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Ouverture

Introduction

Partie I : Le double enjeu de l’analyse chimique ciblée : évaluer l’efficacité des procédés de traitement étudiés et sélectionner les micropolluants pertinents pour caractériser ces procédés

Partie II : Le screening chimique : Identification de nouveaux micropolluants et produits de dégradation pour compléter le diagnostic chimique

Partie III : L’échantillonnage passif/intégratif : un moyen d’améliorer la représentativité de l’échantillonnage et du résultat analytique

Partie IV : Les matières organiques : deux solutions innovantes pour les caractériser dans les eaux usées et traitées

•  Caractérisation par fluorescence 3D de la matière organique dissoute au cours de différents procédés de traitement complémentaire des eaux
•  Mesure de l’affinité de la matière organique dissoute pour les micropolluants organiques

Partie V : Caractérisation de la contamination des rejets de stations d’épuration des eaux usées, avant et après traitement complémentaire, par des composés perturbateurs endocriniens, dioxin-like et génotoxiques à l’aide d’outils bio-analytiques in vitro

Partie VI : La démarche EDA : couplage entre bioessais in vitro et méthodes physico-chimiques pour identifier les micropolluants responsables de l’activité biologique

Partie VII : Les bioessais in vivo pour évaluer le bénéfice des traitements complémentaires des eaux usées et des boues

Synthèse

Documents relatifs aux campagnes

Présentation des campagnes réalisées

Planning des campagnes (mis à jour le 17/06/2013)

Bilan des campagnes et des prélèvements réalisées

Documents relatifs à l'analyse des molécules cibles

Tableau récapitulatif_Etat d'avancement des analyses

Liste des analyses de molécules cibles réalisées en fonction de la matrice

Liste des analyses de molécules cibles réalisées pour chaque partenaire

Documents relatifs aux bioessais in vitro

Protocole de préparation des bioessais in vitro pour les eaux

Protocole de préparation des bioessais in vitro pour les boues

Les rapports du projet ECHIBIOTEB

• Rapport semestriel-septembre 2011
• Rapport ANR mi-parcours-juin 2012

Les livrables du projet ECHIBIOTEB

• D1: Planning des campagnes
• D2: Cahier des charges
• D3: Accord de consortium

Les rapports du projet ECHIBIOTEB

• Rapport semestriel-septembre 2011
• Rapport ANR mi-parcours-juin 2012

Les livrables du projet ECHIBIOTEB

• D1: Planning des campagnes
• D2: Cahier des charges
• D3: Accord de consortium

• Ordre du jour de la réunion de lancement du 15/09/2010
• Compte rendu de la réunion de lancement du 15/09/2010

Pour en savoir plus, et avoir accès aux présentations de la réunion, cliquez ICI

Réunion du 28 Septembre 2011

• Ordre du jour de la réunion du 28/09/2011
• Compte rendu de la réunion du 28/09/2011

Pour en savoir plus, et avoir accès aux présentations de la réunion, cliquez ICI

Réunion du 16 Mai 2012

• Ordre du jour de la réunion du 16/05/2012
• Compte rendu de la réunion du 16/05/2012

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Réunion du 21 Février 2013

• Ordre du jour de la réunion du 21/02/2013
• Compte rendu de la réunion du 21/02/2013

Pour en savoir plus, et avoir accès aux présentations de la réunion, cliquez ICI

Réunion de lancement du 15 Septembre 2010

• Ordre du jour de la réunion de lancement du 15/09/2010
• Compte rendu de la réunion de lancement du 15/09/2010

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Réunion du 28 Septembre 2011

• Ordre du jour de la réunion du 28/09/2011
• Compte rendu de la réunion du 28/09/2011

Pour en savoir plus, et avoir accès aux présentations de la réunion, cliquez ICI

Réunion du 16 Mai 2012

• Ordre du jour de la réunion du 16/05/2012
• Compte rendu de la réunion du 16/05/2012

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Réunion du 21 Février 2013

• Ordre du jour de la réunion du 21/02/2013
• Compte rendu de la réunion du 21/02/2013

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Irstea

Pour mieux affirmer ses valeurs, le Cemagref devient Irstea.

Irstea (Institut national de Recherche en Sciences et Technologies pour l’Environnement et l’Agriculture) est un organisme public de recherche qui, depuis plus de 30 ans, travaille sur les enjeux majeurs d’une agriculture responsable et de l’aménagement durable des territoires, la gestion de l’eau et les risques associés, sécheresse, crues, inondations, l’étude des écosystèmes complexes et de la biodiversité dans leurs interrelations avec les activités humaines. Cet établissement emploie 1650 personnes réparties sur 9 centres en France.

Le centre de Lyon, axé sur le domaine de l’eau est divisé en deux unités de recherche:

• Hydrologie – Hydraulique (HH)
• Milieux Aquatiques, Ecologie et Pollutions (MALY)

L’unité MALY a pour objectifs de fournir des réponses opérationnelles pour le diagnostic des pollutions, notamment toxiques, et des perturbations induites par les ouvrages hydrauliques ou les aménagements de rivière. L’unité mène aussi des recherches, des activités d’expertise et d’appui technique pour l’amélioration de la qualité des milieux aquatiques et la réduction des rejets liés aux activités humaines.

Les équipes impliquées dans ECHIBIOTEB:

• Le laboratoire d’écotoxicologie
• Le laboratoire d’analyses physicochimiques des milieux aquatiques
• L’équipe épuration des eaux usées  

Son rôle au sein d’ECHIBIOTEB:

• Coordination du projet
• Organisation des campagnes de terrain (planification et réalisation)
• Expertise dans le domaine de l’épuration des eaux et des boues
• Expertise dans l’analyse chimique ciblée des eaux et des boues (hormones, bêtabloquants, métaux)
• Expertise dans la caractérisation des eaux (COD, DCO…) et des boues (MV, MS…)
• Expertise dans l’utilisation des échantillonneurs intégratifs in situ (POCIS et SPMD)
• Expertise dans la réalisation de bioessais in vivo ex situ sur 3 types d’organismes (gammares, chironomes et potamopyrgus)

Pour en savoir plus:

Suez-Environnement

Les ressources naturelles ne sont pas infinies. SUEZ ENVIRONNEMENT et ses filiales s’engagent au quotidien à relever le défi de la protection des ressources en apportant des solutions innovantes à des millions de personnes et aux industries.

Le CIRSEE (Centre International de Recherche Sur l’Eau et l’Environnement) créé en 1981 est le principal centre d’expertise de SUEZ ENVIRONNEMENT. Au-delà de ses missions de recherche sur l’ensemble du cycle de l’eau, le CIRSEE assure aussi quotidiennement des missions d’assistance technique et de formation. Fort de 120 experts et en collaboration avec plus de 50 partenaires en France et à l’International, le CIRSEE a souvent été et reste pionnier dans le développement et la mise en œuvre de technologies innovantes dans ses métiers.

Son rôle au sein d’ECHIBIOTEB:

• Organisation des campagnes de terrain (planification et réalisation)
• Expertise dans le domaine des eaux et des boues
• Expertise dans l’analyse chimique ciblée des eaux et des boues (pesticides…)
• Expertise dans la caractérisation des eaux (COD, DCO…) et des boues (MV, MS…)
• Expertise dans les méthodologies innovantes pour le screening et l’identification de nouvelles molécules dans les eaux et les boues

Pour en savoir plus:

 EPOC-LPTC

Le laboratoire de Physico- et Toxico-Chimie de l’environnement (LPTC) possède une longue expérience dans le domaine de l’étude des contaminants organiques de l’environnement. Le laboratoire a aussi plusieurs années d’expérience dans le domaine de l’étude des cycles biogéochimiques des contaminants organiques et dans celui de l’étude de leur impact toxicologique environnemental. Son activité de recherche est focalisée d’une part sur des développements méthodologiques pour l’analyse des polluants chimiques dans l’environnement. D’autre part, le LPTC étudie les phénomènes biotiques (bioaccumulation, activation métabolique, biodégradation) et abiotiques (photo-oxydation, sédimentation, oxydation thermique et chimique…) qui conditionnent la présence des contaminants dans l’environnement. Il étudie aussi les mécanismes qui conditionnent la toxicité des contaminants et a développé de nombreux travaux de recherche dans le domaine des biomarqueurs d’exposition et d’éffets.

Les équipes impliquées dans ECHIBIOTEB:

• L’équipe contaminants organiques
• L’équipe toxicologie environnementale

Son rôle au sein d’Echibioteb:

• Expertise dans l’analyse chimique ciblée des eaux et des boues (pesticides, médicaments, antibiotiques…)
• Expertise dans les méthodologies innovantes pour le screening chimique et l’identification de nouvelles molécules dans les eaux et les boues
• Expertise en bioanalyse. Recherche de composés biologiquement actifs dans les eaux et les boues à l’aide de bioessais in vitro
• Expertise dans l’amélioration de la détection des fractions toxiques par la méthode EDA (Effect-Directed Analyses)
• Expertise dans l’utilisation et l’analyse des échantillonneurs intégratifs in situ (POCIS et SPMD)
• Expertise dans la réalisation de bioessais in vivo ex situ sur des embryons de poissons (médaka)
• Expertise dans la réalisation de bioessais in vivo en laboratoire

Pour en savoir plus:

GSPE-UMR 8079

Le groupe santé publique – environnement de l’UMR Écologie Systématique Évolution (UMR 8079 Univ. Paris Sud, CNRS, AgroParisTech) se consacre à l’étude des risques sanitaires et environnementaux liés à la pollution des eaux par des mélanges de micropolluants organiques. Ses expérimentations se font en laboratoire mais également dans les systèmes d’assainissement urbains ou des hôpitaux ainsi que dans le milieu récepteur et dans les eaux de consommation humaine.  Elle évalue les expositions par l’analyse des traces de micropolluants organiques (médicaments, plastifiants, drogues illicites…) par des couplages de chromatographies gazeuse et liquide avec la spectrométrie de masse en tandem. Elle mesure les effets biologiques de ces mélanges de contaminants et en particulier les effets perturbateurs de la transcription des récepteurs aux hormones estrogènes et thyroïdiennes sur des modèles cellulaires.

Son rôle au sein d’Echibioteb:

•  Expertise concernant l’apport d’outils biologiques in vitro (cultures cellulaires) pour l’évaluation des effets perturbateurs des mélanges de micropolluants organiques des eaux sur les récepteurs aux hormones œstrogéniques et thyroïdiennes.
• Expertise concernant l’apport d’outils biologiques in vitro (cultures cellulaires) pour l’évaluation des effets perturbateurs des mélanges de micropolluants organiques des boues sur les récepteurs aux hormones œstrogéniques et thyroïdiennes.

Pour en savoir plus:

INERIS

L’ INERIS (Institut National de l’EnviRonnement Industriel et des risqueS) créé en 1990 est un Établissement Public à caractère Industriel et Commercial (EPIC) placé sous la tutelle du Ministère de l’Écologie, du Développement durable et de l’Energie. Il a pour mission de contribuer à la prévention des risques que les activités économiques font peser sur la santé, la sécurité des personnes et des biens, et sur l’environnement. Il mène des programmes de recherche visant à mieux comprendre les phénomènes susceptibles de conduire aux situations de risques ou d’atteintes à l’environnement et à la santé, et à développer sa capacité d’expertise en matière de prévention. Ses compétences scientifiques et techniques sont mises à la disposition des pouvoirs publics, des entreprises et des collectivités locales afin de les aider à prendre les décisions les plus appropriées à une amélioration de la sécurité environnementale.

Les équipes impliquées dans ECHIBIOTEB:

• L’unité ECOT (Ecotoxicologie in vitro et in vivo) mènedes activités de recherche et d’expertise dans le domaine des perturbateurs endocriniens dans les milieuxaquatiques et de leurs effets in vitro et in vivo chez le poisson. L’intégration de ces bioessais au sein d’une démarche bioanalytique, visant à la détection et l’identification de composés actifs dans ces matrices environnementales, est réalisée en collaboration avec des équipes de chimie de l’environnement.
• L’unité EXES (Expertise et Essais en Ecotoxicologie) se focalise principalement sur la caractérisation des effets des substances chimiques et matrices liquides ou solides sur l’environnement. Depuis de nombreuses années, l’unité est fortement impliquée dans les activités de standardisation (OCDE) et de normalisation (AFNOR, CEN, ISO sol et eau) des protocoles d’essais permettant d’acquérir une connaissance approfondie des méthodes de caractérisation de l’écotoxicité des substances chimiques et des matrices environnementales (sols, effluents, boues, déchets).

Son rôle au sein d’ECHIBIOTEB:

• Expertise en bioanalyse. Recherche de composés biologiquement actifs dans les eaux et les boues à l’aide de bioessais in vitro (en particulier dans le domaine des perturbateurs endocriniens)
• Expertise dans l’amélioration de la détection des fractions toxiques par la méthode EDA (Effect-Directed Analyses)
• Expertise dans la réalisation de bioessais in vivo en laboratoire pour les compartiments eau et sol

Pour en savoir plus:

Envolure

Envolure est une jeune entreprise innovante. Fondée en février 2010 par les docteurs Nathalie Pautremat (ancienne IR INRA) et Yves Dudal (ancien CR INRA), elle est issue de 6 années de recherche et développement au sein de laboratoires INRA en partenariat avec les Universités de Provence et de Reims.

Son rôle au sein d’ECHIBIOTEB:

• Mesures des interactions d’un échantillon de MOD (matière organique dissoute) avec une liste prédeterminée (une dizaine) de micropolluants organiques.
• Mise en relation des résultats obtenus avec la toxicité mesurée du polluant et leurs fractions SPMD ou POCIS disponibles.

Pour en savoir plus:

Pour tout renseignement sur le site ou sur le projet Echibioteb, merci de contacter par mail

Contexte du projet

La directive cadre sur l’eau du 23 octobre 2000 (DCE _ 2000/60/CE) a pour objectif d’atteindre d’ici 2015, le bon état chimique et biologique de toutes les masses d’eau. La transposition de cette directive en droit national, a conduit au renforcement des réglementations, notamment en imposant des niveaux de concentration maximum de micropolluants dans les eaux (NQE) et des objectifs de réduction des rejets de micropolluants prioritaires vere les milieux récepteurs. Les listes de substances prioritaires sont régulièrement révisées (directive NQE ; EC, 2008 et 2013).

Enjeux et Objectifs

ECHIBIOTEB a pour but de développer et mettre en oeuvre des technologies innovantes d’échantillonnage et de mesures chimiques et biologiques pour le suivi des procédés avancés de traitement des eaux usées urbaines et des boues.

Les enjeux sont de :

• réaliser des évaluations techniques poussées des procédés optimisés étudiés;

• contrôler les émissions de substances dangereuses issues des procédés avancés des stations d’épuration des eaux urbaines ou contenus dans les boues prévues pour épandage;

• traduire l’amélioration des connaissances scientifiques en outils opérationnels destinés aux organismes et autorités chargées de la mise en place de mesures du bon état des eaux, notamment dans le cadre des schémas directeurs d’aménagement et de gestion des eaux (SDAGE).

Les procédés étudiés:

Les procédés tertiaires avancés sont:

• des procédés intensifs compacts (oxydation à l’ozone, et/ou aux peroxydes, et/ou aux rayons UV, adsorption sur charbon actif, …) placés en aval de différents traitements secondaires (boues activées et bioréacteurs à membrane);
• des procédés extensifs (lagunage tertiaire, filtres horizontaux remplis de charbon actif, zéolites ou argile expansée, …).

Différents procédés de traitement de boues ont été étudiés : le compostage (avec digestion anaérobie en amont), les lits de séchage plantés de roseaux,….

Les outils développés et appliqués:

Les outils innovants d’échantillonnage et de mesures chimiques et biologiques mis en oeuvre dans ECHIBIOTEB n’ont jamais été, à ce jour, appliqués à des procédés avancés de traitement des eaux ni à des procédés de traitement des boues. Par ailleurs, la mise en oeuvre d’un panel aussi large d’outils innovants est en soi originale et devrait permettre d’améliorer les connaissances sur leurs domaines d’application comparés et leur complémentarité.

1. Les échantilloneurs passifs (POCIS et SPMD)

-> Pour améliorer la sensibilité et la représentativité des analyses chimiques et biologiques dans les rejets aqueux.

 Les POCIS (Polar Organic Chemical Sampler) sont utilisés pour échantillonner les composés hydrophiles, et les SPMD (Semi Permeable Membrane Device) pour les composés hydrophobes.

                         SPMD                                                                POCIS

2. L’analyse de nombreux micropolluants pré-ciblés

-> Pour statuer sur l’occurrence et quantifier une gamme élargie de micropolluants.

Au total, environ 160 micropolluants cibles, émergents et prioritaires, sont analysés, dont des molécules pharmaceutiques, des hormones, des pesticides, des polychlorobiphenyles, …

                          LCMSMS                                         exemple de chromatogramme

3. Le screening chimique

-> Pour affiner et compléter la liste des micropolluants pertinents à suivre dans les rejets et les boues (identification de nouvelles molécules ou produits de dégradation).

Des techniques chromatographiques sont mises en oeuvre, bidimensionnelle ou non, en phase liquide ou gazeuse, couplées à des détecteurs de masse à temps de vol (ex. : GC-2D-TOF, SPME-GC-TOF et LC-TOF).

4. Les bioessais in vitro

-> Pour évaluer la présence de micropolluants sur la base de leur mécanisme d’action toxique (i.e. : composés perturbateurs endocriniens, dioxin-like et génotoxiques).

Une batterie de bioessais in vitro complémentaires est mise en oeuvre, comprenant le SOS Chromotest, et des tests sur les lignées cellulaires MELN, PC-DR-LUC, MDA-kb2 et PLHC-1.   

5. La démarche EDA (Effect Directed Analysis)

-> Pour isoler et identifier de nouvelles molécules potentiellement actives.

En couplant bioessais et fractionnement physico-chimique, cette démarche permet de réduire la complexité des échantillons environnementaux et d’identifier le ou les composé(s) à l’origine de la toxicité observée.  

6. Les bioessais in vivo

-> Pour évaluer les effets des micropolluants en mélange sur des organismes biologiques représentatifs des milieux récepteurs des rejets étudiés (sols et rivières).

L’approche utilisée peut être réalisée en laboratoire par des essais représentatifs de plusieurs niveaux trophiques : bactéries (Vibrio fisheri), algues (Pseudokircheneriella subcapitata), crustacés (Ceriodaphnia dubia), rotifères (Brachionus calyciflorus) et de différents critères d’effets (aigus et chroniques). Cette approche peut également être pratiquée directement sur le site d’étude (station d’épuration, approche dite « in-situ modifiée ») dans des systèmes alimentés en continu, placés avant et après traitement tertiaire. Quatre types d’organismes sont testés dans ce dernier cas de figure : les gammares (crustacés), les chironomes (insectes), les potamos (mollusques) ainsi que des larves de médakas (poissons). Différentes réponses sont étudiées telles que la survie, la croissance, le taux d’alimentation, la reproduction, …

En complément de l’évaluation de l’écotoxicité des rejets avant et après traitement tertiaire, l’approche mise en oeuvre pour les boues combine des effets directs sur organismes representatifs du compartiment sol (Avena sativa, Brassica rapa), et des effets indirects (Eluats de boues testés sur les essais en laboratoire décrits précédemment).

                  embryons de médaka

7. Les tests sur matière organique dissoute (MOD)

-> Pour Appréhender la biodisponibilité (i.e., aptitude à traverser les membranes biologiques) et donc la toxicité des micropolluants organiques dans les rejets.

Ces tests ont pour objectif de caractériser sur site les interactions entre la MOD et les micropolluants organiques présents dans les eaux, interactions pouvant conditionner leur biodisponibilité. 

Pour en savoir plus sur le projet ECHIBIOTEB, cliquez ici

Le projet ECHIBIOTEB (ANR Ecotech 2010) s’inscrit dans un cadre de recherche industrielle, il est en lien étroit avec le projet ARMISTIQ (convention ONEMA-Cemagref) et fait suite au projet AMPERES (ANR PRECODD 2005).

Ce projet a pour but de développer et mettre en oeuvre des technologies innovantes d’échantillonnage et de mesures chimiques et biologiques pour le suivi des procédés avancés de traitement des eaux usées urbaines et des boues.

[voir la suite…]