A decade of monitoring micropollutants in urban wet-weather flows: What did we learn?

Urban wet-weather discharges from combined sewer overflows (CSO) and stormwater outlets (SWO) are a potential pathway for micropollutants (trace contaminants) to surface waters, posing a threat to the environment and possible water reuse applications. Despite large efforts to monitor micropollutants in the last decade, the gained information is still limited and scattered. In a metastudy we performed a data-driven analysis of measurements collected at 77 sites (683 events, 297 detected micropollutants) over the last decade to investigate which micropollutants are most relevant in terms of 1) occurrence and 2) potential risk for the aquatic environment, 3) estimate the minimum number of data to be collected in monitoring studies to reliably obtain concentration estimates, and 4) provide recommendations for future monitoring campaigns. We highlight micropollutants to be prioritized due to their high occurrence and critical concentration levels compared to environmental quality standards. These top-listed micropollutants include contaminants from all chemical classes (pesticides, heavy metals, polycyclic aromatic hydrocarbons, personal care products, pharmaceuticals, and industrial and household chemicals). Analysis of over 30,000 event mean concentrations shows a large fraction of measurements (> 50%) were below the limit of quantification, stressing the need for reliable, standard monitoring procedures. High variability was observed among events and sites, with differences between micropollutant classes. The number of events required for a reliable estimate of site mean concentrations (error bandwidth of 1 around the “true" value) depends on the individual micropollutant. The median minimum number of events is 7 for CSO (2 to 31, 80%-interquantile) and 6 for SWO (1 to 25 events, 80%-interquantile). Our analysis indicates the minimum number of sites needed to assess global pollution levels and our data collection and analysis can be used to estimate the required number of sites for an urban catchment. Our data-driven analysis demonstrates how future wet-weather monitoring programs will be more effective if the consequences of high variability inherent in urban wet-weather discharges are considered

La gestion alternative des eaux pluviales permet-elle une maîtrise efficace des flux de micropolluants? Retour d'expérience des projets Matriochkas, MicroMégas et Roulépur

Novatech 2019, LYON, FRANCE, 01-/07/2019 - 05/07/2019The pooling of results from three French projects (Matriochkas, MicroMégas and Roulépur), within the framework of a working group on methodological harmonisation, makes it possible to analyse the performance of a wide range of stormwater control measures (SCMs) in terms of micropollutant load reduction. Data covers 12 management systems, in 9 different urban contexts. The results highlight the diversity of runoff contamination levels and of their distribution between dissolved and particulate phases. They show significant reductions in particulate pollutants for all filtration-based systems, and less for those that only allow sedimentation. Performance is more limited for the dissolved phase, for which concentration reduction is limited and significant load reductions are only achieved due to a reduction in runoff volumes in structures promoting evapotranspiration.La mise en commun de résultats issus des projets français Matriochkas, MicroMégas et Roulépur, dans le cadre d'un groupe de travail d'échanges et d'harmonisation méthodologiques, permet d'analyser l'efficacité de la gestion alternative des eaux pluviales en termes de réduction des flux de micropolluants, pour 12 dispositifs de gestion et 9 contextes urbains différents. Les résultats soulignent la diversité des niveaux de contamination des eaux de ruissellement, et de leur distribution entre phases dissoutes et particulaires. Ils démontrent des abattements importants des polluants particulaires pour l'ensemble des systèmes basés sur la filtration, et moindre pour ceux ne permettant que la sédimentation. Les performances sont plus limitées pour les concentrations dissoutes, de sorte que seul un abattement des volumes de ruissellement, dans les ouvrages favorisant l'évapotranspiration, permet une réduction significative des flux de micropolluants dissou

Le développent d'un guide méthodologique pour l'évaluation des performances des ouvrages de maîtrise à la source des eaux pluviales

Novatech 2019, LYON, FRANCE, 01-/07/2019 - 05/07/2019Evaluating the performance of sustainable drainage systems (SuDS) in a field context presents a number of methodological problems. For this reason, as a part of three French research projects focused on this type of evaluation, Matriochkas, Micromegas and Roulepur, a working group on methodological harmonisation was established in order to facilitate the inter-comparison of results between the projects and propose a methodological guideline for practitioners carrying out such evaluations. The guideline proposes an approach where performance is evaluated with respect to a service function that the SuDS aims to achieve, itself identified from local issues. Its first section presents the various service functions which may be assigned to these devices. Next, performance indicators are defined for a selection of the identified service functions, common within the French context and studied as a part of the three projects. Three categories of indicators are identified: hydrologic indicators (relative to water flows), pollutant indicators and socio-technical indicators. Examples of instrumentation and of the application of the proposed indicators drawn from the experience of the three projects are also presented.L'évaluation in situ des performances des ouvrages de maîtrise à la source des eaux pluviales pose un grand nombre de questions d'ordre méthodologique. Ainsi, dans le cadre de trois projets de recherche français dédiés à ce type d'évaluation, Matriochkas, Micromegas et Roulépur, un groupe de travail sur l'harmonisation des méthodes a été constitué afin de faciliter l'inter-comparaison des résultats issus des projets, mais aussi de rédiger un guide méthodologique à destination des acteurs opérationnels pouvant être amenés à faire ce type d'étude. Ce guide propose une démarche où la performance est évaluée pour chaque fonction de service visée pour l'ouvrage, en réponse à des enjeux locaux. La première partie du guide détaille les fonctions de service pouvant être attendues de ce type d'ouvrage. Ensuite, des indicateurs de performance sont déclinés pour une sélection de fonctions de service couramment rencontrées dans le contexte français et qui ont pu être abordées au cours des projets. Ces indicateurs se regroupent en trois catégories: les indicateurs hydrologiques (relatifs aux flux d'eau), les indicateurs pollutifs (relatifs aux polluants) et les indicateurs sociotechniques. Le guide s'appuie sur des exemples issus des trois projets pour présenter des cas pratiques de dispositifs métrologiques et d'application des indicateurs proposés

Soufre Atmosphérique et Changements Climatiques : une étude de modélisation pour les moyennes et hautes latitudes Sud

The mid and high-southern latitudes are still marginally affected by anthropogenic sulfur emissions and the natural cycle of the atmospheric sulfur may still be observed. Sulfur aerosols are well-known for their radiative impact, and thus interact with climate. Antarctic ice cores provide information on the evolution of climate and sulfur deposition at the surface of the ice sheet at glacial-interglacial time scales. The aim of this thesis is to develop and use modeling towards a better understanding of the atmospheric sulfur cycle in antarctic and sub-antarctic regions. An Atmospheric General Circulation Model (AGCM) coupled to a sulfur chemistry module is used: the LMD-ZT-Sulfur model, version 4. The model was first performed (update of both the physical and chemical parts of the model). Further, boundary conditions are adapted to simulate the atmospheric circulation and sulfur cycle at the Last Glacial Maximum, approximately 20,000 years ago. In the model, sulfur is found to be highly sensitive to antarctic sea-ice coverage, which is still poorly known during the ice age. An original dataset of ice-age sea-ice coverage was developed and its impact on the oceanic emissions of dimethyl sulfide, main precursor of sulfur aerosols at high-southern latitudes, is discussed. The model broadly reproduces the glacial deposits of sulfur aerosols on the Antarctic plateau, suggesting little impact of climate on oceanic sulfur production in the Antarctic region. Sensitivity tests were carried out to draw an up-to-date status of major uncertainties and difficulties facing future progress in understanding atmospheric sulfur and climate.Les moyennes et hautes latitudes Sud sont les seules régions du monde pour lesquelles le cycle naturel du soufre atmosphérique peut encore être observé sans perturbation anthropique majeure. Les aérosols soufrés sont reconnus pour leur effet radiatif et interagissent ainsi avec le climat. L'analyse des carottes de glace en Antarctique permet de connaître les variations des dépôts d'aérosols soufrés au cours des cycles glaciaire-interglaciaire, il est ainsi possible d'étudier le cycle du soufre à travers le temps. L'objectif de ce travail est de contribuer à une meilleure compréhension du cycle du soufre des régions Antarctique et sub-Antarctique, grâce à l'utilisation d'un Modèle de Circulation Générale Atmosphérique couplé à un module de chimie du soufre, le modèle LMD-ZT-Soufre (version 4). Ce travail de thèse présente tout d'abord le passage à une version récente du MCGA et une mise à jour du module de chimie. Dans un deuxième temps, le modèle a été mis en oeuvre pour simuler le climat glaciaire et le cycle du soufre au Dernier Maximum Glaciaire, il y a 20 000 ans environ. Une représentation originale de la couverture de glace de mer a été testée et son fort impact sur les émissions océaniques de sulfure de diméthyle, précurseur majoritaire des espèces soufrées aux hautes latitudes Sud, a été discuté. Les résultats du modèle suggèrent un faible impact des changements climatiques sur la production océanique de soufre pour ces régions. Ces résultats permettent d'améliorer notre connaissance des interactions soufre-climat et de dresser un bilan des incertitudes et des inconnues, tant d'un point de vue chimique que météorologique ou physique

SOUFRE ATMOSPHERIQUE ET CHANGEMENTS CLIMATIQUES : UNE ETUDE DE MODELISATION AUX MOYENNES ET HAUTES LATITUDES SUD

The mid and high-southern latitudes are still marginally affected by anthropogenic sulfur emissions.They are the only regions in the world where the natural cycle of the atmospheric sulfur maystill be observed. Sulfur aerosols are well-known for their radiative impact, and thus interact withclimate. Climate can in turn affect atmospheric sulfur sources, distribution and chemistry. Antarcticice cores provide information on the evolution of climate and sulfur deposition at the surface of theice sheet at glacial-interglacial time scales. The aim of this thesis is to develop and use modelingtowards a better understanding of the atmospheric sulfur cycle in antarctic and sub-antarctic regions.Ice core data are used to validate model results under glacial climate conditions. An AtmosphericGeneral Circulation Model (AGCM) coupled to a sulfur chemistry module is used : the LMD-ZTSulfurmodel, version 4. An update of both the physical and chemical parts of the model. The modelwas first performed. The impact of there changes on modelled sulfur cycle are evaluated for modernclimate. Further, boundary conditions are adapted to simulate the atmospheric circulation and sulfurcycle at the Last Glacial Maximum, approximately 20,000 years ago. In the model, sulfur is foundto be highly sensitive to antarctic sea-ice coverage, which is still poorly known during the ice age.An original dataset of ice-age sea-ice coverage was developed. Its impact on the oceanic emissions ofdimethyl sulfide, main precursor of sulfur aerosols at high-southern latitudes, is discussed. Using thesame oceanic sulfur reservoirs as for present day climate, the model broadly reproduces the glacialdeposits of sulfur aerosols on the Antarctic plateau, suggesting little impact of climate on oceanic sulfurproduction in the Antarctic region. Sensitivity tests were carried out to draw an up-to-date statusof major uncertainties and difficulties facing future progress in understanding atmospheric sulfur andclimate.Les moyennes et hautes latitudes Sud sont les seules régions du monde pour lesquelles le cyclenaturel du soufre atmosphérique peut encore être observé sans perturbation anthropique majeure. Lesaérosols soufrés sont reconnus pour leur effet radiatif et interagissent ainsi avec le climat. Le climatpeut lui aussi influencer les sources de soufre atmosphérique, la distribution des espèces soufréesdans l’atmosphère et leur chimie. L’analyse des carottes de glace en Antarctique permet de connaîtreles variations des dépôts d’aérosols soufrés au cours des cycles glaciaire-interglaciaire, il est ainsipossible d’étudier le cycle du soufre à travers le temps. L’objectif de ce travail est de contribuer àune meilleure compréhension du cycle du soufre des régions Antarctique et sub-Antarctique, grâce àl’utilisation d’un Modèle de Circulation Générale Atmosphérique couplé à un module de chimie dusoufre, le modèle LMD-ZT-Soufre (version 4). Ce travail de thèse présente tout d’abord le passage àune version récente du MCGA et une mise à jour du module de chimie. L’impact de ces modificationssur la représentation du cycle du soufre pour le climat actuel a été analysé. Dans un deuxième temps, lemodèle a été mis en oeuvre pour simuler le climat glaciaire et le cycle du soufre au DernierMaximumGlaciaire, il y a 20 000 ans environ. Le soufre simulé montre une forte sensibilité aux conditions decouverture de glace de mer, encore mal connues pour cette période. Une représentation originale dela couverture de glace de mer a été testée et son impact sur les émissions océaniques de sulfure dediméthyle, précurseur majoritaire des espèces soufrées aux hautes latitudes Sud, a été discuté. Pourdes concentrations en soufre dans l’océan équivalentes à celles d’aujourd’hui, le modèle représentecorrectement les variations glaciaire-interglaciaire des flux de dépôt des aérosols soufrés, suggérantun faible impact des changements climatiques sur la production océanique de soufre pour ces régions.Ces résultats permettent d’améliorer notre connaissance des interactions soufre-climat et de dresserun bilan des incertitudes et des inconnues, tant d’un point de vue chimique que météorologique ouphysique

L’étude des circulations atmosphériques peut-elle nous aider, à l’échelle de la ville, à estimerla pluviométrie et son évolution ?

National audienc

L’étude des circulations atmosphériques peut-elle nous aider, à l’échelle de la ville, à estimerla pluviométrie et son évolution ?

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L’étude des circulations atmosphériques peut-elle nous aider, à l’échelle de la ville, à estimerla pluviométrie et son évolution ?

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Antarctic precipitation and climate-change predictions: horizontal resolution and margin vs plateau issues

International audienceAll climate models participating in the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, as made available by the Program for Climate Model Diagnosis and Intercomparison (PCMDI) as the Coupled Model Intercomparison Project 3 (CMIP3) archive, predict a significant surface warming of Antarctica by the end of the 21st century under a moderate (SRESA1B) greenhouse-gas scenario. All models but one predict a concurrent precipitation increase but with a large scatter of results. The models with finer horizontal resolution tend to predict a larger precipitation increase. Because modeled Antarctic surface mass balance is known to be sensitive to horizontal resolution, extrapolating predictions from the different models with respect to model resolution may provide simple yet better multi-model estimates of Antarctic precipitation change than mere averaging or even more complex approaches. Using such extrapolation, a conservative estimate of the predicted precipitation increase at the end of the 21st century is +30 kg m-2 a-1 on the grounded ice sheet, corresponding to a >1 mm a-1 sea-level rise. About three-quarters of this rise originates from the marginal regions of the Antarctic ice sheet with surface elevation below 2250 m. This is where field programs are most urgently needed to better understand and monitor accumulation at the surface of Antarctica, and to improve and verify prediction models

The case of Lyon Tech La Doua.

International audienc