Vincent Rocher - CEREVE

INTRODUCTION ET STOCKAGE DES HYDROCARBURES INTRODUCTION ET STOCKAGE DES HYDROCARBURES

ET DES ELEMENTS METALLIQUES DANS LE RESEAU ET DES ELEMENTS METALLIQUES DANS LE RESEAU

D’ASSAINISSEMENT UNITAIRE PARISIEND’ASSAINISSEMENT UNITAIRE PARISIEN

Vincent Rocher - CEREVE

Sous la direction de Régis Moilleron et Ghassan Chebbo

2

Contexte environnementalContexte environnemental

Pourquoi s’intéresser à la pollution stockée dans le réseau ?Pourquoi s’intéresser à la pollution stockée dans le réseau ?

Gestion des boues d’assainissement

- Curage du réseau parisien génère plus de 8000 tonnes/an de sédiment

- Devenir du déchet dépend de son degré de contamination

3




Lutte contre les Rejets Urbains de Temps de Pluie (RUTP)

Zone urbaine Réseau unitaire

Eaux usées Station d’épuration

Effluent traité

Milieu naturel

Eaux usées

4





Zone urbaine


Effluent traité

Milieu naturel

Eaux usées

Réseau unitaire

Eaux pluviales

Eaux pluviales

RUTPRUTP

Desoxygénation du milieuDesoxygénation du milieu

Pollution microbiologiquePollution microbiologique

Pollution chimiquePollution chimique

5





Zone urbaine


Eaux usées

Eaux pluviales

Eaux pluviales

Réseau unitaire RUTPRUTP

Milieu naturel

Forte contribution des dépôts à la pollution

des RUTP (30 à 80%)

Effluent traité

6

Pourquoi les hydrocarbures et les métaux ?Pourquoi les hydrocarbures et les métaux ?

Impact environnemental

Impact sanitaire

- HAPHAP : Mutagène et cancérigène

- MétauxMétaux : Toxiques à faible dose

Persistants

Bio-accumulation



Formation de films d’hydrocarbures

Impact environnemental

Impact sanitaire

FluoFluo

B[k]FB[k]F

B[b]FB[b]F

AA PyrPyrPP

AcylAcylNN AcenAcen FF

B[a]AB[a]A ChryChry B[a]PB[a]P

D[ah]AD[ah]A BPerBPer IPIP

Liste des 16 HAP de l ’US-EPA

7

2) Les voies d’introduction dans le 2) Les voies d’introduction dans le réseau d’assainissement (VIRA)réseau d’assainissement (VIRA)

Activités de surface1) Les micropolluants dans le réseau 1) Les micropolluants dans le réseau d’assainissementd’assainissement

Réseau d’assainissementRéseau d’assainissement

1) Les micropolluants dans le réseau 1) Les micropolluants dans le réseau d’assainissementd’assainissement

Objectifs de ce doctoratObjectifs de ce doctorat

Stocks

Distributions

Origines

Ruissellements de toitures

Ruissellements de chaussées

Apports directs


Activités de surface

1122

33 33

8

Bassin versant de petite taille

Les micropolluants dans le réseau d’assainissementLes micropolluants dans le réseau d’assainissement

Etude à des échelles spatiales différentes

Objectif

Etude de la pollution associée aux différents dépôts

Le Marais (42 ha)

9

Eaux usées

3 types de dépôts dans les collecteurs




Objectif


Le Marais (42 ha)

Dépôt grossier : 5-40 cm

Couche organique : 2-15 cm

Biofilm : 1-5 mm

10




Objectif


Le Marais (42 ha)

La totalité du réseau parisien

40 sites de prélèvements répartis sur l’ensemble

du réseau

Objectif

Etude de la variabilité spatiale de la pollution associée au dépôt grossier

11


Le Marais (42 ha)


Description du siteDescription du site

Le bassin versant

- Centre de Paris

- 295 hab.ha-1

- Imperméabilisé à 90%

- 3 collecteurs principaux

- Tailles moyennes

Le réseau d’assainissement

Vieille de Temple

St Gilles

Rivoli

12


Le Marais (42 ha)


Description du siteDescription du site Vieille de Temple

St Gilles

Rivoli

Types d’échantillonsTypes d’échantillons

Le dépôt grossier

La couche organique

Le biofilm

13

Structure du biofilm en réseau d’assainissement (MEB)


ParoiParoi

Matrice Matrice organiqueorganique

Couche Couche cellulairecellulaire

100 µm100 µm

Matrice organique

200 µm200 µm1111

22

100 µm100 µm22

Film cellulaire

11 :: Matrice organique de plusieurs mm d’épaisseur fixée à la paroi

2 : 2 : Film cellulaire cohésif et dense couvre cette matrice organique

14

0

10

20

30

HC ali HAP

µg.g-1

(/10)


Etude quantitative de la pollution Etude quantitative de la pollution

Les teneurs dans les dépôts : les hydrocarbures

Eaux usées

Dépôts dans les collecteurs

Dépôt grossier (DG)

Couche organique (CO)

Biofilm (Bio)

22

2323200200

30306060 55

Hydrocarbures aliphatiquesHydrocarbures aliphatiques : Bio >> CO > DG

Hydrocarbures aromatiquesHydrocarbures aromatiques : DG >> CO Bio

15



Les teneurs dans les dépôts : les métaux

0

1

2

Fe /10 Zn Pb Cu Cd x10

mg.g-1

Eaux usées




Biofilm (Bio) Pour l’ensemble des métaux : Pour l’ensemble des métaux : dépôts de lit > Bio

Pour la plupart des métaux : Pour la plupart des métaux : DG > CO

16



Les teneurs dans les dépôts

Eaux usées




Biofilm (Bio)

Les stocks dans les dépôts

DG : 87 à 98 % de la pollutionDG : 87 à 98 % de la pollution

CO : 2 à 13 % de la pollutionCO : 2 à 13 % de la pollution

Bio : < 1 % de la pollutionBio : < 1 % de la pollution

0

50

100

HC ali HAP Fe Zn Pb Cu Cd

%

Stocks sur le Marais (Ahyerre / Oms)Stocks sur le Marais (Ahyerre / Oms)

Eaux usées

16500 kg16500 kg

1200 kg1200 kg

22 kg22 kg

17





1 1 : remise en suspension du DG 22 : CO totalement remise en suspension

33 : Bio totalement érodé

Contribution des stocks à la pollution de temps de pluie

- Hypothèses de calcul

- Contribution des différents dépôts

18

1 1 : remise en suspension du DG 22 : CO totalement remise en suspension


1 1 : remise en suspension du DG


22 : CO totalement remise en suspension








19

< 2 % < 2 %

Contribution négligeableContribution négligeable du Bio à la du Bio à la pollution de temps de pluiepollution de temps de pluie

94 % 94 %








HC aliHC ali HAPHAP MétauxMétaux

6 % 6 % 1 % 1 %

99 % 99 % > 98 % > 98 % Couche organiqueCouche organique

BiofilmBiofilm

20

Etude qualitative de la pollution en hydrocarbures Etude qualitative de la pollution en hydrocarbures


Signatures aromatiques

- Homogénéité des distributions entre les différents dépôts

- Prédominance du P, Fluo et Pyr (89-100 % des HAP) origine pyrolytiqueorigine pyrolytique

21Profil CO = profil Bio Profil CO = profil Bio témoin d’une témoin d’une contamination biologiquecontamination biologique

Profil DG Profil DG témoin d’une témoin d’une contamination pétrolièrecontamination pétrolière



Signatures aliphatiques

0

5

10

15

C8

C9

C10

C11

C12

C13

C14

C15

C16

C17

pris

t

C18

phyt

C19

C20

C21

C22

C23

C24

C25

C26

C27

C28

C29

C30

C31

C32

C33

0

5

10

15

C8

C9

C10

C11

C12

C13

C14

C15

C16

C17

pris

t

C18

phyt

C19

C20

C21

C22

C23

C24

C25

C26

C27

C28

C29

C30

C31

C32

C33

DG

CO

Bio

C17-18C17-18

C27C27Origine Origine pétrolièrepétrolière

C17C17

C27C27

C29C29

Origine Origine biologiquebiologique

%

%

22



Elargissement de l’échelle spatiale

La totalité du réseau parisien

Objectif Etude de la variabilité spatiale de la

pollution associée au dépôt grossier

Le Marais (42 ha)

23

Etude de la pollution associée aux dépôts sur l’ensemble du réseau


Description des sitesDescription des sites

99 bassins de dessablement (BD)

limiter l’accumulation de dépôts au fond des collecteurs

Eaux Eaux uséesusées

Eaux Eaux uséesusées

Tronçon avec section d’écoulement + profonde piégeage des solides transitant dans le collecteur

Rôle :

Principe de fonctionnement

24

Description des sitesDescription des sites

Etude de la pollution associée aux dépôts sur l’ensemble du réseau


Procédures d’échantillonnageProcédures d’échantillonnage

40 sites répartis sur le réseau

Surface (10-15 cm)Surface (10-15 cm)

Profondeur (1 m)Profondeur (1 m)

Prélèvement de 6 échantillons

25

Caractérisation physico-chimique des sédiments de BD Caractérisation physico-chimique des sédiments de BD


Distribution granulométrique

Teneur en matière organique (MO) Teneur médiane = 7,2 %7,2 %

> 0,5 mm 76 %76 %< 0,5 mm 24 %24 %

77%77%

23%23%

0.4 mm

> 0.4 mm

- Granulométrie du DG

Caractéristiques des 3 types dépôts du réseau (Ahyerre / Chebbo)Caractéristiques des 3 types dépôts du réseau (Ahyerre / Chebbo)

Biofilm Biofilm

COCO

DGDG

58 / 7158 / 71

68 / 5868 / 58

9.6 / 49.6 / 4

- MO (%)- MO (%)

DGDG 9.6 / 49.6 / 4

BD remplis par du DG BD remplis par du DG résultats obtenus pour les sédiments de BD extrapolables au DG résultats obtenus pour les sédiments de BD extrapolables au DG

26

Etude de la pollution en hydrocarbures : Etude de la pollution en hydrocarbures : les teneursles teneurs


Hydrocarbures totaux (indice CH2 en IR)

-500

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

-500

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

35003500

3000

2500

2000

1500

1000

500

0

µg.g-1

médiane

Valeur adjacenteQ75 + 1,5 x EIQ

Q75

Q25

Valeur adjacenteQ25 - 1,5 x EIQ

Max

EIQ

- fluctuation spatiale importante

- fluctuation au sein de chaque bassin de dessablement

11501150

120120

dd5050 = 530 = 530

dd1010 = 200 = 200

dd9090 = 980 = 980

- - fluctuation spatiale importante


27-500

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

-500

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

35003500

3000

2500

2000

1500

1000

500

0

médiane


Q75

Q25


Max

EIQ



Hydrocarbures totaux (indice CH2 en IR)

µg.g-1



30 < EIQ < 1080 µg.g-1

EIQ médian = 240 µg.g240 µg.g-1-1



Max > valeurs adjacentes dans 20 % des BD

28

médiane


Q75

Q25


Max

EIQ



HAP totaux


- fluctuation au sein de chaque bassin de dessablementµg.g-1

-50

0

50

100

150

200

-50

0

50

100

150

200

0

50

100

150

200

7979

0,60,6

dd5050 = 18 = 18

dd1010 = 3 = 3

dd9090 = 49 = 49

- - fluctuation spatiale importante


29

médiane


Q75

Q25


Max

EIQ



HAP totaux


- fluctuation au sein de chaque bassin de dessablementµg.g-1

-50

0

50

100

150

200

-50

0

50

100

150

200

0

50

100

150

200



0,2 < EIQ < 76 µg.g-1

EIQ médian = 13 µg.g13 µg.g-1-1 Max > valeurs adjacentes

dans 35 % des BD

30

Etude de la pollution en hydrocarbures : Etude de la pollution en hydrocarbures : la signature HAPla signature HAP


BperBperDahADahAIPIPBaPBaPBbFBbFBkFBkFChryChryBaABaAPyrPyrFluoFluoAAPPFFAcenAcenAcylAcylNN

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 4010 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 401 2 3 4 5 6 7 8 9 101 2 3 4 5 6 7 8 9 10

0-2,5 % 2,5-5 % 5-7,5 % 7,5-10 % 10-12,5 % > 17,5 %

SitesSites

BperBperDahADahAIPIPBaPBaPBbFBbFBkFBkFChryChryBaABaAPyrPyrFluoFluoAAPPFFAcenAcenAcylAcylNN

Distribution homogèneDistribution homogène prédominance prédominance P, Fluo, PyrP, Fluo, Pyr (37 % HAP totaux) (37 % HAP totaux) présence de présence de BaA, BaP, BbF, ChryBaA, BaP, BbF, Chry (25 % HAP totaux) (25 % HAP totaux)

31

Etude de la pollution en hydrocarbures : Etude de la pollution en hydrocarbures : la signature HAPla signature HAP


0

1

2

3

0 1 10 100 1000

3

1

2

1

01000100100

P/A

Flu

o/P

yr

Origine Origine pyrolytiquepyrolytique

Origine Origine pétrolièrepétrolière

Majorité des points : Fluo/Pyr > 1 et P/A < 10

Absence de points : Fluo/Pyr < 1 et P/A > 10

Impact pyrolytique marqué dans les sédiments de bassins de dessablement Impact pyrolytique marqué dans les sédiments de bassins de dessablement

32

Etude de la pollution métallique : Etude de la pollution métallique : Fe, Ni,Fe, Ni, Cd, Pb, Zn, Cu, Cr, HgCd, Pb, Zn, Cu, Cr, Hg


Eléments contrôlés par les centres de traitement des boues d’assainissement

33

Etude de la pollution métallique : Etude de la pollution métallique : Fe, Ni, Fe, Ni, Cd, Pb, Zn, Cu, Cr, HgCd, Pb, Zn, Cu, Cr, Hg


Fluctuation spatiale1

2 34

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

1718

192021

222324

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

3738

39 40 Fe

Ni

1010

100100

1000010000

10001000

100000100000

FeFe NiNi

d50

d90/d10

16000

2,2

16

2,4

Teneurs métalliques (µg.gTeneurs métalliques (µg.g-1-1))

Faibles variations spatiales des Faibles variations spatiales des teneurs teneurs 2,2 < d90/d10 < 2,4 2,2 < d90/d10 < 2,4

34

Etude de la pollution métallique : Etude de la pollution métallique : Fe, Ni,Fe, Ni, Cd, Pb, Zn Cd, Pb, Zn, Cu, Cr, Hg, Cu, Cr, Hg


Fluctuation spatiale

Cd Pb ZnCd Pb Zn

d50

d90/d10

1,6

4,4

880

5,9


12 3

45

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

1718

192021

222324

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

3738

39 40 Cd

Pb

Zn

11

1010

10001000

100100

1000010000

370

7,0

Variations spatiales assez Variations spatiales assez prononcées des teneurs prononcées des teneurs

4 < d90/d10 < 7 4 < d90/d10 < 7

35

12 3

45

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

1718

192021

222324

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

3738

39 40 Cu

Cr

Hg

11

100100

1010

10001000

Etude de la pollution métallique : Etude de la pollution métallique : Fe, Ni,Fe, Ni, Cd, Pb, Zn, Cd, Pb, Zn, Cu, Cr, HgCu, Cr, Hg



Cu Cr HgCu Cr Hg

d50

d90/d10

36

16

1,8

12,5


77

12

Fortes variations spatiales des Fortes variations spatiales des teneurs teneurs

12 < d90/d10 < 16 12 < d90/d10 < 16

36




Pourquoi ces différences de comportement ?

Impact de sources de pollution localesImpact de sources de pollution locales

Voies périphériques

Voies sur berges

Cas du Cuivre Teneurs mesurées à proximité des axes routiers 3 à 6 fois supérieures3 à 6 fois supérieures à celles

des sites situés plus à l’écart

Emission locale de résidus de plaquettes de frein

37





Cas du Zn Fortes teneurs observées dans les

quartiers présentant de nombreuses toitures métalliques

Apport important par les eaux de ruissellement de toitures

Le Marais (42 ha)


38





Nécessité de prendre en compte la Nécessité de prendre en compte la nature des activités et des structures nature des activités et des structures

implantées en surfaceimplantées en surface

Le Marais (42 ha)


39




-20000

-10000

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

-20000

-10000

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

µg.g-1

40

50

60

30

20

10

0

70

Max > valeurs adjacentes dans 40 % des BD

Fluctuation intra-bassin : cas du Hg

médiane


Q75

Q25


Max

EIQ

EIQ important

40



Réseau d’assainissement


Stocks

Distributions

Origines



Apports directs

1122

33 33 Ruissellements de toitures


Apports directs

Apport atmosphérique

41

Etude des ruissellements de toituresEtude des ruissellements de toitures

Les VIRA : les ruissellements de toituresLes VIRA : les ruissellements de toitures

Collecte des eaux de ruissellements de toitures

- Toitures considérés : tuiles en ardoise / tôles en zinc / combinaison ardoise +zinc

77 %77 % de la surface des toitures sur le quartier du Marais

Typiques de l’architecture des grandes villes européennes

42




- Toitures considérés : tuiles en ardoise / tôles en zinc / combinaison ardoise +zinc

- Systèmes de piquage placés au niveau des gouttières

Bidon de 30 lBidon de 30 l

Durée de collecte = f(pluviométrie) 5 à 42 jours

Prélèvement en continu jusqu’au remplissage total du bidon

Estimation des flux journaliers Estimation des flux journaliers (mg.ha.j(mg.ha.j-1-1) pour chaque période) pour chaque période

Suivi de la pluviométrieSuivi de la pluviométrie Pluviométrie journalière moyenne Pluviométrie journalière moyenne

pour chaque périodepour chaque période

43

Corrélation positive entre flux et pluviométrie journalièreCorrélation positive entre flux et pluviométrie journalière Processus de lessivage dépend de la hauteur d’eau précipitée

Dépôt de temps sec contribue peu à la pollution des eaux ruisselées Processus de lessivage ne dépend pas de la nature de la toiture




Flux journaliers mesurés : les hydrocarburesHC ali

HAP

1500

2000

1000

mg.ha-1.j-1

Pluvio journalière (mm.j-1)

R = 0,89 R = 0,89

500

01 2 3


mg.ha-1.j-1

R = 0,94 R = 0,94

24

16

8

01 2 3

44

Corrélation positive entre flux et pluviométrie journalièreCorrélation positive entre flux et pluviométrie journalière Processus de lessivage dépend de la hauteur d’eau précipitée

Dépôt de temps sec contribue peu à la pollution des eaux ruisselées Pour métaux constitutifs des toitures : corrélation dépend de la nature de la toiture corrélation dépend de la nature de la toiture




Flux journaliers mesurés : les métauxMg

Pb

2000

3000

mg.ha-1.j-1


R = 0,94 R = 0,94

1000

01 2 3


mg.ha-1.j-1

R = 0,99R = 0,99

12000

9000

6000

01 2 3

3000

Ardoise avec Ardoise avec accessoires Pbaccessoires Pb

Zinc et Zinc et Zinc + ardoiseZinc + ardoise

R = 0,92R = 0,92

45

Comparaison apports atmosphériques / ruissellements toituresComparaison apports atmosphériques / ruissellements toitures


Toit. ardoiseToit. ardoise Toit. métalliqueToit. métallique

Flux obtenus pour l’hiver 2002 Flux obtenus pour l’hiver 2002

Flux calculés en utilisant la pluviométrie moyenne de l’hiver 2002 : 1,7 mm.j1,7 mm.j-1-1

Comparaison possible

RRAA

RRTT

RRTT

Rôle de la toiture dans le transfert des micropolluants de l’atmosphère au réseau

46




1800 mg.ha-1.j-1

900 mg.ha-1.j-1

Cas des hydrocarbures : les HC aliCas des hydrocarbures : les HC ali

- Pas d’enrichissement en HC ali dans les eaux ruisselées

- Signatures aliphatiques voisines

Apport exclusivement Apport exclusivement atmosphériqueatmosphérique

47




8,6 mg.ha-1.j-1

5,9 mg.ha-1.j-1

Cas des hydrocarbures : les HAPCas des hydrocarbures : les HAP

- Pas d’enrichissement en HAP dans les eaux ruisselées

- Signatures aromatiques voisines


48



Cas des éléments majeursCas des éléments majeurs

- Pas d’enrichissement en éléments majeurs dans les eaux ruisselées


0

2000

4000

6000

Ca

/10

K

Mg

Na

/10

P

S /1

0

ArdoiseZinc et ardoise

RA

mg.ha-1.j-1

49



Cas des métaux lourdsCas des métaux lourds

Groupe 1Groupe 1 Ba, Cd, Co, Cr, Mn, Sb, Sr

Apport atmosphériqueApport atmosphérique

ArdoiseZinc et ardoise

RA

0

500

1000

1500

2000

2500

Ba

Cd

*10

0

Co

*10

Cr

*10

Cu

Mn

Ni

Pb

/5 Sb

Sr

Ti V

Zn

/50

mg.ha-1.j-1

Groupe 2Groupe 2 Ti, Ni, V

Emis par toutes les toituresEmis par toutes les toitures

Groupe 3Groupe 3Cu, Pb Zn

ArdoiseArdoise ZincZinc

50





Stocks

Distributions

Origines



Apports directs

1122



- de temps de pluie

- le lavage de la voirie

Apports directs

51

Les VIRA : les ruissellements de chausséesLes VIRA : les ruissellements de chaussées

- Situées sous les tunnels des principaux axes routiers

- Récupérer / injecter dans le réseau les eaux ruisselées

Etude des sédiments de station de relevageEtude des sédiments de station de relevage

Description des stations de relevage

11

11

22

22

Piège à sédimentPiège à sédiment

52


Etude des sédiments de station de relevageEtude des sédiments de station de relevage

Description des stations de relevage

- Collaboration avec la Direction de la Voirie et des Déplacements

- Collecte de sédiments dans 16 et 33 sites répartis sur l’agglomération parisienne

Procédures d’échantillonnage

1122

334455

3030

66

3131

32323333

7788

1010

99

11111212 1313

14141515

1717

1616

2828

1818

2727

2626

24242323

20201919

2121

2222

25252929

1 km1 kmParisParis

11

2244

33

55

66

88

77

1515

13131212

101099

1111

1414

1616

ParisParis1 km1 km

HydrocarburesHydrocarbures MétauxMétaux

53


Etude des sédiments de station de relevage : Etude des sédiments de station de relevage : les teneursles teneurs

HC aliHC ali HAPHAP

d50d50

d90/d10d90/d10

FeFe ZnZn PbPb CuCu CdCd

Hydrocarbures Hydrocarbures (µg.g(µg.g-1-1))

Métaux Métaux (µg.g(µg.g-1-1))

79 24

8 3

28000 1600 770 790 1,6

3,5

Variabilité

Comparaison des résultats HAPComparaison des résultats HAP

24 µg.g-1 > 1-5 µg.g-1 (rues Marais, 2000)

24 µg.g-1 17 µg.g-1 (autoroutes 1992/2000)Niveau contamination = f (Densité trafic)

Constance

54


Etude des sédiments de station de relevage : Etude des sédiments de station de relevage : les teneursles teneurs

HC aliHC ali HAPHAP

d50d50

d90/d10d90/d10

FeFe ZnZn PbPb CuCu CdCd

Hydrocarbures Hydrocarbures (µg.g(µg.g-1-1))

Métaux Métaux (µg.g(µg.g-1-1))

79 24

8 3

28000 1600 770 790 1,6

3,5

Constance

Comparaison des résultats métauxComparaison des résultats métaux

Pb : 770 µg.g-1 < 1000-1200 µg.g-1 (1992-94)

Cu : 790 µg.g-1 > 550 µg.g-1

Limitation émission automobile

Utilisation système freinage

55

C10

C11

C12

C13

C14

C15

C16

C17

pris

t

C18

phyt

C19

C20

C21

C22

C23

C24

C25

C26

C27

C28

C29

C30

C31

C32

C33

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16


Etude des sédiments de station de relevage : Etude des sédiments de station de relevage : les signatures HCles signatures HC

0-2 %

2-4 %

4-6 %

6-8 %

8-10 %

> 10 %

SitesSites

nn-alcanes-alcanes

Combinaison apports pétroliers / biologiques

Apport biologique prédominant

Apport pétrolier prédominant

Equilibre

16151413121110987654321

161514131211111098766554321

Apport biologique prédominant

16161514131312111098876543211

Apport pétrolier prédominant

1615141312121110109877654321

Equilibre

56Forte contamination pétrolière



Homogénéité des distributions HAPHomogénéité des distributions HAP

- P, Fluo, Pyr (50 % HAP)

- Bper, Chry (6 et 9 % HAP)

N

Ace

n F P A

Flu

o

Pyr

B(a

)A

Ch

ry

B(b

)F

B(k

)F

B(a

)P

D(a

,h)A

Bp

er IP

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

0-2 %

2-4 %

4-6 %

6-8 %

8-10 %

> 10 %

16

15

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

Sit

esS

ites

P/A Fluo/Pyr BaA/ChryP/A Fluo/Pyr BaA/Chry

15 0,65 0,62

0,2 0,46 0,46

71 0,89 1,18

d10

d50

d90

Ratios caractéristiquesRatios caractéristiques

57






N

Ace

n F P A

Flu

o

Pyr

B(a

)A

Ch

ry

B(b

)F

B(k

)F

B(a

)P

D(a

,h)A

Bp

er IP

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

0-2 %

2-4 %

4-6 %

6-8 %

8-10 %

> 10 %

16

15

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

Bp

erB

per

Ch

ryC

hry

Flu

oF

luo

Pyr

PyrPP

Sit

esS

ites


15 0,65 0,62

0,2 0,46 0,46

71 0,89 1,18

d10

d50

d90


Forte contamination pétrolière

58Forte contamination pétrolière






N

Ace

n F P A

Flu

o

Pyr

B(a

)A

Ch

ry

B(b

)F

B(k

)F

B(a

)P

D(a

,h)A

Bp

er IP

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

0-2 %

2-4 %

4-6 %

6-8 %

8-10 %

> 10 %

16

15

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

Sit

esS

ites


15 0,65 0,62

0,2 0,46 0,46

71 0,89 1,18

d10

d50

d90


59





Stocks

Distributions

Origines



Apports directs

1122



- de temps de pluie

- le lavage de la voirie

Apports directs

60


- Lavage quotidien dans les grandes agglomérations

- Méthodes de lavage : Balayage manuel

Jet sous pression

Aspiration mécanique

- Introduction de polluants dans le réseau d’assainissement

Etude des eaux de lavage de la voirieEtude des eaux de lavage de la voirie

Le lavage en zone urbaine

d10 d50 d90d10 d50 d90

0,8 1,6 3,1

10 14 35 Volume d’eau (l.m-1.j-1)

Matières en suspension (g.m-1.j-1)

Valeurs obtenues sur le quartier du Marais (Gromaire et al., 2000)

11

22

61




- Collaboration avec le Service Technique de la Propreté de la ville de Paris

- Procédure d’échantillonnage

Echantillonnage des eaux de lavage

Chaussée

Caniveau

Trottoir

5 mètres

Avaloir

62







Chaussée

Caniveau

Trottoir

5 mètres

Avaloir

Récupération d’environ 10 litres

63







- Sites d’échantillonnage

Quartier du Marais Quartier du Marais (4ème arr.)

4 rues : asphalte / trafic modéré

Place d’ItaliePlace d’Italie (13ème arr.)

Avenue : asphalte / trafic important

Place du marché

64


Etude des eaux de lavage de la voirie : Etude des eaux de lavage de la voirie : les hydrocarburesles hydrocarbures

les signatures hydrocarbures

Proches de sédiments de station de relevage

16

0

12

8

4

C8

C9

C10

C11

C12

C13

C14

C15

C16

C17

pris

t

C18

phyt

C19

C20

C21

C22

C23

C24

C25

C26

C27

C28

C29

C30

C31

C32

C33

%Bosse C17-C20

+UCM/R 50

Pétrolier

Bosse C27-C31

Biologique

Marais Place d ’Italie

- Aliphatique : apport pétrolier / biologique

- Aromatique : apport pyrolytique / pétrolier

65



les signatures hydrocarbures

Proches de sédiments de station de relevage

- Aliphatique : apport pétrolier / biologique

- Aromatique : apport pyrolytique / pétrolier

N Acyl Acen F P A Fluo Pyr B(a)A Chry B(b)F B(k)F

Marais Place d ’Italie

Fluo/Pyr < 1+

Sub/Par = 0,25

Pétrolier50

10

40

30

20

0

%

66

600

200

500

400

300

100

0



les flux hydrocarbures

HA tota

ux

UCM /1

0

HAP tot.

x10

µg.m-1.j-1

Particulaire

Dissous

Flux essentiellement particulaireFlux essentiellement particulaire

- Aliphatique : > 80 %

- UCM : 100 %

- HAP : 100 %

Bilan massique à l’échelle du MaraisBilan massique à l’échelle du Marais

* quantités apportées par les toitures en ardoise et zinc (77 % de la surface)

Lavage Ruiss. Toit.*Lavage Ruiss. Toit.*

0,40 0,15

5,4 16 HA

HAP

<<>>

(g.j(g.j-1-1))

67

600

200

500

400

300

100

0



les flux hydrocarbures

HA tota

ux

UCM /1

0

HAP tot.

x10

µg.m-1.j-1

Particulaire

Dissous

Flux essentiellement particulaireFlux essentiellement particulaire

- Aliphatique : > 80 %

- UCM : 100 %

- HAP : 100 %

* quantités apportées par les toitures en ardoise et zinc (77 % de la surface)

Lavage Ruiss. Toit.*Lavage Ruiss. Toit.*

0,40 0,15

5,4 16 HA

HAP

<<>>

Bilan massique à l’échelle du MaraisBilan massique à l’échelle du Marais(g.j(g.j-1-1))

68


Etude des eaux de lavage de la voirie : Etude des eaux de lavage de la voirie : les métaux lourdsles métaux lourds

les flux de métaux

0

500

1000

1500

2000

2500

Ba Cd Co Cr Cu

Mn

Ni Pb

Sb Sr Ti V

Zn

Particulaire

Dissous

µg.m-1.j-1

Flux essentiellement dissousFlux essentiellement dissous

- excepté Cd, Co et Mn

- Ba, Pb et Zn : 52 à 63 %

- Autres métaux : > 80 %

69


Etude des eaux de lavage de la voirie : Etude des eaux de lavage de la voirie : les métaux lourdsles métaux lourds

les flux de métauxBilan massique à l’échelle du MaraisBilan massique à l’échelle du Marais

- Apports lavage >> apports toitures

Ba, Cr, Mn, Ni, Sb, V : 4 à 26 fois supérieurs

- Excepté pour Zn, Pb et Ti largement émis par les toitures

0

500

1000

1500

2000

2500

Ba Cd Co Cr Cu

Mn

Ni Pb

Sb Sr Ti V

Zn

Particulaire

Dissous

µg.m-1.j-1

70





Stocks

Distributions

Origines



Apports directs

1122

33 33

71

Effluents domestiques et de restauration

Effluents domestiques et rejets garage

Les VIRA : les apports directsLes VIRA : les apports directs

Démarche expérimentaleDémarche expérimentale

HabitationHabitation

GARAGEGARAGE


RESTAURANTRESTAURANT



Effluents domestiques

Procédures d’échantillonnage Procédures d’échantillonnage

- Collaboration avec la Section de l’Assainissement de Paris

- Ech. journalier moyen

Procédures analytiquesProcédures analytiques

- Hydrocarbures aliphatique et aromatiques

- Particulaires / dissoutes

72

Effluents domestiques et rejets garage

Effluents domestiques et de restauration


Démarche expérimentaleDémarche expérimentale


GARAGEGARAGE


RESTAURANTRESTAURANT



Effluents domestiques

Procédures d’échantillonnage Procédures d’échantillonnage

- Collaboration avec la Section de l’Assainissement de Paris

- Ech. journalier moyen

Procédures analytiquesProcédures analytiques

- Hydrocarbures aliphatiques et aromatiques

- Particulaires / dissoutes

73


Résultats : approche qualitativeRésultats : approche qualitative

les signatures HAP

- Grande variabilité des distributions

- Pas de signatures caractéristiques

74

Equilibre entre les bosses C17-C19 et C27-C31 présence d’HC d’origine pétrolièreorigine pétrolière


Résultats : approche qualitativeRésultats : approche qualitative

les signatures aliphatiques

Domestique

Domestique et restauration

Domestique et garage

18

12

6

0

C8

C9

C10

C11

C12

C13

C14

C15

C16

C17

pri

st

C18

ph

yt

C19

C20

C21

C22

C23

C24

C25

C26

C27

C28

C29

C30

C31

C32

C33

%

Prédominance C27-C31 origine biologiqueorigine biologique

C29C29


Prédominance C27-C31 origine biologiqueorigine biologique

C18C18

Origine Origine pétrolièrepétrolière


C29C29

Equilibre entre les bosses C17-C19 et C27-C31 présence d’HC d’origine pétrolièreorigine pétrolière

UCM/RUCM/R

3-4

7

75


Résultats : approche quantitativeRésultats : approche quantitative

les flux à l’échelle du bassin versant du Marais

- HAP : grande variabilité des teneurs (0 à 51 µg.g-1) Impossible d’évaluer des flux

- HC aliphatiques : constance des teneurs évaluation des flux en s’appuyant sur les résultats obtenus pour les effluents domestiques


UCM : UCM : 1230 g.j1230 g.j-1-1

380380

HC ali : HC ali : 840 g.j840 g.j-1-1

460460380380

76







UCM : UCM : 1230 g.j1230 g.j-1-1

380380

HC ali : HC ali : 840 g.j840 g.j-1-1

460460380380

HC ali : HC ali : 5,4 g.j5,4 g.j-1-1

Lavage voirieLavage voirie

HC ali : HC ali : 16 g.j16 g.j-1-1

Ruiss. toituresRuiss. toitures

77







UCM : UCM : 1230 g.j1230 g.j-1-1

380380

HC ali : HC ali : 840 g.j840 g.j-1-1

460460380380

UCM : UCM : 120 g.j120 g.j-1-1

Lavage voirieLavage voirie

UCM : UCM : 50-150 g.j50-150 g.j-1-1

Ruiss. toituresRuiss. toitures

78

ConclusionsConclusions


Eaux usées

DGDG

COCO

BioBio

87-98 %

2-13 %

< 1 %

StockStock Temps de Temps de pluiepluie

94-99 %

1-6 %

SignaturesSignatures

HAPHAP AliAli

Pyrolytique

Pyrolytique et pétrolier

Biologique

Pétrolier

Pyrolytique Biologique

79



Eaux usées

DGDG

COCO

BioBio

87-98 %

2-13 %

< 1 %


94-99 %

1-6 %


HAPHAP AliAli

Pyrolytique


Biologique

Pétrolier


80



Eaux usées

DGDG

COCO

BioBio

87-98 %

2-13 %

< 1 %


94-99 %

1-6 %


HAPHAP AliAli

Pyrolytique


Biologique

Pétrolier


81

Etude à l’échelle du réseau Etude à l’échelle du réseau d ’assainissementd ’assainissement

HCHC

MétauxMétaux

Teneurs fluctuantes

Signature HAP typique (pyrolytique et pétrolier)

Fluctuation (impact sources locales)



Eaux usées

DGDG

COCO

BioBio

87-98 %

2-13 %

< 1 %


94-99 %

1-6 %


HAPHAP AliAli

Pyrolytique


Biologique

Pétrolier


82


Les Voies d’Introduction dans le Réseau d’AssainissementLes Voies d’Introduction dans le Réseau d’Assainissement


Ruissellements toituresRuissellements toitures

Apport atmosphérique Apport atmosphérique des HC et des métauxdes HC et des métaux

Excepté Cu, Ni, Pb, Ti, Excepté Cu, Ni, Pb, Ti, V et Zn V et Zn

Signatures SR / lavage Signatures SR / lavage

Ali : biologique / pétrolierAli : biologique / pétrolier

HAP : pyrolytique / pétrolierHAP : pyrolytique / pétrolier

Métaux : Métaux : Pb, Pb, Cu Cu

Ruissellements chausséesRuissellements chaussées

Signatures effluentsSignatures effluents

Apports directsApports directs

Ali : biologique Ali : biologique

HAP : fluctuanteHAP : fluctuante


Apports HC ali / UCM Apports HC ali / UCM très importantstrès importants

83


















84


















85


















86

PerspectivesPerspectives

Se placer en amont des VIRASe placer en amont des VIRA

Echantillonnage des principales sources urbaines

- Pyrolytiques : trafic automobile, UIOM, chauffage urbain, etc.

- Pétrolières : huiles lubrifiantes, pneumatiques, carburants, etc.

- Biologiques : feuilles, matière fécale, etc.

Caractérisation des signatures et des flux

Elargir le spectre des molécules analyséesElargir le spectre des molécules analysées

Polymères de l’isoprène (carotène, squalène, etc.)

Benzènes substitués

Etude de la pollution de temps de pluie Etude de la pollution de temps de pluie

Observatoire de la Pollution URbaine (OPUR, initié en 2003)

Utilisation de notre connaissance du temps sec

87














88














89

Merci de votre attention Merci de votre attention

11 22 33 44 55 66 77 88 99

90

Boîte de prélèvement

Echantillonnage Echantillonnage

Pelle à sédimentPelle à sédiment Boîte de prélèvement de la COBoîte de prélèvement de la CO

91

Structure du biofilmStructure du biofilm

ParoiParoi

Matrice Matrice organiqueorganique

Couche Couche cellulairecellulaire

200 µm200 µm

11

5 µm5 µm

33

40 µm40 µm

22

100 µm100 µm

Matrice organique

Film cellulaire

92

0

5

10

15

C8

C9

C10

C11

C12

C13

C14

C15

C16

C17

pris

t

C18

phyt

C19

C20

C21

C22

C23

C24

C25

C26

C27

C28

C29

C30

C31

C32

C33


Etude de la dynamiqueEtude de la dynamique


0

5

10

15

C8

C9

C10

C11

C12

C13

C14

C15

C16

C17

pris

t

C18

phyt

C19

C20

C21

C22

C23

C24

C25

C26

C27

C28

C29

C30

C31

C32

C33

MES

CO

Bio

%

%

C27C27C29C29

C27C27C29C29

MES = composants majoritaires de la CO et du BioMES = composants majoritaires de la CO et du Bio

93



Eaux usées

Biofilm

MES

Dépôt grossier

Couche organique

nn-C18/Phyt-C18/Phyt

6,8 6,8

3,9 3,9

3,5 3,5

2,2 2,2

Degré de Degré de dégradationdégradation

Temps de résidence dans le réseau d’assainissement : Temps de résidence dans le réseau d’assainissement : DG > CO DG > CO Bio > MES Bio > MES

Etude de la dynamiqueEtude de la dynamique

94

Les retombées atmosphériquesLes retombées atmosphériques

CoulommiersCréteil

Paris

« Ile-de-France »

Réseau de collecte

Etude des retombées atmosphériquesEtude des retombées atmosphériques

- 2 sites urbains / 1 site semi-urbain

- Collecteurs métaux / hydrocarbures

ParisParis

CréteilCréteil

CoulommiersCoulommiers

95


Réseau de collecte

- 2 sites urbains / 1 site semi-urbain

- Collecteurs métaux / hydrocarbures

Collecteur inox (50 x 50 cm) 20 à 30 l

Collecteur téflon ( de 12 cm )

1 l


96


Réseau de collecte

Résultats obtenus sur le site parisien : les hydrocarbures

1200

1800

600

hiver printemps été automne0

HC aliHC ali HAP (x10)HAP (x10)

mg.ha-1.j-1

Période froide Période chaude

(600-1800 mg.ha.j-1) (100-400 mg.ha.j-1)>>

HC aliphatiqueHC aliphatique

Période froide Période chaude

(5-6 mg.ha.j-1) (2-4 mg.ha.j-1)>>

HAPHAP

Contribution du chauffage résidentiel estimée à 41 %


97

- 13 éléments mesurés : Ba, Cd, Co, Cr, Cu, Mn, Ni, Pb, Sb, Sr, V, Ti et Zn

- Constance des flux au cours de l’année (2300-2800 mg.ha.j-1)

Métaux lourdsMétaux lourds

12000

9000

3000

6000

hiver printemps été automne0


Réseau de collecte

Résultats obtenus sur le site parisien : les métaux

métaux métaux lourdslourds

Eléments Eléments majeurs majeurs

(/10)(/10)

mg.ha-1.j-1

Eléments majeursEléments majeurs

- 6 éléments mesurés : Ca, K, Mg, Na, P et S

- Légère augmentation durant la période froide (21 %)


98

Prédominance bosse C27-C29-C31 témoin d ’une contamination biologique

Présence marquée de C18-C20 en hiver témoin d ’une contamination pétrolière


Réseau de collecte


C8

C9

C10

C11

C12

C13

C14

C15

C16

C17

pri

st

C18

ph

yt

C19

C20

C21

C22

C23

C24

C25

C26

C27

C28

C29

C30

C31

C32

C33

25

10

20

15

5

0

%

UCM/RUCM/R 1010 22 7733

hiverhiver printempsprintemps étéété automneautomne


99


Réseau de collecte


hiverhiver printempsprintemps étéété automneautomne

P A Fluo Pyr B(a)A ChryN Acyl Acen F BkbF BaP

50

20

40

30

10

0

% Prédominance P, Fluo, Pyr (76-98 %) > A, B(a)A, Chry témoin d’une contamination pyrolytique


100

PJmm.j-1


Les ruissellements de toituresLes ruissellements de toitures

Flux journaliers mesurés : les hydrocarbures

2

3

1

0

1200

1600

800

400

0

20

25

15

10

0

5

2

3

1

0

HC ali

HAP

mg.ha-1.j-1 mg.ha-1.j-1PJmm.j-1

Toit 1 Toit 2 Toit 3 Toit 1 Toit 2 Toit 3

Flux semblent corrélés à la pluviométrie journalière (PJ) : PJ PJ flux journaliers flux journaliers

101

Perspectives : étude des sources de micropolluantsPerspectives : étude des sources de micropolluants

Tunnel dust (n=4)

Leave (n=4)

Unburned and burned oils (n=5)

Gasoline (n=3)

Tires (n=4)

Car exhaust (n=2)

Tunnel aerosol (n=7)

Waste incinerator (n=8)

Sludge incinerator (n=6)

Power plant (n=2)

102

Perspectives : étude des sources de micropolluantsPerspectives : étude des sources de micropolluants

LM

W/H

MW

UC

M/R

CPI

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0

LeaveTire

Waste Incinerator

Tunnel Aerosol

Exhaust 1

Tunnel Dust

Power Plant

Exhaust 2

Oil

Sludge Incinerator

Gasoline

Types d’échantillonsTypes d’échantillons

Vincent Rocher - CEREVE

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