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The Effects of a Coagulant and Nutrients on Cyanobacteria and Cyanotoxins: a Mesocosm Study

Nguyen Thien Kim Le

Ph.D. thesis (2023)

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Abstract

The excessive proliferation of toxic cyanobacterial blooms is a common problem around the world and is a concern for human health. Processes in drinking water treatment plants may be impaired by the presence of high concentrations of cyanobacterial cells in source waters. Can coagulants be used to rapidly eliminate cyanobacterial cells and their intracellular toxins in a drinking water source before they enter treatment plants? Little is known about how coagulant affect on cyanbacterial cells and toxins as well as cyanobacterial community in the short term in source waters. To address this question, in situ coagulation was investigated in lakes with blooms using mesocosm experiments. Beyond eliminating cyanobacteria, the management of water bodies for controlling cyanobacterial blooms is important. Nutrient enrichment is related to cyanobacteria biomass and toxin production. Long term solutions for managing nutrients is important; however, there is need to investigate proposed short term nutrient addition that can occur during storm events and their potential impact on cyanobacterial growth and toxin production to improve our understanding of the drivers of the arrival of toxic blooms in drinking water sources. The main objective of this research was to study the effects of nutrients and coagulants on cyanobacteria and their toxins in source waters through metagenomics. Two sites with recurrent cyanobacterial blooms (Missisquoi Bay and Petit Lac Saint François) were selected for the experiments. The specific objectives were as follows: (1) determine the effectiveness of the addition of coagulants to source waters for the removal of cyanobacterial cells and cyanotoxins, (2) determine the cyanobacterial community composition during coagulation and varying removal according to the genera present and (3) observe the short-term cyanobacterial response to nutrient addition.»

Résumé

La prolifération excessive de fleurs d'eau cyanobactériennes toxiques est un problème courant dans le monde entier et constitue une préoccupation pour la santé humaine. Le traitement de l'eau potable peut être affecté par la présence de concentrations élevées de cellules cyanobactériennes dans les sources d’approvisionnement en eau potable. Les coagulants peuvent-ils être utilisés pour éliminer rapidement les cellules cyanobactériennes et leurs toxines intracellulaires d’une source d'eau potable avant qu'elles n'entrent dans les stations de traitement ? On sait peu de choses sur l'effet des coagulants sur les cellules et les toxines cyanobactériennes ainsi que sur la communauté cyanobactérienne à court terme dans les sources d'eau. Pour répondre à cette question, la coagulation in situ a été étudiée dans des lacs avec des blooms en utilisant des expériences de mésocosme. Au-delà de l'élimination des cyanobactéries, la gestion des plans d'eau pour contrôler les efflorescences cyanobactériennes est importante. L'enrichissement en nutriments est lié à la biomasse des cyanobactéries et à la production de toxines. Les solutions à long terme pour la gestion des nutriments sont importantes ; cependant, il est nécessaire d'étudier l'ajout de nutriments à court terme. Des ajouts de nutriments peuvent se produire pendant les événements de précipitations et l’étude de leur impact potentiel sur la croissance des cyanobactéries et la production de toxines est nécessaire afin d'améliorer notre compréhension des facteurs de l’apparition des fleurs d'eau toxiques dans les sources d'eau potable.»

Department: Department of Civil, Geological and Mining Engineering
Program: Génie civil
Academic/Research Directors: Sarah Dorner and Arash Zamyadi
PolyPublie URL: https://publications.polymtl.ca/10829/
Institution: Polytechnique Montréal
Date Deposited: 17 Jul 2023 11:57
Last Modified: 13 Nov 2023 07:05
Cite in APA 7: Le, N. T. K. (2023). The Effects of a Coagulant and Nutrients on Cyanobacteria and Cyanotoxins: a Mesocosm Study [Ph.D. thesis, Polytechnique Montréal]. PolyPublie. https://publications.polymtl.ca/10829/

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