Integrated approach for the environmental management of Pharmaceutical products in effluents from urban wastewater treatment plants and receiving water : occurrence, impact and tertiary treatments
Approche intégrée de la gestion environnementale Des produits pharmaceutiques dans des rejets de Stations d'épuration urbaines et leur milieu récepteur : occurrence, impact et traitements tertiaires d'élimination
Résumé
Pharmaceutical products (PPs), widely consumed by population and discharged in the environment through wastewater treatment process (WTP), are sources of aquatic ecosystems contamination. Environmental risk assessment for these substances involves the accurate quantification of their concentrations and the evaluation of their toxicity for exposed species. Our study dealing with a dozen of representative pharmaceutical compounds was conducted in Southeast France. A LC-MS/MS detection method was developed and a sampling campaign was carried out on 7 urban WTP and the natural waters where they discharge (rivers of the Gard and pond) in order to assess PPs contamination level. Toxicity of PPs was estimated using bioluminescent and growth inhibition tests (Microtox, ToxScreen and Protoxkit). Experiments were conducted to evaluate UV photolysis and activated carbon adsorption capacities for the removal of these compounds. Measurements for samples collected highlight the occurrence of PPs in WTP effluent of Southeast region at concentrations ranging from 10 to 1000 ng L-1 and reaching hundreds of ng L-1 in the downstream surface waters. Comparison between the level of exposure and experimental toxicity values completed by literature data suggests that only 3 compounds (propranolol, ibuprofen and diclofénac) may induce a low risk at a local scale (rivers of Gard). Complementary treatments of the STP effluents by UV photolysis and activated carbon adsorption prove to be efficient to remove most of the 12 studied PPs and should be considered to reduce the presence and the impact of pharmaceutical products in the environment.
Les produits pharmaceutiques (PPs), largement consommés par la population et continuellement rejetés dans l'environnement via les stations d'épuration des eaux usées (STEP) constituent une source de contamination du milieu aquatique. L'évaluation du risque environnemental de ces composés implique la quantification précise de leurs concentrations et l'estimation de leur toxicité vis-à-vis des espèces exposées. Notre étude portant sur une douzaine de composés pharmaceutiques représentatifs a été réalisée dans le Sud Est de la France. Après la mise au point d'une méthode de détection par LC-MS/MS, une campagne d'échantillonnage ciblée sur 7 stations d'épuration urbaines et les eaux naturelles dans lesquelles leurs effluents se déversent (rivières gardoises et lagune) a été effectuée afin d'évaluer le niveau de contamination par les PPs. La toxicité des PPs a été évaluée à l'aide de tests de bioluminescence et d'inhibition de croissance (Microtox, ToxScreen et Protoxkit). En parallèle, des expériences ont été effectuées afin d'évaluer le potentiel de la photolyse UV et de l'adsorption sur charbon actif pour éliminer ces composés. La campagne de mesure met en évidence la présence de PPs dans les effluents de STEP de la région Sud-Est à des concentrations comprises entre 10 et 1000 ng L-1 et atteignant quelques centaines de ng L-1 dans le milieu récepteur situé en aval. La comparaison des niveaux d'exposition aux valeurs de toxicité obtenues expérimentalement et complétées des données de la littérature suggère que seuls 3 composés pharmaceutiques (propranolol, ibuprofène et diclofénac) sont susceptibles d'induire un risque faible à l'échelle locale (rivières gardoises). Le traitement complémentaire des effluents de STEP par photolyse UV et adsorption sur charbon actif s'avère être efficace pour éliminer la majorité des 12 composés étudiés et peuvent être envisagé pour limiter la présence et l'impact des produits pharmaceutiques dans l'environnement.