Impact des cellules de cyanobactéries et des propriétés de la matière organique sur efficacité d'oxydation des cyanotoxines

 

Arash Zamyadi

École de polytchnique de Montréal

 

Domaine : environnement

Programme : établissement de nouveaux chercheurs universitaires

Concours 2018-2019

Titre: Impact des cellules de cyanobactéries et des propriétés de la matière organique sur efficacité d'oxydation des cyanotoxines - 
 
Résumé: Les changements climatiques aggravent la question des proliférations de cyanobactéries toxiques et de la libération de toxines associées dans les sources d'eau au Québec et dans le monde entier. Les cyanotoxines causent des problèmes de santé irréversibles avec 164 cas enregistrés de décès humains. L'élimination des cellules toxiques et des toxines est un problème majeur du traitement de l'eau. Les processus d'oxydation sont couramment utilisés pour le traitement de l'eau. Toutefois, le fait de ne pas comprendre et d'optimiser l'oxydation des cyanotoxines a entraîné la persistance de ces toxines lors du traitement de l'eau. La présence de concentrations significatives de cyanotoxines nocives, 1,6 à 4,1 fois supérieure aux seuils indiqués dans les directives sur l'eau potable, dans l'eau traitée (post-oxydation) et distribuée pour la consommation humaine a été enregistrée au Québec. L'objectif principal de cette étude est de développer des modèles mécanistes précis pour l'oxydation des cellules cyanobactériennes toxiques et le relargage et l'oxydation des cyanotoxines dans des conditions réelles telles qu' observées dans le traitement de l'eau. Les objectifs spécifiques de cette recherche sont : (1) Étudier l'impact de la phase de croissance, des caractères de la matière organique, et de l'agglomération cellulaire sur l'efficacité d'oxydation des suspensions mono-espèce des cyanobactéries toxiques, (2) étudier la résistance des cellules toxiques à l'oxydation dans les suspensions d'espèces mixtes et l'influence de ces conditions sur l'oxydation des cyanotoxines, et (3) développement de la cinétique de la réaction et un modèle mécaniste pour une évaluation précise de la performance d'oxydation. Cela sera réalisé en étudiant les performances des oxydants conventionnels et avancés pour une gamme de conditions représentatives de celles observées dans le traitement de l'eau. Ce projet visera les espèces de cyanobactéries toxiques unicellulaires et coloniales (des cultures de laboratoire et des proliférations naturelles) qui sont fréquemment détectées au Québec. Il s'agit d'un projet multidisciplinaire quisera réalisé en utilisant les techniques suivantes : (i) méthodes analytiques pour la détection de composés chimiques organiques et inorganiques, y compris les cyanotoxines et les agents oxydants, (ii) méthodes de détection biologiques et limnologiques pour identifier le devenir des cyanobactéries toxiques et (iii) méthodes de modélisation numérique pour développer un modèle caractéristique. Le projet (1) permettra d'offrir des cinétiques d'oxydation précises pour les cyanotoxines et un modèle d'oxydation, et des techniques efficaces d'oxydation pour minimiser les risques pour la santé publique, (2) établira de nouvelles connaissances sur l'oxydation des cyanotoxines qui permettront de sélectionner les paramètres de conception de traitement appropriés et (3) favorisera une diminution des coûts d'exploitation des stations de traitement de l'eau en réduisant le dosage des oxydants. Les résultats seront communiqués dans six publications dans des revues de haut calibre, deux présentations de conférence, un mémoire de M.Sc. et une thèse de doctorat.