Academic literature on the topic 'Métaux – Teneur en éléments traces'

Abstract Le lessivage des fluorures à partir des cendres volantes a été étudié à différentes conditions (taux de cendre/eau distillée, température variable et pour un intervalle du pH bien précis). Les teneurs des éléments en traces dans les eaux de lessivage ont été également évaluées. Dans cette étude, on démontre que le lessivage dépend principalement de la température et du pH. A température ambiante (22°C) et à des pH supérieurs à 4.5, on a moins de lessivage du F- et des métaux à l'état de trace. Pour des pH acides (pH < 2,5), la teneur en fluorures est influencée par la réaction de complexation avec Fe3+ et Al3+. Cette étude a montré que le calcium est combiné avec les carbonates et la majorité des métaux sont sous formes des sulfates.

Les écosystèmes marins côtiers sont des milieux de plus en plus affectés par l’activité humaine à cause des rejets urbains et l’utilisation de l’océan comme dépotoir pouvant mener à de hauts niveaux de pollution. L’objectif de cette étude était de déterminer les profils de concentration en éléments traces métalliques (Cd, Cr, Cu, Co, Ni, Pb et Zn) des sédiments dans des zones présumées être contaminées par les rejets des eaux usées à Dakar et d’évaluer leur qualité. Pour ce faire, des échantillons de sédiments ont été prélevés au niveau de cinq points d’évacuation des eaux usées vers la mer à Dakar (Sénégal). Les résultats montrent des caractéristiques géochimiques (granulométrie, alcalinité, teneur en carbone organique et en soufre) comparables. L’évaluation de la qualité des sédiments a été effectuée par le calcul de divers indices. Un enrichissement important des sédiments en cadmium et en plomb a surtout été noté. L’Indice de Pollution Sédimentaire (IPS), qui estime le degré de contamination d’un site en fonction de la toxicité relative de chaque métal considéré, fait état d’une forte pollution, voire même d’une dangerosité des sédiments étudiés. En effet, le cadmium et le plomb, présents en fortes teneurs dans les sites, contribuent respectivement à l’ordre de 94 % et 5 % à la dangerosité potentielle des sédiments (selon le classement de l’indice de pollution sédimentaire) alors que le zinc, le cuivre, le nickel et le chrome, également présents en fortes concentrations, ne représentent que 1 % de la pollution globale. Des corrélations positives élevées et modérées sont observées entre Pb/Cd, Pb/Co, Cr/Cu, Cr/Zn, Cr/Fe, Cr/Mn, Cu/Ni, Cu/Fe, Cu/Mn et Zn/Mn, indiquant leurs sources communes possibles à partir des activités industrielles et/ou urbaines ainsi que des comportements comparables dans le sédiment.

Objectifs : Le présent travail porte sur l’évaluation de la bioaccumulation des métaux toxiques (Pb, Cu, Mn) des eaux, des sédiments, de deux espèces différentes de crabes Callinectes amnicola et Cardisoma armatum, et de légume Abelmoschus esculentus (famille des Malvaceae) et communément appelés Gombo consommés dans la basse vallée de l’Ouémé. Méthodologie et résultats : Pour ce faire, les teneurs de trois éléments traces métalliques (ETM) à savoir le manganèse (Mn), le cuivre (Cu) et le plomb (Pb) ont été recherchées dans les eaux, les sédiments de sable, le légume et les crabes à l'aide d'un spectrophotomètre d'absorption atomique à flamme dans 12 échantillons d’eau et sédiments puis dans 72 échantillons de crabes et 10 échantillons de légumes. Par la suite, une évaluation des risques sanitaires liés à la consommation de ces produits contaminés a été réalisée suivant une démarche standard simplifiée. Les résultats ont montré que tous les légumes Abelmoschus esculentus ont des teneurs en Mn et Cu dépassant la réglementation de l'OMS. Les résultats ont révélé également des concentrations en manganèse plus élevées dans les sédiments par rapport aux deux autres échantillons de crabe. Les crabes Cardisoma armatum accumulent plus le Cu et Pb que le crabe Callinectes amnicola. Les concentrations du plomb (Pb) et Mn sont en deçà des normes fixées par l'OMS. Par contre celles du cuivre et de manganèse dépassent largement la réglementation. Le facteur de bioconcentration (FBC) varie de 0,25 à 0,29 pour Mn, de 0,15 à 0,17 pour Cu et de 0,67 à 0,82 pour Pb. La présence de ces éléments traces métalliques dans les crabes, ne peut résulter que du phénomène de la biodisponibilité dans les sédiments. Conclusion et application des résultats : En conclusion, on peut retenir que l’évaluation de la bioaccumulation des métaux toxiques dans les aliments a montré que la consommation de crabes et légumes constitue un danger de santé publique pour la population de la basse vallée de l'Ouémé. Il serait indispensable d’attirer Elegbede Manou et al., J. Appl. Biosci. 2020 Évaluation de bioaccumulation des métaux toxiques dans les espèces de crabes consommés avec les légumes d’Abelmoschus esculentus dans la basse vallée de l’Ouémé, Benin. 15914 l’attention des populations afin qu'elles adoptent une ration alimentaire variée. Ces résultats devront être un outil d’aide à la prise de décision des autorités au niveau de la santé. La grande recommandation issue des résultats est de procéder à une surveillance sanitaire dans la basse vallée de l'Ouémé en ce qui concerne l’alimentation. Mots clés : Basse vallée de l’Ouémé (Bénin), bioaccumulation, métaux toxiques, gombo et crabes. Evaluation of the bioaccumulation of toxic metals (pb, cu, mn) in the consumed crab species Callinect amnicola and Cardisoma armatum with Abelmoschus esculentus vegetables in the low valley of Oueme (Benin, West Africa) ABSTRACT Objective : to evaluate the bioaccumulation of toxic metals (Pb, Cu, Mn) for two different species of crabs (i.e., Callinectes amnicola and Cardisoma armatum) and of vegetable Abelmoschus esculentus (family Malvaceae) commonly called Okra and consumed in the lower valley of the Ouémé. Methodology and results:To do this, the contents of three metallic trace elements (MTE) manganese (Mn), copper (Cu) and lead (Pb) were sought in water, sand sediment, vegetables and crabs by using a flame atomic absorption spectrophotometer in 12 water and sediment samples and then in 72 crab samples. To search for lead, manganese and copper, an assessment of the health risks associated with the consumption of these contaminated products was carried out using a simplified standard approach. The results showed that all the Abelmoschus esculentus vegetables had Mn and Cu contents exceeding the WHO regulations. The results also revealed higher Mn concentrations in the sediment compared to the other two crab samples. Cardisoma armatum crabs accumulate more Cu and Pb than the Callinectes amnicola crab. The concentrations of lead (Pb) and Mn were below the standards set by the WHO. On the other hand, those of copper and manganese largely exceeded the regulations. The bioconcentration factor (BCF) varied from 0.25 to 0.29 for Mn, from 0.15 to 0.17 for Cu and from 0.67 to 0.82 for Pb. The presence of these metallic trace elements in crabs, can only result from the phenomenon of bioavailability in sediments. Conclusion and application of results: In conclusion, it can be remembered that the assessment of the bioaccumulation of toxic metals in food has shown that the consumption of crabs and vegetables constitutes a public health hazard for the population of the lower valley of the Ouémé. It would be essential to attract the attention of the populations so that they adopt a varied food ration. These results should be used as a decision-making tool for health authorities. The main recommendation resulting from the results is to carry out health surveillance in the lower valley of the Ouémé with regard to food. Key words: Lower Ouéme Valley (Benin), bioaccumulation, toxic metals, okra and crab

Abstract L’oued Sebou, l’une des ressources en eau les plus importantes du Maroc, reçoit quotidiennement un important volume d’eaux usées de la ville de Fès. La présente étude analyse l’impact de ces rejets sur la qualité de ce système aquatique. Les métaux lourds et éléments toxiques (Cr, Zn, Fe, Co, As, Ba, Sr, Ag, Hg, Sb et Rb) ont été déterminés, par activation neutronique, dans l’effluent urbain et dans les eaux et les sédiments du cours en amont et en aval de sa confluence avec les rejets. Les résultats ont montré qu’il y a une forte contamination du cours d’eau par ces métaux et que les facteurs de contamination les plus élevés ont été observés pour Cr et Zn, alors que Hg, Ag et As ne se retrouvent que dans les stations avales. De plus, dans les stations avales il y a une forte augmentation de la charge organique (DCO, DBO, matières organique volatiles), de la salinité et de la teneur en ammonium, en orthophosphates, en sulfate, en sodium et en calcium, et une chute drastique de la teneur en oxygène dissous. Outre la dégradation de la qualité des eaux, on a relevé une chute importante de l’indice biotique qui passe de 8 en amont à 2 en aval. Du fait du régime hydrologique du cours d’eau et des conditions climatiques de la région, les métaux lourds accumulés dans les sédiments peuvent être remobilisés et constituent un risque d’une contamination à grande échelle.

RésuméNous avons calculé les flux élémentaires holocènes et le taux d’altération historique dans trois sols forestiers par la méthode du bilan de masse de Brimhallet al. (1991 a, b). Les sols (Hermine : HER ; Rouyn-1 : RN1 ; Rouyn-4 : RN4) se distinguent par leur matériel d’origine et leur niveau d’exposition aux dépôts atmosphériques de métaux traces. L’indice de changement volumétrique (ICV) calculé avec Zr est positif (expansion) dans RN1 et dans les horizons B de HER et est positivement corrélé à la concentration en C organique et en oxydes de Al et Fe. L’analyse des profils permet de dégager trois groupes d’éléments. Un premier groupe (Ca, K, Mg, Mn, Na, Si) montre des concentrations qui diminuent de l’horizon C vers la surface du profil en réponse à l’intensification de l’altération des minéraux. Le second groupe (Al, Fe, P, Ti, Cr, Ni) présente des zones d’enrichissement dans les horizons B et des pertes dans le Ae. Ce patron mixte reflète l’effet combiné de la formation d’oxydes (Al, Fe, Ti) et de la rétention des éléments par ces oxydes (P, Cr, Ni). Le troisième groupe (Cd, Cu, Pb, Zn) affiche des flux fortement positifs dans les horizons de surface en réponse à la contamination atmosphérique des sols et à la bioconcentration des métaux traces. Les taux d’altération holocènes moyens des éléments majeurs correspondent très bien aux taux publiés pour une variété de sols forestiers de milieux comparables. Le classement des éléments en ordre de mobilité relative décroissante est : Mn > Mg > Ca > Na > K > P > Si > Al > Fe > Ti.

Incompatible elements and isotopic ratios identify three end-member mantle components in oceanic island basalt (OIB); EM1, EM2, and HIMU. We estimate compatible to mildly incompatible transition metal abundance trends (Ni, Co, Fe, Cu, Cr, V, Mn, Sc, and Zn) in “primitive” basalt suites (Mg# = Mg/(Mg + 0.9*Fe) atomic = 0.72) from 12 end-member oceanic islands by regressing metals against Fe/Mg ratios in sample suites, and solving for concentrations at Mg/Fe = 1 (Mg# = 0.72). Using the transition metal estimates, exploratory statistics reveal that islands ‘group’ based on mantle component type even when La/Yb ratios are used to compensate metal concentrations for percentage melting. Higher chalcophile Zn (and Pb, earlier work) in EM1 and EM2 compared to HIMU, and higher Cr (3+) and Sc in HIMU relative to EM1, support views that HIMU represents subduction-processed ocean floor basalt. Incompatible elements, ratios and isotopes indicate that EM1 is Archean, EM2 is Proterozoic or younger, and both are related to sediment subduction. As found with incompatible elements, EM1 and EM2 show similar ‘compatible’ element concentrations, but lower (multi-valence) Cr, Fe and Mn in EM1 could indirectly reflect increasing oxidation of subducted sediment between the Archean and Proterozoic. Alternatively, changes in subduction processes that yielded peak continental formation in the Neoarchean, and craton-suturing in the Paleoproterozoic may account for EM1–EM2 differences. EM1 shows similar or lower Cr, Ni and Co compared to HIMU and EM2 suggesting that economic viability of layered intrusions, which have extreme EM1-like signatures, is unrelated to high metals in EM1 mantle sources, but that high % melting appears important. Because core-concentrated transition metals correlate with mantle component type, lithospheric recycling apparently controls their concentrations in OIB and core-mantle interaction may be unimportant.RÉSUMÉLes éléments incompatibles et les rapports isotopiques permettent de délimiter trois termes extrêmes de composants mantéliques dans des basaltes insulaires océaniques (OIB), soit EM1, EM2, et HIMU. Nous estimons les tendances d’abondance de métaux de transition (Ni, Co, Fe, Cu, Cr, V, Mn, Sc, and Zn) compatibles à modérément incompatibles dans des suites de basaltes « primitifs » (Mg# = Mg/(Mg + 0,9*Fe) rayon atomique = 0,72) sur 12 termes extrêmes de matériaux insulaires océaniques, par régression des concentrations des métaux sur les rapports Fe/Mg dans des échantillons des suites, la détermination étant définie au rapport Mg/Fe = 1 (Mg# = 0,72). L’utilisation d’une approche statistique exploratoire sur les estimations de métaux de transition montre que la composition des îles se « regroupent » en fonction du type de composition du manteau, cela même lorsque les ratios La/Yb sont utilisés pour compenser les concentrations de métaux pour déterminer le pourcentuel de fusion. Le caractère plus chalcophile du Zn (et Pb, travail antérieur) dans EM1 et EM2 comparé à HIMU, et la plus grande teneur en Cr (3+) et Sc dans HIMU par rapport à EM1, accréditent l’idée que HIMU représente le basalte de subduction des fonds océaniques. Les éléments incompatibles, les ratios et les isotopes montrent que EM1 est archéen, que EM2 est protérozoïque ou plus jeune, et que les deux sont liés à la subduction sédimentaire. Comme constaté pour les éléments incompatibles, EMI et EM2 affichent une compatibilité similaire des concentrations en éléments « compatibles », toutefois une concentration inférieure en Cr (multivalent), Fe et Mn dans EM1 pourrait refléter indirectement une oxydation croissante des sédiments subduits entre l’Archéen et le Protérozoïque. Par ailleurs, les changements dans les mécanismes de subduction qui ont mené à un maximum de formation continentale au Néoarchéen et à des épisodes de sutures cratoniques au Paléoprotérozoïque, peuvent expliquer les différences entre EM1 et EM2. La teneur similaire ou inférieure en Cr, Ni et Co de EM1 par rapport à HIMU et EM2 permet de croire que la viabilité économique des intrusions stratifiées – lesquelles montrent des signatures extrêmes EM1 – est sans rapport avec les sources mantéliques à fortes teneurs en métaux, mais que le fort pourcentuel de fusion qui importerait. Parce que la concentration du noyau en métaux de transition correspond avec le type de composant du manteau, c’est le recyclage lithosphérique qui contrôle apparemment leurs concentrations dans l'OIB, et l'interaction noyau-manteau pourrait être sans importance.

La coupole de Montebras est un petit massif de granite à métaux rares (Sn, W, Li, Nb-Ta) situé au nord du Massif Central Français qui se met en place au Carbonifère supérieur dans un encaissant plus ancien, le granite de Chanon (357,2 ± 2,1 Ma). Deux épisodes magmatiques, un microgranite (316,1 ± 4,3 Ma) et un leucogranite albitique (309,8 ± 3,9 Ma), sont distingués. Le second développe à son toit des formations de contact, notamment une puissante pegmatite stockscheider (309,7 ± 4,5 Ma), passant vers l’est à des greisens à lithium et des filons plats de quartz stannifères anciennement exploités (303,8 ± 4,8 Ma). Le dépôt de cassitérite (associée à la manganocolumbite) s’étale depuis la phase magmatique avec des cristaux disséminés dans le leucogranite, jusqu’à la fin de la phase pneumatolytique marquée par des filons de quartz stannifères. Cet étalement se traduit par une baisse progressive des concentrations en éléments-traces (Nb, Ta, Fe, Mn, Mg, Ti) dans la cassitérite mais sans que soit atteint le domaine des compositions typiquement hydrothermales. Lors de la phase pneumatolytique, la cassitérite est accompagnée de rare scheelite, de la rarissime qitianlingite et d’une wolframite fréquente dont la composition (hübnérite) indique une origine magmatique pour le métal et les fluides impliqués dans le dépôt du tungstène. La paragenèse à sulfures riches en Cu, As et Sn (löllingite, chalcopyrite, tennantite, stannoïdite, mawsonite…) marque le passage à la phase hydrothermale et suggère une origine dans les roches encaissantes pour le cuivre et l’arsenic. L’événement fluo-barytique liasique se manifeste par l’apparition locale de fissures à fluorine violette, barytine et manganapatite. La coupole de Montebras fournit un exemple représentatif des granites à métaux rares de la chaîne varisque. Elle est contemporaine des autres magmas granitiques à éléments rares du nord Massif central avec lesquels elle présente des points de similitude mais aussi des différences. Sa mise en place pourrait relever d’un mécanisme de type cauldron subsidence.

Cet article résume les apports du programme «Porcherie verte» dans la connaissance et la maîtrise du devenir de l’azote, du phosphore et des éléments traces métalliques qui ont, à des titres divers, un impact sur l’environnement. La diminution de la teneur en protéines de l’aliment permet de réduire fortement les quantités d’azote excrétées par les animaux. Une part importante de l’azote est éliminée sous forme gazeuse lorsque les animaux sont placés sur litière ou lorsque le lisier est composté. L’importance de ces pertes d’azote peut cependant varier fortement selon les techniques utilisées et la nature des substrats. Le traitement biologique abat la majeure partie de l’azote et certains types de stations permettent de capter le reste dans des coproduits potentiellement exportables. La bonne valorisation agronomique des effluents nécessite de bien connaître leur valeur fertilisante azotée, ce que facilite l’approche typologique mise au point dans le cadre du programme. Un certain nombre de leviers alimentaires permettent de diminuer la fraction du phosphore alimentaire qui est excrétée dans les effluents : ajustement des apports alimentaires grâce à une meilleure connaissance des besoins des animaux, amélioration de la digestibilité du phosphore alimentaire par une meilleure connaissance de sa disponibilité dans les diverses matières premières ou via l’adjonction de phytase exogène. Les traitements biologiques avec séparation de phases permettent de capter le phosphore dans des coproduits potentiellement exportables et la valeur fertilisante phosphatée des effluents est en général très élevée et facile à prédire.

Le transfert des éléments traces (l'argent, l'arsenic, le cadmium, le cuivre et le plomb) aux mollusques filtreurs a été étudié grâce à un modèle expérimental de chaîne trophique. Le premier maillon est représenté par du sédiment naturel et des microalgues: Skeletonema costatum, Tetraselmis suecica, et Haslea ostrearia, et le second par le mollusque filtreur l'huître Crassostrea gigas. La biodisponibilité des métaux au niveau du premier maillon, étudiée à l'aide d'essais in vitro (attaque enzymatique, changement de ph) montre, qu'à acidités comparables à celles du tube digestif des huîtres, une désorption se produit et son importance varie selon le métal. En effet, pour le sédiment de la baie de Bourgneuf, la biodisponibilité du cuivre est plus importante que celle de l'arsenic et du plomb, et s'est traduite par un transfert relativement élevé du cuivre à l'huître dans la chaine trophique expérimentale. Pour le sédiment de l'estuaire de la Loire, la biodisponibilité des métaux diffère selon les saisons et selon le métal testé. Ainsi la désorption du cuivre et surtout du cadmium est élevée. L'étude de compartimentation montre que chez les algues contaminées par des surcharges métalliques réalistes, les métaux sont principalement liés à la fraction insoluble, avec une faible proportion dans la fraction soluble thermosensible. La caractérisation des composés liant les métaux montre qu'ils sont de masse moléculaire élevée, surtout pour l'argent, et qu'ils diffèrent des phytochélatines. Pour les huîtres contaminées par le cadmium ou le cuivre, des protéines de type métallothionéine ont été mises en évidence. La bioaccumulation des métaux (Ag, Cd, Cu et Pb) par l'huître est beaucoup plus importante par voie directe que par voie particulaire. Toutefois, en considérant les quantités métalliques disponibles dans le milieu, la voie particulaire s'avère non négligeable. Les caractéristiques génétiques (diploïdie, triploïdie) n'ont pas eu d'influence sur la bioaccumulation des métaux chez les huîtres

L’objectif de cette étude est le dosage direct, c'est à dire sans préconcentration, de trois métaux traces que sont l'aluminium, le fer et le cuivre dans l'eau de mer. Pour cette quantification au voisinage du dixième de microgramme par litre, nous disposions de trois méthodes analytiques que sont la spectrométrie d'absorption atomique à atomisation électrothermique (saaet), la fluorescence moléculaire classique ou induite par laser et la redissolution cathodique. Le travail a été réalisé en grande partie par saaet. Outre l'optimisation des facteurs spectroscopiques et électrothermiques par la méthodologie des plans d'expériences, nous avons mis en évidence des interférences spectrales nécessitant une correction et un traitement du signal lorsque l'on travaille au voisinage des limites de détection. Dans des conditions optimales et toutes corrections faites, les limites de quantification obtenues en saaet lors de la détermination de l'aluminium, du fer et du cuivre dans l'eau de mer sont respectivement de 67,127 et 67 nanogrammes par litre. En ce qui concerne la fluorescence moléculaire classique, les résultats obtenus dépendent du métal considéré. En raison de difficultés de purification des réactifs et de cinétiques de complexation, les limites de quantification dans le cas du fer et du cuivre sont encore à améliorer pour accéder aux teneurs recherchées. Dans le cas de l'aluminium, la limite de quantification est quasi identique à celle mesurée en saaet. Les résultats obtenus avec ce même élément en fluorescence moléculaire induite par laser permettent l'accès à une limite de quantification de 10 nanogrammes par litre. La redissolution cathodique a quant à elle uniquement été appliquée au dosage de l'aluminium dans l'eau.

Cette recherche est axée sur l'écotoxicité des éléments traces métalliques à différents niveaux d'organisation des Bryophytes. Ainsi, dans une approche écotoxicologique pluridisciplinaire de la population métallique, nous abordons chez les Bryophytes, considérés comme des sentinelles de l'environnement, des aspects communautaires, physiologiques et cellulaires. Nous avons pu ainsi établir une échelle de diagnostic de la contamination des sols par l'observation des communautés bryophytiques et bryolichéniques terricoles. Nous avons mis au point un bryocapteur des retombés atmosphériques à l'aide de Ceratodon purpureus. Cette Bryophyte ubiquiste présente une certaine capacité à tolérer les fortes concentrations en éléments traces métalliques mais arrive également à se développer sur des sols non contaminés. L'exposition de ce bryocapteur à des retombées en Cd, Pb et Zn (à proximité de Metaleurop, une usine de métaux ferreux située à Noyelles-Godault, Pas-de-Callais, France), nous a permis d'observer les réponses biologiques de cette Bryophyte par l'intermédiaire de biomarqueurs de stress oxydant. Le stress oxydant causé par les éléments traces métalliques au niveau cellulaire provoque la mise en place de mécanismes de compensation tels que l'augmentation de l'activité des superoxyde dismutases et de la biosynthèse du glutathion. Ce phénomènes sont très peu étudiés en bryologie et permettent la mise en place d'outils de diagnostic précoce de la présence et des effets de polluants dans l'environnement. Cette recherche s'est effectuée dans le cadre du programme de recherches concertées, inscrit dans le contrat de plan Etat-Région 1994-1999

Les horizons de surface et de profondeur, développés dans 22 matériaux parentaux différents, ont été échantil lonnés dans les sols agricoles et forestiers du Nord de la France. Les teneurs totales de 18 éléments en traces et de deux majeurs (AI et Fe) ont été déterminées sur 758 échantillons, en même temps que les para mètres pédologiques. Dans les horizons de profondeur, les corrélations linéaires positives des teneurs en éléments en traces peu mobiles (Bi, Co, Cr, Cu, ln, Ni, Pb, Sn, TI, V, Zn) avec les teneurs en lutum (fraction < 2 μm), en AI et en Fe suggèrent que les éléments en traces sont étroitement associés aux alumino-silicates et aux (hydr)oxydes de fer de la fraction fine. Ces corrélations sont étroites et communes aux horizons de profondeur issus de tous les matériaux parentaux, quel que soit leur âge (du Primaire au Quaternaire) et leur faciès. Les processus de genèse des sédiments, incluant la pédogenèse ancienne, n'ont pas causé de ségrégation majeure des éléments peu mobiles. Les éléments mobiles (As, Cd, Hg, Mn, Mo, Sb, Se) montrent des relations moins étroites avec la phase minérale, à l'exception de Cd et de As qui semblent particulièrement associés à Mn et Fe respectivement. Le mercure et Se montrent des liens étroits avec la matière organique des horizons de profondeur
Surface and deeper horizons developed in 22 parent materials were sampledin the agricultural and forest soils of Northern France. Total contents of 18 trace elements and two major elements (AI, Fe) were determined in 758 horizon samples, together with the pedological characteristics. Ln the deep horizons, the positive linear correlations of the less mobile trace elements (Bi, Co, Cr, Cu, ln, Ni, Pb, Sn, TI, V, Zn) contents with lutum(particles < 2μm), AI and Fe contents suggest that trace elements are closely associated to alumino-silicates and iron oxi-hydroxides of the finest solid phase. These correlations are close and are common to the deeper horizons of ail the parent materials, whatever their age and type. The processes of the sedimentary rock genesis, including ancient pedogenesis, did not cause any major segregation of the less mobile elements. The mobile elements (As, Cd, Hg, Mn, Mo, Sb Se) show less close relationship with the minerai phase, except Cd and As which seem particularly associated to Mn and Fe respectively. Mercury, Mn and Se show strong links with the organic matter in the deep horizons. Soit parent materials often show an enrichment with the mobile elements. Most of the calcareous rocks are enriched with Cd. Enrichments with ail trace elements, except with Co, Cr and Ni, were found in the surface horizons

La spéciation colloïdale des éléments traces métalliques (Cu, Pb et Cd) a été étudiée dans l'estuaire de la Penzé (Manche Occidentale, Bretagne) lors du cycle saisonnier. Cette étude a été réalisée afin de mieux comprendre les mécanismes responsables du transfert des métaux entre les différentes fractions (particulaire, colloïdale et réellement dissoute) lors du mélange des eaux. Deux techniques ont été utilisées : (i) l'ultrafiltration permettant le fractionnement en 7 fractions de taille différente et (ii) la chronopotentiométrie pour la détermination de la teneur en métal dans les différentes fractions. L'ultrafiltration a été choisie car c'est une méthode non destructive et de mise en oeuvre simple et peu coûteuse. Les limites de détection de la chronopotentiométrie ont été améliorées de façon à pouvoir doser les métaux dans les différentes fractions. Nos résultats ont montré une présence particulièrement importante des métaux (Cu, Pb, Cd) dans la fraction colloïdale. Si le Cd est trouvé dans la partie plutôt basse du spectre de taille colloïdal (<50 kDa), le Pb est par contre préférentiellement associé à des composés de haut poids moléculaire (>300 kDa). Quant au Cu, il présente une distribution intermédiaire. Lors du cycle saisonnier, deux phénomènes majeurs ont été identifiés : (i) une forte mobilisation des substances humiques depuis les sols du bassin versant à l'automne et (ii) la dégradation du matériel organique particulaire dans le compartiment benthique au printemps. Ces processus affectent non seulement la répartition colloïdale des éléments étudiés mais jouent également un rôle important dans les quantités et les formes transférées vers la zone côtière.

Dans la premiere partie de ce memoire sont developpees les conditions de mise en uvre de deux techniques analytiques (spectrophotometrie d'absorption atomique et voltamperometrie) pour determiner les teneurs en cuivre, plomb, cadmium et nickel de l'eau de mer. Dans la seconde partie nous avons analyse l'evolution de ces metaux dans les systemes frontaux de l'atlantique nord-est (cotes de bretagne). Celle-ci a ete effectuee en liaison avec les caracteristiques hydrologiques et biologiques propres a ces systemes. Nos travaux ont ete conduits de la facon suivante: 1) etude d'un cycle annuel de la distribution des metaux dans le front cotier de l'iroise; nous avons pu mettre en evidence l'existence de trois phenomenes majeurs participant a leurs variations: a) apports par les eaux dessalees; b) mise en place du front; c) activite phytoplanctonique; 2) etudes fines des variations dans les systemes homogene et stratifie et au voisinage du front cotier de l'iroise. Celles-ci ont permis de preciser le comportement particulier de chaque metal dans les differentes zones, de mettre en evidence la reponse rapide de certains d'entre eux aux deplacements de la structure frontale et de verifier une accumulation en periode de front etabli

La contamination de l'environnement aquatique par les éléments traces métalliques (ETM) est un des problèmes majeurs auxquels est confrontée la société actuelle. Ces métaux transitent dans la colonne d'eau avant de s'accumuler dans les sédiments où ils sont impliqués dans de nombreuses réactions biogéochimiques susceptibles de modifier plus ou moins fortement leur spéciation et donc leur (bio)disponibilité pour l'ensemble du réseau trophique. C'est au sein de ces problématiques centrées sur le devenir des ETM dans l'environnement aquatique que s'oriente ce travail de recherche. Inscrites dans le programme européen INTERREG-III Stardust, nos recherches ont été menées principalement dans trois sites d'études transfrontaliers franco-belge: l'Escaut, la Lys et !'Espierre. La distribution des ETM dans les sédiments des 3 sites a mis en évidence une forte contamination par le cadmium. Cependant, ces sédiments sont caractèrisés par un bon piégeage des ETM par les sulfures (principalement Cd, Cu, Pb et Zn) et dans une moindre mesure Ni et Co, plus labiles. Différents indices de qualité des sédiments et des eaux interstitielles ont ici été utilisés et ont montré que les sédiments de l'Espierre paraissaient peu toxiques en raison des fortes teneurs en AVS alors que les eaux interstitielles l'étaient davantage à cause d'une dureté relativement faible. D'autre part, la mise au point de DGT-AgI pour la mesure des sulfures a été mise en application et a permis de mettre en évidence l'effet saisonnier sur la production de sulfures dans les sédiments de la Mer du Nord. Parallèlement à ces recherches, le développement de microélectrodes d'or a finalement permis de suivre en continu dans la colonne d'eau, la concentration en Zn et Pb à des concentrations de l'ordre du ppb et des essais ont été réalisés directement dans le sédiment
The pollution of aquatic ecosystems by trace metals (TM) is one of the major problems to which is faced our present society. These metals pass in transit through the water column and are finally trapped in sediments. From then on, they are involved in several biogeochemical reactions that likely modify more or less significantly their speciation and therefore their (bio)availability for the whole trophic chain. My researches are involved in this environmental topic and take part in the European Program INTERREG-III, Stardust. Three cross-border sites between France and Belgium have mainly been considered for this thesis: Scheldt, Lys and Spierre rivers. Trace metal analysis in the three sites sediments have pointed out high contamination by cadmium. However the metals (mainly Cd, Cu, Pb and Zn) are mostly trapped in the reduced sulphur pool in these sediments. Conversely, Co and Ni are less trapped in these sediments due to their higher availability. Several sediment and porewater quality indexes have been used and shown that Spierre sediments seem to have a low toxicity according to the high AVS concentrations whereas interstitial waters are more polluted because of the low water hardness. Furthermore, the DGT -AgI technique used for the determination of dissolved sulphides has been deployed successfully in the North Sea sediment core to emphasize the sëasonal effect on the sulphides production. ln the same way, our work on gold microelectrodes results finally in the monitoring on line of Zn and Pb concentration in Deùle river, and sorne preliminary measurements directly in the Deûle sediments

Les activités anthropiques entraînent une contamination des sédiments de rivière en de nombreux polluants et en particulier en éléments traces métalliques (ETM). Si la majorité des ETM se retrouvent piégés dans les sédiments, ceux-ci peuvent être remobilisés et passer en solution dans certaines conditions physico-chimiques et sous l’action des microorganismes autochtones. Les métaux relargués peuvent alors constituer un danger potentiel pour les organismes vivants dans les sédiments et dans la colonne d'eau. Dans le cas des sols, l’impact de l’activité microbienne autochtone sur la mobilité des ETM a souvent été rapporté. Cependant une telle activité de solubilisation n’a été que rarement étudiée dans le cas des sédiments. Une telle connaissance est pourtant importante pour la prédiction du comportement des métaux contenus dans les sédiments et la gestion de ces derniers, notamment lors de leur stockage suite aux opérations de dragage. Dans ce contexte, l’objectif de cette thèse a été de comprendre et d’évaluer l’importance de certains des processus microbiens et chimiques de mobilité des ETM dans les sédiments en conditions anaérobies. La première phase de notre étude qui a consisté à incuber des sédiments de Seine et de Marne en milieu anaérobie dopé en glucose avait pour objectif d’étudier la corrélation entre le métabolisme microbien et le comportement des métaux en solution et dans les sédiments. Dans ces conditions opératoires, une forte solubilisation du fer et du manganèse (sous forme réduite) associée à une solubilisation de métaux traces (Co, Cu, Ni) a été mise en évidence, ce qui a laissé supposer l’intervention de bactéries ferri-réductrices dans les phénomènes observés. Une activité fermentaire importante a été observée et caractérisée par la production d’acides organiques majoritaires tels que les acides acétique et butyrique. Un tel résultat souligne l’importance des bactéries fermentatrices dans les phénomènes de dissolution observés. La deuxième étape de ce travail a consisté à confirmer l’importance de l’activité ferri-réductrice et à en identifier les acteurs principaux. Les analyses moléculaires menées ont montré que les bactéries ferri-réductrices majoritairement identifiées, appartiennent aux espèces Clostridium butyricum et Paenibacillus polymyxa. L’utilisation d’un modèle géochimique nous a permis de montrer que les voies métaboliques supportant la réduction du fer et la mobilité des métaux étaient les fermentations butyrique et acétique. La troisième étape a consisté à comparer les impacts directs (réduction enzymatique) et indirects (propriétés des acides organiques produits) de Paenibacillus polymyxa et Clostridium butyricum sur la mobilité du fer, du manganèse et des autres métaux. Une telle étude a montré que les acides organiques produits (acétique, lactique, succinique, propionique et butyrique) ont un très faible impact sur la solubilisation aux pH rencontrés dans les sédiments et que la réduction enzymatique microbienne est le principal mécanisme de dissolution des éléments métalliques en milieu anaérobie
Antropic activities lead to the metallic contamination of river sediments. Most of trace metals are sorbed on sediments but a part of them can be released into aquatic environment when environmental conditions are modified. This is often due by the autochthonous microbial activity. Microbial activites and their consequences on the mobility of metals have been widely studied in soils. Metals are released through direct or indirect microbial mechanisms. Such studies in the case of sediments are very seldom. However, it can be usefull to understand the microbial mechanisms of metal release in sediments, and particularly for a good management of dredged sediments. In this environmental framework, the aim of this research work was to understand and to evaluate the role of the microbial and chemical mechanisms in the release of metals from river sediments in anaerobic conditions. Firstly, sediments from the Marne and Seine rivers were incubated in anaerobic conditions. A high solubilisation of iron and manganese occurred associated to the solubilisation of trace metals (Co, Cu, Ni, Pb). Meanwhile, organic acids were produced and the medium was acidified. Thus fermentation was supposed to be the main process of microbial metabolism. Furthermore these observations led us to suppose the presence of iron-reducing bacteria. In a second step, the extent of the iron-reducing activity was studied. The main iron-reducing bacteria identified in the Marne sediments belonged to the species Clostridium butyricum and Paenibacillus polymyxa. The use of a geochemical model revealed that fermentation and reduction of iron(III) were the main metabolic pathways. Finally direct (enzymatic reduction) and indirect (complexation with organic acids, acidification) impacts of iron-reducing bacteria on the release of metals were compared. Acidification and organic acids had a weak impact on metal solubility in the range of studied pH (between 6,5 and 5). Enzymatic reduction is the main mechanisms of metal release in anaerobic conditions. Indeed the metallic concentrations can be 40 times higher in the presence of iron-reducing bacteria

Les procedes biologiques aerobies permettent de transformer les dechets organiques en composts. La valorisation agricole de ces composts contribue a l'amelioration des proprietes physiques, chimiques et biologiques des sols mais la presence d'elements traces metalliques limite leur utilisation en raison des risques de transferts a l'environnement auxquels sont associes des risques ecotoxicologiques. La mobilite et la biodisponibilite des metaux en traces sont etroitement liees aux formes chimiques sous lesquelles ils se trouvent dans les composts et dans les sols, apres epandage. Les relations boue compostee - sol - plante ont ete etudiees en colonnes lysimetriques sur deux cycles culturaux de colza (brassica napus v. Jaguar). L'horizon ap d'un sol agricole a texture argile limono-sableuse, l'horizon c d'un sol acide a texture sableuse et l'horizon c d'un sol calcaire a texture sablo-limoneuse ont ete utilises pour etre amendes. Les composts employes comme amendement different selon leur degre de maturite, leurs teneurs en metal total, en deca des valeurs limites, et selon la speciation des elements metalliques qu'ils renferment. L'epandage des boues compostees, a des doses d'apport pouvant atteindre 60 t ha - 1, tend a favoriser la croissance du vegetal. Parmi les elements traces metalliques etudies (cu, pb, ni et zn), le zinc est le metal le plus fortement transfere dans le profil des substrats amendes et aux vegetaux. Les exportations de metaux en traces par les percolats et les vegetaux sont plus fortement influencees par la nature du substrat que par celle du compost applique et la dose d'epandage. L'etude souligne l'importance des phenomenes de refixation des elements metalliques sur la phase minerale. Durant les deux cycles culturaux, seules les teneurs en zinc dans les plantes cultivees sur les differents substrats sont augmentees en reponse a l'incorporation des composts, cet enrichissement n'etant pas proportionnel a la dose d'apport. Des dereglements du regime nutritionnel du colza sont observes et ce, meme pour de faibles apports de metaux en traces. Des perturbations de la synthese des pigments photosynthetiques sont egalement relevees. L'induction par le cuivre de la synthese de phytochelatines chez le colza est demontree. La detection de ces peptides pour de faibles charges en metaux dans le sol et la plante temoigne de la sensibilite de cette induction.