Evaluation de l'impact des blooms algaux et d'efflorescences bactériennes sur les caractéristiques de la matière organique des eaux naturelles

Evaluation of the impacts of algal and cyanobacterial blooms on the characteristics of organic matter from natural waters

• Auteur / Autrice : Maud Leloup
• Direction : Geneviève Feuillade, Rudy Nicolau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Eau, Sol, Environnement
• Date : Soutenance en 2013
• Etablissement(s) : Limoges
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'environnement Gay Lussac (La Rochelle2009-2018)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Limoges. Faculté des sciences et techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Poids moléculaires

Fluorescence

Matière organique

Phytoplancton d'eau douce

Eutrophisation

Limousin (France)

Écologie d'eau douce

Aspect environnemental

Eau -- Bactériologie

Mots clés libres

Coagulation-floculation

Fractionnement hydrophobe

Résumé

Les phénomènes d'eutrophisation induisent de nombreux impacts négatifs sur les écosystèmes aquatiques mais également sur les usages des ressources en eaux. Ils conduisent à la prolifération du phytoplancton, qui, par son activité métabolique et sa sénescence, génère une grande quantité de Matière Organique Algale (MOA) dont la composition et la réactivité diffèrent de celles de la Matière Organique issue du milieu Naturel (MON). L'évolution des caractéristiques de la MOA a été étudiée sur des cultures mono-spécifiques d'algues et de cyanobactéries, de sa production au cours de la formation du bloom à son humification. Des fractions de MOA extraites selon leur caractère hydrophobe ont été caractérisées par spectroscopie UV et de fluorescence, ultrafiltration et spectrométrie de masse (MALDI-TOF). Des propriétés spécifiques à la MOA ont ainsi été mises en évidence et reliées aux observations sur le terrain. Une étude in-situ sur un plan d'eau hypereutrophe de la région Limousin a été menée sur une période de 18 mois. Les apports récurrents en MOA perturbent la dynamique de la MON de la ressource et modifient ses caractéristiques en augmentant la part de composés hydrophiles, en accord avec les observations en laboratoire. Ces changements qualitatifs et quantitatifs ont également des conséquences sur les procédés de traitement des eaux et notamment sur la coagulation-floculation. Les performances du procédé appliqué à une eau riche en MOA sont ainsi réduites par rapport à une eau non eutrophe; les fractions hydrophobes et hydrophiles sont les plus impactées. Les mécanismes mis en jeu dans l'élimination de matières organiques d'origines variées ainsi que le rôle de chaque fraction ont pu être identifiés.

Eutrophication phenomena adversely impact ecosystems and disturb the uses of the affected water resources. They lead to phytoplanktonic proliferations resulting in a large quantity of Algal Organic Matter (AOM) due to metabolic activity and senescence of populations. The composition and reactivity of AOM differ from those of Natural Organic Matter (NOM). The AOM evolution was studied from its production by blooms formation to the humification stage, on laboratory cultures of mono-specific species of algae and cyanobacteria. Fractions of AOM extracted according to hydrophobicity were characterized by UV and fluorescence spectroscopy, ultrafiltration and mass spectrometry (MALDI-TOF). Some specific properties of AOM were thus determined. These properties were in agreement with the in-situ observations. An in-situ monitoring program was conducted on an hypereutrophic pond in the Limousin area over a 18 months period. Recurrent inputs of AOM disturb the NOM dynamics and modify its characteristics by increasing the hydrophilic part, in agreement with the laboratory observations. These qualitative and quantitative changes also affect drinking water treatment processes and especially coagulation-flocculation. Efficiency of the process applied to an eutrophic water was thus reduced compared to a non eutrophic water; both hydrophobic and hydrophilic fractions were the most impacted. Mechanisms involved in the elimination of organic matters from various origins and the role of each fraction were also identified.