Description du sujet de thèse

Le changement climatique et la pression anthropique exercés sur les ressources en eau impactent de manière significative la capacité des hydro-géosystèmes à répondre aux besoins croissants en eau, tant d’un point de vue quantitatif que qualitatif. Suite aux sécheresses de 2022, le gouvernement met en avant la valorisation des eaux non conventionnelles : eaux grises, eaux de pluie, eaux pluviales, … ainsi que les eaux usées traitées par des stations d'épuration (STEU).
L’infiltration dans le sous-sol d’eaux usées traitées constitue une solution basée sur la nature, qui permet la recharge des aquifères (recharge maîtrisée / Managed Aquifer Recharge : MAR), la limitation du biseau salin en domaine côtier tout en proposant une étape d’épuration supplémentaire qu’offre le passage dans le sol et l’aquifère. Ce système d’épuration est nommé aujourd’hui système SAT : Soil Aquifer Treatment. Les effluents traités de STEU contiennent des micropolluants et des micro-organismes pathogènes, qui sont alors introduits dans le sol puis l’aquifère. Une fois dans l’aquifère, le devenir de ces contaminants est contrôlé par des processus physico-chimiques (dilution, filtration, processus de sorption/désorption) et biologiques (perte de viabilité, stress, lyse virale, adhésion sur des biofilms, compétition avec les communautés microbiennes autochtones), or ces processus et les facteurs clés influençant ces processus sont encore mal connus.
La thèse est basée sur l’approche in situ du système SAT d’Agon-Coutainville. Les eaux usées traitées de la STEU sont infiltrées dans des roselières avant de rejoindre l’aquifère des sables pour finalement rejoindre la mer (à environ 800 m). Des piézomètres situés dans les roselières, en amont et en aval, permettent un accès à la nappe et aux sédiments (sables de l’aquifère). Le SAT d’Agon-Coutainville est étudié depuis 2016 par METIS et le BRGM, notamment au travers de la thèse de Guillemoto, (2022) qui a permis une première caractérisation des processus de transport réactif des composés traces organiques TrOCs (Guillemoto et al., 2022) et un premier modèle hydrogéologique à l’échelle du site (Guillemoto et al., 2023). Concernant le volet microbiologie, le volet risque sanitaire n’a pas encore été exploré, alors que les rejets en mer sont à proximité de zone de baignade et de pêche à pied (bivalves où peuvent se concentrer les pathogènes) ; de même, le rôle de la communauté microbienne autochtone dans la dégradation des contaminants chimiques reste à étudier.
L’objectif de la thèse est de caractériser et modéliser les processus de transport réactif des contaminants chimiques et microbiologiques dans le milieu récepteur des eaux usées traitées de station d’épuration à partir d’observations in situ sur le système SAT d’Agon-Coutainville, et ceci pour différentes conditions hydroclimatiques.
La thèse repose sur une approche interdisciplinaire couplant hydrogéologie, chimie des contaminants, microbiologie et écologie microbienne (UMR iEES).
Les attendus sont les suivants:
i) caractérisation des niveaux d’exposition du milieu récepteur aux contaminants chimiques et microbiologiques le long de l’écoulement du système SAT pour des conditions hydro-climatiques contrastées
ii) évaluation de l’efficacité du SAT pour l’épuration chimique et microbiologique (caractérisation des processus biotiques et abiotiques)
iii) l’évaluation de l’impact de l’infiltration d’eaux usées traitées sur les fonctions et la diversité des communautés microbiennes autochtones
iv) modélisation des transferts réactifs des contaminants chimiques et microbiologique et élaboration de scénarios de contamination
v) proposition ou validation d’indicateurs chimiques et microbiologiques pertinents du bon fonctionnement épuratoire du SAT

Contexte de travail

Lieu de travail : UMR 7619 METIS, Sorbonne Université 4 place Jussieu, 75005 Paris (https://www.metis.upmc.fr/)
+Missions de terrain à Agon-Coutainville
+ Missions d’analyses à l’UMR 6143 M2C de Rouen
Encadrement : Danièle Valdés (UMR 7619 METIS, Sorbonne Université)
Thierry Berthe (UMR 6143 M2C, Université de Normandie, Rouen)
Julie Leloup (UMR 7618 iEES, Sorbonne Université)
+ collaboration avec Laurent Moulin (Eau de Paris, Recherche et Développement)
Ecole Doctorale : Sorbonne Université - ED 398 – GRNE (Géosciences, Ressources Naturelles et Environnement)