Caractérisation et origine des métaux traces, hydrocarbures aromatiques polycycliques et pesticides transportés par les retombées atmosphériques et les eaux de ruissellement dans les bassins versants séparatifs péri-urbains.

For the last 30 years, storm water runoff has been recognized as one of the major sources of pollution to receiving waters due to the high pollutant concentrations transported. Atmospheric fallout, erosion of impervious surfaces (roofs, streets, pavements, parking lots) and leaching of particles deposited on the soil or impervious surfaces generated by vehicular traffic, residential and collective heating and industries have been recognized as the principal sources of pollution . The objective of this thesis is to characterize and to determine the sources of heavy metals, polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and pesticides transported by runoff from two suburban catchments equipped with separative sewer systems located in the East of Nantes city (Pin Sec and Gohards catchments). This study is carried out in the frame of Institut de Recherche en Sciences et Techniques de la Ville (IRSTV). The complete study of concentrations and flux of pollutants in total atmospheric depositions as well as in roof and street runoff was made in order to assess the contribution of the different compartments to the total pollution transported by runoff at the outlet of separative sewer systems. This pollution monitoring establishes and in some cases confirms the origin and the main pathways of pollutant transfer to the storm water generated into suburban catchments with low population and low vehicular traffic. Total atmospheric deposition is the principal source of cadmium and chromium, roofs and their accessories are a large source of zinc and lead and street runoff provides nickel, copper and zinc. With regard to organic pollution, vehicular traffic has been identified as the main source of PHAs, while the treatment of surfaces with herbicides for the control of growing plants is the main source of pesticides in these catchments.Depuis une trentaine d'années, les eaux de ruissellement sont considérées comme une source importante de pollution des milieux naturels en raison de leur concentration élevée en micropolluants. Les dépôts atmosphériques, l'érosion des surfaces imperméables (toitures, chaussées, trottoirs et parkings) et le lessivage des dépôts générés principalement par le transport, les chauffages et les industries sont les principales sources identifiées. L'objectif du travail présenté dans ce mémoire est de caractériser et déterminer des sources de métaux traces, hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) et pesticides transportés par les rejets de temps de pluie issus de deux bassins versants séparatifs situés à l'Est de Nantes (bassins du Pin Sec et des Gohards). Ce travail s'inscrit dans le cadre d'un projet fédératif de recherche de l'Institut de Recherches en Sciences et Techniques de la Ville (IRSTV). L'étude détaillée des concentrations et des flux de substances polluantes dans les retombées atmosphériques et les eaux de ruissellement de toitures et de chaussées a été effectuée pour estimer l'apport de ces différents compartiments à la pollution transportée par les eaux pluviales s'écoulant aux exutoires des réseaux séparatifs. À partir de ce suivi, cette étude établit et dans certains cas confirme l'origine et les vecteurs principaux de transfert de polluants aux eaux pluviales générées en zones périurbaines peu denses et avec une densité de trafic faible à modérée. Les retombées atmosphériques s'avèrent une source de chrome et cadmium, les toitures et leurs accessoires sont source de zinc et de plomb, les chaussées apportent cuivre, nickel et zinc. En termes de pollution organique, le trafic automobile semble être la principale source de HAP, tandis que les pratiques de désherbage de la municipalité et des particuliers continuent à être la cause principale de présence de pesticides dans les eaux pluviales

Apport des retombées atmosphériques aux flux de polluants transportés par les eaux pluviales. Cas de 2 bassins versants urbains à Nantes (France)

International audienceRésume Deux bassins versants localisés à l'est de la ville de Nantes (France) et drainés par des réseaux d'assainissement séparatifs classiques ont été l'objet d'un suivi complet de micropolluants métalliques et organiques dans les retombées atmosphériques et les eaux pluviales urbaines. Les bassins versants du Pin Sec et des Gohards, font partie de l'Observatoire Nantais des Environnements Urbains (ONEVU) mis en place par l'Institut de Recherche en Sciences et Techniques de la Ville (IRSTV) afin d'étudier les interactions entre le milieu urbain et son environnement. Les résultats de cette étude montrent que les matières en suspension, le zinc, le cuivre et le glyphosate sont les substances polluantes principalement véhiculées par les eaux pluviales. Les retombées atmosphériques s'avèrent une importante source de chrome. En terme de pollution organique, on observe que les principales sources de pollution sont le trafic routier pour les HAP, et les pratiques de désherbage réalisées par la municipalité et les particuliers.Resumo Duas bacias hidrograficas situadas a leste da cidade de Nantes (França) e drenadas por redes de esgoto separativos classicos foram objetos de um monitoramento completo de micro poluentes metalicos e orgânicos nos depositos atmosféricos e na agua das chuvas urbanos. As bacias do Pin Sec e dos Gohards fazem parte do observatório de ambientes urbanos de Nantes (ONEVU), estabelecido pelo Instituto de Pesquisa em Ciências e Técnicas Urbanas (IRSTV) a fim de estudar as interações entre a cidade e o meio ambiente. Os resultados desse estudo mostram que as matérias em suspenção, o zinco, o cobre e o glifosfato são as substâncias poluentes vehiculadas principalmente pelas aguas pluviais. Os depositos atmosféricos são uma fonte importante de cromo. Em termos de poluição orgânica, as principais fontes de poluição observadas são o trafico rodoviario para os HAP e as praticas de eliminação de ervas realizados pelo serviço municipal e por particulares

Caractérisation et origine des métaux traces, hydrocarbures aromatiques polycycliques et pesticides transportés par les retombées atmosphériques et les eaux de ruissellement dans les bassins versants séparatifs péri-urbains

-For the last 30 years, storm water runoff has been recognized as one of the major sources of pollution to receiving waters due to the high pollutant concentrations transported. Atmospheric fallout, erosion of impervious surfaces (roofs, streets, pavements, parking lots) are leaching of particles deposited on the soil or impervious surfaces generated by vehicular traffic, residential and collective heating and industries have been recognized as the principal sources of pollution. The objective of this thesis is to characterize and to determine the sources of heavy metals, polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and pesticides transported by runoff from two suburban catchments equipped with separative sewer systems located in the East of Nantes city (Pin Sec and Gohards catchments). This study is carried out in the frame of Institut de Recherche en Sciences et Techniques de la Ville (IRSTV). The complete study of concentrations and flux of pollutants in total atmospheric depositions as well as in roof and street runoff was made in order to assess the contribution of the differents compartments to the total pollution transported by runoff at the outlet of separative sewer systems. This pollution monitoring establishes and in some cases confirm the origin and the main pathways of pollutant transfer to the storm water generated into suburban catchments with low population and low vehicular traffic. Total atmospheric deposition is the principal source of cadmium and chromium, roofs and their accessories are a large source of zinc and lead and street runoff provides nickel, copper and zinc. With regard to organic polltion, vehicular traffic has been identified as the main source of PHAs, while the treatment of surfaces with herbicides for the control of growing plants is the main source of pesticides in these catchments.Depuis une trentaine d'années, les eaux de ruissellement sont considérées comme une source importante de pollution des milieux naturels en raison de leur concentration élevée en micropolluants. Les dépôts atmosphériques, l'érosion des surfaces imperméables (toitures, chaussées, trottoirs et parkings) et le lessivage des dépôts générés principalement par le transport, les chauffages et les industries sont les principales sources identifiées. L'objectif du travail présenté dans ce mémoire est de caractériser et déterminer des sources de métaux traces, hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) et pesticides transportés par les rejets de temps de pluie issus de deux bassins versants séparatifs situés à l'Est de Nantes (bassins du Pin Sec et des Gohards). Ce travail s'inscrit dans le cadre d'un projet fédératif de recherche de l'Institut de Recherches en Sciences et Techniques de la Ville (IRSTV). L'étude détaillée des concentrations et des flux de substances polluantes dans les retombées atmosphériques et les eaux de ruissellement de toitures et de chaussées a été effectuée pour estimer l'apport des ces différents compartiments à la pollution transportée par les eaux pluviales s'écoulant aux exutoires des réseaux séparatifs. A partir de ce suivi, cette étude établit et dans certains cas confirme l'origine et les vecteurs principaux de transfert de polluants aux eaux pluviales générées en zones périurbaines peu denses et avec une densité de trafic faible à modérée. Les retombées atmosphériques s'avèrent une source de chrome et de cadmium, les toitures et leurs accessoires sont source de zinc et de plomb, les chaussées apportent cuivre, nickel et zinc. En termes de pollution organique, le trafic automobile semble être la principale source de HAP, tandis que les pratiques de désherbage de la municipalité et des particuliers continuent à être la cause principale de présence de pesticides dans les eaux pluviales

Pollutant concentrations and fluxes in both stormwater and wastewater at the outlet of two urban watersheds in Nantes (France)

A two-year study of pollutants in both the stormwater and wastewater of urban watersheds has been conducted in Nantes (France). The present paper discusses the characteristics of pollutants transported by stormwater and wastewater collection networks in two urban watersheds. A physicochemical characterisation of the effluents was performed, along with an estimation of pollutant fluxes discharged into the Gohards River. Suspended solids (SS), trace metals, polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and pesticides were studied. SS, Zn, Cu and glyphosate were the main pollutants in stormwater and wastewater. In the watersheds examined, the pyrolitic origin of PAHs (mainly from traffic) was determined through ratios, with fluoranthene and pyrene being predominant. Despite a reduction in the use of pesticides in Nantes Metropolitan area, herbicides containing glyphosate were still detected in stormwater. It should be noted that this herbicide is widely used by homeowners, a fact that may explain its occurrence in stormwater

Quantification des sources de polluants dans un bassin versant séparatif à Nantes : des retombées atmosphériques jusqu'au réseau d'assainissement

Des polluants tels que les éléments traces métalliques, les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) et les pesticides (glyphosate, AMPA et diuron) on été mesurés dans les retombées atmosphériques, les eaux de ruissellement de toiture et les eaux de ruissellement transportées à l'exutoire d'un bassin versant drainé par un réseau d'assainissement séparatif. Les résultats de cette étude ont montré que les matières en suspension, les métaux (zinc, cuivre et plomb) et le glyphosate sont les principaux polluants véhiculés dans ce bassin versant. Les retombées atmosphériques s'avèrent une importante source de nickel, cuivre et chrome, tandis que les toitures et leurs accessoires sont source de zinc, de plomb et de cadmium. En terme de polluants organiques, on observe que les principales sources sont le trafic routier pour les HAP, et les pratiques de désherbage par la municipalité et les particuliers pour les pesticides

Assessment of atmospheric trace metal deposition in urban environments using direct and indirect measurement methodology and contributions from wet and dry depositions

Total Atmospheric Deposition (TAD), Wet Atmospheric Deposition (WAD) and Dry Atmospheric Deposition (DAD) were all measured within an urban residential area in Nantes (France) over a 9-month period (27 February - 10 December 2014). The objective of this study was to compare 2 methods for measuring dry and wet atmospheric depositions in the urban environment, namely DAD and WAD (direct method)/TAD and WAD (indirect method). Trace metals (As, Cd, Cr, Cu, Ni, Pt and V) were used to carry out this comparison. TAD was collected with two open polyethylene containers (72×54×21cm), while WAD was collected by means of an automated rainwater collector and DAD was determined from both air measurements (recorded by an air sampler) and 7Be deposition velocities. This comparison showed a significant difference between the two methods. Dry and wet fluxes varied widely from one month to the next. Zn and Cu were the most abundant elements in both dry and wet depositions. The mean contribution of DAD to the total atmospheric deposition during this 9-month study was significant for Zn, Cu and V (about 25%) as well as for Pb (approx. 60%). For this relatively unpolluted urban residential catchment, the contribution of atmospheric deposition to global load at the catchment outlet was low, between 10% and 20% for Zn, Cu, V and Pb, 25% for Cr and about 30% for Ni. For other urban sites exhibiting high atmospheric pollution however, the atmospheric contribution to the global pollution load could be much greater. An accurate estimation of DAD thus proves critical.Le dépôt atmosphérique total, le dépôt sec et le dépôt humide ont été mesurés dans un environnement urbain, à Nantes (France) pendant 9 mois (27 Février - 10 Décembre 2014). L'objectif de l'étude était de comparer 2 méthodes de mesure du dépôt sec et du dépôt humide. Les métaux trace (As, Cd, Cr, Cu, Ni, Pt et V) ont été utilisés pour effectuer la comparaison. Une différence significative apparaît entre les 2 méthodes

Alkylphenol and bisphenol A contamination of urban runoff: an evaluation of the emission potentials of various construction materials and automotive supplies

Alkylphenol (AP) and bisphenol A (BPA) contamination of urban runoff has already been established. Potential sources of these contaminants in runoff are endogenous to the urban watershed and are mainly related to traffic and leaching from construction materials. This article summarizes the results of experimental work carried out on a selection of building materials, automotive materials, and consumables, which can be in contact with rain, to assess their potential emission of alkylphenols, alkylphenol ethoxylates, and bisphenol A into runoff. 36 samples of materials, new and used, across 7 major families of building materials (PVC, concrete, polycarbonate, SBS-modified bitumen, drainage materials) and automotive materials (body, tires) were subjected to leaching tests with methanol and then, for a selection of them, with water. Automotive fluids were also directly analyzed. The results demonstrate the ubiquitous presence of APs and BPA in urban materials and their extractable character with water. The compounds with the strongest emission rates were bisphenol A and nonylphenol. The most important BPA emissions into water (10 to 300 ng/g) were measured for polycarbonate, tires, some car bodies, and PVC. Nonylphenol was leached in large quantities (1 to 10 ng/g) from PVC, some concretes, SBS-modified bitumen, and body samples. The tires were the only materials having a strong emission in octylphenol (1 to 10 ng/g). The analysis of automotive fluids confirmed the presence of BPA (0.3 to 5.5 g/L) and nonylphenol (2.3 to 2.9 mg/L) in brake fluids, while APs and BPA were found at trace levels in coolants and windscreen washer

Characterization of atmospheric deposition in a small suburban catchment

The objective here is to characterize atmospheric deposition in a small urban watershed. Our results show that micro pollutant concentrations are very low. Polycyclic aromatic hydrocarbons are only detected during the winter, while pesticides are detected in the summer. Due to the low traffic density and to the absence of industrial activities on the Pin Sec catchment, anthropogenic particles are rarely identified during scanning electron microscopy observations. On the contrary, particles of biological and detritic origins are ubiquitous. This characterization will be completed by a new approach aiming at a better knowledge of dry deposition

Characterization of atmospheric deposition in a small suburban catchment

The objective here is to characterize atmospheric deposition in a small urban watershed. Our results show that micro pollutant concentrations are very low. Polycyclic aromatic hydrocarbons are only detected during the winter, while pesticides are detected in the summer. Due to the low traffic density and to the absence of industrial activities on the Pin Sec catchment, anthropogenic particles are rarely identified during scanning electron microscopy observations. On the contrary, particles of biological and detritic origins are ubiquitous. This characterization will be completed by a new approach aiming at a better knowledge of dry deposition