Pérennité, fonctionnalité, efficacité d’une ZHA en milieu méditerranéen : un nouvel écosystème au service du traitement secondaire des effluents industriels

Mardi 21 Novembre 2017 à 14h00 - Campus St Charles - salle des Voûtes - Marseille

Soutenance de thèse de Marie-Éléonore Petit :

Pérennité, fonctionnalité, efficacité d’une ZHA en milieu méditerranéen : un nouvel écosystème au service du traitement secondaire des effluents industriels

Soutenance prévue le 21 novembre 2017 devant le jury composé de :

Marie-Noëlle PONS Directeur de Recherche LRGP, Université de Lorraine Rapporteur
Michel CHALOT Professeur des Universités Chrono-environnement, Université de Franche-Comté Rapporteur
Patrick HÖHENER Professeur des Universités LCE, Aix-Marseille Université Examinateur
Isabelle COMBROUX Maître de Conférences LIVE, Université de Strasbourg Examinateur 
Isabelle LAFFONT-SCHWOB Professeur des Universités LPED, Aix-Marseille Université Directeur
Véronique MASOTTI Maître de Conférences IMBE, Aix-Marseille Université Co-directeur
Julien VIGLIONE Gérant du bureau d’études ECO-MED Invité

Résumé : Les zones humides naturelles méditerranéennes sont des écosystèmes rares et vulnérables souvent altérés par les pollutions des milieux adjacents. Le développement de zones humides artificielles (ZHA) servant au traitement secondaire des pollutions permettrait de limiter l’impact des activités industrielles sur les milieux naturels. Pour végétaliser ces ZHA et tolérer les contraintes du climat méditerranéen, l’utilisation d’espèces végétales locales éco-adaptées est recommandée. Toutefois ce type de ZHA, utilisant des plantes locales méditerranéennes, a fait l’objet d’un nombre restreint de travaux. Les objectifs de cette thèse sont donc :
de suivre la biocénose implantée et spontanée d’une ZHA pour évaluer la mise en place de ce nouvel écosystème (suivis floristique, faunistique et phytoplanctonique),
d’évaluer ses fonctionnalités et son efficacité épuratoire (suivis physico-chimique et biologique),
de questionner la pérennité de tels systèmes dans une contexte de changements globaux, notamment climatique.
Les résultats montrent qu’un nombre restreint d’espèces végétales locales sélectionnées peut permettre la création d’un nouvel écosystème fonctionnel et durable qui soutient l’enjeu de biodiversité, tout en améliorant le traitement des effluents rejetés par le bassin industrialisé. En plus des services épuratoires rendus par la biocénose, des services de bioindication de l’efficacité de traitement peuvent être assurés par certaines hélophytes ciblées. Cependant le changement, même temporaire, de régime hydrique affecte drastiquement le fonctionnement de la ZHA, mais à l’échelle pluri-annuelle, une résilience écologique est observée.

Ces travaux valident l’intérêt des ZHA à hélophytes locales en méditerranée pour traiter les pollutions de bassins versants industrialisés mais un effort de recherche reste à faire pour adapter la conception aux spécificités des sites dans une véritable démarche d’ingénierie écologique.

Mots-clés : résilience, écotoxicité, zone humide artificielle, phytoépuration, biodiversité, multi-pollution, phytoplancton, hélophytes

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Durability, functions, reliability of a constructed wetland in Mediterranean area : a novel ecosystem dedicated to secondary treatment of industrial wastewater

Natural wetlands in Mediterranean areas are rare and vulnerable ecosystems, frequently impacted by various pollutants from nearby environments. In order to decrease industrial activities lethal effects on natural areas, constructed wetlands (CWs) are an interesting opportunity to remediate their pre-treated wastewaters. Such CWs would take advantage with using local plant species, well adapted to Mediterranean climate’s rigors. Nevertheless, CWs planted with Mediterranean plant species are still scarce and poorly studied. Aims of this thesis are thus :

• to follow up on planted and adventive biocœnosis of a CW (flora, fauna and phytoplankton), in order to assess a novel ecosystem settlement,

• to get better knowledge on its functions and remediation efficiency (physico-chemical and biological parameters),

• to question durability of such techno-ecosystems in a context of global changes (with focus on climate).

Main result let us know that it only takes a few local plant species, wisely chosen, to allow the settlement of a sustainable and fully functional ecosystem, supporting biodiversity stakes while increasing the remediation of pre-treated wastewaters collected from industrialized catchment. On top of their remediation services, some helophytes are also able to provide feedback on treatment efficiency of the overall system. However, changes in water regime, even if temporary can affect dramatically the reliability of CW, though it demonstrates ecological resilience at a several years scale.

This work assess CWs planted with local helophytes as a powerful tool to treat industrialized catchment wastewaters in Mediterranean area, but researches are still needed to fit each design with each site characteristics, following a sustainable ecological engineering approach.

Keywords : constructed wetland, phytoremediation, biodiversity, resilience, ecotoxicity, helophytes, multipollution, phytoplankton