Ingrid Bazin, Anne Johannet , Catherine Gonzalez, Jacky Montmain, LGEI, École des Mines d’Alès

1. Réseaux de capteurs chimiques et biologiques pour un suivi rapide de la qualité de l’eau : Traitement de données pour un monitoring fiable Ingrid Bazin, Anne Johannet, Catherine Gonzalez, Jacky Montmain, LGEI, École des Mines d’Alès

2. Contexte et enjeux • Bon état des masses d’eau • Qualité chimique? • Liste de polluants (liste révisée tous les 4 ans) • Normes de qualité environnementale • 41 substances • Qualité biologique? • Diversité, quantité, qualité • Poissons, végétaux, diatomées, invertébrés • État écologique de référence (cours d’eau de montagne), masse d’eau peu éloignée de cet état de référence

3. Contrôle et suivi de la qualité des masses d’eau Anticiper les altérations de la qualité des eaux Superviser pour réagir en cas de besoin Surveiller par controlecontinu et l’auto-controle Outils de diagnostic basés sur des mesures obtenues par techniques chimiques et biologiques Évaluation de la qualité des masses d’eau? Identification des sources de pollution? Evaluation des scénarii en fonction de pratiques agricoles, des stratégies de gestion des ressources en eau?

4. Quelles méthodes pour quelles informations? Échantillons ponctuels + Analyse en laboratoire Situation Polluant a Polluant a Concentration Concentration Polluant b Polluant b Temps Temps Systèmes biologiques d’alerte Biocapteurs Réponse bio Polluant a Polluant b Indicateurs Polluant a Temps Polluant b Echantillonneurs passifs Temps Capteurs (en-ligne) Concentration Polluant a Conc. moyenne Concentration Polluant a Polluant b Polluant b Temps Temps

5. Quelles méthodes rapides pour quelles informations: les biocapteurs et les capteurs en ligne Échantillons ponctuels + Analyse en laboratoire Situation Concentration Polluant a Polluant a Concentration Polluant b Polluant b Temps Temps Systèmes biologiques d’alerte Réponse bio Polluant a Biocapteurs Polluant b Temps Indicateurs Polluant a Temps Echantillonneurs passifs Polluant b Concentration Polluant a Conc. moyenne Capteurs (en-ligne) Polluant b Temps Concentration Polluant a Polluant b Temps

6. Quelles méthodes pour quelles informations? 10/30 min 1 min 10 min 5/20 min

7. Quelles méthodes pour quelles informations? 30/40 min spécifique Sur site 30 min 30/60 min

8. HYDROGUARD Technologies autonomes (balises) sur bassin versant (rivières, bassins d’orages, réseau d’assainissement, ouvrages hydrauliques,…) et le long du littoral (en mer ou en lagune). Ces balises communiquent entre elles, centralisent les mesures, traitent de manière autonome des données variées provenant de sources multiples Installations statiques ou mobiles pour être opérationnelles dans des zones en état d’alerte ou en situation de crise.

9. Balises autonomes HYDROGUERD Caméra Sondes Capteurs Qualité

10. Applications industrielles: détection de pesticides et de toxines Détection Ochratoxine A Norme EU: < 2 ppb Glyphosate/ AMPA OTB

11. ANR COMBITOX 2012-14 : un prototype autonome pour la surveillance en continu de la contamination des réseaux d’eau. Fraction biodisponible Métaux (Hg, As, Cd, Co, Ni) Toxines (microcystine, ochratoxine) Bacteries pathogènes (coliformes) Différents types de biodétecteurs disponibles ou en cours de construction en laboratoire Alerte sur le terrain Un prototype adapté aux différents systèmes, autonome, fiable, facile à utiliser… pas cher? COMBITOX ANR-Paris-3 février 2012

12. Quelles méthodes rapides pour quelles informations: capteurs passifs CHEMCATCHER Échantillons ponctuels + Analyse en laboratoire Situation Concentration Polluant a Polluant a Concentration Polluant b Polluant b Temps Temps Systèmes biologiques d’alerte Réponse bio Polluant a Polluant b Biocapteurs Temps Indicateurs Polluant a Temps Capteurs (en-ligne) Polluant b Echantillonneurs passifs Concentration Concentration Polluant a Conc. moyenne Polluant a Polluant b Polluant b Temps Temps

13. Capteurs passifs Accumulation passive : capteur équipé d’une phase rétention spécifique SPMD MESCO CHEMCATCHER ECOSCOPE POCIS DGT Polluants polaires (pesticides, résidus pharmaceutiques) Polluants apolaires (HAP, PCB) Métaux

14. Intérêt des capteurs passifs Échantillonneurs Effluent Rivière Prélèvement ponctuel Concentration moyenne Concentration • Prélèvements ponctuels • (image instantanée) • Echantillonneurs intégratifs (concentration cumulée) Temps • Distribution spatiale de la pollution • Distribution temporelle

15. Détermination des contaminants émergents issus des eaux usées dans un hydrosystème méditerranéen antropisé : BV Hérault Screening spatio-temporel 22 pesticides et 12 résidus pharmaceutiques

16. Quelles méthodes rapides pour quelles informations: les bioessais Situation Échantillons ponctuels + Analyse en laboratoire Polluant a Concentration Concentration Polluant a Polluant b Temps Polluant b Temps Systèmes biologiques d’alerte Biocapteurs Réponse bio Polluant a Indicateurs Polluant b Polluant a Temps Temps Polluant b Echantillonneurs passifs Capteurs (en-ligne) Concentration Polluant a Concentration Conc. moyenne Polluant a Polluant b Polluant b Temps Temps

17. Evaluation de toxicité d’effluents urbains Evaluation de la toxicité estrogenique Evaluation d’un disfonctionnement hormonal Yeast EstrogenScreen hER receptor Nucleus NIVEAU 2: moléculaire Parabens ERE ERE ERE LacZ Bioessais Daphnie/ Microtox Etat générale de la toxicité globale (viabilité)sur un organisme vivant Evaluation de la viabilité des organismes B gal+ MuGal NIVEAU 1: Organisme entier Saccharomyces cerevisiae Fluorescence 460 nm

18. Objectif dans un futur proche: Des dizaines de capteurs autonomes qui mesurent qui communiquent

19. Besoin de traitement des données de masse et de modélisation pour une évaluation de la qualité de la ressource en eau Fig. 1 : Fusion de sources d’informations imprécises ou incertaines sous la forme d’une distribution de possibilité Figure 2 : Agrégation de distributions de possibilité pour l’indicateur de synthèse d qualité de l’eau

20. Merci de votre attention Modélisation hydrodynamique des aquifères karstiques par réseaux de neurones