Assessing the occurrence and the toxicity of Fos embayment's chlorination by-products

Abstract

La chloration est l'une des techniques les plus utilisées pour la désinfection de l'eau et est également considérée comme l'un des traitements les plus efficaces disponibles pour le contrôle du biofouling. Cependant, le chlore est très réactif vis-à-vis des matières organiques naturelles, de l'ammonium et du bromure présents dans l'eau de mer. Les réactions du chlore avec ces espèces conduisent à la formation de plusieurs sous-produits bromés appelés des sous-produits de chloration (SPC), dont la nature, les concentrations et les écotoxicités sont peu documentés dans la littérature. Ce travail vise à évaluer l’occurrence et les impacts des rejets chlorés dans une zone fortement industrialisée, située dans une baie semi-fermée du sud-est de la France. Six campagnes d'échantillonnage en mer ont été menées entre 2017 et 2019. Un niveau total de sous-produits de chloration de l’ordre du microgramme par litre a été mesuré. Les familles de SPC principalement retrouvées sont les trihalométhanes, les acides haloacétiques, les haloacétonitriles et les halophénols. Parallèlement, la toxicité et la génotoxicité ont été mesurées sur des larves de l’oursin Méditerranéen Paracentrotus lividus. Les trois principales molécules bromées retrouvées dans le golfe commencent à être toxique à des concentrations de l’ordre du milligramme par litre. Cependant, une tolérance au bromoforme chez les larves issues d’oursins adultes prélevés dans le golfe de Fos a été démontrée. Cela indique que les populations du golfe de Fos sont probablement adaptées pour contrer les effets de l’exposition chronique à la multi-pollution.Chlorination is one of the most widely used techniques for water disinfection et is also considered as one of the most effective treatments available for the control of biological fouling. However, chlorine reacts very well to natural organic matter, ammonium et bromide, all present in seawater. The reactions of chlorine with these species lead to the formation of several bromine by-products called disinfection by-products (SPC), which nature, concentrations et ecotoxicity of which are poorly documented. This study aims to assess the levels et impacts of chlorinated discharges in a highly industrialized area located in a semi-enclosed bay in Southeastern France. In this zone, the total quantity of daily releases is estimated to reach 6 million cubic meters of chlorinated water. Six sampling campaigns at sea were conducted between 2017 et 2019. A total level of disinfection by-products of the order of micrograms per liter was measured. The main families of SPC found were trihalomethanes (THMs), haloacetic acids (AHA), haloacetonitriles (HAN) et halophenols (HP). At the same time, acute toxicity et genotoxicity were measured on sea urchin larvae Paracentrotus lividus. The three main brominated molecules, all present in the different matrices of the Fos, start to be toxic et genotoxic, at concentrations close to milligram per liter. However, the higher tolerance to bromoform, of larvae produced by adult sea urchins caught in the Gulf of Fos, compared to larvae of adults living in unpolluted areas, has been demonstrated. This indicates that populations living in Fos, are likely adapted to counteract the effects of a chronic exposure to multiple pollution