Conclusion sur le devenir des micropolluants

Ce paragraphe a présenté un état de l’art sur l’influence de la MOD sur le devenir des micropolluants dans l’environnement. De nombreuses études existent dans le cas des micropolluants inorganiques au sujet de leur spéciation en phase dissoute et de leur distribution entre les fractions dissoutes et particulaires. Les mécanismes d’interactions sont relativement bien connus. Cependant, dans la grande majorité des études, l’influence de la MOD a été étudiée dans le cas du sol et/ou de substances humiques. Dans les systèmes aquatiques le devenir des ETM et leur quantification dans les différents compartiments ont été étudiés ainsi que leur affinité pour la fraction particulaire. L’influence de la MOD et son rôle protecteur vis-à-vis de la toxicité des ETM a aussi été très étudiée. Depuis ces dernières années, la MOD urbaine a commencé à être étudiée dans le cadre des ETM. Cette MOD plus hydrophile et avec des groupements azotés et sulfurés, a une capacité de complexation importante avec les ETM, parfois supérieure à celle des substances humiques, ce qui va fortement influencer leur spéciation, leur biodisponibilité et donc leur toxicité (Louis et al., 2014; Pernet-Coudrier et al., 2011a, Muresan et al., 2011, Matar et al., 2015). Cependant l’influence de la MOD urbaine sur la répartition dissous/particulaire des ETM a été jusqu’à présent très peu ou pas étudiée.

En ce qui concerne les micropolluants organiques, seule la spéciation des micropolluants hydrophobes a été étudiée, et dans la majorité des cas dans les sols et en présence de substances humiques. L’influence des rejets urbains sur la spéciation des micropolluants organiques hydrophobes a été mise en évidence mais les mécanismes la régissant sont encore mal connus. Contrairement aux micropolluants hydrophobes étudiés depuis longtemps dans les milieux aquatiques, les produits pharmaceutiques, plutôt hydrophiles, sont sujet de recherches depuis moins longtemps, depuis les années 2000.

Plusieurs études ont été réalisées afin d’étudier leur présence dans le milieu aquatique et leur comportement, surtout en relation avec leur dégradation et persistance dans le milieu récepteur. Leurs interactions avec des phases minérales en présence et absence de substances humiques ont été étudiées pour certains antibiotiques comme la tétracycline. Toutefois, très peu d’études portent sur l’influence de la nature de la MOD sur ces processus. L’influence de la MOD d’origine urbaine sur la répartition dissous/particulaire des produits pharmaceutiques est très peu connue. Comme les produits pharmaceutiques englobent une large gamme des produits chimiques avec des propriétés physico-chimiques très différentes, il n’est pas possible de choisir une molécule modèle. Nous avons choisi de travailler avec le SMX car comme on l’a vu il s’agit d’un produit pharmaceutique très fréquemment rencontré dans les effluents urbains et donc aussi dans les milieux aquatiques récepteurs. En outre le SMX est hydrophile et sa charge varie en fonction du pH. Ces propriétés sont tout à fait complémentaires de celles des HAP qui sont hydrophobes et aromatiques. L’étude des HAP et du SMX nous permettra donc de couvrir un large panel de propriétés physico-chimiques et de mettre en évidence le rôle de ces propriétés sur la répartition dissous/particulaire des contaminants en présence de MOD d’origine urbaine.

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Matériel et méthodes

L’objectif du Chapitre II est de mettre en évidence l’influence de la nature de la MOD sur la répartition des micropolluants entre les fractions dissoute et particulaire. Dans le cas des ETM, la spéciation dans la phase dissoute, entre fractions labile et inerte, a également été étudiée.

Cette partie présente les différents protocoles utilisés pour caractériser l’influence de la nature de la MOD sur l’adsorption des micropolluants par les particules. Les interactions entre les micropolluants et les particules (MMT, quartz, goethite) ont été étudiées en présence et en absence de MOD. Les acides fulviques de la rivière Suwannee (IHSS) ont été choisis comme MOD naturelle de référence. Pour représenter la MOD d’origine urbaine présente dans les milieux récepteurs sous forte pression anthropique, nous avons choisi la MOD présente dans les rejets traités de la STEP Seine-Aval qui traite 70% des eaux usées de l’agglomération parisienne. Un métalloïde, As (V), cinq métaux traces (Cd, Co, Cu, Ni et Zn), 16 HAP et un produit pharmaceutique (le SMX) ont été choisis comme représentants des micropolluants présents dans les milieux aquatiques et dans les eaux usées traitées. Ils ont également été choisis en raison de leurs propriétés physico-chimiques différentes.

L’étude des interactions entre les particules et les micropolluants a été réalisée dans 4 types de matrice (appelées ci-après « matrices d’interactions ») : deux sans MOD (eau ultra-

pure et eau synthétique) et deux avec MOD, une MOD naturelle (acides fulviques) et une MOD

urbaine (rejet de STEP Seine-Aval). Comme dans le chapitre précédent traitant de l’adsorption de la matière organique sur les particules, l’adsorption des micropolluants sur les particules a été étudiée en deux temps. Dans un premier temps nous avons réalisé une isotherme d’adsorption simplifiée avec deux concentrations différentes en micropolluants et une concentration fixe en MOD et en particules. Ces tests ont été réalisés pour toutes les particules (goethite, MMT et quartz) avec les différentes matrices d’interaction présentées ci-dessus. L’objectif était de caractériser l’influence de la nature de la matière organique dissoute sur la capacité d’adsorption des micropolluants par les particules. Dans un second temps, pour les cas les plus intéressants, des isothermes d’adsorption complètes ont été réalisées. Les cas les plus intéressants sont ceux pour lesquels une différence notable d’adsorption a été mise en évidence selon la nature de la MOD.