Dégradation chimique et biologique de neuf contaminants émergents dans les eaux de surfaces et les effluents primaires d’eaux usées municipales

Abstract

Un protocole inspiré du test de simulation 309 de l’Organisation de coopération et de développement économiques (OCDE) nous a permis de mesurer la dégradation chimique (excluant la photolyse) dans des eaux de surface de même que la dégradation chimique et biologique de neuf contaminants émergents dans l’effluent d’un décanteur primaire d’eau usée municipale. Les données étaient compatibles avec le modèle de cinétique de pseudo ordre un. Les résultats démontrant une persistance de plus d’un an dans les eaux de surface et de 71 jours dans l’effluent du décanteur primaire suggèrent que les dégradations chimique et biologique ne contribuent pas significativement à la diminution de: atrazine, déséthylatrazine, carbamazépine et diclofénac dans la phase aqueuse des systèmes testés. Les autres composés se sont dégradés à différents niveaux. Le 17ß-estradiol ainsi que l’éthinylestradiol, la noréthindrone, la caféine et le sulfaméthoxazole ont tous été sujet à la dégradation biologique dans les effluents du décanteur primaire d’eau usée avec des constantes de dégradation k et des demi-vies t1/2 mesurées allant respectivement de 0.0082 à 0.59 j-1 et de 1.2 à 85 jours. Les paramètres de cinétique mesurés peuvent être combinés aux concentrations typiques des composés à l’étude dans un décanteur primaire d’eau usée pour y calculer leur vitesse de dégradation. Cependant, puisque les décanteurs primaires dans les usines de traitement d’eaux usées ont généralement des temps de résidence de quelques heures seulement, il est improbable que les neufs contaminants émergents à l’étude diminuent significativement par ces processus durant leur passage dans le compartiment.

A protocol inspired by the OECD 309 simulation test allowed us to measure the chemical (excluding photolysis) degradation in surface waters as well as the chemical and biological degradation potential of 9 emerging contaminants in urban primary settling tank (PST) effluents. The data confirmed that a pseudo first order kinetic model provided a good fit. The results suggest that chemical and biological degradation will not significantly contribute to the disappearance of atrazine, desethylatrazine, carbamazepine and sulfamethoxazole in the aqueous phase of the tested systems given the reported persistency of more than a year in surface waters and 71 days in PST effluents. Other compounds were more easily degraded and 17ß-estradiol, ethinylestradiol, norethindrone, caffeine and sulfamethoxazole were all amenable to biological degradation in PST effluents, with measured degradation rate constants k and half-lives ranging respectively from 0.0082-0.59 d-1 and 1.2-85 days. Since PSTs in WWTPs generally have a water residence time of a few hours and considering the typical concentrations of such ECs’ in those compartments, it is unlikely that significant disappearance will occur during their passage through the PST.