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Elimination de l'azote et du phosphore dans un lagunage à haut rendement
Authors: El Halouani H. , Picoti B. , Casellas C. , Pena G. , Bontoux J. 
Published: July 2012

L'objectif de cette étude est de comprendre le fonctionnement épuratoire de l'écosystème particulier que constitue le lagunage à haut rendement (LHR) afin de déterminer les principaux facteurs responsables de l'élimination de l'azote et du phosphore.
Sur un bassin de 48 m2, alimenté eu eaux usées domestiques préalablement traitées pendant une semaine dans un bassin primaire ont été suivies selon un rythme hebdomadaire les formes carbonées, azotées et phosphorées dis-soutes et particulaires, les variables caractéristiques de l'activité photosynthétiques (chlorophylle a, pH et 02) et les données climatiques (rayonnement solaire et température). Une analyse en composantes principales réalisée sur l'ensemble des résultats a montré, d'une part l'opposition des variables climatiques et photosynthétiques aux formes minérales de l'azote et du phosphore (N-NH4 et P-PO4) et d'autre part l'influence de la charge organique sur le fonctionnement du système.
L'évolution des formes azotées et phosphorées présente un effet saisonnier marqué. En hiver ou lors de surcharge organique importante, une augmentation du temps de séjour peut améliorer les rendements épuratoires. L'évolution de la matière organique dissoute est indépendante du cycle saisonnier. Au cours des deux années du suivi on observe une adaptation progressive de l'écosystème à la dégradation de la matière organique.
Dans le lagunage à haut rendement l'élimination de l'azote et du phosphore est liée principalement à l'activité algale, qui entraîne une assimilation biologique et une élévation du pH, responsables des phénomènes chimiques de volatilisation de l'azote ammoniacal et de précipitation de phosphate de calcium.
Étude de la formation et de la stabilité des mousses chimiques de surface de la Vienne
Authors: Madrange L. , Ehabouryi P. , Ferrandon O. , Mazeti M. , Rodeaud J. 
Published: July 2012

Le recensement de la charge polluante rejetée dans la rivière Vienne (France) par les usines et les stations d'épuration de Limoges à Confolens a été effectué. Des campagnes de prélèvement et d'observations visuelles ont permis de localiser les lieux d'apparition de mousses en aval d'usines de fabrication de pâte à papier et de cartons. L'étude du pouvoir moussant des mélanges des deux principaux rejets polluants (papeterie et cartonnerie) a permis de mettre en évidence des phénomènes de synergie entre certains mélanges se traduisant à la fois par une augmentation du pouvoir moussant et de la stabilité de la mousse dans le temps. L'étude par « HPLC » montre l'apparition de pics supplémentaires confirmant l'interaction entre les constituants des rejets; le principal effluent a pu être suivi à l'aide de ses caractéristiques chimiques dans la rivière et dans les mousses jusqu'à Confolens.
Étude expérimentale de l'adhésion des oeufs d'helminthes (Ascaris suum): conséquences pour l'environnement
Authors: Gaspard P. G. , Wiartz J. , Schwartzbrod J. 
Published: July 2012

Les oeufs de nématodes sont présents dans les eaux usées et dans les boues résiduaires. Suite à ce constat, l'objectif de ce travail est la mise en évidence d'une éventuelle capacité d'adhésion par contact et fixation des oeufs sur différentes surfaces. L'oeuf d'Ascaris a été utilisé comme modèle et divers paramètres sus- ceptibles d'intervenir ou de modifier les interactions ont été testés. Sur les matériaux de laboratoire, 32,5 % des oeufs se fixent sur les tubes de verre contre respectivement 15,7 % et 9,1 % sur des tubes en polystyrène et en polypropylène. En eau désionisée, les oeufs montrent une forte capacité d'adhésion sur le support hydrophile avec 75 % d'oeufs fixés sur les particules de poudre de verre contre uniquement 1,3 % sur les feuillets hydrophobes de talc. L'adhésion sur la poudre de verre est très rapide avec 55 % des oeufs fixés après 30 secondes. En présence d'une charge en adsorbant de 10 g/l, pour une valeur de pH égale à 9 et pour les concentrations ioniques (CaCl2 et NaCl 0,9M), l'adhésion des oeufs sur la poudre de verre atteint 99 %. Cependant, des températures égales à 2 °C et 3 60 °C ou l'utilisation de solutions éluantes (hypochlorite de sodium, formaldéhyde, détergents an ionique et caffonique) diminuent les phénomènes d'adhésion avec en particulier l'hypochlorite de sodium à 2° chl qui les supprime totalement. Toutes ces informations indiquent que l'adhésion intervient de manière importante. En effet, lors du traitement des effluents, ce phénomène favorise l'épuration par adhésion des oeufs au floc de matière organique avec cependant transfert de contaminants dans les boues.
Dans les sols et sur les végétaux, l'adhésion favorise la contamination parasitaire des surfaces. L'utilisation d'effluents ou de boues contaminées devra impérativement respecter les normes ou les recommandations destinées à protéger des risques de transmission à l'homme et aux animaux.
Les techniques destinées à évaluer la contamination parasitaire d'échantillons de l'environnement sont dépendantes de ces phénomènes d'adhésion. L'utilisation de solutions éluantes et notamment d'hypochlorite de sodium est indispensable.
Évaluation du risque toxique lié à la prévalence de trihalométhanes dans l'eau utilisée pour la dialyse
Authors: Ambroise D. , Blech M. F. , Di Majo P. , Hartemann Ph. 
Published: July 2012

L'hémodialyse est une thérapeutique réservée aux sujets insuffisants rénaux en attente d'une greffe. Elle permet de recueillir dans un soluté aqueux les déchets que l'organisme ne peut plus évacuer par voie rénale. L'eau nécessaire à la préparation de ce dialysat représente un volume de 90 à 200 litres par séance et par sujet. Elle est obtenue en faisant subir à l'eau du réseau de distribution un traitement complémentaire. Celui-ci comporte en milieu spécialisé une chloration, un adoucissement par résines cationiques, une filtration sur colonne de charbon actif en grains et une osmose inverse.
Les trihalométhanes sont probablement les sous-produits de chloration les plus répandus dans les eaux distribuées. Certains parmi eux sont cancérigènes chez l'animal et mutagènes in vitro. Chez l'homme, leurs effets à faibles doses et à long terme restent discutés. Compte tenu des importants volumes d'eau nécessaires à la pratique de l'hémodialyse, il nous a paru intéressant d'observer l'efflcacité du circuit de pré-traitement sur ces composés et d'évaluer les doses auxquelles sont exposés les patients qui bénéficient de cette thérapeutique.
Des prélèvements ont été réalisés aux différentes étapes du pré-traitement, de façon hebdomadaire dans deux installations identiques, à la recherche de trihalométhanes. Ils permettent de constater que du chloroforme à une concentration moyenne de 10,5 llgA est encore présent en bout de chaîne. En tenant compte des volumes d'eau utilisés pour chaque séance, ceci signifie que les patients dialysés sont exposés, selon leur âge, à des doses pouvant atteindre jusqu'à dix fois la valeur préconisée dans l'eau potable par l'OMS. La moitié de ce chloroforme est susceptible de passer dans la circulation sanguine et d'exercer un effet toxique. Cette situation peut être corrigée par le choix d'une ressource en eau à charge organique faible, par un renouvellement fréquent du charbon actif et par l'utilisation de membranes en polyamides dans les modules d'osmose inverse. Ces résultats doivent amener à une réflexion plus générale sur la présenoe de sous-produits de la chloration et de micropolluants dans l'eau utilisée en dialyse. Ils doivent également inciter les cliniciens à rechercher, chez les dialysés les plus exposés, d'éventuels effets délétères liés à ces produits.
Développement d'un modèle décrivant les variations de CODB et de biomasse bactérienne dans les réseaux de distribution
Authors: Servais P. , Laurent P. , Billen G. , Gatel D. 
Published: July 2012

Sur la base d'études microbiologiques expérimentales réalisées sur différents réseaux de distribution d'eau potable en France, un modèle de la dynamique des bactéries et du carbone organique biodégradable (CODB) a été développé ( le modèle SANCHO).
Les processus suivants ont été pris en compte :
- l'hydrolyse bactérienne exoenzymatique de la matière organique et la croissance des bactéries libres et fixées, à partir des produits des hydrolyses ;
- la mortalité des bactéries, source de relargage de matière organique ;
- les interactions entre les surfaces internes des canalisations et les bactéries avec un processus d'adsorption réversible ;
- la consommation de chlore par réaction avec la matière organique et l'effet du chlore libre sur l'activité des bactéries en suspension et fixées qui a été déterminé expérimentalement.
Le modèle calcule, en considérant les cinétiques présentées ci-dessus, les variations spatiales à l'état stationnaire du CODB, du résiduel de chlore libre, de la biomasse bactérienne libre et fixée. Ce calcul s'effectue pour une masse d'eau circulant durant des temps connus dans des canalisations de diamètres décroissants.
Afin de valider ce modèle, des comparaisons entre les résultats expérimentaux et calculés par le modéle ont été effectuées pour deux réseaux de distribution différents. Un bon accord est observé entre les résultats expérimentaux et ceux calculés pour les situations présentées qui sont caractérisées par des teneurs très différentes en chlore et en CODB dans l'eau alimentant les réseaux.
Une fois validé, ce modèle peut être utilisé afin de prédire l'effet de certaines modifications de la qualité de l'eau alimentant un réseau sur la dynamique bactérienne au sein de ce réseau. Il permet de définir la qualité de l'eau requise en sortie de filière afin de respecter une qualité souhaitée dans tout le réseau de distribution.
Modeling Hydrologic Phenomena [Free opinion]
Authors: Ganoulis J. 
Published: July 2012

With the aim of suggesting some practical rules for the use of hydrological models, G. De MARSILY in his "free opinion" (Rev. Sci. Eau 1994, 7(3): 219-234) proposes a classification of hydrologic models into two categories:
- models built on data (observable phenomena) and ;
- models without any available observations (unobservable phenomena).
He claims that for the former group of observable phenomena, models developed through a learning process as well as those based on the underlying physical laws are of the black box type. For the latter group of unobservable phenomena, he suggests that physically-based hydrologic models be developed.
Physically-based hydrologic models should introduce to the phenomenological laws the correct empirical coefficients, which correspond to the proper time and space scales (GANOULIS, 1986). Well-known examples are Darcy's permeability coefficient on the macroscopic scale as derived from the Navier-Stokes equations on the local scale and the macroscopic dispersion coefficients in comparison with the local Fickian diffusion coefficients. Misuse of these models by confusing the proper time and space scales and determining the coefficients by calibration is not a sufficient reason to consider them as belonging to the black box type. Black box type hydrologic models, although very useful when data are available, remain formally empirical. They fail to give correct answers when serious constraints of unity in place, time and action are not fulfilled.
Concerning the second class of models, we may notice that purely unobservable phenomena without any available data do not really exist in hydrology. In the case of very rare events and complex systems, such as radioactivity impacts and forecasting of changes on a large scale, physically-based models with adequate parameters may be used to integrate scarce information from experiments and expert opinions in a Bayesian probabilistic framework (APOSTOLAKIS, 1990).
The most important feature of hydrologic models capable of describing real hydrologic phenomena, is the possibility of handling imprecision and natural variabilities. Uncertainties may be seen in two categories: aleatory or noncognitive, and epistemic or cognitive. Probabilistic hydrologic models are more suitable for dealing with aleatory uncertainties. Fuzzy logic-based models may quantify epistemic uncertainties (GANOULIS et al., 1996). The stochastic and fuzzy modeling approaches are briefly explained in this free opinion as compared to the deterministic physically-based hydrologic modeling.
Caractérisation de la sédimentation des barrages en Algérie
Authors: Kassoul M. , Abdelgader A. , Belorgey M. 
Published: July 2012

Le problème de la sédimentation des barrages en Algérie est connu dans le monde de par de son importance. Devant cet état de fait la mesure de l'envasement des barrages présente un intérêt certain pour la quantification des sédiments et l'exploitation des ouvrages.
L'objectif de cette étude est de contribuer à la quantification de l'alluvionnement afin de mieux cerner le dimensionnement des ouvrages hydrotechniques, d'accroître leur durée de vie et de réduire les coûts de réalisation.
L'étude porte sur un échantillon de dix neuf barrages algériens situés dans des bassins versants répartis sur l'ensemble du territoire. Une première réflexion a conduit à identifier la diversité des caractéristiques hydromorphométriques (indice d'altitude, densité de drainage, indice de pente, coefficient d'écoulement,...) et climatiques (sub-humide, semi-aride, aride). L'évaluation des volumes des sédiments à partir des mesures topo-bathymétriques effectuées à deux dates différentes montre une perte dans la capacité initiale, soit 44 % de perte en volume total, qui arrive à la limite de la durée de vie pour certains barrages.
Ces derniers résultats ont été exploités dans l'objectif de mettre au point un modèle simple d'évaluation du débit solide accumulé dans les cuvettes des barrages algériens. A partir de cette réflexion, nous avons cherché, graphiquement, les liens préférentiels entre la sédimentation, la superficie et les différents facteurs hydromorphométriques. On distingue trois facteurs déterminants : la superficie, l'indice d'altitude et le coefficient d'écoulement. Ces derniers paramètres ont permis de mettre au point un abaque de classification en fonction de la continentalité et le contexte géographique. Cette taxonomie a été confirmée par l'analyse en composantes principales des données hydromorphométriques des systèmes étudiés.
Variations saisonnières des formes de phosphores dans une station de traitement des eaux usées par lagunage, sous climat aride de Marrakech (Maroc)
Authors: Ouazzani N. , Bouarab L. , Picot B. , Lazrek H. B. , Oudra B. , Bontoux J. 
Published: July 2012

L'objectif de ce travail est d'étudier dans un premier temps la dynamique du phosphore dans un système de traitement d 'eaux usées par lagunage facultatif, en relation avec les compartiments biologiques: phytoplancton, zooplancton et bactéries, dans un deuxième temps, d'évaluer, sous les conditions du climat aride, les performances épuratoires de ce système en ce qui concerne les formes du phosphore. Un intérêt particulier est porté au phénomène du relargage du phosphore par les sédiments.
Les résultats montrent qu'il y a une évolution saisonnière et cyclique du phosphore dans les bassins de lagunage, en étroite corrélation avec le phytoplancton et le zooplancton. Le phytoplancton représente la part importante des formes organiques du phosphore particulaire. Les meilleures performances d'élimination du phosphore sont notées au printemps (77% pour les PO4 et 64 % pour le phosphore total). La période la moins performante est la période automne-hiver où les rendements moyens ne dépassent pas 38%. Le phosphore éliminé est stocké dans les sédiments. En période estivale, des phénomènes de relargage du phosphore à partir des sédiments ont été mis en évidence, favorisés par une zonation verticale des eaux à cette période. Des essais aulaboratoire ont montré la grande aptitude des sédiments de la station de lagunage étudiée à relarguer le phosphore, avec intervention de l'activité biologique du sédiment.
Évaluation de l'applicabilité d'une méthode statistique aux variations saisonnières des relations concentration-débit sur un petit cours d'eau
Authors: St-Hilaire A. , Caissie D. , El-Jabi N. , Morin G. 
Published: July 2012

Les paramètres chimiques jouent un rôle important dans l'équilibre des écosystèmes aquatiques. De nombreuses études ont déjà démontré que les caractéristiques chimiques d'un cours d'eau peuvent changer avec les saisons. Cette étude a pour but de revoir les relations débit- concentration sur un petit cours d'eau, dans le contexte des variations entre deux périodes climatiques. Pour ce faire, une analyse de régression entre le débit et six paramètres de qualité de d'eau (sodium, magnésium, conductivité, pH, azote total et le carbone organique dissous) provenant d'un petit bassin versant forestier (ruisseau Catamaran, N.-B., Canada) a été réalisée afin de déterminer la différence entre la saison sans glace et la saison avec glace. Des échantillons mensuels d'eau ont été récoltés sur le ruisseau Catamaran depuis 1990. Les analyses chimiques faites sur ses échantillons ont permis de déterminer les concentrations des paramètre étudiés. La plupart des variables de qualité ont démontré une relation significative avec le débit, sauf l'azote total. Les coefficients de détermination variaient entre 0.752 et 0.898, exception faite du carbone organique dissous dont le r2 était de 0.294. La conductivité était le paramètre dont le débit expliquait le plus la variance. Une étude des rapports des sommes des carrés des résidus a permis de déterminer que seul le pH requiert un modèle différent pour la période sans glace et la saison avec glace.
Les variations saisonnières de la relation débit-pH revêt une importance significative pour les ruisseaux comme celui de Catamaran, qui incluent de nombreux habitats pour le saumon de l'Atlantique. Les résultats des analyses de régressions indiquent que lorsque la géochimie est plus complexe, comme c'est le cas pour le pH, il faut diviser les séries temporelles en sous-composantes saisonnières avant de tenter d'établir une relation débit-concentration.
Traitement de lixiviats stabilisés de décharge par des membranes de nanofiltration
Authors: Trebouet D. , Berland A. , Schlumpf J. P. , Jaouen P. , Quemeneur F. 
Published: July 2012

Le terme "lixiviat" ou "jus de décharge", désigne l'eau qui a percolé à travers les déchets en se chargeant de polluants. Ces effluents pollués doivent être traités.
En raison des exigences croissantes des normes de rejet et de la stabilisation des lixiviats au cours du temps, de nouvelles techniques ont fait leur apparition dans ce domaine. La technologie de l'osmose inverse s'est développée dans de nombreux pays européens. Cependant cette technique sélective et coûteuse, se justifie seulement quand les normes sont drastiques. C'est pourquoi la nanofiltration pourrait constituer une solution intermédiaire.
L'objectif de ce travail est de contribuer à mieux maîtriser cette technique pour l'élimination de la Demande Chimique en Oxygène (DCO) récalcitrante, subsistant après les traitements biologiques classiques.
Nous avons évalué les performances de trois membranes (organiques et minérales) pour l'abaissement de la charge organique, en fonction des conditions hydrodynamiques (vitesse et pression).
Chacune de ces membranes possède un comportement spécifique vis à vis de ces lixiviats stabilisés (adsorption, polarisation de concentration, obstruction des pores).
L'influence d'une coagulation préalable sur les performances d'épuration a également été examinée pour l'une des membranes.
Cette étude constitue une étape préliminaire au dimensionnement d'une installation.
Variabilité climatique et statistiques. Etude par simulation de la puissance et de la robustesse de quelques tests utilisés pour vérifier l'homogénéité de chroniques
Authors: Lubes-Niel H. , Masson J. M. , Paturel J. E. , Servat E. 
Published: July 2012

L'analyse statistique de séries chronologiques de données hydrométéorologiques est un des outils d'identification de variations climatiques. Cette analyse consiste le plus souvent à la mise en œuvre et à l'interprétation de tests statistiques d'homogénéité des séries. Les séries hydrologiques (données de pluie ou de débit) se caractérisent fréquemment par des effectifs faibles, et ne répondent que rarement aux conditions requises par l'application des tests statistiques dont certains sont paramétriques.
Nous avons cherché à évaluer, en terme de puissance et de robustesse, le comportement de quelques méthodes statistiques largement employées dans les études de variabilité climatique. Ce travail a été mené dans chaque cas étudié au moyen de procédures de simulations type Monte-Carlo de 100 échantillons de 50 valeurs conformes aux caractéristiques souvent rencontrées dans les séries naturelles. La variabilité simulée est celle d'un changement brutal de la moyenne. Les procédures concernées sont le test de corrélation sur le rang, le test de Pettitt, le test de Buishand, la procédure bayésienne de Lee et Heghinian, et la procédure de segmentation des séries hydrométéorologiques de Hubert et Carbonnel. Des séries artificielles soit stationnaires, soit affectées par une rupture de la moyenne, normales, non-normales, autocorrélées, présentant une tendance linéaire ou un changement brutal de la variance ont été générées.
Les conclusions de ce travail doivent être nuancées selon la méthode considérée. D'une manière générale la puissance maximale estimée se situe autour de 50% pour des taux de rupture de la moyenne de l'ordre de 75% de la valeur de l'écart-type. Par ailleurs il apparaît que l'autocorrélation et la présence d'une tendance dans les séries sont les deux caractéristiques qui pénalisent le plus les performances des procédures.
Écologie microbienne en milieu aquatique : des virus aux protozoaires
Authors: Amblard C. , Boisson J. C. , Bourdier G. , Fontvieille D. , Gayte X. , Sime-Ngando T. 
Published: July 2012

Par leur abondance et leur diversité taxonomique et fonctionnelle, les microorganismes jouent un rôle prépondérant dans les flux de matière et d'énergie au sein des écosystèmes aquatiques.
Au cours de ces dernières années, les progrès réalisés au niveau des techniques d'identification, de dénombrement et de mesure d'activité métabolique, notamment en microscopie à épifluorescence et en biologie moléculaire, ont permis d'entrevoir l'extraordinaire diversité des microorganismes aquatiques, l'étendue de leurs conditions de vie et leurs abondances jusqu'alors largement sous-estimées. De plus, l'amélioration sensible des méthodes séparatives a permis de décrire, in situ, la composition biochimique des communautés et d'aborder les transferts de matière sous un angle qualitatif.
L'ensemble des résultats disponibles laisse apparaître que les relations trophiques entre les microorganismes forment un véritable réseau à l'intérieur duquel la boucle microbienne permet le transfert, au moins en partie, de la production picoplanctonique vers les niveaux trophiques supérieurs. Ainsi, des progrès conséquents ont été réalisés quant à la compréhension du rôle des communautés bactériennes dans les flux de matière, y compris au niveau d'environnements particuliers (biofilms, milieux extrêmes). Par ailleurs, alors qu'il a été longtemps admis que la régulation des communautés bactériennes était essentiellement liée à la disponibilité ou à la qualité des substrats organiques, il apparaît maintenant que la limitation par les éléments nutritifs minéraux, la prédation des protistes phagotrophes et du métazooplancton et la lyse virale sont également des facteurs susceptibles d'intervenir significativement dans ce contrôle.
Malgré ces progrès considérables dans le domaine de l'écologie microbienne, près de 90% des microorganismes présents dans l'environnement n'ont pas encore été décrits et la compréhension des relations entre les microorganismes et le fonctionnement des écosystèmes restent un enjeu majeur pour les années à venir.