Contribution des PMT à l'Exposome aquatique : Diagnostic et traitement de la ressource en eau destinée à la consommation humaine

Contribution of PMTs to the Aquatic Exposome: Diagnosis and treatment of water resources intended for human consumption

• Auteur / Autrice : Martin Gabard
• Direction : Stephan Brosillon, Elena Gomez, Catherine Faur
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : APAB-Sciences de l'Eau
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2025
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : Biodiversité, Agriculture, Alimentation, Environnement, Terre, Eau
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : IEM - Institut Européen des Membranes

Mots clés

Mots clés libres

PMT (Persistent; Mobile and Toxic pollutants)

Exposome aquatique

Traitement de l'eau potable

Traitement couplé (O₃ + CA)

Interdisciplinarité / transdisciplinarité

Spectrométrie de masse haute résolution (HRMS)

PMT (persistent; mobile and toxic pollutants)

Aquatic exposome

Drinking water treatment

Coupled treatment (O₃ + CA)

Interdisciplinarity / transdisciplinarity

High-resolution mass spectrometry (HRMS)

Résumé

Cette thèse porte sur l'étude des polluants émergents qualifiés de PMT – persistants, mobiles et toxiques – dans les ressources en eau destinées à la consommation humaine. Ces micropolluants, récemment classés comme « extrêmement préoccupants » par l'Union européenne dans le cadre de la réglementation REACH, soulèvent des inquiétudes croissantes quant à leur présence dans les ressources hydriques et leurs effets potentiels sur la santé humaine à travers l'exposome aquatique. L'objectif principal de cette recherche doctorale est de contribuer à une meilleure compréhension du devenir et du traitement des PMT au sein des systèmes de production d'eau potable. Elle s'inscrit dans le projet EXPO-PMT, coordonné par l'Institut ExposUM (Université de Montpellier), et bénéficie d'un financement sur quatre ans dans le cadre des programmes France 2030 – PIA4 et FEDER. Le travail est structuré en trois volets principaux. Le premier consiste en une phase de diagnostic : une revue critique de la littérature et une analyse ciblée et non ciblée par spectrométrie de masse haute résolution permettront d'identifier les PMT présents dans les ressources d'eau brutes (sources du Lez, canal BRL) ainsi que dans les différentes étapes de traitement des unités de production (Arago et Valédeau). Cette première étape vise à cartographier la présence des PMT et à identifier les étapes critiques où leur élimination est insuffisante. Le deuxième volet portera sur l'évaluation des traitements de finition utilisés pour réduire la charge en PMT dans les eaux traitées. Une attention particulière sera portée aux procédés d'adsorption sur charbon actif (AC) – avec sélection et caractérisation de deux CAs optimaux – et à l'ozonation de l'eau clarifiée. L'étude sera réalisée en conditions contrôlées à l'échelle laboratoire (colonnes dynamiques), afin de quantifier les performances d'abattement, d'étudier les cinétiques de dégradation, de suivre la formation de sous-produits, et d'identifier les voies réactionnelles impliquées. Le couplage O₃ + AC sera également évalué pour ses effets synergiques. Enfin, le troisième volet visera à établir une analyse technico-économique des procédés testés, en lien avec les travaux menés dans le cadre des autres thèses du Nexus EXPO-PMT. L'ensemble de ces résultats permettra d'émettre des recommandations sur les traitements les plus efficaces et les plus viables économiquement pour la réduction des PMT dans l'eau potable. Cette thèse s'inscrit dans une approche transdisciplinaire, intégrant chimie analytique, génie des procédés, toxicologie environnementale et gestion des services d'eau, en collaboration avec cinq unités de recherche de l'Université de Montpellier (IEM, HSM, G-EAU, ITAP, LBE). Elle vise à renforcer les capacités de diagnostic et d'adaptation des filières de traitement d'eau face aux nouveaux enjeux liés aux micropolluants hydrophiles persistants.

This thesis focuses on the study of emerging pollutants classified as PMTs (persistent, mobile, and toxic) in water resources intended for human consumption. These micropollutants, recently classified as ''very high concern'' by the European Union under the REACH regulation, raise growing concerns about their presence in water resources and their potential effects on human health through aquatic exposure. The main objective of this doctoral research is to contribute to a better understanding of the fate and treatment of PMTs in drinking water production systems. It is part of the EXPO-PMT project, coordinated by the ExposUM Institute (University of Montpellier), and receives four-year funding from the France 2030 – PIA4 and FEDER programs. The work is structured into three main components. The first phase consists of a diagnostic phase: a critical literature review and targeted and non-targeted analysis using high-resolution mass spectrometry will identify the PMTs present in raw water resources (Lez springs, BRL canal) as well as in the various treatment stages of the production units (Arago and Valédeau). This first phase aims to map the presence of PMTs and identify critical stages where their removal is insufficient. The second phase will focus on the evaluation of finishing treatments used to reduce the PMT load in treated water. Particular attention will be paid to activated carbon (AC) adsorption processes—with selection and characterization of two optimal ACs—and ozonation of clarified water. The study will be conducted under controlled conditions at the laboratory scale (dynamic columns) to quantify the abatement performance, study the degradation kinetics, monitor the formation of by-products, and identify the reaction pathways involved. The O₃ + AC combination will also be evaluated for its synergistic effects. Finally, the third component will aim to conduct a technical and economic analysis of the processes tested, in conjunction with the work conducted as part of other Nexus EXPO-PMT theses. These results will enable recommendations to be made on the most effective and economically viable treatments for reducing PMT in drinking water. This thesis adopts a transdisciplinary approach, integrating analytical chemistry, process engineering, environmental toxicology, and water services management, in collaboration with five research units at the University of Montpellier (IEM, HSM, G-EAU, ITAP, LBE). It aims to strengthen the diagnostic and adaptation capabilities of water treatment systems in the face of new challenges related to persistent hydrophilic micropollutants.