Manuscrit_these_Mathieu _Cladiere_VF - LEESU

Sources, transfert et devenir des alkylphénols et du bisphénol A dans le bassin amont de la Seine (Île-de-France)1 IntroductionL’étude du devenir des polluants dans l’environnement est un élément clé pour mieuxcerner leurs impacts à court et long termes dans le milieu récepteur. Dès le début des années1980, (Mackay et Paterson 1981) ont mis au point un modèle de fugacité permettant dedéterminer la répartition d’un polluant donné entre les différents compartimentsenvironnementaux (rivière, sédiment, sol, air), à partir de ses propriétés physico-chimiques(biodégradation, volatilité, solubilité, K ow , etc.). Ce modèle a ensuite été révisé dans le débutdes années 2000 en ajoutant différents niveaux (niveau III et IV) pour intégrer les états nonstationnaires (Mackay 2001). Le modèle de fugacité de Mackay (2001) niveau IV a été trèslargement utilisé pour déterminer le devenir dans les eaux de surface d’une large gamme depolluants organiques tel les HAPs (Zhang et al. 2005), les PCBs et l’atrazine (Kilic et Aral2009). Hormis le modèle de fugacité, peu d’études utilisent des modèles hydrodynamiques etbiogéochimiques pour déterminer le devenir des polluants dans l’environnement. C’estpourtant le cas de Wang et al. (2012) qui utilisent un modèle hydrodynamique etbiogéochimique pour déterminer le devenir du nitrobenzène dans la rivière Songhua en Chine.Le devenir des alkylphénols et du bisphénol A dans l’environnement a fait l’objet deplusieurs études reprenant le modèle de fugacité développé par Mackay (2001). Parmi cesétudes, Tan et al. (2007) s’intéressent au devenir du 4-NP au cours des différents processusretrouvés en STEP, tandis que Huang et al. (2007) et Zhang et al. (2011) se concentrent sur ledevenir du 4-NP et du BPA dans les milieux naturels (rivières). Les données ainsi obtenuespar le modèle théorique de fugacité ont été comparées avec des mesures réalisées dans lemilieu pour valider l’utilisation de ce type de modèle (Zhang et al. 2011). De manièregénérale, les études de fugacité du 4-NP dans l’environnement révèlent que la biodégradationest un processus majeur contrôlant le devenir de ce composé dans les eaux de surface (Huanget al. 2007; Zhang et al. 2011). Cependant, le manque de données sur les propriétés physicochimiquesdes précurseurs du 4-NP (NP 1 EO et NP 1 EC et les composés à longue chaîne) rendleur analyse impossible par ce type de modèle. En outre les processus de dégradation liant lestrois composés (cf. : Chapitre I : § 3.1) ne peuvent être inclus dans le modèle de fugacité.Enfin, l’utilisation de paramètres fixés arbitrairement comme les constantes de volatilisation(5 m.h -1 ) et d’absorption (0,05 m.h -1 ), rend l’application de tels modèles au milieu naturel,délicate. Récemment, Björklund et al. (2011) ont utilisé un modèle hydrodynamique poursimuler les flux de 4-NP dans les eaux des exutoires pluviaux. Le modèle développé dans leurétude se montre peu performant, et les auteurs concluent que les processus de biodégradation(non pris en compte) peuvent jouer un rôle important dans la performance de leur modèle.A l’heure actuelle, une seule étude utilise un modèle hydrodynamique couplé avec unmodèle biogéochimique dans le but de déterminer le devenir des 4-NP, NP 1 EO et NP 1 ECdans le milieu naturel (Jonkers et al. 2005). Cette étude, portant sur le devenir des métabolitesdes NPnEO dans les estuaires du Rhin et de l’Escaut, se base sur deux séries de campagnes demesures (1999 et 2000) pour déterminer les constantes des processus de biodégradation dansle milieu. Pour déterminer ces constantes, Jonkers et al. (2005) établissent deux hypothèses.La première, constatée par leurs résultats, est que la sorption des composés sur les MES estnégligeable devant les processus de biodégradation. La seconde hypothèse, difficilementvérifiable, est que les précurseurs du 4-NP (NP 1 EO et NP 1 EC) ne sont pas (ou très peu)volatils. A partir de ces postulats et du modèle ECoS 3.0, Jonkers et al. (2005) ont pudéterminer les constantes cinétiques de dégradation (k) des 4-NP, NP 1 EO et NP 1 EC dansl’estuaire de l’Escaut (Tableau IV-1).156