Polluants émergents et infiltration des eaux urbaines PDF Download
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Book Description
Ce travail s'inscrit dans le cadre de la gestion des eaux pluviales en ville. li porte sur le transfert de nanoparticules manufacturées dans un sol macroporé pour prendre en compte la présence d'hétérogénéités dans les sols naturels et les écoulements préférentiels induits. li inclut un ensemble d'expérimentations en colonne de laboratoire permettant dans un premier temps d'étudier l'effet d'un macropore dans une matrice sableuse sur le transfert non réactif. Injection de traceurs en colonnes de laboratoire, observation des processus à l'aide de l'imagerie par Résonance Magnétique et modélisation numérique ont permis de mettre en évidence l'effet du macropore sur les écoulements et sa dépendance vis-à-vis des conditions aux extrémités de la colonne (présence ou absences de filtres). Le transfert réactif est étudié dans un deuxième temps par l'injection de nanoparticules d'argent dans les mêmes conditions d'écoulement. Des facteurs déterminants du transfert ont été démontrés, notamment, le rôle du stabilisant citrate de la suspension de nanoparticules dans la remobilisation de particules argileuses résiduelles présentes dans la matrice sableuse. Ces travaux ont permis de mesurer (estimer ?) l'impact de macropores sur les transferts non réactifs et réactifs en laboratoire. Ces données montrent qu'une attention particulière doit être portée aux conditions hydrodynamiques imposées par le système expérimental, ainsi qu'à la complexité réactionnelle induite par la préparation des suspensions de nanoparticules.
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Ce travail s'inscrit dans le cadre de la gestion des eaux pluviales en ville. li porte sur le transfert de nanoparticules manufacturées dans un sol macroporé pour prendre en compte la présence d'hétérogénéités dans les sols naturels et les écoulements préférentiels induits. li inclut un ensemble d'expérimentations en colonne de laboratoire permettant dans un premier temps d'étudier l'effet d'un macropore dans une matrice sableuse sur le transfert non réactif. Injection de traceurs en colonnes de laboratoire, observation des processus à l'aide de l'imagerie par Résonance Magnétique et modélisation numérique ont permis de mettre en évidence l'effet du macropore sur les écoulements et sa dépendance vis-à-vis des conditions aux extrémités de la colonne (présence ou absences de filtres). Le transfert réactif est étudié dans un deuxième temps par l'injection de nanoparticules d'argent dans les mêmes conditions d'écoulement. Des facteurs déterminants du transfert ont été démontrés, notamment, le rôle du stabilisant citrate de la suspension de nanoparticules dans la remobilisation de particules argileuses résiduelles présentes dans la matrice sableuse. Ces travaux ont permis de mesurer (estimer ?) l'impact de macropores sur les transferts non réactifs et réactifs en laboratoire. Ces données montrent qu'une attention particulière doit être portée aux conditions hydrodynamiques imposées par le système expérimental, ainsi qu'à la complexité réactionnelle induite par la préparation des suspensions de nanoparticules.
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Afin de répondre aux objectifs de la directive cadre sur l'eau (DCE 2000/60/CE) fixés par la réglementation européenne, la majorité des études se sont concentrées sur l'évaluation de la qualité des rejets industriels, des eaux usées traitées...Rares sont les études réalisées sur les eaux pluviales. Ces dernières peuvent être rejetées sans traitement dans les cours d'eau et donc avoir un impact sur l'écosystème aquatique. Ainsi, ce travail s'est intéressé, sur des bassins versant urbanisés ayant un gradient d'urbanisation allant du pavillonnaire à l'urbain dense, à la pollution des eaux pluviales puis une comparaison avec les eaux usées a été entreprise. Cette évaluation s'est traduite par la mise en place d'une liste de 88 polluants urbains à suivre dans le cadre de l'évaluation de la qualité des eaux urbaines. Puis, une méthodologie d'analyse, nommée « screening » a été développée. Elle permet une mesure des polluants urbains sous les formes particulaire et dissoute. Une notion souvent absente dans la littérature mais d'une grande importance pour les gestionnaires des réseaux d'assainissement et des stations d'épuration et de dépollution des eaux pluviales. Ce travail a ainsi permis : - La caractérisation fine de la pollution des différents types de matrices urbaines (eaux usées de temps sec de réseaux unitaire et séparatif (n=8), eaux pluviales du réseau séparatif (n=20), dépôts du réseau unitaire (n=2) et retombées atmosphériques (n=5), en termes d'occurrence, de répartition de la pollution entre les phases dissoute et particulaire, de teneurs (mg/kg.ms), de concentrations totales (Rg/L) et de flux (g/ha actif) des 88 polluants urbains ; - La comparaison de la pollution des eaux pluviales à l'exutoire de bassins versants d'occupation du sol différente ; - L'évaluation à l'échelle d'un bassin versant pavillonnaire de la contribution des retombées atmosphériques à la pollution des eaux pluviales ; - L'estimation de la dangerosité des eaux pluviales à l'aide d'une approche simplifiée d'évaluation de leur impact sur le milieu récepteur avec ou sans traitement de la phase particulaire par les stations de dépollution des eaux pluviales ; - La comparaison novatrice, sur un même échantillon, des méthodes d'analyse « standard » (conduite sur la phase totale, soit l'échantillon brut) avec notre méthode dite « screening », appliquées sur les phases dissoute et particulaire, pour 88 polluants dans un laboratoire accrédité COFRAC. Les résultats mettent en évidence la problématique de la pollution des eaux urbaines par 66 substances chimiques sur les 88 recherchées. Les eaux pluviales strictes sont contaminées par 12 substances prioritaires, 8 substances dangereuses prioritaires de la DCE et 35 polluants urbains plus spécifiques. La pollution est essentiellement particulaire pour les HAP, les PCB, les organoétains, les métaux alors qu'elle est mieux répartie entre les deux phases pour les phtalates, les pesticides et les alkylphénols. Le ruissellement est le principal contributeur de cette pollution à l'exutoire des bassins versants pluviaux. Les polluants générés par le milieu urbain sont comparables indépendamment de l'occupation du sol exceptés pour les pesticides sur le site pavillonnaire et les COV sur le site urbain dense, plus abondants. Le rejet direct des eaux pluviales nécessite, pour certaines substances, une dilution de 10 à 1000 par le milieu récepteur pour respecter les normes de qualité environnementale. Pour les eaux usées, les polluants sont, en majorité, véhiculés sous les deux formes dissoute et particulaire à l'exception des PCB qui sont à 100 % particulaires. Enfin, l'analyse de ces polluants sur l'échantillon brut (MES de 71 à 380 mg/L) sousestime fortement les concentrations des substances dans les eaux avec une prise en compte médiocre de la fraction particulaire de la pollution.
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CE TRAVAIL DE THESE A VISE A METTRE EN PLACE, AU NIVEAU D'UN BASSIN VERSANT URBAIN SITUE EN CENTRE VILLE ET DRAINE PAR UN RESEAU D'ASSAINISSEMENT UNITAIRE (BASSIN VERSANT DU MARAIS A PARIS), UN DISPOSITIF EXPERIMENTAL PERMETTANT LE SUIVI DE LA QUALITE DES EAUX URBAINES AUX DIFFERENTS NIVEAUX DU CYCLE DE L'EAU DANS LA VILLE. IL A PERMIS : - LA CARACTERISATION FINE DE LA POLLUTION DES DIFFERENTS TYPES D'EAUX PRODUITES PAR LE BASSIN VERSANT (EAUX USEES DE TEMPS SEC ; EAUX DE RUISSELLEMENT DES TOITURES, DES COURS INTERIEURES ET DE LA VOIRIE ; EAUX PLUVIALES UNITAIRES), EN TERME DE : ' CONCENTRATION EN MES, MVS, DCO, DBO5, METAUX ET HYDROCARBURES, ' REPARTITION DE LA POLLUTION ENTRE LA PHASE DISSOUTE ET LA PHASE PARTICULAIRE, ' NATURE DES PARTICULES (TENEURS EN POLLUANTS, VITESSES DE SEDIMENTATION), ' REPARTITION DE LA POLLUTION AU COURS DE L'EVENEMENT PLUVIAL. - L'EVALUATION, A L'ECHELLE DU BASSIN VERSANT ET SUR LA DUREE DE L'EVENEMENT PLUVIEUX, DE LA CONTRIBUTION RESPECTIVE DES TROIS SOURCES DE POLLUTION QUI SONT LES EAUX USEES, LES EAUX DE RUISSELLEMENT ET LA REMISE EN SUSPENSION DES DEPOTS EN RESEAU, A LA POLLUTION DES EAUX PLUVIALES EN RESEAU UNITAIRE, - L'ETUDE DE L'EVOLUTION DE LA QUALITE DES EFFLUENTS AU COURS DE LEUR TRANSFERT EN RESEAU. LES RESULTATS METTENT EN EVIDENCE LE ROLE FONDAMENTAL JOUE PAR LE RESEAU D'ASSAINISSEMENT UNITAIRE DANS LA POLLUTION DES EFFLUENTS UNITAIRES. ILS DEMONTRENT QUE LE RESEAU N'EST PAS SEULEMENT UN SYSTEME DE TRANSPORT DES EFFLUENTS MAIS QU'IL CONSTITUE UN REACTEUR PHYSICO-CHIMIQUE QUI CONDITIONNE LA QUALITE DES EFFLUENTS DE TEMPS SEC ET DE TEMPS DE PLUIE. SUR LE BASSIN VERSANT DU MARAIS, LA REMISE EN SUSPENSION DES STOCKS DE POLLUTION ACCUMULES PAR LE TEMPS SEC DANS LE RESEAU CONSTITUE LA PRINCIPALE SOURCE DE PARTICULES ET DE MATIERE ORGANIQUE DES EFFLUENTS DE TEMPS DE PLUIE, TANDIS QUE LES MASSES METALLIQUES PROVIENNENT ESSENTIELLEMENT DES EAUX DE RUISSELLEMENT DE TOITURE, VIA LA CORROSION DES ELEMENTS DE TOITURE METALLIQUES.
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Ce travail de thèse a évalué les niveaux et les voies d'introduction de la contamination en micropolluants des eaux pluviales d'un petit bassin versant urbain, et mis en évidence les impacts de l'utilisation de techniques alternatives (TA) sur les flux d'eau et de contaminants. Quatre bassins versants à Noisy-le-Grand, homogènes par leur taille et leur occupation du sol (1 à 2 ha, résidentiel dense), et présentant une diversité de gestion des eaux pluviales (séparatif classique et différentes combinaisons de TA) ont été étudiés. La présence d'un certain nombre de substances prioritaires de la directive cadre européenne sur l'eau (HAP, alkylphénols, phtalates, diuron, isoproturon, atrazine, plomb) a été mise en évidence dans les eaux pluviales d'un bassin versant amont, à des niveaux de contamination globalement plus faibles qu'à l'aval des réseaux séparatifs. Cette contamination est tout de même significative pour certains paramètres qui ont été mesurés au dessus des normes de qualité. Pour le zinc, la contamination à l'amont est même plus élevée qu'à l'aval du fait de l'émission par des matériaux de couverture.Ce travail a montré que les TA diminuent les volumes d'eau rejetés vers l'aval d'environ 50% et réduisent les masses de contaminants émises de 20 à 80% (MES, DCO, PCB, HAP, alkylphénols, métaux traces). Cette réduction de masse est essentiellement liée à la diminution de volume, l'effet épuratoire sur les concentrations n'étant pas systématiquement mis en évidence. L'amplitude de ces effets varie suivant l'importance de la pluie, mais surtout en fonction du type d'ouvrage mis en place.La gestion à l'amont des eaux pluviales est donc à favoriser car elle évite la sur-contamination liée aux processus en réseau (mauvais branchements, érosion...). Elle permet de séparer les eaux peu chargées (infiltration ou rejet au milieu) des effluents contaminés qui pourront être traités localement ou à l'aval. Dans un objectif de réduction des flux polluants la conception des TA devra prendre en compte les pluies courantes et non pas seulement les événements exceptionnels.
Author: Jessica Denila Villanueva Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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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.
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L'essor que connaît aujourd'hui la gestion intégrée des eaux pluviales s'accompagne d'un recours croissant à des techniques favorisant l'infiltration de l'eau “à la source”, disséminées sur des bassins versants urbains. Néanmoins, de telles pratiques suscitent des interrogations sur la capacité du sol à jouer le rôle de “filtre” vis-à-vis des polluants présents dans le ruissellement. Ces travaux de thèse s'intéressent à la contamination du sol par les métaux et les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) dans ces dispositifs, avec trois objectifs : (i) évaluer les niveaux et l'étendue spatiale de la contamination, (ii) mieux comprendre les mécanismes qui gouvernent le devenir de ces contaminants dans le sol des ouvrages, et (iii) proposer des recommandations sur la conception et la maintenance de ces installations, afin de leur assurer un fonctionnement épuratoire durable.La première partie du travail consiste en une série d'investigations expérimentales sur dix sites d'étude aux caractéristiques contrastées, en service depuis plus de dix ans. Cette phase donne lieu à des cartographies de la contamination superficielle en éléments traces métalliques, puis à des profils verticaux de métaux et HAP, accompagnés de différentes variables explicatives. La distribution spatiale des métaux en surface, qui est toujours structurée autour de la zone d'arrivée de l'eau, porte la signature du fonctionnement hydraulique réel des dispositifs, et révèle le caractère non-uniforme de l'infiltration lors des événements pluvieux courants, qui représentent la plus grande partie du flux polluant à l'échelle annuelle. Dans la zone la plus contaminée des ouvrages, métaux et HAP présentent un enrichissement significatif sur 10 à 40 centimètres de profondeur. La rétention des contaminants résulte de la combinaison de processus physico-chimiques (adsorption) et mécaniques (sédimentation et filtration) ; leur importance relative peut être quantifiée grâce au déficit de zirconium dans le sédiment urbain par rapport au bruit de fond géochimique local. La variabilité inter-sites des niveaux de contamination s'explique à la fois par les capacités de rétention du sol et par les flux de polluants issus du bassin versant d'apport. Bien que les teneurs de surface excèdent, sur certains sites, les seuils internationaux de remédiation du sol pour des espaces “multifonctionnels”, la zone concernée représente -- latéralement et verticalement -- une région assez limitée dans les ouvrages.La seconde partie de la thèse consiste en une approche de modélisation, dont la finalité est de décrire l'évolution à long terme de la contamination du sol, et d'évaluer l'incidence de différentes pratiques de conception ou de gestion. Une analyse de sensibilité est d'abord mise en œuvre afin d'identifier les “éléments-clés” dans la description du système, et d'orienter le choix du modèle. Les résultats montrent qu'une mauvaise estimation de la dispersivité ou de l'isotherme d'adsorption du sol est susceptible de biaiser significativement la prévision des profils de contamination. Dans la suite du travail, on propose une méthode visant à décrire l'infiltration non-uniforme et la filtration des polluants particulaires. Le modèle ainsi construit est validé via une comparaison entre mesures et simulations sur l'un des sites d'étude faisant l'objet d'une nouvelle caractérisation approfondie. Enfin, une analyse de scénarios illustre les bénéfices d'un amendement de l'horizon superficiel par un matériau adsorbant, ainsi que d'une répartition homogène des flux d'eau en surface, en matière de durée de vie des installations et de fréquence d'intervention.
Author: Nicolas Flipo Publisher: Springer Nature ISBN: 3030542602 Category : Science Languages : en Pages : 430
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This open access book reviews the water-agro-food and socio-eco-system of the Seine River basin (76,000 km2), and offers a historical perspective on the river’s long-term contamination. The Seine basin is inhabited by circa 17 million people and is impacted by intensive agricultural practices and industrial activities. These pressures have gradually affected its hydrological, chemical and ecological functioning, leading to a maximum chemical degradation between the 1960s and the 1990s. Over the last three decades, while major water-quality improvements have been observed, new issues (e.g. endocrine disruptors, microplastics) have also emerged. The state of the Seine River network, from the headwaters to estuary, is increasingly controlled by the balance between pressures and social responses. This socio-ecosystem provides a unique example of the functioning of a territory under heavy anthropogenic pressure during the Anthropocene era. The achievements made were possible due to the long-term PIREN Seine research program, established in 1989 and today part of the French socio-ecological research network “Zones Ateliers”, itself part of the international Long-term Socio-economic and Ecological Research Network (LTSER). Written by experts in the field, the book provides an introduction to the water budget and the territorial metabolism of the Seine basin, and studies the trajectories and impact of various pollutants in the Seine River. It offers insights into the ecological functioning, the integration of agricultural practices, the analysis of aquatic organic matter, and the evolution of fish assemblages in the Seine basin, and also presents research perspectives and approaches to improve the water quality of the Seine River. Given its scope, it will appeal to environmental managers, scientists and policymakers interested in the long-term contamination of the Seine River.
Author: Vladimir Novotny Publisher: IWA Publishing ISBN: 1843391368 Category : Science Languages : en Pages : 458
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This book is developed from and includes the presentations of leading international experts and scholars in the 12-14 July, 2006 Wingspread Workshop. With urban waters as a focal point, this book will explore the links between urban water quality and hydrology, and the broader concepts of green cities and smart growth. It also addresses legal and social barriers to urban ecological sustainability and proposes practical ways to overcome those barriers. Cities of the Future features chapters containing visionary concepts on how to ensure that cities and their water resources become ecologically sustainable and are able to provide clean water for all beneficial uses. The book links North American and Worldwide experience and approaches. The book is primarily a professional reference aimed at a wide interdisciplinary audience, including universities, consultants, environmental advocacy groups and legal environmental professionals.
Author: Hallvard Ødegaard Publisher: Elsevier Science & Technology ISBN: Category : Nature Languages : en Pages : 436
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A collection of papers on the various technologies that may be used in the design and operation of small wastewater treatment plants. The topics covered include: activated sludge and biofilm reactors, constructed wetlands and ponds, infiltration and soil filter systems.
Author: Jérôme Raimbault
Author: Jérôme Raimbault
Author: Sally Zgheib
Author: MARIE-CHRISTINE.. GROMAIRE MERTZ
Author: Isabelle Martinelli
Author: Adèle Bressy
Author: Jessica Denila Villanueva
Author: Damien Tedoldi
Author: Nicolas Flipo
Author: Vladimir Novotny
Author: Hallvard Ødegaard