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Introduction
Le traitement des eaux usées domestiques est un enjeu d’ordre mondial. Avec l’accroissement des populations, les besoins en eau ne cessent d’augmenter, entraînant une forte production d’eaux usées. Cette problématique engendre des difficultés liées aux risques sanitaires et à la pollution des milieux naturels (M. HERTEMAN, 2010, thèse de doctorat de l’Université de Toulouse).
Mayotte, 101ème département français situé dans le canal de Mozambique au nord-est de Madagascar ne demeure pas en reste pour cette problématique. De plus, Mayotte doit faire face à une explosion démographique avec toutes les conséquences qui en découlent : difficultés socio-économiques, techniques et environnementales. C’est dans ce cadre que le Syndicat Intercommunal d’Eau et d’Assainissement de Mayotte s’est investi dans la recherche de solutions de traitement des eaux usées domestiques dont la bioremédiation. En collaboration avec EcoLab-CNRS depuis 2006, un projet pilote d’assainissement utilisant la capacité épuratrice des mangroves littorales de Mayotte a été mis en place : l’objectif est d’évaluer la capacité de bioremédiation de la mangrove vis-à-vis des eaux usées domestiques prétraitées et de contribuer à valoriser cet écosystème à haute valeur écologique et patrimoniale, lui-même soumis à une pression anthropique importante.
Une première phase s’est déroulée de 2006 à 2010, les conclusions ont montré une réelle capacité d’autoépuration de la mangrove (M. HERTEMAN, 2010) mais des questions restaient sans réponse, notamment sur le bilan des pollutions azotées et phosphorées et sur le devenir des populations de crabes. La phase recherche a nécessité un approfondissement dans la durée pour pouvoir juger des impacts sur l’écosystème et dans les expériences à mener. C’est dans ce cadre qu’une phase 2 a été mise en place de 2011 à 2013 financée par le Ministère de l’écologie. Les résultats montrent que la mangrove ne serait pas capable d’absorber la totalité des nutriments (azote et phosphore) sur le long terme, une modification du process épuratoire a donc été nécessaire.
Aujourd’hui, nous sommes dans la phase 3 du projet dont l’objectif est de définir les conditions de rejets des effluents prétraités par des stations d’épuration dans la mangrove et d’indiquer les suivis à mettre en place afin que la mangrove puisse être un milieu récepteur potentiel au même titre que les rivières ou le lagon. L’accent est mis également sur la caractérisation des communautés microbiennes (diversité, structure, rôle dans le cycle de l’azote), ainsi que sur l’analyse de la méiofaune des sédiments, bio-indicateur potentiel de l’exposition du milieu aux eaux usées. Cette dernière phase, financée par l’ONEMA, a débuté en janvier 2014 et se réalise en partenariat entre le SIEAM (mise en place et maintenance du site), le laboratoire EcoLab (CNRS Toulouse) responsable de la conception des expérimentations et du volet recherche, le Centre Universitaire de Mayotte (écophysiologie des crabes) et le Parc Marin de Mayotte (cofinancement).
Dispositif de traitement
Le dispositif est composé d’un réseau de collecte des eaux usées, d’une unité de traitement primaire (poste de relevage, cuve de réception, décanteur-digesteur et bassin tampon) et d’un système d’épandage (les eaux prétraitées sont rejetées dans les parcelles expérimentales de façon contrôlée et faisant l’objet de suivis sur quatre parcelles expérimentales (45 x 15 m chacune) dans 2 faciès de végétation différents (Rhizophora mucronata et Ceriops tagal). Deux parcelles reçoivent les eaux usées et deux autres sont les témoins équivalents. Les rejets se font par aspersion lente au moyen de 3 rampes de tuyaux percés tous les 2 m, une heure avant la marée basse et une marée basse sur deux (M. HERTEMAN, 2010).
Dispositif d’observation et de mesure
L’ensemble des « compartiments fonctionnels » de la mangrove sont pris en comptes : la végétation (diversité, structure, fonctionnement), le sédiment, l’eau, la faune (crabes, méïofaune), les communautés microbiennes.
Dans chacune des parcelles sont installés des quadras d’analyse de structure de la végétation, des collecteurs de litières (suivi de la productivité), un réseau de piézomètres (suivi de la salinité, de la dynamique hydrique, de la physico chimie) et des quadras permanents pour le suivi des populations de crabes (diversité, densité). Des campagnes de mesures sont régulièrement effectuées sur site pour les divers suivis, prélèvements et analyses.
Résultats attendus
– Définir la capacité de résilience de la mangrove après avoir été soumise pendant 
plusieurs années à des rejets d’eaux usées domestiques (population de crabes, végétation, accumulation et assimilation de l’azote et du phosphore,…),
– Définir des bio-marqueurs permettant de suivre les mangroves de Mayotte soumises à des pressions anthropiques et anticiper d’éventuels seuils de tolérance,
– Appui au schéma directeur d’assainissement collectif des eaux usées en proposant un passage opérationnel de l’expérience de Malamani à d’autres sites, après évaluation de leur potentiel et définition des conditions de suivi (process et rendement de STEP à respecter,…),
– Approfondissement de la connaissance des mangroves et de leur capacité épuratrice avec notamment :
- Dynamique et fonctionnement de la végétation (croissance, efficacité photosynthétique, productivité),
- Potentiel d’absorption des polluants organiques,
- Cycle de l’azote et du phosphore en mangrove,
- Caractérisation des peuplements benthiques (microfaune et méiofaune),
- Eco-toxicologie des crabes.
Calendrier de la phase 3
Janvier 2014 au 31 décembre 2016
Partenaires
SIEAM (Syndicat Intercommunal d’Eau et d’Assainissement de Mayotte) : Maître d’ouvrage- propriétaire des installations,
ONEMA : principal financeur,
EcoLab-CNRS/Université de Toulouse : spécialiste de la mangrove, concepteur du site pilote et des expérimentations, responsable de la partie recherche,
Parc marin de Mayotte : partenaire recherche et analyse polluants,
Université de Mayotte : partenaire recherche spécialiste éco-toxicologie des crabes,
Conservatoire du littoral : propriétaire de la mangrove.
Contacts :
François FROMARD (francois.fromard@univ-tlse3.fr)
Christophe RIEGEL (christophe.riegel@sieam.fr)
Kissimati ABDALLAH (kissimati.abdallah@sieam.fr)
[:en]
Introduction
Treating domestic wastewater is a worldwide challenge. With the huge increase in world population, our need for water is constantly growing, leading to the mass production of wastewater. This issue results in a number of difficulties relating to sanitary risks and to the pollution of natural environments (M. Herteman, 2010, doctoral thesis from the University of Toulouse).
Mayotte, the 101st French department, located in the Mozambique Channel to the north-east of Madagascar, is in no way left out of this issue. Mayotte is also currently facing a demographic boom, and is suffering its consequences: socio-economic, technical and environmental difficulties. Within this framework, Mayotte’s Intercommunal Water and Purification Syndicate started searching for domestic wastewater treatment solutions, including bioremediation. Jointly with EcoLab-CNRS since 2006, a pilot purification project – based on the purifying capacity of Mayotte’s coastal mangroves – has been implemented: the goal is to assess the mangrove’s bioremediation capacity when filtering domestic pre-treated wastewater, and how it could contribute to developing this ecosystem of high ecological and heritage value, whilst considering that it is also subject to high anthropogenic pressure.
The first phase was implemented between 2006 and 2010, and the conclusions proved that mangroves had real self-purification capacities (M. Herteman, 2010), but that many questions remained to be answered, namely regarding the effect of nitrogen- and phosphorus-based polluting agents on the future of crab populations. The research phase required in-depth and long-term work, to be able to assess the impact on the ecosystem and in upcoming experiments. Within this framework, phase 2 was implemented between 2011 and 2013, funded by the Ministry for Ecology. Results showed that mangroves would not able to absorb all nutrients (nitrogen and phosphorus) in the long-term, meaning that a change in the purification process was required.
We are currently in phase 3 of the project, the purpose of which is to define the rejection conditions into the mangroves of effluents that were pre-treated by purification plants, and to stipulate the various monitoring processes that need to be implemented for the mangrove to become a potential receiving environment, just like rivers or lagoons are. The focus is also set on characterizing microbial communities (diversity, structure, role in the nitrogen cycle), and on analyzing the sediments’ meiofauna – which is a potential bio-indicator of the environment’s exposure to wastewater. This last phase, funded by ONEMA, began in January 2014 and is being conducted in partnership with SIEAM (site implementation and maintenance), the EcoLab laboratory (CNRS Toulouse – National Scientific Research Center) in charge of designing the experiments and research section, the Mayotte University Center (crab eco-physiology) and the Mayotte Marine Park (co-funding).
Treatment devices
The devices are made up of a wastewater collection network, a primary treatment unit (lift station, collection tank, decanter-digester and buffer tank) and a spreader system (the pre-treated wastewater is rejected into experimental sections in a controlled manner, and is monitored in four different experimental tanks (each measuring 147.6 x 49.2 ft.) with 2 different plant bases (Rhizophora mucronata and Ceriops tagal). Two sections receive wastewater and the two others are sample tanks. Rejections are slowly sprinkled through 3 rows of pipes, pierced every 6.5 feet, one hour before low tide, every other tide (M. Herteman, 2010).
Observation and measurement devices
All the mangrove’s « functional compartments » are considered: the plant (diversity, structure, function), the sediment, the water, the fauna (crabs, meiofauna) and microbial communities.
In each section, quadrats for analyzing plant structure, forest litter collectors (for monitoring productivity), a network of piezometers (for monitoring salt levels, water dynamics and physico-chemistry) and permanent quadrats for monitoring crab populations (diversity, density) were installed. Measurements are regularly taken on-site for monitoring, sampling and analysis purposes.
Expected results
– Defining the mangrove’s resilience after having been subjected for several years to domestic wastewater rejections (crab populations, plants, accumulation and assimilation of nitrogen and phosphorus, etc.),
– Defining which bio-markers can be used to monitor Mayotte’s mangroves, subjected to anthropogenic pressure, and foreseeing possible tolerance thresholds,
– Support to the leading collective wastewater purification scheme, by offering an operational hand-over of the experience gained in Malamani to other sites, after assessment of their potential and after having defined the monitoring conditions (waste water treatment plant processes and productivity to be complied with, etc.),
– Achieving in-depth knowledge of mangroves and their purification capacity, namely by analyzing:
- The plants’ dynamics and functioning (growth, photosynthetic efficiency, productivity),
- The absorption potential of organic polluting agents,
- Nitrogen and phosphorus cycles in the mangroves,
- Benthic population features (micro-fauna and meiofauna),
- Crab eco-toxicology.
Phase 3 calendar:
January 2014 to December 31, 2016
Partners:
– SIEAM (Mayotte’s Intercommunal Water and Purification Syndicate): project leader – owner of all installations,
– ONEMA (French National Agency for Water and Aquatic Environments): main financing body,
– EcoLab-CNRS/University of Toulouse: mangrove specialist, designer of the pilot site and all experiments, in charge of research,
– Mayotte Marine Park: research and pollutant analysis partner,
– University of Mayotte: research partner specialized in crab eco-toxicology,
– Conservatoire du littoral: owner of the mangrove.
Contacts :
François FROMARD (francois.fromard@univ-tlse3.fr)
Christophe RIEGEL (christophe.riegel@sieam.fr)
Kissimati ABDALLAH (kissimati.abdallah@sieam.fr)
[:es]
Introducción
El tratamiento de las aguas residuales domésticas es un desafío de orden mundial. Con el crecimiento de las poblaciones, las necesidades de agua no dejan de aumentar, generando un fuerte aumento de las aguas residuales. Este problema provoca dificultades relacionadas con los riesgos sanitarios y la contaminación de los medios naturales (Sr. HERTEMAN, 2010, tesis de doctorado de la Universidad de Toulouse).
Mayotte, provincia francesa n.º 101 situada en el canal de Mozambique al noreste de Madagascar no se queda atrás con este problema. Además, Mayotte debe enfrentarse a una explosión demográfica con todas las consecuencias que conlleva: dificultades socioeconómicas, técnicas y medioambientales. Frente a esta situación, el Sindicato Intermunicipal de Agua y de Saneamiento de Mayotte (SIEAM) se ha implicado en la búsqueda de soluciones de tratamiento de las aguas residuales domésticas, entre ellas la biorremediación. En colaboración con EcoLab-CNRS desde 2006, se ha implementado un proyecto piloto de saneamiento que utiliza la capacidad depuradora de los manglares litorales de Mayotte: el objetivo es evaluar la capacidad de biorremediación del manglar frente a las aguas residuales domésticas pretratadas y contribuir a valorizar este ecosistema de alto valor ecológico y patrimonial, sometido él mismo a una presión antrópica importante.
Una primera fase se desarrolló de 2006 al 2010, las conclusiones demostraron una verdadera capacidad de autodepuración del manglar (Sr. HERTEMAN, 2010), pero algunas preguntas permanecían sin respuestas, especialmente acerca del balance de las contaminaciones nitrogenadas y fosforadas y el futuro de las poblaciones de cangrejos. La fase de investigación ha necesitado profundizar en el tiempo para poder juzgar los impactos sobre el ecosistema y las experiencias que se iban a dirigir. Así es como se ha puesto en marcha una fase 2 de 2011 a 2013 financiada por el Ministerio de ecología francés. Los resultados muestran que el manglar no sería capaz de absorber la totalidad de los nutrientes (nitrógeno y fósforo) a largo plazo, por lo que se ha necesitado una modificación del proceso de depuración.
Actualmente, nos encontramos en la fase 3 del proyecto cuyo objetivo es definir las condiciones de vertido de los efluentes pretratados en estaciones depurativas en el manglar e indicar los seguimientos que se deben realizar para que el manglar pueda ser un medio receptor potencial al igual que los ríos o la laguna. También se pone énfasis en la caracterización de las comunidades microbianas (diversidad, estructura, función en el ciclo del nitrógeno), así como el análisis de la meiofauna de los sedimentos, bioindicador potencial de la exposición del medio a las aguas residuales. Esta última fase, financiada por la ONEMA, empezó en enero de 2014 y se lleva a cabo con la colaboración entre el SIEAM (organización y mantenimiento del sitio), el laboratorio EcoLab (CNRS Toulouse) responsable del diseño de los experimentos y de la parte investigación, el Centro Universitario de Mayotte (ecofisiología de los cangrejos) y el Parque Marino de Mayotte (cofinanciación).
Dispositivo de tratamiento
El dispositivo se compone de una red de recolección de las aguas residuales, de una unidad de tratamiento primario (puesto de elevación, cuba de recepción, decantador digestor y cuenca reguladora) y un sistema de desviación (las aguas pretratadas se vierten en las parcelas experimentales de forma controlada, objeto de seguimientos en cuatro parcelas experimentales (45 m x 15 m cada una) con 2 facies de vegetación diferentes (Rhizophora mucronata y Ceriops tagal). Dos parcelas reciben las aguas residuales y otras dos son los testigos equivalentes. Los vertidos se hacen mediante aspersión lenta con 3 rampas de tubos perforados cada 2 m, una hora antes de la marea baja y una de cada dos mareas bajas (Sr. HERTEMAN, 2010).
Dispositivo de observación y de medición
Se tienen en cuenta todos los « compartimentos funcionales » del manglar: la vegetación (diversidad, estructura, funcionamiento), el sedimento, el agua, la fauna (cangrejos, meiofauna), las comunidades microbianas.
En cada parcela se han instalado cuadrantes de análisis de la estructura de la vegetación, colectores de hojarasca (seguimiento de la productividad), una red de piezómetros (seguimiento de la salinidad, de la dinámica hídrica, de la fisicoquímica) y cuadrantes permanentes para el seguimiento de las poblaciones de cangrejos (diversidad, densidad). Se realizan con regularidad campañas de mediciones en el sitio para los diversos seguimientos, muestreos y análisis.
Resultados esperados
– Definir la capacidad de resiliencia del manglar tras haber sido sometido durante varios años a vertidos de aguas residuales domésticas (población de cangrejos, vegetación, acumulación y asimilación del nitrógeno y del fósforo…),
– Definir los biomarcadores que permiten el seguimiento de los manglares de Mayotte sometidos a presiones antrópicas y anticipar eventuales umbrales de tolerancia,
– Apoyo al esquema director de saneamiento colectivo de las aguas residuales ofreciendo un paso operativo de la experiencia de Malamani a otros sitios, tras la evaluación de su potencial y la definición de las condiciones de seguimiento (procesos y rendimiento de STEP que se deben respetar…).
– Profundización del conocimiento de los manglares y su capacidad depuradora con especialmente:
- Dinámica y funcionamiento de la vegetación (crecimiento, eficacia fotosintética, productividad),
- Potencial de absorción de los contaminantes orgánicos,
- Ciclo del nitrógeno y del fósforo en el manglar,
- Caracterización de las poblaciones bentónicas (microfauna y meiofauna),
- Ecotoxicología de los cangrejos
Calendario de la fase 3
Desde enero de 2014 hasta el 31 de diciembre de 2016
Socios
SIEAM (Sindicato Intermunicipal de Agua y de Saneamiento de Mayotte): Promotor de obra – propietario de las instalaciones,
ONEMA: principal financiador,
EcoLab-CNRS/Universidad de Toulouse: especialista del manglar, diseñador del sitio piloto y de los experimentos, responsable de la parte investigación,
Parque marino de Mayotte: socio de investigación y análisis de contaminantes,
Universidad de Mayotte: socio de investigación especialista ecotoxicología de los cangrejos,
Conservatoire du littoral: propietario del manglar.
Contactos :
François FROMARD (francois.fromard@univ-tlse3.fr)
Christophe RIEGEL (christophe.riegel@sieam.fr)
Kissimati ABDALLAH (kissimati.abdallah@sieam.fr)
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