Les cyanobactéries et leurs toxines dans les sources d’eau potable

Cyanobacteria and their associated toxins in drinking source water

• Auteur / Autrice : Marie-Laure De Boutray
• Direction : Brigitte Vinçon-Leite, Sarah Dorner, Bruno Lemaire, Bruno Tassin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et Techniques de l'Environnement
• Date : Soutenance le 23/05/2017
• Etablissement(s) : Paris Est en cotutelle avec Polytechnique Montréal (Québec, Canada)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, Ingénierie et Environnement (Champs-sur-Marne, Seine-et-Marne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Eau, Environnement et Systèmes Urbains
• Jury : Président / Présidente : Benoit Barbeau
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sarah Dorner, Bruno Lemaire, Bruno Tassin, Pierre Baptiste
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Bernadette Pinel-Alloul, Jay Lacey

Mots clés

Mots clés contrôlés

Pollution de l'eau

Eau potable

Eutrophisation

Toxicologie

Cyanobactéries

Mots clés libres

Traitement de l'eau

Eutrophisation

Dyanmique des cyanobactéries

Water treatment

Eutrophication

Cyanobacteria dynamic

Résumé

La prolifération grandissante des épisodes de fleurs d’eau de cyanobactéries toxiques dans les plans d'eau potable et dans les usines de traitement d'eau potable est une préoccupation mondiale. L’utilisation de sondes in vivo, permettant la détection de la phycocyanine des cyanobactéries par fluorescence, est une technologie innovante, de plus en plus couramment utilisée. Néanmoins, pour favoriser son implémentation à grande échelle, elle doit être validée scientifiquement. De nombreuses sources d’interférences dans ces sondes sont à l’origine de biais de lecture. Les objectifs de cette recherche sont :1. La caractérisation des espèces dominantes et la succession des espèces de cyanobactéries dans deux grands lacs utilisés pour la production de l’eau potable2. L’analyse de la variabilité des espèces de cyanobactéries et d’autres groupes de phytoplancton en fonction de la température et des nutriments3. La validation du suivi des cyanobactéries par sonde fluorométriques aux sources d’eau potable en corrigeant le signal pour les interférences d’autres groupes de phytoplanctonLes résultats de ce travail de recherche ont montré qu’il existe de nombreses sources d’interférences aux sondes à fluoresence YSI, mais qu’il était possible de développer un facteur de correction afin d’éviter de surestimer les cyanobactéries. Suite à la validation de la sonde, celle-ci a été utilisée pour comprendre la dynamique des cyanobactéries à la baie Missisquoi afin de caractériser les espèces dominantes et de mieux comprendre la succession phytoplanctonique de la baie afin d’aider les opérateurs de l’usine de traitement d’eau potable à planifier les traitements en fonction de la qualité biologique de la baie. Parmi les résultats les plus intéressants, notons l’apparition précoce, de plus en plus marquée à travers les années, des blooms de Microcystis sp. et le développement de bloom co-dominés par des Chroococcales et des Nostocales. Le développement de fleurs d’eau dominées par Aphanizomenon sp. ou Dolichospermum sp. est généralement précédé d’une période où le milieu est limité en N ce qui favorise le développement de ces espèces fixatrices d’azote atmosphérique

The increase of toxic cyanobacterial blooms in source waters that can lead to breakthrough into drinking water treatments plants is a worldwide concern. The use of in situ probes allows for the detection of cyanobacterial phycocyanin through fluorescence. It is an innovative technology becoming more widely used. However, to facilitate the implementation of this technology, it must be validated. Several sources of interferences can lead to biases in their application. The objectives of this research are to :1. characterize the dominant species and cyanobacterial succession in two large lakes used for drinking water production2. analyse the variability of cyanobacterial species as well as other groups of phytoplankton as a function of temperature and nutrients3. validate cyanobacterial monitoring by fluorometric probe in drinking water sources by correcting the signal for other groups of phytoplanktonThe results of this research have shown that there are many sources of interference in fluorescence probes, but that a correction factor can be used to prevent the overestimation of cyanobacteria. Following the validation of the probe, it was used to improve our understanding of the dynamics of phytoplankton succession in Missisquoi Bay in order to characterize the dominant species and succession to improve the operation of drinking water treatment at Missisquoi Bay. Among the interesting findings was the earlier apparition of cyanobacteria throughout the years, Micocystis sp. blooms and blooms co-dominated by Chroococcales and Nostocales. The development of cyanobacterial blooms dominated by Aphanizomenon sp. or Dolichospermum sp. was generally preceded by a period where the water body was limited in nitrogen, which favours the development of these species capable of fixing nitrogen