'Etude des produits de transformation des contaminants émergents'

'Study of the transformation products of emerging contaminants'

• Auteur / Autrice : Solenne Reverbel
• Direction : Hélène Budzinski
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Chimie Analytique et Environnementale
• Date : Inscription en doctorat le 20/10/2021
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences chimiques (Talence, Gironde ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Environnements et Paléoenvironnements Océaniques et Continentaux (Talence, Gironde ; 1999-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : LPTC - Physico et Toxico Chimie de l'environnement

Mots clés

Mots clés libres

Contaminants émergents

Produits de transformation

Spectrométrie de masse haute résolution

Station d'épuration

Analyse quantitative

Emerging contaminants

Quantitative Analysis

Wastewater treatment plant

Transformation products

High resolution mass spectrometry

Résumé

La préservation de la qualité de l'eau est un enjeu majeur tant pour l'environnement que pour la santé humaine. De ce point de vue, il est important de caractériser et de comprendre les facteurs qui peuvent l'affecter. Parmi ces facteurs, il y a la contamination chimique, l'environnement aquatique étant son ultime réceptacle. La directive-cadre sur l'eau (DCE) a été adoptée en Europe en octobre 2000 (2000/60 / CE) dans le but de protéger et de restaurer la qualité des écosystèmes aquatiques. De nombreuses études ont porté sur les micropolluants organiques (MP) depuis plus de 15 ans. Les connaissances sur leur présence, leurs sources et leurs impacts sur les écosystèmes aquatiques ont donc considérablement augmenté ces dernières années. Les eaux usées sont des sources importantes avérées des MP vers le milieu aquatique en lien avec la consommation des produits manufacturés. Dans le contexte général de promotion des démarches de protection de la qualité des ressources aquatiques, l'application de la DCE a permis de renforcer la réglementation sur le traitement des eaux usées, et a conduit à l'introduction généralisée de traitements secondaires (procédés nitrifiants / dénitrifiants des boues activées; biofiltres éliminant le carbone, ou à la fois le carbone et l'azote), qui permettent l'élimination significative de nombreux MP organiques. Des processus oxydatifs sont impliqués et, par conséquent, mènent à une dégradation qui peut ne pas être complète et qui pourrait générer des produits de transformation (TP) relativement stables et toxiques, produits que l'on retrouve ensuite dans les boues et les effluents liquides. Bien qu'on sache que les contaminants organiques subissent des transformations dans les stations d'épuration des eaux usées (STEU) et même après quand ils atteignent l'environnement aquatique, il y a eu très peu d'études qui ont été consacrées aux TP. Ainsi, il semble essentiel d'aborder la question des TP afin d'en élucider l'occurrence, la formation et le devenir tout au long du système de collecte des eaux usées jusqu'à leur entrée potentielle dans le milieu aquatique via les effluents des STEU. Le projet proposé part de cette perspective, et propose d'étudier les TP, en développant des méthodes de criblage innovantes utilisant à la fois des techniques de chimie analytique (spectrométrie de masse haute résolution) et biologiques (tests in vitro ; approche dirigée par les effets ou EDA). Il s'agira d'étudier les possibilités de formation des TP de l'amont des systèmes de traitement des eaux usées jusqu'à leur introduction dans les écosystèmes, en mettant l'accent sur différents types de traitement en fonction de leur capacité à générer des TP. Les travaux développés permettront d'améliorer nos connaissances sur la nature, l'origine, la dynamique et l'effet toxique des TP. Ils permettront également de classer les procédés de STEU en fonction de leur capacité à générer des TP et aideront à sélectionner les processus les plus efficaces non seulement en termes de dégradation des contaminants natifs (MP) et mais aussi de formation minimale de TP.

The preservation of water quality is a major issue for both the environment and human health. From this point of view, it is important to characterize and understand the factors that can affect it. Among these factors, there is chemical contamination, the aquatic environment being its ultimate receptacle. The Water Framework Directive (WFD) was adopted in Europe in October 2000 (2000/60/EC) in order to protect and restore the quality of aquatic ecosystems. Numerous studies have focused on organic micropollutants (MP) for more than 15 years. The knowledge on their presence, their sources and their impacts on aquatic ecosystems has therefore increased considerably in recent years. Wastewater is a proven important source of PM to the aquatic environment in connection with the consumption of manufactured products. In the general context of promoting approaches to protect the quality of aquatic resources, the implementation of the WFD has strengthened regulations on wastewater treatment, and has led to the widespread introduction of secondary treatments (nitrifying / denitrifying activated sludge processes; biofilters removing carbon, or both carbon and nitrogen), which allow the significant removal of many organic PM. Oxidative processes are involved and, as a result, lead to degradation that may not be complete and could generate relatively stable and toxic transformation products (TPs), which are then found in sludge and liquid effluents. Although it is known that organic contaminants undergo transformations in wastewater treatment plants (WWTPs) and even afterwards when they reach the aquatic environment, there have been very few studies that have focused on TPs. Thus, it seems essential to address the issue of TP in order to elucidate its occurrence, formation and fate throughout the wastewater collection system until its potential entry into the aquatic environment via WWTP effluents. The proposed project starts from this perspective, and proposes to study TP, by developing innovative screening methods using both analytical chemistry (high resolution mass spectrometry) and biological techniques (in vitro tests; effect directed approach or EDA). The aim is to study the possibilities of TP formation from the upstream of wastewater treatment systems to their introduction into ecosystems, focusing on different types of treatment according to their capacity to generate TP. The work developed will improve our knowledge on the nature, origin, dynamics and toxic effect of TP. It will also allow to classify WWTP processes according to their capacity to generate TP and will help to select the most efficient processes not only in terms of degradation of native contaminants (PM) but also in terms of minimal TP formation.