Caractérisation et réactivité de la pollution particulaire dans les piscines couvertes à usage collectif

Characterization and reactivity of particulate pollution in swimming pools for collective use

• Auteur / Autrice : Martin Marechal
• Direction : Jean-Luc Boudenne, Nicolas Cimetière
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'environnement. Environnement et santé
• Date : Soutenance le 22/03/2023
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Sciences de l'environnement (Aix-en-Provence)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire chimie et environnement (LCE) (Marseille ; ....-2007)
• Jury : Président / Présidente : Hervé Gallard
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Luc Boudenne, Nicolas Cimetière, Justine Criquet, Christel Causserand, Julien Le Roux, Fabien Gérardin, Anthony Couzinet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Hervé Gallard, Justine Criquet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Piscines

Matière organique dissoute

Agents pathogènes

Cinétique chimique

Chloration

Mots clés libres

Sous-Produits de désinfection

Distribution granulométrique

Chloration

Cinétique

Ratio carbone/azote

Disinfection by-Products

Particle-Size distribution

Chlorination

Kinetics

Carbon/nitrogen ratio

Résumé

La formation de sous-produits de désinfection dans les piscines est due à la réaction entre le désinfectant pour inactiver les agents pathogènes et la matière organique présente dans l'eau des bassins. Cette matière organique, provenant majoritairement des rejets des baigneurs, se retrouve soit sous forme dissoute (transpiration, salive, sébum, etc…), soit sous forme particulaire (cheveux, peau morte, micro-organismes, etc…). La nature de pollution dissoute et la réactivité des molécules la constituant avec les désinfectants chimiques ont été très étudiées dans la littérature, aboutissant même à la formulation d'un analogue de fluides corporels appelé BFA (Body Fluid Analog) simulant les apports des baigneurs. En revanche, la pollution particulaire est à ce jour encore peu étudiée dans la littérature scientifique.Cette étude propose une caractérisation physico-chimique de la phase particulaire issue de piscines à usage collectif couvertes. Des prélèvements ont été effectués dans deux centres aquatiques, dans les installations de bassins ludiques, pour récupérer de l'eau de lavage de filtre contenant les particules à étudier. Des analyses ont été effectuées sur les échantillons collectés pour déterminer la concentration en particules, la distribution de taille des particules ou encore les concentrations en carbone et en azote dans les particules. Des calculs ont été réalisés pour déterminer les rejets des baigneurs en carbone et en azote sur 2 campagnes de prélèvements, dont l'une a été consacrée aux scolaires, catégorie d'usagers peu étudiée dans la littérature. Des chlorations ont également été effectuées sur les particules pour évaluer la cinétique de consommation du chlore et leur potentiel de formation de sous-produits de désinfection. Des essais de modélisation ont été effectués suite à ces chlorations pour déterminer les constantes relatives à la consommation en chlore de l'eau de lavage des filtres et de ses composantes réactives (phase dissoutes et particules).

Disinfection byproducts formation in swimming pools is due to the chemical reaction between the disinfectant used to inactivate pathogens and the organic matter present in swimming pool water. This organic matter, which mainly comes from bathers' waste, is found in dissolved form (sweat, saliva, sebum, etc.) or in particulate form (hair, dead skin, micro-organisms, etc.). The nature of dissolved pollution and the reactivity of the molecules constituting it with chemical disinfectants have been extensively studied in the literature, leading to a body fluid analog (BFA in the literature) which simulates bathers' inputs. Particulate pollution is however poorly documented in the scientific literature.This study proposes a physico-chemical characterization of the particulate phase from indoor public swimming pools. Samples were taken into two municipal swimming pools in the leisure pool facilities, to collect filter backwash wastewater containing the particles to be studied. Analyses were performed on the collected samples to determine the particle concentration, particle size distribution, carbon and nitrogen concentrations in the particles. Calculations were done to determine the carbon and nitrogen discharges of bathers over 2 sampling campaigns, one of which was related to schoolchildren, a category of users poorly studied in the literature. Chlorination was also carried out on particles to evaluate the kinetics of chlorine consumption and their potential for the formation of disinfection by-products. Modelling tests were done following these chlorinations to determine the kinetic constants relating to the chlorine consumption of the filter backwash wastewater, dissolved pollution and particles.