Dans le cadre du projet européen LIFE ArtWET (06 ENV/F/000133), deux zones tampons (ZTs), une zone humide artificielle (ZHA) et une zone tampon forestière (ZTF), situées à Bray (France), ont été évaluées pour leur efficacité à réduire la pollution par les pesticides venant d'un bassin versant agricole drainé de 46 ha. Traiter l'ensemble des volumes n'étant pas possible, une bonne stratégie de traitement semble être de cibler les volumes les plus concentrés en pesticides. Les trois ans de données indiquent en moyenne une réduction d'au moins 40 % des concentrations et des charges en pesticides dans les deux ZTs, bien qu'une forte variabilité ait été notée. L'isoproturon, un herbicide mobile, a donné les résultats les plus contrastés. Des expérimentations de traçage ont permis d'estimer le temps de rétention hydraulique à 66.5 h dans la ZHA. Les retards observés sur le transfert des pesticides à travers des ZTs semblent dus à l'adsorption, bien que des phénomènes de désorption soient aussi suspectés. Des sédiments et des plantes de la ZHA ainsi que du sol et de la litière de la ZTF ont été prélevés. Sur ces substrats, des molécules marquées au 14C ont permis de suivre la dégradation de l'époxiconazole (fongicide) en systèmes eau/substrats ainsi que l'adsorption et la désorption de l'isoproturon, du metazachlore (herbicide) et de l'époxiconazole. A part pour les plantes, les coefficients d'adsorption (Koc) des trois molécules sont dans les valeurs hautes des gammes de valeurs publiées indiquant un fort potentiel des substrats de ces ZTs pour la rétention des pesticides. La désorption est très faible pour l'epoxiconazole, mais assez élevée pour le metazachlore et l'isoproturon. La minéralisation de l'epoxiconazole est faible et lente mais des métabolites ont été observés, indiquant une dégradation partielle. L'adsorption-desorption semble être un phénomène important, notamment pour les ZTs où le temps de résidence est faible, laissant ainsi peu de temps pour la dégradation des molécules.

L’objectif de la thèse était de développer un procédé de traitement des lisiers de porc par zone humide artificielle (ZHA) adapté aux contraintes du climat méditerranéen ainsi qu’à celles des éleveurs porcins. Le lisier de porc présentant des teneurs en ammonium (NH4+) toxiques pour les espèces végétales, il a été nécessaire de prétraiter le lisier. Des expérimentations sur le prétraitement du lisier de porc par aération continue (30 jours) à petite (12 litres) et moyenne échelles (300 litres) ont donc été conduites, et ont permis une diminution des concentrations en NH4+ en dessous des seuils de tolérance végétale. Cependant, la volatilisation de l’ammoniac semble avoir été le processus majoritairement à l’origine des abattements observés (phénomène d'ihnibition). Afin d’améliorer la diminution du NH4+, des produits d’ensemencement microbiens commerciaux ont été utilisés sans que leur effet n'ait pu être mis en évidence. Lors des expérimentations à moyenne échelle, le lisier prétraité a été amendé en ZHA (mésocosmes constitués d’un filtre à écoulement vertical suivi d’un filtre à écoulement horizontal). La forte variabilité phénotypique en système expérimental des macrophytes sélectionnés et prélevés dans le milieu naturel environnant (Carex hispida, Typha latifolia, Carex cuprina, Iris pseudacorus, Alisma lanceolatum et Juncus effusus), a été illustrée. Lors des apports en lisier dans la ZHA, les espèces végétales ont répondu différement, soulignant l’intérêt des cortèges multi-spécifiques. Les premiers résultats épuratoires ont été probants. Cependant l’étude des processus épuratoires a mis en lumière la problématique de leur durabilité. / The aim of the thesis was to develop a treatment process of pig manure by constructed wetland (CW) and designed in order to be adapted to the Mediterranean climate constraints and those of pig farmers. However hog manure has concentrations above 2 g.l-1 of ammonium (NH4+), toxic to the plants. It is therefore necessary to establish a slurry pre-treatment step. The thesis has included experiments including pre-treatment of pig slurry by continuous aeration (30 days) to small (12 liters) and medium scale (300 liters). Commercial products for microbial seeding were also used. The results showed that the aeration of pig manure did allow lower concentrations of NH4+ below plant tolerance threshold. However, the ammonia volatilization process appears to be the leading cause behind the observed reductions (inhibition phenomenom). No effect could be demonstrated for microbial treatments. During meso-scale experiments, the CW was amended with the pre-treated slurry (mesocosms made of a vertical flow filter followed by a horizontal flow filter). As a first step, the high phenotypic variability of macrophytes (taken from the natural environment) in experimental system was illustrated and discussed. After manure application, the selected plant species (Carex hispida, Typha latifolia, Carex cuprina Iris pseudacorus, Alisma lanceolatum and Juncus effusus) have presented different responses, emphasizing the importance of multi-species selection for the CW. Finally, the first purifying results were conclusive. However the study of the underlying purifying processes has highlighted the issue of sustainability of these phenomena.

Les zones humides naturelles méditerranéennes sont des écosystèmes rares et vulnérables souvent altérés par les pollutions des milieux adjacents. Le développement de zones humides artificielles (ZHA) servant au traitement secondaire des pollutions permettrait de limiter l’impact des activités industrielles sur les milieux naturels. Pour végétaliser ces ZHA et tolérer les contraintes du climat méditerranéen, l’utilisation d’espèces végétales locales éco-adaptées est recommandée. Toutefois ce type de ZHA, utilisant des plantes locales méditerranéennes, a fait l’objet d’un nombre restreint de travaux. Les objectifs de cette thèse sont donc : - de suivre la biocénose implantée et spontanée d’une ZHA pour évaluer la mise en place de ce nouvel écosystème (suivis floristique, faunistique et phytoplanctonique),- d’évaluer ses fonctionnalités et son efficacité épuratoire (suivis physico-chimique et biologique),- de questionner la pérennité de tels systèmes dans une contexte de changements globaux, notamment climatique. Les résultats montrent qu’un nombre restreint d’espèces végétales locales sélectionnées peut permettre la création d’un nouvel écosystème fonctionnel et durable qui soutient l’enjeu de biodiversité, tout en améliorant le traitement des effluents rejetés par le bassin industrialisé. Ces travaux valident l’intérêt des ZHA à hélophytes locales en méditerranée pour traiter les pollutions de bassins versants industrialisés mais un effort de recherche reste à faire pour adapter la conception aux spécificités des sites dans une véritable démarche d’ingénierie écologique. / Natural wetlands in Mediterranean areas are rare and vulnerable ecosystems, frequently impacted by various pollutants from nearby environments. In order to decrease industrial activities lethal effects on natural areas, constructed wetlands (CWs) are an interesting opportunity to remediate their pre-treated wastewaters. Such CWs would take advantage with using local plant species, well adapted to Mediterranean climate’s rigors. Nevertheless, CWs planted with Mediterranean plant species are still scarce and poorly studied. Aims of this thesis are thus:• to follow up on planted and adventive biocœnosis of a CW (flora, fauna and phytoplankton), in order to assess a novel ecosystem settlement,• to get better knowledge on its functions and remediation efficiency (physico-chemical and biological parameters),• to question durability of such techno-ecosystems in a context of global changes (with focus on climate).Main result let us know that it only takes a few local plant species, wisely chosen, to allow the settlement of a sustainable and fully functional ecosystem, supporting biodiversity stakes while increasing the remediation of pre-treated wastewaters collected from industrialized catchment. This work assess CWs planted with local helophytes as a powerful tool to treat industrialized catchment wastewaters in Mediterranean area, but researches are still needed to fit each design with each site characteristics, following a sustainable ecological engineering approach.