Sommaire
SOMMAIRE 10
LISTE DES TABLEAUX 16
LISTE DES FIGURES 17
PUBLICATIONS 19
LISTE DES ACRONYMES 21
RESUME 24
AB S TRACT 24
INTRODUCTION GÉNÉRALE 26
CHAPITRE I LES EFFLUENTS HOSPITALIERS : CONTEXTE,
CARACTERISATION ET ASPECTS REGLEMENTAIRES 31
I. CONTEXTE 31
I.1. Problématique des effluents hospitaliers
32
II. CLASSIFICATION DES HOPITAUX ET TYPOLOGIE DES REJETS LIQUIDES
PRODUITES 34
ILL Classification des hôpitaux 34
II2. Typologie des effluents liquides hospitaliers
35
III. CARACTERISATION DES EFFLUENTS HOSPITALIERS 39
III.1. Caractérisation micro-biologique des effluents
hospitaliers 39
III.1.1. Généralités 39
111.1.2. Les coliformes fécaux : Escherichia coli
39
111.1.3. Bactéries coliformes thermotolérantes
40
111.1.4. Streptocoques fécaux 40
111.1.5. Clostridia sulfito-réductrices 40
111.1.6. Coliphages et autres indicateurs de remplacement 40
111.1.7. Les techniques de mesure 41
111.1.8. Bactériologie des effluents hospitaliers 42
111.1.9. Virologie des effluents hospitaliers 43
1E2. Caractérisation physico-chimique des effluents
hospitaliers 43
111.2.1. Généralités 43
111.2.2. Quelques résultats disponibles sur la
caractérisation physico-chimique d'effluents
hospitaliers 44
1E3. Caractérisation de la radioactivité des
effluents hospitaliers 45
111.3.1. Estimation de la radioactivité 45
111.3.2. Les principaux radioisotopes utilisés en
médecine nucléaire 45
111.3.3. La législation française sur les rejets de
la médecine nucléaire 46
111.3.4. Le devenir des radionucléides dans les
écosystèmes aquatiques 47
III4. Caractérisation écotoxicologique des
effluents hospitaliers 47
111.4.1. Intérêt de la mesure
d'écotoxicité 47
111.4.2. Présentation des différentes
méthodes d'évaluation de l'écotoxicité 48
111.4.3. La chaîne alimentaire et la bioamplification des
polluants chimiques contenus dans les
eaux usées 50
111.4.4. Les tests de génotoxicité et les marqueurs
biologiques 50
111.4.5. Les biomarqueurs : un indicateur de mesure de
l'état de santé des écosystèmes 51
111.4.6. Résultats des essais d'écotoxicité
sur les effluents hospitaliers 54
III.5. Impacts des rejets médicamenteux sur les
écosystèmes aquatiques 56
III6. La toxicité et l'écotoxicité des
médicaments 58
111.6.1. Les hormones sexuelles 58
111.6.2. Les antibiotiques 59
111.6.3. Les agents antitumoraux 60
111.6.4. Effets des médicaments sur les organismes
aquatiques 61
111.6.5. Concentration de la substance active des
médicaments dans le milieu aquatique 61
IV. ASPECTS REGLEMENTAIRES ET NORMATIFS RELATIFS AUX EFFLUENTS
HOSPITALIERS 63
IV.1. Aspects réglementaires 63
IV.2. Aspects Normatifs 64
IV. 3. Nécessité d'une nouvelle
réglementation 65
V. CONCLUSIONS ET OBJECTIFS 67
CHAPITRE II LES MÉTHODES D'ÉVALUATION DES
RISQUES SANITAIRES ET ENVIRONNEMENTAUX 71
I. INTRODUCTION 71
II. EVALUATION DES RISQUES SANITAIRES ET ECOLOGIQUES 74
11.1. Définition des concepts 74
II2. De l'évaluation des risques (EDR) 75
11.3. Le processus de l'évaluation des risques
écologiques 76
III. MODELES GENERAUX D'EVALUATION DES RISQUES SANITAIRES ET
ECOLOGIQUES 78
111.1. Généralités 78
1E2. L'évaluation du risque sanitaire 78
11.2.1. Identification du danger 79
11.2.2. Etude de la relation dose-réponse 81
11.2.3. Les valeurs toxicologiques de référence
(VTR) 82
11.2.4. VTR des effets à seuil 82
11.2.5. Détermination des VTR des effets à seuil
82
11.2.6. VTR des effets sans seuil 84
11.2.7. Détermination des VTR des effets sans seuil 84
11.2.8. Estimation de l'exposition 85
11.2.9. Caractérisation du risque 85
1E3. L'évaluation du risque écologique
85
111.3.1. Formulation du problème 86
111.3.2. Analyse 87
111.3.3. Caractérisation du risque 87
1E4. Les modifications du schéma général
proposé par l'EPA en 1992 88
111.5. La méthode de l'écompatiteté
91
111.5.1. Définition de l'écocompatibilité
91
111.5.2. Origine de l'écocompatibilité 92
111.5.3. Développement de la méthodologie
d'écocompatibilité : étude de scénarii 92
111.5.4. Contribution de la méthodologie «
Ecocompatibilité » à la gestion des déchets et
à la
discipline de l'évaluation des risques
93
1E6. La directive de /'Union Européenne 94
111.6.1. Principes européens d'évaluation des
risques 94
111.6.2. Les modèles PEC/PNEC 94
1E7. L'évaluation intégrée des risques
du Programme International de la Sûreté Chimique
(IPCS) 95
111.7.1. L'expression cohérente des résultats de
l'évaluation 95
111.7.2. L'interdépendance 96
111.7.3. Les organismes sentinelles 96
111.7.4. La qualité 96
111.7.5. L'efficience 96
111.7.6. Les bases du modèle d'évaluation
intégrée des risques 97
111.7.7. Contribution méthodologique de ce modèle
au processus global de l'EDR 97
IV METHODES QUANTITATIVES D'EVALUATION DU RISQUE MICROBIOLOGIQUE
(MQERM) 99
IV.1. Généralités 99
IV.2. Les principaux agents pathogènes 99
IV.2.1. Les protozoaires 99
IV.3. les pathologies infectieuses un indicateur de risques
microbiologiques 101
IV.3.1. Les populations à risque 101
IV.3.2. Infections véhiculées par l'eau 101
IV.3.3. Les germes multirésistants aux antibiotiques : les
infections nosocomiales 102
IV.4. La démarche générale de IEDR et
les MQERM 104
IV.4.1. Rappels sur la chaîne épidémiologique
104
IV.4.2. Rappels sur la démarche général de
l'évaluation du risque chimique 105
V. LES INCERTITUDES 114
V. La prise en compte des incertitudes 114
V.2 Les incertitudes et les effets environnementaux
115
V.3. les incertitudes et les effets sanitaires 115
V. La gestion de /incertitude 116
VI. CONCLUSION 118
VL 1. La démarche générale de IEDR
118
VL2. Conclusions et objectifs 120
CHAPITRE III ÉLABORATION DE MÉTHODODOLOGIES
POUR L'ÉVALUATION DES RISQUES SANITAIRES ET ÉCOTOXICOLOGIQUES DES
EFFLUENTS HOSPITALIERS 125
I. INTRODUCTION 125
L1. Rappel de la problématique des effluents
hospitaliers 125
L2. Justification de la réalisation d'une
évaluation des risques sanitaires et écotoxicologiques
125
L3. Objectifs et contribution de cette thèse
126
II. ÉLABORATION DE LA METHODOLOGIE D'EVALUATION
DES RISQUES SANITAIRES (ERS) - ETUDE D'UN SCENARIO FREQUEMMENT RENCONTRE DANS
LES PED 128
ILL Présentation de la problématique
générale de la gestion des effluents hospitaliers dans
les
PED 128
IL2. Présentation des différentes
étapes de lERS et de la méthodologie proposée pour le
cas
étudié 129
IL3. Identification du danger 129
11.3.1. Etude du site et identification des polluants potentiels
129
11.3.2. Sélection des polluants « traceurs » et
connaissances disponibles sur leurs effets
toxiques 131
Sélection des polluants « traceurs »
131
Connaissances disponibles sur les polluants « traceurs
» 132
IL3.3. Evaluation du danger 136
IL4. Définition des relations dose-réponse (ou
dose-effet) 138
ILS. Evaluation de l'exposition 139
11.5.1. Etude de la contamination potentielle des eaux de nappe
situées sous le site 139
Etude géologique et hydro-géologique de la
région d'implantation de l'hôpital 140
Etude géologique et hydro-géologique locale
143
Cas particulier de l'évaluation des concentrations en
glutaraldéhyde et en chloroforme dans
la nappe. 145
11.5.2. Définition des populations exposées via
l'étude des voies d'exposition possibles 146
11.5.3. Estimation quantitative de l'exposition humaine (Calcul
des Doses Moyenne
Journalières (DMJ)) 146
II.6. Caractérisation des risques 147
Aspects pratiques de la mise en oeuvre de la
méthodologie sur le site d'Haiti 148
Campagnes de prélèvements et analyses
148
Campagne de prélèvement de 2002 148
Paramètres mesurés en 2002 à
Port-au-Prince 149
Première campagne de prélèvement de 2003
149
Deuxième campagne de prélèvement de 2003
150
III. ÉLABORATION DE LA METHODOLOGIE D'EVALUATION DES
RISQUES ECOTOXICOLOGIQUES ETUDE D'UN SCENARIO FREQUEMMENT RENCONTRE DANS LES
PAYS INDUSTRIALISE 152 III.1. Présentation de la
problématique générale de la gestion des effluents
hospitaliers dans les
pays industrialisés 152
1E3. Etape "Evaluation des dangers écotoxicologiques"
153
1E4. Etape "Evaluation des risques écotoxicologiques"
156
111.4.1. Formulation du problème 156
a. Description du contexte de cette évaluation
écotoxicologique 157
b. Les espèces exposées et les
écosystèmes concernés 157
c. Elaboration du modèle conceptuel et choix des
paramètres d'évaluation 158
111.4.2. Phase d'analyse 159
Caractéristiques générales du site
d'étude 160
Prélèvement des échantillons 160
Point de prélèvement des échantillons de
la campagne de 2001 161
Horaire des prélèvements 162
Méthode de prélèvement et traitements
des échantillons 162
Les paramètres mesurés en 2001 et leur
protocole d'exécution 162
Campagne de prélèvement de 2002 163
Méthodes de détermination des paramètres
physicochimiques 164
Bactériologie 164
Présentation des différents essais
dgcoto,dcité utilisés 164
L'essai Microtox 164
L'essai Algue 167
L'essai Daphnie 169
CHAPITRE IV APPLICATION DE LA MÉTHODOLOGIE
ÉLABORÉE POUR L'ÉVALUATION DES RISQUES SANITAIRES
LIÉS AUX EFFLUENTS HOSPITALIERS SE TROUVANT EN MILIEU TROPICAL
SEMI-URBANISÉ D'UN PED 172
I. INTRODUCTION 172
II. RESULTATS DES ANALYSES PHYSICOCHIMIQUES DES EFFLUENTS DE LA
FOSSE SEPTIQUE 173
II.1. Analyses bactériologiques 173
II.2. Résultats des analyses physicochimiques et
bactériologiques des eaux de la nappe 174
II.3. Estimation des AOX, des solvants chlorés et du
glutaraldéhyde dans les eaux de la nappe
174
III Evaluation des dangers pour la santé humaine
175
IV. CARACTERISATION DES RISQUES POUR LA SANTE
HUMAINE 176
IV.1. Risques microbiologiques 176
V.2 Risques Chimiques 177
V. CONCLUSION 179
CHAPITRE V APPLICATION DE LA MÉTHODOLOGIE
ÉLABORÉE POUR L'ÉVALUATION DES RISQUES
ÉCOTOXICOLOGIQUES LIÉS AUX EFFLUENTS HOSPITALIERS D'UNE VILLE
D'UN PAYS DÉVELOPPÉ TEMPÉRÉ 181
I. PRESENTATION DES RESULTATS 181
I.1. Résumé 181
II. ECOTOXICOLOGICAL RISK ASSESSMENT OF HOSPITAL WASTEWATER : A
PROPOSED
FRAMEWORK FOR RAW EFFLUENTS DISCHARGING INTO URBAN SEWER NETWORK
182
Abstract 183
I. Introduction 183
II. Effects of hospital wastewater on aquatic ecosystems 185
III. Hazard assessment 186
IV. Methodological approach for the ecological risk assessment
187
Problem formulation 188
Description of the context of ecotoxicological risk
assessment 188
Development of the conceptual mode) and choice of the
parameters of evaluation 189
Analysis phase 190
Analysis phase: characterization of exposure and
ecotoxicological effects 190
General characteristics of studied site 190
Effluents sampling 191
Physicochemical analysis 191
Microbiological analysis 192
Toxicity test procedures 192
Risk characterization phase 193
V. Application of the step to the effluents of the studied
hospital 194
Results of the physicochemical analysis 194
Microbiological characterization 194
Ecotoxicological characterization of ITDD wastewater
195
Hazard assessment 195
Ecotoxicological risk assessment 196
Impacts on the WWTP 197
Impacts on the satura/ aquatic ecosystems 198
Conclusion 199
References 199
CHAPITRE VI ETUDE SPECIFIQUE SUR LE DEVENIR DE DEUX
DESINFECTANTS LARGEMENT UTILISES DANS LES HOPITAUX : L'HYPOCHLORITE DE SODIUM
ET LE GLUTARALDEHYDE 202
I. INTRODUCTION 202
II. TOXICOLOGICAL EFFECTS OF SODIUM HYPOCHLORITE DISINFECTIONS
ON AQUATIC
ORGANISMS AND ITS CONTRIBUTION TO AOX FORMATION IN HOSPITAL
WASTEWATER 203
II.1. Abstract 204
II.2. Introduction 204
II.3. The chemistry and toxicology of chlorinated
disinfectants in water and wastewater 206
11.3.1. Chemical behavior of chlorinated disinfectants 206
11.3.2. Environmental fate and toxicological effects of
chlorinated disinfectants 207
II.4. Materials and methods 208
II 4 1 Sampling and pH measurements 208
11.4.2. Chemical analysis 209
11.4.3. Toxicity test procedures 209
11.4.4. Statistical data analysis 210
ILS. Results 210
11.5.1. Physicochemical characterization of ITDD wastewater
210
11.5.2. Microbiological and toxicological characterizations of
ITDD wastewater 212
IL6. Discussion 213
11.6.1. Relationship between COD and TOC 213
11.6.2. Influence of chloride on AOX formation and toxicity on
aquatic organisms 215
11.6.3. Acute toxicity of physicochemical parameters of the ITDD
effluents on the aquatic organisms
216
IL7. Conclusion 218
References 219
III. FATE OF GLUTARALDEHYDE IN PRESENCE OF SURFACTANTS IN
HOSPITAL WASTEWATER ON THE ENVIRONMENT 223
CONCLUSION GÉNÉRALE 224
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 227
GLOSSAIRE 243
Liste des tableaux
Tableau 1: aassification des hôpitaux par nombre de
lits actifs (AHA, 1986) 35
Tableau 2 : Les principaux tests utilisés dans la
microbiologique des effluents 41
Tableau 3 : Les paramètres physico-chimiques globaux
et leur protocole d'exécution 44
Tableau 4 : Normes relatives à l'estimation de la
radioactivité 45
Tableau 5 : Yi Dose Annuelle Admissible des
radioéléments utilisés en médecine nudéaire
46
Tableau 6 : Principaux essais mono spécifiques
normalisés 49
Tableau 7: Ecotoxicité aquatique du
glutaraldéhyde (NICNAS, 1994) 55
Tableau 8 : Présence des hormones sexuelles dans
l'environnement 59
Tableau 9 : Présence des antibiotiques dans
l'environnement 60
Tableau 10 : Présence des antitumoraux dans
l'environnement 60
Tableau 11: Toxicité des médicaments sur les
organismes aquatiques 61
Tableau 12 : Valeurs limites pour le rejet des micro
polluants 65
Tableau 13: Classification du caractère
cancérogène des substances chimiques 80
Tableau 14 : Démarche adoptée par ITARC pour la
classification des substances chimiques 81
Tableau 15 : Variables des relations dose-effet d'agents
pathogènes (Mus et EISENBERG, 2001). .... 112
Tableau 16 : Les effets économiques et sociaux pouvant
résulter de l'exposition des EH 120
Tableau 17 : Traceurs retenus pour l'étude sanitaire
des effluents hospitaliers 132
Tableau 18 : Valeurs seuils retenues pour la
caractérisation du danger sanitaire lié à la
consommation
des eaux de nappe 137
Tableau 19 : Valeurs des DJA pour les traceurs
sélectionnés 139
Tableau 20 : Paramètres mesurés en 2002
à Port-au-Prince 149
Tableau 21: Synthèse des valeurs seuils retenues
155
Tableau 22: les écosystèmes concernés
158
Tableau 23 : Paramètres physico-chimique et
microbiologiques mesurés 159
Tableau 24 : Données techniques sur les regards et les
conduites hydrauliques 162
Tableau 25 : les paramètres mesurés en 2001 et
les laboratoire d'exécution 163
Tableau 26 : les paramètres dosés en 2002 et
les laboratoires de réalisation 164
Tableau 27: Résultats de la Caractérisation
physicochimique et bactériologique des effluents de la
fosse septique 173
Tableau 28 : Analyses bactériologiques des effluents
hospitaliers 174
Tableau 29 : Résultats de la Caractérisation
physicochimique et bactériologique des eaux de la nappe
phréatique 174
Tableau 30 : Valeurs estimées pour les AOX, les
solvants chlorés et le glutaraldéhyde 175
Tableau 31: Comparaison des concentrations maximales
mesurées avec les valeurs seuils 175
Tableau 32 : Risque calculé pour les substances
à effet de seuil : 178
Tableau 33 : Risque cancérigène 179
Liste des figures
Figure 1: La problématique des effluents hospitaliers
32
Figure 2 : Circuit de contamination des
écosystèmes aquatiques par les médicaments utilisés
dans la médecine humaine et vétérinaire (DIAz-CRuz et al.,
2003). 57
Figure 3 : Impacts des activités humaines sur les
écosystèmes (Rousseaux, 1993) [adaptée dans le
cadre de cette étude sur les effluents hospitalier]
67
Figure 4 : Résumé de l'étude bibliographique sur les
effluents hospitalier et définition de l'objectif
général de la thèse 70
Figure 5 :
Schéma général de l'évaluation du risque sanitaire
: le modèle de la National Academy of
Sciences (1983) 79
Figure 6: Schéma général
d'évaluation du risque écologique : le modèle de IEPA
(1992a) 88
Figure 7
· Schéma général
d'évaluation du risque écologique révisé (EPA,
1998) 89
Figure 8 : Schéma général de
l'évaluation de l'écocompatibilité des déchets
(Mayeux et Perrodin,
1996) 91
Figure 9 : Représentation
schématique du scénario 1 de la méthodologie de
l'écocompatibilité des
déchets (PERRoDIN et al., 2000) 93
Figure 10 : Le cyde de vie d'une substance chimique (SurER et
al., 2001). 98
Figure 11 : Le cyde Bêta-lactame 103
Figure 12 : La division des pénicillines 103
Figure 13: Comparaison des résultats de relation
dose-réponse obtenus à partir des modèles exponentiel et
Bêta-Poisson Nus et EISENBERG, 2001). 111
Figure 14: Mode de gestion
des effluents liquides hospitaliers observé dans une grande ville du
Sud-
Est de la France. 121
Figure 15 : Mode de gestion des
effluents liquides de certains hôpitaux de Port-au-Prince en Haiti.
122
Figure 16 : Les principaux écosystèmes pouvant
être exposés aux effluents hospitaliers. 123
Figure 17 : Synthèse de l'approche de
l'évaluation des risques et l'objectif général de cette
étude 124
Figure 18 : Problématique des EH
déversés directement dans le milieu naturel 128
Figure 19 : Représentation graphique du
scénario étudié 130
Figure 20 : Logigramme élaboré pour la
démarche d'évaluation des dangers sanitaires liés
aux
effluents hospitaliers et les suites à donner
138
Figure 21: Coupe géologique du bassin versant de la
PCS (BurrERuN, 1960) 141
Figure 22 : Coupe géologique du bassin versant de la
PCS (DEsREumAux, 1987) 142
Figure 23 : Mécanisme hydrogéologique de
l'aquifère (SrmoNor, 1982) 143
Figure 24 : Plan de tubage du forage dAEP de l'hôpital
144
Figure 25: Circulation des flux sur le site d'étude
145
Figure 26 : Problématique des effluents hospitaliers
dans les pays industrialisés 152
Figure 27: Logigramme de la démarche
élaborée pour l'évaluation des dangers
écotoxicologiques liés
aux effluents hospitaliers 154
Figure 28: Présentation synthétique du
scénario étudié 157
Figure 29: Modèle conceptuel du
scénario étudié 159
Figure 30 : Vue en plan des deux regards (dessin non
à l'échelle) 161
Figure 31: Vue de la coupe transversale « M'
» du regard R2 (dessin non à l'échelle) 161
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