Etude microbiologique de la TOuloubre

Présentation au sujet: "Etude microbiologique de la TOuloubre"— Transcription de la présentation:

1 Etude microbiologique de la TOuloubre
Master SGE Vengar DELANAY Aurélie DORCHÊNE Lisa LAHENS Pauline URING Jeroen VAN DER STEEN

2 <image> Fleuve d’eau douce du Sud-Est Source à Venelles
Se jette dans la Méditerranée en passant par l’étang de Berre Longueur 59 km Environ 15 STEP dans le bassin versant Nombreux affluents : Le Budéou La Fauchonne Les Crouès La Concernade Le Boulery Le Valat des Crottes La Goule Centrales hydrauliques proches : Grans Saint-Chamas La Touloubre est un fleuve d’eau douce du sud-est de la France, dans le département des Bouches-du-Rhône (région PACA). Elle prend sa source près de Venelles et se jette dans la mer Méditerranée, par l’intermédiaire de l'étang de Berre. La longueur de son cours d'eau est de 59 km. Elle a de nombreux affluents. Il y a de nombreuses activités humaines aux alentours : autoroute, base aérienne, villes, stations d’épuration (environ 15). De plus, les eaux sont utilisées pour l’irrigation, la pêche et la production d’électricité par le biais de 3 stations hydrauliques à Grans et Saint Chamas.

3 Quel est l’impact des stations d’épuration sur la qualité microbiologique de l’eau de la Touloubre ?
On s’intéresse à l’Etang de Berre (beaucoup d’activités)  affluent de l’Etang de Berre. Impact sur l’étang. La problématique dont nous allons traiter est « Quel est l’impact des STEP sur la qualité microbiologique de l’eau de la Touloubre ? » Il y a en effet beaucoup d’activités sur le bassin versant de le Touloubre et ce dernier se déverse dans l’étang de Berre, un étang qui est le lieu de beaucoup d’activités nautiques.

4 Objectifs Détermination des paramètres physicochimiques
Analyse de la diversité fonctionnelle en étudiant l’activité catabolique Recherche des indicateurs de contamination Pour répondre à cette problématique, nous nous sommes fixés des objectifs. Tout d’abord, afin d’avoir un contexte général, nous avons déterminé les paramètres physicochimiques des lieux. Nous nous sommes ensuite tournés vers l’analyse de la diversité fonctionnelle des microorganismes présents en différents points stratégiques et la recherche d’indicateurs de contamination bactérienne.

5 Plan Matériel et méthodes Résultats Discussion Conclusion
Présentation des stations Sondes Plaques ECOLOG Flore Totale (NPP) Coliformes et entérocoques Résultats Paramètres physicochimiques Diversité fonctionnelle & activité métabolique Dénombrement Flore totale (NPP) Coliformes totaux et fécaux, entérocoques Comparaison aux normes & Analyse Discussion Conclusion

6 Matériel et Méthode Présentation des stations Sondes Plaques ECOLOG
Dénombrement statistique par NPP Dénombrement directe sur feuilles Rida Count

7 Présentation des stations
Saint-Cannat Capacité: 5000 Equivalents Habitants ; Débit de référence : 750 m3/j Traitement : secondaire, boue activée Rejet dans le Budéou, affluent de la Touloubre Environs : champs Salon de Provence Capacité : EH ; Débit de référence : m3/j Traitement : secondaire, dénitrification, déphosphatation, boue activée Environs : déchetterie, base aérienne Grans Capacité : 3500 EH ; Débit de référence : 700 m3/j Traitement : secondaire, lit bactérien Environs : champs, arboriculture Cornillon-Confoux Capacité : 1200 EH ; Débit de référence : 180 m3/j Traitement : lit bactérien Environs : champs, forêts Saint-Chamas Capacité: EH ; Débit de référence : m3/j Environs : usine de fabrication d’armatures, étang, ville Traitements : - primaire : décantation, flottation - secondaire : traitement biologique : utilisation de microorganismes pour dégrader la MO - tertiaire : déphosphatation, dénitrification

8 Matériel et méthodes Sondes
pH-mètre : électrode de verre et électrode de référence, basée sur le rapport entre concentration en H3O+ et différence de potentiel entre les 2 électrodes (dans solution), étalonnage avec solution tampon Conductimètre : mesure de la capacité d’une solution à conduire le courant entre 2 électrodes

9 Matériel et méthodes Plaques Ecolog
Ensemencement des puits Incubation à 30°C (24 à 48h) Lecture par spectromètre (590 nm) Différents substrats déshydratés Plaque 96 puits avec substrats intégrés, 3 X 32 puits donc analyse possible de 3 échantillons par plaque Le puits en haut à gauche est toujours utilisé pour le blanc, les 31 puits restants contiennent tous un substrat différent. On peut déterminer la diversité fonctionnelle des bactéries présentes dans une eau en fonction du nombre de substrats qui sont dégradés. Lorsqu’un substrat est dégradé, une coloration violette apparait (acidification). L’analyse peut donc se faire à l’aide d’un spectroscope. Le puits est considéré comme positif si : DOpuits- DOblanc> 0,24

10 Matériel et méthodes Le Nombre le Plus Probable
Technique de dénombrement basé sur des études statistiques Dilution en cascade à partir d’une solution mère Chaque dilution est ensemencé en milieu liquide et ce dans plusieurs tubes. Les résultats sont comparés à une table de « Mac Grady » Technique de dénombrement indirecte des bactéries mésophiles basée sur des études statistiques. On réalise une dilution en cascade à partir de la solution mère (notre échantillon). Puis on ensemence des tubes contenant du milieu de culture LB avec chacune des dilutions (ex 4 tubes par dilution). Pour gagner de la place et économiser du milieu LB, nous avons ensemencé des microplaques 96 puits dont la lecture spectroscopique est automatisée.

11 Matériel et méthodes Dénombrement des coliformes & entérocoques
Indicateurs de contamination Mésophiles totaux : contamination générale Coliformes : contamination récente Entérocoques : contamination intermédiaire Clostridia sulfito-réducteurs : contamination ancienne Staphylocoques : contamination humaine -Les mésophiles totaux renseignent sur l’idée globale du niveau sanitaire. -Les coliformes totaux et fécaux qui renseignent sur une contamination récente (< 3j). -Les entérocoques (dont streptocoques fécaux) qui peuvent renseigner sur une contamination datant d’entre 3 et 15 jours. Une espèce de streptocoques est spécifique à l’Homme et une autre de l’animal. -Les clostridiums sulfito-réducteurs qui signent une contamination ancienne (> 15j).

12 Matériel et méthodes Dénombrement des coliformes & entérocoques
Dénombrement direct Ensemencement de papiers Rida Count spécifiques aux entérocoques et aux coliformes Incubation 24h à l’étuve (37 ou 44°C) Afin de dénombrer les bactéries présentes dans nos échantillons, nous avons utilisé des feuilles Rida Count, qui prennent moins de place que des boîtes de Pétri. Les papiers utilisés sont spécifiques aux coliformes totaux, aux fécaux et aux entérocoques. On ensemence chaque feuille avec 1mL de solution à analyser, ce qui va réhydrater le milieu et permettre la croissance de l’espèce que l’on cherche à dénombrer. On met les feuilles pendant au moins 24h à la température favorable à la croissance de l’espèce recherchée (coliformes totaux et entérocoques 37°C, coliformes fécaux 44°C). Ensuite on procède à un dénombrement direct du nombre de colonies observées sur la feuille. Une colonie ce développe à partir d’une souche : on parle d’unités formant colonies (UFC). On compte le nombre d’UFC présents ce qui nous indique combien de coliformes ou entérocoques nous avions dans le millilitre analysé. Nous convertissons cette mesure pour avoir les mêmes unités que les normes (UFC/100mL).

13 Résultats Paramètres physico-chimiques Diversité fonctionnelle
Dénombrement statistique par NPP Dénombrement directe sur Rida Count

14 Paramètres physicochimiques
Stations pH Température(°C) Conductivité (μS/cm) St Cannat (amont) 7,94 17,5 736 St Cannat (aval) 7,89 22 748 Salon de Provence (amont) 7,69 - 580 Salon de Provence (rejet) 7,42 964 Salon de Provence (aval) 7,37 22,5 917 Grans (amont) 7,97 19,3 612 Grans (rejet) 8,02 20,3 529,5 Grans (aval) 8,03 20,2 622 Cornillon - Confou (Amont) 7,17 600 Cornillon - Confou (Rejet) 7,43 22,6 1036 Cornillon - Confou (Aval) 7,96 604 St Chamas (amont) 8,16 15,2 576 St Chamas (aval) 7,27 16,1 1317 pH = 8 : bassin calcaire Conductivité : permet de voir le taux de dilution (influence du rejet par rapport au cours d’eau) St-Cannat : on n’a pas le rejet mais la conductivité ne change pas trop  rejet n’a pas vraiment d’impact ou conductivité assez proche de celle de la rivière SDP : la conductivité dans la rivière augmente beaucoup entre l’amont et l’aval, or le rejet a une forte conductivité. On peut en déduire que le rejet a un grand impact sur la rivière, son débit doit être élevé Grans : la conductivité dans le rejet est légèrement inférieure à celle de la rivière, or la conductivité augmente entre l’amont et l’aval, donc le rejet n’a pas beaucoup d’impact sur la rivière et ne doit pas avoir un gros débit Cornillon : la conductivité dans la rivière ne change pas. Le rejet a une conductivité très élevée mais on n’observe aucun impact sur la rivière, le rejet doit donc avoir un débit très faible St-Chamas : nous n’avons pas la valeur de conductivité du rejet mais on voit que la conductivité est très élevée en aval. Cela peut être dû en parti au rejet mais il ne faut pas oublier que ce dernier point est très proche de l’Etang de Berre. Des embruns venant de l’étang salé peuvent avoir un effet non négligeable sur l’augmentation de la conductivité

15 La diversité fonctionnelle
L’activité métabolique est illustrée par la capacité des microorganismes à dégrader des substrats pour leur croissance. La diversité fonctionnelle met en évidence les différents substrats dégradés par les espèces de microorganismes présents dans un milieu. Sachant qu’une espèce ne pourra dégrader tous les substrats, une grande variété de substrats dégradés va mettre en évidence la diversité des micro-organismes présents. Ainsi il peut y avoir un apport de bactéries par la STEP, lié au traitement biologique réalisé au sein de la STEP ou de bactéries non détruite par la STEP Le rejet de SDP monte une forte activité catabolique, et diversité fonctionnelle influençant beaucoup le cours d’eau et qui se répercute sur l’aval. Au niveau du rejet de Cornillon il y a une forte activité catabolique, et diversité fonctionnelle mais peu d’impact sur l’aval. L’apport de microorganismes et donc de diversité fonctionnelle peut être bénéfique. Pour les trois autres sites, l’activité catabolique est faible donc faiblement representatif d’une dégradation préferenciel d’une categorie de substrat.. Malgré une faible diversité fonctionnelle à Saint-Chamas, chaque catégorie de substrat est dégradée.

16 Le Nombre Le Plus Probable
Lieu UFC / 100mL Saint Cannat Amont (/4) 1,7E+06 Aval (/4) >2,6E+07 Salon de Provence 3,5E+05 rejet (/4) 1,4E+07 1,1E+07 Grans Rejet (/4) 6,3E+05 Cornillon 1,9E+06 Rejet (/8) 9,8E+05 Saint Chamas Amont (/8) 2,5E+07 Aval (/8) 7,8E+05 St-Cannat : forte augmentation en aval  probablement du au rejet mais ce dernier n’ayant pas été trouvé aucun prélèvement n’y analyse n’ont été réaliser, donc cette hypothèse ne peut-etre vérifié. SDP : Augmentation significative des mésophiles en aval, très surement dû au rejet. Grans : Le rejet n’est pas très concentré en mésophiles et aucun impact n’est visible sur la rivière (vérifié avec la conductivité) Cornillon : aval plus chargé en microorganismes qu’en amont, le rejet montre une charge plus faible. La présence de mésophiles en grande quantité à l’aval peut s’expliquer par une possible « contamination » par ruissèlement champs à proximité. Ou encore par une contamination lors de la manipulation (solution contaminé) St-Chamas : Diminution du nombre de bactéries, en effet la salinité du milieu est important cela est probablement dû aux embruns marins au vue de la proximité avec l’étang de Berre  une forte salinité peut inhiber le développement bactéries non-halophiles.

17 Dénombrement & Comparaison aux normes
Directive européenne n° du 8 décembre 1975 Données officielles du site baignades.sante.gouv.fr Normes utilisées pour présenter le résultats. Afin d’analyser le dénombrement des indicateurs de contaminations, nos valeurs sont comparés aux normes des eaux de baignades. Pour les coliformes, la norme nous indique 2 valeurs : une valeur guide de concentration en bactéries pour 100ml au dessous de laquelle l’eau est considérée de bonne qualité. Et une valeur impérative au dessous de laquelle la qualité de l’eau est considéré comme acceptable. Au dessus de cette valeur, la baignade est interdite. Pour les entérocoques, seul une valeur guide est renseigné, il est donc difficile de savoir pour quelle concentration l’eau est considéré de mauvaise qualité.

18 Dénombrement & Comparaison aux normes Coliformes Totaux
Valeur guide 500 UFC/100mL Valeur impérative 10000 UFC/100mL Résultat bon Résultat moyen Résultat mauvais Saint-Cannat Aval Saint-Cannat Amont 3000 Salon de Provence Rejet Salon de Provence Amont 1000 Salon de Provence Aval 9000 Cette technique se réalise par dénombrement a partir d’un millilitre de d’eau dilué au minimum a 10-1, ainsi pour être comparable aux normes, les valeurs sont multipliées au minimum par Ainsi de faibles différences observées montrent de grandes différences de résultats. Si on trouve 1 microorganisme, on est au-dessus de la valeur guide , toutefois le fait de voir 0 colonie ne signifie pas qu’il n’y a pas de bactéries, cela signifie qu’on n’en a pas observé. Si on avait observé ne serait-ce qu’une seule souche, nous aurions noté, 1000 souches présentes. Donc quand on note 0, il faut comprends « entre 0 et 1000 bactéries » En général, les sols sont plus chargés en microorganismes que les eaux, donc tout ruissellement peut apporter une contamination par lixiviation. St-Cannat : L’amont est plus concentrée que l’aval, cette différence est probablement due à la méthode, mais est non significative.  Qualité d’eau acceptable. SDP : Aval très chargé par rapport à l’amont et au rejet.  Résultats moyens, qualité d’eau acceptable. Grans : Présence de coliformes, mais les valeurs ne sont pas significativement différentes.  Résultats moyens Cornillon : l’aval à Grans et l’amont à Cornillon montre une augmentation des coliformes. Toutefois, Il y’a un affluant qui rejoint la Touloubre entre ces 2 sites, il peut y avoir apport de microorganismes. Valeurs aberrantes entre l’amont (14000) et l’aval(0)  erreur de manipulation (dilution, contamination de l’amont) Le rejet est très chargé, mais comme on l’a vu avec les mesures de conductivité, le rejet n’impacte pas le cours d’eau. D’autre part , les valeurs trouvées pour l’amont sont supérieures aux normes de baignade.  Résultats mauvais (amont) mauvaise qualité de l’eau, baignade interdite St-Chamas : Amont faiblement chargé, différence non significative, résultats moyens pour l’amont. qualité d’eau acceptable Grans Aval 5000 Grans Rejet 7000 Grans Amont 8000 Cornillon-Confoux Aval Cornillon-Confoux Amont 14 000 Cornillon-Confoux Rejet Saint-Chamas Aval Saint-Chamas Amont 2000

19 Dénombrement & Comparaison aux normes Coliformes fécaux
Valeur guide 100 UFC/100mL Valeur impérative 2000 UFC/mL Résultat bon Résultat moyen Résultat mauvais Saint-Cannat Amont Saint-Cannat Aval Salon de Provence Rejet Salon de Provence Amont 1000 Salon de Provence Aval 11 000 Grans Aval St-Cannat : Résultats très faibles, résultats semblent bons, bonne qualité de l’eau SDP : Amont et Rejet peu chargés, mais l’Aval est très chargé; même cas de figure que pour les coliformes totaux. Il semblerait qu’il n’y ait presque que des coliformes fécaux. Aval presente au vue des résultats une mauvaise qualité microbiologique. Grans : résultats faibles à moyens, bonne qualité de l’eau Cornillon : Le rejet présente une grande charge en coliformes fécaux (presque que des coliformes fécaux (%).) mais il s’agit d’une petite station. Rejet = Rejet n’impacte pas le cours d’eau. St-Chamas : Faible différence entre Amont et Aval. Résultats moyens. Qualité de l’eau acceptable Grans Rejet 1000 Grans Amont 1000 Cornillon-Confoux Amont 1000 Cornillon-Confoux Aval 1000 Cornillon-Confoux Rejet Saint-Chamas Aval Saint-Chamas Amont 2000

20 Dénombrement & Comparaison aux normes Entérocoques
Valeur guide 100 UFC/100mL Résultat bon Résultat moyen Saint-Cannat Amont Saint-Cannat Aval Salon de Provence Rejet Salon de Provence Amont Salon de Provence Aval 3000 Cette technique de dénombrements des entérocoques est très représentative des streptocoques fécaux. La valeur guide est à 100 UFC/100mL, encore une fois nos dilutions et la méthode ne nous permettent pas d’avoir des résultats assez fin. St-Cannat : résultats faibles (bons d’après ce qu’on note mais la méthode est faible) SDP : Résultats faibles en Amont et Rejet, On détecte un peu plus dans l’Aval mais ce n’est pas vraiment significatif. Grans : Résultats sensiblement identiques entre Rejet et Aval, L’Amont est plus chargé. Cornillon : résultats faibles en Aval et Amont. Le rejet est extrêmement chargé mais n’impacte pas le cours d’eau. (Faible débit sur grand débit) St-Chamas : résultats faibles et sensiblement identiques; résultats bon / moyen. Grans Rejet 3000 Grans Aval 4000 Grans Amont 10 000 Cornillon-Confoux Aval 1000 Cornillon-Confoux Amont 3000 Cornillon-Confoux Rejet Saint-Chamas Aval Saint-Chamas Amont 1000

21 Eaux de baignades Saint-Chamas apparait en rouge sur la carte, hors nos résultats a nous semblent bon à la sortie de St-Chamas Leurs résultats sont moyennées sur une année, les notre sont ponctuels. Nos méthodes de mesures n’ont pas été assez précises. Nous n’avons analysés que 3 indicateurs. qualité moyenne  qualité insuffisante ; s’explique peut être par le fait que la norme suivie n’est pas la même.

22 Discussion sur les techniques
Répétition, reproductibilité Pas toujours eu accès au rejet Pas toutes les STEP Limites des techniques vite atteintes Manque de précision Comparaisons Discussion sur les techniques (absence de répétitions)

23 Discussion des résultats
St-Cannat : est sur un affluent, pas directement sur la Touloubre. Pas de rejet, donc incertitude. Rejet de même conductivité ou sans influence (faible débit). Faible diversité fonctionnelle, légèrement intensifié en aval. Forte augmentation de microorganismes en Aval  hypothèse du rejet a là même conductivité? Lixiviation? Coliformes : résultat moyen par rapport aux normes, Coliformes fécaux : résultat sont bons mais la méthode est incertaine. Entérocoques : résultats sont bons, encore une fois, la méthode est faible. Conclusion : cette Step ne semble pas avoir d’impacte négatif sur la Touloubre au niveau des microorganismes. SDP : d’après les données de conductivité c’est un rejet avec un gros débit qui a une forte influence sur la rivière. Cela est encore appuyer par la diversité fonctionnelle. La diversité fonctionnelle est très élevée dans le rejet, et on le retrouve dans l’aval, ce qui peut être positif : en général, une forte diversité microbiologique est synonyme d’une bonne qualité de l’eau. La Step utilise des boues activées ( traitement secondaire) et un traitement de dénitrification. Par le dénombrement npp on voit qu’un grand nombre de bactéries se trouve dans le rejet ( cohérent avec un traitement secondaire). Coliformes totaux : moyens Coliformes fécaux : mauvais en aval, moyen en amont et rejet. Entérocoques : moyen en aval, bon en amont et rejet L’aval semble contaminer alors que le rejet ne l’est pas  viendrait d’une autre source. Déjections animales dans le journée par exemple? Grans : Les données de conductivité ne sont pas révélatrices d’un impact important du rejet sur le cours d’eau. L’activité catabolique est très faible pour tous les prélèvements. NPP  le cours d’eau est chargé, le rejet n’est pas exceptionnellement chargé mais ne semble pas avoit d’impact. Coliformes : moyens Coliformes fécaux : moyens Entérocoques : moyens Pour tous les dénombrements les résultats sont moyens. L’impacte de l’homme n’est pas significatif. Cornillon : Le rejet semble à peine impacter le cours d’eau d’après les données de conductivité. Il y’a une très grand diversité fonctionnelle qui ne se retrouve pas en Aval, ce qui s’explique par le faible débit du rejet. Le rejet est extrêmement chargé, mais n’as aucun impacte. Pour Npp l’aval est plus chargé que l’amont (au moins 15 fois plus) alors que le rejet n’est pas impactant. Hors en regardant les coliformes totaux, on en retrouve davantage en amont qu’en aval. En amont, on a pas énormément de bactéries mais on retrouve une forte charge des indicateurs de contamination. Aval beaucoup de bactéries, peu de diversité et peu d’indicateurs de contamination. Cette différence peut être attribuée à l’affluant qui rejoint le Touloubre en cet endroit. Pour les coliformes totaux : mauvais en amont et rejet, bon en aval Fécaux mauvais rejet et moyen, amont et aval, Entérocoques moyens pour tout, on dit moyen car il n’y a pas de norme impérative, Le rejet est pourtant 200* plus chargé que l’amont et le rejet. Le traitement est mauvais, mais comme l’influence sur le cours d’eau est faible, il n’est pas économiquement viable ni nécessaire d’éliminer la surcharge bactérienne en sortie de step à cet endroit. St-Chamas : la conductivité ne nous donne pas vraiment d’information car on émet l’hypothèse que les embruns salés provenant de l’étang de Berre. Au niveau de la diversité fonctionnelle, elle n’est pas très élevé en général, elle décroit entre l’amont et l’aval. Microorganismes sont plus présents en amont qu’en Aval d’après les analyses de NPP, cela est peut être du à la salinité trop élevé en aval, qui est fatale aux microorganismes non-halophiles. Le résultat du dénombrement sont moyens pour l’amont et bons pour l’aval. On ne retrouve pas toujours de cohérence entre les résultats : par exemple l’aval de Saint-Cannat est très chargé mais l’amont de salon de Provence ne l’est pas. Cela peut s’expliquer par le fait que la station de Saint-Cannat est situé sur un affluant de la Touloubre et non pas directement sur la Touloubre. L’amont de Grans est très chargé alors que l’aval de Salon de Provence ne l’est pas : Il a du se passer quelque chose entre ces deux stations : sans doute une pollution extérieur. A partir de la Station de Grans, on peut considérer que la concentration en microorganismes dans la Touloubre ne décroît pas, notre technique de mesure est trop proche de sa limite, mais il nous apparaît que plus on descentes le long du fleuve, plus la pollution a augmenté, jusqu’à atteindre le maximum mesurable, pour finalement redescendre brusquement après la station de St-Chamas surement à cause de ‘l'impacte des embruns marins.

24 Quel est l’impact des stations d’épuration sur la qualité microbiologique de l’eau de la Touloubre ?
Retour sur la problématique : On constate une activité microbiologique de plus en plus importante au fur et a mesure qu’on s’approche de l’étang de Berre

25 Conclusion