Biocides émis par les bâtiments dans les rejets urbains de temps de pluie et transferts vers la Seine

par Claudia Paijens

Projet de thèse en Sciences et Techniques de l'Environnement

Sous la direction de Régis Moilleron.

Thèses en préparation à Paris Est , dans le cadre de SIE - Sciences, Ingénierie et Environnement , en partenariat avec LEESU - Laboratoire Eau Environnement et Systèmes Urbain (laboratoire) et de Equipe SIE (equipe de recherche) depuis le 01-10-2016 .


  • Résumé

    Parmi les micropolluants émergents, les biocides ont été peu étudiés dans l'environnement aquatique, pourtant leur mode d'action qui est d'éliminer certaines formes de vie comme les bactéries, les champignons ou les insectes, les rend potentiellement dangereux pour la population et les écosystèmes. Ces molécules sont directement épandues sur les surfaces urbaines ou le mobilier urbain comme insecticides, pesticides ou produits anti-mousse (benzalkonium, pyréthroïdes, organophosphates...) et sont présentes dans les produits de consommation courante, comme les cosmétiques et les détergents (parabènes, triclosan, triclocarban). Ces substances sont susceptibles de se retrouver dans le milieu récepteur (rivières, lacs, nappes phréatiques...) via les rejets d'eaux usées et le ruissellement, avec des impacts possibles (toxicité aigüe, diminution de la biodiversité, perturbations endocriniennes, induction d'antibiorésistance...) sur l'écosystème aquatique (Bollmann et al., 2014b; Gomez et al., 2005; Kimura et al., 2014; Liu et al., 2015; Moschet et al., 2014; Singer et al., 2010). Ces substances, non réglementées ou suivies dans le cadre de la protection des milieux aquatiques, commencent à intéresser les organismes de contrôle et chercheurs comme le prouvent l'organisation du colloque européen « Environmental monitoring of biocides in Europe » organisé dans le cadre du réseau Norman (http://www.norman-network.net) et l'étude prospective menée par l'Onema et les Agences de l'Eau (Botta and Dulio, 2014). Les traitements des micropolluants en station d'épuration sont de plus en plus efficaces (Mailler et al., 2015, 2014). Cependant il a été montré que les biocides étaient ubiquistes dans les milieux aquatiques récepteurs (Bollmann et al., 2014; Liu et al., 2015; Moschet et al., 2014) montrant que le seul traitement centralisé d'une partie importante de l'eau usée ne suffisait pas. Par temps de pluie, les réseaux d'assainissement unitaires et stations d'épuration ne permettent plus l'évacuation et le traitement efficace des eaux usées, ce qui entraîne des rejets non traités au milieu récepteur, des débordements de réseaux en ville et l'augmentation des volumes d'eaux d'exhaures dont on connaît mal la contamination par les micropolluants. Les risques liés à la présence de biocides dans ces eaux pour la population des villes sont mal connus, d'autant qu'avec le changement climatique, la probabilité d'événements extrêmes et de crues augmente. L'objectif de cette thèse sera (i) d'évaluer, pour certaines familles de biocides, quelle est la part du flux rejeté au milieu qui provient des eaux usées traitées, des eaux usées non traitées et des rejets urbains de temps de pluie et (ii) d'évaluer les risques environnementaux et sanitaires de ces substances dans un contexte de changement climatique. Dans ce travail de recherche, il s'agira de : - Sélectionner des biocides d'intérêt par une recherche bibliographique exhaustive (additifs à des matériaux urbains ou à des produits de consommation courante) ; - Développer une méthode analytique en GC/MS ou LC/MS pour les biocides sélectionnés ; - Prélever et analyser des échantillons : eaux d'exhaures, eaux de ruissellement, eaux pluviales et de déversoirs d'orage, rejets de stations d'épuration ; - Faire un état des lieux des volumes d'eaux d'exhaures, des déversoirs d'orage, des rejets de stations d'épuration par temps sec et temps de pluie ; - Simuler, à partir des connaissances de contamination et de volume d'eau, les flux de biocides selon plusieurs scenarii (événements courants, événements extrêmes, crues décennales, sécheresse, réduction à la source) ; - Un volet sur le transfert potentiel des biocides vers les nappes par les eaux d'exhaures et sur la possibilité de réutiliser ces eaux pourra être envisagé.

  • Titre traduit

    Biocides emissions from buildings: contamination of urban discharges during wet weather and transfer to the Seine river


  • Résumé

    Among emerging micropollutants, biocides, which aim at killing certain forms of life (insects, bacteria, fungus), remain little studied in water while they could be hazardous to population and ecosystems. Those molecules are directly spread on urban surfaces or urban furniture as insecticides, pesticides or anti-foaming agent (benzalkonium, pyrethroids, organophosphates…) and they can be found in products for everyday consumption, such as cosmetics and detergents (parabens, triclosan, triclocarban). They are likely to be found in receiving environment (rivers, lakes, water tables…) via release of waste water and runoff while they can impact aquatic ecosystem (acute toxicity, decrease in biodiversity, endocrine disruptions, antibiotic resistance…) (Bollmann et al., 2014b; Gomez et al., 2005; Kimura et al., 2014; Liu et al., 2015; Moschet et al., 2014; Singer et al., 2010). Inspection bodies and researchers are starting to take a real interest in those substances, which are non regulated or followed as part of the protection of aquatic environment (European conference « environmental monitoring of biocides in Europe », organised as part of Norman Network, http://www.norman-network.net, and prospective study by Onema and water agency, Botta and Dulio, 2014). The effectiveness of the treatment of micropollutants in water treatment plant is increasing (Mailler et al., 2015, 2014). However, some studies have shown that biocides are ubiquitous in receiving environments (Bollmann et al., 2014; Liu et al., 2015; Moschet et al., 2014) showing that the centralized treatment of an important part of waste water is not sufficient. In rainy conditions, unitary sanitary networks and water treatment plants do not provide the evacuation and an efficient treatment of waste water, which leads to discharge of untreated waste water in the receiving environment, overflows of networks in urban areas, and an increase in the volume of mine waters whose contamination by micropollutants is not well known. There are still many uncertainties about the risks related to the presence of biocides in those waters for urban population and, in a context of climate change, floods or extreme climatic events are more likely to occur. The aims of this project are (i) to evaluate, for some biocide families, the flow discharged in the receiving environment which comes from treated waste water, untreated waste water and urban discharge in rainy conditions and (ii) to evaluate health and environmental risks of those substances in a context of climate change. The purposes are to : - Select biocides of interest - Develop an analytical method (GC/MS or LC/MS) to analyse them - Collect and analyse samples (mine waters, runoff waters, storm waters, discharge of waste water treatment plant) - Evaluate volumes of mine waters, storm spillways, discharge of waste water treatment plant in dry and rainy conditions - Simulate biocides flows in different scenarii (common events, extreme events, 10-year flood, drought…)