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La croissance de biofilms sur les parois des réseaux et des circuits d'eaux est un problème récurrent en terme de santé publique. Les légionelles qui se développent dans les réseaux d'eaux chaudes et les tours aéroréfrigérantes ont été à l'origine de plus de 1000 cas annuels de légionellose en France au cours des 3 dernières années, la létalité étant d'environ 14 %. Pour maîtriser ce développement bactérien, il est nécessaire de posséder une meilleure compréhension des biofilms, de leur croissance et de leur composition. Dans ce but, trois années de travail de collaboration entre la société Henkel Concorde et 2 équipes CNRS (UMR 6008 et UPR 15) ont permis de développer un outil de détermination de l'épaisseur moyenne du biofilm. Sur des unités pilote en laboratoire et sur site industriel, cette mesure de l'épaisseur du biofilm s'est révélée suffisamment précise et sensible pour suivre l'évolution de la formation d'un biofilm dans un circuit d'eau et pour déterminer l'efficacité des traitements appliqués. L'utilisation de cet outil de surveillance a permis d'optimiser les traitements appliqués (nature, dose, fréquence d'injection) et conduit à une réduction significative des biomasses fixées, au maintien de la propreté des circuits et donc à une maîtrise accrue du risque légionelle.

Biofilms are growing on the internal wall of the water pipelines, this is a constant problem of health risk. The legionella which proliferate in the warm waters networks and in cooling towers, are at the origin of more than 1000?cases of Legionnaire's disease per year in France during the last three years, the death rate being about 14%. To control this bacterial development, a better understanding of biofilms ecology is necessary, in particular their growth and their composition. In this purpose, three working years of collaboration between the company Henkel Concorde and 2 CNRS research teams (UMR 6008 and UPR?15) allowed to develop a tool able to measure the biofilm thickness. On laboratory pilots and in industrial site, this biofilm thickness measurement showed a very acceptable reliability and sensitivity to follow the behaviour of a biofilm in a water circuit and to evaluate the efficiency of the treatments (dispersing, biocide) which are applied. The use of this tool allows to optimize the applied treatments (nature, dose, frequency of injection) and leads to a strong reduction of the sessile biomass. Thanks to this sensor the cleanliness of water circuits could be maintained with a better efficiency and thus a greater control of the legionella risk could be obtained. La croissance de biofilms sur les parois des r?seaux et des circuits d'eaux est un probl?me r?current en terme de sant? publique. Les l?gionelles qui se d?veloppent dans les r?seaux d'eaux chaudes et les tours a?ror?frig?rantes ont ?t? ? l'origine de plus de 1000 cas annuels de l?gionellose en France au cours des 3 derni?res ann?es, la l?talit? ?tant d'environ 14?%. Pour ma?triser ce d?veloppement bact?rien, il est n?cessaire de poss?der une meilleure compr?hension des biofilms, de leur croissance et de leur composition. Dans ce but, trois ann?es de travail de collaboration entre la soci?t? Henkel Concorde et 2 ?quipes CNRS (UMR 6008 et UPR 15) ont permis de d?velopper un outil de d?termination de l'?paisseur moyenne du biofilm. Sur des unit?s pilote en laboratoire et sur site industriel, cette mesure de l'?paisseur du biofilm s'est r?v?l?e suffisamment pr?cise et sensible pour suivre l'?volution de la formation d'un biofilm dans un circuit d'eau et pour d?terminer l'efficacit? des traitements appliqu?s. L'utilisation de cet outil de surveillance a permis d'optimiser les traitements appliqu?s (nature, dose, fr?quence d'injection) et conduit ? une r?duction significative des biomasses fix?es, au maintien de la propret? des circuits et donc ? une ma?trise accrue du risque l?gionelle.

Un grand nombre de facteurs, tels que la complexité des réseaux, le maintien de l'eau à 37 °C ou son potentiel nutritionnel, participe à la dégradation de la qualité des eaux thermales en réseau.L'étude conduite sur le réseau de distribution d'une station thermale de la Région Poitou-Charentes, a permis de montrer l'évolution des caractéristiques de l'eau au cours de son transport grâce à une approche originale de la quantification de la matière organique globale (COD) ou spécifique (acides aminés ou hydrates de carbone) dans les eaux transportées et les biomasses fixées.Les travaux menés sur un simulateur de réseau alimenté en eau thermale mettent en évidence la présence d'un biofilm. Après 10 à 20 jours de colonisation, le biofilm atteint un état d'équilibre en terme de densité bactérienne cultivable et de matière organique globale et spécifique. Sa densité bactérienne cultivable est alors évaluée à 2 à 4 105UFC cm-2. Trois espèces bactériennes le constituent (Pseudomonas diminuta, Pseudomonas vesicularis et Spheromonas paucimobilis), il se répartit de façon non continue, sous forme d'amas sur la paroi du réacteur. Après une vingtaine de jours de colonisation, le biofilm atteint une concentration en COD de 3,6 µg C cm-2et sa teneur en acides aminés et en sucres dissous est alors respectivement de 1,8 µg C cm-2(50 % du COD) et 0,4 µg C cm-2(11 % du COD).L'utilisation des méthodes spécifiques d'analyse de la matière organique des biofilms en tant qu'outil de caractérisation permet de conforter les données des paramètres microbiologiques et met en évidence la formation rapide d'un biofilm dans des réseaux alimentés par des eaux à très faible charge en matière organique.Ces méthodes ouvrent en outre de nouvelles perspectives pour le suivi des biofilms et leur gestion dans les réseaux de distribution.

During drinking-water treatment, ozone used as a preoxidant and chlorine required for final disinfection, lead to competing chemical reactions, in the case of raw water containing both organic compounds and inorganic salts (such as bromides and ammonia).The study of the interactions between those reactants has been made according to the following main topics :As for THM formation, experiments conducted on simple organic compounds or on natural fulvic acids show important decreases in THM or TCAA formation after ozonation. It may be noticed, however, that the ozonation of surface waters may induce the formation of haloform precursors, usually with a low level of reactivity.In water supplies containing bromide ions, oxidation of the latter through hypobromous acid may take place during the ozonation stage. Failing preozonation treatment, hypobromous acid is generated very rapidly during chlorination, thus inducing the formation of chloro- brominated organic compounds.During the ozonation of fulvic acid solutions, the presence of small amounts of bicarbonate was found to improve precursor removal significantly.It can be concluded that the partial analogy of the action of ozone or chlorine on aromatic structures, whether simple or complex (such as humic and fulvic acids), seems to indicate that the consequence of preozonation is the destruction, at least in part, of the most reactive sites for THM production, thus leading to a decrease of the volatile organochlorinated compounds formed during the post-chlorination. However, some ozonation products of natural waters are THM precursors, though of low reactivity. Then, in the presence of bromide ions, the formation of volatile organobrominated compounds may be observed during ozonation.

The formation of trichloronitrome thane (chloropicrin) has been detected when chlorinating some organic nitro compounds in diluted aqueous solution. Among these compounds, only nitromethane and phenolic compounds with OH and NO2 groups in meta position have been .proved to be good precursors of chloropicrin. A noticeable production of chloropicrin (about 1,4 μg/mg of carbon) has been observed during the chlorination of a surface water heavily loaded in humic substances . This work has also shown that a preozonation of these nitro compounds generally leads to a decrease in chloropicrin concentration. However, for some precursors (Nitro-2 Phenol, Nitro-4 Phenol, Picric Acid) preozonation might yield to the formation of oxidation by-products which are more reactive than the initial compounds.

The nature and the concentration of the trihalomethanes resulting from a pre-ozonation/chlorination treatment was investigated in the laboratory on synthetic or natural waters. The incidence of pre-ozonation was studied, on the one hand, on the degradation or the production of haloform precursors depending on the ozonation rate, and on the other at the oxidation level of inorganic substances especially bromides and ammonia.

A study of some recognized extremes in precursor reactivities, such as occur with methylketones or metapolyhydroxybenzenes, indicates the variability of physical and chemical reactions in their effects on haloform yields. Comparison of the reactivities of chlorine, bromine, and iodine suggests that an iodoform test can give global determinations of haloform reaction precursors.

L'action du permanganate de potassium sur des eaux contenant du phénol et de l'o-crésol conduit à la disparition rapide de ces composés, cependant la dégradation totale des molécules est beaucoup plus longue. L'oxydation conduit à la formation d'intermédiaires réactionnels du type acides hydroxy-benzoïques. Ces acides résultent de la dégradation partielle des dihydroxy-biphényles eux-mêmes formés par dimérisation de radicaux phénoxyles.

L'étude de la réactivité d'un certain nombre de précurseurs de la réaction haloforme a été conduite. Les résultats obtenus ont montré que certains composés, comme les méthylcétones, sont peu réactifs dans les conditions normales de désinfection des eaux. Cette faible réactivité est due à une étape limitante de formation de la mono-chlorocétone, catalysée par les ions OH-. Par contre, d'autres composés comme les méta-polyhydroxybenzènes sont excessivement réactifs et pour ces composés, comme pour les ß-dicétones, la production d'halométhanes est importante en milieu neutre.Quand ces composés se trouvent en compétition avec l'ammoniaque, il est bien évident que pour les composés de la première catégorie, c'est l'action du chlore sur l'ammoniaque qui est la plus rapide ; par contre avec les composés très réactifs de la deuxième catégorie le chlore réagit simultanément sur les précurseurs et l'ammoniaque et on observe la formation d'halométhanes bien avant le break-point.

L'objectif de ce travail est d'étudier les cinétiques et les mécanismes d'évolution de deux urées substituées (le chlortoluron et l'isoproturon) pour l'ensemble des processus de dégradation (biotiques et abiotiques) susceptibles d'intervenir dans le milieu naturel.Notre intérêt s'est porté sur les zones agricoles humides de la façade atlantique. En raison de l'importance, sur ces sites, des échanges eau/sédiments, une étude parallèle des phénomènes d'adsorption et de désorption a été conduite sur les sédiments du marais.Les études ont porté sur les phénomènes de dégradation par voie chimique, comme l'hydrolyse et la photolyse (réalisées en milieu tamponné dilué) et sur la biodégradation (en présence de sédiments) avec de l'eau du marais ou une eau synthétique.Les isothermes d'adsorption et de désorption sur les sédiments des eaux des fossés de drainage du marais poitevin sont réalisées pour un rapport sédiments/eau de 1/10 en présence de CaCl20,01 M. Elles montrent une adsorption de l'ordre de 10 % de la teneur initiale en pesticide des eaux et permettent de calculer les coefficients de Freundlich, qui sont rapportés à la teneur en carbone organique des sédiments (Koc) ; les valeurs de Koc obtenues sont de 180 pour le chlortoluron et de 132 pour l'isoproturon. Dans les deux cas, la disponibilité des pesticides reste importante car une totale désorption est observée après seulement deux cycles de désorption.Aucune hydrolyse n'a pu être observée lors de tests réalisés sur des périodes d'une centaine de jours, à des pH compris entre 5,0 à 9,5 et à des températures de 20°C à 40°C.L'irradiation de l'isoproturon et du chlortoluron en solution diluée, qu'elle soit UV (253,7 nm) ou polychromatique (lampe à iodure métallique), montre une forte décomposition des composés initiaux avec formation de sous-produits, généralement identiques pour les deux types d'irradiation, et qui ont tendance à se dégrader à leur tour rapidement en UV et plus lentement en lumière polychromatique.En ce qui concerne les études de biodégradabilité, elles sont conduites en présence de sédiments prélevés dans le marais et elles incluent une phase d'adaptation des microorganismes au xénobiotique considéré. Effectuées en parallèle dans différentes conditions de milieu, dans des réacteurs fermés et agités, ces études mettent en évidence pour les deux urées des différences notables suivant le milieu d'essai, avec un processus de biodégradation beaucoup plus lent en eau du marais qu'en milieu synthétique.