Évaluation de l'impact des rejets urbains de temps de pluie sur le compartiment algal des écosystèmes aquatiques (Mise au point d'outils pour la surveillance des milieux récepteurs)

La gestion des eaux pluviales constitue un défi important à relever dans les villes du monde entier : aujourd hui on ne compte plus les problèmes d inondation et de pollution, problèmes chroniques qui tendent à s amplifier à mesure que l urbanisation grandit en parallèle du changement climatique. Une gestion durable de ces eaux est au cœur des enjeux du XXIe siècle et afin de faire face à ces problèmes le Ministère de l Écologie et du Développement Durable a engagé une opération de recherche sur cette thématique. Parmi les problèmes posés par les eaux pluviales, notre étude se focalise sur les rejets urbains de temps de pluie (RUTP). Ces rejets constituent un apport important et imprévisible de nombreux polluants pour les masses d eaux réceptrices. La pollution des RUTP est étudiée depuis de nombreuses années et, alors que les connaissances en la matière s affinent, il n existe à l heure actuelle aucune étude de grande ampleur permettant d identifier l impact des RUTP sur les écosystèmes récepteurs. Notre travail a consisté à étudier l impact environnemental de différents échantillons de RUTP collectés sur 3 sites d assainissement pluvial de l agglomération lyonnaise. Pour cela nous avons sélectionné des bioindicateurs pertinents, les microalgues d eau douce, organismes unicellulaires à la base des chaînes trophiques et très sensibles aux polluants présents dans les RUTP. Nous avons réalisé des bioessais écotoxicologiques connus de la littérature et contribué au développement de nouveaux indicateurs de toxicité complémentaires. De plus nous avons cherché à adapter ces bioessais pour permettre leur utilisation sur le terrain. En parallèle nous avons travaillé à l amélioration d un biocapteur enzymatique à cellules algales. Ses performances ont été évaluées sur des échantillons de RUTP avant d œuvrer à la construction d une station automatisée qui nous a permis de réaliser des mesures directement sur les sites d assainissement (on line monitoring). Ce travail contribue à mettre en évidence l impact important des RUTP sur le milieu récepteur tout en confirmant le caractère hétérogène de ce type d effluent et l intérêt des dispositifs de surveillance in situ.The stormwater management constitutes an important challenge for cities around the world: today there are countless problems of flooding and pollution, chronic problems that tend to amplify as urbanization grows. Sustainable management of these waters is at the heart of defies of the twenty-first century and to address these problems the Ministry of Ecology and Sustainable Development has launched a research operation. Among problems posed by stormwater, our study focuses on urban wet weather discharges (UWWD). These releases are an important and unpredictable contribution of many pollutants to the receiving water bodies. UWWD's pollution has been studied for many years and, while knowledge in the field matures, there is at present no large-scale study to identify the impact of UWWD on the receiving ecosystems. Our work consist in studying the impact of different UWWD samples collected at 3 storm sanitation sites of Lyon on the environment. We have relevant bioindicators, freshwater microalgae, unicellular organisms at the base of the trophic chain and very sensitive to pollutants present in the UWWD. We have undertaken ecotoxicological bioassays known from the literature and contributed to the development of new indicators of toxicity. Furthermore, we seek to adapt these bioassays to allow their use in the field. In parallel, we have worked to improve an enzyme biosensor algal cell. We evaluated its performances on samples of UWWD and then we built an automated measuring station to make measurements directly on the remediation site (online monitoring).VILLEURBANNE-DOC'INSA-Bib. elec. (692669901) / SudocSudocFranceF

Ecotoxicological risk assessment linked to infilling quarries with treated dredged seaport sediments

International audienceThe dredged sediments of polluted seaports now raise complex management problems since it is no longer possible to discharge them into the sea. This results in the need to manage them on land, raising other types of technical, economic and environmental problems. Regarding the technical and economic dimensions, traditional waste treatment methods have proved to be poorly adapted, due to very high costs and low absorbable volumes. In this context, filling quarries in coastal areas with treated sediments could represent an interesting alternative for these materials. Nevertheless, for the environmental dimension, it is necessary to demonstrate that this possibility is harmless to inland ecosystems. Consequently, a specific ecotoxicological risk assessment methodology has been formulated and tested on three sediments taken from seaboards of France, in view to providing an operational and usable tool for the prior validation of any operation to fill quarries with treated seaport sediments. This method incorporates the formulation of a global conceptual model of the scenario studied and the definition of protocols for each of its steps: the characterisation of exposures (based on a simulation of sediment deposit), the characterisation of effects (via the study of sediments ecotoxicity), and the final ecotoxicological risk assessment performed as a calculation of a risk quotient. It includes the implementation in parallel of two types of complementary approach: the "substances" approach derived from the European methodology for assessing new substances placed on the market, and the "matrix" approach which is similar to methods developed in France to assess ecological risks in other domains (waste management, polluted site management, ...). The application of this dual approach to the three sediments tested led to conclude with reliability that the project to deposit sediments "1" and "2" presented a low risk for the peripheral aquatic ecosystems while sediment "3" presented a high risk

Évaluation des risques écologiques : développements prioritaires et recherches concomitantes

At the opposite of the health risk assessment, the Ecological Risk Assessment (ERA) is still in its early stages internationally. Nevertheless, the need for this type of tool for decision support is huge in many areas (impact assessment of industrial sites, management of polluted sites and urban wastelands, transport infrastructure design, sustainable urban development,...). To address these needs, some countries have worked in order to develop their own approaches. In these countries, the development and optimization of these have involved many actors, acting both within government agencies, and within academia. This prospective paper, after a synthesis of existing ERA methodologies, deals with researches necessary to advance each stage of the ERA, namely "the problem formulation", "the assessment of exposure of ecosystems", "the assessment of effects on ecosystems, and "the ecological risk assessment itself"

Évaluation des risques écologiques : développements prioritaires et recherches concomitantes

Contrairement à l’évaluation des risques sanitaires, l’Évaluation des Risques Écologiques (ÉRÉ) en est encore à ses balbutiements sur le plan international. Le besoin de ce type d’outil d’aide à la décision est pourtant immense dans de nombreux domaines (étude d’impact des installations industrielles, gestion des sites pollués et des friches urbaines, conception des infrastructures de transports, gestion durable des aménagements urbains,...). Face à ces besoins, quelques pays ont travaillé au développement de premières approches. Dans ces pays, l’élaboration puis l’optimisation de ces dernières ont mobilisé de nombreux acteurs, agissant tant au sein des agences gouvernementales, qu’au sein du monde universitaire. Le présent article prospectif, après une synthèse des méthodologies d’ÉRÉ existantes sur le plan international, traite des travaux de recherche à lancer en priorité pour faire progresser chacune des étapes de l’ÉRÉ, à savoir « la formulation du problème », « l’évaluation des expositions des écosystèmes », « l’évaluation des effets sur les écosystèmes », ainsi que « l’évaluation des risques écologiques elle-même ».At the opposite of the health risk assessment, the Ecological Risk Assessment (ERA) is still in its early stages internationally. Nevertheless, the need for this type of tool for decision support is huge in many areas (impact assessment of industrial sites, management of polluted sites and urban wastelands, transport infrastructure design, sustainable urban development,...). To address these needs, some countries have worked in order to develop their own approaches. In these countries, the development and optimization of these have involved many actors, acting both within government agencies, and within academia. This prospective paper, after a synthesis of existing ERA methodologies, deals with researches necessary to advance each stage of the ERA, namely "the problem formulation", "the assessment of exposure of ecosystems", "the assessment of effects on ecosystems, and "the ecological risk assessment itself"

Evaluation des risques écotoxicologiques liés aux rejets d'effluents hospitaliers dans les milieux aquatiques (contribution à l'amélioration de la phase "caractérisation des effets")

Ce mémoire de thèse s inscrit dans la problématique de l Evaluation Des Risques Ecotoxicologiques (EDREcotox) liés aux rejets d'effluents hospitaliers dans les milieux aquatiques. Le premier objectif vise à améliorer la connaissance des effets écotoxicologiques des effluents hospitaliers. Pour cela, nous avons étudié d une part, les effets combinés des principaux polluants contenus dans ces effluents vis-à-vis de Daphnia magna et, d autre part, les effluents provenant d un hôpital d une grande ville française, en intégrant leur caractérisation physico-chimique et écotoxicologique approfondie. Nous avons alors mis en œuvre des EDREcotox basées sur les différentes approches préalablement étudiées (substances, substances avec effets combinés, bioessais mono-spécifiques et pluri-spécifiques). Le second objectif de ce travail vise à contribuer à l'amélioration des méthodologies de caractérisation des effets écotoxicologiques, à la fois d un point de vue général et pour le scénario spécifique étudié : rejets des effluents d un hôpital d une grande ville du Sud-Est de la France dans le réseau d eaux usées en direction de la station d épuration puis du cours d eau . Les résultats obtenus montrent que les effets combinés des mélanges de désinfectants/surfactants étudiés sont additifs vis-à-vis de D. magna. Quelle que soit l approche utilisée, nos résultats révèlent la toxicité des effluents étudiés. Les EDREcotox montrent cependant que, dans le cas de notre scénario, le risque écotoxicologique est faible pour les organismes du milieu récepteur. Nos recherches ont également permis de proposer une méthodologie de caractérisation des effets écotoxicologiques basée sur une première étape constituée d une approche intégrée. Enfin, ce travail permet d aboutir à des recommandations pour une meilleure gestion des effluents hospitaliers.This study deals with the ecotoxicological risk assessment (EDREcotox) related to hospital wastewater discharging into aquatic environments. The fust objective was to improve the knowledge of the ecotoxicological effects of hospital wastewater. Firstly, the combined effects of the main pollutants contained in these effluents were characterized on Daphnia magna. Then, the effluents of a hospital coming from a French large city were studied by integrating the ir indepth physicochemical and ecotoxicological characterizations. EDREcotox based on various approaches, substances, substances with combined effects, mono-specifie and pluri-specific bioassays, was then carried out. The second objective of this work was to contribute to the irnprovement of "characterization of ecotoxicological effects" methodologies from a general point of view and for a specifie scenario studied: "discharging of hospital effluents from a large city of the South-east of France in the urban sewer network towards the wastewater treatrnent plant and then towards the river". Results Jead to the conclusion that the combined effects of the studied disinfectants/surfactants mixtures on the mobility of D. magna are additive. Whatever the approach used, our findings reveal the toxicity of the studied effluents. However EDREcotox show that in the case of our scenario, the ecotoxicological risk is weak for the river aquatic organisms. Our results also lead to propose a methodology of characterization of ecotoxicological effects starting with an integrated approach. Finally, this work contributes to establish recommendations for an improved management of hospital effluents.VILLEURBANNE-DOC'INSA LYON (692662301) / SudocSudocFranceF

Pharmaceuticals in hospital wastewater: Their ecotoxicity and contribution to the environmental hazard of the effluent

International audienceNowadays, pharmaceuticals are found in every compartment of the environment. Hospitals are one of the main sources of these pollutant emissions sent to wastewater treatment plants (WWTP) that are poorly equipped to treat these types of compounds efficiently. In this work, for each pharmaceutical compound found in hospital wastewater (HWW), we have calculated a hazard quotient (HQ) corresponding to the highest concentration measured in HWW divided by its predicted no effect concentration (PNEC). Thus we have assessed the contribution of each compound to the ecotoxicological threat of HWW taken as a whole. Fifteen compounds are identified as particularly hazardous in HWW. In future more attention should be given to their analysis and replacement in hospitals, and to their elimination in WWTPs. This work also highlights the lack of knowledge of the ecotoxicity of certain pharmaceutical compounds found in HWW at high concentrations (mg L1). In order to extend this study, it is now necessary to investigate ecotoxic risks linked to various emission scenarios, focusing in particular on dilution in the aquatic environment and the production of metabolites, especially during transit inside WWTPs

Identification, assessment and prioritization of ecotoxicological risks on the scale of a territory: Application to WWTP discharges in a geographical area located in northeast Lyon, France

International audienceThe ecotoxicological risk assessment methodologies developed up to now mainly focus on local pollution and do not incorporate an evaluation and prioritization of the different risk situations present in the same territory. This article presents the different phases of formulating an innovative methodology developed to ␣ll this gap, and its application to all the 18 WasteWater Treatment Plants (WWTP) of a geographical area located northeast of Lyon, France. The aim was also take into account emerging pol- lutants that are very often “forgotten” in ecotoxicological risk assessments. The results of the study show the extreme diversity of the ecotoxicity of the pollutants present in discharges, with “minimum” PNEC values in the region of a millionth of a microgram (10␣6 mg/l) and “maximum” PNEC values in the region of several tens of micrograms. They also show very considerable diversity of the ␣ows of the receiving watercourses in the territory concerned (from several m3/s to 600 m3/s). The Risk Quotients (RQ) resulting from these 2 datasets, calculated for each WWTP and for each of the 10 pollutants most implicated in ecotoxicological risks (Diclofenac, Amoxicillin, Trimethoprim, Roxithromycin, 17b-estradiol, 17a-Ethynylestradiol, Estrone, Nonylphenol, Octylphenol, Nickel, et NH␣4 ), vary from 0.000002 to 187.7 when using the median concentration values of these pollutants, and from 0.000007 to 3750 when using their maximum concentration values. Globally, they show that: (1) the risks are higher for small streams that receive WWTP discharges of average size, (2) the risks are low to very low for discharges into watercourses with high ␣ow rates

Réponses d'une communauté périphytique à un effluent complexe (étude en bio-essais et en canaux artificiels)

Des bio-essais et des essais en canaux artificiels ont été développés pour évaluer les effets d un effluent industriel riche en chlorures sur les communautés périphytiques lotiques. Les effets biologiques sont suivis à l échelle de la communauté périphytique globale (biomasse), de la communauté algale (biomasse, activité photosynthètique) et de la communauté bactérienne (composition, activités enzymatiques). Cette étude montre l intérêt du périphyton comme marqueur biologique et met en évidence l influence du facteur saisonnier sur la sensibilité de cette communauté. Les résultats montrent que les variables aux activités enzymatiques et à la composition de la communauté bactérienne sont plus favorables à la distinction des différents traitements (variation de la concentration en effluent) que les variables de structure globale. Enfin, il apparaît que l utilisation de la DGGE (Denaturating Gradient Gel Electrophoresis) pour déterminer la composition bactérienne est une technique tout à fait intéressante dans le cadre de l évaluation des risques.Biological changes of periphytic assemblages exposed to an industrial effluent were investigated in bio-essays and artificial channels. The studied biological changes refer to the whole community (biomass), the algal community (biomass, photosynthesis) and the bacterial community (composition, enzymatic activities)? The study clearly shows the relevance of the periphytic assemblages as biological markers of a chloride-rich pollution. It also demonstrates differences in the periphytic responses depending on the seasonal factor. Moreover we observed that the more abrupt changes were related to the enzymatic activities and the bacterial composition. These biological parameters appear to be more appropriate than the other ones to the detection of various level of pollution (effluent concentrations). This work also highlights that DGGE (Denaturating Gradient Gel Electrophoresis) technique is a very powerful tool to examine the progressive changes in bacterial communities composition from peripheric assemblages under various environmental stresses.VILLEURBANNE-DOC'INSA LYON (692662301) / SudocSudocFranceF

Approche méthodologique de l’évaluation des risques pour la santé, des déchets stabilisés : Application à un scénario

International audienceThe sanitary impact of a scenario (already existing or to be set up) on the disposal or the reuse of stabilized wastes, can be studied by implementing a risk assessment method.After presenting the fundamental steps, this method is applied to a real situation that is inert wastes disposal centres.Lead is considered as the tracer and children under 2, who may drink water from sheets located downstream the site, are considered as the target population.The study results are consistent with the proposals of the working group on class III. This group was created by the French Ministry of Environment to set up new inert wastes disposal centres.Une des voies d'étude de l'impact sanitaire d'un scénario (existant ou à concevoir) de dépôt ou de valorisation des déchets stabilisés est la mise en œuvre d'une méthode d'évaluation des risques.Après une présentation de ses étapes fondamentales, cette méthodologie est appliquée à un cas concret : les centres de stockage de déchets inertes.Le polluant traceur et la population cible considérés sont respectivement le plomb et les enfants de moins de 2 ans qui pourraient consommer l'eau de nappe située en aval du site.Les résultats de l'étude confortent les options prises par le groupe de travail réuni par le ministère de l'Environnement pour la conception des nouveaux centres de stockage des déchets inertes

Identification et hiérachisation des substances médicamenteuses bioaccumulables rejetées dans les effluents hospitaliers

LYON1-BU Santé (693882101) / SudocSudocFranceF