Mécanismes de transfert et dynamique d’accumulation d’un large spectre de micropolluants au sein de l’écosystème des filtres plantés et de zones de rejet végétalisées associées

Large scale micropollutants fate and distribution in constructed wetland ecosystems

• Auteur / Autrice : Loïc Maurer
• Direction : Adrien Wanko Ngnien, Dimitri Heintz
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie de l'environnement
• Date : Soutenance le 17/09/2020
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des sciences de l'ingénieur, de l'informatique et de l'imagerie (Strasbourg ; 2013-....)
• Jury : Président / Présidente : François Bernier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Adrien Wanko Ngnien, Dimitri Heintz, François Bernier, Charles Pineau, Joan Garcia, Juliane Hollender
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Charles Pineau, Joan Garcia

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modélisation CFD

Eaux usées -- Épuration -- Traitement biologique

Eau -- Épuration -- Biofiltration

Plantes des eaux usées

Micropolluants

Chimie de l'environnement

Mots clés libres

LC-HRMS/MS

Imagerie par spectrométrie de masses

ZRV

CFD

Analyse non ciblée

Écosystèmes

Micropolluants

Sludge

LC-HRMS/MS

MSI

Wetland

Sludge

Micropollutants

CFD

Large-scale screening

Ecosystems

Résumé

Les filtres plantés de roseaux, filière de traitement privilégiée en France pour traiter les eaux usées en milieu rural, fait face à la problématique des micropolluants. L’étude menée vise à comprendre la distribution et le devenir d’un large spectre de micropolluants dans l’écosystème de ces filières extensives. Pour cela, le profil des micropolluants et du métabolome au sein des différents compartiments (eau, boues, plantes) a été établi par une analyse LC-MS/MS en spectre large. D’autre part pour évaluer, l’infiltration de ces polluants un profil métabolique a été décrit sur la profondeur des boues des filtres plantés. Mais cette distribution spatiale peut également être obtenue à l’échelle de l’organisme afin de comprendre certains bioprocédés. L’utilisation de l’imagerie par spectrométrie de masse a pu mettre en évidence ces localisations et les mécanismes mise en œuvre par les plantes pour faire face à ces polluants. Enfin l’eau demeure le principal vecteur des micropolluants dans l’environnement. Ainsi les données de micropolluants ont été couplées à une modélisation numérique d’écoulement pour comprendre leur distribution au sein de ces systèmes.

Constructed wetland are popular systems used to treat wastewater in rural areas in France. But these systems are facing to the micropollutants issues. This study aims to understand the micropollutants distribution in the wetland ecosystems. Therefore, micropollutants, lipids and plants large scale screening were performed in the wetland ecosystem, as well as in the different sludge layers from the constructed wetland. Nevertheless, the spatial distribution should also be investigated inside the organisms to understand the bioprocesses. The storage and degradation mechanisms to deal with micropollutants has been unveiled using mass spectrometry imaging. Nonetheless, water remains the key vector of micropollutants in the organisms or in the environment. The water distribution should in this way be investigated to explore the micropollutants distribution. Therefore, hydraulics numerical modelling was combined with micropollutants large scale screening to investigate their distribution.