Caractérisation des eaux usées d’un réseau d’assainissement pour un diagnostic des pollutions en amont des stations d’épuration : de l’analyse physico-chimique au développement d’un nouveau bioessai toxicologique

Characterization of wastewaters from a sewerage network for a diagnosis of pollution upstream of wastewaters treatment plants : from a physico-chemical analysis to the development of a new toxicological bioassay

• Auteur / Autrice : Laëtitia Frat
• Direction : David Siaussat
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Date : Soutenance le 27/02/2020
• Etablissement(s) : Paris, Institut agronomique, vétérinaire et forestier de France
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Agriculture, alimentation, biologie, environnement, santé (Paris ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d’écologie et des sciences de l’environnement de Paris (1997-....) - AgroParisTech (France ; 2007-....)
• Jury : Président / Présidente : Frédéric Marion-Poll
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Frédéric Marion-Poll, Gaëlle Le Goff, Jeanne Garric, Claudia Cosio, Olivier Geffard, Didier Moers
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Gaëlle Le Goff, Jeanne Garric

Mots clés

Mots clés contrôlés

Systèmes d'aide à la décision

Pollution diffuse

Égouts

Eaux usées -- Évacuation

Mots clés libres

Toxicologie environnementale

Eaux usées

Insecte

Réglementation

Biomarqueurs

Analyses physico-chimiques

Environmental toxicology

Wastewaters

Insect

Regulatory

Biomarkers

Bioassay

Résumé

Les eaux usées représentent un danger majeur pour l'environnement car elles véhiculent différentes substances plus ou moins toxiques pour tout organisme vivant (métaux lourds, hydrocarbures aromatiques polycycliques, pesticides, perturbateurs endocriniens…). Certaines de ces substances que nous produisons, utilisons et rejetons dans les systèmes de collectes des eaux usées, les réseaux d'assainissement, peuvent se retrouver dans le milieu naturel suite à des failles de ces systèmes lors de leur transport ou de leur traitement et de par leur nature parfois difficile à éliminer de l’eau. De nombreuses études sont ainsi menées sur la toxicité des rejets des eaux usées, soit après ou durant leur traitement au sein des stations d'épuration (STEU) mais réciproquement peu d’études rapportent des informations sur le transport et les sources d’émission de substances ou sur le caractère toxique des eaux usées avant traitement en STEU. Connaître ces informations permettrait la mise en place d’actions préventives et curatives au niveau des systèmes de traitement et la réduction des sources d’émission afin de limiter la contamination de l’environnement. De plus, le regard des institutions réglementaires s’est tourné vers les sources d’émission incluant les eaux usées, qui doivent être identifiées et réduites dans la mesure du possible. Ainsi, les gestionnaires d’ouvrages de système d’assainissement se doivent de rechercher et d’identifier des substances toxiques présentes dans les eaux usées. Des outils couramment utilisés tels que la physico-chimie sont efficaces dans la quantification de ces substances mais présentent quelques limites. De plus, le caractère toxique est difficilement déchiffrable via ces outils et constitue pourtant l’information capitale désirée. Les outils et informations sont manquants dans ce contexte. Le développement d'un bioessai pour analyser la toxicité des eaux usées est crucial car cette information fait défaut dans la majorité des diagnostics actuels. La présente thèse CIFRE financée et encadrée par le Syndicat Intercommunal pour l'Assainissement de la Région de Pontoise (SIARP), l'institut d'Écologie et des Sciences de l'Environnement de Paris (iEES-Paris) et l'Agence de l'Eau Seine Normandie vise à caractériser les eaux usées transitant dans un réseau d'assainissement afin d’améliorer les connaissances sur leur toxicité intrinsèque et d’identifier des effluents transportant des molécules toxiques pour en identifier la ou les sources et contribuer à leur réduction.

Wastewaters represent major source of contamination for the environment due to the presence of different toxics (heavy metals, polycyclic aromatic hydrocarbons, pesticides, endocrine disruptors, etc.) which could affect organisms. Some of these anthropic substances are rejected in wastewaters collection systems, the sewerage networks, and can be release in the environment due to faults during their transport or treatment in the wastewaters treatment plant (WWTP). As well as their chemical nature making them difficult to remove from water. Thus, numerous studies are carried out on the toxicity of wastewaters, either after or during their treatment in WWTP, but few studies focused on analysis of chemical composition and toxicity of crude wastewaters before treatment in WWTP. This knowledge would allow implementation of preventive actions in treatment systems and reduction of emission sources in order to limit the contamination of environment. In addition, in some countries including France, regulatory authorities ask to the companies managing sanitation networks to detect and identify toxic substances in crude wastewaters. Physico-chemical analyses are efficient in order to detect and quantify pollutants but cannot allow to define the toxicity of polluted wastewaters. This toxicity has to be determinate but there is currently a lack of tools for this type of matrix. The development of a bioassay to analyse the toxicity of wastewater is crucial since this information is lacking in majority of the current diagnostics. This CIFRE thesis funded and supervised by the Intercommunal Association for Sewage in Pontoise Region (SIARP), the Paris Institute of Ecology and Environmental Sciences (iEES-Paris) and the Seine-Normandie water agency aimed to characterize chemically the crude wastewaters in order to improve the knowledge on pollutants found in sewage network and to develop a new bioassay for toxicity analysis by using Drosophila melanogaster model.