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International audience; Few ecotoxicity studies are available on thorium (Th) which hinders the ability to evaluate its ecotoxicological risk. Its release in the environment is often associated with the extraction of rare earth elements and uranium, as well as the field applications of phosphate fertilizers. This study investigates the effects of Th on microbial communities of periphytic biofilms. Ceramic plates were left to colonize for one month in the laboratory with a biofilm sampled from Cap Rouge river (QC, Canada). Plates were randomly placed in channels containing culture media representing three different conditions: a control condition (C0; background Th concentrations of 0.004 ± 0.002 nM), a low Th concentration condition (C1; 0.18 ± 0.09 nM Th) and a moderately high Th condition (C10; 8.7 ± 3.4 nM) for up to 4 weeks. The presence of Th modified the diatom community by changing its taxonomic structure, reducing diversity and increasing cell density. The taxonomic structure of the bacterial community, followed by 16S metabarcoding analysis, was affected with a significant decrease in Pseudanabaena and Shingopyxis genera in the two Th exposed conditions. No direct toxic effect of Th was observed on counted micromeiofauna but the changes in diatom and bacterial communities could explain the higher number of individual diatoms and micromeiofauna observed in Th-exposed conditions. This work shows that low concentrations of Th can modify biofilm structure, which, in turn, could disturb its ecologically key functions.

International audience; Pesticides are increasingly used worldwide to protect crops. However, only a small fraction of pesticides really hit their target organisms, with the remaining fraction reaching the environment by several phenomena such as leaching, and ending up in aquatic ecosystems: the final receptor of micropollutants. Chemical stressors induce changes in taxonomic composition of fauna and flora which are now the focus of many biomonitoring studies. Interspecific competition and predation are structuring factors of community composition. But the combined effects of biotic relationships (competition, predation) and pesticides are rarely accounted for. We tested four factors (Predation, Competition, Diuron (Herbicide) and Imidacloprid (insecticide)) separately on three distinct morphotypes of two diatoms species: Planothidium lanceolatum and Gomphonema gracile (normal and teratogen forms), to quantify the daily growth kinetics of each under varied pressures. The predator used was a nematode, cosmopolitan in soils and aquatic ecosystems (Aphelenchoides bicaudatus). We reproduced experiments combining the factors in binary and ternary combinations. Diuron had lower toxicity than expected, while imidacloprid affected the growth of non-target diatoms. Interalgal competition had marked negative effects on diatom growth kinetics, which increased as supplementary pressures (nematodes and/or pesticides) were added. These results demonstrate that ecological relationships in freshwater biofilms (competition, predation) have a non negligible effect on community composition, population behavior and impacts usually observed. Multistress conditions including the presence of pesticides in freshwaters are expected to affect biodiversity in ways that are hard to predict from simple toxicity assays.

International audience; While the important role of algae and bacteria is widely recognized in freshwater ecosystems, that of minute grazers, despite their high abundance, remains poorly understood. By their consumption of microalgae, their role in the microbial loop, and even their movements in the biofilm, they improve the rejuvenation of this type of ecosystem and have an important function in the connectivity of interfaces. In this study, we approach diversity issues from the standpoint of morphofunctional traits of periphytic micro-meiofauna. We collected and coded morphofunctional characteristics for several micro-meiofauna species from the literature and from our own observations to create a micro-meiofauna morphofunctional traits database inspired by the model of Usseglio-Polatera et al. (Freshw Biol 43(2):175'205, 2001). This new database of traits may represent an interesting collaborative tool which could be used to improve knowledge on micro-meiofauna and their functional role in the biofilm. We used the information to explore variations in functional traits related to trophic activity among micro-meiofauna communities. Counting data were acquired from biofilms grown in a hypereutrophic pond (Aquitaine, France) in winter and in spring. Community-weighted means (CWM) computed using the database and counting data revealed Spring food web was more complex than winter food web.

The herbicide diuron and the insecticide imidacloprid are amongst the most frequently detected pesticides in French rivers, and each is known to affect many aquatic organisms. However, the question of whether and how both pesticides together might induce multi-stress conditions, which could induce indirect effects such as the modification of biological interactions within freshwater microbial communities has not received much attention. This study was undertaken to determine the effect of diuron and imidacloprid alone and in combination on the feeding behaviour of chironomid larvae. An initial experiment measured the impact of the different contamination conditions at environmental concentrations (5mugL-1 for each pesticide) on the grazing rate of chironomids on three microalgae species, independently. Two diatom species, Gomphonema gracile (two different morphotypes: normal and teratogen) and Planothidium lanceolatum, and one green alga Desmodesmus sp. were offered as food, during 24h. Chironomids grazing rates varied according to the pesticide and algae species. Indeed, diuron impacted algae more strongly and probably affected their palatability, leading chironomids to increase grazing pressure on less nutritionally interesting algae. Imidacloprid, by targeting insect larvae, increased or inhibited their grazing capacity depending on the food source. In a second experiment (cafeteria design), the food selectivity of chironomids on previous algae was determined under similar contamination conditions during 4h: under diuron, larvae switched equally between the microalgae and were as mobile as in the control without pesticide. However, imidacloprid and the pesticide mixture condition altered chironomid movements and grazing behaviour. By investigating the impact of an herbicide and an insecticide, alone and in combination, on the responses of food (algae growth rate) and biological (mortality) and behavioural (mobility, food selection) responses of chironomid larvae, this study provided new insights on the direct and indirect effects of pesticide contamination on a simplified trophic web. Copyright © 2020 Elsevier B.V. All rights reserved.

International audience; The neonicotinoid imidacloprid and the herbicide diuron are long-lived pesticides commonly detected in European rivers. Both have lethal as well as sublethal effects on aquatic invertebrates dwelling in streambeds. Here, we performed lethality tests of imidacloprid and diuron on seven species of widespread, free-living nematodes and the model organism Caenorhabditis elegans. Our results indicated that nematodes were relatively tolerant to both pesticides, and only two species (Diploscapter coronatus and Plectus opisthocirculus) showed mortality at high nominal concentrations of imidacloprid (119 mg/L) and diuron (33 mg/L). The changes observed in nematode community structure after imidacloprid and diuron exposure may have been related to trade-offs between sensitivity to toxicants and changes in competitive abilities of the species. While the former can be tested using single-species tests, we recommend that the latter be tested in further experiments using multispecies communities. Our results suggest that the presence of these pesticides could favor nematodes over other meiofaunal groups found in freshwater sediments.

National audience; Les connaissances des contaminations métalliques sur les écosystèmes d'eau douce ont énormément progressées ces dernières décennies mais les études concernant les métaux tétravalents comme le zirconium restent rares malgré l'augmentation de la demande globale de ces éléments. Les communautés de microorganismes benthiques (périphyton) présentent un bon potentiel comme outil de biosuivi des expositions métalliques des organismes dulcicoles. L'effet du Zr sur le biofilm a été examiné pour déterminer si ce dernier est un bon bio indicateur des éléments tétravalents et mieux comprendre leurs éventuels dangers sur les écosystèmes aquatiques. Des lames de verre ont été mises à coloniser pendant un mois dans un étang (Cestas, France). Elles ont ensuite été réparties dans trois aquariums contenant un milieu de culture contaminé en Zr (n=3) à 0,2 ± 0,1 nM (C0), 0,5 ± 0,3 nM (C1) et 2,9 ± 0,3 nM (C2) et prélevées à 1, 2 et 4 semaines d'exposition (t1, t2 et t4). La production de biomasse, de protéines et polysaccharides apparaissaient plus faibles pour C1 et C2 à t2 et t4 ainsi que le taux de croissance des diatomées pour C2 au cours du temps. Le comptage des prédateurs primaires du périphyton a montré un effet de C2 sur la composition de la microméiofaune. Les résultats obtenus dans ces travaux montrent qu'une exposition au Zr peut perturber la structure taxonomique du biofilm et ses fonctions clefs. Une meilleure compréhension des effets des métaux sur la microméiofaune permettra d'améliorer l'évaluation des risques des expositions métalliques dans les milieux aquatiques.

International audience; The herbicide diuron and the insecticide imidacloprid are amongst the most frequently detected pesticides in French rivers, and each is known to affect many aquatic organisms. However, it is less examined whether and how both pesticides together might induce multistress conditions, which could induce indirect effects such as modification of biological interactions within freshwater microbial communities. This study was undertaken to determine the effect of diuron and imidacloprid alone and in combination on the feeding behavior of chironomid larvae. A first experiment measured the impact of the different contamination conditions at environmental concentrations (5µg L-1 for each pesticide) on the grazing rate of chironomids on three microalgae species, independently. Therefore, two diatom species, Gomphonema gracile (two different morphotype: normal (GG) and teratogen (GT)) and Planothidium lanceolatum (PL), and one green algae Pseudokirchneriella supcapitata (PS) were offered as food, during 24h. Protein and lipid contents in microalgae were analysed subsequently. Each pesticide condition elicited a different grazing rate in chironomids with regards to algal species and their nutritional quality, with a general preference for Gomphonema gracile with teratogen shape and Pseudokirchneriella supcapitata. In a second experiment (cafeteria), food selectivity of chironomids was determined under similar contamination conditions during 4h: Under diuron, larvae switched equally among microalgae, then were as mobile as in the control without pesticide. However, imidacloprid and the pesticide mixture condition altered chironomids' movements and grazing behaviour. In these experiments, we highlighted that chironomids feeding behaviour and food preferences are impacted by pesticides. Herbicide and insecticide exposure, alone or in combination, had contrasting effects on grazing, both directly on the larvae or indirectly (food selectivity according to its quality). Our study illustrates the value of considering the impacts of toxicants on target and non-target organisms across trophic levels to improve ecotoxicological risk assessment in an ecosystemic perspective.

International audience; Les diatomées benthiques constituent une source alimentaire de choix pour la microméiofaune des biofilms. Le régime alimentaire traduit un compromis entre dépense d'énergie pour la capture et l'assimilation des proies, et apport nutritif par l'alimentation. La qualité nutritive des microalgues peut varier entre espèces (composition en acides gras, par exemple), mais également être impactée en cas de pollution toxique : altération du contenu lipidique et/ou accumulation intracellulaire des contaminants. Pour déterminer les préférences alimentaires de larves de chironomes (tribu des Tanytarsinae) et leurs modifications éventuelles en cas de contamination des proies, deux expériences complémentaires ont été mises en oeuvre afin de : i) quantifier la consommation (taux d'ingestion) des chironomes en présence d'une seule source de nourriture à volonté, et ii) déterminer le choix des proies (sélectivité ou non) des chironomes dans un dispositif de « cafétéria » (choix simultané possible entre diverses sources). Pour ces expériences, quatre cultures de microalgues ont été utilisées : une algue verte et trois diatomées de dimensions individuelles variables. Les chironomes ont eu accès ad libitum aux algues (concentrations cellulaires élevées), dans un milieu sain ou contaminé par un herbicide, un insecticide, ou leur mélange, à des concentrations environnementales. En conditions témoin, les taux de broutage les plus élevés (en termes de biomasse ingérée) ont été observés en faveur de Gomphonema, en conditions de monodiète. La contamination de la nourriture par les pesticides a modifié significativement les taux d'ingestion de chaque microalgue : pour chaque source de nourriture, la biomasse ingérée par chironome était significativement réduite en présence de l'insecticide en lien avec une mortalité accrue des consommateurs, et des survivants amorphes. En présence de pesticides, le comportement alimentaire des chironomes a également été modifié. En conditions témoins, les chironomes présentaient une certaine sélectivité (préférence pour la forme tératogène de Gomphonema), pouvant s'expliquer par ses grandes dimensions et son contenu riche en oméga 3. En présence d'herbicide ou d'insecticide, au contraire, les chironomes avaient tendance à diversifier les sources de nourriture, pouvant traduire une compensation de la perte de qualité de la nourriture par une diversification des apports. L'énergie consacrée à la recherche de nourriture était également impactée, de manière variable selon le contaminant. Ces résultats illustrent, pour un réseau trophique simplifié, la propagation des impacts de pesticides de la nourriture vers les consommateurs. Ils soulignent la nécessité de prendre en compte l'altération de la qualité des microalgues et le transfert potentiel des contaminants dans l'évaluation du risque lié aux pesticides, pour l'environnement aquatique.

Deformities in diatoms are increasingly used as an indicator of toxic stress in freshwaters. However, the percentage of deformities alone often fails at highlighting the magnitude of toxic exposure. An approach combining the assessment of deformities coupled with information on their severity could improve the sensitivity of this biomarker. With the aim of quantifying the deviation from the normal form, we tested the applicability of geometric morphometry to evaluate the degree of deformities in different diatom species. We used photomicrographs of normal and deformed specimens from laboratory cultures of Gomphonema gracile, Nitzschia palea, and of Achnanthidium minutissimum from field samples collected along a gradient of toxic contamination. The geometric morphometry approach is based on several landmarks positioned on the outline of the diatom valves. Statistical analyses were conducted based on the geometrical coordinates of the landmarks. This technique allowed to discriminate between normal and deformed individuals. The geometric morphometry approach revealed a gradient in the intensity of the deformities observed on Gomphonema gracile and Achnanthidium minutissimum, in-line with a priori, visually determined (subjective) classifications. A relationship between the degree of deformity in Achnanthidium minutissimum and a gradient of zinc contamination was found. In contrast, the approach failed to obtain good fit for Nitzschia palea individuals because deformities in this species were more variable in terms of their location on the valves. Geometric morphometry provided encouraging results to objectively quantify the intensity of diatom deformities affecting valve outline, and could easily be implemented in further automatic diatom identification developments.

International audience; Le pourcentage de déformations des diatomées est de plus en plus utilisé comme un indicateur de stress toxique dans les cours d'eau. Cependant, ce pourcentage ne permet pas de quantifier directement l'importance de ce stress, et certains auteurs suggèrent que la quantification de la « sévérité » des déformations pourrait améliorer les relations de cause à effet. Dans cette optique, nous avons testé l'applicabilité de la morphométrie géométrique pour évaluer l'intensité de déformation chez différents spécimens de diatomées déformées. Cette méthode a pour but d'étudier des variations subtiles de formes et a été utilisée dans le but de mettre en évidence un gradient de déformations chez les diatomées. Sur la base de microphotographies d'individus normaux et déformés, le positionnement des points-repères a été optimisé, puis la méthode de superposition de Procruste a été utilisée pour mettre en évidence les variations morphologiques, en s'affranchissant des différences de taille, d'orientation mais aussi de position. Les résultats de ces analyses montrent l'efficacité de la méthode pour discriminer les individus normaux et déformés, avec un nombre limité de points-repères. A partir des caractéristiques morphométriques des individus déformés, la méthode permet de mettre en évidence un gradient de déformations au sein des individus déformés, en concordance avec une classification préalable de la sévérité des déformations réalisée visuellement. De plus, elle permet de mettre en évidence une relation entre l'intensité d'une pression toxique du milieu et les déformations des diatomées face à ce stress.

International audience; European Union represents 45% of world’s pesticide tonnage. Just a little part of pesticides really hit their target organisms; the remaining reaches the environment by several phenomena as leaching, ending up in aquatic ecosystems: the final receptors of microcontaminants. Chemicals stressors induce taxonomic changes on fauna and flora, which are now the focus of many biomonitoring studies. However, water quality indices only take one biological compartment into account, and put combination of abiotic and biotic factors aside. We tested separately four factors (predation, competition, diuron and imidaclopride) on two diatom species exhibiting distinct morphotypes: Planothidium lanceolatum and Gomphonema gracile (normal and teratogen forms), to quantify daily their growth kinetics under varied pressures. The predator used was a nematod from freshwater Aquitaine biofilms: Aphelenchoides bicaudatus. We reproduced experiments combining the factors, to determine if they acted synergistically or antagonistically. P. lanceolatum is strongly impacted by interalgal competition. Nevertheless, under herbicide treatment, A. bicaudatus enhanced its growth thanks to medium enrichment with nutrients (feces, mucus trail agglutinating), and acted negatively on Gomphonema gracile, by grazing it. On the contrary, exposure to imidaclopride improved microalgal defence mechanisms, by forming associations, making them less accessible. Ecological relationships in freshwater biofilms (competition, predation) have non negligible effect on community composition, population behavior and impacts usually observed without considering these factors. These results call for a new approach concerning bioassessment methods of water quality and fundamental studies to improve our understanding of ecosystems functioning, for restoration and environment protection.

The majority of studies on biofilms have focused on autotrophic and bacterial taxa, without considering the potential effects on biofilm grazers. In this work, we investigated the effects of realistic environmental concentrations of zirconium (Zr) on periphyton algal growth and micromeiofauna biodiversity. Glass slides were submerged in a pond for four weeks to colonize biofilms and exposed for four weeks in aquaria to targeted Zr concentrations of 0, 1, and 10 nM, which were monitored over time (average measured concentrations were 0.2 &plusmn, 0.1, 0.5 &plusmn, 0.3, and 2.9 &plusmn, 0.3 nM Zr). The four-week exposure to the highest concentration (3 nM) affected the micromeiofauna structure of biofilms and modified the autotrophic biofilm structure by increasing the proportion of green algae and decreasing the abundance of cyanobacteria and brown algae. Rotifers and the ciliate Aspidisca cicada appeared to be the most sensitive organisms among the observed micromeiofauna. A toxic effect of Zr on rotifers could explain such results. Indirect effects, such as reduced food availability given the reduced algal growth in the presence of Zr, could also play a role in the changes of micromeiofauna community structure. These results are among the few published data on the effects of Zr.

National audience; Les microalgues, en tant que producteurs primaires, sont à la base des réseaux trophiques aquatiques : elles peuvent donc être directement impactées par les herbicides. Dans l’environnement aquatique, la matière organique dissoute (MOD) peut également influencer les microalgues. La présente étude avait pour but d’étudier l’impact de la MOD naturelle (provenant du Bassin d’Arcachon) sur la toxicité de trois herbicides (irgarol (I), diuron (D) et S-métolachlore (S)), seuls et en mélange, pour deux micro-algues marines: Chaetoceros calcitrans (Cc) et Tetraselmis suecica (Ts), en cultures monospécifiques en laboratoire. Après une exposition de six jours à chaque herbicide (I0,05 et I0,5 µg.L-1; D0,05 et D0,5 µg.L-1; S0,5 et S5 µg.L-1) et à deux mélanges (M1: I0,05+D0,05+S0,5 et M2: I0,5+D0,5+S5), en présence ou non de MOD, les effets ont été évalués sur la croissance, l’efficacité photosynthétique, la quantité relative d’espèces réactives de l’oxygène et le contenu lipidique relatif. En l’absence de MOD, les conditions I0,5 et M2 ont significativement affecté les deux espèces : inhibition de la croissance et de l’efficacité photosynthétique et diminution du contenu lipidique relatif. Les impacts de M2 sur Cc ont été similaires aux effets induits par I0,5 ; en revanche pour Ts, la toxicité de M2 a été supérieure, suggérant une probable synergie entre les molécules. En présence de MOD, des effets significatifs de I0,5 et M2 ont également été observés sur les deux espèces : alors que les effets ont été amoindris en présence de MOD chez Cc, ils ont été amplifiés chez Ts. La présence de MOD naturelle a donc influencé la toxicité des herbicides de façon opposée chez les deux espèces. Ces résultats peuvent être expliqués partiellement par la complexation entre la MOD et les herbicides. En effet, des études ont montré que la MOD pouvait moduler la biodisponibilité des pesticides et des métaux selon la capacité des microalgues à pouvoir réaliser ou non de l’hétérotrophie (mécanisme favorisant la pénétration des molécules dans les cellules). Les variations de toxicité observées dans cette étude pourront être interprétées plus précisément avec les résultats des analyses chimiques en cours d’acquisition (MOD, herbicides et carbone organique dissous).

International audience; L’Union Européenne représente 45% du tonnage mondial de pesticides. Une infime partie de ces pesticides atteint véritablement les sites d’action des organismes-cible, le reste se répartit dans l’environnement par le biais de divers phénomènes comme le ruissellement pour finir dans les écosystèmes aquatiques, récepteurs finaux des contaminants. Les stress chimiques impliquent des variations dans les compositions (aussi bien en abondance qu’en diversité) de nombreux taxons (faune et flore) qui font aujourd’hui l’objet de nombreuses études dans le domaine de la bioindication. Cependant, les indices d’évaluation de la qualité de l’eau se réduisent à un seul compartiment biologique et écartent les associations de facteurs biotiques (prédation, compétition) et abiotiques (stress chimique). Nous avons testés quatre facteurs (Prédation, Compétition, Diuron et Imidaclopride) séparément sur deux espèces de diatomées et trois morphotypes distincts : Planothidium lanceolatum et Gomphonema gracile (morphotype normal, morphotype tératogène) pour déterminer, par quantification quotidienne, les cinétiques de croissance de chacune sous différentes pressions. Le prédateur utilisé était un nématode originaire de biofilms de cours d’eau aquitains, plutôt cosmopolite des sols et des écosystèmes benthiques des eaux douces (Aphelenchoides bicaudatus). Par la suite, nous avons reproduit les expériences en combinant les différents facteurs afin de déterminer s’ils agissaient en synergie ou étaient antagonistes. P. lanceolatum est fortement impacté par la compétition interalgale. Cependant, sous le traitement au diuron, A. bicaudatus favorise la croissance de cette dernière en enrichissant nutritivement le milieu (fèces, sécrétion de mucus agglutinant) et agit en synergie sur Gomphonema gracile en la broutant. A contrario, lorsqu’elles sont exposées à l’imidaclopride, les algues développent un mécanisme de défense en s’agglomérant les unes aux autres. Ce comportement peut réduire les opportunités de prédation du nématode, les rendant moins accessibles. Les relations écologiques qui ont lieu au sein des biofilms (compétition, prédation), ont des effets non négligeables sur les compositions des communautés, les comportements individuels ou populationnels et les impacts habituellement relevés sans ces facteurs. Ces résultats plaident pour une nouvelle approche quant aux méthodes de détermination de la qualité de l’eau et des études fondamentales de compréhension des écosystèmes dans un objectif de restauration et de préservation.

International audience; A substantial amount of research has been dedicated to aquatic biofilms, but unlike the influence of macrograzers, that of microscopic herbivores (2 microm to 2 mm) has been largely disregarded. The selective pressure that they may exert remains unexplored, despite its potential impact on microbial community structure and ultimately, function. We performed in situ experiments to assess the abundance of microflora and micro-meiofauna in mature biofilms, in four rivers located in southwest France, stressing their quantitative importance (averaging 50% of the total number of organisms counted). We highlighted that the balance between microflora and micro-meiofauna depends on local environmental conditions, and specific taxon selection is likely to provide information on river pollution. Indeed, microalgae were directly favoured by nutrients and indirectly by biocides targeting micrograzers. In contrast, micro-meiofauna was predominant in sites where herbicides were found, in particular photosynthesis inhibitors (e.g. in the River Ponteils, 97% micro-meiofauna). Although the prey–predator relationships in the laboratory experiment appeared to depend on the initial pools of microorganisms during the first days, they reached stable states within a week. Then, all cultures stabilized around a ratio of 20 ± 6 : 1 prey/potential predator. Further research is required to better understand the abiotic (water quality, habitat) and biotic (traits of the organisms present) drivers governing the coexistence of microalgae and their predators across the microbial landscape, and its consequences on the structure and function of the aquatic ecosystem.

La masse d’eau « Luzou » a été identifiée lors de l'état des lieux 2004 actualisé 2006, comme risquant de ne pas atteindre le Bon Etat en 2015. Toutefois, le décalage entre les pressions identifiées sur ce secteur et la réponse du compartiment biologique (diatomées notamment), a conduit l’Agence à solliciter l’Irstea de Bordeaux pour mener une étude (sur la période 2009-2010) visant à préciser les réponses des différents compartiments biologiques au regard des pressions qui s’exercent sur cette masse d’eau. Cette étude avait conclu que l’impact chimique des rejets du complexe MLPC sur les différents types de communautés végétales et animales du Luzou était très net et délétère : rupture brutale de la diversité biologique et de la biomasse de la faune piscicole et des macro-invertébrés benthiques ; apparition de taxons et de formes biologiques résistants à la pollution (formes tératogènes chez les diatomées, Chironomides, Chevaines, Sphaerotilus, …). Ces résultats ont depuis été valorisés par une publication scientifique (Lainé et al. 2014). Suite à ce constat, l’Agence de l’Eau a sollicité l’Irstea de Bordeaux afin de réaliser un suivi annuel des flores diatomiques et de la physico-chimie de l’eau sur la période 2012-2014. Les résultats des campagnes 2012 et 2013 ont confirmé les précédents, avec un taux très significatif de tératogénicité. Ce document présente les résultats de la campagne 2014, à laquelle nous avons intégré l’étude exploratoire de la micro-méiofaune du biofilm. MLPC à ce jour n’a pas encore mis en place de système poussé d’épuration de ces effluents avant rejet.

The waste stabilization pond of Saintes Maries de la Mer (18 000 p.e., total basin area: 13.2 ha ) was monitored during 6 months to find the origin of the excessive treated water concentrations with reference to required discharge values. Results analysis of the different pond removals showed the strong impact of evaporation on the COD concentration in filtrated samples. The monitoring confirmed as well the near impossibility to cope with the quality effluent requirements in summer on the concentration criteria in spite of an organic load lower than design value.; Le lagunage naturel des Saintes Maries de la Mer (18 000 EH, surface totale des bassins : 13,2 ha) a fait l'objet d'un suivi de 6 mois pour déterminer l'origine des dépassements des niveaux de rejets requis sur les eaux traitées. L'analyse des résultats obtenus sur chacun des bassins a permis d'évaluer les abattements respectifs des 3 étages de lagunes et de mettre en évidence l'impact de l'évaporation sur la DCO des échantillons filtrés. Le suivi a confirmé la quasi-impossibilité de respecter les normes de rejets en été sur le critère des concentrations malgré une charge organique reçue sur l'installation inférieure à la valeur nominale.

National audience; Les bioréacteurs à membranes sont des procédés en pleine expansion dans le domaine du traitement des eaux usées d'origine domestique. Leurs avantages sur les procédés conventionnels par boues activées sont nombreux (capacité épuratoire, compacité, flexibilité, etc ) et concernant leurs contraintes, la maîtrise des capacités de filtration reste le principal souci des exploitants. Deux installations réelles de bioréacteurs à membranes ont été suivies pendant plusieurs mois. Les moyennes journalières de la perméabilité membranaire et de la vitesse de colmatage ont été calculées sur le long terme à partir des mesures en ligne et ont permis d'analyser les caractéristiques de la filtration sur ces deux sites. Le choix du modèle pour l'exploitation des cycles de filtration qui a permis le calcul de la vitesse de colmatage est détaillé dans cet article. Appliquée aux deux installations suivies, cette méthode a montré un fort potentiel d'aide à la gestion des capacités de filtration dans les bioréacteurs à membranes. / Membrane bioreactors are rapidly growing processes in the treatment of domestic wastewater. Their advantages over the conventional activated sludge processes are numerous (treatment capacity, compacity, flexibility) but fouling control is of great concern for the operators. In this study, two full-scale membrane bioreactors were monitored during several months. The daily average membrane permeability and fouling rate were calculated on a large period of time using the online measurements and allowed us the analysis of the filtration capacities of the two plants. The model choice for the filtration cycles investigation which allows the fouling rate calculation is detailed in this paper. Applied to the two monitored full-scale plants, this method shows a great potential to help in the fouling control strategy of the membrane bioreactors.

Ce document rapporte les conditions des mesures (méthode et matériels utilisés) ainsi que le résultats obtenus.

Ce document rapporte les conditions des mesures (méthode et matériels utilisés) ainsi que le résultats obtenus.

Les besoins en données de terrain pour des travaux de simulation scientifique ont conduit le Cemagref à développer des choix stratégiques en terme de méthode d'acquisition/transmission de données. L'utilisation d'un système de télétransmission sur plusieurs sites distants du laboratoire (où les données sont stockées et exploitées) a permis d'observer l'intérêt de ce système face aux systèmes existants déjà sur les stations et aux systèmes d'acquisition sans télétransmission. L'acquisition de données pour des travaux de simulations requiert des contraintes fortes sur la fiabilité et la flexibilité de la chaîne de mesure que seul un système indépendant peut apporter. D'autre part le système de télétransmission offre un gain de temps considérable en terme de traitement des données et de réactivité face aux aléas rencontrés sur sites réels. Un exemple pratique est présenté en montrant comment un flux de données TOR et un flux de données analogique (4-20 mA) peuvent être combinés pour offrir une information pertinente sur l'état du procédé de traitement. Il est finalement conclu, qu'il est également dans l'intérêt des constructeurs, des gestionnaires et des maîtres d'½uvre de stations d'épuration d'anticiper sur l'évolution future des systèmes de supervision qui feront eux aussi appel à la modélisation.

Principe de la mesure : réoxygénation en eau claire, conditions des mesures, résultats.

Principe de la mesure : réoxygénation en eau claire, conditions des mesures, résultats.

A methodology that is specific of the effluent to be treated is necessary to chose the solution in function of constraints. The problematic is presented by developing the functioning specificities of biologic treatments when they are applied to viniculture effluents. Stress is on half-continue processes that are adapted to little units of wine transformation., Une large gamme de procédés de traitement est désormais applicable aux effluents vinicoles et une méthodologie spécifique à ce type d'effluent est nécessaire pour choisir la solution la plus adaptée en fonction des contraintes (caractéristiques des rejets, qualité requise pour les des eaux traitées, environnement, capacités de stockage, .). La problématique est présentée en développant les spécificités de fonctionnement des traitements biologiques lorsqu'ils sont appliqués aux effluents vinicoles. Une large place est donnée aux procédés semi-continus adaptés aux petites unités de vinification, en particulier aux différentes techniques couplant stockage aéré et techniques de séparation de la biomasse formée.

Principe de la mesure : réoxygénation en eau claire, conditions de mesures, résultats.

Principe de la mesure : réoxygénation en eau claire, conditions de mesures, résultats.

The Indagro process, including a physical treatment by reverse osmosis followed by a biological treatment made up constructed wetland was assessed to treat the effluents from a winery producing 1700hL wine/year. Measures were performed on a period of 9 weeks from the end of the grape harvest 2000. The average influent COD was 3,2g/L and average treated flow was 2,1 m3/d. COD removal in physical 1st stage treatment was 74 % (on the whole 5 weeks monitoring) with variable concentration in permeated effluent. COD removal in constructed wetland was in average 61 % (with a hydraulic retention time of 16 days) and 91 % for the whole plant. Discharge standard levels (COD : 300 mg/L) couldn't be respected during all the monitoring period. The average specific energy requirement has been assessed at 8,2 kWh/kgCOD removed for the whole treatment., Le système de traitement Indagro, comprenant un étage de prétraitement suivi d'un étage d'osmose inverse complété par un filtre immergé planté de roseaux a été évalué pour traiter les effluents d'un chai du Médoc (Gironde) produisant 1 700 hL vin/an. Les mesures ont été réalisées sur 9 semaines en fin des vendanges 2000. La concentration moyenne en DCO des effluents bruts est de 3,2 g/L (sur 5 semaines) et le débit moyen admis sur l'installation est de 2,1 m3/j. Les rendements sur la DCOb sont de 74 % sur l'ensemble prétraitement et osmoseur (5 semaines) avec des concentrations de perméat variables. L'abattement en DCO sur le filtre immergé est de 61 % (temps de séjour moyen 16 jours) ce qui conduit à un rendement de 91 % sur l'ensemble de l'installation (5 semaines). Les concentrations en DCO en sortie de station dépassent parfois nettement les autorisations de rejet (300 mg/L). La consommation énergétique a été évaluée à 8,2 kWh/kgDCO éliminée pour l'ensemble du traitement.

L'étude présente : le principe de la mesure réoxygénation en eau claire, les conditions de mesures et les résultats.

One year after the starting of the treatment plant, a second follow-up of Eparco process associating septic tank, immersed anaerobic filter and aerobic filter bed was set up during the grape harvest 1999. The results obtained over 5 weeks confirm those obtained in 1998. Average volumes to treat are still very high inducing a weak average concentration of the effluents (1,4 g COD/L) and short residence times in the anaerobic stage. The removal of the anaerobic stage remains very weak and the treatment is mainly carried out on the aerobic filters (removal from 80 to 85 % in the range of 30 to 110 g COD/m2.d). The applicability of the process is limited to wineries where the effluents are relatively concentrated and where there is a good control of effluent volumes., Un an après le démarrage de l'installation de traitement Eparco associant fosse toutes eaux, filtre anaérobie immergé et filtre aérobie, un deuxième suivi a été mis en place durant les vendanges 1999. Les résultats obtenus sur 5 semaines confirment ceux obtenus en 1998. Les volumes moyens à traiter sont toujours très élevés ce qui induit une faible concentration moyenne des effluents (1,4 g DCO/L) et des temps de séjour courts dans l'étage anaérobie. Le rendement de l'étage anaérobie demeure très faible et l'essentiel du traitement s'effectue sur les filtres aérobies (rendement de 80 à 85 % dans la gamme 30 à 110 g DCO/m2.j). Le domaine d'application du procédé est limité à des chais où les effluents sont relativement concentrés et où il existe une bonne maîtrise des volumes rejetés.

The Boccard/EEIS compact system, including an aerated storage tank followed by an aeroflottation and of 3 activities sludge basins in cascade was assessed to treat the effluents of a Medoc winery (Bordeaux area) producing 12 000 hl/year. Measurements were carried out over 6 weeks starting from the grape harvest 1999., Le système de traitement compact Boccard/EEIS, comprenant un bassin de stockage aéré suivi d'une aéroflottation et de 3 bassins d'aération en cascade a été évalué pour traiter les effluents d'une cave vinicole du Médoc (Bordelais) produisant 12 000 hl/an. Les mesures ont été réalisées sur 6 semaines à partir des vendanges 1999.

L'étude présente : le principe de la mesure réoxygénation en eau claire, les conditions de mesures et les résultats.

The process VITI 300 of SODEV company , mainly made of a storage tank and of an activated sludge (running at 30°C, constant flow and with addition of bio-products) have been assessed during 9 weeks in a winery. The effluents to be treated were of an average concentration in COD of 10 g/l. At steady state plant operation (flow : 300l/d, residence time in aeration tank : 18 d) the COD removal was 96,8% with a concentration in treated water in the range of 400 - 600 mg COD/l. The process is characterized by a very weak production of sludge but very high specific energy consumption., Le procédé VITI 300 de la société SODEV, composé d'un stockage et d'une boue activée fonctionnant à 30°C avec des bioadditifs et à débit constant a été évalué sur 9 semaines consécutives dans un chai particulier. Les effluents à traiter avaient une concentration moyenne en DCO de 10 g /l . En régime stabilisé (débit 300 l/j et temps de séjour de 18 j en bassin d'aération) l'abattement en DCO est de 96,8% avec des concentrations de sortie en DCO de 400 à 600 mg/l. Le système se caractérise par une très faible production de boue mais une dépense énergétique spécifique très élevée.

The EPARCO patented process associating septic tank, immersed anaerobic filter and aerobic filter bed (zeolithe media) was assessed to treat the effluents of a winery producing 700 hl. Measurements were carried out on 5 months and half starting from the grape harvest 1998. The concentration of the effluents to be treated is in the range of 2,5 - 5 g COD/l during the first two weeks and thereafter generally lower than 1g COD/l because of an important consumption of water in the winery. During these first months of operation, treatment is mainly performed by the aerobic stage whose organic removal increases gradually to reach 95% on BOD with an organic load of 32 g BOD/m2.d and a surface load of 208 l/ m2.d., Le système de traitement breveté EPARCO associant fosse toutes eaux, filtre anaérobie immergé et filtre aérobie à garnissage zéolithes a été évalué pour traiter les effluents d'un chai vinicole produisant 700 hl/an. Les mesures ont été réalisées en continu sur 5 mois et demi à partir des vendanges 1998. La concentration des effluents à traiter est au maximum de 2,5 à 5 g DCO/l lors des deux premières semaines et par la suite le plus souvent inférieure à 1 g DCO/l en raison d'une consommation d'eau élevée dans le chai. Au cours de ces premiers mois de fonctionnement, l'épuration est principalement assurée par l'étage aérobie dont le rendement augmente progressivement pour atteindre 95% sur la DBO avec une charge organique de 32g DBO/m2.j et une charge hydraulique de 208 l/ m2.j.

The purification process" Cascade " of the Vaslin-Bucher company, associating aerated storage and infiltration on sand was assessed to treat the effluents of a winery producing 2000 hl/year. Measurements were carried out on 4 months and half starting from the grape harvest 1998. Because of the presence of rainfall water in effluents, the volume produced reached 365 l/hl over 4,5 months and average concentration of the effluents admitted in storage was only 2,3 g COD/l. The concentration in aerated storage remained weak (average COD = 264 mg/l) and allowed to quickly supply the sand filter with an average load of 22g COD/m2.d. Treated water presents maximum concentrations in COD and BOD5 of respectively 140 mg/l and 30 mg/l. Under the conditions of assessment, energy consumption was 2,7 kwh/kg CODremoved and the sludge production appeared extremely weak., Le système de traitement "Cascade" de la société Vaslin-Bucher, associant stockage aéré et infiltration sur sable a été évalué pour traiter les effluents d'un chai vinicole produisant 2000 hl/an. Les mesures ont été réalisées sur 4 mois et demi à partir des vendanges 1998. En raison de la présence d'eaux parasites, le volume d'effluents produit atteint 365 l/hl sur 4,5 mois et la concentration moyenne des effluents admis dans le stockage 2,3 g DCO/l. La concentration dans le stockage aéré est restée faible (DCO moyenne = 264 mg/l) ce qui a permis d'alimenter rapidement le filtre à sable avec une charge moyenne de 22 g DCO/m2.j. Les eaux traitées présentent des concentrations maximales en DCO et DBO de respectivement 140 mg/l et 30 mg/l. Dans les conditions de l'évaluation, la consommation énergétique a été de 2,7 kWh/kg DCOéliminée et la production de boue est apparue extrêmement faible.

The process VITI 300 of SODEV company , mainly made of a storage tank and of an activated sludge (running at 30°C, constant flow and with addition of bio-products) have been assessed during 9 weeks in a winery. The effluents to be treated were of an average concentration in COD of 10 g/l. At steady state plant operation (flow : 300l/d, residence time in aeration tank : 18 d) the COD removal was 96,8% with a concentration in treated water in the range of 400 - 600 mg COD/l. The process is characterized by a very weak production of sludge but very high specific energy consumption., Le procédé VITI 300 de la société SODEV, composé d'un stockage et d'une boue activée fonctionnant à 30°C avec des bioadditifs et à débit constant a été évalué sur 9 semaines consécutives dans un chai particulier. Les effluents à traiter avaient une concentration moyenne en DCO de 10 g /l . En régime stabilisé (débit 300 l/j et temps de séjour de 18 j en bassin d'aération) l'abattement en DCO est de 96,8% avec des concentrations de sortie en DCO de 400 à 600 mg/l. Le système se caractérise par une très faible production de boue mais une dépense énergétique spécifique très élevée.

The Vinipur + activated sludge process was assessed during 1995 vintage to treat the effluents of a winery producing 60 000 hl. A continuous follow-up during 6 weeks made it possible to analyse in detail the operation of tne process. Results confirm the capability of a yeast process (Vinipur) to endure large variations of the organic load and remove 70 % of soluble COD by reactor unit. The volume of activated sludge tank have to be increased to respect discharge level (COD< 300 mg/l). This very compact plant remains rather complex and requires a qualified operating personnel., La filière de traitement Vinipur (levures) + boues activées a été testée au cours des vendanges 1995 pour traiter les effluents d'une cave vinicole de 60 000 hl. Un suivi continu pendant 6 semaines a permis d'analyser en détail le fonctionnement du procédé. Cette première année de fonctionnement en vraie grandeur confirme l'aptitude du procédé Vinipur à absorber de brusques variations de charge et réduire la DCO soluble de 70 % par réacteur. La capacité des boues activées devra être augmentée pour respecter les niveaux de rejet garantis (DCO< 300 mg/l). Cette installation très compacte demeure assez complexe et nécessite un personnel qualifié pour son exploitation.

The double stage activated sludge process was evaluated over 5 weeks consecutive in period of grape harvest. The dayly influent/effluent loads and the whole of the parameters characterizing the operation of the various tanks were measured. The plant is treating the effluents of a winery of 130 000 hl and of a bottling unit, the whole giving a flow of 100 m3/d with concentrations in COD ranging between 15 and 20 g/l. The average removal of COD was 98,2% with 15 days residence time. At the end of the peak period, the COD of the treated effluent reached 500 mg/l (maximum 300 mg/l on the soluble fraction). With a short buffer volume, the mode of feeding of the two stage requires a good follow-up in peak period. This process equiped with a small buffer tank, requires an attentive operation and finds its best field applicability on large wineries where exist severe constraints of discharge., Le procédé de traitement boues activées double étage a été évalué sur 5 semaines consécutives en période de vendanges. Les charges organiques journalières reçues et l'ensemble des paramètres caractérisant le fonctionnement des différents ouvrages ont été mesurés. L'installation traite les effluents d'une cave de 130 000 hl et d'un centre d'embouteillage, soit au total un débit de 100 m3/j avec des concentrations en DCO comprises entre 15 et 20 g/l. L'abattement moyen en DCO est de 98,2% avec un temps de séjour de 15 jours. En fin de période de pointe, la DCO de l'effluent traité atteint 500 mg/l (maximum 300 mg/l sur la DCO soluble). Cette filière équipée d'un bassin tampon réduit, nécessite une exploitation attentive et trouve son domaine d'application privilégié sur de grosses unités où existent des contraintes sévères de rejet.

Principe de la mesure : réoxygénation en eau claire, conditions de mesures et résultats.

A biological aerobic process using tanks in series was set up on winery producing 3000 hl/y. A simplified follow-up of the treatment plant was carried out during vintage 1995. The report gathers the data of the manufacturer sampling and Cemagref measurements. A first assessment of the process and its constraints is presented., Un système de traitement biologique aérobie utilisant des bassins en série a été mis en place sur un chais produisant 3000 hl. Un suivi sommaire a été réalisé au démarrage de la station lors des vendanges 1995. Le rapport regroupe les données de l'auto-contrôle et les mesures Cemagref. Une première évaluation du procédé et de ses contraintes est présentée.

Performances of 3 biological waste water treatment plants especially dedicated to middle and high size wineries have been measured during the four months since vintage, from september 1994 to january 1995. Influent and treated effluent characteristics (flow, concentration, load) are detailled from daily and-or week representative sample. The operation of each process is analysed during the peak organic load period ; sludge production and energy requierements are calculated., Des suivis approfondis du fonctionnement de trois installations de traitement biologique traitant les effluents de caves vinicoles de moyenne à grande taille ont été réalisés en période de pointe d'activité, de septembre 1994 à janvier 1995. Les caractéristiques des effluents bruts et traités (débit, concentration, charge) sont détaillés en s'appuyant sur des mesures soit quotidiennes soit hebdomadaires. Le fonctionnement de chaque procédé est analysé, les productions de boue et les consommations énergétiques sont calculées.

L'étude présente : le principe de la mesure réoxygénation en eau claire, les conditions de mesures et les résultats.

International audience; Les impacts sur les diatomées périphytiques du broutage par la macrofaune aquatique sont de plus en plus étudiés ; en revanche les interactions complexes ayant lieu au sein du biofilm entre microflore et micro-méiofaune restent inexplorées. Or, certains des organismes composant la micro-méiofaune (organismes de 2 OEm-2 mm) sont également brouteurs de microalgues, et la pression de prédation peut provoquer une sélection d'espèces (selon leurs dimensions, leurs formes de croissance, etc.) susceptible de modifier la communauté, et par conséquent l'évaluation de la qualité du milieu par les indices diatomiques. Nous avons réalisé un suivi sur 4 cours d'eau du Sud-Ouest de la France, visant quantifier et caractériser la microflore et la micro-méiofaune périphytiques. En termes quantitatifs (nombre d'individus quantifiés dans les biofilms), la micro-méiofaune est généralement dominante, et relativement diversifiée. Nos résultats indiquent que les conditions environnementales (par exemple le type de contamination présent, ciblant l'un ou l'autre des compartiments) structurent fortement les communautés auto- et hétérotrophes, et influencent leurs interactions. Par ailleurs, en utilisant des taux de broutage issus de la littérature, on peut estimer que la quantité de diatomées potentiellement consommée par les protozoaires et les petits métazoaires (rotifères, nématodes) excède de plusieurs ordres de grandeur la quantité de diatomées réellement quantifiée.

Zirconium has a significant effect on diatom growth under 10 nM conditions. There is a combined effect of zirconium and time on the micromeiotauna plus the 10nM contamination changes the taxonomic composition of the micromeofauna., Le Zirconium a un effet significatif sur la croissance des diatomées dans les conditions à 10 nM. Il y a un effet combiné du Zirconium et du temps sur la microméiofaune de plus la contamination à 10nM change la composition taxonomique de la microméiofaune.

In 2006, the appearance of white foam on the surface of Aquitaine lakes was greatly concerned users and managers. These concerns have led to carry out analysis to identify the nature and causes of these phenomena. The original natural vegetation of these foams was shown by these analyses and their appearance is directly related to water turbulences caused by winds. This phenomenon is very random: he did not play significantly since 2007.; En 2006, l'apparition de mousses blanchâtres à la surface des lacs aquitains avait fortement inquiété usagers et gestionnaires. Ces inquiétudes ont conduit à réaliser des analyses destinées à identifier la nature et les causes de ces phénomènes. L'origine végétale naturelle de ces mousses a été montrée par ces analyses et leur formation est directement liée aux turbulences des eaux créées par les vents. Ce phénomène reste très aléatoire : il ne s'est pas reproduit de manière significative depuis début 2007.

International audience

International audience; Only a little part of agricultural pesticides reach their target organisms; the remaining is transferred by phenomena like leaching to aquatic ecosystems, where they are found in mixtures. Chemical stressors induce direct and indirect changes on the fauna and/or the flora, thus complicating pesticide risk assessment. We exposed mature biofilms for 14 days in aquaria to four treatments: control, the herbicide diuron (priority substance in the Water Framework Directive) and the insecticide imidacloprid (included in the Watchlist), singly and in mixture, at environmental concentrations (5µg/L). Our aim was to understand biofilm community responses when exposed to pesticides, based on changes in structure (species composition, diversity and density) and community tolerance, within a PICT (Pollution-Induced Community Tolerance) framework. We quantified weekly microalgal and micromeiofaunal composition, biofilm dry weight, chlorophyll a concentration and exopolysaccharide content. In the controls, biofilm dry weight increased over time; whereas in the three pesticide treatments the biomass did not increase after 7 days of exposure. PICT approaches based on photosynthesis inhibition revealed pre-exposure to diuron, while imidacloprid didn’t affect directly the microalgae. Contrastingly, the autotrophy index increased with imidacloprid pressure, in agreement with its known target action on animals. These impacts were confirmed by taxonomy analyses. The binary mixture had the same effects on microalgae as diuron, decreasing photosynthetic efficiency and chlorophyll a concentration. Altogether the results of this study highlighted changes in the proportions of microalgae and micromeiofauna reflecting their interactions and exposure history. They also demonstrate that micromeiofauna should not be overlooked in microbial ecotoxicology.