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Modélisation d'un système lotique pollué par une charge organique : prise en compte de l'activité des microorganismes benthiques
Authors: Cazelles B. , Fontvieille D. 
Published: July 2012

Les études entreprises depuis 1982 sur un petit cours d'eau pollué par une forte charge organique, ont servi de base au développement d'un modèle mathématique destiné à appréhender le fonctionnement des mécanismes d'auto-épuration.
L'écriture du modèle a débuté par la description de l'écoulement du cours d'eau et des mécanismes de transports associés. Deux sous-modèles ont été utilisés dans ce but : un sous-modèle hydrodynamique dérivé du modèle de Saint-Venant et un sous-modèle de transport, constitué par l'équation classique de convection-dispersion. Ces deux sous-modèles sont appliqués à un écoulement monodimensionnel, non uniforme et non stationnaire.
Dans les petits cours d'eau le compartiment benthique joue un rôle prépondérant du point de vue de l'ensemble des processus détritiques. Le modèle a donc été appliqué, dans un premier temps, à la simulation de la dynamique du carbone organique dissous et des microorganismes benthiques.
Les mécanismes de biodégradation sont modélisés, ici, en utilisant l'analogie entre les processus détritiques et l'activité des biomasses des procédés de traitement des eaux usées. Le modèle de biofilm développé permet, par sa structure, d'englober tous les mécanismes physiques et biologiques qui entrent dans les phénomènes de disparition et de dégradation de la matière organique dissoute.
Ce modèle est utilisé, sous sa forme actuelle, en tant qu'outil cognitif destiné à accroître la connaissance des mécanismes d'auto-épuration de la matière organique dissoute dans les petits cours d'eau.
Interactions zooplancton-poissons dans une retenue oligotrophe de mise en eau récente (Ste-Croix, Provence, France)
Authors: Pont D. , Chappaz R. , Brun G. , Champeau A. 
Published: July 2012

Les peuplements zooplanctoniques et piscicoles de la retenue de Sainte-Croix (lac oligotrophe profond) ont été suivis de la mise en eau (1974) à 1986.
La phase initiale de colonisation (1974-1975), caractérisée par le calanide Acanthodiaptomus denticornis et la dominance des espèces piscicoles peuplant antérieurement le Verdon lotique (Barbus fluvatilis, Leuciscus cephalus) a été de courte durée. Par la suite, les cladocères sont restés dominants avec cependant de profondes modifications dans la structure du peuplement. En 1977-78, Daphnia longispina était dominante tout au long de l'année (76 %). Plus récemment, cette espèce ne représentait plus que 34 %. des effectifs (1983-84), puis 24 % (1985-1986). La situation actuelle est caractérisée par la présence de Diaphanosoma brachyurum en été et l'abondance des petites formes (bosmines).
L'ichtyofaune s'est elle aussi modifiée avec, notamment, une importante population d'ablette (Alburnus cluburnus), exploitant la zone pélagique. Son régime alimentaire est largement zooplanctonophage mais inclut mollusques et insectes lorsqu'elle est capturée en zone littorale.
Cette augmentation de la pression de prédation a entraîné un net déplacement du spectre des tailles du zooplancton vers tes classes inférieures à 0,8 mm en 1986 (82 %) alors que les grandes formes ( > à 1 mm) représentaient 60 % des effectifs en 1977-78. Les densités de D. longispina et D. brachyurum décroissent rapidement entre 1983 et 1986.
Les conséquences de cette prédation sélective sont discutées (évolution prévisible du système) ainsi que les causes pouvant expliquer l'absence de régulation efficace (densité-dépendance) dans un tel système prédateur-proie.
Exemples de résultats de la recherche obtenus sur les populations sauvages de salmonides de Bretagne et de Basse-Normandie et applicables à leur gestion
Authors: Baglinière J. L. , Maisse G. , Nihouarn A. , Porcher J. P. , Richard A. 
Published: July 2012

Ces dernières années, un ensemble de méthodes et techniques d'étude a été mis au point ou amélioré à partir de recherches réalisées sur les populations sauvages de salmonides. Dans un premier temps, ces nouvelles techniques peuvent être considérées comme des outils disponibles pour les gestionnaires; ce sont : la mise en place et l'homogénéisation de critères scalimétriques pour la détermination de l'âge des salmonidés migrateurs; la détermination du sexe par sérodiagnostic et à partir de critères morphométriques; l'estimation de la production en smolts de saumon à partir de l'habitat et des caractéristiques des peuplements automnaux. Dans un deuxième temps, l'application de certaines de ces méthodes dans le domaine écologique a permis d'obtenir des éléments essentiels pour la connaissance et/ou la gestion des populations sauvages de salmonides.
Les effets de l'oxygénation dans un lac eutrophe étudiés par la méthode de l'«enceinte»
Authors: Ravera O. , Riccardi N. 
Published: July 2012

Le lac de Comabhio (Lombardie, Italie du Nord) est un lac peu profond (z- = 4,4 m) en comparaison à sa surface (3,44 km2). L'eutrophisation naturelle du lac a été accélérée par l'apport d'effluents domestiques pas traités. Pour améliorer la situation, les effluents conduits par un collecteur circumlacustre, ont été recueillis à l'extérieur du bassin versant.
Les effets seront visibles seulement dans plusieurs années et ces interventions ne seront pas suffisantes pour ramener le lac à l'état de mésotrophie. Afin d'accélérer l'assainissement du lac, mais surtout pour éviter la forte mortalité du poisson périodiquement à la fin de l'été, on a pris la décision d'oxygéner artificiellement l'hypolimnion. Pour prévoir les effets de l'oxygénation on a fait une expérience dans le lac avec deux enceintes en PVC (diamètre : 40 m; profondeur : 6 m; volume : 7000 m3). On a gardé une enceinte comme témoin; dans l'autre a été insufflé de l'oxygène pur. On a recueilli, à certains intervalles de temps, des échantillons d'eau et de plancton du lac et des deux enceintes. Les éléments nutritifs ont été analysés; la température, la transparence, la conductivité et le pH ont été mesurés sur place. L'effet le plus visible du traitement consistait dans une augmentation de la concentration de l'oxygène visant à produire des conditions normales pour la vie des poissons. Les effets de l'oxygénation sur les caractéristiques chimiques, physiques et biologiques du milieu sont discutés.
Modélisation du devenir des produits organiques industriels en milieu aquatique - Revue bibliographique
Authors: Isnard P. , Lambert S. 
Published: July 2012

La nécessité de connaître aussi bien que possible l'impact des produits rejetés dans l'environnement a conduit à la mise au point de modèles mathématiques permettant de mieux comprendre le devenir des produits et de prédire l'exposition à laquelle pourra étre soumis l'environnement.
Le présent article fait le point des différents modèles publiés pour ce qui concerne le milieu aquatique et suggère différents critères permettant de classer les modèles suivant une complexité croissante.
Reprenant la terminologie de MACKAY (1979), 4 types de modèles sont décrits :
- modèles homogènes, équilibrés, conservatifs et stationnaires,
- modèles homogènes, non-équilibrés, non-conservatifs et stationnaires,
- modèles homogènes, non-équilibrés, non-conservatifs et non-stationnaires,
- modèles de dispersion.
Traitement tertiaire d'eaux usées municipales par culture de Scenedesmus sp. en installation pilote
Authors: Van Coillie R. , De La Noue J. , Thellen C. , Pouliot Y. 
Published: July 2012

Deux installations pilote destinées au traitement d'effluents secondaires par culture de micro-algues (Scenedesmus sp.) ont été opérées à Valcartier (effluents domestiques) et Vaudreuil (effluents semi-industriels). Des bassins de 15 000 L ont servi aux cultures en vrac sous conditions naturelles, avec apport de CO2 atmosphérique par huilage. Les paramètres physiques, chimiques et biologiques ont été mesurés.
Les résultats montrent que, malgré les limitations en CO2 et en azote, un enlèvement moyen d'environ 95 % pour l'azote (N-NH4+, N-NO2-, N-NO3-) et de 60 % pour le phosphore (P-PO4-3) a été possible à Valcartier durant l'été; les données correspondantes sont de 92 % et de 98 % à Vaudreuil où la production de biomasse (1,02 mg/L-h) a été plus forte qu'à Valcartier (0,39 mg/L-h). Les facteurs pouvant expliquer les différences observées aux deux sites sont présentées. Les résultats montrent la faisabilité technique, durant l'été, de ce type de traitement tertiaire.
Étude expérimentale sur l'accumulation et la rétention du 134Cs par une microalgue planctonique, Selenastrum capricornutum Printz
Authors: Corisco J. A. Gil , Vaz Carreiro M. C. 
Published: July 2012

Avec l'objectif de mieux connaître le comportement du césium radioactif et son transfert dans un écosystème naturel d'eau douce, une étude concernant une chaîne trophique du fleuve Tejo a été conduite dans le cadre du contrat (CCE) n° B16-0245-P et aussi du contrat (CCE) n° B16-B-198-P. Ce document présente l'étude de l'interaction eau-producteur primaire, Selenastrum capricomufum Printz, algue planctonique unicellulaire, en présence du 134Cs.
Les essais de contamination de la microalgue ont été conduits en utilisant des cultures en milieu confiné et en phase de stabilisation de la croissance. Quand la composition chimique de l'eau de Fratel n'est pas modifiée, sauf en ce qui est de l'addition du radioélément, le facteur de concentration évalué est de (1,6 ±0,2)103 (rapporté au poids sec). Par ailleurs, quand il y a un enrichissement en plusieurs cations par l'addition d'un milieu nutritif, le facteur de concentration baisse à (1,5 ± 0,2)102. Dans tous les cas l'équilibre est atteint dans les premières 24 h.
L'étude de la rétention a été réalisée en repiquant des microalgues, préalablement contaminées, dans l'eau du fleuve non radioactive et en les maintenant soit en milieu confiné, soit en milieu renouvelé une seule fois au bout d'un jour, ou plusieurs fois au cours de l'expérience. Comme les résultats obtenus dans ces trois conditions sont semblables, un modèle général exprimant la variation du pourcentage de rétention a pu étre établi :
R (t) = 76,7 e-45,0 t + 20,1 e-1,28 t (t exprimé en jours)
ce modèle met en évidence l'existence de deux périodes biologiques, respectivement Tb1 = 0,015 jours et Tb2 = 0,54 jours.
Compte tenu de la dilution biologique due à la prolifération des algues unicellulaires au cours des expériences, la cinétique de désorption permet de faire l'hypothèse que le 134Cs est d'une part adsorbé sur les surfaces et d'autre part absorbé dans les cellules.
Efficacité des méthodes d'adsorption-élution utilisant la poudre ou la laine de verre pour la concentration des virus dans les effluents de stations d'épuration
Authors: Hugues B. , André M. , Champsaur H. 
Published: July 2012

Pour rechercher les virus dans les eaux usées traitées, une nouvelle méthode d'adsorption-élution sur laine de verre a été appliquée comparativement à la méthode d'adsorption-élution sur poudre de verre. Lorsque la technique de concentration sur laine de verre est utilisée, c'est dans les 25 premiers ml de l'éluat que la majorité des virus poliomyélitique est retrouvé (89 à 94 %). La comparaison des méthodes de concentration des virus indigènes à partir d'échantillons d'effluents provenant de deux stations d'épuration biologique de la Côte d'Azur (Cagnes-sur-Mer et Nice), a mis en évidence la supériorité de cette nouvelle méthode : les taux de positivité ont été respectivement de 85 % vs 38 % pour l'effluent de Cagnes-sur-Mer et 100 % vs 44 % pour l'effluent de Nice. De même, les titres en virus indigènes après concentration ont varié de 0 à 250 NPPUC/l pour la méthode sur laine de verre contre 0 à 25,5 NPPUC/l pour la méthode sur poudre de verre. La différence constatée entre les méthodes est statistiquement significative après analyse de variance (p = 0,0119 pour l'effluent de Cagnes-sur-mer et p < 0,0001 pour l'effluent de Nice). De plus, la technique sur laine de verre ne nécessite ni l'abaissement du pH, ni le changement de la composition ionique de l'échantillon d'eau à analyser.
Les toxines des cyanobactéries : revue de synthèse
Authors: Feuillard J. C. 
Published: July 2012

La toxicité du phytoplancton est un problème dont l'importance est grandissante en France comme en Europe. Cette toxicité se manifeste surtout lors de l'ingestion de cyanobactéries formant des fleurs d'eau superficielles liées à l'eutrophisation. Microcystis aeruginosa est l'espèce la plus fréquemment incriminée, mais 75 % des souches de cyanobactéries d'eau douce seraient des toxiques potentielles. Lorsque des clones sont isolés d'un plan d'eau dans lequel des manifestations de toxicité ont été observées, des souches toxiques et non toxiques sont obtenues. La connaissance des conditions d'expression de la toxicité représente un sujet important actuellement peu étudié. Un mammifère peut mourir s'il passe dans son sang 0,07 mg de toxine de Microcystis par kg de son poids. En pratique, de nombreux cas de morts de bétail ont été recensés. Les toxines qui causent des accidents sont des endotoxines non rejetées par les cellules vivantes, mais libéré au cours de leur lyse. Ceci explique que des cas d'intoxication humaine par l'intermédiaire de l'eau de boisson ont pu être observés. On distingue principalement : des microcystines, hépatotoxines produites par diverses cyanobactéries dont Microcystis et Oscillatoria, et des anatoxines, neurotoxines produites par des Anabaena. Certaines cyanobactéries produiraient un mélange des deux formes. En sus du test de toxicité classique sur la souris, plusieurs autres tests existent. L'analyse est généralement réalisée par chromatographie liquide à haute pression. Des produits actifs synthétisés par des cyanobactéries possèdent une fonction antibiotique et sont susceptibles de jouer un rôle dans le comportement des espèces et leur dominance ou de les protéger contre le broutage. Ces produits seraient des exotoxines différentes des précédentes.
Justification des formules de probabilité empirique basées sur la médiane de la statistique d'ordre
Authors: Rosbjerc D. , Corréa J. , Rasmussen P. F. 
Published: July 2012

Au cours de ces dernières années, beaucoup d'efforts ont été consacrés au développement de formules de probabilité empirique (FPE) non biaisées. En raison même de leur définition, les FPE non biaisées sont dépendantes de la distribution parente des échantillons considérés, et une formule doit donc être établie pour chaque distribution. Dans cette étude on passe en revue les différentes approches pour le développement des FPE, et on montre que la FPE basée sur la médiane des statistiques d'ordre peut constituer un compromis acceptable entre les FPE non biaisées (i.e. correspondant à la moyenne des statistiques d'ordre), et les FPE basées sur le mode des statistiques d'ordre.
Contrairement à ces dernières, la FPE basée sur la médiane des statistiques d'ordre est indépendante de la distribution parente des échantillons, et peut donc être utilisée de façon standard. Par ailleurs, la FPE basée sur la médiane des statistiques d'ordre est moins biaisée que la FPE de Weibull, qui est également indépendante de la distribution parente des échantillons. Bien qu'il n'existe pas d'expression analytique exacte pour la FPE basée sur la médiane des statistiques d'ordre, BENARD et BOS-LEVENBACH en ont proposé une très bonne approximation, pm= (m - 0.3)/(n + 0.4). Cette formule est aussi connue sous le nom de formule de Chegodayev.
Nouveaux procédés d'oxydation chimique pour l'élimination des rejets aqueux phénolés
Authors: Debellefontaine H. , Striolo P. , Chakchouk M. , Foussard J. N. , Besombes-Vailhe J. 
Published: July 2012

Pour faire face au problème posé par les rejets aqueux chargés en phénol, deux procédés d'épuration par voie chimique sont proposés. Les deux méthodes font appel au peroxyde d'hydrogène. Celui-ci joue le rôle de promoteur de radicaux lors de l'oxydation de la charge organique par l'oxygène moléculaire dans le premier procédé qui s'inspire de la technique « Wet Air Oxidation » et constitue l'agent oxydant dans le second procédé intitulé « Wet Peroxide Oxidation ».
L'introduction en continu de peroxyde d'hydrogène permet d'initier la réaction d'oxydation du phénol par l'oxygène moléculaire et de réduire considérable-ment les conditions de température et de pression de fonctionnement de la technique WAO classique. La réduction de la Demande Chimique en Oxygène de l'effluent dépasse 95 % à 160 °C en introduisant du peroxyde d'hydrogène à raison de 10 % de la quantité stoechiométrique nécessaire pour l'oxydation complète du phénol. Le second procédé consiste à utiliser l'oxydation par le peroxyde d'hydrogène en présence de fer ferreux (réactif de Fenton) dans des conditions de température (environ 120 °C) conduisant à un abattement important de la charge organique de l'effluent. A température élevée, la compétition entre la réaction de décomposition du peroxyde en oxygène moléculaire inactif et celle de décomposition en radicaux qui développent le processus d'oxydation engendre des conditions opératoires optimales pour lesquelles l'efficacité du procédé est maximale.
Ces deux procédés apportent une solution technique satisfaisante pour traiter, avec un abattement important de la demande chimique en oxygène et du carbone organique, les effluents aqueux assez fortement chargés en composés phénolés.
Effets de la température, du pH et du rayonnement solaire sur la survie de différentes bactéries d'intérêt sanitaire dans une eau usée épurée par lagunage
Authors: Mezrioui N. , Baleux B. 
Published: July 2012

L'effet du pH (6.2, 7.2, 8.4, 9.6), de la température (4 °C, 12 °C, 23 °C) et du rayonnement solaire a été étudié expérimentalement sur les évolutions des abondances d'Escherichia coli 0126 : B16 et d'autres bactéries pathogènes d'intérêt sanitaire : Salmonella typhimurium et Aeromonas hydrophila. En eau usée épurée, les résultats obtenus montrent que la température et le rayonnement solaire sont parmi les facteurs responsables des variations des abondances de ces bactéries dans les milieux aquatiques. Les faibles valeurs de température (4 °C) favorisent la survie d'E. coli et de S. lyphimurlum et réduisent celle d'A. hydrophila. Les faibles valeurs de température (4 °C) augmentent non seulement la survie bactérienne d'E. coli et de S. typhimurium mais limitent les effets nocifs des pH alcalins (pH 9.6) sur la diminution des abondances de ces bactéries. Parmi les pH alcalins étudiés, le pH 9.6 entraîne la plus forte diminution du temps de survie vis-à-vis d'E. coli, de A. hydrophila et de S. typhimarlam. A pH 9.6, les T90 obtenus à une température de 12 °C sont respectivement de 23, 20 et 33 heures. Le rayonnement solaire joue également un rôle important dans la réduction des abondances bactériennes et ce d'autant plus que le pH est élevé. Dans l'eau usée épurée par lagunage, ajustée à pH 9.6 et exposée au rayonnement solaire, les T90 d'E coli, d'A. hydrophila et de S. typhimarium sont respectivement de 6, 4 et de 6 heures. L'effet combiné du pH et du rayonnement est beaucoup plus important sur la réduction des abondances bactériennes que si l'un des facteurs agit isolément.
Introduction and Removal of Disinfection Byproducts and Mutagenic Activity by Chemical and Photolytic Treatments
Authors: Backlund P. 
Published: July 2012

Samples from four different raw water sources were treated with various disinfectants and subjected to chemical analyses and mutagenicity assays. The following disinfectants were used: chlorine (Cl2), chlorine dioxide (ClO2), monochloramine (NH2Cl), ozone (O3), ultraviolet radiation (UV), and combinations of Cl2/ClO2, O3/Cl2, UV/Cl2, and UV/O3/Cl2. The samples were analysed for adsorbable organic halogens (AOX), chloroform (CHCl3), carboxylic acids, volatile organics, chlorite, the strong mutagen 3-chloro-4 (dichloromethyl)-5-hydroxy-2 (5H)-furanone (MX), and mutagenic activity (as detected by the Ames test).
Humic lake water which had been treated with the combination UV/Cl2 exhibited a higher level of mutagenicity and higher concentrations of MX and CHCl3 than water treated with Cl2 alone. The same observation was made for the mutagenicity and the CHCl3 concentration in waters preoxidized with low doses of O3 and UV/O3, respectively. When higher doses of these powerful oxidants were used in the pretreatment step, the level of mutagenicity, MX and CHCI3 were lower than in water chlorinated without pretreatment. The combination UV/O3 was found to be more efficient than O3 alone in destroying the precursor material to the mutagenic compounds and chloroform.
The higher the proportion of ClO2 in the combined Cl2/ClO2 process, the lower the levels of mutagenicity, MX, CHCl3, and AOX. The production of inorganic chlorite increased with a higher proportion of ClO2.
Aldehydes, n-alkanes, and low molecular-weight carboxylic acids were identified as byproducts following UV treatment of humic lake water.
The mutagenic activity (per amount of DOC) was approximately similar after chlorination of humic rich surface- and ground waters as after chlorination of waters from the rivers Meuse and Rhine, containing relatively low amounts of humic matter. The precursors to MX were found to be more abundant in the humic waters than in the river waters.
Cinétiques de biodégradation par boues activées de la matière organique soluble d'un effluent synthétique
Authors: Galvez L. , Hu Y. , Audic J. M. , Block J. C. 
Published: July 2012

L'approche expérimentale choisie pour cette étude a eu pour objet de mesurer en conditions batch, les cinétiques d'élimination de la demande chimique en oxygène soluble d'un effluent synthétique mis en contact avec des boues activées d'origine différente.
Les essais conduits en laboratoire ont été réalisés en faisant varier le rapport So/Xo (mg de DCO initiale par mg de matières volatiles initiales) telles que les concentrations en So et en Xo correspondent aux concentrations en DCO soluble (DCOs) et en matières volatiles (MV) rencontrées sur les stations d'épuration.
Les essais ont été effectués sous aération continue à 20 °C en mettant en contact l'effluent synthétique et de la boue activée prélevée depuis 24 h et stockée à 4 °C dans l'attente de l'essai. De ce fait, la valeur de So mesurée au début de l'essai représente la concentration en DCO amenée par l'effluent synthétique (Seff) et celle amenée par l'inoculum de boue activée (Sb) représentant selon les essais de 5 à 70 % de la DCO de l'essai.
Les profils de cinétique d'élimination de la DCO soluble obtenus pour différentes conditions d'essai s'ajustent, selon les valeurs de So/Xo (So/Xo variant de 0,15 à 2,17 ) à une fonction du premier ordre par rapport au substrat ou à une fonction sigmoïde. Le type de fonction cinétique d'élimination est également contrôlé par la proportion de la DCO amenée par l'inoculum.