The objective of this research is double: 1) to study the factors associated with the problems of quality with drinking water on the physicochemical and biological level in the municipality of Abomey-Calavi in Benin ; 2)to study its relationships with public health. The goal is to bring on one hand, the tools of improvement to the quality of water and public health in this commune. In addition, to contribute to the reduction of the rate of morbidity and mortality generated by the diseases related to drinking water contamination in this locality Methods: For the purpase of this study, we made a preliminary investigation in the municipality (households 55898 and almost all the households have the traditional wells). In the same way the information provided by the National Society of Water in Benin gave the indications on the level koverage of drinkable water conveyance of the commune. This study carried out within a general logical framework of the durable development based on an DPSIR analysis in the municipality of Abomey-Calavi of the Atlantic district in Benin made it possible to provide information on the main sources of contamination of the drinking water. We also carried out a random sampling of 110 wells and 110 households by taking account into the geographical distribution of the households in the commune. We selected 60 taps and 60 households by random sampling for those using water drink distributed by the national Society of Water in Benin. In each zone or district, three households consuming either well water or tap water were drawn randomly. A retrospective study on the number of cases of the hydrous diseases and other symptoms of hydrous diseases was carried out by consultation of medical registers of the commune from 2007 to 2009. Cases of diarrhoeas used as basic variable of health were compared with the other cases of hydrous diseases available in the files. Results: The results show that: the most al the well water taken in the households has temperatures beyond the recommendation of the World Health Organization (25 °C) and 98.2 % have a pH below the normal which is 6.5 to 8.5. We note a strong mercury and cadmium, complete iron, aluminum, nitrate nitrite pollution of the sampled wells (n=110) which is respectively 32.73%, 11.82%,10%, 43.64%, 6.36% and 14.55%. The results of the bacteriological analysis of water revealed that the totality of the wells is contaminated. The germs identified during the analysis of the well water are: Escherichia coli, fecal streptococcus species, bacterial salmonella ,Shigella , Clostridium perfringens, staphylococcus species, Klebsiella pneumoniae and Pseudomonas aeruginosa Most frequent among these germs are: Escherichia coli (100%), Klebsiella pneumoniae (97.27%), bacterial salmonella and Shigella (96,36%) with regard to the coliformes and enterobacteries. As for the cocci with Gram (+) they are staphylococcus species (97.27%) and the fecal streptococcus (88.18%). It is useful to stress that all the wells are strongly contaminated by Clostridium perfringens (95.45%). The differences between the respective prevalence of parasitic coprology, uroculture, diarrhoeas, pains abdominal and saddles bloody for exposed (45.4%, 71.8%, 76.4% and 59.1%) : those who consume the water of wells not exposed (8.3%, 1.7%,13.3%, 16.7): those who consume tap water, are statistically significant (p<0.001). For diarrhoeas according to the characteristics of the people reached of hydrous diseases and other symptoms of hydrous diseases we have: • in 2007: - 18.9 %, 20%, 35,1% and 33.9 % of the patients respectively between 0 at 3 year, more 3 at 5 year more 5 at 55 year and more 55 at 85 years had presented diarrhoea with a statistically significant difference (p<0.05); - 45.2% of those which made an ascariasis had presented the diarrhoea with a statistically significant difference; - 87.7 % of those which presented a salmonellose made the diarrhoea with a statistically significant difference; - 52.2% those which presented gastro-enteritis had presented diarrhoea with a statistically significant difference; - and finally other infections found not being correlated with the variable diarrhoea, just as the profession, educational level and sex. • in 2008: - 40.5% of those which make the diarrhoeas present an ascariasis with a statistically significant difference; - 40 % of those which make the diarrhoeas present an amoebiasis with a statistically significant difference; - 43.5% of the subjects which make the diarrhoeas present anaemias with a statistically significant difference. • in 2009 - 74.2%, 67.8%, 46.9%, 71.4% of those which make the diarrhoeas are respectively not provided education for, of primary education, secondary level and of higher level with a statistically significant difference; - 74.7%, 62.5%, 55.6%, 45.8% of those which make the diarrhoeas are respectively without profession, of the workmen, tradesmen and of the civils servant with a statistically significant difference; - 81.7 % of those which make the diarrhoeas present a salmonellose with a statistically significant difference; - 90% those which make the diarrhoeas present an amoebiasis with a statistically significant difference. Conclusions: This study had enabled us to demonstrate that well water with domestic use in the municipality of Abomey-Calavi in Benin is of public health concern insofar as most of the wells were contaminated with in particular an incidence of 17,4% diarrhoeas. It arose that the problem of the availability of drinking water continued to be a major concern for the population. It is urgent to implement suitable technical provisions in order to improve the access to drinkable water in this community. As the drinkable water supply is a public prerogative, the authority which they came within province of health, hydraulics, or political world should develop anet work of terminals fountains of drillings equipped with pumps with arm for the water supply of good quality,a regional planning to avoid pathologies of hydrous origin and to improve health and water quality for the inhabitant in this commune. /L’objectif de cette recherche est double : 1) étudier les facteurs associés à la problématique de la qualité de l’eau de boisson sur le plan physico-chimique et biologique dans la commune d’Abomey-Calavi au Bénin ; 2) étudier ses liens avec la santé de la population. Le but est d’apporter d’une part, les outils d’amélioration à la qualité de l’eau et à la santé des populations dans cette commune. D’autre part, de contribuer à la réduction du taux de morbidité et de mortalité engendrée par les maladies liées à la contamination de l'eau de boisson dans cette commune. Méthodes: Pour la réalisation de cette étude, nous avons fait une enquête préliminaire dans la commune qui nous a permis d’avoir une idée sur le nombre de ménages (55898) et de constater que presque tous les ménages disposent des puits traditionnels. De même les renseignements fournis par la Société Nationale des Eaux du Bénin ont donné les indications sur le niveau de couverture d’adduction d’eau potable de la commune. Cette étude réalisée dans un cadre logique général du développement durable basé sur une analyse DPSIR dans la commune d’Abomey-Calavi du département de l’Atlantique au Bénin, a permis de fournir des informations sur les principales sources d’eau de boisson. Nous avons également procédé à un tirage aléatoire de 110 puits et de 110 ménages en tenant compte de la répartition géographique des ménages de la commune. Nous avons sélectionné 60 robinets et 60 ménages par tirage aléatoire pour ceux qui sont alimentés par l’eau de boisson distribuée par la société nationale des eaux du Bénin. Dans chaque zone ou quartier, trois ménages consommant de l’eau de puits ont été tirés au hasard et ensuite un puits et robinet ont été tirés au sort parmi les puits et robinets de ces 3 ménages. L’étude rétrospective sur le nombre de cas des maladies hydriques et autres symptômes de maladies hydriques a été réalisée par consultation de registres sanitaires de la commune de 2007 à 2009. Les cas de diarrhées utilisés comme variables principales de santé ont été comparés aux autres cas de maladies hydriques dont les données étaient disponibles dans les dossiers. Résultats : Les résultats avaient montré que : la quasi-totalité des eaux de puits prélevées dans les ménages avaient des températures au-delà de la recommandation fixée par l’Organisation Mondiale de la Santé qui était de 25 °C et 98,2 % avait un pH en dessous de la normale qui était de 6,5 à 8,5. Sur les 110 puits prélevés, nous avions noté une forte pollution en nitrites en nitrates, en aluminium, en fer total, en cadmium et en mercure qui étaient respectivement de 32,73%, 11,82%,10%, 43,64%, 6,36% et 14,55% . Les résultats de l’analyse bactériologique des eaux avaient révélé que la totalité des puits prélevés étaient contaminés. Les germes indice de pollution bactériologique que nous avions identifiés au cours de l’analyse de l’eau de puits étaient : Escherichia coli, Streptococcus faecalis, Salmonella Spp ,Shigella Spp ,Clostridium perfringens, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae et Pseudomonas aeruginosa . Les plus fréquents parmi ces germes étaient : Escherichia coli (100%), Klebsiella pneumoniae (97,27%) , Salmonella Spp et Shigella Spp (96,36%) en ce qui concernait les coliformes et entérobactéries. Quant aux cocci à Gram(+) il s’agissait des Staphylococcus aureus (97,27%) et des streptococcus faecalis (88,18%). Il était utile de souligner que tous les puits étaient fortement contaminés par le Clostridium perfringens (95,45%). Les différences entre les prévalences respectives de coprologie parasitaire, uroculture, diarrhées, douleurs abdominales et selles sanguinolentes chez les exposés (45,4%, 71,8%, 76,4% et 59,1%) c’est-à-dire ceux qui consommaient l’eau de puits et chez les non exposés (8,3%, 1,7%, 13,3%, 16,7) c’est-à-dire ceux qui consommaient l’eau de robinet étaient statistiquement significatives (p<0,001). Pour le pourcentage de diarrhées en fonction des caractéristiques des personnes atteintes de maladies hydriques et autres symptômes de maladies hydriques nous avions : • en 2007 : - 18,9 % ; 20% ; 35,1% et 33,9 % des patients respectivement entre 0 à 3 ans, plus de 3 ans à 5 ans plus de 5 à 55 ans et plus de 55 à 85 ans avaient présenté de la diarrhée avec une différence statistiquement significative (p<0,05); - 45,2% de ceux qui faisaient une ascaridiose avaient présenté la diarrhée avec une différence statistiquement significative; - 87,7 % de ceux qui présentaient une salmonellose avaient présenté de la diarrhée avec une différence statistiquement significative ; -52,2% de ceux qui présentaient une gastro-entérite avaient présenté de la diarrhée avec une différence statistiquement significative ; - et enfin les autres infections trouvées n’étant pas corrélé avec la variable diarrhée, de même que le niveau d’instruction, la profession et le sexe. • en 2008 : - 40,5% de ceux qui présentaient une ascaridiose avaient présenté les diarrhées avec une différence statistiquement significative; - 40 % de ceux qui présentaient une amibiase avaient présenté des diarrhées avec une différence statistiquement significative ; - 43,5% des sujets qui présentaient des anémies avaient présenté des diarrhées avec une différence statistiquement significative. • en 2009 : - 74,2% ; 67,8% ; 46,9% ; 71,4% de ceux qui étaient respectivement non scolarisé, de niveau primaire, secondaire et de niveau supérieur avaient présenté des diarrhées avec une différence statistiquement significative; - 74,7% ; 62,5% ; 55,6% ; 45,8% de ceux qui étaient respectivement sans profession, des ouvriers, commerçants et des fonctionnaires avaient présenté des diarrhées avec une différence statistiquement significative; - 81,7 % de ceux qui présentaient une salmonellose présentaient les diarrhées avec une différence statistiquement significative ; - 90% ceux qui présentaient une amibiase avient présenté les diarrhées avec une différence statistiquement significative. Conclusion : Cette étude nous a permis de noter à travers les résultats obtenus que la qualité des eaux de puits à usage domestique dans la commune d’Abomey-Calavi au Bénin pose un problème de santé publique dans la mesure où l’ensemble des puits sont contaminés avec une incidence notamment de diarrhées de 17,4%. Il ressort que le problème de la disponibilité de l’eau potable continue d’être une préoccupation majeure pour la population. Il est urgent de mettre en œuvre des dispositions techniques appropriées afin d’améliorer l’accès à l’eau potable dans cette communauté. Comme l’alimentation en eau potable est une prérogative publique, les autorités qu’elles soient du domaine de la santé, de l’hydraulique, ou du monde politique doivent développer l’installation de bornes fontaines, l’implantation de forages équipés de pompes à bras pour l’alimentation en eau de bonne qualité , l’aménagement du territoire dans cette commune pour éviter les pathologies d’origine hydrique et améliorer la santé et la qualité de l’eau pour les habitants.

Maintenir la qualité des ressources en eau est l'un des défis majeurs auxquels la société d’aujourd’hui doit faire face. Il est donc primordial que ce critère soit intégré correctement dans les méthodes d’analyse d’impacts environnementaux, tel que l’Analyse du Cycle de Vie (ACV). Cependant, l’estimation de la qualité de l’eau et la manière dont cette information est utilisée dans les modèles d’évaluation d’impacts soulève un certain nombre de challenges méthodologiques, d’où la problématique de recherche : « Comment considérer la qualité de l’eau dans l’évaluation des impacts de l’utilisation de l’eau en ACV, de l’inventaire aux Aires de Protection ? ». Ce travail de thèse propose dans un premier temps une étude approfondie du rôle et de la nécessité de l’information « qualité de l’eau » dans l’évaluation des impacts de plusieurs type d’utilisation d’eau (usage consommatif, dégradatif et amélioration de la qualité). Cette étude s’applique aux différentes chaines de causalité de manière mécanistique, jusqu’aux trois Aires de Protection (AoP) santé humaine, qualité des écosystèmes et ressources naturelles. Afin d’améliorer la compréhension et la considération des impacts de l’utilisation de l’eau sur l’AoP ressources naturelles, un cadre théorique consensuel élaboré en collaboration avec WULCA (le groupe Water Use in LCA, de l’UNEP-SETAC Life Cycle Initiative) est défini. Ce cadre fournit une base solide pour l’élaboration cohérente de méthodes d’analyse d’impacts, permettant d’évaluer la diminution irréversible de la disponibilité physique de l'eau douce et/ou de son degré d'utilisabilité pour les générations futures. La thèse se conclut par le développement d’un modèle de caractérisation d’impacts de la dégradation des ressources en eau causée par des émissions. Des facteurs de caractérisation sont calculés pour cinq métaux, au niveau midpoint. L’application de ces indicateurs permet d’améliorer l’interprétabilité des résultats concernant les défis futurs liés aux ressources en eau ainsi que les résultats des impacts sur la santé humaine liés aux problèmes de qualité d’eau / Maintaining the quality of water resources is one of the major challenges society faces today. It is therefore essential that this criterion be properly integrated into environmental impact assessment methods, such as Life Cycle Assessment (LCA). However, the estimation of water quality and how this information is used in impact assessment models raises a number of methodological challenges; hence, the general research question is “How to consider water quality in water use impact assessment in LCA, from inventory to Areas of Protection?” This thesis first provides a detailed study about the role and necessity of "water quality" information in assessing impacts of different types of water use (consumptive and degradative use, as well as quality improvement). This study applies to the different cause-effect chains in a mechanistic way, in view of the three Areas of Protection (AoP) human health, ecosystem quality and natural resources. In order to improve the understanding and consideration of the water use impacts on the AoP natural resources, a consensual framework, developed jointly with WULCA (Water Use in LCA group of the UNEP-SETAC Life Cycle Initiative), is presented. This framework provides a solid basis for the consistent development of impact characterization models to assess the irreversible reduction in physical availability of freshwater and its quality-based usability for future generations. The thesis ends with the development of a characterization model for water resource degradation impacts caused by emissions. Characterization factors are calculated for five metals at the midpoint level. The application of these indicators improves the interpretability of LCA results regarding future water resource challenges and water-quality related impacts on human health.

Le transport de contaminants, l’altération des roches ainsi que les grands cycles biogéochimiques sont contrôlés par les temps de séjour de l’eau. Ces temps de séjour représentent le temps de transit durant lequel l’eau « voyage » dans un bassin versant. Contraindre ces temps de transit est donc un enjeu essentiel pour quantifier l’impact de l’homme sur la qualité de l’eau en rivières et dans les aquifères et pour évaluer la résilience des écosystèmes aquatiques continentaux. Cependant, les rivières comme les nappes phréatiques sont constituées d’un mélange d’eau de différents âges (une distribution des temps de transit ou des temps de résidence) qui varie avec le temps, en fonction des aléas météorologiques et climatiques, rendant difficile leur caractérisation ainsi que leur prédiction. Dans cette thèse, nous inférons ces temps de résidence à l’aide de traceurs géochimiques et de modèles guidés par les données. Nous montrons comment cette connaissance permet de quantifier l’altération des roches cristallines. Nous développons ensuite un cadre original de modélisation à base physique, capable de représenter la variabilité saisonnière et interannuelle des débits et des temps de transit mesurés en rivière. Nous montrons comment le processus de battements de nappes et son interaction avec les couches perméables du sol mène à la génération d’un ruissellement qui explique les fluctuations saisonnières de qualité de l’eau en rivières, traduites par des mesures de silice dissoute. Enfin, nous esquissons un cadre général de représentation de la réactivité à l’échelle du versant capable de rendre compte des processus biogéochimiques. En effet, représenter la dégradation des éléments réactifs (oxygène, nitrates, carbone) permettra d’évaluer les mesures de réduction d’intrants agricoles, de prédire l’évolution long terme de ces solutés en rivières, et donc leur potentiel d’eutrophisation ainsi que d’évaluer des mesures pour réconcilier agriculture et environnement. Cette réactivité apparaît comme le dernier maillon manquant pour comprendre, mesurer et prédire, les impacts anthropiques sur la zone critique. / Groundwater travel time controls contaminant transport, weathering processes and biogeochemical cycles. Groundwater travel time is a fundamental descriptor characterizing the transit time of water inside the catchment, from precipitation events to the streams. Quantifying these transit times is pivotal to predict the impact of anthropogenic pressure and assess freshwater ecosystems resilience. However, streamwater and groundwater are a mixture of water of different ages (the transit time and the residence time distribution), which vary according to climatic forcings. This makes difficult its characterization and prediction. Here we infer residence times with geochemical tracers and data-driven models. We show how this can be constrained by silicate weathering at the catchment scale. We then develop a novel process-based framework, which can model discharge and transit time seasonal and interannual variabilities. We identify water table fluctuations, its interaction with permeable soil layers and the resulting subsurface stormflow generation as a key process for seasonal water quality variations described by dissolved silica measurements. Finally, we draw a reactivity framework to represent biogeochemical processes. Indeed, evaluating reactive solute degradation is needed to assess the efficiency of reducing fertilizer loads, to predict the long term evolution of in stream solute concentrations and the eutrophication potential of freshwater bodies. Modeling the reactivity at the catchment scale is the missing link to understand, quantify and predict the effect of anthropogenic pressure on the critical zone.

Les retenues de barrage sont l’objet d’enjeux sociétaux, économiques et environnementaux. Leur présence affecte le transit naturel de l’eau et de la charge sédimentaire associée. Selon les cycles hydrologiques et leur exploitation, la remobilisation des sédiments accumulés et des contaminants associés est plus ou moins marquée. Dans ce contexte, cette étude a pour principal objectif de déterminer l’évolution des teneurs, flux et spéciation des éléments métalliques au cours des phases d’accumulation et de remobilisation sédimentaire naturelles et influencées. Pour ce faire, une étude de terrain de 19 mois à l’amont et à l’aval de l’ouvrage a été effectuée en conditions courantes et événementielles d’exploitation. Le suivi de deux opérations de chasses d’hydrocurage, destinées à l’évacuation des sédiments de la retenue par ouverture des vannes de fond du barrage en période de hautes eaux, a notamment été réalisé. L’impact des différents paramètres physicochimiques (ratio solide/liquide, pH, potentiel redox, séchage) sur le devenir et la spéciation des éléments métalliques ainsi que les différents mécanismes associés ont quant à eux été évalués à l’aide d’expériences de laboratoire, d’études statistiques et de modélisation. Les résultats ont montré qu’en période d’exploitation courante, la présence de l’ouvrage induit une discontinuité amont/aval des teneurs, flux et partition des éléments métalliques, amplifiant notamment l’influence du pH sur leur spéciation et mobilité du fait de l’artificialisation des conditions d’écoulement. Lors des opérations d’exploitation événementielle par chasse d’hydrocurage, la modification des conditions de pH, d’oxydoréduction et de ratio S/L au sein du cours d’eau aval lors du passage de la charge sédimentaire augmente les teneurs en As, Fe et Mn solubilisés via des phénomènes de désorption et de dissolution des oxydes métalliques. Néanmoins, étant donné la faible mobilité des éléments métalliques et la stabilité des phases porteuses, les flux dissous restent minoritaires par rapport aux flux particulaires. La réalisation fréquente des opérations de chasse permet de minimiser les flux sédimentaire et métallique mis en jeu au cours du temps, limitant par conséquent son impact sur le cours d’eau aval. / Dam reservoir contexts concentrate social, economic and environmental issues. Their presence modifies both natural water and sediments continuity. Water level can be stable or fluctuate according to hydrological cycles and exploitation, leading to more or less pronounced sediments and associated contaminants remobilization. In such context, this work aims at studying spatio-temporal changes in concentrations, fluxes as well as speciation of metallic elements during natural and anthropologically-driven sediments accumulation and resuspension phases. For this purpose, a 19 months field survey was performed upstream and downstream from the dam during both routine and exceptional exploitation. The water and sediments quality during two sluicing events, performed in order to re-erode deposited reservoir sediments and flush them downstream through the bottom valves of the dam during high flows, were notably monitored. As for the influence of the main physicochemical parameters (i.e., solid/liquid ratio, pH, redox potential, drying) on metallic elements fate and speciation as well as the different processes involved, they were studied through laboratory experiments, statistical analyses and modeling. Results highlighted that during routine exploitation, dam presence leads to a significant discontinuity in metallic element dissolved concentrations, fluxes and speciation, mainly through pH changes magnified by water flow artificial lowering. During sluicing management, the high local pH, redox and S/L changes of the downstream water, mainly following maximum sediments release, enhance As, Fe and Mn solubilization through desorption or metallic oxydes dissolution. Nevertheless, given the overall low mobility of the metallic elements and bearing phases stability, dissolved fluxes remain far lower than particular ones. Recurrent sluicing management permits to minimize sediments and metallic fluxes, limiting toxicity towards aquatic biota.

Alors que les législations françaises et européennes fixent des objectifs ambitieux de protection de la qualité des eaux, les problèmes de pollution par les nitrates et les pesticides utilisés en agriculture persistent en France. Dans ce contexte, l’agriculture biologique qui n’utilise ni produits phytosanitaires ni engrais de synthèse, apparait de plus en plus comme une solution possible pour gérer ces problèmes « à la source ». Un objectif de développement de l’agriculture biologique dans les aires d’alimentation des captages en eau potable a ainsi été inscrit dans la loi Grenelle 1 en 2009. Cette thèse analyse pourquoi et comment l’agriculture biologique s’est trouvée convoquée pour répondre aux problèmes de pollution de l’eau. Elle repose sur une analyse multiniveaux des changements en cours, du niveau global de la conception des politiques publiques jusqu’à celui des agriculteurs, cible principale de cette politique en passant par le niveau territorial de mise en oeuvre de projets associant développement de l’agriculture biologique et protection de la qualité de l’eau. Dans un premier temps, l’évolution des politiques de l’eau et de l’agriculture et des référentiels sectoriels qui les sous-tendent est retracée afin de comprendre comment cette mise en relation entre « agriculture biologique et qualité de l’eau » a pu apparaitre dans l’action publique. Dans un second temps, une analyse de quatre projets territoriaux permet d’étudier comment les acteurs locaux se saisissent de cette convocation et s’engagent dans l’action. Une attention particulière est portée à l’analyse des réseaux d’acteurs impliqués et à celle de la diversité des échelles spatiales auxquelles les projets sont mis en oeuvre. Dans un troisième temps, ce sont les représentations qu’ont les agriculteurs de l’enjeu eau et de l’objectif de développement de l’agriculture biologique qui lui est associé qui sont étudiées. Notre discussion est consacrée aux apports des concepts et des méthodes de la géographie à la compréhension des dynamiques de développement territorialisé de l’agriculture biologique. Enfin, nous ouvrons des perspectives de recherche en termes d’analyse des transitions écologiques de l’agriculture, thématique qui a jusqu’ici été peu investie par les géographes. / The conservation of water resources is a major issue in France because of the increasing problem of water pollution by nitrates and pesticides used in agriculture. In this context, organic farming is seen as a promising solution to this problem because of its Regulation that prohibits the use of chemical fertilisers and pesticides. In 2009, the Grenelle Law stated that priority should be given to organic farming in water catchment areas. This research aims at analysing why and how organic farming has been called in to tackle water pollution problems. It is based on a multi-level analysis. Firstly, the evolution over time of water and agriculture policies (as well as the sectorial paradigms that underly them) is analysed in order to understand how « organic farming » and « the protection of water ressources » came to be associated in public policies. Secondly, a case study is carried out to analyse how local stakeholders take up this idea in setting up projects aimed at developing organic farming toprotect water quality. Particular attention is paid to investigating the stakeholder networks andthe geographical scales at which the projects are implemented. Thirdly, social representations that farmers have of the water question and of organic farming are studied. To conclude, this work examines the contribution of geography to the understanding of an emerging feature: the place-based development of organic farming to tackle environmental problems. It creates new research perspectives related to the analysis of ecological transitions of agriculture, a topic that was so far largely ignored by geographers.

Les virus entériques sont à l’origine de pathologies liées au péril fécal et dans l’état actuel des connaissances, la recherche des indicateurs de pollution fécale conventionnels (i.e. Escherichia coli, entérocoques) peut s’avérer inefficace pour évaluer le danger viral. La définition d’autres indicateurs pour gérer le danger lié à la présence des virus entériques dans les matrices hydriques et alimentaires est aujourd’hui nécessaire. Parmi eux, les bactériophages ARN F-spécifiques (FRNAPH) présentent plusieurs intérêts. Ces virus d’origine entérique sont présents en quantité importante dans les eaux usées. Très proches des virus entériques en termes de structure, ces microorganismes présentent l’avantage d’être facilement cultivables. Ils sont enfin souvent étudiés pour déterminer l’origine d’une pollution fécale (i.e. humaine ou animale). Certaines limites leur sont cependant fréquemment associées, que ce soit en termes de corrélation avec les pathogènes entériques ou concernant leur potentiel pour discriminer l’origine d’une pollution. Dans ce contexte, l’objectif du travail présenté ici était de préciser l’intérêt des FRNAPH en tant qu’indicateurs de pollution fécale mais aussi en tant qu’indicateurs de pollution virale dans l’environnement et les coquillages. Ces travaux ont permis dans un premier temps d’améliorer la capacité des FRNAPH à identifier les contaminations d’origine humaine. Nos résultats soulignent par ailleurs la plus-value apportée par la recherche des FRNAPH en cas de pollution fécale massive, en particulier si on s’intéresse à la contamination des coquillages. En effet, contrairement aux indicateurs bactériens, l’accumulation des FRNAPH ainsi que leur persistance dans ces aliments est très comparable à celles des virus entériques (i.e. norovirus). Enfin, en utilisant des méthodes de détection comparables, une forte corrélation entre la présence des FRNAPH d’origine humaine et celle des norovirus a été observée dans les coquillages. Compte tenu de ces résultats, une méthode de détection assurant la détection sensible des FRNAPH infectieux d’origine humaine dans différents types de matrices hydriques ou alimentaires (e.g. eaux de surface, fruits de mer, fruits rouges, salades) est proposée pour améliorer la gestion du danger viral / Enteric viruses are a leading cause of fecal-oral route transmitted diseases and currently, conventional fecal indicator bacteria (i.e. Escherichia coli, enterococcus) fail to assess this kind of hazard. In this context, the use of more efficient indicators to assess the hazard linked to viruses in water or foodstuff is required. F-specific RNA bacteriophages (FRNAPH) present numerous benefits for this purpose. Of enteric origin, these viruses are found in high concentrations in wastewater. Sharing many structural similarities with pathogenic enteric viruses, FRNAPH are easily cultivable and their potential to track the origin of the pollution is also often investigated. However, some limits are still associated with these indicators, regarding to their ability to track the origin of the pollution or concerning the lack of correlation with pathogens. In this context, the aim of this work was to make clear the potential of FRNAPH as fecal and as viral indicators in environmental waters and shellfish. As a first step, their ability to track human pollution was optimized. In addition, our results underlined the gains bringing by FRNAPH detection, especially when focusing on shellfish microbiological quality management. Indeed, unlike fecal indicator bacteria, the accumulation of FRNAPH and their persistence in shellfish have been found to be close to that of enteric viruses (i.e. norovirus). Furthermore, when using comparable methods for their detection, high correlation was observed between human FRNAPH and norovirus in shellfish. Taking into account these observations, a sensitive method allowing the detection of infectious FRNAPH of human origin was developed to improve viral hazard management in water and food commodities (e.g. environmental waters, shellfish, soft fruits, leaf)

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2015-12-03T16:28:18Z No. of bitstreams: 1 fabianoamarantedefreitas.pdf: 16474266 bytes, checksum: bae419525a902453bbb8cb2e600b89f3 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2015-12-03T21:29:27Z (GMT) No. of bitstreams: 1 fabianoamarantedefreitas.pdf: 16474266 bytes, checksum: bae419525a902453bbb8cb2e600b89f3 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-12-03T21:29:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 fabianoamarantedefreitas.pdf: 16474266 bytes, checksum: bae419525a902453bbb8cb2e600b89f3 (MD5) Previous issue date: 2015-03-31 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Na atual conjuntura neoliberal, o bem água tem sido transformado em um dos principais “objetos” de compra e venda. As crises de gestão, agravadas pela diminuição das chuvas dos últimos anos colocou em cheque a garantia do acesso a esse bem. A Represa de São Pedro é um exemplo característico dessa situação. Atualmente supre cerca de 8% do abastecimento público de Juiz de Fora/MG. Sua bacia de contribuição sofre acelerado processo de ocupação e forte pressão imobiliária, onde a manutenção das Áreas de Preservação Permanente – APPs é deixada de lado. O monitoramento de variáveis limnológicas possibilita inferir sobre as condições do recurso hídrico, além de oferecer indicativos da dinâmica natural ou antrópica compreendida na bacia hidrográfica que irão refletir nas condições da água. Assim, a presente pesquisa teve por objetivo identificar as relações existentes entre o uso e cobertura da terra e a qualidade da água da Bacia de contribuição da Represa de São Pedro - BCRSP, monitorada através do levantamento de dados limnológicos, índice de qualidade das águas (IQAs) e análises estatísticas multivariadas. Foram analisados 15 parâmetros mensalmente durante o período de maio de 2012 a abril de 2014 em quatro pontos de monitoramento: nascente do córrego São Pedro – P1, exutório do córrego São Pedro (na represa) – P2, exutório do córrego Grota do Pinto (na represa) – P3 e captação – P4. A metodologia seguiu os preceitos de APHA (2012). Além disso, foi elaborada, através de imagens do satélite Landsat 8 e de dados disponibilizados pelo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística – IBGE, uma carta de uso e cobertura da terra da BCRSP extraindo as seguintes classes: mata, pasto, área com processo erosivo atuante, área ocupada, vegetação de alagado e represa. A quantificação dessas classes foi relacionada aos resultados das análises estatísticas e do IQA, contribuindo na verificação dos fatores atuantes sobre a qualidade e quantidade das águas. Procedeu-se à comparação dos resultados das variáveis pela Resolução do Conselho Nacional de Meio Ambiente (CONAMA) número 357 de 17 de março de 2005 e alguns parâmetros extrapolaram fortemente as prerrogativas estabelecidas para a classe 1 a qual o córrego São Pedro é enquadrado. Os IQAs da Companhia Ambiental do Estado de São Paulo (CETESB) e do Instituto Mineiro de Gestão das Águas (IGAM) adaptado foram utilizados no intuito de verificar as condições de qualidade das águas da bacia. O IQA médio no P1 e P4 pelo IGAM adaptado foi classificado como “bom”, já no P2 e P3 como “médio. Pelos critérios da CETESB não ocorreram distinções, classificando a água em todos os pontos como “boa”. A análise fatorial juntamente VIII com a análise de componentes principais (AF/ACP) foi empregada visando à identificação dos parâmetros mais influentes na variação total dos dados e quais carecem de monitoramento contínuo. A identificação dos fatores latentes às variáveis de destaque em cada componente permitiu inferir sobre os fenômenos que condicionam alterações na dinâmica dessas e assim corroborar na gestão. Os resultados da AF/ACP indicaram que a dinâmica das variáveis no P1 é complexa e se relaciona, na maioria das vezes, a fatores naturais que necessitam de maiores investigações. Nos demais pontos, pode-se dizer que o escoamento superficial e a poluição pontual por despejos de esgoto se caracterizaram como os principais fatores latentes às componentes encontradas após aplicação do fator Varimax – FV. Os resultados demonstraram o quanto a ocupação desordenada e o elevado revolvimento de terras influenciam negativamente na qualidade das águas do manancial em questão. Concluiu-se que os resultados de todas as análises apontaram para um problema comum: os interesses especulativos sobressaem aos interesses comuns. / Dans l’actuelle conjoncture néolibérale, l’eau s’est transformée en une des principales marchandises. Les crises de gestion, aggravées par la diminution des précipitations ont remis en question l’accès à ce bien. Le réservoir de São Pedro est un exemple caractéristique de cette situation. Il participe actuellement à 8% de l’approvisionnement en eau potable de Juiz de Fora/MG. Son bassin de contribution est impacté par un processus d’occupation et une forte pression immobilière, la conservation des Aires de Protection Permanente – APPs est laissée de côté. La surveillance des variables limnologiques permet de définir l’état de la ressource hydrique, en plus de d’offrir des informations sur la dynamique naturelle ou anthropique du bassin versant et qui se reflètent sur la qualité de l’eau. Ainsi, la présente recherche a eu pour objectif d’identifier les relations existantes entre l’usage et la couverture du sol, et la qualité de l’eau dans le bassin de contribution du réservoir de São Pedro, surveillée á travers les variables limnologiques, Indices de Qualité de l’Eau (IQEs), et des analyses statistiques multi-variées. Quinze paramètres de qualité de l’eau ont été analysés mensuellement durant la période de Mai 2012 à Avril 2014 pour quatre points de collecte : Source du ruisseau São Pedro – P1, embouchure du ruisseau São Pedro (dans le réservoir) – P2, embouchure du ruisseau Grota do Pinto (dans le réservoir) – P3 et captage dans le réservoir – P4. La méthodologie a suivi les préceptes de l’APHA (2012). En outre, une carte d’usage et couverture du sol fut élaborée à partir des images du satellite Landsat 8 et de données mises à disposition par l’Institut Brésilien de Géographie et de Statistiques – IBGE, délimitant les classes suivantes : forêt, pâturage, zones subissant un processus érosif, aires occupées, lit majeur et réservoir. Cette carte d’usage et occupation du sol a été corrélée avec les résultats des analyses statistiques et de l’IQE, et a contribué à la vérification des facteurs qui influent sur la quantité et la qualité de l’eau. Il a été procédé à la comparaison des résultats des analyses avec les valeurs de la Résolution du Conseil National de l’Environnement (CONAMA) numéro 357 du 17 Mars 2005 et quelques paramètres dépassent lourdement les prérogatives établies pour la Classe 1 à laquelle le ruisseau São Pedro appartient. Les IQEs de la Compagnie Environnementale de l’État de São Paulo (CETESB) et de l’Institut du Minas Gerais de Gestion des Eaux (IGAM) adapté ont été utilisés pour vérifier la qualité des eaux du bassin de contribution. L’IQE moyen pour les points P1 et P4 selon l’IGAM adapté fut « bon » et pour le P2 et le P3 il fut « moyen ». Selon les critères de la CETESB il n’y a pas eu de distinctions entre les points, tous les points ont été classifiés comme « bon ». L’Analyse X Factorielle conjointement avec l’Analyse en Composantes Principales a été employée pour l’identification des paramètres les plus influents dans la variation totale des données et donc ceux qui seraient les plus intéressants de surveiller régulièrement. L’identification des facteurs latents aux paramètres de qualité l’eau ont permis d’inférer sur la nature des phénomènes qui conditionnent les altérations de ces paramètres et ainsi collaborer dans la gestion du bassin versant du réservoir. Les résultats de l’AF/ACP indiquèrent que la dynamique des paramètres de qualité de l’eau pour le P1 est complexe et qu’elle est due, la plupart du temps, à des facteurs naturels, nécessitant tout de même plus de recherches. Pour les autres points, le ruissellement et la pollution ponctuelle par des eaux d´égouts sont les variables latentes qui caractérisent les composantes principales (FV) après l’application de l’algorithme de rotation Varimax. Les résultats démontrèrent à quel point l’occupation désordonnée et les mouvements de terre dans le bassin de contribution influencent de manière négative les eaux destinés à l’approvisionnement public. Les résultats des analyses montrent un problème commun : les intérêts particuliers, spéculatifs, surpassent l’intérêt public.

La recherche porte sur les patrons de distribution longitudinale (amont-aval) et transversale (rive nord - rive sud) des communautés de crustacés planctoniques qui ont été analysés le long du fleuve Saint-Laurent entre le lac Saint-François et la zone de transition estuarienne, à deux hydropériodes en mai (crue) et en août (étiage). Les données zooplanctoniques et environnementales ont été récoltées à 52 stations réparties sur 16 transects transversaux en 2006. Au chapitre 1, nous présentons les principaux modèles écosystémiques en rivière, une synthèse des facteurs influençant le zooplancton en rivières et les objectifs et hypothèses de recherche. Au chapitre 2, nous décrivons la structure des communautés de zooplancton dans trois zones biogéographiques du fleuve et 6 habitats longitudinaux, ainsi que les relations entre la structure du zooplancton et la distribution spatiale des masses d’eau et les variables environnementales. Au chapitre 3, nous réalisons une partition de la variation des variables spatiales AEM (basées sur la distribution des masses d’eau) et des variables environnementales pour évaluer quelle part de la variation du zooplancton est expliquée par les processus hydrologiques (variables AEM) et les conditions locales (facteurs environnementaux). Le gradient salinité-conductivité relié à la discontinuité fleuve-estuaire a déterminé la distribution à grande échelle du zooplancton. Dans les zones fluviales, la distribution du zooplancton est davantage influencée par la distribution des masses d’eau que par les facteurs environnementaux locaux. La distribution des masses d’eau explique une plus grande partie de la variation dans la distribution du zooplancton en août qu’en mai. / The research aims to determine the distribution patterns of crustacean plankton along the longitudinal (west-east) and transversal (north shore - south shore) axes of the St. Lawrence River between Lake Saint-François and the estuarine transition zone, during two hydroperiods in May (high discharge) and August (low discharge). The zooplankton samples and the environmental data were collected at 52 stations distributed along 16 transversal transects in 2006. In chapter 1, we present the theoretical concepts of river ecosystem models, and a synthesis on the generative processes driving zooplankton spatial patterns in rivers. We also present our research objectives and hypotheses. In chapter 2, we describe spatial patterns of the zooplankton community structure in three biogeographic zones of the St. Lawrence and 6 longitudinal habitats, together with the relationships between zooplankton spatial structure and water masses spatial distribution and environmental characteristics. In chapter 3, we perform a variation partitioning procedure on spatial variables AEM (based on water masses spatial distribution) and environmental variables in order to assess how much of the zooplankton variation is explained by hydrological processes (AEM variables) and local conditions (environmental factors). The salinity-conductivity gradient related to the fluvial-estuary discontinuity determines the large-scale spatial patterns of the crustacean zooplankton. In the fluvial zones, the zooplankton distribution patterns are more influenced by the water masses spatial structure than by local environmental factors. The spatial distribution of the water masses explained more of the spatial structure of zooplankton communities in August than in May.

La recherche porte sur les patrons de distribution longitudinale (amont-aval) et transversale (rive nord - rive sud) des communautés de crustacés planctoniques qui ont été analysés le long du fleuve Saint-Laurent entre le lac Saint-François et la zone de transition estuarienne, à deux hydropériodes en mai (crue) et en août (étiage). Les données zooplanctoniques et environnementales ont été récoltées à 52 stations réparties sur 16 transects transversaux en 2006. Au chapitre 1, nous présentons les principaux modèles écosystémiques en rivière, une synthèse des facteurs influençant le zooplancton en rivières et les objectifs et hypothèses de recherche. Au chapitre 2, nous décrivons la structure des communautés de zooplancton dans trois zones biogéographiques du fleuve et 6 habitats longitudinaux, ainsi que les relations entre la structure du zooplancton et la distribution spatiale des masses d’eau et les variables environnementales. Au chapitre 3, nous réalisons une partition de la variation des variables spatiales AEM (basées sur la distribution des masses d’eau) et des variables environnementales pour évaluer quelle part de la variation du zooplancton est expliquée par les processus hydrologiques (variables AEM) et les conditions locales (facteurs environnementaux). Le gradient salinité-conductivité relié à la discontinuité fleuve-estuaire a déterminé la distribution à grande échelle du zooplancton. Dans les zones fluviales, la distribution du zooplancton est davantage influencée par la distribution des masses d’eau que par les facteurs environnementaux locaux. La distribution des masses d’eau explique une plus grande partie de la variation dans la distribution du zooplancton en août qu’en mai. / The research aims to determine the distribution patterns of crustacean plankton along the longitudinal (west-east) and transversal (north shore - south shore) axes of the St. Lawrence River between Lake Saint-François and the estuarine transition zone, during two hydroperiods in May (high discharge) and August (low discharge). The zooplankton samples and the environmental data were collected at 52 stations distributed along 16 transversal transects in 2006. In chapter 1, we present the theoretical concepts of river ecosystem models, and a synthesis on the generative processes driving zooplankton spatial patterns in rivers. We also present our research objectives and hypotheses. In chapter 2, we describe spatial patterns of the zooplankton community structure in three biogeographic zones of the St. Lawrence and 6 longitudinal habitats, together with the relationships between zooplankton spatial structure and water masses spatial distribution and environmental characteristics. In chapter 3, we perform a variation partitioning procedure on spatial variables AEM (based on water masses spatial distribution) and environmental variables in order to assess how much of the zooplankton variation is explained by hydrological processes (AEM variables) and local conditions (environmental factors). The salinity-conductivity gradient related to the fluvial-estuary discontinuity determines the large-scale spatial patterns of the crustacean zooplankton. In the fluvial zones, the zooplankton distribution patterns are more influenced by the water masses spatial structure than by local environmental factors. The spatial distribution of the water masses explained more of the spatial structure of zooplankton communities in August than in May.

L’objectif de cette thèse est de caractériser les Rejets Urbains par Temps de Pluie (RUTP) et leur flux au niveau des exutoires d’eaux pluviales de trois sous-bassins majeurs de l'agglomération orléanaise. Pour cela des prélèvements ponctuels d’eau ont été effectués et un modèle conceptuel a été utilisé. Les trois sous-bassins : La Corne (463 ha), l'Egoutier (2080 ha) et Ormes (2256 ha) ont des occupations du sol différentes.D’une manière générale, la conductivité, la demande chimique en oxygène (DCO), la demande biochimique en oxygène (DBO5 et la DBO28), le carbone organique dissout (COD), l'azote total(NT), et les concentrations en anions et cations majeurs étaient plus élevés par temps sec que par temps de pluie indiquant un effet de dilution par les précipitations. Il a été mis en évidence un mélange des eaux pluviales avec des eaux usées dans le sous bassin d’Ormes. L’occupation des sols et les activités anthropiques influencent de manière significative la qualité du ruissellement. Par exemple, dans le sous-bassin de l’Egoutier, la présence d’une zone imperméable (industries et habitations) importante (40% de la surface) est responsable d’une augmentation des paramètresDBO5, DBO28, COD et NT.Les flux aux exutoires des différents paramètres de qualité de l’eau ont été évalués et comparés à ceux issus des quatre principales stations d’épuration (STEP) et à ceux de la Loire. La charge destrois sous-bassins urbains représente environ 166,61% de la charge des quatre STEP. Les trois sous bassins ont un faible impact sur la Loire en termes de flux annuels (environ 1,62% pour les MES par temps de pluie).Deux versions d’un modèle conceptuel dit d'accumulation/lavage-transport ont été évaluées pour estimer les flux de ruissellement des polluants ; la version classique et une version modifiée dans laquelle le paramètre accumulation des polluants a une forme logarithmique. Les performances des modèles étaient acceptables pour les MES et la DCO. Les coefficients de corrélation étaient supérieurs à 90% pour le sous bassin de l’Egoutier, par exemple. Pour les éléments traces métalliques en phase particulaire, la corrélation avec l’expérience était bonne également. D’une manière générale, lorsqu'un flux mesuré était inférieur à 1 kg.ha-1, les modèles n’étaient plus applicables.Des premiers essais de simulation de la qualité et la quantité de RUTP ont été effectués à partir de MIKE URBAN, qui équipe les deux logiciels de modélisation MOUSE et SWMM. Les hydrogrammes ont indiqué que le débit maximum obtenu avec SWMM était toujours inférieur à celui obtenu avec MOUSE. La qualité de l’eau (masse de MES) était toujours plus fortement impactée par le lessivage des MES dans le modèle MOUSE que dans SWMM.Ce travail constitue la première étape du travail d'évaluation de RUTP pour l'Agglomération orléanaise. Il constitue une base solide pour un futur programme de surveillance continue. / The objective of this thesis was to characterize urban runoff water at the level of stormwater outletson three major urban sub-basins of the Orléans agglomeration, covering land areas ranging in size from463 to 2257 ha and with contrasted land use. 11 individual rain events were sampled at runoff outletsbetween April 2015 and June 2017 and 10 campaigns were also carried out in dry weather.In general, it was observed that the conductivity, chemical oxygen demand (COD), biochemicaloxygen demand (BOD5 and BOD28), dissolved organic carbon (DOC), total nitrogen (NT), anions andmajor cations were found to be higher in dry weather conditions than in rainy weather. These resultsindicate a dilution effect due to precipitation.A mixture of rainwater and wastewater was also identified in the sub-basin of Ormes. Land use andhuman activities in the sub-basin studied were found to significantly influence the quality of the resultedrunoff from rainfall events. For example, in the Egouttier sub-basin 2, the presence of a large imperviouszone (industrial and residential, 40% of the surface area) was responsible for an increase in the parametersBOD5, BOD28, COD and NT.The flows at the outlets of the different water quality parameters were evaluated and compared withthose from the four main wastewater treatment plants (WWTP) and those from the Loire. The estimatedloads of the three sub-urban basins accounts for approximately 166.61% of the load of the four WWTP.The three sub-basins have a small impact on the Loire in terms of annual flows (about 1.62% for wetweather case).Two versions of a conceptual model of accumulation / washoff were evaluated to estimate pollutantrunoff; the classical version and a modified version in which the pollutant accumulation parameter has alogarithmic form. The performances of the models were found acceptable for the MES and the COD. TheNash-Sutcliffe (NS) coefficients were found as 0.84 and 0.85 for the two versions at the Egouttier subbasin.For trace elements in particulate phase, the correlation with the experimental measured value wasfound good as well. In general, when a measured flow was less than 1 kg.ha-1, the modified model was nolonger applicable.The first simulation tests of the quality and quantity of urban runoff were carried out with MIKEURBAN, which equips both MOUSE and SWMM modeling software. For water quantity, the hydrographsindicated that the maximum flow obtained with SWMM was always lower than that obtained with MOUSE.For water quality, TSS mass was still more strongly impacted by the leaching of TSS in the MOUSE modelthan in the SWMM model.This work can be considered as the first step of the evaluation work of RUTP for the Orléansagglomeration. It provides a solid foundation for a future monitoring program.