Les virus entériques sont l'une des principales causes d'épidémies de gastroentérites chez l'Homme. Ces virus sont essentiellement excrétés dans les selles et sont donc observés en grande quantité au sein des eaux usées. L'abattement viral est très variable en fonction des types de traitements mis en place dans les stations d'épurations (STEP). Malgré ces traitements, la grande majorité des STEP rejettent d'importantes quantités de virus entériques dans l'environnement. L'objectif de ce travail a été d'apporter des éléments de réponse concernant la circulation des virus entériques humains dans un environnement hydrique urbain. Pour cela, des méthodes d'analyse ont été mises au point afin de permettre la détection d'un large panel de virus entériques dans différentes matrices hydriques susceptibles d'être étudiées dans l'environnement. Trois contrôles ont été développés afin de vérifier le bon déroulement de cette méthode et donc de valider les résultats obtenus. Une campagne d'échantillonnage a été réalisée au niveau d'un tronçon de la Seine impacté par les affluents naturels et des effluents de STEP. La prise en compte des débits au niveau des différents points de prélèvement a permis de calculer les flux viraux qui correspondent à la quantité de virus circulant en un point au cours d'une unité de temps. Cette approche a permis de démontrer la contribution majeure des effluents de STEP dans la contamination virale du milieu récepteur. Parmi l'ensemble des virus entériques recherchés, les adénovirus, les norovirus, les astrovirus et les rotavirus présentaient les charges virales les plus importantes dans les effluents de STEP et dans les eaux de surface. Leurs quantités au sein de ces matrices d'eau étaient les plus importantes durant la période hivernale ce qui était cohérent avec les données épidémiologiques. Un lien étroit entre l'état sanitaire de la population humaine reliée au réseau d'assainissement et la concentration en virus entériques des effluents de STEP et des eaux de surface a pu être établi. Sur ces mêmes prélèvements, l'étude de la diversité des astrovirus et des norovirus de génogroupes I et II a été réalisée par pyroséquençage. Cette approche a permis d'établir un profil des différents génotypes circulant dans les effluents de STEP. Au regard des données épidémiologiques recueillies sur la même période par le Centre National de Référence des virus entériques, un grand nombre de génotypes communs ont pu être observés entre ces deux jeux de données. Ce constat met en évidence le caractère informatif de l'analyse des effluents de STEP qui fournit un profil relativement pertinent des virus entériques circulant dans l'environnement mais aussi dans la population humaine. La présence de virus entériques présente dans les eaux de surface, ressources utilisées pour la potabilisation, est un réel problème de santé publique. C'est pourquoi la dernière partie de ce travail s'intéresse à évaluer leur persistance dans l'eau de surface et l'eau destinée à la consommation humaine, mais aussi face à des traitements de désinfection, fréquemment utilisés dans les usines de potabilisation et parfois en sortie de STEP. L'absence de modèle cellulaire pour la plupart de ces virus nous a conduit à développer une approche basée sur l'emploi d'agents intercalants permettant d'évaluer l'intégrité de la capside des particules virales détectées par PCR en temps réel. L'utilisation de ces agents intercalants s'est avérée pertinente à partir du moment où les conditions conduisent à une dégradation des capsides virales. Par conséquent, leur emploi sur des échantillons d'eau potabilisée a permis une meilleure estimation du risque sanitaire associé à la consommation de l'eau produite. En conclusion, ce travail propose des méthodes d'analyse qui ont permis de mettre en exergue les relations existantes entre la circulation des virus entériques dans l'environnement et l'état sanitaire de la population humaine / Enteric viruses are a major cause of gastroenteritis outbreaks in humans. These viruses are mainly excreted in the faeces and are therefore observed in large amounts in wastewater. Depending on the types of treatments, virus removal from effluent may vary from one wastewater treatment plants (WWTP) to another. Despite these treatments, most of the WWTP releases significant quantities of enteric viruses in the environment. The aim of this study was to better understand the circulation of human enteric viruses in urban rivers. For this purpose methods have been developed to enable the detection of a broad panel of enteric viruses in various water matrices that may be collected from the environment. Since there is important inhibition observed in this type of water samples, three controls were developed to verify the success of this method, from the sample concentration to the PCR quantification, and thus to validate the results. A sampling campaign was carried out at the Seine River section (Paris area) affected by its natural tributaries and WWTP effluents. The river and effluent flows at the different sampling points were used to calculate the viral flows as the amount of virus circulating at a point during a time unit. This approach has demonstrated the major implication WWTP effluents in the viral contamination of the Seine River. Among all the targeted enteric viruses, adenoviruses, norovirus, astrovirus and rotavirus showed the most significant viral loads in WWTP effluents and consequently in river waters. Their quantities in WWTP effluents and surface water were the most important during the winter period which was consistent with the epidemiological data from the French Reference Center for enteric viruses. A close connection between the health status of the Parisian population and enteric virus concentration in WWTP effluents and in the Seine River could be established. The study of the diversity of astrovirus and norovirus of genogroups I and II was carried out by pyrosequencing on WWTP effluent and Seine river samples to develop a profile of the different genotypes circulating in the environment. Many common genotypes were observed between the effluent dataset and the epidemiological data collected over the same period by the French Reference Center. These results highlight the complementarity of the two datasets, and the fact that WWTP effluents provide a relevant profile of enteric viruses circulating in the environment but also in the human population. The amount of enteric viruses present in drinking water resources such as surface waters is a real public health problem. Therefore, it is important to evaluate viral persistence in surface waters during tertiary treatment and in drinking water, but also the viral persistence after usual disinfection treatments such chlorination and ultraviolet treatment. The absence of cell model for culture of most enteric viruses, has led us to develop a method using intercalating dyes to assess the capsid integrity of the viral particles quantified by real time PCR. The use of these intercalating agents was relevant when the environmental conditions and disinfection treatments caused a degradation of the viral capsid. Consequently, their use for the analysis of water samples from drinking water plants allowed to prevent an overestimation of the risk of transmission to humans by the consumption of tap water. In conclusion, this work provides development of analysis methods highlighting the relationships between the circulation of infectious enteric viruses in the environment and the health status of the human population

Les estrogènes et les bêtabloquants transitent quotidiennement par les réseaux d’assainissement et les stations d’épuration des eaux résiduaires urbaines. Une première partie de ce travail a consisté à développer des méthodes pour analyser ces micropolluants émergents dans les boues de station d’épuration et les matières en suspension. L’efficacité des traitements épuratoires a ensuite été évaluée vis-à-vis de l’élimination de ces molécules. En règle générale, les 5 estrogènes étudiés (estrone, 17α- et 17β-estradiol, estriol, 17α-éthinylestradiol) sont plutôt bien éliminés par les stations d’épuration avec des efficacités d’élimination généralement supérieures à 90%. Pour les 10bêtabloquants analysés (acébutolol, aténolol, bêtaxolol, bisoprolol, métoprolol, nadolol, oxprénolol,propranolol, sotalol et timolol), des comportements différents ont été observés. Alors que l’acébutololet le nadolol sont éliminés (abattements moyens supérieurs à 80%), d’autres molécules comme lesotalol et le propranolol ne sont que peu impactées par les traitements épuratoires (abattements moyens inférieurs à 20%). Pour les autres bêtabloquants étudiés, des abattements intermédiaires (entre 40 et 70%) sont observés. Excepté le propranolol, qui est le plus hydrophobe des bêtabloquants étudiés, les molécules ciblées dans cette étude s’adsorbent peu sur les matières en suspension (en moyenne 90% des molécules se trouvent dans la phase dissoute) et ne sont pas concentrées dans les boues ; les abattements mesurés correspondent donc, sauf pour le propranolol,à une biodégradation et pas à un transfert des micropolluants vers les boues. Les molécules résiduelles non éliminées par le traitement épuratoire rejoignent le milieu aquatique récepteur. Les rejets de station d’épuration représentent en effet une source de contamination pour les milieux aquatiques et l’impact de ces rejets est visible, notamment en termes d’augmentation des concentrations de micropolluants mesurées dans le milieu. Néanmoins, les faibles concentrations mesurées ne semblent pas individuellement représenter de risque environnemental majeur ; seul le propranolol a présenté sur 4 des 15 sites étudiés un quotient de risque supérieur à 1 ce qui indique un risque environnemental probable. Cependant, même si le risque associé à une molécule est faible,chaque molécule présente dans l’environnement contribue au potentiel toxique global des substances présentes dans l’environnement. / Estrogens and beta blockers are daily excreted by human beings and wastewater treatmentplants are recognised as the main pathway of these emerging micropollutants to the aquaticenvironment. This study aims at analyzing 5 estrogens (estrone, 17α- and 17β-estradiol, estriol, 17α-ethynylestradiol) and 10 beta blockers (acebutolol, atenolol, betaxolol, bisoprolol, metoprolol, nadolol, oxprenolol, propranolol, sotalol et timolol) in urban wastewater treatment plants and surface waters.First of all, methods were developed for the analysis of target molecules in sewage sludge and suspended particulate matters. Then, estrogens and beta blockers were studied in urban wastewater treatment plants. Generally, wastewater treatments are efficients to remove estrogens fromwastewater with mean removal rates above 90%. For beta blockers, acebutolol and nadolol areefficiently removed (mean removal rates of about 80%), while sotalol and propranolol are hardlyimpacted by wastewater treatment (mean removal rates below 20%). Other studied beta blockerspresent intermediate removal rates (between 40 and 70%). Except propranolol which is the lesshydrophilic molecule among the different studied beta blockers, target molecules are not adsorbed onsuspended particulate matters (mean proportion of 90% of the target molecules are present in the dissolved phase) and are not concentrated into sludge. So, calculated removal rates correspond,except for propranolol, to biodegradation and not to transfer into sludge. Residual molecules which are not removed by wastewater treatment reach the aquatic environment. The impact of wastewater treatment plants on the receiving rivers was studied showing a clear increase of target molecules concentrations near the wastewater treatment plants outfall. However, only propranolol presented an environmental risk ratio in the range or above 1 showing a possible environmental risk in 4 studied receiving waters out of 15. Never the less, even if no specific toxic effects are pointed out, each molecule contributes to the overall toxic potential of the substances present in the aquatic environment.

Depuis la construction de l’autouroute 40 dans les années 70 (tronçon Félix-Leclerc), le lac Saint-Augustin s’est grandement enrichi en sels de déglaçage et en métaux lourds. Un marais épurateur construit et adapté (MECA), dans lequel ont été intégrées des plantes halophytes, a donc été implanté afin traiter une partie des eaux de ruissellement provenant de l’autouroute. Le comportement et l’efficacité de ce dernier ont été évalués afin de déterminer si cette technologie était en mesure de pallier à la problématique de contamination. Les observations et les analyses ont permis d’établir que les plantes halophytes sont mal adaptées aux conditions environnementales du MECA et que seulement environ 1% des sels sont emmagasinés dans les plantes. Les concentrations mesurées dans les eaux ont montré que le MECA est efficace pour emmagasiner du sel de déglaçage, principalement en période de temps sec, mais que les quantités accumulées sont peu significatives par rapport aux quantités introduites. / Following the construction of Highway 40 in the 1970s (Félix-Leclerc section), concentrations of de-icing salts and heavy metals in Saint-Augustin Lake have greatly increased. An adapted constructed wetland (MECA) in which halophyte plants were integrated was installed in order to treat part of the highway runoff. The behavior and the effectiveness of the MECA were evaluated to determine if it is an appropriate technology to mitigate the problem of de-icing salts and heavy metals contamination. Observations and analyses have allowed us to establish that halophyte plants are generally not adapted to the environmental conditions of the MECA and that approximately only 1% of the de-icing salts get stored in the plants. Concentrations measured in the water indicate that the MECA is effective at storing de-icing salts, especially during dry weather periods, but that the accumulated amounts of salts are not very significant compared to the introduced amounts.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles / Les efflorescences de cyanobactéries peuvent relâcher des substances toxiques pour la vie aquatique, mais également pour les humains. Plusieurs études ont tenté d'identifier les facteurs qui sont corrélés au dénombrement et aux efflorescences de cyanobactéries. Un facteur souvent négligé dans ces études est l'effet des plantes aquatiques. Certaines plantes peuvent relâcher dans l'eau des substances qui affectent la croissance des cyanobactéries, un phénomène que l'on nomme allélopathie. Il a été montré en laboratoire que le myriophylle à épis (*Myriophyllum spicatum*) libère des acides gras et des polyphénols toxiques pour les cyanobactéries, mais ceci n'a jamais été documenté en nature. Un suivi exhaustif du dénombrement de cyanobactéries, des efflorescences de cyanobactéries, de différents paramètres physico-chimiques (eau, atmosphère) et du couvert de plantes aquatiques a été effectué au lac Saint-Charles (Québec, Canada) entre 2011 et 2022. Les données historiques n'ont pas permis de déceler un effet du myriophylle sur les cyanobactéries, faute peut-être d'un protocole d'échantillonnage adéquat. En 2022, un autre protocole a été mis en place pour étudier de manière plus spécifique cet effet au lac Saint-Charles, mais également au lac McKenzie, un plan d'eau situé non loin et fortement colonisé par le myriophylle. Les substances émises par le myriophylle ont été détectées dans l'eau des deux lacs, mais en concentrations trop faibles pour affecter les cyanobactéries. Les sites avec myriophylle et sans myriophylle au lac Saint-Charles ne présentent pas de différences importantes dans la concentration de ces substances. Les deux études ont montré que d'autres facteurs, soit le niveau d'eau, les précipitations, la température et les concentrations en nutriments ont davantage d'influence sur les efflorescences et le nombre de cyanobactéries. Il est peu probable que l'effet allélopathique du myriophylle détecté en laboratoire exerce une influence significative sur les cyanobactéries en milieu naturel, du moins dans le cas des deux lacs étudiés.

La présente étude est une contribution à la connaissance de la géochimie des eaux de la partie inférieure du bassin versant de la rivière N’djili située à l’Est de Kinshasa (République Démocratique du Congo). Les eaux de surface ont été échantillonnées sur six sites de prélèvements au cours de la période allant d’avril 2005 à février 2006, deux sites supplémentaires ont été ajoutés sur le fleuve Congo à partir de 2007. Onze campagnes d’échantillonnages ont permis un suivi annuel (avril 2005 à février 2006), trois autres ont eu lieu de mai à juillet 2007 et vingt-deux autres d’octobre 2008 à octobre 2009. Les paramètres physico-chimiques suivants ont été mesurés :température, pH, conductivité, alcalinité, oxygène dissous. Les dosages des éléments majeurs (anioniques et cationiques) et de certains éléments traces ont été effectués pour étayer cette étude géochimique. <p><p>Il ressort de cette étude que la température de l’eau prélevée est proche de la température moyenne atmosphérique dans la zone d’étude, ce qui indique un équilibre thermique entre les eaux de surface et l’atmosphère.<p><p>Dans certains cas, les valeurs de pH mesurées peuvent être très basses à cause du lessivage des acides organiques provenant de la végétation en décomposition et de la présence d’anhydride carbonique dissous (Burler et Ison, 1966). A la vue des résultats d’analyse des eaux de pluies, nous pouvons remarquer que l’acidité des eaux prélevées de cette partie du bassin versant serait en partie due à la contribution des précipitations.<p><p>Pour ce qui est de la conductivité, à l’exception du site Matete, les valeurs mesurées sont inférieures à 100 µS/cm, ce qui correspond aux eaux de surface très faiblement minéralisées. Il n’y a pas beaucoup de variation de conductivité entre la saison des pluies, période des hautes eaux, et la saison sèche, période des basses eaux. Ceci nous montre à nouveau qu’il y a une contribution importante des précipitations dans la composition des eaux échantillonnées puisqu’il n’y a pas de grand écart de valeur en l’absence de précipitation.<p><p>La solubilité de l’oxygène dans l’eau diminue lorsque la température augmente, ce qui induit une diminution de la concentration en oxygène à saturation. Le calcul du taux de saturation dans nos échantillons montre que les eaux sont sous-saturées en oxygène. Ceci peut s’expliquer par le fait que ce bassin versant, du moins dans la zone d’étude, subit des rejets d’eaux usées et des rejets de l’usine de traitement des eaux (REGIDESO). Nous soupçonnons la présence d’une pollution organique induisant la consommation de l’oxygène dissous par respiration. <p>Les teneurs des éléments ne sont pas constantes au cours du temps. Certains sont plus abondants que d’autres (en particulier HCO3-, Ca+, Na+, K+, SiO2 et Cl-). Il n’y a pas de variations saisonnières importantes des éléments majeurs. L’ordre d’abondance décroissant pour les cations est Na+>Ca2+>K+>Mg2+ et pour les anions est HCO3->Cl-≈NO3->SO42-.<p><p>La corrélation entre la conductivité électrique et les teneurs en composés chimiques majeurs montre que la conductivité est surtout contrôlée par les bicarbonates, les nitrates, les chlorures, les sulfates, le sodium, le magnésium, le calcium et le potassium. Ces eaux sont particulièrement peu chargées en éléments minéraux dissous, la moyenne des TDS (Total Dissolved Salts) pour chaque site étant largement inférieure à la moyenne mondiale des eaux de rivière, qui est 100 mg/l (Berner et Berner, 1987), tendance également observée pour le calcium (5,7 mg/l pour les rivières africaines et 13,4 mg/l pour la moyenne mondiale). Seul le site de Matete présente une moyenne supérieure à ces valeurs. Pour la silice dissoute, par contre, les concentrations observées sont voisines de la moyenne mondiale (10,4 mg/l).<p><p>Les valeurs du bilan ionique sont en majorité négatives, c’est-à-dire qu’elles traduisent un excès d’anions. Le calcul du bilan ionique a été effectué pour chaque point de prélèvements, pour les deux dernières séries de campagnes de prélèvements, soit de mai à juillet 2007 et d’octobre 2008 à octobre 2009.<p><p>Cette étude nous a permis de dégager des groupes au comportement commun qui reflètent des faciès géochimiques différents et dont les plus importants sont les suivants :(1) Le faciès bicarbonaté calcique :il correspond aux eaux provenant des écoulements sur des roches hypersiliceuses (grès, quartzites). Le magnésium est le deuxième cation dominant après le calcium pour le site de prélèvements CFAM (Confluence Fleuve Amont) représentant plus de 20% de la teneur en cations. Et, (2) Le faciès bicarbonaté sodique :il correspond au point de prélèvement Kwambila qui, bien que situé sur une roche hypersiliceuse, présente le sodium comme cation dominant et les nitrates comme anions dominants après les bicarbonates. Ce point de prélèvement est caractérisé par une activité agricole induisant l’utilisation de fertilisants azotés. L’élevage porcin est également pratiqué dans cette région. Ces activités humaines pourraient expliquer la prédominance du sodium et du nitrate dans cette région pour toutes les saisons confondues. <p> <p>SUMMARY<p>The present study contributes to a better understanding of the water<p>geochemistry in the N’djili river catchment, East from Kinshasa (Democratic<p>Republic of Congo). Surface waters have been collected at six sampling sites during the period from April 2005 and February 2006. Two additional sampling sites have been added since 2007. Eleven sampling campaigns allowed an annual<p>follow-up (April 2005 to February 2006), three others took place from May to<p>July 2007 and twenty-two additional ones from October 2008 to October 2009.<p>The physico-chemical parameters that have been measured are as follows:<p>temperature, pH, conductivity, alkalinity, dissolved oxygen. The measurement of<p>major elements (anions and cations) and some trace elements has been<p>performed in order to support this geochemical investigation.<p>The temperature of the riverine waters appears to be close to the mean air<p>temperature in the study area, indicating a thermal equilibrium between surface<p>waters and the atmosphere.<p>In some cases, values pH measured can be very low due to the leaching of<p>organic acids originating from both decomposing vegetation and the presence of<p>dissolved carbon dioxide (Burler and Ison, 1966). Based on the analyses of the<p>rain waters, one can note that the acidity of riverine waters results partially from<p>the atmospheric precipitation.<p>Regarding conductivity, with the exception of Matete area, the values are below<p>100 μS/cm, which corresponds to weakly mineralized surface waters. Little<p>variation in conductivity was observed between rainy and dry seasons is low,<p>suggesting again an important control of the riverine water composition by the<p>precipitation.<p>Oxygen solubility in the riverine waters decreases with increasing temperature,<p>which results in a decrease of dissolved oxygen content. The calculation of the<p>saturation state in our samples show that the riverine waters are undersaturated<p>with oxygen. This phenomenon can be explained by the fact that the river<p>catchment, at least for the study area, is subjected to untreated and treated<p>sewage effluent releases. One may expect an organic pollution leading to a<p>consumption of dissolved oxygen by respiration.<p>The concentrations of dissolved elements are variable with time. Some are more<p>abundant than others (especially HCO3-, Ca+, Na+, K+, SiO2 and Cl-). There is no<p>major seasonal variability for the major dissolved elements. The abundance<p>decreases in the orders Na+>Ca2+>K+>Mg2+ and HCO3->Cl-≈NO3->SO42- for<p>cations and anions, respectively.<p>Correlation between conductivity and major element concentrations show that<p>the former is mainly dictated by bicarbonates, nitrates, chlorides, sulfates,<p>sodium, magnesium, calcium and potassium. These riverine waters are<p>particularly low in dissolved minerals, the mean TDS (Total Dissolved Salts) for<p>each site being largely lower than the global average for rivers (i.e. 100 mg/l,<p>Berner and Berner, 1987). Calcium displays the same trend, with 5.7 mg/l for<p>African rivers in comparison with a global average of 13.4 mg/l. Only Matete area<p>exhibits a mean higher than these values. For dissolved silica, however, the<p>measured contents are close to the global average (i.e. 10.4 mg/l).<p>The values of the ionic balance are negative most of the time, suggesting an<p>excess in anions. The calculation of the charge balance has been realised for<p>each sampling location, during the two last campaigns (i.e. May 2007 - July 2007<p>and October 2008 – October 2009).<p>This study sheds some light on the groups of elements exhibiting a common<p>behaviour but reflecting different geochemical facies. The most important ones<p>are the following: (1) calcium bicarbonate facies: it corresponds to the water<p>run-off from silicate rocks (sandstone, quartzite). Magnesium is the second<p>dominant cation (after calcium) for the CFAM (“Confluence Fleuve Amont”)<p>sampling site, accounting for more than 20% of cation load. And (2) sodium<p>bicarbonate facies: it corresponds to the Kwambila sampling site, where sodium<p>is present as dominant cation and nitrates as dominant anion (after<p>bicarbonates). This sampling site is characterized by agricultural activities<p>entailing the use of nitrogen-rich fertilizers. Pig farming is also practiced in this<p>region. Theses human activities could therefore explain the predominance of<p>both sodium and nitrate in this area, irrespective of the season.<p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

The continuous demand on new residential and economic areas of the modern society has to face up with problems posed by polluted sites related to former industrial activities, typically located in suburbs areas. These sites, known as brownfields, are often located nearby navigable rivers to facilitate transport operations of industrial manufacturing, which increase their potential environmental threat due to the possible migration of pollutants in groundwater to surface water bodies through groundwater discharge. In this context, the objective of this research, performed in the scope of the FP6-IP AquaTerra project, was to contribute to a better assessment of the risk of groundwater contaminant dispersion for a brownfield located next to the Meuse River (Belgium), in a context where strong groundwater - surface water interactions prevail. The brownfield of interest corresponds to the site of the former coke factory of Flémalle. Resulting from industrial activities, soil and groundwater located in the alluvial aquifer are heavily contaminated with various types of organic (BTEX, PAHs, mineral oils...) and inorganic (As, Zn, Cd...) pollutants. To do so, detailed characterisation campaign was performed, consisting of, on the one hand, classical field experiments such as pumping tests, injection tests and tracer experiments; on the other hand, advanced and original field experiments such as detailed monitoring of groundwater - surface water interaction and dynamics, and the development and application of an innovative tracer technique, the Finite Volume Point Dilution Method (FVPDM), used to quantify and monitor groundwater fluxes. Monitoring and field works data was subsequently used to develop and calibrate a groundwater flow model using the finite difference code MODFLOW, with an automatic parameter estimation approach based on an original combined regional scale (zonation) and local scale (pilot points) approach. A transport model was also developed using MT3DMS and calibrated using tracer experiments performed in the brownfield. This groundwater flow and transport model was used to better quantify the dynamics of groundwater - surface water interactions and to model various scenarios of contaminant dispersion through the aquifer - river system. For these scenarios, benzene was considered because it is one of the main pollutants encountered in the site, its large solubility and mobility in groundwater and its acute toxicity. These scenarios were established considering various groundwater flow conditions (steady state vs. transient) and various hydrodispersive processes possibly affecting the mobility of benzene in groundwater, namely advection, hydrodynamic dispersion, sorption - desorption and, as evidenced by the research results of the University of Neuchâtel (Switzerland), benzene degradation under sulphate reducing conditions. These simulations indicate that benzene attenuation is mainly controlled by ongoing benzene degradation processes, aquifer heterogeneity and river stage fluctuations. Based on this analysis, the risk of benzene dispersion is low, and monitored natural attenuation (MNA) is a valuable option with (1) monitoring benzene at control planes downstream from the sources; (2) further investigation on risk of sulphate depletion in the alluvial aquifer; and (3) further investigation on mobilisation/immobilisation of heavy metals related to dynamics of organic pollutant plumes.

Le présent projet vise à documenter la nécessité d’augmenter notre connaissance de la présence des contaminants organiques tels que les médicaments dans l’environnement et d’évaluer leur devenir environnemental. On a étudié la présence de composés pharmaceutiques dans différents échantillons d'eau. On a focalisé nos efforts spécialement sur les échantillons d'eau de l'usine d'épuration de la Ville de Montréal et ses effluents, les eaux de surface avoisinantes et l’eau du robinet dans la région de Montréal. Pour ce faire, on a tout d’abord développé deux méthodes analytiques automatisées basées sur la chromatographie liquide avec extraction en phase solide (SPE) couplée à la chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse en tandem (LC-MS/MS). On a également étudié les performances des trois techniques d'ionisation à pression atmosphérique (API), pour ensuite les utiliser dans la méthode analytique développée. On a démontré que l'ionisation par électronébulisation (ESI) est une méthode d'ionisation plus efficace pour l'analyse des contaminants pharmaceutiques dans des échantillons de matrices très complexes comme les eaux usées. Une première méthode analytique SPE couplée à la LC-MS/MS a été développée et validée pour l'étude des échantillons complexes provenant de l'usine d'épuration de la Ville de Montréal et des eaux de surface près de l'usine. Cinq médicaments de prescription ont été étudiés: le bézafibrate (un régulateur de lipides), le cyclophosphamide et le méthotrexate (deux agents anticancéreux), l'orlistat (un agent anti-obésité) et l’énalapril (utilisé dans le traitement de l'hypertension). La plupart de ces drogues sont excrétées par le corps humain et rejetées dans les eaux usées domestiques en faisant par la suite leur chemin vers les usines municipales de traitement des eaux usées. On a pu démontrer qu'il y a un faible taux d’élimination à l'usine d'épuration pour le bézafibrate et l'énalapril. Ces deux composés ont aussi été détectés dans les eaux de surface sur un site à proximité immédiate de la décharge de l’effluent de la station d'épuration. i En observant la nécessité de l'amélioration des limites de détection de la première méthode analytique, une deuxième méthode a été développée. Pour la deuxième méthode, un total de 14 contaminants organiques, incluant trois agents anti-infectieux (clarithromycin, sulfaméthoxazole et triméthoprime), un anticonvulsant (carbamazépine) et son produit de dégradation (10,11-dihydrocarbamazépine), l'agent antihypertensif (enalapril), deux antinéoplastiques utilisés en chimiothérapie (cyclophosphamide et méthotrexate), des herbicides (atrazine, cyanazine, et simazine) et deux produits de transformation de l’atrazine (deséthylatrazine et déisopropylatrazine) ainsi qu’un agent antiseptique (triclocarban). Ces produits ont été quantifiés dans les eaux de surface ainsi que dans l’eau du robinet. L'amélioration des limites de détection pour cette méthode a été possible grâce à la charge d'un volume d'échantillon supérieur à celui utilisé dans la première méthode (10 mL vs 1 mL). D'autres techniques de confirmation, telles que les spectres des ions produits utilisant une pente d’énergie de collision inverse dans un spectromètre de masse à triple quadripôle et la mesure des masses exactes par spectrométrie de masse à temps d’envol, ont été explorées. L'utilisation d'un analyseur de masse à temps d’envol a permis la confirmation de 6 des 14 analytes. Finalement, étant donné leur haute toxicité et pour évaluer leur persistance et leur transformation au niveau du traitement des eaux potables, la cinétique d'oxydation du cyclophosphamide et de méthotrexate avec l'ozone moléculaire et des radicaux OH a été étudiée. Les constantes de dégradation avec l'ozone moléculaire ont été calculées et la qualité de l'eau après traitement a pu être évaluée. Le rendement du processus d'ozonation a été amélioré pour la cyclophosphamide dans les eaux naturelles, en raison de la combinaison de réactions directes et indirectes. Cette étude a montré que l'ozone est très efficace pour oxyder le méthotrexate mais que le cyclophosphamide serait trop lent à s’oxyder pour un traitement efficace aux conditions usuelles de traitement de l’eau potable. / This project aims to document the need to increase our knowledge of organic contaminants such as pharmaceuticals in the environment and to assess their environmental fate. We studied the presence of pharmaceutical compounds in different water samples. We studied their presence in wastewater samples from the treatment plant of the City of Montreal, effluents, surface and tap water. To do this we developed two analytical methods based on solid phase extraction (SPE) coupled to liquid chromatography -tandem mass spectrometry (LC-MS/MS). . The performance of three atmospheric pressure ionization (API) techniques was also studied for their subsequent use in the developed method. It was demonstrated that electrospray ionization (ESI) is a more effective ionization method for the analysis of pharmaceutical contaminants in samples as complex as wastewaters. A first analytical LC-MS/MS method, was developed and validated for the investigation of samples from the wastewater treatment plant and surface waters near the plant of Montreal. Five prescription drugs were studied: bezafibrate (lipid regulator), cyclophosphamide, and methotrexate (two anticancer agents), orlistat (an anti-obesity agent) and enalapril used in the treatment of hypertension. Most of these drugs are excreted by the human body in high percentages and released into domestic wastewaters, making their way to the municipal wastewater treatment plants. It was demonstrated that there is a low rate of elimination at the wastewater treatment plant for bezafibrate and enalapril. These two compounds were also detected in surface waters on a site close to the discharge of the treatment plant effluents. For this first analytical method we observed the necessity of improvement of the detection limits of the method. A second method was then developed to improve the detection limits and to study a total of 14 organic contaminants, including three antiinfective agents (clarithromycin, sulfamethoxazole and trimethoprim), an anticonvulsant (carbamazepine) and its degradation product 10,11-dihydrocarbamazepine, the iii antihypertensive agent (enalapril), two antineoplastic (methotrexate and cyclophosphamide), herbicides (atrazine, cyanazine, and simazine) and two transformation products of atrazine (desethylatrazine and déisopropylatrazine) and an antiseptic agent (triclocarban). These products were quantified in surface water and tap water. The improvement of the detection limits of this method was possible due to the loading of a greater sample volume than that used in the first method (10 mL vs 1 mL). Other confirmation techniques, such as the data-dependent reverse energy ramp scan on a triple quadrupole and accurate mass measurements on a time-of-flight mass spectrometer were explored. Using time-of-flight mass spectrometer determinations allowed the confirmation of six of the 14 analytes. Finally, due to their toxic properties, the oxidation kinetics of cyclophosphamide and methotrexate with molecular ozone and OH radicals was studied in bench scale. The degradation constants with molecular ozone were calculated and the water quality after treatment was assessed. The overall process performance was improved for cyclophosphamide in natural waters, due to the combination of direct and indirect reactions. The study showed that ozone is very effective for the oxidation of methotrexate, but cyclophosphamide is too slowly oxidized for an effective drinking water treatment under usual conditions.

Thèse (M.Sc.T.) -- Université du Québec à Chicoutimi, 2006. / La p. de t. porte en outre: Mémoire présenté à l'Université du Québec à Chicoutimi comme exigence partielle de la maîtrise en science[s] de la terre. CaQCU Bibliogr.: f. 120-125. Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU

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Les changements globaux sont aujourd’hui une réalité et les activités humaines à l’origine de ces bouleversements tendent à augmenter avec par exemple l’utilisation toujours plus importante de produits chimiques. Les pollutions résultantes peuvent alors avoir un fort impact sur les écosystèmes, en particulier ceux d’eaux douces de surface.Cette thèse a d’abord montré au travers d’un échantillonnage à haute fréquence d’une rivière typiquement méditerranéenne (la Têt), lors d’un évènement pluvieux intense caractéristique, que des phénomènes de multicontaminations ont lieu avec la présence dans les eaux naturelles de sels nutritifs, éléments trace métalliques, pesticides et produits pharmaceutiques entre autres. Ces phénomènes de contaminations multiples sont principalement liés aux débordements du réseau urbain d’évacuation des eaux qui ont lieu au travers des débordements de déversoirs d’orage. Cette étude a également montré, grâce à l’utilisation de la nouvelle technique de séquençage haut-débit MiSeq, que les changements dans les diversités structurelles des communautés bactériennes aquatiques de la matière en suspension évoluent principalement en fonction de l’hydrodynamique de la rivière, les plus fortes dissimilarités entre les communautés s’observant lors du pic de débit. Les paramètres physico-chimiques environnementaux ont également un impact majeur sur la structure des communautés, ce qui pourrait amener suite à l’exploration des taxons bactériens associés à une dynamique de contaminations caractéristiques, à la découverte de biomarqueurs spécifiques de ces phénomènes. / Global changes cannot be ignored nowadays and human activities causing these disruptions tend to increase with, for example, the growing use of chemicals. The resulting pollution can then have a strong impact on ecosystems, in particular those of fresh surface waters.This thesis first showed through a high-frequency sampling of a typically Mediterranean river (the Têt River), during a characteristic intense rainy event, that multicontaminations occur with the presence in natural waters of nutrients, trace metals, pesticides and pharmaceuticals among others. These multicontamination phenomena are mainly related to the overflows of the sewage system that take place through storm overflows. This study has also shown, through the use of the new MiSeq high-throughput sequencing technique, that changes in the structural diversities of aquatic bacterial communities of suspended matter evolve mainly according to the hydrodynamics of the river, the strongest dissimilarities between the communities being observed during peak flow. The physico-chemical environmental parameters also have a major impact on the structure of communities, which could lead to the exploration of bacterial taxa associated with a characteristic contaminations dynamic, to the discovery of specific biomarkers of these phenomena.