traverse commune une ligne de séparation entre les sous-localités Chikera  et Mulambula sur la rive droite et Chikonyi sur la rive gauche.

Il y est concentré plus de la moitié de la population de Kasha dans la sous-localité de Mulambula II avec 6630 habitants (Birembano, 2012) et celle de la sous-localité Chikonyi avec 8929 habitants (commune de Bagira, Etat civil 2008). Le taux d’accroissement annuel de la population y est plus en plus croissant a passé de +01,69 % en 1980 à +13,6% en 2009(Birembano, 2012).

Sur cet espace se développent diverses activités notamment l’exploitation des carrières des pierres dans la roche dure (basalte sain) sur laquelle coule la Tshula, des lotissements de part et d’autre de la rivière et des activités champêtres. Les usagers des eaux de la rivière Tshula sont de quatre catégories suivantes :

Les habitants des ménages installés dans les environs de la rivière. Ils utilisent  la rivière Tshula pour les usages divers notamment la baignade, la lessive, la toilette, la vaisselle et même pour la cuisson, l’évacuation des déchets ménagers dont l’évacuation des déchets sanitaires.

Parmi eux, l’on compte des personnes détenant des petits espaces sur lesquels ils exercent le petit commerce. Le long ou dans les environs de la rivière où ils jettent les immondices et y lavent parfois certains produits vivriers tels que les légumes, les fruits destinés à la vente et des maraîchers.

Dans la zone marécageuse de l’embouchure, des maraîchers font la culture des légumes sur un espace de près de 600 m2 sur la berge gauche de la Tshula au bord du lac Kivu. Ils utilisent l’eau de la rivière pour l’arrosage et la vase pour soit disant enrichir le sol.

L’industrie pharmaceutique PHARMAKINA, déverse des eaux usées dans la rivière Tshula à travers un conduit en bêton visible à S3. L’autre unité industrielle pharmaceutique de l’entité est le Centre de Recherche Minière (CRM) qui n’est pas encore opérationnel.

II.2 Récolte des données

II.2.1 Récolte des données sur les usages de Tshula par ses riverains

L’enquête sociodémographique sur la perception de la qualité de l’eau par ses usagers a été menée en vue d’acquérir des informations utiles à l’établissement des liens qui existent entre la compréhension par cette population de la qualité de l’environnement de la rivière et les activités qu’elle y exerce. Une telle enquête aide à mieux comprendre le type de politique à mettre au point pour une bonne gestion de l’écosystème en question (Brown, 2008).

La récolte de ces données a été inspirée du modèle du professeur Mahler (Evans, J, 2011) cité par Jean-Marie Mucheso (2013). Cette enquête a été menée auprès de 50 ménages, soit près de 297,5 en raison de la moyenne d’habitants par ménage en RD Congo qui est de 5,9 habitants par ménage (ESG – RDC 2009). Quatre visites d’observation et une enquête sur base d’un questionnaire ont permis de collecter les données des différents usages de l’eau de Tshula par les ménagers riverains.

Les quatre visites faites ont permis respectivement d’identifier les stations idéales pour la collecte des échantillons et leurs coordonnées géographiques pour la cartographie et enfin pour l’enquête proprement dite auprès des responsables des ménages et des institutions de santé et administratives de l’entité.

Trois catégories d’usagers de Tshula ont été identifiées pendant les visites de terrain lors de la préenquête : les habitants du quartier, les vendeurs dans les alentours de la rivière et les agriculteurs exerçant sur les berges de la rivière.

Le questionnaire comprenait les questions fermées dont les détails sont présentés en annexe.

II.2.2 Prélèvement des paramètres physico-chimiques de l’eau

Les paramètres suivants ont été analysés pour déterminer la qualité de la rivière Tshula : pH, conductivité, température et oxygène dissous ainsi que le débat.

II.2.2.1 Paramètres analysés lors de la collecte des échantillons

Les paramètres suivants ont analysés in situ :

La température était prélevée à l’aide d’un thermomètre de marque DIGITAL (de spécification -50 à -300°C) en lisant la valeur de la température de l’eau affichée au thermomètre cinq(5) minutes après l’avoir trempé dans la colonne d’eau ;

Le pH, pour sa part, à l’aide d’un pH-mètre de marque JEN WAY 3060 muni d’une électrode préalablement calibré à l’aide des solutions tampons pH=4 et pH=7 en plongeant l’électrode du pH-mètre dans la colonne d’eau jusqu’à la stabilisation de l’affichage de la valeur sur le cadran.

La conductivité a été prélevée à l’aide d’un conductimètre de marque GREISINGER 020 (de spécification 0 – 2000 us/cm). Elle était déterminée en plongeant l’électrode du conductimètre dans l’eau pendant cinq minutes. La conductivité a été mesurée en micro siemens/centimètre  (Ms/cm).                                                            

II.2.3 Collecte des macro-invertébrés benthiques

La méthode utilisée pour la collecte des macros invertébrées benthiques était basée sur la norme IBGN de l’AFNOR 92. Des prélèvements ont été effectuées dans les différents micros habitats déterminés selon les substrats du fond de la rivière (Foto et Al, 20 10). Un filet troubleau de dimensions 30 cm placé dans l’eau face au courant permet de capturer les organismes dont la taille est supérieure à 0,5mm.

Le choix de sites de prélèvement est basé sur les différents micros habitats observés (seuil, mouille, fosse ou pool).

Le choix des stations de référence était fait en se basant sur différents facteurs (Barbour et Al, 1999; WFD, 2003, Reynoldson et Al, 2003, Jones et Al, … 2005, Andrew et Al 2005) : contamination ponctuelle, régulation du niveau d’eau, végétation berge raine  naturelle, déforestation des berges, perturbation de l’habitat aquatique, activités anthropiques etc.,…

Le prélèvement des macros invertébrés benthiques a été fait in situ selon la procédure de (TOUZIN; 2008) du site 1 au site 4 ; par l’entrée dans l’eau manipulant le filet  Le coup troubleau et en troublant l’eau par la méthode homme-temps dans les endroits caractérisés par les vitesses de courant différentes. On imagine devant le filet une surface d’un pied carré dans lequel on concentre l’effort d’échantillonnage durant 3 à 10 minutes (TOUZIN ; 2008). Le coup de filet s’effectue sur une longueur de 10 à 20 m dans le site soit 3 coups (DE PAUW et al 1983).

Il convient de placer le filet troubleau face au courant, d’enfoncer légèrement le filet dans le substrat et de nettoyer manuellement les roches et substrats sur un environ 50 cm en aval du filet, nous avions brassé les substrats inférieurs (roches, sable, boue,…) avec les mains et explorer la végétation et tous ces débris qui flottent ou qui sont submergés pour déceler les M/B qui pourraient y être restés accrochés.

II.2.3.1 Prétraitement des échantillons élémentaires

Il s’agit d’un avant traitement des M/B an vue d’obtenir les échantillons – laboratoires. Les différentes récoltes étaient transvasées dans un bassin sur un tamis d’où été triés à l’aide des pinces, les espèces biologiques visibles sur le tamis qui ont été immédiatement concernés dans les bocaux préalablement étiquetés contenant du formaldéhyde à 4% et transporté au laboratoire de physiologie végétale et microbiologie appliquée de l’U.O.B pour dénombrement et identification.

II.2.3.2 Conservation des échantillons

Le mode de conservation est de fixer le formaldéhyde à 4% qui est homogénéisé dans les bocaux pour les échantillons. Chaque bocal est étiqueté par station et gardé au laboratoire jusqu’aux analyses finales. L’échantillon élémentaire devenant alors échantillon – laboratoire.

II.3 AU LABORATOIRE

Nos analyses se font dans le laboratoire de physiologie végétale et microbiologie appliquée de l’U.O.B, où nous avons réalisé la compilation des données, en équipement matériels et à la détermination de macro-invertébrés benthiques jusqu’aux analyses statistiques des données.

II.3.1 Identification et dénombrement des macro-invertébrés récoltés

L’identification des individus de macro-invertébrés benthiques collectés a été faite aussi au laboratoire de physiologie végétale et microbiologie appliquée de l’U.O.B.

Au laboratoire, les spécimens ont été triés à l’aide des pinces, sur base de la morphologie, fixés dans le formaldéhyde à 4% puis identifiés grâce à une loupe d’une binoculaire de marque ; Wild M5 de grossissement 40X100 Et des clés d’identification proposées par Micha et Noiset (1982), Tachet  et Noiset(1980), Pennak (1953) ; l’identification a été faite dans la mesure du possible jusqu’au niveau de famille, genre ou espèce. Après la détermination d’une unité systématique, le comptage des individus était manuellement sur une boîte de pétri. Pour identifier les taxons des échantillons-laboratoire, l’identification se réalise sur les larves, les nymphes et les adultes considérés dans le taxa. Les taxons triés sont identifiés selon le niveau de précision requis (famille ou genre) pour les clés d’identification nous avions utilisé aussi Micha et Noiset (1992), des images des macros invertébrés  de Moulaya, (MELHAOUI et al, 2009). Cette méthode nous a permis d’établir la liste faunistique en indiquant les taxons et les effectifs trouvés par échantillon-laboratoire.

Le but de l’identification est de déterminer la qualité des classes systématiques (diversité) et la présence  des groupes taxonomiques les plus sensibles (DE PAUWX et al, 1983). L’unité taxonomique retenue est l’espèce.  Les échantillons analysés restent dans le laboratoire dans un bocal selon les conditions et/ou normes de conservation établis au labo.

II.3.2 TRAITEMENT DES DONNEES

Les données récoltées ont été saisies dans les logiciels Excel/et PAST pour le comptage des MIB. Ceci nous  a amené à l’analyse hydro biologique  qui consiste à inventorier les invertébrés aquatiques au site considéré. La prise en considération de l’inventaire systématique dans l’évaluation du degré de la pollution de la rivière Tshula, de la diversité et leur structure est durable. Au moyen d’un tableau standard à double entrée, d’une part la liste faunistique  et d’autre part les nombres des individus récoltés dans chaque taxon nous permet d’avoir une note synthétique sur l’évolution de la qualité de la rivière Tshula.

II.3.2.1 Analyses statistiques                                                                                          

Pour le traitement  et l’analyse des données, le logiciel Statistica, l’indice de Shannon a permis de réaliser des graphiques et déterminer leurs corrélations entre le mois.

  1. La moyenne, la variance, l’écart type, nous ont conduit à l’évaluation des paramètres physico-chimiques de la rivière Tshula et leur influence sur les macro-invertébrés benthiques.
  2. .

  II.4 MATERIELS
 pour la réalisation du présent travail, nous avons utilisé les matériels décrits ci-                 dessous :

  • Un filet troubleau: c’est un filet constitué d’un cercle, ou un carré métallique de 625 cm2 de surface sur lequel est fixé un tissu de maille de 1,4 m.

Sa fonction permet l’accessibilité des substrats (DCE, 2009/22). Son utilisation permet l’analyse semi-quantitative du benthos et l’utilisation des mailles plus larges permet la récolte d’organismes identifiables sans grand investissement taxonomique  (MICHA J.C, 1994, cité par BASHI 2010).

  • Un tamis : c’est un outil de 500,4m pour éliminer notamment certains supports ou un pré-tri en supprimant les éléments plus grossiers (MELHAOUI et al, 2009).
  • Un décamètre: pour mesurer les paramètres physiques d’un site d’échantillonnage.
  • Un GPS: un appareil électronique pour les prélèvements des coordonnées géographiques sur le terrain : altitude, latitude, longitude des différents sites.
  • Une coupe binoculaire : un appareil de détermination permettant d’atteindre au maximum un grossissement total de X80 pour le genre, X45 pour la famille.
  • Un agent de conservation: le formaldéhyde à 4% qui est un réactif chimique dont la dilution est faite pour la conservation des échantillons et l’Ethanol à 70% pour la désinfection des mains.
  • Des pinces ultra fines: qui facilitent le dépouillement des échantillons et évitent la piqûre de ce qui en ont la capacité.
  • Boîtes de conservation et/ou de transport des échantillons: sont des bocaux permettant l’analyse des échantillons – laboratoires.
  • Chronomètre : permettant la détermination de la durée d’échantillonnage dans un site d’une station.
  • Fiches de terrain, feuilles de terrain, crayon et/ou stylo: sont des outils classiques permettant la récolte des données nécessaires sur le terrain et au laboratoire.
  • Une tenue de prélèvement :
  • Gants en caoutchouc : pour éviter la contamination des chimiques et des individus récoltés.
  • Bottes: pour l’entrée dans l’eau sans inquiétude.
  • Une cuvette de tri: un outil à fon quadrillé qui facilite le triage et comptage des espèces.
  • Une mallette: pour le transport des matériels.

                   

Images1,2,3 et 4  au terrain et au laboratoire de microbiologie appliquée de l’U.O.B.

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