station d`épuration, de potabilisation

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Résidus de médicaments dans l’eau :
des molécules à surveiller ? Des risques à évaluer ?
Enjeux vis-à-vis des systèmes de traitement
(station d’épuration, de potabilisation)
Daniel VILLESSOT
Président de la Commission Scientifique et Technique de la FP2E
Directeur Scientifique de Lyonnaise des Eaux
Voies d’accès des médicaments à l’environnement
Industries
pharm., hôpitaux
Médicaments
humains
Médicaments
vétérinaires
Excrétion
DECHARGE
Excrétion
Eaux usées
STATIONS
D’EPURATION
Boues
d’épandage
SOL
Sol
Ruissellement
Eaux
souterraines
Eaux
de surface
USINE D’EAU
POTABLE
Risques
sanitaires
Risques
environnementaux
Eaux
de boisson
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CONSTAT
Il existe une très grande diversité des familles de molécules
et de leurs produits de transformation
Outre les médicaments à usage humain, il faut également
tenir compte des médicaments à usage vétérinaire et des
produits cosmétiques
Nécessité d’identifier les risques environnementaux liés aux
rejets de métabolites et autres produits de transformation
dans les milieux naturels
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Projets de R&D menés sur le thème des produits
pharmaceutiques
Nécessité pour le secteur de l’eau d’améliorer ses connaissances
sur les produits pharmaceutiques et plus particulièrement sur :
l’efficacité de la collecte et de l’épuration des eaux usées
domestiques et des rejets provenant des établissements
hospitaliers
la présence des substances dans les boues résiduaires
urbaines
l’efficacité des traitements de potabilisation
l’impact des rejets sur les milieux naturels
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Exemples de projets de R&D
Projet européen « Poseidon », 2001-2004:
Evaluer les procédés d’épuration et de potabilisation pour l’élimination de médicaments
et autres agents d’hygiène
Projet ANR « Amperes », 2006-2009:
Evaluer l’efficacité des procédés de traitement d’épuration vis à vis des substances
prioritaires et émergentes
120 substances dont 28 pharmaceutiques
Projet Mediflux (Faculté de Pharmacie Paris XI), 2007-2010:
Modélisation des flux de médicaments dans les effluents liquides des hôpitaux
Développement d’une liste de composés pharmaceutiques prioritaires pour le
cycle de l’eau, 2007-2008 (étude menée avec le Global Water Research Coalition)
Projet KNAPPE (Knowledge and Need Assessment on Pharmaceutical Products
in Environmental waters), 2007-2008
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Projet européen POSEIDON
Assessment of Technologies for the Removal of
Pharmaceuticals and Personal Care Products in
Wastewater and Drinking Water Facilities To
Improve the In-direct Potable Water Reuse
Tampere U,
Finland
2001 - 2004
Silesian U.,
Poland
CIRSEE
SUEZ-ENV
Points forts :
prise en compte de l ’ensemble du cycle
de l ’eau
Ecotoxicology
GmbH, Germany
BfG, Germany
U. of
Santiago de
Compostela,
Spain
EAWAG,
Switzerland
U. of Wien, Austria
eaux usées, eaux de surface
eaux souterraines, eau potable
8 partenaires, pluri disciplinaires
Sélection de 12 composés
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Efficacité des traitements (POSEIDON)
• Traitements d’épuration
Elimination de 10 à 90% selon les composés (biodégradation principalement), possibilité
d’optimisation du traitement
Efficacité de post-traitements : ozonation, infiltration dans le sol, photodégradation
Transfert possible vers les boues (carbamazépine, sulfaméthoxazole, muscs tonalide, galaxolide)
• Traitements eau potable
Efficacité des filières avancées : adsorption sur charbon actif, ozone (attention aux sousproduits), traitements membranaires (ultrafiltration combinée à l’adsorption sur charbon actif,
nanofiltration)
Bénéfice de l’approche multi-barrière, déjà appliquée pour le traitement d’autres contaminants
dans les eaux de surface (pesticides)
Les eaux souterraines sont plus sensibles : leur contamination doit être évitée (Directive Cadre
sur l’Eau)
Persistence de certains composés, à des concentrations très faibles (agents de contraste
notamment), mais «il n’y a pas de risque appréciable pour les humains aux faibles concentrations
mesurées dans l’eau potable»
Les quelques composés détectés dans l’eau potable l’ont été à des niveaux très inférieurs aux
doses thérapeutiques journalières (10-200 ng/L)
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Antibiotiques : campagnes sur 3 usines d’eau potable
Total de 15 antibiotiques (NOV 2003)
400
300
200
Mt Valérien
Le Pecq
Sortie usine
Forage Seine
Forage
réalimentation
Seine
Sortie usine
Forage
réalimentation
Seine
0
Sortie usine
100
Seine
ng/l
Aubergenville
Concentration maximale pour le sulfamethoxazole
Elimination totale lors du traitement de production
d’eau potable (clarification – ozone- filtration CAG)
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Projet Amperes : Objectifs/Etapes de l’étude
(2006 – 2009)
Objectif
Evaluer l’efficacité des procédés de traitement d’épuration vis à vis des
substances prioritaires et émergentes et définir les actions
complémentaires à mettre en œuvre
⇒ Substances prioritaires DCE + autres = 120 substances dont 24 métaux, 28
pharmaceutiques + hormones
⇒ Financement : ANR PRECODD + Pôle de Compétitivité Axelera (Rhodanos)
Etapes
Mise au point de méthodes d’analyses fonctionnant pour les matrices
environnementales complexes (Eaux résiduaires urbaines, Boues)
Etablir l’occurrence, le devenir et les performances d’élimination des
substances dans les stations d’épuration des collectivités.
Identifier et évaluer les solutions techniques complémentaires permettant d’atteindre
le bon état écologique.
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Taux d’élimination moyen par le procédé boues activées
Composés
Famille
Naphtalène
HAP
Dichlorométhane
COHV
Pentachlorophénol
chlorophénols
organochlorés C10-C13 chloroalcanes
DEHP
phtalates
Chrome
métaux
Cuivre
métaux
Cadmium
métaux
Plomb
métaux
4-NP (Nonylphénol)
AKP
4-t-OP (Octylphénol)
AKP
4-NP1EO
AKP
Atrazine
herbicide
Diuron
herbicide
Estrone (E1)
hormone
17β-estradiol
(Eb2)
hormone
Propanolol
bétabloquant
Sulphaméthoxazole
antibiotique
antidépresseur
Diazepam
Aspirine
analgésique
Observé pour 7 boues
activées
74 ± 16
59 ± 34
29 (1 donnée)
85 ± 18
89 ± 9
74 ± 23
82 ± 13
63 ± 21
59 ± 40
87 ± 21
81 ± 13
80 ± 34
14 ± 23
25 ± 24
91 ± 9
83 ± 25
16 ± 15
45 ± 27
16 ± 17
99 ± 1
Valeur littérature
(base de données)
62 ± 12
60 ± 17
-56 ± 61
49 ± 59
70 ± 16
68 ± 21
44 ± 41
63 ± 20
74 ± 35
68 ± 37
38 ± 52
31 ± 13
74 ± 29
79 ± 17
96 (1 donnée)
59 ± 22
83 ± 2
< 50 %
50 à 70 %
> 70 %
10
MEDIFLUX :
Modélisation des flux de
médicaments dans les effluents
liquides des hôpitaux (2007-2010)
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Les questions fondatrices de MEDIFLUX
Est-il possible d'identifier un nombre limité de molécules
indicatrices (cibles) à rechercher ?
Est-il possible de déployer une stratégie analytique pour suivre ces
indicateurs ?
Est-il possible de prédire les flux de résidus de médicaments dans
des effluents liquides urbains à partir de données accessibles
(consommation, pharmacocinétique) ?
L'apport lié aux hôpitaux est-il significatif dans le flux mesuré en
entrée de STEP ?
Les quantités rejetées sont-elles de nature à générer un risque
environnemental voire sanitaire ?
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Composés médicamenteux prioritisés pour le projet Médiflux
Classe anatomique
Tractus alimentaire et métabolisme
Sang et organes de l’hématopoièse
Système cardiovasculaire
Dermatologie
Hormones sexuelles et systèmes génito-urinaire
Préparations hormonales systémiques
Antiinfectieux systémiques
Antinéoplasiques et agents immunomodulateurs
Système musculo-squelettal
Système nerveux
Antiparasitaires
Système respiratoire
Organes sensoriels
Divers
Molécule 1
Molécule 2
Pantoprazole
Fluindione
Atenolol
Trolamine
Metochlopramide
Pas de candidat
Amlodipine
Betaméthazone
Amoxicilin
5-Fluorouracil
Ketoprofène
Acetaminophen
Methylprednisolone
Cyprofloxacin
Cyclophosphamide
Atracurium
Propofol
Iobitridol
Gadopentic acid
Premières réalisations
- Mise au point de méthodes d’analyse (composés non « standard »)
- Les premières campagnes montrent une bonne corrélation entre
concentrations calculées en sortie d’hôpital et celles mesurées
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…Caractérisation et suivi des résidus de drogue dans les
effluents domestiques
Mise au point d’une méthode visant à analyser la présence de
résidus de drogue dans les eaux usées par l’Institut
Pharmacologique Mario Negri de Milan (2006)
Généralisation de cette approche dans d’autres pays comme
l’Espagne, le but étant d’évaluer la quantité réelle de drogue
consommée par une population et de fournir des indications aux
autorités locales en charge de lutter contre le trafic de stupéfiants
Comment évoluent ces molécules dans les stations d’épuration et
face aux traitements de potabilisation?
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Enjeux pour le secteur de l’eau
Epuration des eaux usées
• Meilleure connaissance des substances contenues dans les
effluents domestiques; des traceurs?
• Abattements très variables selon les caractéristiques des
molécules
• Phénomène de transfert vers les boues résiduaires plus ou moins
important selon les substances
• Impacts des résidus de médicaments sur la biomasse des boues
activées
• Impacts des rejets sur les milieux récepteurs (sédiments et
biotes)
• Enjeux pour la réutilisation des eaux usées traitées (traitement
tertiaire : risques liés à la formation de sous-produits)
⇒ Tous ces points restent encore à approfondir
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Enjeux pour le secteur de l’eau
Traitement de potabilisation
• Les filières avancées de traitement (O3, CAG, membrane)
permettent d’obtenir des rendements d’élimination proches
de 100%, mais variables selon les substances
• Problème : formation de sous-produits de réaction
présentant des propriétés et caractéristiques physicochimiques différentes
Les traitements multi-barrières
L’évolution des règlementations de mise sur le marché
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Conclusions
Nécessité de prévenir la pollution par les résidus de
médicaments à la source
La Gestion Préventive du Risque Sanitaire
Information et sensibilisation des fabricants, prescripteurs,
distributeurs et consommateurs de médicaments
Besoin de fédérer tous les acteurs autour de cette
problématique : législateur, pouvoirs publics, agences de
l’eau, chercheurs, industrie pharmaceutique, traiteurs
d’eaux
L’évolution des règlementations de mise sur le marché
17
Merci pour votre attention!
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