First assessement of sources and fate of macro and micro plastics in urban hydrosystems : Case of Paris megacity

par Rachid Dris

Thèse de doctorat en Sciences et Techniques de l'Environnement

Sous la direction de Bruno Tassin et de Johnny Gasperi.

Soutenue le 09-12-2016

à Paris Est , dans le cadre de École doctorale Sciences, Ingénierie et Environnement (Champs-sur-Marne, Seine-et-Marne ; 2015-....) , en partenariat avec Laboratoire Eau, Environnement et Systèmes Urbains (laboratoire) et de Laboratoire Eau Environnement et Systèmes Urbains / LEESU (laboratoire) .

Le président du jury était François Galgani.

Le jury était composé de Bruno Tassin, Johnny Gasperi, Ika Paul-Pont, Fabienne Lagarde, Vincent Rocher.

Les rapporteurs étaient Christian Laforsch, Luiz Felippe de Alencastro.

  • Titre traduit

    Premières investigation des sources et devenirs des macro et micro plastiques dans les hydrosystèmes urbains : cas de agglomération parisienne


  • Résumé

    Le risque environnemental lié à la présence de plastiques dans les milieux aquatiques a été suggéré, pour le milieu marin, dès les années 1970. Même s’il reste incomplètement cerné (d’un point de vue écotoxicologique essentiellement), il ressort de la littérature qu’il est significatif. Même si certains travaux suggèrent qu’une grande partie de ces plastiques provient des eaux continentales, il n’existe aujourd’hui peu d’étude sur les niveaux d’imprégnation des milieux aquatiques en milieu continental et aucune à l’échelle des bassins versants urbains pour préciser l’importance des différentes sources urbaines.Dans cette étude, les macroplastiques (> 5 mm) ainsi que les microplastiques (<5 mm) sont considérés. Les flux de macroplastiques dans la Seine ont été estimés à l’aide d’une étude de terrain mais aussi à l’aide d’une approche théorique. En ce qui concerne les microplastics, les fibres (synthétiques et artificielles) ainsi que les fragments ont été étudiés dans différent compartiments du système urbain. L’air intérieur, les retombées atmosphériques, les eaux de ruissellement, les effluents et affluents de stations d’épuration ainsi que les rejets urbains en temps de pluie ont été étudiés.Les concentrations en microplastiques dans le milieu récepteur ont aussi été estimées. Le suivi de la contamination des eaux de surface a été abordé selon deux méthodes d’échantillonnage distinctes : échantillonnage par un filet avec une maille de 80 μm et par un filet de 330 µm. L’homogénéité des fibres le long de la section a aussi été estimée, tout comme la variabilité temporelle à court terme. Pour finir, un suivi mensuel sur 19 mois a été effectué en amont et en aval de Paris.Cette étude a permis de montrer que les flux de microplastiques dans la Seine représentent une masse négligeable par rapport aux flux de macroplastiques. Elle confirme aussi l’ubiquité des fibres dans tous les compartiments. Les fragments sont quant à eux particulièrement concentrés dans les rejets urbains en temps de pluie. Pour la première fois, il a été montré que le compartiment atmosphérique jouait un rôle potentiellement important, autant que source de microplastiques


  • Résumé

    Plastic pollution has been widely studied in marine environment since 1972 and mostly since 2004. Investigations on plastic pollution in freshwater and especially in urban catchments just started at the beginning of the decade, and urban plastic pollution sources and its related fluxes in rivers remains mainly unknown. Thus a specific attention should be paid to the plastic contamination in catchments exposed to severe anthropogenic pressure, especially within the urban areas. This PhD thesis focuses on the case of the Paris agglomeration and its impact on the Seine River. A double approach was carried out as both macro- (>5mm) and micro- (<5mm) plastics were considered.The amount of macroplastics conveyed by the Seine River was estimated with a field study and with a theoretical approach.Regarding microplastics, fibers (made with synthetic but also man-made polymers) and fragments were both investigated in different compartments of the urban system. The study focused on the air compartment (indoor and outdoor air as well as atmospheric fallout), the sewer system (from the washing machine disposals to the WWTP influents and effluents), and the inputs during wet weathers periods, i.e, runoff and combined sewer overflows. Fibers and fragments were also examined on the Seine River.This work aimed at providing relevant methodological keys to address sampling of microplastic in rivers. Two mesh size nets were tested (80 µm vs. 300 µm). The homogeneity of fibers distribution in rivers was also verified as the short term temporal and spatial variabilities were evaluated. In order to highlight the potential impact of the Paris agglomeration, a monthly monitoring on 5 sites upstream and downstream Paris was carried out as well.This thesis mainly highlighted the ubiquity of fibers in all compartments. Fibers were predominant in comparison to fragments in all compartments. Combined sewer overflows exhibited particularly high amounts of fragments. On the other hand, the flux of microplastics in the Seine River was proved be negligible in terms of mass in comparison to macroplastics. This study is also the first one showing that the atmospheric compartment needs to be considered as a potential significant source of microplastics


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