Microplastic in combined sewer networks: from sewer deposit to combined sewer overflows
Transfert de microplastiques via le réseau d’assainissement unitaire : des dépôts au sein du réseau aux rejets urbains de temps de pluie
Abstract
Although it is recognized in the literature that urban wastewater carries a significant load of microplastics (MP), the contamination of deposits in sewer networks and combined sewer overflows (CSO) has remained unexplored until now, despite potentially significant contamination. Concentrations of between 5 × 103 and 178 × 103 particles/kg of dry sediment were observed in deposits, indicating that some of the microplastics carried by wastewater settle. Irrespective of the polymer considered, the sedimentation of some of the microplastics within the network could be linked to wastewater flow conditions, but also to interactions with other particles in the wastewater, and/or to the formation of hetero-aggregates with other mineral or organic particles, whether or not coated with biofilm. These phenomena lead to the formation of a large stock within the network, and the associated risk of transfer during rainy events due to the resuspension of these sediments. MP concentrations in the CSO fluctuate between 67 and 392 particles/L, and no clear relationship between MP concentration and the proportion of wastewater or stormwater or with other physico-chemical parameters, was demonstrated. This suggests that the contamination of CSO is complex and may depend on many other factors. Among these factors, the resuspension of deposits within the network could play a key role. Considering that 21 million m3 of CSO are discharged into the Seine every year and the minimum and maximum concentrations, an annual flow of particles was estimated at between 1.4 × 1012 and 8.2 × 1012 particles/year, a relatively large flow compared with the flows discharged by wastewater treatment plants (from 2,4 × 1011 to 2,3 × 1013 particles/an or downstream of the Paris conurbation (1,1 × 1013 particles/an).
S’il est reconnu dans la littérature que les eaux résiduaires urbaines véhiculent une charge en microplastiques (MP) importante, la contamination des dépôts de réseaux d’assainissement et des rejets urbains de temps de pluie restait jusqu’alors inexplorée, malgré une contamination potentiellement importante. Les concentrations observées pour les dépôts (entre 5 × 103 et 178 × 103 particules/kg de sédiment sec) témoignent en effet qu’une partie des microplastiques véhiculés par les eaux usées peut sédimenter. Indépendamment du polymère considéré, la sédimentation d’une partie des microplastiques au sein du réseau pourrait être liée aux conditions d’écoulement, mais aussi aux interactions avec les autres particules des eaux usées, et/ou à la formation d’hétéro-agrégats avec d’autres particules minérales ou organiques revêtues ou non de biofilm. Ces phénomènes conduisent à la formation d’un stock important au sein du réseau, et au risque associé de transfert lors d’événements pluvieux en raison de la remise en suspension de ces sédiments. Les concentrations en MP dans les rejets urbains de temps de pluie (RUTP) fluctuent entre 67 et 392 particules/L, et aucune relation claire entre la concentration en MP et la proportion d’eaux usées ou d’eaux pluviales dans les RUTP, ni avec d’autres paramètres physico-chimiques n’a pu être mise en évidence. Cela suggère que la contamination des MP dans les RUTP est complexe et peut dépendre de nombreux autres facteurs. Parmi ces facteurs, la remise en suspension des dépôts au sein du réseau pourrait jouer un rôle clé. En considérant que 21 millions de m3 de RUTP sont déversés en Seine chaque année et les concentrations minimales et maximales, un flux annuel de particules a été estimé entre 1,4 et 8,2 × 1012 particules/an, flux relativement conséquent au regard des flux rejetés par les stations d’épuration (entre 2,4 × 1011 et 2,3 × 1013 particules/an) ou à l’aval de l’agglomération parisienne (1,1 × 1013 particules/an).