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Journal Articles Techniques Sciences Méthodes Year : 2015

Modelisation of trihalomethanes formation in drinking water distribution systems in France

Modélisation de la formation des trihalométhanes dans les réseaux de distribution d’eau destinés à la consommation humaine en France

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Abstract

In France, trihoalomethanes (THM) are regulated and regularly monitored at the water treatment plant and more recently in the drinking water network. THM concentrations at tap water depend on many factors like chlorine level, organic precursor’s concentrations, water temperature, residence time in the network and presence of re-chlorination stations. To predict concentrations in the water distribution system using data collected from treated water at the plant (i.e. the entrance of the distribution system) a first mathematical model was developed in 2009, from three sites supplied by surface water. Predicted concentrations produced with this model for five new sites didn’t match with observed concentrations. New efforts were then made in order to adapt this mathematical model to cover more types of water. Two formulations have been developed : a first model based on a minimum of variables and those easily available (from the French national SISE-Eaux database collecting all data from drinking water regulations) and a second model that includes more information about the reactivity of the organic matter with chlorine. The choice of variables and the general shape of the models were made by dividing the database into two random editions of the couples of data (75% of the data to build the models/25% to validate them). The validation of both models, (simplified and complete model), were satisfactory, explaining respectively 87% and 88% of the variance, with a good capacity of generalization. The models devel oped herein can be used to assess THM concentrations at different points between the treated water at the plant and the consumer’s tap in a large range of French water systems supplied by surface waters.
Les trihalométhanes (THM) sont les seuls sousproduits de chloration réglementés au sein de la Communauté européenne. Ils font l’objet de contrôles réguliers dans l’eau traitée en France. Les teneurs en THM évoluent dans les réseaux de distribution en fonction de nombreux facteurs parmi lesquels la dose de chlore appliquée, la concentration en précurseurs organiques, la température de l’eau, la présence de stations de rechloration et le temps de séjour dans le réseau. Afin de prédire cette évolution, des premiers travaux de modélisation ont été mis en oeuvre en 2009 sur trois sites alimentés par des eaux de surface et pour lesquels plusieurs campagnes de prélèvements ont été réalisées en différents points du réseau de distribution. La comparaison des prédictions fournies par ce modèle aux données mesurées en cinq autres sites n’a toutefois pas permis de généraliser le modèle. Le modèle a donc été réajusté sur l’ensemble des données (huit sites). Deux formulations ont été retenues : un modèle simplifié fondé sur un minimum de variables, en privilégiant celles qui sont facilement accessibles en routine (présentes dans la base nationale du contrôle sanitaire de l’eau destinée à la consommation humaine – SISEEaux) et un modèle complet incorporant deux variables supplémentaires concernant la réactivité de la matière organique avec le chlore. Les modèles ont été spécifiés et ajustés sur la base d’un jeu de données constitué par tirage aléatoire de trois quarts des données contenues dans la base de données complète. Le reste des données a été utilisé pour la validation des modèles. Deux cent soixante-deux prélèvements ont été réalisés au total. Les teneurs en THM observées varient entre environ 2 et 90 μg/L. Les deux modèles, simplifié et complet, expliquent respectivement 87% et 88% de la variance des concentrations en THM au robinet. La capacité de généralisation a été estimée par la mesure de la fréquence des prédictions présentant moins de 25% d’erreur relative (68% pour les deux modèles), et moins de 5% d’erreur relative en prenant en compte les intervalles de confiance des données utilisées (respectivement 81 et 86% pour les modèles simplifié et complet). Au final, ces deux modèles apparaissent utilisables pour prédire des niveaux de THM en un point d’un réseau alimenté à partir d’une eau de surface, sous réserve de la disponibilité des données concernant les variables incluses dans les modèles pour le réseau considéré. Ces modèles peuvent notamment servir à identifier les secteurs les plus contaminés.
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Dates and versions

anses-02918963 , version 1 (21-08-2020)

Identifiers

Cite

Catherine Galey, Abdelkrim Zeghnoun, Otmane Boudouch, Pascal Beaudeau, Christophe Rosin. Modélisation de la formation des trihalométhanes dans les réseaux de distribution d’eau destinés à la consommation humaine en France. Techniques Sciences Méthodes , 2015, 6, pp.20-31. ⟨10.1051/tsm/201506020⟩. ⟨anses-02918963⟩

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