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N° d’ordre 2008 ISAL 0021 Année 2008 Thèse Évaluation des risques écotoxicologi

N° d’ordre 2008 ISAL 0021 Année 2008 Thèse Évaluation des risques écotoxicologiques liés aux rejets d’effluents hospitaliers dans les milieux aquatiques C ontribution à l’amélioration de la phase « caractérisation des effets » présentée devant L’Institut National des Sciences Appliquées de Lyon pour obtenir le grade de docteur École Doctorale de Chimie de Lyon (chimie, procédés, environnement) Spécialité Sciences de l’Environnement Industriel et Urbain par Clotilde Boillot Soutenue le 28 avril 2008 devant la Commission d’examen Jury composé de : C. Dagot Professeur (ENSIL, Limoges) Rapporteur V. Mezzanotte Maître de Conférences (Univ. di Milano Bicocca) Rapporteur Y. Perrodin Directeur de Recherche (LSE-ENTPE) Directeur de thèse R. Gourdon Professeur (LGCIE, INSA de Lyon) L. Martel Professeur associé (Univ. Laval, Québec) et CEAEQ F. Tissot-Guerraz Maître de Conférences (Université Lyon 1) C. Bazin Chef de projet (POLDEN, Villeurbanne) Invité Cette thèse a été effectuée au Laboratoire des Sciences de l’Environnement de l’ENTPE à Vaulx-en-Velin INSA Direction de la Recherche - Écoles Doctorales 2007 SIGLE ECOLE DOCTORALE NOM ET COORDONNEES DU RESPONSABLE CHIMIE CHIMIE DE LYON http://sakura.cpe.fr/ED206 M. Jean Marc LANCELIN Insa : R. GOURDON M. Jean Marc LANCELIN Université Claude Bernard Lyon 1 Bât CPE 43 bd du 11 novembre 1918 69622 VILLEURBANNE Cedex Tél : 04.72.43 13 95 lancelin@hikari.cpe.fr E.E.A. ELECTRONIQUE, ELECTROTECHNIQUE, AUTOMATIQUE http://www.insa-lyon.fr/eea M. Alain NICOLAS Insa : D. BARBIER ede2a@insa-lyon.fr Secrétariat : M. LABOUNE AM. 64.43 – Fax : 64.54 M. Alain NICOLAS Ecole Centrale de Lyon Bâtiment H9 36 avenue Guy de Collongue 69134 ECULLY Tél : 04.72.18 60 97 Fax : 04 78 43 37 17 eea@ec-lyon.fr Secrétariat : M.C. HAVGOUDOUKIAN E2M2 EVOLUTION, ECOSYSTEME, MICROBIOLOGIE, MODELISATION http://biomserv.univ-lyon1.fr/E2M2 M. Jean-Pierre FLANDROIS Insa : S. GRENIER M. Jean-Pierre FLANDROIS CNRS UMR 5558 Université Claude Bernard Lyon 1 Bât G. Mendel 43 bd du 11 novembre 1918 69622 VILLEURBANNE Cédex Tél : 04.26 23 59 50/ 06 07 53 89 13, Fax 04 26 23 59 49 e2m2@biomserv.univ-lyon1.fr EDIIS INFORMATIQUE ET INFORMATION POUR LA SOCIETE http://ediis.univ-lyon1.fr M. Alain MILLE Secrétariat : I. BUISSON M. Alain MILLE Université Claude Bernard Lyon 1 LIRIS - EDIIS Bâtiment Nautibus 43 bd du 11 novembre 1918 69622 VILLEURBANNE Cedex Tél : 04.72. 44 82 94 Fax 04 72 44 80 53 ediis@liris.cnrs.fr - alain.mille@liris.cnrs.fr EDISS INTERDISCIPLINAIRE SCIENCES- SANTE M. Didier REVEL Insa : M. LAGARDE M. Didier REVEL Hôpital Cardiologique de Lyon Bâtiment Central28 Avenue Doyen Lépine 69500 BRON Tél : 04.72.35 72 32 Didier.revel@creatis.uni-lyon1.fr MATERIAUX DE LYON M. Jean Marc PELLETIER Secrétariat : C. BERNAVON 83.85 M. Jean Marc PELLETIER INSA de Lyon MATEIS Bâtiment Blaise Pascal 7 avenue Jean Capelle 69621 VILLEURBANNE Cédex Tél : 04.72.43 83 18 Fax 04 72 43 85 28 Jean-marc.Pelletier@insa-lyon.fr Math IF MATHEMATIQUES ET INFORMATIQUE FONDAMENTALE M. Pascal KOIRAN Insa : G. BAYADA M.Pascal KOIRAN Ecole Normale Supérieure de Lyon 46 allée d’Italie 69364 LYON Cédex 07 Tél : 04.72.72 84 81 Fax : 04 72 72 89 69 Pascal.koiran@ens-lyon.fr Secrétariat : Fatine Latif - latif@math.univ-lyon1.fr MEGA MECANIQUE, ENERGETIQUE, GENIE CIVIL, ACOUSTIQUE M. Jean Louis GUYADER Secrétariat : M. LABOUNE PM : 71.70 –Fax : 87.12 M. Jean Louis GUYADER INSA de Lyon Laboratoire de Vibrations et Acoustique Bâtiment Antoine de Saint Exupéry 25 bis avenue Jean Capelle 69621 VILLEURBANNE Cedex Tél :04.72.18.71.70 Fax : 04 72 18 87 12 mega@lva.insa-lyon.fr SSED SCIENCES DES SOCIETES, DE L’ENVIRONNEMENT ET DU DROIT Mme Claude-Isabelle BRELOT Insa : J.Y. TOUSSAINT Mme Claude-Isabelle BRELOT Université Lyon 2 86 rue Pasteur 69365 LYON Cedex 07 Tél : 04.78.69.72.76 Fax : 04.37.28.04.48 Claude-isabelle.brelot@univ-lyon2.fr Remerciements Au terme de ce travail effectué au Laboratoire des Sciences de l’Environnement de l’ENTPE, je voudrais remercier les nombreuses personnes qui m’ont aidé au niveau scientifique, mais également sur un plan plus personnel. Je tiens tout d’abord à remercier Yves Perrodin, mon directeur de thèse sans qui ce travail n’aurait pu aboutir. Malgré ses responsabilités, il a toujours été disponible, patient et encourageant et a su m’initier à la recherche. Merci également à Christine Bazin, que je considère comme réelle co-encadrante de ce travail. Elle a su me transmettre ses connaissances en écotoxicologie, sa rigueur de travail et m’a également encouragé à entreprendre cette thèse. Toute ma reconnaissance va ensuite à Christophe Dagot (ENSIL) et Valeria Mezzanotte (Univ. di Milano Bicocca) qui ont accepté d’être rapporteurs de cette thèse. Merci également à Rémy Gourdon (LGCIE, INSA de Lyon), à Louis Martel (CEAEQ, Québec) et à Françoise Tissot-Guerraz (Université Lyon 1) d’avoir accepté de participer au jury de celle-ci. Mes remerciements vont également aux Hospices Civils de Lyon (HCL) et tout particulièrement à Françoise Tissot-Guerraz qui a coordonné le projet au niveau des hôpitaux, ainsi qu’à Jérôme Droguet qui a suivi avec grand intérêt mon travail et a toujours pris le temps de répondre à mes questions. J’espère réellement que ce travail aidera les HCL à améliorer la gestion des effluents hospitaliers. Mes remerciements vont également à Michel Perraud et Jean- Charles Cetre qui se sont également largement investis dans le projet. Je tiens également à remercier Ruth Angerville et Muriel Panouillères qui ont participé à ce travail, Jean-Marie Blanchard pour m’avoir aidé à comprendre le phénomène de « double effet », Rodolphe Gilbin pour son aide sur les effets combinés, Laurence Volatier pour ses conseils et sa grande contribution aux essais périphyton et Laurent Lassabatère pour sa précieuse aide en statistiques. Un grand merci à Evens Emmanuel initiateur de cette thèse et Anne Alix pour sa disponibilité et sa participation à mon comité de pilotage. Merci également à tous les membres du LSE pour leur dynamisme et leur bonne humeur et qui ont participé de près ou de loin à mes travaux de thèse. Tout d’abord l’équipe technique (comme on dit), Super Alicia, Isabelle et Thérèse, leur disponibilité et leur bonne humeur. Marco, la mémoire du LSE, tantôt pêcheur de cailloux, tantôt pêcheur d’effluents mais également dompteur de daphnies, bricoleur, chauffeur, organisateur de week-end et râleur professionnel… que feraient les doctorants du LSE sans ton aide ? Ensuite les enseignants- chercheurs : Thierry, Jean-Philippe, Alain, Sylvie, Laurence, Cécile, Bernard, Claude, Jean- Claude, Raphaël. Tous ont eu l’occasion de me donner un coup de main (scientifique ou moral) au cours de ces trois années de thèse. Enfin, les doctorants et ex-doctorants, mes co-bureaux préférés : David et Manue, Hélène (la réunionnaise), bien sûr, et puis Ruth, Anne-Laure, Houssem, Andry, Benjamin, Valérie, Céline, Xavier, Nico, Urbain, Muriel, Hélène (la nouvelle), Émilie. Je leur souhaite à tous une bonne continuation. Je n’oublie pas trois anciens du labo, Martine, Gilles et Alex, et bien sûr ma famille et mes amis : Cédric, Johanne, Florian, mes parents, Adélaïde, Romane, Arnaud et puis Cam, Manu, Tibo, Klem, … qui m’ont donné (ou non) un coup main pour la relecture de ce mémoire et m’ont toujours apporté leur soutien. Merci enfin à tous ceux que j’ai pu oublier… Table des matières Liste des communications 8 Liste des abréviations 9 Introduction 11 Partie 1. Étude bibliographique 16 Chapitre 1. Les effluents hospitaliers 17 1. Origine des effluents liquides hospitaliers 18 2. Caractéristiques des effluents hospitaliers, état des lieux des connaissances 19 2.1 Introduction 19 2.2 Caractéristiques physico-chimiques 20 2.3 Caractéristiques microbiologiques 24 2.4 Caractérisation des rejets de nature radioactive 24 2.5 Les rejets médicamenteux 25 2.6 Caractéristiques écotoxicologiques 26 3. Substances suspectées d'être à l’origine de l’écotoxicité des effluents hospitaliers 28 3.1 Introduction 28 3.2 Les surfactants 29 3.2.1 Généralités 29 3.2.2 Les différents types de surfactants 30 3.2.3 Effets sur les organismes aquatiques 31 3.3 Les désinfectants 33 3.3.1 Généralités 33 3.3.2 Le glutaraldéhyde 35 3.3.3 L'acide peracétique 37 3.3.4 L'hypochlorite de sodium 39 3.4 Les résidus médicamenteux 41 3.4.1 Contamination des eaux par les résidus médicamenteux 41 3.4.2 Impacts écotoxicologiques des résidus médicamenteux 42 3.5 Les agents de contraste iodés 44 4. Législation relative à la gestion des effluents hospitaliers 45 4.1 Le Code Général des Collectivités Territoriales 45 4.2 Le Code de la Santé Publique 46 4.3 Le Règlement Sanitaire Départemental 46 4.4 Le Code de l’Urbanisme 47 Clotilde Boillot – Thèse en Sciences de l’Environnement Industriel et Urbain – INSA de Lyon 1 4.5 Le Code de l’Environnement 47 4.6 Réglementation relative à certains produits 48 Chapitre 2. La caractérisation des effets écotoxicologiques dans les EDREcotox 49 1. Contexte international et présentation des méthodologies d’évaluation des risques écologiques 50 1.1 Introduction 50 1.2 Contexte international 51 1.3 Les trois phases d’une EDRE - méthodologie générale 52 1.3.1 Formulation du problème 53 1.3.2 La phase d’analyse 53 1.3.21 Caractérisation de l’exposition 54 1.3.22 Caractérisation des effets écotoxicologiques 54 1.3.3 Caractérisation du risque 54 2. Les différentes stratégies de caractérisation des effets 56 2.1 Introduction 56 2.2 Les approches « substances » 58 2.2.1 L’approche « substances » 58 2.2.2 L’approche « substances avec effets combinés » 60 2.2.21 Introduction 60 2.2.22 Définitions et terminologie 60 2.2.23 Modèles de détermination des effets combinés en écotoxicité des mélanges 63 2.2.24 Quelques repères au niveau des résultats d’études menés sur les d’effets combinés 67 2.3 Les approches « bioessais » 68 2.3.1 L’approche « batterie de bioessais uploads/Geographie/ these.pdf