Dans le but d’identifier, les procédés de traitement complémentaire des eaux usées et les procédés de traitement des boues les plus efficaces pour réduire, voire éliminer, les micropolluants, des analyses chimiques ciblées ont été réalisées. Les micropolluants ciblés ont été choisis parmi les micropolluants prioritaires et émergents en fonction de leur occurrence dans les effluents de traitement secondaire (Coquery et al., 20111 ; Martin Ruel et al., 20112), de leurs propriétés physico-chimiques, de leur toxicité, de la législation (certaines substances de la Directive Cadre sur l’Eeau ont été incluses) et de la disponibilité d’une méthode analytique fiable. Au total, 14 métaux et 170 molécules organiques appartenant aux classes des molécules pharmaceutiques (-bloquants, anti-inflammatoires, antidépresseurs, antibiotiques, anticancéreux, etc.), des hormones oestrogéniques, des alkylphénols (AkP), des plastifiants, des pesticides dont des organochlorés, des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), des polychlorobiphényles (PCB) et des polybromodiphényléthers (PBDE) ont été analysés. Selon leurs propriétés physico-chimiques, ils ont été recherchés dans la phase dissoute des échantillons d’eau (12 métaux et 136 molécules organiques) et/ou dans les échantillons de boues (12 métaux et 113 molécules organiques). En plus de caractériser l’efficacité des procédés, l'objectif est aussi d’établir une liste de micropolluants pertinents à analyser pour caractériser les procédés de traitement complémentaires des eaux et de traitement des boues. Les molécules organiques sont analysées par chromatographie en phase liquide ou gazeuse couplée à de la spectrométrie de masse simple ou en tandem (LC/MS/MS, GC/MS) après filtration à 0,7 μm et extraction par SPE (Solid Phase Extraction) ou SPME (Solid Phase MicroExtraction) pour les échantillons d’eau. Elles sont analysées par LC/MS/MS, GC/MS ou GC/ECD (chromatographie en phase gazeuse couplée à un détecteur à capture d’électrons) après lyophilisation, extraction par ASE (Accelerated Solvent Extraction) ou par micro-ondes et après purification par SPE ou sur micro-colonne pour les échantillons de boues. Les limites de quantification (LQ) varient entre 0,1 et 100 ng/L et entre 0,3 et 2000 μg/kg de matière sèche (MS) respectivement dans les eaux et dans les boues. Les métaux sont analysés par torche à plasma couplée à un spectromètre de masse (ICP/MS) après filtration à 0,45 μm et acidification pour les échantillons d’eau. Ils sont analysés par ICP/MS ou par DMA (Direct Mercury Analyzer) après lyophilisation et extraction par micro-ondes pour les échantillons de boues. Les LQ varient entre 10 et 5000 ng/L et entre 10 et 6700 μg/kg MS respectivement dans les eaux et dans les boues. Afin d’assurer la qualité des résultats d’analyse, des blancs de procédure (préparation et extraction) et d’analyse ainsi que des contrôles qualité (échantillons certifiés ou enrichis avec une quantité connues de micropolluants) sont analysés en parallèle des échantillons environnementaux. Afin de calculer des valeurs robustes de rendements d’élimination (R), les incertitudes analytiques et les limites de quantification associés aux résultats d’analyse, sont pris en compte en s’inspirant de la méthodologie décrite par Choubert et al. (20113) et en l’adaptant aux traitements complémentaires. En entrée des procédés de traitement des eaux, sur les 148 micropolluants analysés, 33 molécules organiques n’ont jamais été quantifiées parmi lesquelles l’ampicilline (un antibiotique) et l’éthinylestradiol (une hormone oestrogénique de synthèse), 18 ont été quantifiées seulement 1 à 2 fois. Les profils de contamination en entrée des procédés de traitement confirment i) la pertinence d’un échantillonnage moyenné sur 2h pour étudier les procédés choisis ; et ii) reflètent l’origine des eaux usées dans la STEU (rurales/urbaines, industrielles/domestiques). Globalement, avec des rendements d’élimination faibles (< 50%) ou nuls, les métaux ne sont pas éliminés par les procédés testés. En dehors de la lagune de finition, les concentrations en micropolluants organiques sont nettement diminuées par les procédés de traitement des eaux. Avec des rendements d’élimination généralement supérieurs à 70 %, les molécules pharmaceutiques sont particulièrement bien éliminées. Le NP1EC (acide nonylphénoxy acétique) et les pesticides (triazines et phenylurées) sont également bien éliminés (R > 70%) sauf par la lagune de finition. Les procédés d’oxydation avancée et le CAG (Charbon Actif en Grain) permettent d’éliminer en partie les AkP. En dépit de leurs bon rendement d’élimination (R> 70%, excepté procédé lagune de finition), l’aténolol, le sotalol, la carbamazépine et le NP1EC sont encore quantifiés à 97, 148, 95 et 178 ng/L respectivement, en moyenne en sortie des procédés de traitement complémentaires. Le bisphénol A et la théophylline sont aussi quantifiés en sortie des procédés de traitement (concentration moyenne de 155 et 81 ng/L et concentration médiane de 56 et 43 ng/L respectivement) ; leurs rendements d’élimination varient selon le procédé étudié. L’aspirine (aspirine + acide salicylique) est aussi quantifiée à plus de 80 ng/L en moyenne en sortie des procédés de traitement mais son rendement d’élimination n’a pratiquement jamais pu être calculé en raison de concentrations mesurées proches des LQ (30ng/L). Au final, nous proposons une liste plus ou moins restreinte (5, 10 ou 20 molécules) de micropolluants pertinents à analyser pour caractériser ces procédés. En amont des procédés de traitement des boues, sur les 125 micropolluants analysés, 31 molécules organiques n’ont jamais été quantifiées parmi lesquelles l’aténolol (β-bloquant) et le NP1EC (AkP), 17 ont été quantifiés seulement 1 à 2 fois. Le titane, le zinc et le cuivre sont les métaux les plus abondants avec une fréquence de quantification de 100% et une concentration moyenne supérieure à 300 mg/kg. Le DEHP (di(2-éthylhexyl)phtalate), la norfloxacine et la ciprofloxacine sont les molécules organiques les plus abondantes avec des fréquences de quantification de 100% et une concentration moyenne supérieure à 10 mg/kg. Ces micropolluants, métalliques et organiques, sont aussi les plus abondants dans les boues en aval des procédés de traitement avec une fréquence de quantification toujours égale à 100% et des concentrations dans les mêmes ordres de grandeur (supérieure à 300 mg/kg pour les métaux et supérieure à 6 mg/kg pour les molécules organiques). 1 Coquery M., Pomies M., Martin Ruel S., Budzinski H., Miege C., Esperanza M., Soulier C., Choubert J-M., 2011. Mesurer les micropolluants dans les eaux usées brutes et traitées. Protocoles et résultats pour l’analyse des concentrations et des flux. Tech. Sci. Méthodes 25-43. 2 Martin Ruel S., Choubert J-M., Esperanza M., Miege C., Navalon Madrigal P., Budzinski H., Le Menach K., Lazarova V., Coquery M., 2011. On-site evaluation of the removal of 100 micro-pollutants through advanced wastewater treatment processes for reuse applications. Water Sci. Technol. 63, 2486-2497. 3 Choubert J-M., Martin Ruel S., Budzinski H., Miège C., Esperanza M., Soulier C., Lagarrigue C., Coquery, M., 2011. Évaluer les rendements des stations d’épuration Apports méthodologiques et résultats pour les micropolluants en filières conventionnelles et avancées. Tech. Sci. Methodes 1-2, 44-62.