Impact of the organic matter produced in stormwater retention ponds on trace metal speciation

Effet de la matière organique produite dans les bassins de rétention des eaux pluviales sur la spéciation les éléments traces métalliques

Bruno J. Lemaire (1) , Mathilde Lauzent (1) , Viet Tran Khac (1) , Gilles Varrault (1) , Martin Seidl (1) , Brigitte Vinçon-Leite (2, 1)

1 LEESU - Laboratoire Eau Environnement et Systèmes Urbains
2 CEREVE - Centre d'Enseignement et de Recherche Eau Ville Environnement

Retention ponds, which are part of the stormwater drainage system, have specific hydrodynamics. The residence time of the water, higher than in the conduits, favours the sedimentation of particles. During spring and summer, mixing and thermal stratification alternate. A high phytoplankton biomass can develop and produce organic matter which can interact with micropollutants. That is why it is essential to understand the impact of organic matter locally produced on trace metals. For this purpose, we studied the speciation of nickel, copper, zinc and lead in the waters of a retention pond located in derivation of a channelled river in a Paris suburb (France). Three fractions of trace metals (total, dissolved and labile fractions) were sampled during dry weather and analyzed. During dry weather, few labile metals, potentially bioavailable, were present in the pond (less than 50% of the total concentration), less than in the river (40-70%). The chlorophyll a concentration was higher in the pond (90 to 140 mu g/L) than in the river (30 mu g/L): autochthonous dissolved organic matter seems to favour the complexation of dissolved metals. The reduction of nickel and copper trace metal bioavailability in the retention pond compared to the river which feeds the pond, which needs to be confirmed with more measurements, shows the interest to have urban storm waters transit through retention ponds to reduce their toxicity before their release in the natural waters.

Eléments du réseau d'assainissement pluvial, les bassins de rétention en eau ont un fonctionnement hydrodynamique spécifique, proche de celui d'un étang. Le temps de séjour de l'eau y est plus élevé que dans les conduites, favorisant la sédimentation des particules. Pendant le printemps et l'été, des phases de mélange et de stratification thermique alternent. Une biomasse élevée de phytoplancton peut alors se développer et la matière organique qu'elle produit peut interagir avec les micropolluants. Ainsi, pour mieux comprendre le cycle biogéochimique des éléments traces métalliques (ETM), il paraît important de connaître l'effet de la matière organique produite dans les bassins de rétention sur les ETM. Pour cela, nous avons étudié la spéciation du nickel, du cuivre, du zinc et du plomb dans l'eau dans un bassin de rétention en eau de Seine-Saint-Denis situé en dérivation d'une rivière canalisée qui l'alimente lors des fortes pluies. Les concentrations de temps sec en ETM totaux, dissous et labiles ont été déterminées. Les paramètres globaux ont également été mesurés. Par temps sec, peu de métaux labiles, potentiellement biodisponibles, sont présents dans le bassin (moins de 50 % de la concentration totale), moins que dans la rivière (autour de 70 %). Par ailleurs, la concentration en chlorophylle est plus élevée dans le bassin (90 à 140 µg/L) que dans la rivière (30 µg/L) : la matière organique dissoute autochtone semble favoriser la complexation des métaux dissous dans le bassin. La réduction de la biodisponibilité du nickel et du cuivre dans le bassin de rétention par rapport à la rivière qui l'alimente, qui devra être confirmée sur la base d'un plus grand nombre de mesures, montre l'intérêt de faire passer les eaux pluviales urbaines dans des bassins de rétention en eau pour réduire leur toxicité avant rejet dans le milieu récepteur.

Mots clés: eutrophication; phytoplankton biomass; dry weather

Mots clés: temps sec; eutrophisation; biomasse de phytoplancton

Domaines: Sciences de l'environnement; Hydrologie

Bruno J. Lemaire, Mathilde Lauzent, Viet Tran Khac, Gilles Varrault, Martin Seidl, et al.. Effet de la matière organique produite dans les bassins de rétention des eaux pluviales sur la spéciation les éléments traces métalliques. La Houille Blanche - Revue internationale de l'eau, 2015, 3 (3), pp.37-43. ⟨10.1051/lhb/20150031⟩. ⟨hal-01238351⟩