[PDF] Description du parcours de soin des adolescents et jeunes adultes

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N° d'ordre 2008 ISAL 0021

Année 2008

Thèse

Évaluation des risques écotoxicologiques liés aux rejets d'effluents hospitaliers dans les milieux aquatiques Contribution à l'amélioration de la phase " caractérisati on 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...

Clotilde Boillot - Thèse en Sciences de l'Environnement Industriel et Urbain - INSA de Lyon 1

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 2

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 mono-spécifiques » 69

2.3.11 Introduction 69

2.3.12 Sélection d'une batterie de bioessais mono-spécifiques 70

2.3.13 Les valeurs d'effet 72

2.3.2 L'approche " bioessai pluri-spécifique » 73

2.3.21 Introduction : mono-spécifique vs pluri-spécifique 73

2.3.22 Quelques exemples de bioessais pluri-spécifiques 75

2.4 Synthèse des différentes stratégies de caractérisation des effets 75

3. Les organismes utilisés dans cette étude 77

3.1 Organismes retenus pour les essais mono-spécifiques 77

3.1.1 Les producteurs primaires 77

3.1.11 Pseudokirchneriella subcapitata 77

3.1.12 Lemna minor 78

3.1.2 Les consommateurs primaires 79

3.1.21 Daphnia magna 79

3.1.22 Ceriodaphnia dubia 80

3.1.23 Brachionus calyciflorus 81

3.1.3 Les décomposeurs 82

3.1.31 Vibrio fischeri 82

3.2 Les communautés périphytiques 83

3.2.1 Définitions et terminologie 83

3.2.2 Structure et facteurs d'influence 83

3.2.3 Intérêt du périphyton comme un bio-indicateur 84

3.2.4 Utilisation du périphyton comme un bio-indicateur 85

3.2.41 Biodescripteurs périphytiques 85

3.2.42 Les différents types d'essais mis en place sur le périphyton 86

Clotilde Boillot - Thèse en Sciences de l'Environnement Industriel et Urbain - INSA de Lyon 3

Partie 2. Matériels et méthodes 87

Chapitre 1. Effets combinés des principaux polluants contenus dans les effluents hospitaliers (vis-à-vis de Daphnia magna) 88

1. Substances d'étudiées 89

2. Choix du bioessai 90

3. Mise au point des mélanges 90

4. Mise en oeuvre du bioessai 91

5. Traitement des résultats 93

5.1 Modélisation des courbes concentrations-effets et calcul des CE50 93

5.2 Outils d'analyse et d'interprétation des effets combinés 93

Chapitre 2. Caractérisation des effets d'un effluent hospitalier vis-à-vis de différents organismes aquatiques 94

1. Présentation du site pilote et échantillonnage 95

1.1 Localisation et données concernant le site pilote 95

1.2 Modalités de prélèvement 95

1.3 Transport et conservation des échantillons 97

2. Caractérisation détaillée des échantillons (physico-chimie et microbiologie) 98

2.1 Mesures de terrain 98

2.2 Analyses physico-chimiques 98

2.3 Analyses microbiologiques 101

3. Batteries de bioessais mono-spécifiques 102

3.1 Sélection des batteries de bioessais 102

3.1.1 Sélection de la batterie de bioessais simplifiée 102

3.1.2 Sélection de la batterie de bioessais complète 103

3.2 Mise en oeuvre des bioessais 104

3.2.1 Préparation des échantillons 104

3.2.2 Inhibition de la mobilité de D. magna 105

3.2.3 Inhibition de la luminescence de V. fischeri 105

3.2.4 Inhibition de la croissance de la population de P. subcapitata 106

3.2.5 Inhibition de la croissance de la population et de la reproduction de C. dubia 108

3.2.6 Inhibition de la mobilité de C. dubia 109

3.2.7 Inhibition de la reproduction de B. calyciflorus 110

3.2.8 Inhibition de la croissance de la population de L. minor 111

3.3 Traitement des résultats 112

4. Bioessai pluri-spécifique sur une communauté périphytique naturelle 112

4.1 Introduction 112

4.2 Collecte du substrat et du milieu d'essai 113

4.3 Dispositif expérimental 114

4.4 Mesure des effets sur le périphyton 115

4.4.1 Estimation des activités photosynthétiques et respiratoires 116

4.4.2 Mise en suspension du biofilm et détermination de la surface du biofilm 117

4.4.3 Estimation de la biomasse totale 117

4.4.4 Estimation de la biomasse algale 118

Clotilde Boillot - Thèse en Sciences de l'Environnement Industriel et Urbain - INSA de Lyon 4

4.4.5 Traitement des résultats 119

Partie 3. Résultats 120

Chapitre 1. Effets combinés des principaux polluants contenus dans les effluents hospitaliers (vis-à-vis de Daphnia magna) 123

1. Écotoxicité des substances pures étudiées 124

2. Écotoxicité des mélanges (CE50) 126

2.1 Les mélanges GA-surfactants 126

2.2 Les mélanges APA-surfactants 128

2.3 Les mélanges NaOCl-surfactants 130

2.4 Synthèse 133

3. Étude des effets combinés des mélanges en ratios 50-50 via les modèles IA et CA 134

3.1 Les mélanges GA-surfactants 134

3.2 Les mélanges APA-surfactants 136

3.3 Les mélanges NaOCl-surfactants 138

3.4 Synthèse 140

4. Étude des effets combinés des mélanges à la CE50 via le modèle des TI 142

4.1 TI des mélanges GA-surfactants 142

4.2 TI des mélanges APA-surfactants 144

4.3 TI des mélanges NaOCl-surfactants 146

4.4 Synthèse 148

5. Synthèse générale : les effets combinés des mélanges désinfectants-surfactants 149

5.1 Validation des résultats 149

5.2 Effets combinés des mélanges désinfectants-surfactants 149

Chapitre 2. Effets d'un effluent hospitalier vis-à-vis de différents organi smes aquatiques 151

1. Caractérisation détaillée des échantillons (physico-chimie et microbiologie) 152

1.1 Mesures de terrain 152

1.1.1 Suivi des débits 152

1.1.2 Suivi de la température 152

1.1.3 Suivi du pH 153

1.1.4 Couleur des échantillons 154

1.2 Caractérisation physico-chimique 154

1.2.1 Paramètres communs aux échantillons périodiques et à l'échantillon moyen 154

1.2.11 Le pH 155

1.2.12 Le potentiel redox 155

1.2.13 La conductivité 156

1.2.14 La DCO et la DBO5 156

1.2.15 Le COT 156

1.2.16 Les MES 157

1.2.17 Les ions ammonium 157

1.2.18 Les chlorures 157

1.2.19 Le chlore libre 157

1.2.110 Les AOX 157

1.2.111 Les détergents non-ioniques 158

1.2.112 L'acétaldéhyde 158

1.2.113 Le glutaraldéhyde 158

Clotilde Boillot - Thèse en Sciences de l'Environnement Industriel et Urbain - INSA de Lyon 5

1.2.114 Synthèse des résultats 158

1.2.2 Paramètres spécifiques à l'échantillon moyen 160

1.2.21 Le chlore total 160

1.2.22 L'azote kjeldahl 161

1.2.23 Les orthophosphates 161

1.2.24 Le formaldéhyde 161

1.2.25 L'indice phénol 161

1.2.26 Les détergents anioniques et cationiques 162

1.2.27 Les COHV 162

1.2.28 Les cétones 162

1.2.29 Les alcools 162

1.2.210 Les métaux et l'arsenic 162

1.2.211 Les acétates 163

1.2.3 Les résidus médicamenteux 163

1.2.31 Les bêtabloquants 163

1.2.32 Les anticancéreux : le cas du cyclophosphamide 163

1.3 Caractérisation microbiologique 164

1.3.1 Paramètres communs aux échantillons périodiques et à l'échantillon moyen 164

1.3.2 Paramètres spécifiques à l'échantillon moyen 165

2. Réponses (CE20) des batteries de bioessais mono-spécifiques exposées aux effluents 165

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