Rozprawy doktorskie na temat „Eaux usées – Évacuation – Antiquité”

Contrairement au réseau d'alimentation romain, dont les structures tant monumentales que modestes ont fait l'objet de nombreux travaux, le réseau d'évacuation est souvent délaissé. Et lorsqu'elle est faite, son étude se cantonne en général à une description succincte de certaines des installations.De nombreuses questions demeuraient ainsi sans réponse : existe-t-il différents statuts entre les égouts, sont-ils présents dans la totalité des agglomérations romaines, comment s'organisent-ils, sont-ils efficaces, quelles formes peuvent-t-ils adopter et quels liens entretiennent-ils avec le reste des aménagements urbains romains ?...La présente étude s'est donnée pour ambition de répondre à la majorité de ces interrogations. Pour cela, l'analyse minutieuse du réseau d'évacuation d'une trentaine de quartiers antiques répartis dans six agglomérations de Gaule Narbonnaise (Fréjus, Glanum, Narbonne, Nîmes, Orange, Saint-Romain-en-Gal) a été réalisée. Afin de mieux comprendre certaines des installations mal conservées de Gaule Narbonnaise, nous les avons confrontées avec celles observées dans les villes d'Ostie et Pompéi en Italie, qui ont fait l'objet de fouilles complètes et dont les vestiges présentent un état de conservation remarquable.Les techniques utilisées dans la mise en place du réseau d'évacuation ont ainsi pu être mises au jour et leur efficacité commencée à être mesurée.Cependant, pour comprendre ce qui régissait l'installation, l'entretien et l'utilisation des structures évacuatrices, pour les replacer dans le quotidien des romains, y compris du point de vue purement subjectif de la vision que ces derniers en avaient, il a été nécessaire de confronter aux données archéologiques recueillies, les sources historiques qui abordent, d'une manière ou d'une autre, ces installations méconnues
While the Roman water supply network’s gigantic and modest structures have often been the focus of many studies, the sewer drainage system is often overlooked. Its study is usually limited to a brief description of certain parts of the system.Therefore many questions remained unanswered. What is the legal status governing the sewers? Are they widespread throughout Roman settlements? How are they organized? Are they efficient? How are they structured and how are they linked to other Roman urban infrastructures?This study aims to answer most of these questions. In order to achieve this, a detailed analysis of about thirty ancient neighborhoods in six settlements of Gaul of Narbonne (Fréjus, Glanum, Narbonne, Nîmes, Orange, Saint-Romain-en-Gal) was conducted. In order to better understand certain sewer systems that were badly preserved in the Gaul of Narbonne, we have compared them to the ones in Ostie and Pompeii in Italy which have been fully excavated and whose vestiges have been remarkably preserved.As a result, the techniques used in constructing the sewer systems have been brought to light and the effectiveness of the sewer system as a whole can start to be evaluated.It was necessary to compare the historical sources to the collected archaeological data addressing these rather unknown systems to better understand how the sewer system was run, the maintenance and usage of drainage infrastructures, the contextualization of the sewers in Roman daily life as envisioned by the Romans from their subjective point of view

Les procédés par boues activées pour l'épuration des eaux usées sont les plus répandus. Bien qu'ayant montré leur efficacité depuis de nombreuses années, leur principal inconvénient reste lié à la fragilité de la population bactérienne. Des rejets volontaires ou involontaires de composés toxiques dans les réseaux d'assainissement peuvent endommager la biomasse des bassins d'aération et entraîner le rejet vers le milieu récepteur d'une eau usée non traitée. Différents capteurs sont proposés ici afin d'anticiper l'arrivée de pollutions éventuelles. Ils sont basés sur des méthodes analytiques robustes qui permettent une installation en ligne sur des stations d'épuration : spectrophotométrie UV-visible, spectrofluorimétrie, titrimétrie et respirométrie. La variabilité des eaux usées peut parfois rendre difficile l'interprétation des mesures fournies par un ensemble de capteurs. Des campagnes de mesures réalisées sur des villes aux contextes géographiques et socioéconomiques bien distincts ont cependant montré que cette variabilité peut être prévisible. Ces campagnes ont également permis une meilleure compréhension de la variabilité de certains micropolluants tels que les métaux lourds, les alcalins et alcalino-terreux. Une méthode statistique a été proposée pour la détection de situations de crise : l'Analyse en Composantes Principales Adaptative (ACPA). Cette méthode permet le couplage des informations fournies par un ensemble de capteurs tout en tenant compte de la variabilité normale des eaux usées.

En assainissement, la connaissance du transport solide est indispensable au choix des dimensions et à l’exploitation d’un bassin ; elle passe par la détermination préalable de l’écoulement. Pour y parvenir, expérimentation et modélisation numérique forment deux approches complémentaires. Les objectifs de cette thèse sont de tester, améliorer puis appliquer un modèle numérique de suivi de particules. En expérimentation, nous avons collecté une vaste banque de données sur l’écoulement et le transport solide (efficacité et localisation des dépôts) dans un pilote expérimental rectangulaire équipé d’une conduite d’entrée, d’une conduite de sortie et d’un trop-plein. Pour la modélisation numérique, nous avons utilisé un code de calcul commercial ; nous proposons pour le suivi de particules une nouvelle condition limite fondée sur le seuillage de l’énergie cinétique turbulente sur le fond du bassin. Le modèle numérique d’écoulement et de transport solide a été testé sur les données expérimentales pour définir son champ d’application, puis appliqué à un ouvrage grandeur nature. Enfin, nous avons trouvé des critères géométriques de prévision de l’écoulement dans les bassins rectangulaires
The knowledge of sediment transport is required for the design and operation of sewer detention tanks; a prerequisite is to determine the flow pattern. To achieve these objectives experiments and numerical modelling are two complementary approaches. The aims of this work are to investigate, improve, and apply a particle-tracking model. We carried out many experimental tests in a rectangular physical model with one inlet (pipe) and two outlets (pipe and weir). Measurements have been performed of both flow pattern and sediment transport (efficiency, spatial distribution of deposits). Numerical simulations have been done by using a commercial software; we implemented a bed boundary condition based on turbulent kinetic energy in the particle tracking routine. Simulated and experimental results have been compared in order to investigate the range of application of the numerical model; we then applied it to a real-life work. Finally, we found geometrical criteria to predict the flow pattern in rectangular tanks

Les acides gras et les sterols provenant des effluents urbains ont ete analyses. Leur degradation a ete etudiee dans des conditions in vitro. Leurs variations in situ ont ete mesurees dans l'estuaire de morlaix et la rade de toulon. Les acides gras et les sterols anthropogeniques presentent des caracteristiques tres marquees et l'empreinte des effluents est tres reconnaissable dans les milieux naturels. L'etude in vitro montre que les acides gras et les sterols totaux sont rapidement degrades. L'analyse detaillee de differentes fractions met en evidence la degradation rapide des lipides particulaires neutres et des lipides dissous. La formation de lipides particulaires polaires contenant des acides gras monoinsatures en (n-7) et des acides gras branches traduit le developpement des bacteries heterotrophes. La formation de sterols et de lipides polaires contenant des acides gras polyinsatures traduit le developpement de protozoaires bacteriophages. La decroissance de ces organismes est accompagnee d'une formation d'acides gras et de sterols dissous. Les transferts d'acides gras et de sterols entre les phases particulaires et dissoutes, observes durant la degradation, peuvent influer de maniere importante sur le devenir des acides gras et des sterols anthropogeniques dans les milieux naturels. Les 5-stanols se revelent etre de bons marqueurs de la matiere organique anthropogenique en cours de degradation; ils peuvent etre utilises pour mesurer l'importance de la matiere organique anthropogenique au sein de la matiere organique particulaire ou sedimentaire. Les variations in situ des acides gras et des sterols montrent que les lipides anthropogeniques sont rapidement dilues et degrades quand ils sont deverses dans une baie ouverte, par un emissaire sous-marin. Les rejets d'effluents en tete d'estuaire conduisent a une forte sedimentation des lipides particulaires qui ne sont alors que partiellement degrades. L'influence de forts courants de marees ne suffit pas a compenser les effets negatifs induits par la geomorphologie des estuaires

Le present travail constitue le resultat d'une recherche pluridisciplinaire sur les ecosystemes aquatiques continentaux francais (cours d'eau, lacs). L'accent a ete mis sur l'impact ecologique des rejets d'eaux usees et sur l'importance des oligochetes en tant qu'outil biologique performant pour apprecier cet impact. Les especes d'oligochetes se caracterisent dans les eaux douces par une grande euryecie. Les affinites faunistiques entre les peuplements de differents bassins se revelent tres elevees, et dans la zone holarctique, on observe une banalisation des peuplements d'oligochetes. L'importance du milieu souterrain est soulignee comme voie de migration et en tant que reservoir d'especes. La presence d'une source de nourriture appropriee et le drainage des sediments par un courant d'eau constituent des facteurs favorables et preponderants pour expliquer la distribution des oligochetes. Inversement, l'impact des activites humaines reste le principal facteur limitant leur extension. Dans les cours d'eau (sediments fins et grossiers), l'indice oligochetes iobs et le pourcentage de tubificidae sont confirmes en tant que descripteurs de l'impact du deversement d'eaux usees. L'incidence de perturbations de nature hydraulique est mise en evidence dans les sediments grossiers par la prise en consideration d'especes particulieres. Dans les lacs, il s'avere possible de definir un potentiel biologique ou metabolique de l'ecosysteme lacustre a partir d'un indice oligochetes. Cet indice, couple avec l'examen des especes peuplant la zone profonde, a permis de proposer une classification des lacs qui integre egalement l'impact des rejets polluants d'origine humaine. L'ensemble des resultats concernant l'autecologie des especes est resume sous la forme de fiches individuelles, etablies pour chacune des especes les plus frequentes dans le present jeu de donnees (annexe 4)

La fermeture des circuits d'eaux de fabrication, pratiquee par de nombreuses usines fabriquant du papier pour ondule a partir de fibres recyclees, est une solution interessante pour limiter les rejets polluants tout en profitant d'une economie d'eau et de matieres premieres. Cependant, lorsque le debit specifique d'eau residuaire tend vers o, les eaux de process deviennent tres chargees en matieres organiques ce qui entraine une diminution de la productivite et de la qualite des papiers ainsi que des problemes de corrosion. La premiere partie concerne une etude de laboratoire qui montre que l'integration d'un systeme associant un reacteur d'acidification et un lit fluidise anaerobie dans le circuit ferme permet d'eliminer une part importante de ces substances organiques. La valeur d'equilibre de la dco atteinte, et maintenue en regime permanent, depend de l'efficacite du reacteur anaerobie et du debit traite. Les resultats experimentaux verifient un modele mathematique etabli a partir d'un bilan matiere sur l'ensemble du systeme. Ce modele permet de determiner le debit a traiter en fonction de la dco a obtenir dans le circuit ferme. Il apparait que ce debit est faible par rapport aux debits a traiter a la sortie des usines qui fonctionnent en circuit ouvert. La deuxieme partie concerne la verification de ces resultats au moyen d'un pilote installe dans une usine ce qui demontre la faisabilite industrielle du procede. La deconcentration des eaux blanches est effective et elle se traduit par des effets positifs sur les conditions de formation de la feuille et la qualite des papiers.

On attribue classiquement aux battements des nappes phreatiques les apports peu variables et saisonniers d'eaux claires parasites dans les reseaux d'eaux usees. A partir de mesures realisees sur un site experimental, on peut conclure a un role important des nappes perchees dans les pointes de debit parasite jusque la attribuees aux branchements d'eaux pluviales. Ce resultat conduit a une nouvelle interpretation des etudes diagnostic des reseaux. Une approche quantitative du drainage rapide, lie aux nappes perchees, permet de degager les elements d'une modelisation des debits parasites

L'épandage souterrain sous pression des eaux usées de petites collectivités constitue l'une des solutions permettant d'aboutir simultanément à une épuration et une évacuation correcte des effluents. Des études hors sol ont servi de base d'essais à des épandages souterrains expérimentaux.

Les grandes agglomerations et leurs rejets par temps de pluie constituent pour les rivieres une source importante de polluants metalliques. Au cours de ce travail, nous nous sommes attaches a mettre en evidence l'impact de paris et de ses principaux rejets par temps de pluie sur les concentrations en metaux des matieres en suspension (mes) et des sediments en seine. Les echantillonnages que nous avons realises au cours des etes 1991, 1992, et 1993 au moyen de trappes a mes, nous ont permis de mettre clairement en evidence l'impact de l'agglomeration parisienne sur son fleuve. En effet les resultats obtenus revelent d'amont en aval de paris que si les concentrations en fer sont relativement stables, de l'ordre de 20 a 30 g/kg m. S. , par contre les concentrations en matiere organique et en metaux lourds (cd, cu, pb, zn) sont regulierement croissantes. Nos echantillonnages nous ont egalement permis de mettre en evidence l'impact immediat des rejets de temps de pluie (rutp). En effet, les concentrations en metaux lourds, relativement stables et elevees en etiage, augmentent encore lors des principaux deversements par temps de pluie en aval de paris. Nous parvenons finalement a l'issue de ce travail a un schema dans lequel la tres grande majorite des mes issues des rejets de temps de pluie sedimente rapidement une fois en riviere. Cependant, il est probable que ces particules polluees contribuent de facon importante a la pollution chronique des mes en aval de paris par temps sec au travers d'un mecanisme de remise en suspension lente des sediments deposes. Ceci introduit l'existence d'un impact differe des rejets de temps de pluie. La remise en suspension de ces sediments pollues va provoquer une nouvelle contamination de la colonne d'eau, et un deplacement de la pollution plus en aval

Si les débordements de réseaux unitaires sont reconnues comme étant un facteur important de l'impact environnemental du traitement des eaux usées urbaines, l'efficacité de l'implantation de bassins de rétention (BR) comme solution n'en demeure pas moins un questionnement. En effet, de plus en plus d'études tendent à prouver que l'impact de la vidange des BR sur l'efficacité de traitement d'une usine, et donc l'impact sur l'environnement, peut être négatif. L'interdisciplinarité et l'échelle géographique et temporelle de la problématique rendent l'appréhension de la problématique difficile par la seule mesure "in situ". L'intégration de plusieurs modèles du système urbain d'eaux usées se révèle être un outil puissant dans ce contexte. La simulation de différents scénarios amène à mieux anticiper les problèmes liés à la gestion des eaux usées, en temps de pluie comme en temps sec. Par conséquent, les coûts économiques et écologiques associés soit à la mise en place de nouvelles infrastructures, soit à la prise de décision concernant les stratégies de gestion du système, peuvent être optimisés. Il devient ainsi nécessaire de produire des modèles performants décrivant la qualité des eaux tout au long de leur cheminement. Les données sur le comportement des polluants dans les bassin de rétention sont peu nombreuses et la caractérisation des eaux retournées à l'usine de traitement est rarement étudiée. Par conséquent, si les connaissances des phénomènes en jeu sont souvent supposées, leur observation reste assez rare. Une partie importante du projet a donc été consacrée à la réalisation d'une campagne d'échantillonnage. Ce type d'échantillonnage s'est révélé être un exercice complexe et très contraignant en raison de l'imprévisibilité des événements orageux. L'objectif de cette campagne était de récolter des données en entrée et en sortie de bassin de rétention, principalement en ce qui concerne la matière en suspension, la demande chimique en oxygène et la distribution des vitesses de chute. Les résultats ont montré des dynamiques typiques de vidange révélant une forme en "U" des concentrations en polluants. Cette forme souligne trois phases appelées "initiale, milieu et finale" où chacune est caractérisée par une fourchette de concentrations et une distribution de vitesses de chute de particule qui lui est propre. De manière plus générale, il a été observé que plus les concentrations en MeS augmentent, plus la distribution des vitesses de chute est "lourde". Ces données couplées à des mesures en temps sec dans le collecteur et dans un bassin de décantation ont permis de comprendre les phénomènes en jeu, les interactions possibles entre les systèmes, et d'établir une structure solide pour le modèle. La littérature scientifique contient un grand nombre d'études de modélisation de la qualité de l'eau concernant les procédés de traitement. Cependant, elle est moins riche oncernant la description de la qualité des eaux en réseau et assez pauvre concernant la description de la qualité des eaux stockées en réseau ou en bassin de rétention. Les quelques modèles de BR existants décrivent assez simplement la décantation et la resuspension, qui sont pourtant les phénomènes dominant de ces systèmes. Ces modèles ont rarement été validés avec des données réelles car ces phénomènes sont difficiles à observer et à quantifier. Le projet visait donc à développer un modèle de bassin de rétention décrivant le comportement de la matière en suspension et de la demande chimique en oxygène à l'effluent d'un bassin de rétention (retour des eaux à l'usine) de sorte qu'il soit compatible avec les modèles de boue activées de type ASM de VInternational Water Association. La description des phénomènes de décantation et de resuspension est basée sur un fractionnement en classes de particules ayant différentes vitesses de chute. Ce fractionnement est directement issu de mesures de terrain réalisées en vue d'observer la variation de la distribution des vitesse de chute. Les effets d'un puits de pompage sur la sédimentation et la resuspension sont aussi décrits. Deux événements récoltés ont servi à la calibration du modèle et un autre a été utilisé pour sa validation. Cette étape est d'importance car elle n'a jamais été réalisée sur un modèle de BR. L'objectif final du modèle était qu'il soit intégré dans un système plus global (réseau - usine - rivière). Différents scénarios de gestion des vidanges de bassins de rétention ont mis en évidence les interactions entre les différents sous-systèmes en termes de masse de MeS et de masse de classes de particules. En effet, l'étude de l'évolution de la distribution des vitesses de chute des particules le long de la chaine de l'eau peut être une information utile pour anticiper les problèmes au traitement secondaire. Par exemple, une plus grande fraction de particules ayant une forte vitesse de chute peut engendrer : 1) une augmentation du temps d'hydrolyse des particules dans un système par boues activée ; ou 2) un plus grand risque de colmatage des biofiltres. Une meilleure compréhension de ces interactions peut permettre la mise en place de règles d'opération et de contrôle plus efficaces pour diminuer l'impact des rejets d'eaux usées sur l'environnement.

La gestion de l'eau est un des problemes majeurs auxquels doivent faire face les villes des pays en developpement notamment en raison de la rapidite de la croissance urbaine et des changements demographiques et socio-economiques qui l'accompagnent. La ville de fes est caracteristique a ce sujet car elle est passee, en un siecle, d'une situation d'equilibre en matiere d'environnement urbain a une crise particulierement aigue dans la medina. La densification s'est effectuee a travers un afflux d'immigrants ruraux se surajoutant et remplacant largement la population d'origine. Cette ruralisation a fait apparaitre de nouveaux comportements dans l'appropriation des logements et l'approvisionnement en eau. La pollution de l'eau traditionnelle a aggrave la situation. Le manque d'entretien, la disparition de certaines corporations et la vetuste de la canalisation ont accentue ces phenomenes de pollution. En effet, le probleme de l'eau y est devenu crucial tant en ce qui concerne l'acces des habitants a l'eau potable que pour les problemes d'evacuation des eaux usees et de pollution. Au total c'est un grave probleme d'hygiene publique qui est pose, dont la consequence principale est la frequence des maladies liees a l'eau. Leur repartition geographique ne reflete pas directement celle de la pollution mais temoigne d'une interaction entre celle-ci et la diversite des pratiques hygieniques selon l'origine et le statut socio-economique des habitants

Ce travail contribue à la connaissance du cycle de vie des antibiotiques à usage humain. Il a été en grande partie motivé par l’augmentation de l’antiobiorésistence. La première partie de ce mémoire est consacrée au développement d’une méthodologie analytique pour le dosage simultané et en routine de douze antibiotiques appartenant aux principales familles d’antibiotiques (fluoroquinolone, tétracycline, sulfonamide et macrolide) dans les rejets urbains et dans eaux de surface. Cette méthodologie est basée sur le couplage en ligne de l’extraction en phase solide (SPE), la chromatographie liquid (LC) et de la spectormétrie de masse (analyseur trappe d’ions). Ses avantages sont d’une part l’automatisation des analyses et d’autre part, la plus grande sélectivité de l’analyseur trappe d’ions par rapport à l’analyseur triple quadrupolaire dans des matrices complexes premettant d’éviter les faux positives et le faux négatifs pour des concentrations en analyte superieures à 50 ng /L. Les limites de detection sont comprises entre 1-50 ng /L en fonction du composé analysé. La deuxiéme partie porte sur l’étude des niveaux de présence d’antibiotiques à usage humain dans un petit cours d’eau méditerranéen (L’arc, Aix-en-Provence, France) ainsi que sur leur distribuition spatio-temporelle. Dés prélèvements d’échantillons d’eau et de sédiment ont été effectués sur plusieurs mois en hiver et au printemps, le long de la rivière et en aval du rejet de la station d’épuration de la ville d’Aix-en-Provence. Les résultats montrent que les composés les plus fréquemment détectés sont les antibiotiques de la famille des macrolides (azithromycine, clarithromycine et roxithromycine. La pollution est essentiellement hivernale. Les concentrations en clarithromycine et en roxithromycine dans la phase dissoute peuvent alors dépasser le µg/L en raison d’une forte consommation de ces médicaments durant cette période et en l’absence d’une dilution significative des rejets urbains. Ces niveaux de concentration sont en moyenne, dix foix supérieurs à ceux rencontrés dans les grands fleuves européens. L’azithromycine s’accumule en revanche dans les sédiments. L’étude de la distribution spatiale révèle une grande persistance des macrolides dans l’eau et une dégradation lente de ces composés dans les sédiments. La troisième partie est consacrée à l’étude en laboratoire des mécanismes de dégradation antibiotique de trois macrolides (la clarithromycine, la roxithromycine et l’erythromycine A) dans des systèmes eau/sédiment. La dissipation des macrolides de la phase aqueuse est le résultat d’une part, de la photolyse direct des complexes Fe (III) – macrolide et d’autre part de l’eur adsorption sur les sédiments. Concernant la photo dégradation de la clarithromycine, les temps de demie vie déterminés à l’aide d’un modèle cinétique devraient excéder 40 jours en Novembre et 25 jours en Mai, rendant cette voie de dégradation ineffective dans le petits cours d’eau. En revanche elle pourrait s’avérer plus significative dans les facs et les systèmes lagunaires ou les temps de résidence des eaux sont plus importants. La photolyse des complexes Fe (III) – macrolide conduit principalement à l’ouverture du cycle lactonique des macrolides et constitue une voie de détoxification de ces composés. La sorption des macrolides sur les oxydes de Fer (III) et de Manganèse (IV) entraine une hydrolyse accélérée de ces composés et conduit principalement à la perte du cladinose. Toutefois, cette voie de dégradation devrait être atténuée dans les milieux naturels du fait de la sorption compétitive des macrolides sur les matrizes organiques. Les produits de dégradation pourraient conserver une activité biologique
This work contributes to the knowledge of the life cycle of selected human-used antibiotics. It was largely motivated by the increase of the antiobiorésistence. The first part of this memory is dedicated to the development of an analytical methodology for the simultaneous quantification and identification in routine of twelve antibiotics belonging to the main families of antibiotics (fluoroquinolone, tetracycline, sulfonamide and macrolide) in urban wastewater and in surface waters. This methodology is based on on-line solid phase extraction (SPE), coupled with liquid chromatography (LC) and mass spectrometry (Ion Trap). Its advantages are on the one hand, the automation of the analyses and on the other hand, the higher selectivity of the ion trap analyser in comparison to the triple quadrupole in complex matrices, avoiding false positives and false negatives for concentrations above the 50 ng/L. The limits of detection are in the 1-50 ng /L range according to the analyzed compound. The second part is devoted to the survey of the occurrence levels of selected human used antibiotics in a small Mediterranean river (Arc River, Aix-en-Provence, France) as well as their spatio-temporal distribuition. Sampling of water and sediment has been done during several months in winter and in spring, along the river and downstream the outlet of the sewage treatment plant of the city of Aix-en-Provence. The results show that the most frequently detected compounds belong to the macrolide antibiotic family (azithromycin, clarithromycin and roxithromycin). The pollution occurs essentially in the winter. The concentrations in clarithromycin and in roxithromycin in the dissolved phase can exceed the µg/L level because of a strong consumption of these medicines during this period and in the absence of significant dilution by background freshwater. These levels of concentration are on average, ten times superior to those met in the European large rivers. Azithromycin accumulates in the sediments. The survey of the spatial distribution reveals the persistence of the investigated macrolides in water at least for a water residence time not exceeding one day and a slow degradation of these compounds in the sediment. The third part is dedicated to the study, in laboratory, of the abiotic degradation processes of three macrolides (clarithromycin, roxithromycin and erythromycin A) in water / sediment systems. The dissipation of macrolides from the aqueous phase might be the result of the direct photolysis of the macrolide/ iron (III) complexes and their adsorption on sediment. Concerning the phototransformation of clarithromycin, half lives determined with the help of a kinetic model should exceed 40 days in November and 25 days in May. Consequently, this transformation pathway is not relevant in small rivers, where the residence time of water is small. It could be more significant in ponds and lagoons systems where the time of residence of waters will be more important. The photolysis of the complex macrolide/iron (III) probably leads to the opening of the lactonic ring of the macrolides and might constitute a pathway for detoxification of these compounds. The sorption of the macrolides on iron (III) and manganese (IV) oxides resulted mainly in their ehanced hydrolysis yielding to losses of the cladinose sugar. This degradation pathway would not be as effective in water sediment as with pure oxides, probably because dissolved organic matter (DOM) might compete with the oxide surfaces for macrolides. It yields a range of intermediates that might maintain some biological activities

Ce travail de thèse s’inscrit dans un programme de recherche du groupe Véolia Propreté initié par le CReeD et vise à comparer l’impact de trois filières de gestion des Déchets Ménagers et Assimilés (l’enfouissement selon l’arrêté du 9 septembre 1997, le concept du bioréacteur et le Prétraitement Mécanique et Biologique) sur la dégradation et/ou la stabilisation des déchets. Quatre casiers expérimentaux mis en place pour une durée minimale de 3 ans, et conçus à l’échelle semi-industrielle pour une meilleure représentativité, ont permis un suivi régulier de la qualité des lixiviats résultant de chacun des casiers. L’étude des pollutions organiques, minérales et métalliques à partir de paramètres globaux associée au fractionnement de la Matière Organique, selon le degré d’humification des molécules et en fonction de leurs poids moléculaires apparents, a mis en évidence différentes phases de dégradation. L’analyse de la répartition de cette Matière Organique contenue dans les lixiviats, en fonction du caractère hydrophobe des molécules, a pu être systématisée grâce au développement d’un kit simple et rapide utilisant la rétention sur résines de type XAD. Les déchets prétraités durant 12 et 25 semaines présentent un état de dégradation et d’humification plus avancé que les déchets du casier Bioréacteur pour lequel un blocage de la dégradation a été observé pendant plusieurs mois suite à la recirculation du lixiviat. Une accumulation en azote ammoniacal et en métaux a été observée dans les lixiviats issus des casiers PTB.

C'est a partir de 1974 que debutent les travaux de mise en place, a abidjan, d'un vaste programme de drainage et d'assainissement dont les etudes etaient en cours depuis 1968, il s'agissait de restaurer et de developper le reseau d'egouts existant, compte tenu de la rapide croissance de la ville, deux principaux objectifs etaient vises : -assurer dans les quartiers l'evacuation des eaux usees et des eaux pluviales dans des conditions sanitaires, ecologiques et economiques satisfaisantes; -developper la lagune afin d'y maintenir les conditions d'un developpement piscole et d'un environnement ecologique sain pour la ville. Quoiqu'on s'apercut tres tot de l'impossibilite d'atteindre ces objectifs, on ne mit pas en cause la mise en place du reseau. Il nous a alors paru interessant de chercher, au-dela du discours qui justifie cette demarche, des enjeux que des travaux de recherche ont mis en evidence dans d'autres pays et ou d'autres secteurs. Nous en avons identifie deux : a) la facon dont les effluents sont evacues par le reseau correspond a la representation bourgeoise de la ville : proprete et magnificence sont les principaux criteres de cette representation; b) le reseau d'egouts, a travers son cout et la densification de l'habitat, valorise le sol. L'echec de la politique d'assainissement par reseau d'egouts - echec par rapport a la fonction d'assainir - inspire depuis quelques annees les politiques alternatives. Nous avons termine nos travaux sur des reflexions et des propositions sur ces politiques
It was in 1974 that works on a huge sewage system for abidjan (ivory coast) have started, of which preleminary studies of this project have started in 1968. The new system depends largely on the restauration and development of the existing one. Bearling in mind the future growth of the city, tow main objectifs were intended : -the evacuation of waste and rain water for all quarters in satisfying sanitairial, ecological and economical conditions; -to develope the lagoon in order to permit the development of pisiculture and maintain a healthy ecological environement for the city. Altough it was found impossible, soon after, to attain these objectifs, the effeciency of the sewage network was not doubted. Therefore, we found it interesting to search and find, beyond the official point of view justifying this acte, the stakes that researchs have demonstrated in other countries and or sectors. We have identified two points : a) the way the effluents were evacuated by the netwrk correspond to the bourgeoisical representation of the city; cleanliness and magnificance are the principal criterias of this representation; b) the sewage network, through its cost and the densification of the habitat, valorise the land. The failure of the sanititation policy by sewage networks (failure in function of its function to evacuate or sanititate) inspire, since years, some alternative policies. We have ended this work by some reflexions and propositions on these policies

Les filières d'Assainissement Non Collectif (ANC) du fait de leur intérêt technique et économique connaissent un développement important. A ce jour, les gestionnaires de ce type d'ouvrages cherchent à mieux comprendre les phénomènes régissant leur fonctionnement et tentent ainsi d'améliorer cette filière sur le plan de la durabilité, de la fiabilité et de l'optimisation en s'appuyant sur des recommandations scientifiquement étayées auxquelles les études menées dans ce travail s'attachent à répondre. Les principaux objectifs industriels et scientifiques de cette thèse étaient de mieux comprendre le fonctionnement de ces sytèmes et de développer une méthodologie de diagnostic de leur état par la mise au point d'outils et de méthodes adaptés à ce genre d'onvrage. Nous avons proposé dans ce travail une démarche originale d'estimation de la perméabilité saturée ou non d'un sol in situ. Cette démarche est basée d'une part sur des informations de résistance et de granulométrie obtenues par couplage de mesures pénétrométriques et endoscopiques et d'autre part sur la connaissance de la relation résistance densité obtenue dans une base de données de matériaux. Cette démarche a été validée au laboratoire et utilisée in situ. Nous avons aussi proposé une méthodologie de diagnostic basée sur l'utilisation conjointe d'outils non destructifs et rapides à mettre en oeuvre à partir de différentes études réalisées in situ tant sur des ouvrages réels que sur des ouvrages expérimentaux grandeur nature.

La connaissance du pouvoir épurateur des sols, mis en jeu dans les différentes filières d'assainissement des eaux usées, est primordiale afin d'éviter tous risques de contamination de l'environnement. Sur six matériaux naturels de l'île de la Réunion (scories, sables basaltiques, pouzzolane, sable corallien), a été déterminée la capacité d'épuration vis-à-vis de la charge organique globale, des matières en suspension, de l'azote, du phosphore et des germes pour une charge d'application d'assainissement autonome de 50 litres par m2 et par jour d'effluents domestiques. Une analyse de la microfaune épuratrice a été effectuée. Un deuxième essai à charge élevée (100 litres par m2 et par jour) a ensuite été réalisé sur quatre des matériaux précédents (les sables basaltique et corallien et les deux scories. ) Pour l'ensemble des matériaux, d'excellents rendements d'épuration ont été obtenus. Cependant, à charge de percolation importante, un colmatage des sables a été mis en évidence. Un troisième essai portant sur le pouvoir de rétention des quatre matériaux vis-à-vis de quatre métaux lourds (Cu, Cd, Zn cationiques) et Cr (anionique)), montre que ce processus est important. La fixation des éléments métalliques se situe principalement dans la couche superficielle. Toutefois, la présence de ces métaux modifie considérablement les mécanismes usuels d'épuration des eaux usées domestiques. (Doc Thèses)

De la création des vieux Ksour jusqu’à aujourd’hui l’expansion des nouveaux quartiers périphériques, l’eau a influencé les structures urbaines des villes du Bas Sahara. Longtemps, ces villes ont du chercher une eau qui n’était pas mise à disposition. Aujourd’hui, grâce à différentes campagnes de forages et à laprospection pétrolière qui a révélé la présence d’aquifères profonds, ces villes disposent d’importantes ressources hydrauliques. Pour répondre à l’explosion démographique et urbaine, il a fallu chercher de plus grandes quantités d’eau et forer dans les nappes fossiles plus profondes. De nouveaux volumes d’eau toujours plus importants sont extraits et rejetés. Devenant toujours plus importants, ces volumes d’eaux usées bouleversent l’équilibre du système d’évacuation traditionnel. La ville souffre de ses propres rejets. L’eau est devenue une contrainte environnementale majeure pour l’urbanisation mais aussi pour l’agriculture. La place de l’eau dans la ville est primordiale. Aujourd’hui, trop présente, elle est un facteur essentiel de structuration de ces villes. Rare et abondante à la fois, elle a, par sa présence, modelé la ville. Au Bas Sahara algérien, l’eau révèle la ville.

L’estuaire de la Gironde est sujet à des épisodes d’hypoxie très marqués en été dans la Garonne estuarienne autour de Bordeaux, lorsque le bouchon vaseux y est très concentré, le débit fluvial faible et la température élevée. Les observations indiquent que la diminution des concentrations en oxygène est liée à la combinaison des facteurs naturels (apports par le bassin versant et hydrodynamique sédimentaire) et anthropiques (rejets d’eaux urbaines partiellement traitées). Afin de quantifier les mécanismes contrôlant les variations temporelles et spatiales de l’oxygène dissous, un modèle biogéochimique a été couplé à un modèle hydro-sédimentaire à 3D, capable de simuler le transport des variables dissoutes et particulaires, les réactions consommant l’oxygène, et la ré-aération par l’atmosphère. Le modèle biogéochimique reproduit bien les variations d’oxygène dans la Garonne à Bordeaux à l’échelle saisonnière et lunaire et permet de quantifier les contributions relatives des rejets urbains et des apports du bassin versant à la consommation en oxygène. Utilisé pour simuler des conditions futures (d’ici à 50 ans), le modèle indique que les phénomènes d’hypoxie estivale ont tendance à s’amplifier dans la Garonne estuarienne du fait de l’augmentation de la température de l’eau, de la diminution des débits fluviaux et de l’augmentation de la population dans l’agglomération bordelaise. Les simulations de différents scenarii de gestion indiquent que des soutiens d’étiage, une amélioration du traitement des eaux urbaines et éventuellement un transfert des rejets vers l’aval seraient nécessaires pour éviter une altération drastique de la qualité du milieu aquatique
The Gironde estuary shows frequent events of hypoxia, particularly during summer in the Garonne tidal river near the city of Bordeaux, in the presence of a dense turbidity maximum, when river discharge is low and water is warm. Field observations reveal that decreases in oxygen concentrations are linked to the combination natural processes (inputs from the watershed and sediment hydrodynamics) and anthropogenic processes (loads of partially treated urban waters). In order to quantify the mechanisms controlling the temporal and spatial variations of dissolved oxygen, a 3D biogeochemical model was coupled to the hydro-sedimentary model. It allowed simulate the transport of solutes and suspended material, the biological reactions consuming oxygen, and the re-aeration by the atmosphere. The biogeochemical model reproduces satisfactorily the seasonal and neap-spring time scale variations of dissolved oxygen around the city of Bordeaux and quantifies the relative contribution of urban and watershed inputs to oxygen consumption. When used to simulate future conditions (50 years), the model indicates that summer hypoxia will likely increase in the future, due to the increase in water temperatures and decrease in river discharge (droughts), and increase in population in the megacity of Bordeaux. Simulation of different management scenarios indicate that support for low-water river discharge, improvement of waste water treatments, and eventually a displacement of urban load downstream will be necessary in order to avoid a drastic alteration of the quality of the aquatic system

Des substances produites par les corps, résultant d'un phénomène biologique humain sont enfouies sous terre, refoulées. Sur la base de cette mise à l'ecart, équivalant à une mise au secret, repose en partie l'ordre social et la vie en société. Les egouts se situent à un point d'articulation entre les corps biologiques et le corps social, entre les individus et la société. Dans un premier temps nous prêtons attention aux réponses collectives voire institutionnelles apportées à la présence inéluctable et toujours renouvelée de substances abjectes. A travers l'étude des techniques et de leur évolution, à travers la prise en considération de la valeur accordée aux boues urbaines au fil des époques, à travers l'observation des articulations entre domaines privés et publics dont les égouts constituent une expression concrète, nous nous intéressons aux excrétions en tant que substances politiques. Dans un deuxième temps, par l'observation dans leur travail de tous les salaries qui interviennent à Montpellier dans le domaine des eaux usées (quel que soit leur statut hiérarchique), il s'agit de comprendre comment les hommes qui touchent et pensent des substances que nul autre ne touche ni ne pense, vivent cette situation. Quelles sont les réponses qu'ils élaborent face aux immondices qu'ils côtoient ? Toutes ces observations nous permettent, en établissant des connexions entre les actes techniques, economiques, sociaux, esthétiques, magiques, politiques de saisir dans un troisième temps, quelques mecanismes d'organisation des relations sociales faisant intervenir, au sens propre comme au sens figure, les excrétions corporelles, leur opacité, les craintes, les hontes qu'elles inspirent
The substances produced by the body, resulting from a human biological phenomenon, are buried in the ground, pushed away out of sight. Part of the social order and life in society is based on this removal, the equivalent of conditions of secrecy. Sewers are located at a hinge between biological bodies and the social body, between individuals and society. Attention is focused first on the collective or even institutional responses to the inevitable and forever renewed presence of contemptible substances. Excreta are first examined as political substances through study of techniques and their development, consideration of the value awarded to urban sewage sludge down through history and observation of links between the private and the public fields, where the sewers from real expression. In the second part, all the sewer workers ( wathever their rank) in montpellier are observed at work in order to understand how the men who touch and think about substances that nobody else touches or thinks about live this situation. What responses do they develop in the face of the wastes that they live with? By making it possible to establish connections between technical, economic, social, aesthetic, magical and political acts, all these abservations lead to denning several mechanisms of organisation of the social relations involving, in both the literal and figurative sense, excreta and their "opacity" and the fears and shame that they generate

La gestion des déchets dans les métropoles d'Amérique Latine (déchets solides et eaux usées) s'effectue le plus souvent au détriment des populations les plus vulnérables. Elles ont moins facilement que les autres accès aux services de collecte et elles sont plus fréquemment exposées aux nuisances des déchets collectés dans le reste de la ville. Si ces villes, telles que Lima au Pérou, ont grandement amélioré la gestion de leurs déchets au cours des dernières décennies, les inégalités restent importantes. Elles sont qualifiées d'inégalités « environnementales » concernant la réception de "bien" et de "maux" environnementaux, ou d'inégalités « écologiques » lorsque l'on prend en compte l'empreinte écologique des habitants. Dans tous les cas, ces deux inégalités se renforcent mutuellement en défavorisant bien souvent les mêmes populations. Elles sont interprétables à travers le prisme des transferts de risques et des différentiels de vulnérabilité, qui, s'ils étaient davantage pris en compte, permettraient d'améliorer la gestion des déchets en diminuant les vulnérabilités à différentes échelles et en allant vers plus de durabilité.

La diversité de forme et de fonctionnement des ouvrages de déversement construits en réseaux d'assainissement unitaires rend leur modélisation une tâche difficile à accomplir. Cette difficulté est encore accrue par l'absence de modèles adaptés pour certains déversoirs et la méconnaissance des phénomènes hydrauliques réels pour d'autres. Pour remédier à cet handicap, la meilleure façon semble être d'augmenter les mesures sur des sites réels afin d'apporter des renseignements pour les modèles et d'améliorer les connaissances sur le fonctionnement réel de ces ouvrages. Dans ce contexte, nous avons décidé de mettre en place un système de mesure. Permettant de prendre en compte l'hétérogénéité spatiale et temporelle de la lame déversante par le biais de caméras numériques. Le suivi expérimental de l'installation sur deux sites différents pendant plus de dix huit mois nous a permis de confirmer la faisabilité du concept d'instrumentation par caméras, de part la fiabilité des équipements et la qualité des résultats acquis. L'application des outils d'analyse et de traitement aux images enregistrées nous a offert la possibilité de dégager les caractéristiques pertinentes des comportements hydrauliques des déversoirs et de transformer les données images en données numériques exploitables pour la modélisation. L'approche développée dans la deuxième partie de ce travail de recherche repose sur l'utilisation des réseaux de neurones artificiels (RNA) pour la modélisation et la gestion des déversoirs d'orage. Le modèle non-linéaire de déversement que nous avons élaboré pennet de reproduire correctement le fonctionnement du déversoir étudié et de pallier les insuffisances des modèles classiques des déversoirs d'orage. Dans le but de réduire les rejets des déversoirs d'orage par temps de pluie, l'approche par les RNA a été ensuite exploitée en vue de la mise en oeuvre d'une stratégie de contrôle en temps réel pour la gestion d'une station de pompage en aval d'un déversoir d'orage. Nous avons montré qu'en maintenant les mêmes caractéristiques physiques du réseau et des ouvrages, la stratégie adoptée pemlet une réduction considérable des rejets du déversoir par temps de pluie, exprimée en volume et en fréquence de déversement, ainsi que l'optimisation du fonctionnement de la station d'épuration.

La variabilité de la pollution urbaine est liée à l'activité humaine qui est elle-même très variable (journalière, hebdomadaire, annuelle, pluri-annuelle). Afin de développer un modèle qui permet de prédire ces différentes variabilités, nous avons analysé des études démographiques, de l'utilisation de l'espace à partir de données cadastrales et des photographies aériennes et réalisés, des campagnes de prélèvements sur 24h. L'exemple de la Communauté Urbaine du Grand Nancy sur l'utilisation de ces outils est illustré dans ce travail. Les résultats de campagnes de prélèvements sur trois type de sous-bassins (village semi-rural, zone résidentielle, zone résidentielle avec un grand hôpital) en fonction de l?activité humaine (jour versus nuit, repas, lavage) sont discutés. Une meilleure anticipation de la variabilité de la pollution arrivant dans les installations de traitement des eaux résiduaires permettrait d'améliorer leur gestion et donc de leur performance. Les campagnes ont également permis une meilleure compréhension de la variabilité de certains micropolluants tels que les métaux lourds. La pollution est moins variable dans une grande ville que dans une localité rurale, elle est liée aux apports des activités professionnelles sur les différents sites. La variabilité dépend de la nature du réseau de collecte, de style de vie, de la démographie du bassin de collecte (en termes de répartition spatiale et de classe d'âge, etc.), des zones étudiées. Les macro-polluants (C, N-NH4, P) et les micro-polluants métalliques (Na, K, Mg, Ca, Cu, Zn, Mn, Fe, Al) ont été caractérisés. Deux pics de pollution ont été observés : le premier pendant le matin vers 10h00 et le second pic en début de soirée vers 20h00. Pour les zones résidentielles le premier pic correspond à l'activité humaine du matin avant de quitter la maison pour travailler, le deuxième pic correspond aux activités à l'heure du retour à la maison après une journée de travail. On n'a pas trouvé un schéma propre aux zones mixtes (résidentielles avec des activités commerciales, industrielles et hospitalières). Les variations du débit et de la composition des eaux usées reproduisent très bien le cycle humain. Dans ce travail, on a tenu en compte les modifications démographiques, l'occupation du sol et le déplacement domicile-travail sur les sites étudiés
The variation of urban pollution related to human activity depends on several spatial and temporal scales: daily, weekly, annual, multi-year. To develop a model predicting this variations, different tools are used including demographic characteristics (age, sex, income), on the basis of cadastral data and aerial photographs and sampling campaigns on 24h. The use of these tools is illustrated with the example of the Urban area of Nancy. The results of sampling campaigns in three different catchments (semi-rural village, residential area, and residential area with large hospital) are discussed, considering its relation with the human activities (day versus night, meals, laundry). Better anticipating the variability of pollution which arrived to the wastewater treatment plant would improve their management and therefore their performances. These measurements also allowed a better understanding of the variability of some micropollutants such as heavy metals. The daily variation pattern in the big city is less marked than rural communities. This variability is probably related to the contributions of professional activities on different sites. It depends on the modification of the collection network, lifestyle, demographics on the water catchment, in terms of spatial distribution and age class in the studied area. The macropollution (C, N-NH4, P) and metal micropollution (Na, K, Mg, Ca, Cu, Zn, Mn, Fe, Al) were considered. Pollution peaks were observed: For residential areas, the first peak corresponds to human activity in the morning (around 10:00) before leaving home to work, the second peak corresponds to the activities at the time of returning home (around 20:00) after a day's work. We did not find a proper scheme for mixed zones (residential with commercial, industrial and hospital activities). Variations in flow and composition of the wastewater reproduce very well the human cycle, taking into account modifications in population, information on land use and daily journeys between home and work in the studied sites

L’étude a pour objectif de déterminer la qualité des eaux de surface sous différentes conditions climatiques et pratiques de gestion des eaux de surface. Trois sites ont étés choisis pour: (1) la rivière Jalle de Blanquefort, (2) le lac de Bordeaux, France et (3) la rivière Pasig aux Philippines. Les sites français présentent des collecteurs d'eau qui se déversent directement dans les eaux de surface. La rivière Pasig sert de collecteur d'eaux usées en l’absence de stations de traitement des eaux usées et collectées. Au cours des campagnes de mesure, il a été possible de suivre l’impact de la variabilité climatique (pluviométrie) et d’événements aléatoires sur la qualité chimiques (éléments traces métalliques et polluants organiques) des eaux ; en combinant échantillonnage classique et par capteurs passifs. Les propriétés physico-chimiques de l'eau ainsi que les caractéristiques des particules et l'utilisation d'analyses statistiques permettent de préciser le comportement des molécules détectées et de décrire l’evolution hydrochimique des eaux de surface urbaines et estuariennes vis-à-vis d’aléas climatiques contrastés
The study aimed to assess the water quality of the surface water in differingclimate conditions and management practices. Three interesting sites were chosen, (1)Jalle River and (2) Bordeaux Lac both in France and the (3) Pasig River in thePhilippines. The French sites have rainfall and run-off collectors that directly dischargewater to the water bodies. Pasig River, on the other hand, becomes a waste collector aswaste management and treatment plant are lacking. Trace metals and organics(pesticides, herbicides, pharmaceuticals and drugs) were measured. Conventional andpassive sampling approches were employed. The mass fluxes were obtained in order tocalculate the pollution transport. Physico-chemical properties and the particlecharacteristics, integrating statistical analyses, facilitated in explaining the behavior of themeasured molecules and describing the hydrological system in relation to climatevariability

Les alkylphénol-polyéthoxylés et les substances pharmaceutiques appartiennent à la classe des contaminants émergents qui sont depuis peu étudiés dans les milieux naturels. Ces composés d’usage très répandu (aussi bien en termes d’applications qu’en termes de quantité) sont introduits dans le milieu aquatique, via les stations d’épuration, principalement et sont susceptibles d’engendrer des effets toxiques sur les organismes vivants dans ces milieux. La première partie de ce travail de thèse a consisté en le développement et la validation de différentes méthodologies d’échantillonnage (ponctuel et intégratif (POCIS)), de différents protocoles d’extraction (SPE, extraction assistée par micro-ondes) et d’analyse (CL/SM, CL/SM/SM), nécessaires pour un dosage fiable des alkylphénol-polyéthoxylés et des substances pharmaceutiques dans les différents compartiments des systèmes aquatiques (phases dissoute, particulaire et sédimentaire, organismes biologiques). Ensuite, un bilan de la contamination de différents systèmes aquatiques (le bassin de d’estuaire de Seine, la Garonne et la Gironde, la baie de la Vilaine, la baie de l’Authie, l’Adour, la rade de Marseille) a été dressé. Une contamination généralisée par ces composés a été mise en évidence pour l’ensemble des sites étudiés. Les concentrations mesurées apparaissent extrêmement variables selon la classe de molécule considérée, les sites et le temps avec des concentrations comprises entre le ng.l-1 et la dizaine de µg.l-1 pour les phases dissoutes et de la dizaine de ng.g-1 et la dizaine de µg.g-1 pour les phases solides (plusieurs centaines de µg.g-1 dans les boues d’épuration). Ces études ont également permis de documenter la présence et le devenir des molécules ciblées dans les stations d’épuration et ont permis d’en évaluer l’efficacité quant l’abattement des substances incriminées. Enfin, ces travaux ont également permis de mettre en évidence des phénomènes de partition entre les phases dissoutes et les phases solides ainsi que des phénomènes de transferts vers les organismes du milieu
Alkylphenol-polyethoxylates and pharmaceutical substances belong to the class of the emerging contaminants which have been recently studied in natural environments. These compounds of very widespread use (in terms of applications as well as in terms of quantity) are introduced into the aquatic environment, via the wastewater treatment plants, mainly, and are likely to generate toxic effects on the living organisms in these systems. The first part of this work consisted in the development and validation of various methodologies of sampling (grab sampling and integrative sampling (POCIS)), of various protocols of extraction (SPE, microwaves assisted extraction) and of analysis (LC/MS, LC/MS/MS), necessary for a reliable quantification of alkylphenol-polyethoxylates and pharmaceutical substances in the various compartments of aquatic systems (phases dissolved, particulate and sedimentary, biological organisms). Then, an assessment of the contamination of numerous aquatic systems (the catchment area of the Seine estuary, the Garonne and the Gironde, the bay of Vilaine, the bay of Authie, the Adour, the Mediterranean coast of Marseilles) was undertaken. A generalized contamination by these compounds was highlighted for all the studied sites. The measured concentrations appear to be extremely variable according to the class of molecule considered, the sites and time with concentrations ranging from the ng.l-1 to tens of µg.l-1 for the dissolved phases and from tens of ng.g-1 to tens of µg.g-1 for the solid phases (several hundreds of µg.g-1 in the clarification sludge). These studies also made it possible to document the presence and the fate of these molecules in the French wastewater treatment plant and made it possible to evaluate their effectiveness to remove the studied compounds. Lastly, this work also made it possible to highlight phenomena of partition between the dissolved phases and the solid phases as well as phenomena of transfers through the biological organisms

A l’instar des villes des pays en voie de développement, la croissance de la ville de Bangui fut rapide. Le croît démographique en est la principale cause. La croissance urbaine s’est faite de manière irrégulière et illégale. La ville s’est développée dans une dualité entre les quartiers urbanisés, bien équipés et les quartiers non urbanisés, dépourvus des infrastructures urbaines de base. La politique urbaine de l’Etat, focalisée sur le schéma directeur d’aménagement et d’urbanisme (SDAU), n’est plus à la hauteur de répondre de façon optimale aux besoins de la ville. L’occupation anarchique de l’espace par des quartiers précaires, est la conséquence directe de la politique de l’Etat en matière de gouvernance urbaine. L’inapplicabilité des textes ou des lois qui caractérisent le régime foncier, ont conduit à la création des bidonvilles. Les services de l’eau et de l’assainissement sont en difficulté face à l’explosion urbaine de la ville. L’accès à l’eau potable et à l’assainissement de base de la population n’est pas totalement assuré par ces services. Il se pose alors, un sérieux problème de gouvernance de ces services face à la croissance urbaine de la ville. Le réseau de la société de distribution d’eau ne couvre pas l’ensemble de la ville, et le système d’assainissement est très détérioré. La société de distribution d’eau en Centrafrique (SODECA), n’assure que 32% de l’approvisionnement en eau de la population. Les quartiers défavorisés sont alimentés par des réseaux informels (bornes fontaines, les forages et les puits). Malgré une légère amélioration, l’approvisionnement en eau potable dans ces quartiers, reste un parcours du combattant. Les femmes et les enfants sont les plus touchés. L’espoir de partenariat public-privé (PPP) suscité en 1990, autour de l’eau par SAUR a donné un bilan mitigé en Centrafrique
Following the example of the cities of the countries in the process of development, the growth of the town of Bangui was fast. Grows is the leading cause. The urban growth was done in an irregular and illegal was. The city developed in a duality between the districts urbanized equipped well and the not urbanized districts, deprived of the basic urban infrastructures. The urban policy of the State, focused on the town planning and master development plan (SDAU), is not any more worthy meeting in an optimal way the needs for the city. The anarchistic occupation of space by dangerous district is the direct consequence of the policy of the State as regards urban governance. The inapplicability of the texts or the laws which characterize the land mode, led to the creation of the slums. The services of water and the cleansing are in difficulty face the urban explosion of the city. The access to drinking water and basic cleansing of the population is not completely ensured by these services. It is posed then, a serious problem of governance of these services face the urban growth of the city. The network of the company of water supply in Central Africa (SODECA), ensured of only 32% of the water provision of the population. The disadvantaged districts are fed by abstract networks (terminals fountains, drilling and wells). In spite of a light improvement, the drinking water supply in these districts stays an assault course. The women and the children are touched. The hope of public-private partnership (PPP) caused 1990, around water by SAUR gave by assessment mitigated in Central Africa

Cette thèse s’est déroulée dans le cadre du projet EPEC (Epuration en Eau Courante) soutenu par le programme ECOTECH 2010 de l’ANR. Ce projet doit permettre d’aider à répondre aux exigences de la Directive Cadre sur l’Eau pour les petits cours d’eau en zone rurale. Deux voies ont été explorées i) la première vise à étudier et à proposer des moyens d’améliorer la capacité d’épuration au sein de systèmes naturels, en s’appuyant sur des observations réalisées sur deux cours d’eau en Lorraine (Brénon et St-Oger) ii) la seconde concerne la réduction des impacts sur le milieu récepteur des rejets de stations d’épuration en milieu rural par l’étude du fonctionnement de zones de rejet végétalisées (ou ZRV) à la sortie de ces stations. A l’échelle de la rivière, la caractérisation sur tout son cours permet de distinguer les zones les plus susceptibles de présenter des phénomènes d’autoépuration marqués. Cela a permis, en combinaison avec des caractérisations hydromorphologiques, de sélectionner pour chacun tronçon de taille plus réduite. Ces tronçons sont localisés en aval de zones urbanisées et présentent une succession de parties rectifiées et de parties naturelles. La réponse du tronçon naturel face aux polluants domestiques est différente selon le cours d’eau. Le tronçon naturel du Brénon, d’une longueur d’environ 6 km était efficace en termes d’abattement des matières organiques, de l’azote ammoniacal et des nitrates. Quant au St-Oger, les polluants ont été beaucoup moins influencés dans le tronçon naturel dont la longueur n’était que de 0.5 km. La troisième échelle s’est intéressée au compartiment hyporhéique dont le comportement est déterminé par les caractéristiques hydromorphologiques du cours d’eau, la composition du substrat et notamment sa porosité, et les conditions hydrologiques qui varient en fonction des aléas climatiques. A partir de prélèvements dans la zone hyporhéique (- 30 et -50 cm pour le Brénon et -20 et -30 cm pour le St-Oger), quatre types de fonctionnement ont été distingués en fonction de la disponibilité en oxygène dissous et des échanges possibles entre la zone hyporhéique et l’eau de surface : (1) les zones aérobies à échange hyporhéique important contribuent à la dégradation des matières organiques et à l’oxydation de l’azote ammoniacal ; (2) les zones anoxiques à échange hyporhéique moindre caractérisées par une épuisement rapide de l’oxygène dissous par le biais de métabolismes microbiens aérobies et par une réduction des nitrates ; (3) les zones anoxiques à faible échange hyporhéique caractérisées par une accumulation des sels en profondeur et une réduction des nitrates et sulfates et (4) les zones fermées caractérisées soit par présence du colmatage soit par une très faible conductivité hydraulique. Ces fonctionnements ont pu partiellement être reproduits au laboratoire dans un réacteur à lit poreux permettant de simuler la zone hyporhéique. Le terme de ZRV est utilisé pour décrire des espaces aménagés entre le point de rejet de station d'épuration en amont et le milieu récepteur en aval, dans le but de réaliser un traitement de finition des eaux résiduaires traitées. Ces ZRV ont montré une forte capacité à éliminer les nitrates et les phosphates en période estivale, mais une production de carbone organique dissous a aussi été notée lié à la décomposition des macrophytes (phragmites, lentilles d’eau, algues, etc). En plus, une forte production d’oxygène par la photosynthèse des algues a été observée au printemps. Cependant, cette production s’atténuait progressivement avec la vitesse de recouvrement de l’eau libre par de lentilles d’eau. Deux tests biologiques sur le potentiel de la dénitrification et de méthanisation des sédiments des zones humides ont été effectués en laboratoire pour corroborer les observations de terrain
The present PhD work was carried out within the project EPEC (Epuration en Eau Courante) funded by an ANR program, ECOTECH, in order to meet the requirements of Water Framework Directive for small streams, in particular in rural areas where domestic wastewater could be directly discharged by reason of lack of sewerage network and contribute to water quality degradation. Two study directions have been taken: i) the first aimed to study natural purification in stream systems and find out the way to improve water quality, and 2) the second concerned the reduction of the impact of wastewater treatment plants (WWTP) discharge to receiving water bodies by installation of a free-surface constructed wetland between them. Three study scales were investigated within two rural streams of Lorraine, Brénon and St-Oger. At stream scale, characterization of water quality along its course allowed us to distinguish some segments where occurred naturel purification processes. The second study scale was on relevant stream sections presenting interesting hydromorphologic features. These sections were located at the downstream of urban areas and present a succession of rectified and naturel segments. The response of naturel sections to domestic pollutants was different for the two streams. The Brénon section length of about 6 km was efficient for organic matter, ammonium nitrogen and nitrates removal. Concerning the St-Oger stream, the pollutants were less influenced in the natural section long of only 0.5 km. The last study scale focused on the hyporheic zone where system function depends on hydromorphologic features of the stream, composition of streambed, especially its porosity, and hydrologic conditions which depends on climate. According to analysis on hyporheic waters sampled at -30 and -50 cm for Brénon and -20 and -30 cm for St-Oger, four functional zones were distinguished in relation with dissolved oxygen availability and possible water exchange between hyporheic zone and surface water: (1) aerobic zones at high hyporheic exchange showing contribution to organic matter degradation and oxidation of ammonium nitrogen; (2) Anoxic zones with less hyporheic exchange characterized by fast dissolved oxygen depletion by aerobic microbial metabolism and reduction of nitrates; (3) Anoxic zones with low hyporheic exchange characterized by accumulation of salts in deep layers and reduction of nitrates and sulfates and (4) “closed” zones characterized by clogged spaces or very low hydraulic conductivity. These functions could be partially reproduced in laboratory within a porous bed reactor simulating an hyporheic zone. Free-surface wetlands are spaces constructed between the discharge point of the WWTP and the receiving watercourse, here small streams in rural areas, with the aim to finish the waste water treatment. The wetlands had shown high capacity to remove nitrates and phosphates in summer periods. However a production of dissolved organic carbon was noticed and results from plant decomposition (reed, duckweed, algae, etc.). Algae contributed to high oxygen production through photosynthesis in spring. This production progressively decreased with the proliferation of duckweed on the water surface. Two biological tests on sediment's potentiality for denitrification and methane production were carried out at laboratory scale in order to corroborate the field observations

La prise de conscience grandissante de la contamination des cours d'eau a entraîné l'établissement de réglementations de plus en plus strictes concernant les rejets urbains et la fixation d'objectifs de qualité à atteindre pour les milieux aquatiques. Cependant, l'échantillonnage ponctuel reste une limite importante dans l'estimation des flux de contaminants, et le besoin de suivis en continu est présent dans le milieu naturel et dans les réseaux d'assainissement urbains. Cette étude porte sur la quantification de la part des rejets urbains de l'agglomération grenobloise dans les flux totaux de matières en suspension (MES), nutriments (azote, phosphore), carbone organique et éléments traces métalliques (ETM) du milieu récepteur Isère (une rivière alpine). Ce travail s'est appuyé sur un réseau de mesures en continu de débits (Q) et de MES (par turbidimétrie) à l'amont et à l'aval de l'agglomération et sur une sonde spectrométrique à l'amont, associé à des campagnes de prélèvements réguliers et renforcés pendant les épisodes de crues. Des campagnes de mesures détaillées sur les principaux sous bassins du réseau d'assainissement ont été réalisées durant la période d'étude dans le cadre du schéma directeur d'assainissement de l'agglomération grenobloise. Le croisement de ces deux approches a permis de confronter les variations spatio-temporelles des MES, nutriments, carbone organique et ETM du réseau et du milieu récepteur en 2011 et 2012. Les flux sur ces deux années ont été établis afin de déterminer la contribution des rejets urbains dans les flux du milieu récepteur. La contamination en mercure a fait l'objet d'un suivi particulier du fait de la présence d'une source significative de mercure dans la région. Enfin, une réflexion sur l'amélioration des calculs de flux par l'utilisation de relations entre les ETM/carbone organique particulaire (COP) et un paramètre mesurable en continu (MES, Q) a été menée en parallèle de l'exploitation de ces résultats. Mots-clés : Matières en suspension ; Dynamique des flux ; Nutriments ; Eléments traces métalliques ; Mercure ; Rejets urbains (par temps de pluie et temps sec), sondes de turbidité et spectrométrique
The growing awareness of the contamination of rivers has led to the establishment of more rigorous regulations related to urban waste, and to the setting of water quality objectives to be achieved for aquatic environment. However, grab sampling remains an important limitation for the estimation of contaminant flux, and the need for constant monitoring is present in both natural environment and urban sanitation. This study focuses on the quantification of the proportion of urban waste in the Grenoble area to the total flux of 1) suspended solids (TSS), 2) nutrients (nitrogen and phosphorus), 3) organic carbon and 4) metals trace element (MTE) of the receiving environment; the Isère (an alpine river). This work was supported by a network of continuous discharge measurements (Q) and TSS (turbidimetry), both upstream and downstream of Grenoble associated with regular sampling campaigns, with a higher measurement frequency during flood events. A spectrometric probe upstream was also placed upstream. Detailed measurement campaigns on major sub-basins of the sewerage network were performed during the study period as part of the sanitation master plan of Grenoble. The combination of these two approaches allowes to relate the spatio-temporal variations of TSS, nutrients, organic carbon and MTE in the urban water network of Grenoble and in the receiving environment (the Isère) for the years 2011 and 2012. Flows of the traced parameters have been established to determine the contribution of urban waste flows in the receiving environment, over these two years. Finally, a study on how to improve the flow calculations by the use of relations between MTE / particulate organic carbon (POC ) and a continuous measurable parameter (MES, Q ) was conducted in parallel with these results. Key words: suspended solids, Nutrients, metals trace element; Mercury; urban waste; turbidimetry and spectrometric probe

Des approches parcimonieuses sont aujourd'hui développées pour la modélisation de la qualité des rejets urbains par temps de pluie, e adéquation avec la quantité de données disponibles. De plus, l'analyse des incertitudes apparaît comme un outil incontournable pour le test des modèles. Parallèlement, le développement des techniques de mesure en continu en réseau, spectrométrie et turbidité, permet l'obtention de données continues de flux de matières en suspension et de demande chimique en oxygène en grand nombre, apportant une information riche. Ce travail constitue une des premières études en hydrologie urbaine basée sur l'exploitation d'une grande base de données acquises par la mesure de la turbidité. Des mesures sur la période 2004-2008 ont été exploitées sur deux sites. Après traitement et validation, 263 et 239 événements pluvieux ont été retenus. L'analyse des données a permis la formulation d'hypothèses sur la génération des flux pour la proposition de modèles adaptés. Le test de l'approche multi-régression a confirmé la nécessité de construire des modèles locaux, basés sur une analyse approfondie des données. Les meilleurs modèles obtenus sont ceux pour la masse événementielle qui parviennent à reproduire en tendance la variabilité des observations. La méthode bayésienne a été utilisée pour le test d'un modèle d'Accumulation-Erosion-Transfert simple à l'échelle du bassin versant. Les premiers résultats mettent e défaut la structure du modèle testé. Cependant ces premiers tests ont démontré l'efficacité de la procédure d'analyse bayésienne, dont l'application du principe d'apprentissage permet d'améliorer de manière significative les structures des modèles.

L’urbanisation croissante et la propagation des activités humaines entrainent l’augmentation de l’apport de nombreux micropolluants dans le milieu aquatique. Le compartiment aquatique est alors défini comme le réceptacle ultime de la pollution environnementale apportée par diverses sources : les effluents municipaux et industriels, les lixiviats des sites d’élimination des déchets solides, le ruissellement des eaux urbaines et des eaux des sites agricoles. Parmi les contaminants retrouvés dans l’eau, il y a les psychotropes (benzodiazépines, antidépresseurs,antiépileptiques, etc…) qui appartiennent à la grande famille des médicaments. Ce sont des molécules biologiquement actives, ubiquistes, qui sont principalement d’origine urbaine, qui sont apportées continuellement dans l’environnement aquatique et qui sont fortement consommées au niveau mondial. Depuis quelques années, les scientifiques commencent à s’intéresser à cette famille thérapeutique mais il existe encore un réel manque de connaissance sur l’intégralité du problème de diffusion des psychotropes,de leur passage en station d’épuration à leur présence dans l’environnement et enfin à leur impact sur les organismes aquatiques. Ces travaux de thèse cherchent donc à documenter ce point en se focalisant sur l’étude de la présence, du devenir et de l’impact des psychotropes dans la Garonne estuarienne (France) et le fleuve Saint Laurent (Québec, Canada). Dans un premier temps, une méthode analytique multi-résidus permettant l’analyse de 47 psychotropes dans les eaux usées et les eaux de surface a été développée et validée. Des échantillonneurs passifs de type POCIS (Polar Organic Chemical Integrative Sampler) ont été calibrés et validés afin de permettre le suivi intégratif et continu des psychotropes dans les eaux de surface.Dans un second temps, les effluents d’entrée et de sortie de station d’épuration des agglomérations de Bordeaux en France et de Repentigny et Montréal au Québec ont été caractérisés. Les résultats de cette étude montrent que les traitements épuratoires de chacune des stations d’épurations étudiées ont une efficacité limitée pour éliminer les psychotropes dans les eaux usées. Par la suite, le suivi effectué dans la Garonne estuarienne et dans le fleuve Saint Laurent a mis en évidence la présence de psychotropes dans l’environnement qui sont majoritairement apportés par l’amont des villes de Bordeaux et Montréal.La comparaison des résultats obtenus pour la France et le Québec montre qu’il existe bien des habitudes de prescriptions et de consommations différentes entre les deux pays. Même si les procédés d’épuration sont différents entre les deux pays (traitement secondaire en France et primaire au Québec),l’efficacité d’élimination sur la famille thérapeutique des psychotropes reste insuffisante. Enfin ila été observé que le débit du milieu récepteur jouait un rôle important dans la dilution et le devenir des composés.Dans un troisième et dernier temps, des études in vitro et in vivo ont montré que certains psychotropes pouvaient avoir un impact toxique sur les bivalves d’eau douce étudiés (Elliptio complanata et Corbiculafluminea) lors d’exposition de composés seuls ou en mélange à des concentrations de l’ordre du mg.L-1 (concentrations expérimentales) et même du ng.L-1 (concentrations environnementales)
Increasing urbanization and human activities cause an increase of micropollutant input in the aquatic environment. The water compartment is then defined as the ultimate receptacle of environmental pollution originating from various sources: municipal and industrial wastewaters, leachates from solidwaste disposal sites, waters of urban and agricultural runoff.Among the contaminants found in the water, there are psychotropic drugs (benzodiazepines, antidepressantsor antiepileptics) belonging to the family of pharmaceuticals. These are biologically active molecules, ubiquitous, which are mainly of urban origin, which are continuously introduced into the aquatic environment and are heavily consumed around the world.In recent years, scientists have begun to show interest for this therapeutic family, but there is still areal lack of knowledge about the full psychotropic diffusion problem; from their presence in wastewater treatment plant to their presence in the environment and finally to their impact on aquatic organisms.In this global perspective these thesis works seek to document the presence, fate and impact of psychotropic drugs in the Garonne estuarine (France) and the St. Lawrence River (Quebec, Canada).Firstly, a multi-residue analytical method for the analysis of 47 psychotropic drugs in wastewater and surface waters has been developed and validated. POCIS passive samplers were calibrated and validated for continuous integrative monitoring of psychotropic drugs in surface waters.Secondly, the treatment plant influents and effluents of Bordeaux in France and Repentigny and Montreal in Quebec have been characterized. The results of this study show that treatment processes ofstudied wastewater treatment plants have limited performances to remove psychotropic drugs in wastewaters. There after, the monitoring performed in the Garonne estuarine and in the St. Lawrence River has highlighted that the presence of psychotropic drug in the environment is mainly related toupstream input of Bordeaux and Montréal.Comparison of the results obtained in the two countries surveyed show that there are many different patterns of prescriptions and consumption between the two countries. Although the treatment processes are different between the two countries (secondary treatment in France and primary in Quebec), their removal efficiency is still insufficient for psychotropic drugs. Finally it was observed that theflow rate of the receiving environment plays an important role in the dilution and the fate of the compounds.In a third and final stage, in vitro and in vivo studies have shown that some psychotropic drugs could have a toxic impact on the studied freshwater bivalves (Elliptio complanata and Corbicula fluminea) upon exposure alone or in mixture with concentrations in the order of mg.L-1 (tests concentrations) and even ng.L-1 (environmental concentrations)

Le travail présenté dans cette thèse consiste à l'étude des rejets en mer, par émissaire marin, des eaux usées urbaines des collectivités littorales. Nous focalisons notre étude sur les rejets chargés de matières en suspension. Ces matières risquent de déposer autour du point de rejet et créent une zone très polluée. Dans ce contexte, nous procédons à la modélisation de la déposition des particules transportées en suspension par les rejets urbains dans la zone proche du point de rejet dite " champ proche ". Ceci est fait dans le but de mieux comprendre ce phénomène et de pouvoir déterminer, en conséquence, le niveau de traitement à l'amont ainsi que la configuration du dispositif de rejet en fonction des capacités du milieu récepteur à assimiler la pollution solide. Nous avons réalisé ce travail en trois parties. Dans la première partie, nous avons étudié les rejets urbains dans les zones littorales, les caractéristiques des eaux usées urbaines et celles des particules solides transportées par ces eaux. Nous avons aussi étudié la relation entre les différents critères de qualité des eaux du milieu récepteur et le rejet urbain ainsi que le rôle de l'émissaire marin dans la réduction de l'impact environnemental du rejet sur le milieu marin. Dans la deuxième partie, nous nous concentrons sur la zone proche de l'émissaire marin. Il s'agit du jet turbulent issu du rejet. Dans ce contexte, nous étudions le comportement hydrodynamique du jet et nous le modélisons. Ceci est fait par l'établissement d'un modèle Lagrangian pour l'étude du champ proche (modèle de la phase liquide). Dans la troisième partie, nous construisons un modèle pour anticiper la déposition des particules solides transportées par les rejets urbains (modèle de la phase solide). Ce modèle se base sur le phénomène de concentration préférentielle. Il est couplé avec le modèle Lagrangian du comportement hydrodynamique du jet, conçu dans la deuxième partie. Le modèle est validé par des données expérimentales représentant le taux de déposition longitudinale des jets horizontaux et inclinés flottants dans un milieu stationnaire, en présence de co-courant et les jets horizontaux non flottants dans un milieu stationnaire. Nous terminons ce travail par une analyse de sensibilité pour étudier les effets d'un certain nombre de paramètres du jet et du milieu ambiant sur le comportement hydrodynamique du jet et sur le taux de déposition.

Les écoulements en milieu urbain sont complexes et à l'heure actuelle estimés à l'aide d'outils informatiques. Pourtant, le manque de données expérimentales sur des géométries urbaines rend la validation et l'encadrement de l'utilisation de ces derniers difficile. Cette thèse présente les résultats obtenus sur un modèle physique d'un quartier urbain. La distribution des hauteurs d'eau ainsi que la répartition des débits en sortie du quartier expérimental sont mesurées. Leur étude a mis en évidence certains comportements caractéristiques des écoulements. Les données expérimentales ont été comparées aux simulations numériques générées avec un code 3D (Ansys-Fluent®) et un outil de recherche (Neptune 2D) mis au point durant cette thèse. Ce dernier résout les équations de Barré de Saint Venant 2D à l'aide d'un schéma EVR-DG, associé à une modification des solveurs de Riemann qui rend le code de calcul well-balanced.Les écarts observés entre Ansys-Fluent® et l'expérimental sont majoritairement en-dessous de 10%. Le code Neptune 2D apparait quant à lui légèrement moins précis : les écarts peuvent atteindre 20 à 30%. Diverses hypothèses sont avancées pour expliquer ces écarts.