The role of organisms in hyporheic processes : gaps in current knowledge, needs for future research and applications

Fifty years after the hyporheic zone was first defined (Orghidan, 1959), there are still gaps in the knowledge regarding the role of biodiversity in hyporheic processes. First, some methodological questions remained unanswered regarding the interactions between biodiversity and physical processes, both for the study of habitat characteristics and interactions at different scales. Furthermore, many questions remain to be addressed to help inform our understanding of invertebrate community dynamics, especially regarding the trophic niches of organisms, the functional groups present within sediment, and their temporal changes. Understanding microbial community dynamics would require investigations about their relationship with the physical characteristics of the sediment, their diversity, their relationship with metabolic pathways, their inter- actions with invertebrates, and their response to environmental stress. Another fundamental research question is that of the importance of the hyporheic zone in the global metabolism of the river, which must be explored in relation to organic matter recycling, the effects of disturbances, and the degradation of contaminants. Finally, the application of this knowledge requires the development of methods for the estimation of hydro- logical exchanges, especially for the management of sediment clogging, the optimization of self-purification, and the integration of climate change in environmental policies. The development of descriptors of hyporheic zone health and of new metrology is also crucial to include specific targets in water policies for the long-term management of the system and a clear evaluation of restoration strategies

An enzyme biosensor based on gold interdigitated thin film electrodes for water quality control

International audienceA conductometric proteinase K biosensor for organic matter monitoring in rivers has been developed. In fact, with approximately 30% of the total Chemical Oxygen Demand (COD), proteins were chosen to be used as indicators of urban pollution. Proteinase K hydrolyzes proteins into different ionic amino acids which results in local conductivity changes. In this work, we began with the optimization of biosensor response using bovine serum albumin (BSA) as standard protein. A stable biosensor with a constant repeatability and a detection limit about 0.5 mg/ml BSA were obtained. Then, response biosensor was tested with samples of rivers water. Good correlations between conductance changes and values given by standard methods (chemical oxygen demand and protein concentration evaluated by microBCA protein assay) have been shown

A novel proteinase K biosensor based on interdigitated conductometric electrodes for proteins determination in rivers and sewers water

International audienceThe traditional systems of analysis are not any more in adequacy with the new needs, such as in situ control of pollution (industrial wastes, heavy metals, quality of water) or in vivo measurements in the biomedical field. With approximately 30% of the total chemical oxygen demand (COD), the proteins are the major fraction of the organic matter of the effluents. For this reason, a conductometric enzyme biosensor based on a proteinase K was developed and then tested with real samples of water from rivers and sewers. The biosensor was optimized with the bovine serum albumin (BSA) as a standard protein. A good reproducibility and high storage stability (more than 1 month) are observed. A large linear range of response for BSA determination from 0.4 to 8 mg/l was obtained. The results given by the biosensor for water analysis are, qualitatively, in adequacy with those given by the colorimetric method using the bicinchroninic acid

Biotechnology Agroalimentary and Biomedical Analysis Group, Department of Biology, Faculty of sciences, Moulay Ismaïl University, B. P. 11201, Zitoune, Meknes, Morocco

An electronic microtongue using an electrochemical microcell was designed to monitor wastewater quality. The planar electrochemical microcells were micromachined in a microcrystalline Boron Doped Diamond (BDD) thin layer using a femtosecond laser. The electrochemical measurements with these BDD microcells were conducted using Differential Pulse Anodic Stripping Voltammetry (DPASV) for the major detection of heavy metal ions. Global signal obtained for raw wastewater (influent of Waste water Treatment Plant (WWTP)) and for water from Arve river were found much higher than those of treated wastewater (effluent of WWTP) and of treated wastewater from hospital. The DPASV signals have been processed by Principal Component Analysis (PCA) and K- Nearest Neighbours (K-NN). According to PCA results, waters were identified and discriminated with 99.75 % of the total variance of the dataset. Using K-NN with cross-validation approach, a good performance of the developed model was achieved for K=1 and 100 % of the samples were able to be classifiedin their original groups

Rejets par temps de pluie en rivière péri-urbaine : diagnostic et gestion

Le travail présenté ici se développe sur le bassin périurbain de l'Yzeron, (150 km2), situé dans l'Ouest lyonnais. Il présente un net gradient d'urbanisation de l'amont vers l'aval. Entre les années 70 et 90, il est passé de 6 à 19% d'urbanisation essentiellement sur la partie aval du bassin ; l'amont ayant connu une mutation d'une autre nature : les cultures cédant la place aux prairies, aux friches et enfin à la forêt. L'expansion urbaine se traduit donc par une artificialisation du paysage et par l'abandon de l'exploitation des terres de la deuxième couronne. Le Grand Lyon tente de limiter la dégradation de la qualité de l'eau par les rejets urbains par temps de pluie (RUTP), et les processus d'incision et d'ensablement. L'insuffisance avérée du réseau actuel, et a fortiori dans le futur, amène le Grand Lyon à étudier son adaptation vis-à-vis de la loi sur l'Eau en termes de taux de collecte et de nombre de rejets par an. La connaissance des mécanismes de l'impact des rejets et des mécanismes d'assimilation par le milieu rivière est un des critères de choix de solutions et de modes de gestion des RUTP. La dimension paysagère et sociologique de ces choix est prise en compte. L'ambition de ces recherches s'inscrit donc selon deux axes : le développement du diagnostic d'impact des RUPT sur les rivières périurbaines et la compréhension de l'évolution des processus en fonction de l'accroissement urbain ; cela afin de proposer des solutions de gestion de l'espace péri-urbain moins dommageables pour le milieu aquatique. Le paradigme "flux-formes-biocénoses" développé permet d'identifier des modes d'assimilation différents des flux de nutriments et de polluants. Cette assimilation montre des dynamiques plus ou moins rapides dans l'espace et dans le temps. On note ainsi une évolution saisonnière sur le site expérimental et la rivière Yzeron, liée aux contextes hydrologiques naturel et urbain ainsi qu'une alternance longitudinale de la qualité du cours d'eau. Ces propriétés spatiales et temporelles couplées à une cartographie selon une typologie géomorphologique pourraient s'avérer être un véritable instrument de gestion des RUTP. Un inventaire cartographique des incisions des cours d'eau de tête de bassin versant est actuellement en cours de réalisation. Le rôle des acteurs locaux et des politiques d'aménagement devra être intégré à l'analyse globale. Ainsi une typologie des valeurs et des attitudes des habitants des berges face à la rivière de l'Yzeron, basée sur des indicateurs de sensibilité, de besoins de la collectivité et des objectifs des décideurs, permettra d'aborder les freins structurels d'une politique intégrant dynamique de la rivière et services rendus

Rejets par temps de pluie en rivière péri-urbaine : diagnostic et gestion

Le travail présenté ici se développe sur le bassin périurbain de l'Yzeron, (150 km2), situé dans l'Ouest lyonnais. Il présente un net gradient d'urbanisation de l'amont vers l'aval. Entre les années 70 et 90, il est passé de 6 à 19% d'urbanisation essentiellement sur la partie aval du bassin ; l'amont ayant connu une mutation d'une autre nature : les cultures cédant la place aux prairies, aux friches et enfin à la forêt. L'expansion urbaine se traduit donc par une artificialisation du paysage et par l'abandon de l'exploitation des terres de la deuxième couronne. Le Grand Lyon tente de limiter la dégradation de la qualité de l'eau par les rejets urbains par temps de pluie (RUTP), et les processus d'incision et d'ensablement. L'insuffisance avérée du réseau actuel, et a fortiori dans le futur, amène le Grand Lyon à étudier son adaptation vis-à-vis de la loi sur l'Eau en termes de taux de collecte et de nombre de rejets par an. La connaissance des mécanismes de l'impact des rejets et des mécanismes d'assimilation par le milieu rivière est un des critères de choix de solutions et de modes de gestion des RUTP. La dimension paysagère et sociologique de ces choix est prise en compte. L'ambition de ces recherches s'inscrit donc selon deux axes : le développement du diagnostic d'impact des RUPT sur les rivières périurbaines et la compréhension de l'évolution des processus en fonction de l'accroissement urbain ; cela afin de proposer des solutions de gestion de l'espace péri-urbain moins dommageables pour le milieu aquatique. Le paradigme "flux-formes-biocénoses" développé permet d'identifier des modes d'assimilation différents des flux de nutriments et de polluants. Cette assimilation montre des dynamiques plus ou moins rapides dans l'espace et dans le temps. On note ainsi une évolution saisonnière sur le site expérimental et la rivière Yzeron, liée aux contextes hydrologiques naturel et urbain ainsi qu'une alternance longitudinale de la qualité du cours d'eau. Ces propriétés spatiales et temporelles couplées à une cartographie selon une typologie géomorphologique pourraient s'avérer être un véritable instrument de gestion des RUTP. Un inventaire cartographique des incisions des cours d'eau de tête de bassin versant est actuellement en cours de réalisation. Le rôle des acteurs locaux et des politiques d'aménagement devra être intégré à l'analyse globale. Ainsi une typologie des valeurs et des attitudes des habitants des berges face à la rivière de l'Yzeron, basée sur des indicateurs de sensibilité, de besoins de la collectivité et des objectifs des décideurs, permettra d'aborder les freins structurels d'une politique intégrant dynamique de la rivière et services rendus

EH demosite in Lyon periurban area

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