Bilan de 2013 à 2018 des programmes de recherche dans le thème : Sources et devenir des contaminations urbaines

1. Identifier et quantifier les émissions de polluants

Émissions dans les eaux grises

• Identification des sources primaires de perturbateurs endocriniens dans les eaux grises : phtalates, alkylphénols, parabènes
• Analyse des changements de consommation :
  • Influence de la réglementation (BPA)
  • Réactivité des industriels face aux pressions des consommateurs (parabènes) sur les eaux grises

Émissions dans le ruissellement

• Screening de polluants dans les eaux de ruissellement
• Évaluation des émissions unitaires (matériaux de construction par exemple des toitures), matériaux et consommables automobiles) et estimation sur la ville

Dans le cadre ce thème, nos actions se sont concentrées sur l’identification et la quantification des émissions de polluants. Ainsi dans la continuité des travaux de A. Bergé (2012, OPUR), qui avaient souligné la faible contribution des eaux usées industrielles aux flux de certains micropolluants (phtalates et alkylphénols) exportés vers les stations d’épuration, une attention particulière a été portée à la caractérisation des eaux grises (OPUR & Cosmet’eau : thèses S. Deshayes-2015 et S. Zedek-2016) permettant l’identification des sources primaires de plusieurs perturbateurs endocriniens (phtalates, alkylphénols, parabènes). L’analyse des pratiques de consommation et du lancement de l’alerte (OPUR & Cosmet’eau : post-docs M. Soyer et V. Mitroi) a montré l’influence de la réglementation (pour le bisphénol A), de la « réactivité » des industriels en réponse à une pression des consommateurs (parabènes) et des conséquences directes sur la contamination des eaux grises. Les émissions depuis les matériaux urbains ont également été abordées (OPUR & Roulépur : thèses E. Sellami-2014 et C. Paijens, débutée en 2016, post-doc S. Deshayes).

Ces travaux ont conduit au développement d’outils contribuant à une meilleure caractérisation des profils de contamination :

• screening non ciblé (ANR WaterOmics et ScreenAtm’Eau)
• spectrofluorimétrie 3D pour la caractérisation de la matière organique dissoute en ligne (Mocopée & OPUR : thèse A. Goffin-2017) et pour la mesure en continu des HAP (ANR Trafipollu)
• bioessais (Cosmet’eau & Roulépur : sur larves de Zebra Fish et en partenariat avec VigiCell Tronico).

2. Évaluer les flux à l’échelle de la ville et du bassin versant de la Seine

• Flux de contaminants en milieu urbain
  • Microplastiques
  • Biocides (eaux usées vs eaux pluviales)
• Modélisation des dynamiques de transfert
  • Lessivage et transfert des polluants générés par le trafic (rue, quartier et ville) sur les surface urbaines
  • Scénarios de localisation des matières solides en réseau unitaire
• Modélisation des flux (SFA) de polluants à l’échelle urbaine
  • Eaux pluviales sur bassin versant urbain
  • Flux de HAP à l’échelle de l’agglomération parisienne et du bassin versant de la Seine

L’analyse des flux de substances a été déployée à l’échelle de la ville (agglomération parisienne) mais aussi à celle du bassin versant de la Seine pour les plastiques (cf. Fait marquant n°1) et les micropolluants (PIREN-Seine : post-docs D. Gateuille et C. Briand). La modélisation des dynamiques de transfert a permis une meilleure compréhension des échanges entre les différents compartiments du milieu urbain et au sein de chaque compartiment notamment en s’intéressant soit aux traversées d’échelles (rue, quartier et ville) pour les transferts air-eau-sols des polluants générés par le trafic (ANR Trafipollu & OPUR : thèses S. Al Ali-2018 et Y. Hong-2017), soit en comparant différents scénarios de localisation des matières solides en réseau unitaire (ANR MENTOR : thèse M. Rammal-2016).

3. Fonctionnement des ouvrages

• Devenir des micropolluants urbains en filière conventionnelle
  • Phtalates, alkylphénols
  • Parabènes
• Procédé d’élimination des micropolluants par adsorption sur charbon actif

• Ouvrages décentralisés de gestion des eaux pluviales : techniques alternatives d’infiltration
  • Conception hydrologique
  • Flux de polluants
  • Potentiel d’accumulation dans les sols

Enfin le fonctionnement des ouvrages, centralisés (stations d’épuration) ou non (techniques alternatives pour la gestion des eaux pluviales) a été investigué. La pression exercée par la ville sur le milieu récepteur peut être réduite en améliorant la qualité des rejets des stations d’épuration notamment par l’introduction de traitement tertiaire. Le charbon actif est une alternative qui se développe mais sur laquelle certaines interrogations subsistent : charbon en grain ou charbon en poudre ? à quelle concentration ? avec quelle fréquence de renouvellement ? Ces points ont été considérés pour l’optimisation de cette filière (OPUR : thèses R. Mailler-2015 et R. Guillossou, débutée en 2016). Si les techniques de gestion des eaux pluviales basées sur l’infiltration sont bien connues, leur intégration massive dans la ville constitue un tournant par rapport à une conception où le « tout-réseau » prédominait. Dans ce cadre, nos travaux ont permis d’améliorer les connaissances sur la gestion à la source des eaux de ruissellement urbaines, en particulier en nous intéressant à la conception hydrologique des ouvrages dans un objectif de réduction des flux polluants (Roulépur & OPUR : thèses K. Flanagan-2018 et T. Kanso, débutée en 2015, et J. Sage-2016). Les sols urbains ont été considérés pour comprendre l’évolution avec le temps de l’efficacité des ouvrages d’infiltration et leur potentiel d’accumulation des polluants (OPUR : thèse D. Tedoldi-2017) mais aussi dans une optique de réhabilitation (comme pour les friches industrielles) pour de nouvelles utilisations (PICRI REFUJ).

Expertise autour des polluants urbains