Suivi de la pollution des eaux de surface du bassin du Lom (Est Cameroun) : Modélisation de l’impact des pressions anthropiques sur la qualité de l’eau et du transfert du mercure

La pollution mercurielle constitue un enjeu environnemental et sanitaire majeur dans les régions affectées par l’exploitation minière artisanale et à petite échelle de l’or (EMAPE). Cette thèse évalue ses effets sur les eaux de surface du bassin du Lom (Est Cameroun) et analyse le transport et le devenir du mercure. La démarche scientifique s’organise en quatre étapes complémentaires. Premièrement, un état des lieux de la qualité physico-chimique des eaux de surface est établi à partir de campagnes de terrain menées entre 2021 et 2023, en basses et en hautes eaux. Il repose sur des analyses hydrogéochimiques, statistiques et cartographiques, des indices de qualité de l’eau et une évaluation du risque sanitaire. Deuxièmement, les usages du mercure liés à l’EMAPE aurifère sont estimés selon trois scénarios d’amalgamation. Troisièmement, le transport du mercure total est simulé avec le modèle PEGASE pour représenter la dynamique spatio-temporelle. Enfin, un Module de Spéciation du Mercure (MSM) est développé pour simuler le partitionnement dissous-particulaire en fonction du débit, la complexation au carbone organique dissous et les transformations entre les espèces mercurielles (Hg⁰, HgII et MeHg), en tenant compte des conditions hydrologiques, physicochimiques et lumineuses.
L’indice de qualité classe environ 60 % des échantillons en basses eaux et 73 % en hautes eaux dans les catégories bonne à excellente, malgré une dégradation de l’amont vers l’aval liée au mercure total et aux matières en suspension (MES), indicateurs de pollution chimique et physique. Le mercure atteint en 2021, 31 µg·L⁻¹ en basses eaux et 42 µg·L⁻¹ en hautes eaux, soit 5,2 et 7 fois la valeur guide de l’OMS pour le mercure inorganique (6 µg·L⁻¹), et 31 et 42 fois la valeur européenne pour l’eau de boisson (1 µg·L⁻¹). Les MES atteignent 452 et 20,90 mg·L⁻¹ respectivement. Les maxima observés dans les zones minières et en aval indiquent l’influence de l’amalgamation, du remaniement des sols et du lavage du minerai. Le risque non cancérigène reste inférieur au seuil de référence, mais l’ingestion demeure la principale voie d’exposition, surtout chez les enfants.
Selon les pratiques d’amalgamation, l’usage estimé varie de 45 à 150 kg Hg par jour de lavage en période d’activité intense et de 31,5 à 105 kg Hg par jour de lavage en hautes eaux. Le scénario d’utilisation la plus intensive reproduit le mieux les observations (R² = 0,86 en basses eaux et 0,69 en hautes eaux). Les rejets ponctuels dominent en basses eaux, tandis que le lessivage des surfaces minières prédomine en hautes eaux. Près des sites miniers et en aval, les concentrations dépassent parfois 10 mg·m⁻³.
Le MSM révèle une variation saisonnière du partitionnement : la fraction particulaire du HgII domine en basses eaux (46 à 68 %), tandis que la fraction dissoute devient majoritaire en hautes eaux (58 à 85 %). Le HgII dissous se répartit entre formes libres et complexées au carbone organique dissous. Le HgII représente plus de 99,6 % du mercure simulé ; le Hg⁰ et le MeHg restent minoritaires, et plus de 92 % du Hg⁰ formé est volatilisé. La spéciation est principalement contrôlée par le pH et la température en basses eaux, puis par les MES et le carbone organique dissous en hautes eaux. Son intégration améliore la simulation du HgII dissous par rapport à PEGASE (R² = 0,83 contre 0,79 en basses eaux et 0,81 contre 0,78 en hautes eaux).
Cette thèse démontre que l’EMAPE aurifère constitue la principale source de contamination mercurielle du bassin du Lom. Son originalité réside dans l’intégration du diagnostic de la qualité des eaux, de la quantification des pressions minières et, de la modélisation du transport et de la spéciation du mercure. Le MSM fournit un cadre mécaniste transférable pour prévoir le devenir du mercure dans les rivières tropicales et orienter leur surveillance.