Dissertations / Theses: 'Teneur en éléments traces métalliques'

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Gavalda, David. "Devenir des éléments traces métalliques dans les boulbènes (luvi-redoxisol) après épandage de boues granulées." Toulouse, INPT, 2001. http://www.theses.fr/2001INPT007A.

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Abstract:

L'objectif premier de ce travail a été de caractériser le fond géochimique en éléments traces afin de mieux comprendre leur comportement dans un sol lessivé hydromorphe (luvi-rédoxisol ou boulbène) situé dans la vallée de la Garonne. Les principales caractéristiques physico-chimiques, les teneurs totales et biodisponibles en éléments majeurs et traces (28 éléments traces et 14 terres rares) ont été prélevés au sein d'un profil. L'analyse des données a permis d'identifier les zones d'accumulation pour chaque éléments (horizon illuvial ou éluvial, zones oxydées ou réduites, concrétions) et d'associer une phase porteuse à la majorité des éléments. Ainsi Bi, Cr, Cs, Ga, Ge, Rb, Sn, et W sont associés aux argiles, As, Be, Cu, Mo, Pb, Sb et Zn sont associés au fer, ba, Cd et Co sont associés au manganèse et V, Ni et Sr sont associés a deux de ces phases. Hf et Zr sont associés au zircon. Pour Nb, Ta, Th, U et Y aucune phase porteuse n'a pu être identifiée. On aboutit à des modèles simples permettant de prévoir la variation des teneurs de chaque élément trace en fonction de la phase porteuse. Dans la seconde partie de ce travail, les effets d'un épandage de boue sur le sol, la qualité de la récolte et des eaux de drainage on été comparés aux effets produits par une fertilisation chimique classique. Le rendement du mai͏̈s grain de la parcelle "boue" est inférieur de 6 % à celui de la parcelle "engrais" en raison de léger déficit azoté : le grain de la parcelle "boue" a une teneur en azote 10 % inférieure à celle du mai͏̈s de la parcelle engrais. Le faible stock d'azote nitrique présent dans le sol de la parcelle "boue" explique ce léger déficit mais permet aussi de limiter le lessivage des nitrates. Dans le sol, le mai͏̈s et les eaux de drainage aucune modification significative n'est observée en ce qui concerne les métaux lourds. Cette expérimentation a permis de quantifier les flux entrants (fertilisants et retombées atmosphériques) et sortants (eaux et récolte) de la parcelle et donc d'effectuer un bilan de tous ces flux. En extrapolant ces données sur un siècle , il ressort que le stock de Cd du sol augmente avec tous les entrants testés. Le stock de Pb et de Zn augmente avec les boues et le fumier. Cu augmente plus dans le cas d'une fertilisation de type boue que dans le cas d'une fertilisation de type fumier alors que l'inverse est observé pour Ni.

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Vinit-Dunand, Florence. "Phytotoxicité et transfert sol-plante des éléments traces métalliques : influence de l'alimentation minérale." Besançon, 2002. http://www.theses.fr/2002BESA2047.

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Abstract:

L'objectif premier de notre étude a été d'acquérir une meilleure connaissance de l'effet d'un excès de cuivre sur la photosynthèse et la croissance des plantes. L'inhibition de la croissance est à l'origine de l'inhibition de la photosynthèse en condition de contamination modérée en cuivre. Ce n'est qu'aux fortes contaminations que le métal altère directement la photosynthèse et la croissance. L'accumulation du cuivre au niveau du système racinaire constitue une stratégie de protection des parties aériennes. Un autre objectif a été de déterminer l'influence de l'alimentation en soufre sur la phytotoxicité et le transfert sol-plante du cuivre. Une nutrition soufrée optimale protège légèrement l'expansion foliaire de plants de concombre vis-à-vis d'un faible stress cuivrique. Cette action positive n'a pas pour origine une modification des transferts sol-plante du métal. L'hypothèse serait que des mécanismes de protection (cycle ascorbate-glutathion, phytochélatines) soient impliqués
The first aim of this work was to improve the knowledge of copper excess effects on photosynthesis and growth of plants. Growth inhibition of cucumber plants by low copper excess induce photosynthesis inhibition. By strong copper contamination the photosynthesis and the growth are directly altered. The storage of metals in the roots seems to be a shoots protection strategy for plants. An other aim of this work was to bring about the influence of sulphur supply on phytotoxicity and soil to plant copper transfers. A sufficient sulphur nutrition gives a slight protection for leaf expansion of cucumber contaminated by low copper excess. This positive influence is not linked with modification of soil to plant copper transfers. The hypothesis would be that the mechanisms of protection and detoxification such as ascorbate-glutathion cycle or phytochelatins could be involved

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Tanguy, Virginie. "Spéciation colloïdale des éléments traces métalliques en milieu estuarien." Phd thesis, Université de Bretagne occidentale - Brest, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00708258.

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Abstract:

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.

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Blain, Stéphane. "Application de polyamines immobilisées à la préconcentration de traces métalliques en milieu marin." Brest, 1992. http://www.theses.fr/1992BRES2020.

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Abstract:

Les proprietes complexantes de differentes resines obtenues par immobilisation (impregnation ou greffage) de tetraazamacrocycles ont ete etudiees. L'etape de decomplexation, dans un protocole en colonne, a ete optimisee en etudiant l'influence, de la taille du cycle, de la nature du support (polymeres organiques macroporeux ou gel de silice), de la nature du bras separateur (aliphatique ou aromatique) et de la temperature. Une application a la preconcentration de cd, mn, pb et zn dissous dans l'eau de mer a ete developpee. Le protocole mis au point, suivi de l'analyse par absorption atomique avec atomisation electrothermique a ete caracterise par la determination, des blancs, limites de detection, exactitudes, precisions et selectivite. Le passage d'une polyamine cyclique a une polyamine lineaire (resine commerciale chelamine) a permis de resoudre le probleme de la decomplexation du cu et du ni, et de developper un protocole de preconcentration des six metaux etudies. Ce protocole a ete valide en milieu marin et compare sur le plan de la selectivite a celui utilisant la resine chelex

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Parat, Corinne. "Effets à long terme de l'apport répété de déchets organiques sur l'évolution de la matière organique et des éléments traces métalliques dans un sol sableux acide (Couhins, 33)." Dijon, 2002. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01556412.

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Ponthieu, Marie. "Spéciation des éléments traces métalliques dans les sols et les solutions des sols : du modèle au terrain." Aix-Marseille 3, 2003. http://www.theses.fr/2003AIX30059.

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Abstract:

Les problèmes de pollution des sols par des éléments traces métalliques étant de plus en plus nombreux, il est important de comprendre le comportement des métaux au sein de ces sols et d'appréhender leur transfert. Cette compréhension passe par une description des interactions entre ces éléments et les principaux compartiments réactifs des sols (matière organique, oxydes de fer et de manganèse et argiles). L'objectif de ce travail était de développer une approche basée sur la combinaison de plusieurs modèles pour l'étude de la Spéciation des éléments traces métalliques dans le sol et la solution du sol. Les modèles utilisés pour décrire les interactions des métaux avec les principales phases reactives du sol sont CD-MUSIC (oxydes de fer amorphes et cristallisés), NICA-Donnan (matière organique et oxydes de manganèse) et un modèle d'échange cationique basé sur. La convention de Gaines Thomas (argiles). Ce travail implique dans un premier temps la définition de constantes permettant de décrire les interactions des métaux étudiés (Cd, Cu, Pb et Zn) avec les oxydes de fer et de manganèse, une partie de ces informations n'étant pas disponible dans la littérature. La combinaison de ces modèles a été appliquée à deux sites naturels. Le premier est situé dans le Nord de la France à proximité d'une usine pyrométallurgique, il est contaminé en métaux par dépôts atmosphériques et le deuxième, situé en Bretagne est contaminé en cuivre et en zinc par épandage intensif de lisier porcin. Les résultats de la modélisation ont été comparés avec des résultats analytiques (extractions chimiques sélectives, utilisation d'une membrane échangeuse de cations et études EXAFS réalisées au cours de travaux antérieurs), afin de valider l'approche utilisée
Nowadays, environmental problems related to soil pollution with heavy metals are numerous, therefore, it is important to understand metals behavior in soils and to appreciate their transfer. The fate of the metals in the environment is closely related to their interactions with the major reactive soil compartments (organic matter, iron and manganese oxides, clays). The objective of this work is to develop an approach based on the combination of several model to study metal ion speciation in the soil and the soil solution. Models used to describe the interactions of metals with the main reactive phases in the soil are CD-MUSIC (amorphous and crystallized iron oxides), NICA-Donnarf (organic matter and manganese oxides), cationic ion exchange model (clays). First, this work implies the definition of generic parameters to describe the interactions of the studied metals (Cd, Cu, Pb and Zn) with iron and manganese oxides, a part of this information is missing in the literature. Then, after the validation of the approach by comparison with analytical results, this multi-surface model is applied to two contaminated soils located in the North of France (atmospheric deposits) and in Brittany (intensive pig manure applications)

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Gounou, Catherine. "Mobilité des éléments traces métalliques dans les sédiments : couplage et comparaison des approches chimique et microbiologique." Thesis, Paris Est, 2008. http://www.theses.fr/2008PEST0074/document.

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Abstract:

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

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Gineys, Nathalie. "Influence de la teneur en éléments métalliques sur les propriétés techniques et environnementales du ciment Portland." Thesis, Lille 1, 2011. http://www.theses.fr/2011LIL10111/document.

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Abstract:

L’utilisation du ciment Portland pour l’inertage des déchets via le processus de stabilisation/solidification est particulièrement efficace. Cependant, le traitement de certains déchets fortement contaminés en éléments métalliques reste problématique. En effet, certains éléments peuvent perturber la réactivité du ciment Portland. Ainsi, des déchets, issus du nucléaire et contenant de grandes quantités en chlorures de zinc, sont connus pour inhiber totalement la réactivité du ciment Portland. Une solution à ce problème serait d’utiliser une méthode alternative pour valoriser ces déchets sans que cela n’affecte les propriétés techniques et environnementales du ciment. Le potentiel de valorisation des déchets fortement contaminés en éléments métalliques dans les fours de cimenteries lors du processus de clinkérisation a été évalué. Trois axes principaux de travail ont été abordés. Tout d’abord, les quantités maximales (valeurs limites) en éléments métalliques qui peuvent être incorporées dans le clinker ont été déterminées. La seconde étape a consisté à évaluer si cette voie de valorisation pouvait être viable vis-à-vis du traitement par stabilisation/solidification. Enfin un système complexe simulant un cas de pollution multiple a été étudié afin d’évaluer si ce type de déchets peut être aussi valorisé dans les fours. Il en résulte que de grandes quantités en éléments métalliques peuvent être valorisées lors du processus de clinkérisation sans que cela n’affecte la réactivité ainsi que les propriétés techniques du ciment produit. De plus, la durabilité de la matrice cimentaire pourrait être améliorée car les éléments métalliques sont essentiellement piégés au sein du C-S-H
The use of Portland cement to immobilise waste through the process of stabilization / solidification is particularly effective. However, the treatment of numerous wastes containing a high content in metallic elements is still problematic. Indeed, some elements may modify the reactivity of Portland cement. For example, waste from nuclear activities which contain large amounts of zinc chloride, are known to completely inhibit the reactivity of Portland cement. One solution to solve this problem would be to use an alternative method to valorise these wastes without affecting the technical and environmental properties of cement. The work investigates the potential of immobilisation in cement kilns during the process of clinker sintering wastes highly contaminated in metallic elements. Three main aspects were considered. The first one dealt with the maximum amounts (threshold limits) of trace elements that could be incorporated into the clinker. The second step consisted to compare the potential of waste immobilisation through the stabilization / solidification process and during the sintering process. Finally, a more complex system simulating wastes containing several main metallic elements was investigated. The objective was to assess whether this type of waste can be immobilise into clinker. It appeared that large amounts of metallic elements can be incorporated during the sintering process without affecting the reactivity and technical properties of the Portland cement. In addition, preliminary results suggest that the durability of the cement matrix could be improved because the metallic elements are largely incorporated into C-S-H

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Qasim, Bashar Hussein. "Détermination, spéciation et biodisponibilité des éléments traces métalliques dans les sols contaminés et technosols." Thesis, Orléans, 2015. http://www.theses.fr/2015ORLE2069/document.

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Abstract:

Cette thèse a porté sur la détermination et l’étude écodynamique d’éléments traces métalliques sur des technosols fortement contaminés en métaux et metalloïdes en contexte de revégétalisation naturelle ou de phytoremédiation. Deux schémas d'extractions séquentielles ont été utilisés conjointement à des extractions sélectives en parallèle avec la détermination de la concentration totale dans les sols, de la concentration totale dissoute dans les eaux porales, du pool labile (sondes DGT) et des tests de germination avec des haricots nains pour étudier la spéciation, la mobilité et la phytodisponibilité de métaux et métalloïdes (Zn, Pb, Cd, As et Sb) pour les technosols de deux sites post-minier (La Petite Faye) et industriel (Mortagne-du-Nord). De plus de jeunes plants de P. euramericana Dorskamp ont été cultivés en rhizobox sur les technosols de Mortagne-du-Nord pour étudier l’effet rhizosphèrique sur la mobilité des métaux. Enfin l’effet de l’addition d’azote sous forme de nitrate et d’ammonium sur le comportement de ces métaux a été également étudié pour P. euramericana Dorskamp sur ces mêmes sols. Malgré les fortes concentrations totales en métaux et métalloïdes dans les sols du site de La Petite Faye, la mobilité de ces éléments potentiellement toxiques est limitée car associés à la fraction résiduelle. La phytodisponibilité est également limitée et corrélée avec le pool labile des technosols. La culture de P. euramericana Dorskamp a généré un effet rhizosphèrique caractérisé par une augmentation de la valeur du pH et la concentration de carbone organique dissout (COD) de la solution de sol ainsi qu’une diminution des concentrations totale dissoute des métaux (Zn, Pb et Cd) dans la solution de sol. L’addition d’azote sous forme de nitrate et d’ammonium a respectivement augmenté et diminué le pH de la solution de sol et dans le cas de l’ammonium a augmenté également le COD et stabilisé les métaux dans la rhizosphère par rapport aux sols de contrôle
This thesis dealt with the determination and study of the ecodynamics of trace metals in technosols highly contaminated in metals and metalloids in the context of natural revegetalisation or phytoremediation. Two sequential extraction schemes were used jointly with selective extractions in parallel with the determination of the total metals concentration in soils, the total dissolved metals concentration in the soil pore water, the metals labile pool (DGT) and germination tests with dwarf beans to investigate the speciation, mobility and phytoavailability of (Zn, Pb, Cd, As and Sb) for technosols of two post-mining (La Petite Faye) and industrial (Mortagne du Nord) sites. Additionally, young plants of P. euramericana Dorskamp were cultivated in rhizobox on Mortagne du Nord technosols to investigate the rhizospheric effect on the mobility of metals. Moreover, the effect of nitrogen addition under nitrate and ammonium on the behavior of these metals has been investigated for P. euramericana Dorskamp for the same soils. Despite the high total metals and metalloids concentration in the La Petite Faye soils, the mobility of these potentially toxic elements is limited because of their association with the residual fraction. The phytoavailability is also limited and correlated with the labile pool of technosols. The culture of P. euramericana Dorskamp generated a rhizospheric effect characterized by an increase of the pH and concentration of dissolved organic carbon (DOC) in the soil pore water and a decrease in the total dissolved concentration of metals (Zn, Pb et Cd) in the soil pore water. The addition of nitrogen under nitrate or ammonium respectively increased and decreased the soil pore water pH and in the case of ammonium the DOC also increased and stabilized metals in the rhizosphere in comparison to control soils

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Lesven, Ludovic. "Devenir des éléments traces métalliques au sein du sédiment : un compartiment clé de l'environnement aquatique." Electronic Thesis or Diss., Lille 1, 2008. http://www.theses.fr/2008LIL10112.

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Abstract:

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

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Lesven, Ludovic. "Devenir des éléments traces métalliques au sein du sédiment : un compartiment clé de l'environnement aquatique." Thesis, Lille 1, 2008. http://www.theses.fr/2008LIL10112/document.

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Abstract:

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

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Denayer, Franck-Olivier. "Écotoxicité des éléments traces métalliques chez les bryophytes : mise au point d'un bryocapteur des retombées atmosphériques à l'aide de Ceratodon purpureus (Hedw.) Brid." Metz, 2000. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/UPV-M/Theses/2000/Denayer.Franck_Olivier.SMZ0051.pdf.

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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

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Larrose, Aurélie. "Quantification et spatialisation de la contamination en éléments traces métalliques du système fluvio-estuarien girondin." Thesis, Bordeaux 1, 2011. http://www.theses.fr/2011BOR14285/document.

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Abstract:

L’estuaire de la Gironde est affecté par une pollution polymétallique historique provenant de son bassin versant (affluent du Lot). L’analyse de 320 échantillons de sédiments couvrant l’ensemble de la surface estuarienne nous a permis d’établir les premières cartographies à haute résolution spatiale de la contamination métallique des sédiments de surface. Elles révèlent des zones d’accumulation préférentielle des ETM au niveau de la zone des îles en amont de l’estuaire et du chenal nord en aval de l’estuaire. Le facteur de contrôle dominant cette répartition est la granularité des sédiments.L’estimation des stocks métalliques potentiellement re-mobilisables, des facteurs d’enrichissement et de la toxicité potentielle du cocktail des ETM prioritaires nous ont permis d’évaluer un risque de toxicité faible à moyen des ETM vis-à-vis du biota. La contamination en ETM des bassins versants affluents de l’estuaire de la Gironde inclus dans le périmètre du SAGE Estuaire a été appréhendée en couplant sous SIG les caractéristiques typologiques de 57 bassins versants et la géochimie des sédiments prélevés à l’exutoire de ces bassins.Les anomalies les plus importantes concernent les bassins proches de l’agglomération bordelaise et correspondent au cortège des « traceurs urbains » : Ag, Cd, Cu, Hg, Sb et Zn, ainsi que Cu pour les bassins viticoles. L’étude des variations temporelles et spatiales des concentrations en ETM sur les chenaux drainant deux bassins versants agricoles montre des apports ponctuels ou chroniques en Ag,As, Cu et U attribués aux activités anthropiques. Les zones de marais jouent un rôle important dans la spéciation des ETM en lien avec les transformations de la matière organique (e.g. As). Des expérimentations de laboratoire ont permis de caractériser les processus affectant les ETM issus des sols agricoles lors de leur transfert et de leur transport dans les systèmes aquatiques. Les phénomènes de relargage à long terme de Cu soulignent le rôle important des colloïdes organiques dans la mobilité et la biodisponibilité potentielle de cet élément
The Gironde estuarine system is impacted by historic polymetallic pollution due to mining and smelting activities in the upper watershed. Based on a high spatial resolution sampling strategy, wepropose the first maps of trace element (TE) contamination in the surface sediment at the estuarine scale. The highest TE concentrations occurred in the North Channel in the downstream estuary and inthe island zone in the upper estuary. Estimation of potentially releasable TE fraction, of enrichment factors and a comparison between measured TE concentrations and sediment quality guidelines allow us to class a major part of the estuary as a low to medium priority zone in terms of potential toxicityfor aquatic organisms.The TE contamination in the intra-estuarine watersheds included in a project of water quality management of the Gironde estuary (SAGE), was assessed for 57 watersheds by coupling into GIS,typological characteristics of the watersheds and geochemical analyses of stream sediments. Highest anomalies were found for urban watersheds for which urban tracers were identified as Ag, Cd, Cu, Hg,Sb and Zn, and for vineyard watersheds with Cu. A study of temporal and spatial variations of TEconcentrations in two small agricultural watersheds lead us to identify inputs from point and diffusive sources, especially for Ag, As, Cu and U related to anthropogenic activities. Marsh areas also play an important role in TE reactivity mainly due to organic matter transformations. In laboratory experiments simulating the transportation of TE from agricultural soils to aquatic systems and the maturing process of soil particles in the stream help us to identify processes responsible for TE release in the environment. Long term release of copper was mainly attributed to organic colloid transformation which implies an increase in the mobility, and consequently, the potential bioavailability/toxicity of Cu for aquatic organisms

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Durrieu, Gael. "Apports fluviaux et atmosphériques d'éléments traces métalliques et métalloïdes en zone côtière méditerranéenne : cas de la rade de Toulon." Electronic Thesis or Diss., Toulon, 2022. http://www.theses.fr/2022TOUL0015.

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Abstract:

Les zones côtières représentent un enjeu majeur en termes d’activités économiques et de préservation d’un bon état chimique et écologique du milieu naturel. Si à l’échelle globale (mer ou océan) les flux de contaminants notamment les éléments traces métalliques et métalloïdes (ETMM) sont relativement bien étudiés et décrits, ce n’est pas le cas des zones plus enclavées à une échelle plus locale. La rade de Toulon qui possède une morphologie semi-fermée est entourée d’une métropole importante (450 000 habitants) avec une forte activité anthropique (premier port militaire en France, ports civils, transport de passagers, aquaculture, …). Ces activités présentes et passées comme la deuxième guerre mondiale, ont conduit à une forte contamination sédimentaire ainsi qu’un fort gradient de concentrations en ETMM entre le Sud de la grande rade, connecté à la mer Méditerranée, et les parties les plus enclavées de la petite rade. Dans ce contexte de zone côtière contaminée, l’objectif de ce travail est d’évaluer la contribution des apports fluviaux et atmosphériques en ETMM à la rade de Toulon. Le mode d’échantillonnage proposé associant des capteurs de terrain, des pièges à particules et des prélèvements ponctuels différenciés entre l’étiage et la crue ont permis d’obtenir une chronique d’apports en ETMM prenant en compte la variabilité météorologique. Les résultats montrent que les apports en ETMM par les rivières (Las et Eygoutier) sont prépondérants durant les crues et dans la fraction particulaire et, sont plus particulièrement préoccupant pour le cuivre et le zinc qui dépassent les seuils réglementaires. Dans le Las, l’apport prépondérant reste cependant le cuivre dissous durant les crues. Dans l’Eygoutier, les valeurs obtenues sont inférieures aux mesures précédemment réalisées en 2004. Les apports en étiage sont largement minoritaires et des teneurs élevées en cadmium et mercure dans les particules ont été mesurées sans pouvoir identifier leur source. Les apports atmosphériques en ETMM sont dominés par la fraction particulaire avec des teneurs dépassant les seuils réglementaires d’un facteur 2 à 4 en cuivre, plomb et zinc. A l’échelle de la rade, les apports fluviaux restent supérieurs aux apports atmosphériques pour tous les ETMM. En faisant un bilan sur l’ensemble de la rade et en prenant en compte les autres sources existantes (ports, ruissellement, stations d’épuration, diffusion sédimentaire), la contribution des apports fluviaux et atmosphériques est estimée à 4 % pour le mercure, autour de 30 % pour le cuivre et le cadmium et près de 70 % pour le plomb et le chrome. Le bilan des flux d’ETMM dans la rade conduit à décrire la rade comme une source de contamination pour la mer Méditerranée. Ceci est confirmé par l’export net calculé pour le plomb, le mercure ou le cadmium tandis que pour le cuivre et le nickel des sources manquantes restent à être déterminées pour confirmer l’hypothèse. Pour le zinc et l’arsenic, la trop grande variabilité empêche de conclure car, ces estimations nécessitent d’être affinées
Coastal areas represent a major issue in terms of economic activities and preservation of a good chemical and ecological status of the natural environment. If on a global scale (sea or ocean) the flow of contaminants, especially trace metals and metalloids (TMM) are relatively well studied and described, this is not the case for more enclosed areas on a more local scale. The Toulon Bay, which has a semi-closed morphology, is surrounded by a large urban area (450 000 inhabitants) with a strong anthropic activity (first military port in France, civil ports, passenger transport, aquaculture, ...). These present and past activities, such as the Second World War, have led to a strong sedimentary contamination as well as a strong gradient of concentrations in TMM between the South of the large bay, connected to the Mediterranean Sea, and the most enclosed parts of the small bay. In this context of contaminated coastal zone, the objective of this work is to evaluate the contribution of the fluvial and atmospheric contributions in TMM to the Toulon Bay. The proposed sampling method associating field sensors, particle traps and punctual sampling differentiated between base flow and flood allowed to obtain a chronicle of TMM inputs considering the meteorological variability. The results show that the inputs of TMM by the rivers (Las and Eygoutier) are preponderant during floods and in the particulate fraction and are more particularly worrying for copper and zinc which exceed the regulatory thresholds. In the Las, the preponderant contribution remains however the dissolved copper during the flood. In the Eygoutier, the values obtained are lower than the measurements previously carried out in 2004. Base flow inputs are largely in the minority and high levels of cadmium and mercury in the particles were measured without being able to identify their source. Atmospheric inputs of TMM are dominated by the particulate fraction with levels exceeding the regulatory thresholds by a factor of 2 to 4 for copper, lead and zinc. At the bay scale, river inputs remain higher than atmospheric inputs for all the TMM. By making a balance on the whole of the bay and by considering the other existing sources (ports, runoff, wastewater treatment plant, sedimentary diffusion), the contribution of river and atmospheric inputs is estimated at 4% for mercury, around 30% for copper and cadmium and nearly 70% for lead and chromium. The balance of TMM inputs in the bay leads to describe the bay as a source of contamination for the Mediterranean Sea. This is confirmed by the net export calculated for lead, mercury, and cadmium, while for copper and nickel missing sources remain to be determined to confirm the hypothesis. For zinc and arsenic, too much variability prevents conclusions being drawn, and these estimates need to be refined

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Louriño, Cabana Beatriz. "Comportement des éléments traces métalliques (ETM) dans deux systèmes aquatiques soumis à des activités minières et métallurgiques." Thesis, Lille 1, 2010. http://www.theses.fr/2010LIL10033/document.

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Abstract:

Le comportement des éléments traces métalliques (ETM) a été étudié dans deux systèmes aquatiques très différents, mais fortement contaminés par d’anciennes activités minières et métallurgiques. Le premier site d’étude se situe dans deux rivières Norvégiennes (Raubekken et Vorma). Les concentrations en Cu, Fe et Zn dans deux rivières ont été déterminées par voltamétrie à l’aide d’un système automatisé développé par le NTNU (Norwegian University of Science and Technology). Le résultat le plus marquant de cette étude est la variabilité journalière de ces trois métaux dans la Vorma, avec des maxima de concentrations décalés dans le temps. Le second site d’étude se situe dans le canal de la Deûle à proximité de l’ancienne usine Métaleurop. Bien que les particules en suspension et les sédiments soient fortement contaminées en plomb, zinc et cadmium, ilapparaît globalement que la qualité de l’eau filtrée est bonne. A l’interface eau-sédiment, l’oxydation de la matière organique biodégradable et la réduction conjointe des oxydes de fer et de manganèse conduisent à une libération importante des ETM dans les eaux interstitielles de surface. Pour autant, les valeurs des flux diffusifs et benthiques des ETM du sédiment vers la colonne d’eau restent faibles par rapport à leurs variations journalières de concentration constatées dans la colonne d’eau. En hiver, le suivi continu du zinc a montré que l’augmentation des concentrations survient plusieurs heures après la remise en suspension de sédiments alors qu’au printemps, les variations de température entre le jour et la nuit ainsi que celles de l’activitéphytoplanctonique sont probablement à l’origine de cycles journaliers
Trace-metals behaviour had been studied in two different aquatic systems contaminated by mining and metallurgical activities. The first study site is situated in two Norwegian rivers (Raubekken and Vorma). Cu, Fe and Zn concentrations in both rivers were measured by voltammetry by means of an automatic monitoring system developed by the NTNU (Norwegian University of Science and Technology). The most significant result of this study was the daily variability of these three metals in Vorma, with noticeable shifts of metal-content maxima detected. The second study site is situated in Deûle river, close to the ancient smelter Metaleurop. Although suspended particles and sediments were strongly contaminated by Pb, Zn and Cd, the global quality of the filtered water was found to be good. As for the water-sediment interface, the oxidation of biodegradable organic matter and the reduction of iron and manganese oxides result in an important release of trace metals in interstitial waters from surface sediments. Nevertheless, measured and calculated diffusive and benthic fluxes of trace metals from the sediment to the water column were weak with respect to daily metal-concentrations variations in the water column. During monitoring campaigns in winter, it was shown that an increase of dissolved zinc occurred in the water column a few hours after sediment resuspension events, whereas in spring this phenomenon is more dependent upon temperature variations between day and night and phytoplankton activity as key parameters of daily cycles

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Rigaud, Sylvain. "Dynamique et biodisponibilité des éléments traces métalliques dans les sédiments de l'étang de Berre." Thesis, Aix-Marseille 3, 2011. http://www.theses.fr/2011AIX30054.

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Abstract:

L’industrialisation de l’étang de Berre au cours du 20ème siècle s’est accompagnée d’importants rejets en éléments traces métalliques (ETM) qui ont été en partie accumulés dans les sédiments et sont aujourd’hui susceptibles d’être remobilisés vers la colonne d’eau ou d’être intégrés dans le réseau trophique et d’entrainer un risque écotoxicologique.La reconstitution de l’évolution temporelle et spatiale de la contamination des sédiments montre que les niveaux de contaminations actuels des sédiments de surface sont les plus bas depuis plusieurs décennies en lien avec l’efficacité des réglementations sur les rejets industriels mises en place dans les années 1970. Ces niveaux sont faibles à modérés en surface mais de très fortes contaminations existent quelques centimètres sous la surface des sédiments.Le rôle des oxy-hydroxydes de Fe ou de Mn et des sulfures dans le contrôle de la mobilité des ETM dans le sédiment et leurs flux à l’interface eau/sédiment a pu être démontré grâce à la modélisation du transport et des réactions des composés chimiques et des ETM dans les eaux interstitielles, de leurs profils de concentrations dans la fraction réactive de la phase particulaire et d’expérimentations en conditions contrôlées au laboratoire. L’oxygénation de la colonne d’eau constitue le principal paramètre influençant cette mobilité et ces flux, et l’influence d’une réoxygénation des fonds dans le Grand Etang est discutée.Enfin, la biodisponibilité des ETM et le stress (géno)toxicologique qu’ils peuvent constituer pour un organisme benthique cible, le polychète Nereis succinea, ont été évalués par l’estimation des fractions potentiellement biodisponibles dans les sédiments (extractions chimiques et Diffusive Gradient in Thin-films), par la mesure des concentrations bioaccumulées et par l’utilisation de biomarqueurs de défense (métallothionéines) et de dommages (tests de génotoxicité). Certains ETM qui sont fortement bioaccumulés représentent un risque potentiel et pourraient être impliqués dans la dégradation de la macrofaune benthique
The industrialization of the Berre lagoon in the 20th century was accompanied by large releases trace metals, which were partially accumulated in sediments and are now likely to be remobilized to the water column or be integrated into the food chain and cause an ecotoxicological risk.The reconstruction of the temporal and spatial trends of sediment contamination shows that current levels of contamination of surface sediments have been the lowest for decades in agreement with the effectiveness of regulations on industrial releases set up in the years 1970. These levels are low to moderate in surface but very high contamination exist a few centimeters below the sediment surface.The role of Fe and Mn oxy-hydroxides and sulfides in controlling the mobility of ETM in the sediment and fluxes at the water/sediment interface has been demonstrated through the modeling of transport and reactions of chemical compounds and trace metals in the pore waters, their concentration profiles in the reactive fraction of the particulate phase and experiments under controlled laboratory conditions. The oxygenation of the water column is the main parameter influencing the mobility and fluxes and the influence of reoxygenation of bottom water column in the Grand Etang is discussed.Finally, the bioavailability of trace metals and adverse effects they may constitute for a target benthic organism, the polychaete Nereis succinea, were evaluated by estimating the potentially bioavailable fraction in sediments (chemical extractions and Diffusive Gradient in Thin-films), by measuring bioaccumulated concentrations and by the use of biomarkers (metallothioneins and genotoxicity assays). Some highly bioaccumulated trace metals pose a potential risk and might be involved in the degradation of the benthic macrofauna

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Faucher, Stéphane. "Développement de méthodes d’évaluation de la teneur en éléments trace pour la qualité sanitaire des récoltes." Thesis, Pau, 2013. http://www.theses.fr/2013PAUU3042/document.

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Abstract:

Ce travail de recherche porte sur la mise en place d’outils permettant d’évaluer le transfert en éléments trace des sols agricoles vers les plantes. Il a été ciblé sur quatre éléments trace métalliques réglementés dans le sol et/ou la plante à savoir le cadmium, le cuivre, le plomb, le zinc, ainsi qu’un élément trace supplémentaire en voie de réglementation, l’arsenic. Dans un premier temps, un protocole d’échantillonnage a été développé afin de disposer d’un outil de diagnostic pré-récolte. Le cahier des charges a été défini de telle façon que ce protocole soit opérationnel, représentatif de la parcelle, applicable pour différentes parcelles et cultures et autorise une spatialisation de la concentration en éléments trace. Il est de type aléatoire stratifié afin de pouvoir couvrir la totalité de la surface étudiée. Dans un second temps, l’étude s’est portée sur le développement d’une méthode d’analyse des sols par électrochimie afin de disposer d’un outil d’évaluation de la biodisponibilité potentielle des éléments traces et donc du risque de transfert sol - plante. Pour ce faire, les concentrations des éléments sous leurs formes électrolabiles ont été déterminées par voltammétrie de redissolution anodique utilisant des électrodes sérigraphiées élaborées au laboratoire. La méthode a été développée et validée à partir d’une solution de sol de référence minéralisé. Elle a été par la suite appliquée à des solutions de différents sols agricoles obtenues par lixiviation selon un protocole normalisé (NF ISO 18772)
This study concerns the establishment of tools, which allow evaluating the transfer of trace elements from agricultural soils to plants. It focused on four metal trace elements regulated in soil and/or in plants, which are cadmium, copper, lead, zinc, as well as a trace element in the process of regulation, arsenic. First, a sampling protocol was developed in order to dispose of a tool of pre-harvest diagnostic. The specifications were defined such that this protocol is operational, representative of the parcel, applicable to various parcels and crops and authorizes a spatial distribution of the trace element concentration. It is based on random stratified type in order to be able to cover the whole of the considered area. Then, the study focused on the development of a soil analysis method by electrochemistry in order to dispose of a tool for assessing the potential bioavailability of trace elements and therefore the risk of the soil - plant transfer. For that, the electrolabile form concentrations of these elements were determined by anodic stripping voltammetry using screen printed electrodes produced at the laboratory. The method was developed and validated from a solution of a mineralized certified reference soil. It was subsequently applied to solutions of different agricultural soils obtained by leaching according to a normalized protocol (NF ISO 18772)

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Hamzeh, Mariam. "Dynamique, comportement et toxicité des éléments traces métalliques à l’interface eau-sédiment dans l’estuaire de la Seine." Thesis, Lille 1, 2012. http://www.theses.fr/2012LIL10056/document.

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Abstract:

Ce travail s’inscrit dans le cadre du programme Seine-Aval IV projet TOXSEINE et porte sur l’étude de la dynamique, le comportement et la toxicité des éléments traces métalliques à l’interface eau-sédiment dans l’estuaire de la Seine. Notre étude a été menée sur différents sites de Poses à l’amont jusqu’à l’embouchure (Vasière Nord). Cette étude nous a permis de mettre en évidence une contamination relativement importante des sédiments par des composés métalliques principalement le mercure, le cuivre, le plomb, le cadmium, le zinc et le nickel, en particulier l’amont de l’estuaire. Une autre partie du travail a été consacré à l’étude de la disponibilité et la toxicité de ces métaux, en utilisant des bioessais (test microtox) et par la détermination des indices de toxicité et. Toutefois ces éléments traces métalliques accumulés au niveau des sédiments représentent une source de contamination et une menace potentielle pour l’écosystème aquatique, en particulier en cas de remise en suspension lors de leur relargage et leur désorption suite à l’effet de marée, le trafic maritime ou aux activités de dragage. Pour ces raisons la mobilité des ETM a été étudiée tenant en compte les phénomènes d’adsorption, de résorption et la cinétique de relargage des métaux. Les résultats indiquent une labilité importante des métaux (Cd, Pb, Cu) et une bonne corrélation entre contamination chimique et réponse biologique
The present work is a part of TOXSEINE project included in “Seine-aval IV Program”. The main focal points of the research are: study of the behavior and the toxicity of trace metals at water-sediment interface of the Seine estuary. Our work is conducted on different sites along the estuary reaching the mudflat of the river. The following study has revealed high levels of metal contamination in Seine sediment especially with Hg, Cd, Cu, Pb, Zn particularly in the upstream river. Other part of the work is devoted for the study of the disponibility and toxicity of metals by calculation of toxicity index and the use of bioessay (Microtox test). The accumulated trace metals in sediment represent a source of pollution and a potential threat to aquatic ecosystem especially during their release due to sediment resuspension caused by tide effect, traffic boat and dredging activities. For these reasons, the mobility of ETM is studied taking into consideration: adsorption phenomena, desorption, kinetics of metal release. The results have indicated an important lability of metals (Cd, Pb, Cu) and positive correlation between the chemical contamination and the biological response

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El, Houssainy Amonda. "Apports de géochimie sédimentaire des éléments traces métalliques dans deux zones côtières méditerranéennes urbanisées : Beyrouth (Liban) et Toulon (France)." Electronic Thesis or Diss., Toulon, 2020. http://www.theses.fr/2020TOUL0011.

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Abstract:

La mer Méditerranée (MS) est une mer semi-fermée divisée en deux bassins: le bassin occidental et le bassin oriental. Les deux sites méditerranéens étudiés dans cette thèse sont au nord-ouest de MS et sud-est de France pour la rade de Toulon et à l'est de MS, Liban pour la baie de St-Georges. Les deux sites sont soumis à une forte densité de population le long de la côte et, sont exposés à de nombreuses activités anthropiques (telles que le tourisme, les transports maritimes, l’aquaculture, les rejets d’eaux usées et des activités industrielles) contaminant l’environnement (colonne d’eau, sédiments, biote, etc.) avec différents contaminants tels que les éléments traces métalliques et métalloïdes (ETMM). Chaque site est caractérisé par la présence d'un fleuve urbanisé: le Las (France) et le fleuve Beyrouth (Liban). Les sédiments sont considérés comme une source secondaire de contamination en raison des processus biogéochimiques influençant la mobilité des ETMM dans les sédiments. Dans ce contexte, les objectifs de cette thèse sont (1) d’étudier la contamination des ETMM le long des rivières et dans les deux baies; (2) d'élucider l'influence de la diagenèse précoce sur la mobilité des ETMM; et (3) de caractériser la matière organique sédimentaire dans les deux sites. Pour ces raisons, des sédiments superficiels, des carottes sédimentaires, des eaux superficielles et interstitielles ont été collectés le long des deux rivières et dans les deux sites durant la période 2016-2018. Les échantillons de sédiments et d'eaux ont été analysés pour déterminer leurs principaux paramètres physiques, nutriments, carbone organique (dissous et particulaire) et les éléments majeurs/traces. Les résultats ont montré que les processus de la diagenèse précoce contrôlent fortement la mobilité de la ETMM dans les sédiments. De plus, les résultats ont confirmé que la rade de Toulon est fortement contaminée suite à la deuxième guerre mondiale mais aussi aux activités contemporaines, et que les apports du Las ne contribuent et n’affectent pas de manière significative les sédiments de la baie de Toulon. Quant à la baie de St-Georges, il a été constaté qu’elle est impactée par plusieurs activités (effluents industriels rejetés sans traitement, ruissellement de la zone agricole) transportées par le fleuve Beyrouth et/ou par des apports directs (décharge côtière)
Mediterranean Sea (MS) is a semi-enclosed sea divided into two basins: the Occidental and the Oriental basins. The two studied Mediterranean sites in this thesis are located respectively at N-W of MS and S-E of France for Toulon Bay and at E of MS, Lebanon for St-Georges Bay. They both host high population density especially along the coast and therefore exposed to numerous anthropogenic activities (e.g. tourism, marine transport, aquaculture, wastewater discharge, and industrial activities) contaminating the surrounding environment (water column, sediment, biota …) with different contaminants such as trace metals (TM). In addition, each site is characterized by the presence of an urbanized river: le Las (France) and Beirut River (Lebanon). Sediments are considered as a secondary source of contamination due to biogeochemical processes influencing TM mobility in the sediments. In this context, the objectives of this thesis are (1) to investigate TM contamination along the rivers and in bays; (2) to elucidate the influence of early diagenesis on TM mobility; and (3) to characterize organic matter at both sites. For all the above, superficial sediments, sediment cores, superficial waters and pore waters were collected along the two rivers and at both sites during the period 2016-2018. Sediments and waters samples were analyzed for main physical parameters, nutrients, organic carbon (dissolved and particulate) and major/ trace elements. Results showed that early diagenesis processes strongly control TM mobility in the sediments. In addition, the results confirmed that Toulon bay is strongly contaminated due to the 2nd World War and the present bay activities. The Las River inputs do not contribute and affect significantly the sediments of Toulon Bay. As for St-Georges Bay, we found that it has been impacted by several activities (industrial effluents discharged without treatment, runoff from agricultural zone) transported by Beirut River and/or by direct inputs (coastal landfill)

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Hernandez, Laura. "Dynamique des éléments traces métalliques dans les sols de différents écosystèmes forestiers français : origine, distribution physique et chimique et facteurs de contrôle." Toulouse 3, 2003. http://www.theses.fr/2003TOU30067.

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Superville, Pierre-Jean. "Suivi en ligne par voltampérométrie de la spéciation des éléments traces métalliques et des espèces soufrées réduites en cours d’eau : de la conception de la station de mesure aux applications environnementales." Electronic Thesis or Diss., Lille 1, 2014. http://www.theses.fr/2014LIL10014.

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Abstract:

Afin d’affiner la compréhension du devenir et de la spéciation dynamiques des Eléments Traces Métalliques (ETM) dans les milieux aquatique, un système voltampérométrique automatisé de mesure en ligne a été développé au cours de cette thèse. Il comprend un potentiostat-galvanostat, un stand avec cellule de mesure, des pompes et des burettes et est piloté par un ensemble de procédures optimisées qui a permis de mesurer toutes les heures les concentrations en métaux électrolabiles et lixiviables à pH acide. Un second ensemble de procédures de suivi des espèces soufrées réduites, pouvant influencer la spéciation des ETM, a également été mis au point. Ces méthodes ont été appliquées sur la Deûle, rivière quotidiennement naviguée, en aval d’un complexe métallurgique, où les sédiments sont fortement contaminés en Zn et en Pb. Les résultats obtenus montrent pour la première fois dans ces systèmes aquatiques que la remise en suspension chronique des sédiments entraîne la désorption des ETM des particules sédimentaires et leur passage dans la colonne d’eau. De plus, l’ensemble des suivis sur l’année 2011 a permis d’observer une évolution de ces mécanismes de sorption. Il semblerait en effet qu’une forte activité bactérienne sédimentaire en été entraîne la création de phases particulaires piégeant moins efficacement les ETM. Ces derniers présentent ainsi un comportement plus dynamique en période estivale et des concentrations plus faibles et moins variables en hiver. Ces avancées ouvrent la voie à de nombreuses recherches concernant le comportement des ETM dans les masses d’eau continentales soumises à des évènements transitoires ou exceptionnels (crues, eutrophisations, curages…)
In order to better understand the dynamic fate and speciation of trace metals in the aquatic systems, an Automatic Trace metal Monitoring Station (ATMS) based on voltammetric techniques has been developed during this PhD. This ATMS includes a potentiostat-galvanostat, a stand with a measurement cell, pumps and burettes and is handled with optimized procedures to measure hourly the concentrations of électrolabile and acid-leachable trace metals. Another set of procedures was also developed for the measurement of reduced sulphur species which can greatly influence the metal speciation. These methods have been applied to the Deûle River, daily navigated, downstream of a metallurgical complex, where sediments are heavily contaminated, especially with Zn and Pb. The results demonstrate for the first time in this kind of aquatic system that the chronic resuspension of sediment leads to the desorption of trace metals from sedimentary particles and their dilution in the overlying water. Furthermore, the set of data recorded during the year 2011 reveals an evolution of these sorption mechanisms. A strong bacterial activity in the sediment in summer seems indeed to result in the formation of less-efficient-metal-bounding particulate phases. Thus, trace metals exhibit a more dynamic behaviour in summer and lower and less variable concentrations in winter. These advances open clearly the way for new researches on trace metal behaviour in riverine water where transitory or exceptional events occur (floods, eutrophication, dredging…)

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Lecomte, Tristan. "Évaluation environnementale des sédiments de dragage et de curage dans la perspective de leur valorisation dans le domaine du génie civil." Thesis, Lille 1, 2018. http://www.theses.fr/2018LIL1I032/document.

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Abstract:

La gestion et la valorisation des sédiments de dragage et de curage non-immergeables constituent des enjeux scientifiques et industriels majeurs auxquels la chaire industrielle de recherche " Économie Circulaire des Sédiments : EcoSed ", lancée en 2014 par l’IMT Lille Douai, vise à répondre à travers une approche pluridisciplinaire. Les travaux menés dans le cadre de cette thèse de doctorat s’inscrivent dans un contexte de recherche partenariale associant des producteurs de sédiments et des industriels. Ces travaux visent plus particulièrement (i) la mise en place d’une méthodologie de caractérisation de l’écotoxicité intrinsèque des sédiments dans la perspective de leur intégration dans les filières de valorisation ; (ii) l’application de la méthodologie multi-échelle de la démarche nationale "SEDIMATERIAUX" pour la démonstration de l’innocuité environnementale d’un sédiment marin utilisé dans un scénario de valorisation en voirie légère ; et (iii) la comparaison de la méthodologie nationale sur l’acceptabilité environnementale des matériaux alternatifs en technique routière avec celle proposée dans le cadre réglementaire européen sur les produits de construction. Ces travaux ont permis de proposer un protocole de préparation des matrices sédimentaires et une batterie de bioessais sensibles.L’évaluation environnementale des sédiments marins utilisés dans les différents scénarios de valorisation en génie civil (bétons pour voiries légères, assises routières, bétons compactés routiers) a permis de valider l’innocuité de ces matériaux et de mettre en évidence la bonne stabilisation des éléments traces métalliques et métalloïdes au sein de leur microstructure
The management and beneficial reuse of non-immersible dredged sediments are major scientific and industrial issues. The industrial research chair " Circular Economy of Sediments: EcoSed ", launched in 2014 by IMT Lille Douai, aims at answering these issues through a multidisciplinary approach. As part of this Doctoral Thesis, investigations were carried out under a partnership research context by combining sediment managers and industrial partners. More specifically, this work aims at (i) to set up a methodological approach to measuring the intrinsic eco-toxicity of sediments prior to their beneficial reuse; (ii) to implement the multi-scale national approach “SEDIMATERIAUX” to check the environmental safety of marine dredged sediment used as aggregates in road concretes; (iii) to compare the national approach on the reuse of alternative materials in road engineering with the European framework developed for environmental assessment of construction products. The results of this work allowed to propose a preparation protocol for the sediment matrix and a sensitive battery of bioassays. Environmental assessment of marine sediments reuse in the field of civil engineering (road concrete, roadbed, roller compacted concrete) allowed validating the environmental safety of these materials and to highlight the achievement of the good trace elements stabilization through their microstructure

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Adusei-Gyamfi, Junias. "Caractérisation de la matière organique naturelle (MON) et de ses complexes formés avec des éléments traces métalliques dans des filières de potabilisation." Electronic Thesis or Diss., Université de Lille (2018-2021), 2020. http://www.theses.fr/2020LILUR010.

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Abstract:

Les matières organiques naturelles (MON) présentes dans les ressources en eau est une problématique majeure dans les filières de production d’eau potable. Cette problématique liée à la présence et à l'augmentation continue des teneurs en carbone organique, en particulier dans les eaux de surface, et son impact sur les filières de potabilisation, a donné naissance au projet DOC2C’s dans le but d'étudier et de proposer des moyens durables pour réduire la MON. L'objectif de cette étude était de fournir une technique innovante pour la caractérisation de la MON et de ses complexes avec les métaux traces. Cette étude a été réalisée en utilisant plusieurs techniques comme la chromatographie d'exclusion stérique (HPSEC) couplée à des détecteurs spectraux (UV et Fluorescence) et à un détecteur élémentaire (ICP-MS). Les méthodes développées ont été appliquée sur des pilotes de traitement et à grande échelle, dans les usines de potabilisation, pour suivre l'évolution de la MON pendant le traitement et la formation potentielle de sous-produit de désinfection (SPD). La substance humique de la MON, dont on connait hydrophobicité, contribué plus à la formation de SPD, tandis que les fractions légères et les plus hydrophiles y contribuent moins. Nous avons montré l'efficacité d’élimination de la MON sur des filières de traitement à l’échelle pilote, ainsi le processus de coagulation permet d’éliminer presque tous les biopolymères, 38 % des substances humiques et 17 % des substances à faible poids moléculaire. Les résines échangeuses d'ions en suspension a éliminent 75 % des substances humiques, 70 % des building blocks, 78 % des acides de faible poids moléculaire et 81 % des neutres de faible poids moléculaire, tandis que l'ultrafiltration sur membranes céramiques semble n'avoir eu qu'un faible impact sur les biopolymères. Les résultats obtenus à l'aide des détecteurs spectraux ont été comparés à ceux d'un détecteur de carbone (LC-OCD). Il a été démontré que la composition de la fraction de biopolymère ressemblait à des protéines, responsables de sa fluorescence semblable à celle du tryptophane. Les propriétés de complexation des différentes fractions de la MON ont également été étudiées après séparation par taille. Le détecteur élémentaire (ICP-MS) a permis de mettre en évidence les fractions préférentielles pour les métaux. Par exemple, alors que le Cu se complexe avec toutes les fractions de la MON, le Zn et le Pb préféraient se complexer avec le building blocks. La compétition entre des métaux traces et différentes fractions de la MON a également été observées. Une méthode quantitative innovante a également été mise au point avec un étalonnant la SEC-ICP-MS en utilisant l'EDTA comme ligand et validée à l’aide des étalons IHSS de matière organique (SRHA, SRFA) pour les ligands et les solutions étalons de Cu, Mn et Zn
Natural organic matter (NOM), present in waters poses severe challenges to all stages of drinking water treatment. A disturbing phenomenon is the rapid changes in the quantity and quality of NOM observed recently, which necessitates the adaptation of drinking water treatment processes. This worrying trend gave birth to the Interreg DOC2C's Project which sought to investigate the possibility of improved NOM removal from surface waters through innovative, knowledge and research based methods. The goal of this study was to provide an innovative technique for the characterization of NOM and its complexes with trace metals. This study was performed with the help of a size exclusion chromatography (HPSEC) coupled with spectral detectors (UV and Fluorescence) and an elementary detector (ICP-MS). The developed methodology was applied to both pilot and full-scale drinking water treatment plants to monitor the evolution of NOM during treatment and the potential formation of disinfection by products (DBPs). The humic substance fraction of NOM which is known to be more hydrophobic contributed most to DBP formation while the LMW and hydrophilic fractions contributed least. After humic substance removal, the decrease in DBP formation was related to the removal of building blocks. In quantifying NOM removal efficiency of pilot water treatment plant, coagulation process removes almost all biopolymers, 38% of humic substances and 17% of low molecular weight (LMW) substances, with little impact on building blocks. Suspended ion exchange resin eliminates 75% of humic substances, 70% of building blocks, 78% of LMW acids and 81% of LMW neutrals, while ultrafiltration on ceramic membranes seems to have had only a small impact on biopolymers. The results obtained from the spectral detectors were compared with that of a carbon detector (LC-OCD). The composition of the biopolymer fraction was shown to be made up for protein-like components responsible for its tryptophan-like fluorescence. The complexing properties of the different fractions of NOM was also studied after separation by size. The elemental detector helped in demonstrating the preferred fraction(s) for metal complexation. For instance, whereas Cu complexed with all NOM fractions, Zn and Pb preferred to be complexed with the building blocks. Complexation and competition of the trace metals at different NOM fractions were also observed. An innovative quantitative method was also developed by calibrating the LC-ICP-MS with EDTA and the method confirmed using organic matter standards (SRHA, SRFA) for the ligands and Cu, Mn and Zn standard solutions

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Merrot, Pauline. "Géochimie, spéciation et mobilité des éléments traces métalliques (Fe, Ni, Cr et Mn) au sein des sédiments du lagon de Nouvelle-Calédonie." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2019. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=https://theses-intra.sorbonne-universite.fr/2019SORUS551.pdf.

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Abstract:

La Nouvelle-Calédonie est formée sur 33% de son territoire de roches ultrabasiques enrichies en éléments traces métalliques (ETM) (Fe, Ni, Cr, Co et Mn). L’érosion de ces massifs représente une source importante de ces ETM vers le lagon, partiellement inscrit au patrimoine mondial par l’UNESCO pour sa biodiversité. La compréhension des cycles géochimiques de ces éléments toxiques apparaît donc essentielle pour évaluer les impacts possibles sur la biodiversité de cet écosystème. La spectroscopie d’absorption des rayons X a montré que la contribution des sulfures de fer est très faible, Ni et Fe sont portés par la goethite et les argiles. Ces derniers étant la phase majeure de ces deux éléments ont été identifiés comme du chrysotile, et des greens clays : une smectite (nontronite), un mica (glauconite) et une serpentine de type greenalite/berthierine. Le cycle des argiles joue donc un rôle majeur dans le cycle de Fe et de Ni mais aussi de Mn et dans une moindre mesure de Cr. La spéciation de Mn se partage entre les argiles et les carbonates alors que Cr est surtout porté par la goethite et la chromite hérité des massifs et en dernier par les argiles. Il est important de noter que Cr se trouve sous sa forme réduite correspondant à sa forme la moins toxique. L’absence de Cr(VI) est liée à l’absence des oxydes de Mn dans les sédiments, permettant de ne pas oxyder Cr(III) en Cr(VI). Enfin, les extractions chimiques montrent une biodisponibilité relativement faible de ces métaux à l’exception de Mn impliquant un piégeage efficace, limitant ainsi les impacts sur l’environnement même si les concentrations extraites sont loin d’être négligeables pour la biodiversité du lagon
New Caledonia is covered on 33% of ultramafic rocks enriched in trace metals elements (Fe, Ni, Cr, Mn and Co). The erosion of these massifs represents an important source of these trace metals towards the lagoon, partially registered on the World List Heritage by UNESCO for its biodiversity. Understanding the geochemical cycle of these toxic trace metals is essential to evaluate the potential impacts on the biodiversity of this ecosystem. X-ray absorption spectroscopy (XAS) has shown that the contribution of iron sulfides is low, Ni and Fe are bearing by goethite and clays. These latter minerals representing the major phase for the Fe and Ni speciation were identified as chrysotile and green clays: a smectite (nontronite), a mica (glauconite) and a serpentine like a greenalite/berthierine. The clay minerals cycle and the green clay plays a major role in the Fe and Ni cycle, but also in Mn and to a lesser extent in the Cr cycles. The Mn speciation is shared by the clay minerals and the carbonates species whereas Cr is bearing by goethite and chromite inherited of laterite and in lesser extent by clay minerals. Cr is totally present under the reduced form which is the less toxic form. This absence of Cr(VI) is linked to the absence of Mn oxides in sediments avoiding the oxidation of Cr(III) to Cr(VI) and thus limits the impact on the environment. Finally, the chemical extractions of these metals show a relatively low bioavailability of trace metals except for Mn implying an effective long-term trapping for trace metals and thus limiting the environmental impacts even if the concentrations extracted are not negligible and can be threaten the biodiversity of the lagoon

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Diallo, Bocar Allaye. "Fractions chimiques du plomb dans le sol et phyto-extraction du plomb par le saule (Salix miyabeana) cultivé dans un sol calcaire riche en éléments traces métalliques traité avec des amendements acides." Doctoral thesis, Université Laval, 2019. http://hdl.handle.net/20.500.11794/68021.

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Abstract:

La présence du plomb (Pb) sous forme mobile ou en quantité importante dans les sols est indésirable car le Pb est biologiquement toxique dans l'environnement. La stabilisation ou la réduction de la quantité du Pb total dans les sols calcaires riches en éléments traces métalliques (ÉTM) peuvent être réalisées par les procédés de phyto-stabilisation ou de phyto-extraction induite, respectivement. Un essai cultural a été mené en serre pour examiner l'effet de l'ajout de soufre élémentaire (S0) combiné à la fumure minérale (N-PK) suivi de l'ajout de fortes doses d'acide sulfurique (H2SO4) sur les paramètres de croissance de la plante ainsi que sur les fractions chimiques du Pb dans le sol et l'accumulation du Pb dans les organes du saule (Salix miyabeana) cultivé dans des échantillons d'un sol (pH moyen 7,55) riche en ÉTM, développé sur roche-mère calcaire. Les résultats indiquent qu'en conditions non acides (neutres à alcalins), le saule accumule des concentrations traces de Pb (<1 mg/kg m.s., en deçà de la limite de détection) dans les feuilles. Néanmoins, une proportion du Pb présent dans le sol calcaire peut être mobilisée par les racines de la plante, particulièrement sous des conditions acides. Le Pb s'accumule en plus grande quantité dans les racines que dans les autres parties de la plante et ce, peu importe la nature des traitements du sol. Le pH du sol joue un rôle important dans le prélèvement et l'accumulation du Pb dans les parties du saule. Toutefois, une valeur du pH inférieure à 5,5 a tendance à produire un excès de prélèvement de Pb et provoque une inhibition de la croissance des feuilles ou une baisse considérable des rendements en feuilles. Ceci est à prendre en considération lorsque l'on tente d'abaisser la valeur du pH du sol calcaire riche en ÉTM en dessous de 6,5, en vue de favoriser le transfert sol-plante du Pb.
The presence of large amounts or mobile fraction of lead (Pb) in soils is undesirable because Pb is highly toxic even in minor quantity in the environment. The remediation of Pb in calcareous soils with high amount of metallic trace metals (MTE) can be achieved by phytostabilization or induced phytoextraction processes. For this purpose, a greenhouse study was carried out to determine the effects of elemental sulfur (S0) and mineral fertilizers (N-P-K) followed by the addition of high amounts of sulfuric acid (H2SO4) to cultivated soils on the soil chemical fractions of Pb, growth parameters and uptake and accumulation of Pb in willow (Salix miyabeana) grown in a calcareous soil (mean pH 7.55) rich in MTE. The results indicate that in near neutral and weak alkaline conditions, willow accumulates very small amount of Pb (<1 mg / kg d.w, below the detection limit) in the leaves. Nevertheless, some proportion of soil Pb can be mobilized by plant roots, particularly under acidic conditions. Willow accumulates more Pb in the roots than in other plant parts, regardless of the nature of soil treatments. Soil pH plays an important role in the uptake and accumulation of Pb in willow parts. However, a pH value less than 5.5 tends to produce an excess of Pb removal and causes inhibition of leaf growth or a considerable reduction in leaf yield. This is to be considered when attempting to reduce the pH value of a calcareous soil rich in MTE to less than 6.5, in order to enhance the soil-plant transfer of Pb.

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Adusei-Gyamfi, Junias. "Caractérisation de la matière organique naturelle (MON) et de ses complexes formés avec des éléments traces métalliques dans des filières de potabilisation." Thesis, Lille 1, 2020. http://www.theses.fr/2020LIL1R010.

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Abstract:

Les matières organiques naturelles (MON) présentes dans les ressources en eau est une problématique majeure dans les filières de production d’eau potable. Cette problématique liée à la présence et à l'augmentation continue des teneurs en carbone organique, en particulier dans les eaux de surface, et son impact sur les filières de potabilisation, a donné naissance au projet DOC2C’s dans le but d'étudier et de proposer des moyens durables pour réduire la MON. L'objectif de cette étude était de fournir une technique innovante pour la caractérisation de la MON et de ses complexes avec les métaux traces. Cette étude a été réalisée en utilisant plusieurs techniques comme la chromatographie d'exclusion stérique (HPSEC) couplée à des détecteurs spectraux (UV et Fluorescence) et à un détecteur élémentaire (ICP-MS). Les méthodes développées ont été appliquée sur des pilotes de traitement et à grande échelle, dans les usines de potabilisation, pour suivre l'évolution de la MON pendant le traitement et la formation potentielle de sous-produit de désinfection (SPD). La substance humique de la MON, dont on connait hydrophobicité, contribué plus à la formation de SPD, tandis que les fractions légères et les plus hydrophiles y contribuent moins. Nous avons montré l'efficacité d’élimination de la MON sur des filières de traitement à l’échelle pilote, ainsi le processus de coagulation permet d’éliminer presque tous les biopolymères, 38 % des substances humiques et 17 % des substances à faible poids moléculaire. Les résines échangeuses d'ions en suspension a éliminent 75 % des substances humiques, 70 % des building blocks, 78 % des acides de faible poids moléculaire et 81 % des neutres de faible poids moléculaire, tandis que l'ultrafiltration sur membranes céramiques semble n'avoir eu qu'un faible impact sur les biopolymères. Les résultats obtenus à l'aide des détecteurs spectraux ont été comparés à ceux d'un détecteur de carbone (LC-OCD). Il a été démontré que la composition de la fraction de biopolymère ressemblait à des protéines, responsables de sa fluorescence semblable à celle du tryptophane. Les propriétés de complexation des différentes fractions de la MON ont également été étudiées après séparation par taille. Le détecteur élémentaire (ICP-MS) a permis de mettre en évidence les fractions préférentielles pour les métaux. Par exemple, alors que le Cu se complexe avec toutes les fractions de la MON, le Zn et le Pb préféraient se complexer avec le building blocks. La compétition entre des métaux traces et différentes fractions de la MON a également été observées. Une méthode quantitative innovante a également été mise au point avec un étalonnant la SEC-ICP-MS en utilisant l'EDTA comme ligand et validée à l’aide des étalons IHSS de matière organique (SRHA, SRFA) pour les ligands et les solutions étalons de Cu, Mn et Zn
Natural organic matter (NOM), present in waters poses severe challenges to all stages of drinking water treatment. A disturbing phenomenon is the rapid changes in the quantity and quality of NOM observed recently, which necessitates the adaptation of drinking water treatment processes. This worrying trend gave birth to the Interreg DOC2C's Project which sought to investigate the possibility of improved NOM removal from surface waters through innovative, knowledge and research based methods. The goal of this study was to provide an innovative technique for the characterization of NOM and its complexes with trace metals. This study was performed with the help of a size exclusion chromatography (HPSEC) coupled with spectral detectors (UV and Fluorescence) and an elementary detector (ICP-MS). The developed methodology was applied to both pilot and full-scale drinking water treatment plants to monitor the evolution of NOM during treatment and the potential formation of disinfection by products (DBPs). The humic substance fraction of NOM which is known to be more hydrophobic contributed most to DBP formation while the LMW and hydrophilic fractions contributed least. After humic substance removal, the decrease in DBP formation was related to the removal of building blocks. In quantifying NOM removal efficiency of pilot water treatment plant, coagulation process removes almost all biopolymers, 38% of humic substances and 17% of low molecular weight (LMW) substances, with little impact on building blocks. Suspended ion exchange resin eliminates 75% of humic substances, 70% of building blocks, 78% of LMW acids and 81% of LMW neutrals, while ultrafiltration on ceramic membranes seems to have had only a small impact on biopolymers. The results obtained from the spectral detectors were compared with that of a carbon detector (LC-OCD). The composition of the biopolymer fraction was shown to be made up for protein-like components responsible for its tryptophan-like fluorescence. The complexing properties of the different fractions of NOM was also studied after separation by size. The elemental detector helped in demonstrating the preferred fraction(s) for metal complexation. For instance, whereas Cu complexed with all NOM fractions, Zn and Pb preferred to be complexed with the building blocks. Complexation and competition of the trace metals at different NOM fractions were also observed. An innovative quantitative method was also developed by calibrating the LC-ICP-MS with EDTA and the method confirmed using organic matter standards (SRHA, SRFA) for the ligands and Cu, Mn and Zn standard solutions

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Superville, Pierre-Jean. "Suivi en ligne par voltampérométrie de la spéciation des éléments traces métalliques et des espèces soufrées réduites en cours d’eau : de la conception de la station de mesure aux applications environnementales." Thesis, Lille 1, 2014. http://www.theses.fr/2014LIL10014/document.

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Abstract:

Afin d’affiner la compréhension du devenir et de la spéciation dynamiques des Eléments Traces Métalliques (ETM) dans les milieux aquatique, un système voltampérométrique automatisé de mesure en ligne a été développé au cours de cette thèse. Il comprend un potentiostat-galvanostat, un stand avec cellule de mesure, des pompes et des burettes et est piloté par un ensemble de procédures optimisées qui a permis de mesurer toutes les heures les concentrations en métaux électrolabiles et lixiviables à pH acide. Un second ensemble de procédures de suivi des espèces soufrées réduites, pouvant influencer la spéciation des ETM, a également été mis au point. Ces méthodes ont été appliquées sur la Deûle, rivière quotidiennement naviguée, en aval d’un complexe métallurgique, où les sédiments sont fortement contaminés en Zn et en Pb. Les résultats obtenus montrent pour la première fois dans ces systèmes aquatiques que la remise en suspension chronique des sédiments entraîne la désorption des ETM des particules sédimentaires et leur passage dans la colonne d’eau. De plus, l’ensemble des suivis sur l’année 2011 a permis d’observer une évolution de ces mécanismes de sorption. Il semblerait en effet qu’une forte activité bactérienne sédimentaire en été entraîne la création de phases particulaires piégeant moins efficacement les ETM. Ces derniers présentent ainsi un comportement plus dynamique en période estivale et des concentrations plus faibles et moins variables en hiver. Ces avancées ouvrent la voie à de nombreuses recherches concernant le comportement des ETM dans les masses d’eau continentales soumises à des évènements transitoires ou exceptionnels (crues, eutrophisations, curages…)
In order to better understand the dynamic fate and speciation of trace metals in the aquatic systems, an Automatic Trace metal Monitoring Station (ATMS) based on voltammetric techniques has been developed during this PhD. This ATMS includes a potentiostat-galvanostat, a stand with a measurement cell, pumps and burettes and is handled with optimized procedures to measure hourly the concentrations of électrolabile and acid-leachable trace metals. Another set of procedures was also developed for the measurement of reduced sulphur species which can greatly influence the metal speciation. These methods have been applied to the Deûle River, daily navigated, downstream of a metallurgical complex, where sediments are heavily contaminated, especially with Zn and Pb. The results demonstrate for the first time in this kind of aquatic system that the chronic resuspension of sediment leads to the desorption of trace metals from sedimentary particles and their dilution in the overlying water. Furthermore, the set of data recorded during the year 2011 reveals an evolution of these sorption mechanisms. A strong bacterial activity in the sediment in summer seems indeed to result in the formation of less-efficient-metal-bounding particulate phases. Thus, trace metals exhibit a more dynamic behaviour in summer and lower and less variable concentrations in winter. These advances open clearly the way for new researches on trace metal behaviour in riverine water where transitory or exceptional events occur (floods, eutrophication, dredging…)

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Zrelli, Radhouan El. "Modalités des transferts des éléments traces métalliques dans la partie centrale du Golfe de Gabès, Tunisie : une approche géochimique, minéralogique, sédimentologique et biologique." Thesis, Toulouse 3, 2017. http://www.theses.fr/2017TOU30232.

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Abstract:

Le Golfe de Gabès, situé dans le bassin méditerranéen oriental, réunit plusieurs traits distinctifs lui conférant une forte sensibilité vis à vis des contaminations d'origine anthropique. D'une part, l'influence des courants Atlantiques y très limitée, d'autre part, son orientation et sa morphologie caractérisée par une faible profondeur sur une grande étendue ne permettent qu'un faible taux de renouvellement des eaux. Dans cet environnement vulnérable, plus de 200 millions de tonnes de phosphogypse (sous- produit résultant de la production d'acide phosphorique) ont été rejetés dans l'environnement marin depuis près d'un demi-siècle en ayant comme conséquence une dégradation conséquente de l'écosystème benthique en particulier des herbiers de posidonies. La caractérisation du phosphogypse conduit à identifier les différentes modalités des transferts au sein des milieux marins des métaux contenus initialement dans le phosphate. Sa charge en métaux toxiques est essentiellement associée à la matière organique qui s'agrège lors de son transfert dans l'émissaire industriel pour former une mousse se déplaçant à la surface de la mer. Cette mousse présente une structure complexe constituée de matière organique amphiphile jouant le rôle de tensioactif au contact de l'eau de mer et de gypse synthétique qui en constitue le squelette auxquels s'ajoutent halite, sphalérite et francolite. Elle se dégrade en fonction de l'état d'agitation du milieu marin via la dissolution du gypse relarguant ainsi sa charge polluante selon l'amplitude de la houle. Une fraction limitée des métaux passe directement en solution transportés par l'action des courants côtiers. Enfin, des grains de phosphate brut sont transportés soit par roulement-saltation soit en suspension. Ils s'accumulent surtout au niveau de la plage de Chatt Essalam du fait des impacts hydrodynamiques des structures portuaires du site. Les métaux toxiques affectent également les sédiments de surface et les organismes benthiques. En particulier, les mattes posidonies jouent le rôle d'archivage de la contamination permettant ainsi de retracer l'évolution de la contamination métallique des eaux marines depuis le début du développement industriel de la côte en 1972. Enfin, une première évaluation des pertes financières associées aux services écosystémiques fournis par les herbiers de Posidonies à l'activité économique de la pêche côtière, conduit à mettre en perspective le coût d'une partie des externalités négatives associées à la contamination chronique à l'échelle de la partie centrale du Golfe de Gabès
The Gulf of Gabes, located in the oriental Mediterranean basin, has many particular properties making it very sensitive to anthropogenic contaminations. One of the distinguishing features of Gabes Gulf is low water flush-activity related mainly to its orientation and morphology marked by its largely-extended shallow plateau as well as to the limited influence of Atlantic water currents. For more than 50 years, than 200 million tons of phosphogypsum (by-product of phosphoric acid production) have been continuously dumped in this vulnerable environment leading to an accentuated degradation of the local benthic habitat represented mainly by the seagrass meadows of Posidonia oceanica. Within this context, knowing the characterization of phosphogypsum will certainly help to identify the different transfer modalities of the metals (composing the initial phosphate ore) within the marine environment. The pollutants load of phosphogypsum is mainly associated to the organic matter which aggregates during the transfer process via the evacuation channel leading to the formation of floating foam. These latter foams are passively transported by winds and local currents to distant areas and are found to be rich in organic matter with an amphipathic character that makes them act as a surfactant in contact with seawater. The skeleton of phosphogypsum foam was also found to be composed of synthetic gypsum as well as halite, sphalerite and francolite. The degradation of the phosphogypsum foam is accentuated by the degree of agitation/hydrodynamics of the marine environment through the dissolution of gypsum, leading to the release of its polluting components following the swell amplitude. It is worth noting that a limited metal fraction passes directly into solution. These latter metals are hence transported by the coastal currents. As for the phosphate grains, they are trained towards the south either by rolling-saltation or in suspension, and end by accumulating mainly in Chat Essalam beach due to the hydrodynamics effects exerted by the ports structures leading to modify the coastline. In addition, the toxic metals affect also the surface sediments as well as the benthic organisms and hence these latter can inform about the health status and the contamination history of the local marine environment. Within this context, the mats of Posidonia oceanica meadows can be used as an archiving tool of the contamination history in the Gulf of Gabes and allow hence retracing the evolution of metallic contamination of sea waters since the set-up of the coastal industrial complex in Gabes city (i.e. 1972). Finally, a first assessment of the financial losses linked to the ecosystemic services provided by Posidonia oceanica seagrass beds to coastal fisheries activity was conducted allowing to evaluate the cost of a part of the negative consequences linked to the industrial chronic pollution at the central part of Gabes Gulf

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Albert, Quentin. "Sélection de souches fongiques performantes dans la biosorption de 3 éléments traces métalliques (Cd, Cu et Pb) et étude de leur spéciation minéralogique en microcosme de sol." Thesis, Normandie, 2019. http://www.theses.fr/2019NORMC202/document.

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Abstract:

Les contaminations des sols par les éléments traces métalliques constituent la deuxième contamination la plus importante au niveau mondial avec plus de 5 millions de sites contaminés répertoriés. Cette contamination est devenue globale et diffuse au sein des écosystèmes et présente des risques non négligeables pour l'environnement, l'économie agricole et la santé publique. Cd, Cu et Pb sont parmi les métaux les plus représentés et/ou les plus à risque de cette contamination. Les comportements difficilement prévisibles des métaux au sein de la matrice sol complexifient les stratégies de remédiation. Les méthodes biologiques représentent une alternative économique, écologique et efficace. Le potentiel des champignons est de plus en plus étudié dans ce domaine.Notre travail propose de mesurer la tolérance et les capacités de biosorption de 28 isolats fongiques issus de sols contaminés et de sélectionner les isolats les plus efficaces pour des essais en microcosmes de sols contaminés. Ainsi, 3 isolats ont été sélectionnés. Absidia cylindrospora tolère 1000 mg.L-1 de Cd en milieu gélosé et biosorbe plus de 50% de Cd et Pb en milieu liquide après 3 jours d'exposition. Coprinellus micaceus biosorbe 100% de Pb en milieu liquide. Enfin, Chaetomium atrobrunneum biosorbe plus de 50% de ces 3 métaux en milieu liquide, après 3 jours d'exposition.Les essais en microcosmes de sols révèlent que les capacités de colonisation de la matrice par l'isolat fongique sont essentielles afin d'avoir une influence significative sur la fraction potentiellement mobile des métaux. Ainsi, A. cylindrospora montre le meilleur potentiel des isolats testés en bioaugmentation. Au bout de 20 jours de traitement, cette espèce est capable de diminuer la fraction potentiellement disponible de Cd de 5% et de Cu de 7%. Des essais complémentaires semblent nécessaires afin d'améliorer le processus (traitement plus long avec un apport de biomasse fongique plus important) et de mieux comprendre les transferts d'ETM au sein du sol en présence de champignons
Soil contaminations by trace metals are the second most frequent contamination in the world, counting more than 5 million polluted sites. This contamination represents a risk for the environment, the economy, the agriculture and the public health. Cd, Cu, and Pb are among the most frequent and/or toxic elements of this contamination. The hardly predictable behavior of trace metals in the soil matrix turn the remediation methods into a complex issue. Biological methods could be an economic, eco-friendly, and efficient alternative. The potential of the Fungi is more and more studied in this field.Our work aim is to evaluate the tolerance and the biosorption abilities of 28 fungi isolated from polluted soils, and to select the most efficient ones to perform microcosm's experiments of polluted soils. Thus, 3 fungal isolates have been selected. Absidia cylindrospora tolerates 1000 mg.L-1 in agar medium and biosorbs more than 50% of Cd and Pb after 3 days in liquid medium. Coprinellus micaceus biosorbs 100% of Pb in liquid medium. Finally, Chaetomium atrobrunneum biosorbs more than 50% of each metals after 3 days of exposure in liquid medium.The microcosm's experiments reveal that the colonization abilities of the isolates is crucial to enhance the influence of the fungal development on the potentially mobile metal fraction. Thus, A. cylindrospora shows the best potential among the tested isolates in bioaugmented microcosms in order to decrease the potentially mobile fraction of the metals. After 20 days, this isolate decrease the potentially mobile fraction of Cd and Cu respectively by 5 and 7%. Complementary experiments are needed to improve the process (longer experiment, higher fungal biomass) and to better understand the transfers of the metals in presence of fungal organisms

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Menana, Zahra. "Étude de faisabilité de la valorisation en bioraffinerie de biomasses issues de phytotechnologies : cas d’une plante hyperaccumulatrice (noccaea caerulescens) et d’un ligneux (salix viminalis)." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2018. http://www.theses.fr/2018LORR0225.

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Abstract:

La phytoremédiation est un concept pour la dépollution et de réhabilitation des sols et/ou de friches industrielles contaminés par des éléments traces métalliques (ETMs), utilisant les végétaux pour absorber ou immobiliser les contaminants en présence des organismes microbiens de la rhizosphère. Cette technique a pour conséquence une production de biomasse plus ou moins contaminée qu’il est nécessaire de traiter et également de valoriser. Cependant, la présence d’ETMs peut être problématique dans une approche de conversion en bioraffinerie. Pour répondre à cette question, deux espèces ont été étudiées : une plante herbacée hyperaccumulatrice (Noccaea caerulescens) et un ligneux (Salix viminalis). Deux prétraitements ont été sélectionnés pour cette étude : les prétraitements par explosion vapeur et organosolv, en appliquant différentes conditions opératoires, afin (1) de suivre la distribution des ETMs au cours du traitement, (2) de purifier la matière lignocellulosique et (3) d’évaluer l’effet des ETMs sur les étapes ultérieures d’hydrolyse enzymatique et de fermentation. Pour le prétraitement organosolv la majeure partie des ETMs est récupérée dans le résidu solide cellulosique alors que par explosion à la vapeur, les ETMs sont extraits en grande partie dans les effluents aqueux du traitement. La présence d’ETMs dans les pâtes cellulosiques et les hydrolysats ne montre pas d’effet significatif sur la cinétique d’hydrolyse enzymatique et de fermentation. Concernant spécifiquement Noccaea caerulescens des teneurs relativement importantes en pectines ont été observées, ce qui ouvre des perspectives intéressantes pour la valorisation de cette plante par la production d’un biopolymère d’intérêt industriel. Finalement, les résultats obtenus montrent qu’il serait possible de combiner réhabilitation des sols et valorisation en bioraffinerie de biomasses issues de phytotechnologies soit pour la production du bioéthanol ou la production de molécules plateforme
Phytoremediation is a concept for the depollution and rehabilitation of soils and/or industrial wastelands contaminated by metal trace elements (MTEs), using plants to absorb or immobilize contaminants in the presence of microbial organisms in the rhizosphere. This technique results in a more or less contaminated biomass production that must be treated and also recovered. However, the presence of MTEs can be an issue in a biorefinery conversion approach. To address this question, two species were studied: an hyperaccumulator herbaceous plant (Noccaea caerulescens) and a woody plant (Salix viminalis). Two pre-treatments were selected for this study: steam explosion and organosolv pre-treatments, applying different operating conditions, in order to (1) monitor the distribution of MTEs during the process, (2) purify lignocellulosic material and (3) evaluate the effect of MTEs on subsequent enzymatic hydrolysis and fermentation steps. For organosolv pretreatment, most of the MTEs are recovered in the solid cellulosic residue while by steam explosion, MTEs are mostly extracted in the aqueous effluents of the treatment. The presence of MTEs in cellulosic pastes and hydrolysates does not show a significant effect on the kinetics of enzymatic hydrolysis and fermentation. Concerning specifically Noccaea caerulescens, the plant contains relatively high levels of pectins, which opens up interesting prospects for the valorization of this plant through the production of a biopolymer of industrial interest. Finally, the results obtained show that it would be possible to combine soil rehabilitation and biorefinery valorization of biomasses from phytotechnologies for either bioethanol production or the production of platform molecules

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Ellili, Ahlem. "Approche des mécanismes de tolérance d'Atriplex halimus subsp. halimus L. au sel et aux éléments traces métalliques et métalloïdes : perspectives pour sa gestion sur le territoire du Parc National des Calanques." Thesis, Aix-Marseille, 2017. http://www.theses.fr/2017AIXM0340.

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Abstract:

Sur le PNCal, une équipe a pris en compte la pollution par les activités industrielles passées et travaille pour concilier les objectifs de gestion de la pollution diffuse et de conservation de la biodiversité. Atriplex halimus est une espèce spontanée réputée invasive en zone protégée. Il est utile de fournir des critères pour décider de son maintien pour la phytostabilisation ou de son éradication sur le domaine maritime salin et polluée par le Pb et l’As. La bibliographie et l’examen des photos aériennes du site depuis 1925 n’indique pas d’implantation récente et d’invasion par A.halimus. L’étude in situ montre la résistance aux métaux lourds et à l'As d’Atriplex halimus le long d'un gradient de contamination et dans une zone soumise aux embruns. Cette étude synchronique a été prolongée par la démonstration d’une fluctuation des indicateurs de santé des parties aériennes et des symbiontes racinaires associée aux variations physiologiques saisonnières. Ex situ on a testé la germination, la croissance et les transferts sol-plante sur une gamme de pollution des sols du PNCal. Les résultats: une inhibition de la croissance dans les sols du PNCal liée à la pollution, la salinité et l’oligotrophie des sols. Nous avons ajouté la contribution décisif la symbiose racinaire et l’adsorption des EMM sur la phase minérale. Cette étude montre que l'invasion potentielle de plantes tolérantes aux polluants est facilement expérimentée en analysant à la fois l’étude in situ des populations spontanées ainsi que les facteurs biotiques et abiotiques favorisant leur germination et leur croissance dans des analyses ex situ. Ceci apporte des outils décisifs pour les gestionnaires des zones protégées
On the PNCal, a multidisciplinary team has taken into account the pollution left by past industrial activities and works to reconcile the objectives of diffuse pollution management and biodiversity conservation. Atriplex halimus is a known invasive species in protected areas. It is necessary to provide criteria for deciding whether to maintain it for phytostabilisation or for its eradication on the maritime domain subject to seaspray and lead and arsenic pollution. The bibliographic analysis and examination of the aerial photographs of the site since 1925 does not indicate a recent implantation and invasion by A.halimus. The in situ study shows Atriplex halimus resistance to heavy metals and arsenic along a contamination gradient and in the saltspray area. This synchronic study was prolonged by the demonstration of a fluctuation of the health indicators of the aerial parts and the root symbionts associated with the seasonal physiological variations. We tested germination and growth of A. halimus ex situ and the soil-plant transfers on a wider range of soil pollution from the PNCal. The results: an inhibition of A.halimus growth in soil of PNCal related to soil pollution, salinity and oligotrophy. To the physiological tolerance to TMM mentioned in the bibliography, we added the determinant contribution of root symbiosis and the adsorption of TMM on the mineral phase. This study shows that the potential invasion of pollutant-tolerant plants can be easily tested by analyzing both the in situ study of spontaneous populations as well as the biotic and abiotic factors favoring their germination and growth in ex situ analyzes. This method provides decisive tools for managers of protected areas

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Sivry, Yann. "Utilisation des isotopes stables de Cd, Zn, Cu, Ni et Pb pour quantifier le compartiment échangeable des éléments trace métalliques et de delta66Zn pour tracer les pollutions polymétalliques." Toulouse 3, 2008. http://thesesups.ups-tlse.fr/471/.

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Abstract:

Une technique de " spikage ", ou dilution d'isotopes stables multi-élémentaire, a été est développée afin de quantifier et caractériser simultanément les compartiments échangeables de Cd, Zn, Cu, Ni et Pb dans des sols contaminés. Cette technique a étéest ici validée par comparaison avec les résultats de spikage d'isotopes radioactifs de Cd, ainsi que ceux d'extractions chimiques. Par ailleurs, une étude intégrée des signatures isotopiques du Zn (d66Zn) dans plusieurs compartiments d'écosystèmes contaminés (sites métallurgiques de Viviez-Decazeville, S. -O. France et de Kempen, N. -E. Belgique) permet de proposer un schéma cohérent des différents fractionnements isotopiques de Zn liés à son traitement métallurgique. L'existence de différents d66Zn pour le zinc " enrichi " et " résiduel " s'avère donc un outil puissant de localisation de sources de contamination métallurgique. Ces résultats démontrent l'efficacité des isotopes stables comme traceurs en matière de traçage de processus et de source de contamination
A multi-elementary spiking method has been is developpeddeveloped in order to simultaneously quantify and caracterizecharacterize simultaneously the labile pools fraction of Cd, Zn, Ni, Cu and Pb in contaminated soils. This method is has been validated by comparison with 1) radioactive Cd spiking data,g Cd and of2) chemical extractions results. In additionFurthermore, an integrated study of Zn isotopic signatures (d66Zn) in various compartments pools of two contaminated ecosystems (zinc smelting sites of Viviez-Decazeville, S. -W. Of France and of Kempen, N. -E of Belgium) has been performed allowing the identification of various allows to assume a coherent scheme of Zn isotopic fractionations during associated to the metallurgical processes. The differents d66Zn ratio observed in between "enriched" and "residual" zinc would be a powerfull tool to identify the metallurgical contaminations origins. These results demonstrate the efficiency of stable isotopes as tracers for contamination processes and sourcescontaminations tracers

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Prygiel, Émilie. "Impact des remises en suspension du sédiment liées au trafic fluvial en rivières canalisées sur l’état des masses d’eau : application au bassin Artois-Picardie." Thesis, Lille 1, 2013. http://www.theses.fr/2013LIL10110/document.

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Abstract:

La canalisation et la création de canaux de liaison, destinées à faciliter le développement industriel et les échanges commerciaux ont entraîné une forte pollution historique ainsi qu’une artificialisation de milieux naturels, désormais soumis aux objectifs de bon potentiel. La remise en suspension par le trafic fluvial des sédiments pose la question de son impact sur la qualité des eaux et sur l’atteinte des objectifs d’état. L’étude de la qualité chimique des sédiments et de l’eau de trois canaux du Nord de la France, la Deûle, la Sensée (naviguées) et la Scarpe (non naviguée) montre que ceux-ci présentent des concentrations variables en P et en ETM (globalement Deûle ~ Scarpe > Sensée), ces derniers restant globalement bien piégés par les sulfures dans les sédiments. Même si les concentrations en ETM dissous restent relativement faibles par rapport aux concentrations enregistrées dans les sédiments, elles peuvent parfois excéder les normes de qualité environnementales de la DCE. La labilité de ces ETM estimée par les DGT s’avère faible y compris pour Pb qui est cependant accumulé de façon importante par les gammares encagés déployés sur les trois sites. La navigation ne semble jouer qu’un rôle limité sur l’enrichissement de la colonne d’eau en métaux et en phosphore dissous, ainsi que sur l’oxygénation des eaux de surface. Le phytoplancton apparaît avoir une influence plus importante que la navigation sur l’évolution de ces milieux. Finalement, l’impact de la navigation sur la qualité chimique de l’eau reste limité en raison de la géochimie singulière du bassin Artois-Picardie
Rivers channelization and creation of linking channels to facilitate industrial development and trade have led to a strong historical pollution and artificialization of aquatic environments that are now subjected to good potential status objectives. Sediment resuspension by navigation, its impact on water quality and the achievement of status are the main concern of this thesis. Sediment and water chemical quality of three channels of Northern France have been studied: the Deûle River, the Sensée River (both navigated) and the Scarpe River (not navigated). The rivers have varying concentrations of P and ETM (overall Deûle ~ Scarpe > Sensée), which are generally well trapped with sulfides in sediments. Although the concentrations of dissolved ETM remain relatively low compared to the levels recorded in the sediment, they can sometimes exceed the environmental quality standards of the WFD. Lability of these ETM estimated by DGT is weak, even for Pb which is however significantly accumulated by caged gammarids deployed on the three sites. The navigation seems to play a limited role in the enrichment of the water column in dissolved metals and phosphorus, as well as the oxygenation of surface waters. Phytoplankton appears to have a greater influence on the evolution of these environments. Finally, the impact of navigation on the chemical quality of the water remains limited due to the peculiar geochemistry of the Artois-Picardie basin

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Menana, Zahra. "Étude de faisabilité de la valorisation en bioraffinerie de biomasses issues de phytotechnologies : cas d’une plante hyperaccumulatrice (noccaea caerulescens) et d’un ligneux (salix viminalis)." Thesis, Université de Lorraine, 2018. http://www.theses.fr/2018LORR0225/document.

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Abstract:

La phytoremédiation est un concept pour la dépollution et de réhabilitation des sols et/ou de friches industrielles contaminés par des éléments traces métalliques (ETMs), utilisant les végétaux pour absorber ou immobiliser les contaminants en présence des organismes microbiens de la rhizosphère. Cette technique a pour conséquence une production de biomasse plus ou moins contaminée qu’il est nécessaire de traiter et également de valoriser. Cependant, la présence d’ETMs peut être problématique dans une approche de conversion en bioraffinerie. Pour répondre à cette question, deux espèces ont été étudiées : une plante herbacée hyperaccumulatrice (Noccaea caerulescens) et un ligneux (Salix viminalis). Deux prétraitements ont été sélectionnés pour cette étude : les prétraitements par explosion vapeur et organosolv, en appliquant différentes conditions opératoires, afin (1) de suivre la distribution des ETMs au cours du traitement, (2) de purifier la matière lignocellulosique et (3) d’évaluer l’effet des ETMs sur les étapes ultérieures d’hydrolyse enzymatique et de fermentation. Pour le prétraitement organosolv la majeure partie des ETMs est récupérée dans le résidu solide cellulosique alors que par explosion à la vapeur, les ETMs sont extraits en grande partie dans les effluents aqueux du traitement. La présence d’ETMs dans les pâtes cellulosiques et les hydrolysats ne montre pas d’effet significatif sur la cinétique d’hydrolyse enzymatique et de fermentation. Concernant spécifiquement Noccaea caerulescens des teneurs relativement importantes en pectines ont été observées, ce qui ouvre des perspectives intéressantes pour la valorisation de cette plante par la production d’un biopolymère d’intérêt industriel. Finalement, les résultats obtenus montrent qu’il serait possible de combiner réhabilitation des sols et valorisation en bioraffinerie de biomasses issues de phytotechnologies soit pour la production du bioéthanol ou la production de molécules plateforme
Phytoremediation is a concept for the depollution and rehabilitation of soils and/or industrial wastelands contaminated by metal trace elements (MTEs), using plants to absorb or immobilize contaminants in the presence of microbial organisms in the rhizosphere. This technique results in a more or less contaminated biomass production that must be treated and also recovered. However, the presence of MTEs can be an issue in a biorefinery conversion approach. To address this question, two species were studied: an hyperaccumulator herbaceous plant (Noccaea caerulescens) and a woody plant (Salix viminalis). Two pre-treatments were selected for this study: steam explosion and organosolv pre-treatments, applying different operating conditions, in order to (1) monitor the distribution of MTEs during the process, (2) purify lignocellulosic material and (3) evaluate the effect of MTEs on subsequent enzymatic hydrolysis and fermentation steps. For organosolv pretreatment, most of the MTEs are recovered in the solid cellulosic residue while by steam explosion, MTEs are mostly extracted in the aqueous effluents of the treatment. The presence of MTEs in cellulosic pastes and hydrolysates does not show a significant effect on the kinetics of enzymatic hydrolysis and fermentation. Concerning specifically Noccaea caerulescens, the plant contains relatively high levels of pectins, which opens up interesting prospects for the valorization of this plant through the production of a biopolymer of industrial interest. Finally, the results obtained show that it would be possible to combine soil rehabilitation and biorefinery valorization of biomasses from phytotechnologies for either bioethanol production or the production of platform molecules

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Godet, Jean-Philippe. "Intérêt des isopodes terrestres dans l’évaluation de la qualité des sols : recherche de paramètres indicateurs de la pollution par des éléments traces métalliques et contribution à la mise au point d’un outil écotoxicologique de terrain." Thesis, Lille 1, 2010. http://www.theses.fr/2010LIL10160/document.

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Abstract:

Ce travail s’inscrit dans le cadre d’une problématique liée à la contamination des sols par les éléments traces métalliques (ETM) et à la nécessité de développer des outils d’indication permettant le diagnostic et le suivi de la qualité des milieux terrestres. L’objectif de ce travail de thèse a été de rechercher chez deux modèles biologiques, Oniscus asellus et Porcellio scaber (Crustacea, Isopoda), des paramètres indicateurs de la contamination des sols par des ETM, et spécifiquement des litières, dans le but de contribuer à la mise au point d’un outil écotoxicologique de terrain à destination des gestionnaires de l’environnement et visant à renseigner sur l’état de fonctionnement des écosystèmes et particulièrement des habitats ligneux. Ce travail a portée d’une part, sur des études menées in situ qui ont concerné la caractérisation de populations d’isopodes (abondance, structuration par âge, paramètres liés à la reproduction, paramètres biométriques, bioaccumulation) en lien avec les paramètres physico-chimiques des sols (pH, teneurs en CaCO3 total et en MO, ratio C/N, concentrations en Cd, Pb, Zn et Cu). D’autre part, en parallèle des études de terrain, des études ex situ menées au laboratoire en conditions contrôlées ont été réalisées, dans lesquelles des paramètres tels que la croissance, la bioaccumulation, le comportement d’évitement ou encore la dynamique de population ont été étudiées chez P. scaber exposé à des litières de peuplier collectées sur le terrain et présentant un gradient de contamination en Cd, Pb et Zn. Les études in situ n’ont pas mis en évidence de différence entre des populations issues d’environnement massivement contaminés par des ETM ou non. Bien que les individus issus de sites massivement contaminés soient fortement imprégnés par des ETM, il semblerait que les populations soient physiologiquement adaptées pour tolérer ces éléments. En revanche, les expérimentations menées en conditions contrôlées ont montré l’intérêt de l’utilisation de P. scaber dans des tests d’écotoxicité pour l’évaluation de la qualité des litières, et ceci au travers de la mesure de la croissance ou de tests comportementaux d’évitement
Soil pollution by metals traces elements (MTE) is a worldwide concern in industrialized countries. For biomonitoring, it is necessary to develop indicator tools to evaluate the quality of terrestrial medias. The aim of this thesis was to research in Oniscus asellus and Porcellio scaber (Crustacea, Isopoda), indicator parameters of soil contamination by MTE, and especially of litter, to contribute to the development of ecotoxicological field tool to assess soil quality and terrestrial ecosystems. First, studies performed in situ, have concerned characterisation of woodlouse populations from ligneous habitats (abundance, age structure, reproduction, biometrical parameters, bioaccumulation) with the regard to physicochemical parameters of soil (pH, CaCO3 and MO contents, ratio C/N, Cd, Pb, Zn and Cu concentrations). Secondly, studies ex situ were also performed in controlled conditions in laboratory. Parameters have concerned growth rate, bioaccumulation, behavioural avoidance or population dynamics in P. scaber exposed to field litter contaminated by Cd, Pb and Zn. Field studies didn’t show any difference between woodlouse populations from contaminated sites or not. Actually, although MTE body burdens in woodlice from massively contaminated sites were high, it seemed that field populations were physiologically adapted to contaminants. In other hand, laboratory investigations were shown the interest of the use of P. scaber in ecotoxicity tests to assess litter quality. These studies have notably shown the sensitivity of growth rate and behavioural avoidance of P. scaber as endpoints in ecotoxicity tests

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Diop, Cheikh. "Étude de la contamination, de la spéciation et de la biodisponibilité des éléments traces métalliques dans les eaux et sédiments côtiers et estuariens au Sénégal : évaluation de la toxicité potentielle." Electronic Thesis or Diss., Lille 1, 2014. http://www.theses.fr/2014LIL10034.

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Abstract:

Notre travail porte sur l’étude de la contamination, de la spéciation et de la biodisponibilité des éléments traces métalliques (ETM) dans les eaux et sédiments côtiers et fluviaux au Sénégal. Il a été mené dans différents sites de la côte de Dakar et de l’estuaire de Saint Louis. Une contamination plus importante de la colonne d’eau dans l’estuaire a été mise en évidence pour Co, Cr, Ni, Pb et Zn. Il a été noté que dans la colonne d’eau, les ETM ont tendance à s’accumuler sur les matières en suspension et la fraction labile est contrôlée par les chlorures dans la côte et le carbone organique dans l’estuaire. Ce travail a également évalué le niveau de pollution des sédiments et de leur toxicité potentielle par la détermination de divers indices. Une toxicité potentielle des sédiments sur les organismes aquatiques qui dépend de la variabilité saisonnière a été mise en évidence dans certains sites de la côte et de l’estuaire. D’un point de vue écotoxicolgique, les teneurs en Cd, Cr, Cu et Pb sont supérieures à la concentration seuil à partir de laquelle des effets biologiques sont prévisibles. Ces ETM peuvent être relargués dans la colonne d’eau lors d’une remise en suspension des sédiments par la marée, crue ou dragage ce qui augmente le risque pour l’écosystème aquatique. C’est ainsi que ce travail s’est intéressé au comportement des métaux lors de ces phénomènes. Les résultats ont montré que Pb, Zn, Cu et Cd sont très mobilisables et que leur mobilité est fortement liée à leur spéciation et leur biodisponibilité. Le suivi mené sur le terrain a montré que les essais de remobilisation permettent d’avoir une idée sur la capacité des sédiments à pouvoir relarguer les ETM
The objective of this study was to assess the trace metals contamination level, chemical speciation, bioavailability and toxicity in sediments and water column from Dakar coast and Saint Louis estuary in Senegal. For water column, the results show that the pollution of the estuary was more serious than in Dakar coast for Co, Cr, Ni, Pb and Zn; while, Cd and Cu were higher in Dakar coast. A strong affinity between metals and suspended particles has been revealed and the mobility of trace metals in estuary is controlled by dissolved organic carbon, while in coast it depends on chlorides. This study has assessed the metals trace contamination level in sediments and to examine their bioavailability and toxicity. Toxicity indexes are exceeded one in several sites suggesting the potential effects on sediment-dwelling organisms. However, seasonal variability of metal bioavailability was noted, revealing the best period to monitor metal contamination. From an ecotoxicological point of view, concentrations of Cd, Cr, Cu and Pb were above the effects range low (ERL) threshold limit of the sediment quality guidelines for adverse biological effects. The accumulated trace metals in sediment can be released into the water column due to sediments resuspension caused by tide, flood effects or dredging activities which increases the risk to aquatic ecosystem. Thus, this work is interested in the behavior of metals during these phenomena. The results showed an important mobility of Pb, Zn, Cu and Cd and their mobility is strongly correlated to their speciation and bioavailability

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Diop, Cheikh. "Étude de la contamination, de la spéciation et de la biodisponibilité des éléments traces métalliques dans les eaux et sédiments côtiers et estuariens au Sénégal : évaluation de la toxicité potentielle." Thesis, Lille 1, 2014. http://www.theses.fr/2014LIL10034/document.

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Abstract:

Notre travail porte sur l’étude de la contamination, de la spéciation et de la biodisponibilité des éléments traces métalliques (ETM) dans les eaux et sédiments côtiers et fluviaux au Sénégal. Il a été mené dans différents sites de la côte de Dakar et de l’estuaire de Saint Louis. Une contamination plus importante de la colonne d’eau dans l’estuaire a été mise en évidence pour Co, Cr, Ni, Pb et Zn. Il a été noté que dans la colonne d’eau, les ETM ont tendance à s’accumuler sur les matières en suspension et la fraction labile est contrôlée par les chlorures dans la côte et le carbone organique dans l’estuaire. Ce travail a également évalué le niveau de pollution des sédiments et de leur toxicité potentielle par la détermination de divers indices. Une toxicité potentielle des sédiments sur les organismes aquatiques qui dépend de la variabilité saisonnière a été mise en évidence dans certains sites de la côte et de l’estuaire. D’un point de vue écotoxicolgique, les teneurs en Cd, Cr, Cu et Pb sont supérieures à la concentration seuil à partir de laquelle des effets biologiques sont prévisibles. Ces ETM peuvent être relargués dans la colonne d’eau lors d’une remise en suspension des sédiments par la marée, crue ou dragage ce qui augmente le risque pour l’écosystème aquatique. C’est ainsi que ce travail s’est intéressé au comportement des métaux lors de ces phénomènes. Les résultats ont montré que Pb, Zn, Cu et Cd sont très mobilisables et que leur mobilité est fortement liée à leur spéciation et leur biodisponibilité. Le suivi mené sur le terrain a montré que les essais de remobilisation permettent d’avoir une idée sur la capacité des sédiments à pouvoir relarguer les ETM
The objective of this study was to assess the trace metals contamination level, chemical speciation, bioavailability and toxicity in sediments and water column from Dakar coast and Saint Louis estuary in Senegal. For water column, the results show that the pollution of the estuary was more serious than in Dakar coast for Co, Cr, Ni, Pb and Zn; while, Cd and Cu were higher in Dakar coast. A strong affinity between metals and suspended particles has been revealed and the mobility of trace metals in estuary is controlled by dissolved organic carbon, while in coast it depends on chlorides. This study has assessed the metals trace contamination level in sediments and to examine their bioavailability and toxicity. Toxicity indexes are exceeded one in several sites suggesting the potential effects on sediment-dwelling organisms. However, seasonal variability of metal bioavailability was noted, revealing the best period to monitor metal contamination. From an ecotoxicological point of view, concentrations of Cd, Cr, Cu and Pb were above the effects range low (ERL) threshold limit of the sediment quality guidelines for adverse biological effects. The accumulated trace metals in sediment can be released into the water column due to sediments resuspension caused by tide, flood effects or dredging activities which increases the risk to aquatic ecosystem. Thus, this work is interested in the behavior of metals during these phenomena. The results showed an important mobility of Pb, Zn, Cu and Cd and their mobility is strongly correlated to their speciation and bioavailability

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Nia, Yacine. "Utilisation d'un échantillonneur passif (DGT) pour l'évaluation de la remobilisation des métaux dans les sédiments : expérimentation et modélisation." Thesis, Aix-Marseille 3, 2011. http://www.theses.fr/2011AIX30048.

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Abstract:

Les enjeux écologiques, réglementaires et économiques imposent que des méthodologies robustes d’évaluation des risques environnementaux des sédiments contaminés soient proposées aux gestionnaires et autres parties prenantes. Dans ce travail, nous avons développé une nouvelle démarche permettant d’évaluer le transport et la mobilité des métaux dans les sédiments.La DGT (Diffusion Gradient in Thin films) est un échantillonneur passif capable de prélever le métal labile en solution et le métal remobilisable par la phase particulaire. Dans cette étude, un modèle original permettant l’interprétation des cinétiques expérimentales de la DGT dans les sédiments appelé PRObabilistic multi-compartmental model for Finting DGT kinetics in Sediments (DGT-PROF) a été développé. Il considère la présence de deux pools de métal labile correspondants aux métaux labiles fortement et faiblement adsorbés sur la phase solide. La pertinence de l’approche DGT-PROFS a été évaluée sur un panel de 34 sédiments artificiels constitués en laboratoire qui diffèrent par : la présence ou pas d’hydroxydes de fer (goethite ou ferrihydrite), la présence ou pas d’acides humiques, le type de contaminant (Cd ou Cu) et l’âge de la contamination (8, 65 et 190 jours). Cette démarche permet aussi d’évaluer l’effet de ces paramètres sur la remobilisation des métaux dans les sédiments.Les résultats montrent que la capacité du sédiment à relarguer le métal dépend inversement du pH et de l’âge de la contamination. La présence des hydroxydes de fer augmente significativement la capacité de la phase solide du sédiment à fixer le métal. Cependant, la présence des AH augmente la labilité des métaux vis-vis la DGT via la formation de complexes humiques mobiles.La complémentarité des ces deux outils (DGT et DGT-PROFS) a ensuite été confrontée à des mesures DGT effectuées sur des sédiments naturels provenant de différentes régions de France, et possédant des seuils de contamination en Cd, Ni, Pb et Mn très contrastés
Evaluation of the mobility and bioavailability of metals associated to sediments have an important economic issue for the management of contaminated sites. Therefore, environmental, economic and regulation issues require to have access to a robust methodologies for environmental risk assessment of contaminated sediments. In this work, we developed a new approach for assessing the transport and mobility of metals in sediments. Diffusive gradients in thin-films (DGT) is a dynamic in-situ measuring technique that assesses the kinetics of metal resupply from the solid phase to the pore water. In this study, an original model for the interpretation of DGT experimental kinetics in sediments called DGT-PROFS model was developed. It allow to quantify metal partitioning between two particulate pools, describing weak and strong interactions with metals. The relevance of the DGT / DGT-PROFS approach was evaluated in a variety of formulated sediments that differed in the presence or not of humic acids (HA) and/or iron hydroxides (i.e., goethite and ferrihydrite). The impact of the time after contamination of the solid phase (aging effect) was also evaluated. Also, this approach allows to evaluate the effect of these parameters on the remobilization of metals in sediments. The results showed that sediments capacity to release metals depends strongly on the pH, HA and the age of the contamination. Results interpretation by DGT-PROFS model show that in the presence of HA and absence of iron hydroxides, Cd is mainly associated with weak sites, while Cu is bound to strong sites. Similarly, in the presence of both iron hydroxides and HA, Cu appeared to be more heavily associated with the strong sites than did Cd. When the incubation time increased from 8 to 190 days, a proportion of Cd initially adsorbed onto weak sites transferred to the strong sites, suggesting that the adsorption of Cd on sediments is partially controlled by slow kinetic processes. The complementarity of these tools (DGT device and DGT-PROFS model) was then evaluated on natural sediments from different regions of France, and having contamination levels of Cd, Ni, Pb and Mn very contrasting

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Leufroy, Axelle. "Spéciation de l’arsenic dans les produits de la pêche par couplage HPLC/ICP-MS. Estimation de sa bioaccessibilité en ligne et applications à d'autres éléments traces métalliques d'intérêt." Thesis, Paris, AgroParisTech, 2012. http://www.theses.fr/2012AGPT0030/document.

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Abstract:

L'arsenic est un élément présent dans tous les compartiments de l'environnement, et les produits de la pêche représentent une source majeure d'exposition à l'arsenic par le biais de l'alimentation. Même s'il n'existe pas à ce jour de législation sur les teneurs en arsenic dans les aliments en France, les agences gouvernementales évaluent généralement les risques liés à la présence d'arsenic dans les produits de la pêche en se basant essentiellement sur la concentration totale de l'élément, sans tenir compte des différentes espèces présentes ni de leur bioaccessibilité. Par conséquent, le développement de méthodes d'analyse de spéciation revêt un intérêt particulier dans le cadre de l'évaluation des risques. La première partie de ce mémoire présente des informations générales sur les propriétés de l'arsenic, son occurrence dans les différents compartiments de l'environnement et sa toxicité, ainsi qu'une étude bibliographique des méthodes analytiques existantes pour étudier la spéciation de l'arsenic dans les matrices alimentaires, en particulier les produits de la pêche (extraction et séparation/détection). Les différentes approches pour l'évaluation de sa bioaccessibilité et de celle d'autres éléments traces métalliques d'intérêt sont également présentées. La deuxième partie de ces travaux porte sur la validation d'une méthode d'analyse de spéciation des principales espèces d'arsenic dans les produits la pêche (As(III), MA,DMA, As(V), AsB, TMAO, AsC) par couplage entre la chromatographie d'échange d'ions (IEC) et la spectrométrie de masse à plasma induit (ICP-MS) après extraction assistée par micro-ondes (MAE). L'évaluation des performances analytiques de la méthode, les contrôles qualités internes et externes mis en place et les différentes applications, en particulier les données d'occurrence des différentes espèces d'arsenic dans les produits de la pêche les plus consommés par la population française sont présentés et discutés. Dans la troisième partie, la bioaccessibilité maximale de l'arsenic et d'autres éléments d'intérêt est estimée à l'aide d'une méthode de lixiviation en ligne (impliquant la mesure en temps réel par ICP-MS de la fraction libérée par les différents fluides digestifs artificiels). La combinaison de ce procédé avec la méthode d'analyse de spéciation validée permet ainsi d'estimer la bioaccessibilité des différentes espèces d'arsenic
Arsenic is an element present in all compartments of the environment, and seafood constitutes a major source of exposure to arsenic through human consumption. Although there is currently no legislation on arsenic in food in France, government agencies generally assess the safety of food items based solely on the total concentration of the element, without taking into account its different species or their bioaccessibility. Therefore, the development of speciation analysis methods is particularly relevant in the context of risk assessment. The first part of this thesis focuses on the properties of arsenic, its occurrence in the different compartments of the environment and its toxicity, and a literature review of existing analytical methods to study the speciation of arsenic in food matrices, especially seafood products (extraction and separation / detection). Different approaches for evaluating its bioaccessibility and that of other trace metals of interest are also presented.The second part of this work concerns the validation of a speciation analysis method for major arsenic species in seafood (As (III), MA, DMA, As (V), AsB, TMAO, AsC) by coupling ion exchange chromatography (IEC) with inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) after microwave-assisted extraction (MAE). Evaluation of the analytical performance of the method, internal and external quality controls in place and applications of the method, particularly occurrence data of arsenic species in seafood most consumed by the French population are presented and discussed. In the third part, the maximum bioaccessibility of arsenic and other elements of interest is assessed using a continuous leaching method (involving the real-time measurement by ICP-MS of the fraction released by the different artificial digestive fluids). By coupling this leaching method with the above validated speciation analysis method, the bioaccessibility of different arsenic species is also assessed

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Azoury, Sabine. "Étude de la contamination de la côte libanaise par les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAPs) et les éléments traces métalliques (ETMs) : archives sédimentaires et biomonitoring suite à une marée noire." Thesis, Bordeaux 1, 2013. http://www.theses.fr/2013BOR14755/document.

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Abstract:

Ce projet de recherche porte sur l’étude de la contamination de la côte libanaise par les composés organiques (HAP, DDE) et par les éléments-trace métalliques (Hg, Pb principalement). Les travaux sur les compartiments sédimentaires et biologiques de la côte libanaise constituent deux parties aux problématiques et aux approches distinctes autour desquelles s’articule cette thèse. Dans la première partie, l’analyse d’une carotte sédimentaire datée prélevée sur le plateau continental du Sud du Liban a permis de reconstituer l’historique de contamination dans le bassin Levantin. Les analyses de contaminants dans les sédiments de la carotte C1 combinés à la datation aux 210Pb et 137Cs ont permis d’obtenir un enregistrement fiable des variations du dépôt de mercure, de plomb et de HAP sur le plateau continental libanais, dans le bassin Levantin. Bien que les concentrations et les flux soient relativement faibles, une augmentation en deux phases des concentrations est bien mise en évidence par le profil sédimentaire de C1. Le charbon est identifié comme source principale de Pb, de Hg et de HAP dans le bassin Levantin entre la moitié du 19ème siècle et la moitié du 20ème siècle. Les résultats des ratios isotopiques du Pb et des ratios diagnostiques de HAP appuient ce constat. Les archives sédimentaires dans la carotte C1 fournissent un signal du dépôt de contaminants à l’échelle globale probablement lié aux sources d’émissions atmosphériques en provenance d’Europe Centrale et de l’Est. Dans la seconde partie, une étude de la contamination par les HAP du littoral libanais est menée suite à la marée noire résultant du conflit armé israélo-libanais en 2006. Une approche de biomonitoring sur trois ans utilisant l’espèce de moules invasives Brachidontes variabilis a été développée. Les résultats indiquent une décroissance progressive des concentrations de HAP dans l’écosystème intertidal du littoral libanais. La contamination par les HAP du fioul en zone subtidale en 2007 est nettement plus faible. Cependant la signature des HAP dans les tissus de moules prélevées trois ans après la marée noire indique toujours la présence des composés du fioul de Jiyeh. La contamination est particulièrement persistante dans certaines zones fortement touchées par la nappe de fioul en 2006. Il apparaît que l’état initial pré-marée noire n’a pas été atteint, même trois ans après la marée noire de Jiyeh. L’examen détaillé de l’évolution spatiale et temporelle de la contamination par les HAP de l’environnement intertidal est présenté dans ce volet de notre étude
This research project aims at the study of the contamination of the Lebanese coast by PAHs, DDE, Hg and Pb. The research work is divided into two distinct parts concerning two environmental compartments (sedimentary and biological) and it addresses different questions and approaches. In the first part, the study of a dated sediment core raised from the continental shelf in southern Lebanese coast allowed reconstructing the contamination history in the Levantine basin. The contaminants’ analysis as well as 210Pb and 137Cs datation allowed obtaining a reliable record of mercury, lead and PAHs sedimentary deposition in the Lebanese continental margin in the Levantine basin. Although concentrations and fluxes are relatively low, a two-phase increase of concentration is found using C1 core sedimentary profiles. Coal was identified as the main source of Pb, Hg and PAHs in the Levantine basin between the mid 19th and the mid 20th century. Ratios of Pb stable isotopes and PAH diagnostic ratios support this assumption. The studied sedimentary archives provide also information on the deposition of contaminants on a global scale possibly related to atmospheric emissions mainly from Central and Eastern Europe. In the second part of the thesis, the study of contamination by PAHs of the Lebanese coast was undertaken following an oil spill in the south of Lebanon, which occurred after the bombardment by the Israeli military of the electric power plant in Jiyeh in 2006. We have set-up a biomonitoring program with an invasive mussel specie Brachidontes variabilis over a three-year study. Results indicate a progressive decrease of PAH concentrations in the intertidal ecosystem of the Lebanese coast. Contamination of the subtidal zone in 2007 by Jiyeh fuel oil was significantly lower. However, Jiyeh fuel oil signature was still detectable in mussel tissues even three years after the oil spill. Contamination was found to be particularly persistent in some of the highly oiled sites. It appears that pre-spill state was still not reached even three years following the oil spill. Detailed investigation of spatio-temporal changes of intertidal mussels contamination by PAH is also presented in this part of the thesis

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Jimenez, Joselyn. "Comportement des ETMs dans les sédiments de surface du Golfe du Morbihan et la Baie de Quiberon : distribution spatiale, spéciation, biodisponibilité et relation avec les sédiments des ports et rivières." Thesis, Lorient, 2016. http://www.theses.fr/2016LORIS400/document.

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Les sédiments de surface du Golfe du Morbihan et de la Baie de Quiberon ont été analysés afin d’évaluer les éléments traces métalliques (ETMs), leur comportement, les processus qui contrôlent leur distribution spatiale, leur spéciation, leur réactivité et leur biodisponibilité. Les potentielles sources métalliques ont été recherchées à partir de l’analyse des sédiments des ports à proximité et des sédiments du bassin versant. Les analyses ont été faites sur la fraction inférieure à 63 µm des sédiments collectés en Avril 2013. Les concentrations totales et la spéciation des ETMs ont été obtenues à partir des attaques totales et sélectives, respectivement. L’enrichissement en Zn, Cu, Cd et Pb a été mis en évidence dans les sédiments de surface du Golfe du Morbihan. De même, la labilité et la biodisponibilité du Pb ont été montrées dans les sédiments de la Baie de Quiberon. Le comportement des ETMs dans les sédiments de la côte morbihannaise est principalement contrôlé par le gradient terre/mer. Cependant, les ports et les rivières constituent des sources d’ETMs, principalement de Cu et Zn
Surface sediments in the Gulf of Morbihan and the Bay of Quiberon were analyzed in order to characterize the trace metals elements, their behavior, the processes that control their spatial distribution, their speciation, reactivity and bioavailability. Potential sources of metals were looked for, based on the analysis of nearby harbors and river basin’s sediments. The analyses were done on the fraction below 63 µm of the sediments collected in April 2013. MTEs total concentration and speciation were obtained from total and selective attacks, respectively.The enrichment of Zn, Cu, Cd et Pb was identified in the surface sediments of the Gulf of Morbihan. Pb lability and bioavailability were shown in the sediments of the Bay of Quiberon. The MTEs behavior of the Morbihan’s coast is mostly controlled by the land-sea gradient. However, harbors and rivers form sources of ETMs, principally of Cu and Zn

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Coutaud, Aude Margot. "Contribution des biofilms phototrophes d'écosystèmes aquatiques continentaux aux flux et fractionnements isotopiques des éléments en trace métallique (cuivre, zinc)." Thesis, Toulouse 3, 2016. http://www.theses.fr/2016TOU30391.

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Abstract:

La compréhension des mécanismes qui contrôlent le transfert des éléments en traces métalliques (ETM) dans les hydro-systèmes est fondamentale car ceux-ci constituent des contaminants toxiques potentiels pour l'environnement et l'Homme. Dans ces travaux, la contribution des biofilms phototrophes, principaux acteurs du fonctionnement écologique et biogéochimique des eaux courantes continentales, a été évaluée dans le transfert et le fractionnement isotopique des ETM choisis, le cuivre (Cu) et le zinc (Zn). L'objectif est de mieux appréhender, via le couplage géochimique, microbiologique et écologique, les effets de l'exposition de biofilms aux ETM, conduite en conditions contrôlées, tant sur le comportement des ETM que la réponse de la communauté microbienne. Les expérimentations de 96 h d'exposition d'un biofilm mature aux ETM en milieux fermés et ouverts montrent un fractionnement isotopique opposé entre les processus physico-chimiques et biologiques sollicités. L'adsorption induit un enrichissement du biofilm en isotopes lourds par rapport à la solution avec un facteur d'enrichissement de +1,1±0,3 ‰ pour le Cu et de +1,2±0,4 ‰ pour le Zn. Inversement, le fractionnement isotopique induit lors de l'incorporation du Cu et du Zn dans le biofilm varie avec un facteur d'enrichissement allant de -0,6 à +0,8 ‰ pour le Cu et de +0,1 à +0,5 ‰ pour le Zn. Les analyses in-situ XAS (au seuil K du Cu) montrent que l'enrichissement en isotopes légers lors de l'incorporation du Cu est contrôlé par une réduction du Cu(II) en Cu(I). La variabilité du fractionnement isotopique lors de l'incorporation est expliquée par les différents processus intervenant au sein de la matrice du biofilm (diffusion, adsorption sur les groupes fonctionnels de la matrice d'exopolymères et à la surface des cellules, incorporation intracellulaire). Lors de l'excrétion de ces ETM, le biofilm induit aussi un fractionnement opposé et différent en fonction de la nature de l'ETM. La fraction métallique désorbée par le biofilm lors des premières heures est enrichie en isotopes légers de Zn et en isotopes lourds de Cu par rapport au biofilm avec un enrichissement variant respectivement entre -1,4 et 0 ‰ et entre +0,8 et +0,5 ‰. Les mécanismes d'efflux et de diffusion diminuent la magnitude de l'enrichissement et enduisent un enrichissement de la fraction excrétée par rapport au biofilm compris entre -0,7 et -0,3 ‰ pour le Zn et entre -0,36 et +0,35 ‰ pour le Cu. Ces résultats sont également obtenus dans le cadre d'une étude dynamique du fractionnement isotopique sur deux cycles circadiens consécutifs en système ouvert. Les études du fractionnement isotopique en fonction de la croissance du biofilm en relation avec l'évolution des communautés durant 59 jours de culture montrent une dépendance du fractionnement isotopique à la diversité des communautés et à son évolution temporelle. Le biofilm induit un enrichissement en isotopes lourds de +0,5±0,1 ‰ au 24ième jour qui diminue avec la diminution du rapport de la surface du biofilm sur son volume pour atteindre +0,0±0,3 ‰ au 59ième jour. Pour le Zn, en fonction de la diversité algale, la croissance du biofilm induit soit un fractionnement négatif d'une valeur moyenne de -0,16±0,04 ‰, soit n'induit pas de fractionnement entre le 24ième et 59ième jour (-0,1 <-66Zn(biofilm-solution) <+0,1 ‰). Cette étude reflète la complexité des processus biologiques associés aux biofilms phototrophes. Ainsi, l'utilisation des isotopes pour tracer les processus contrôlés biologiquement lors du transport du Cu et du Zn dans les cours d'eau demande i) la connaissance du temps de résidence du métal dans le biofilm, ii) le degré d'assimilation du métal dans la biomasse par rapport à son adsorption en surface, et iii) les différentes réactions élémentaires intervenant dans le biofilm
Understanding mechanisms that control the metal trace elements (MTE) transfer in aquatic systems is fundamental because MTE are potential toxic contaminants to the environment and human populations. In this work, the contribution of benthic microbial aggregates (phototrophic biofilms), main actors of the ecological functioning and biogeochemistry of freshwater, was evaluated by the transfer and isotopic fractionation of selected two toxic and potentially essential metals, Cu and Zn. The aim is to better understand, via the coupling between different approaches (geochemical, isotopic, structural, microbiological, ecotoxicological), the relation between MTE concentration and isotope signature in solution and within the biofilm, depending on environmental conditions and the microbial community response. Sorption by a mature phototrophic biofilm of MTE during 96 h exposure in batch and open systems reactors exhibits opposite isotopic fractionation between physico-chemical and biological processes. The adsorption induces an enrichment in heavy isotopes of the biofilm relative to the solution during metal complexation with the surface functional groups with an enrichment factor of +1.1±0.3‰ for Cu and +1.2±0.4‰ for Zn. Conversely, the isotopic fractionation during Cu and Zn incorporation inside the biofilm is variable with an enrichment factor between the biofilm and the solution ranging from -0.6 to +0.8 ‰ for Cu and +0.1 to +0.5‰ for Zn. In situ X-ray Absorption Spectroscopy analysis of Cu chemical and structural status in the biofilm show that the enrichment in light isotopes during Cu incorporation is controlled by the reduction of Cu(II) in Cu(I). The variability of isotopic fractionation during incorporation are explained by different processes involved in the biofilm matrix (diffusion, adsorption by the functional groups of the exopolymeric matrix and at the surface of the cells, intracellular incorporation). During ETM excretion from the biofilm into the solution, contrasting fractionation of Cu and Zn is observed. The metal fraction desorbed by the biofilm at the beginning of excretion is enriched in lighter isotopes of Zn and in heavy isotope of Cu compared to the biofilm with an enrichment ranging from 0 to -1.4‰ and from +0.8 to +0.5‰ for Zn and Cu, respectively. Active efflux and diffusion processes decrease the isotopic enrichment magnitude inducing an enrichment of the excreted fraction compared to the biofilm ranging from -0.7 and -0.3‰ for Zn and from -0.36 and +0.35‰ for Cu. The isotopic results found for a dynamic study of Cu and Zn isotopic fractionation on two consecutive circadian cycles in open system are in general agreement with our 96 h sorption and excretion experiments. The isotopic fractionation experiments during the biofilm growth in relation to the evolution of communities (ecological succession) over 59 days exhibit a relationship between metallic isotopic fractionation and the community diversity and its temporal evolution. However, a general trend is observed for Cu with an enrichment in heavy isotopes of +0.5±0.1‰ after 24th day of growth that decreases with the decrease of the biofilm's surface/volume ratio to reach a value of +0.0±0.3 ‰ at the 59th day of growth. For Zn, in relation to algal diversity, the growth of the biofilm produces whether a negative isotopic fractionation equal to -0.16±0.04‰, or does not produce any isotopic fractionation between the 24th and 59th days of growth (-0.1<-66Zn(biofilm-solution)<+0.1 ‰).This study reflects the complexity of biological processes associated with phototrophic biofilms. The use of stable isotopes to trace the processes controlled biologically during transport of Cu and Zn in surface waters requests i) knowledge of metal residence time in the biofilm, ii) the degree of assimilation of the metal in biomass compared to its surface adsorption, and iii) the various elementary reactions involved in the biofilm

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Andriamalala, Aurore. "Antibiotiques apportés seuls ou en mélange (antibiotique+antibiotique et antibiotique+métaux) dans des sols agricoles – Devenir et impacts sur les microorganismes du sol et leurs activités." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLA022/document.

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Abstract:

Les antibiotiques (ATB) consommés en médecine humaine et vétérinaire sont en grande partie excrétés et peuvent entrer dans les sols agricoles via l’épandage des produits résiduaires organiques (PRO), avec des risques encore mal connus sur la santé humaine et l’environnement. De plus, ces ATB sont le plus souvent apportés en mélange avec d'autres contaminants organiques et/ou minéraux. Or très peu d’études ont abordé le devenir et les effets des ATB en interaction avec d'autres contaminants dans les sols.L’objectif de la thèse était donc de mieux comprendre le devenir des ATB, apportés seuls, ou en mélange et leurs impacts sur les microorganismes du sol et leurs activités.Les antibiotiques sélectionnés ont été le sulfaméthoxazole (SMX) et la ciprofloxacine (CIP), pour leur comportement dans le sol et leur mode d’action contrastés, ainsi que le N-ac-SMX, métabolite principal du SMX. Les métaux choisis ont été le cuivre et le zinc car leur accumulation dans le sol est connue pour être favorisée via certains PRO. Ils ont été apportés en mélange, à une dose environnementale, et à une dose 5 fois plus élevée. Les sols sont un sol témoin qui n'a jamais reçu de PRO et deux sols amendés depuis 1998, par du fumier ou un compost de déchets verts et boues de station d’épuration, afin de tester l'impact d'apports répétés de PRO et la nature du PRO.Des microcosmes ont été incubés en conditions contrôlées pendant 156 jours. Pour l'étude du devenir des ATB, les sols ont été traités avec des ATB marqués au 14C et la distribution du 14C a été suivie dans les fractions minéralisées, facilement et difficilement extractibles et non extractibles. L'étude de l'impact des ATB seuls ou en mélange sur les microorganismes et leurs activités a été réalisée à partir d'ATB non marqués.Le devenir des ATB est contrôlé par :i) La nature et les propriétés des ATB : la CIP s'adsorbe rapidement et fortement dans les sols et n'est pas minéralisée. Les sulfonamides sont rapidement dégradés et minéralisés jusqu'à 10% après 156 jours.Les devenirs du SMX et du N-ac-SMX, sont quasiment similaires lorsqu'ils sont apportés seuls, le N-ac-SMX étant transformé en SMX. Quelles que soient les molécules, les résidus non extractibles sont majoritaires en fin d'incubation (> 50%).ii) L'apport répété de PRO qui favorise l'adsorption des ATB et diminuent leur minéralisation.iii) La nature des PRO suivant leur stabilité : le compost, plus stable, favorise la production de résidus difficilement extractibles, le fumier, plus dégradable, stimule la minéralisation des sulfonamides et la production de résidus non extractibles.iv) La présence d'autres contaminants, leur nature et leur concentration : si l'apport de CIP à dose environnementale n'a pas impacté le devenir du SMX et du N-ac-SMX dans les sols, les métaux ont exercé des effets d'autant plus importants que leur dose était élevée. A dose faible, les métaux diminuent la minéralisation du SMX et du N-ac-SMX d'un facteur 2 en favorisant l'adsorption des ATB par complexation en particulier avec le cuivre. A forte dose, les métaux inhibent la minéralisation des sulfonamides avec des effets d'origine physico-chimique (augmentation de l'adsorption des ATB via le cuivre) et certainement biologique (effets toxiques en particulier du zinc).Les sulfonamides n'ont pas eu d'effet sur les microorganismes du sol et la minéralisation du carbone et de l'azote lorsqu'ils sont apportés seuls ou en mélange avec de la ciprofloxacine ou avec des métaux à dose environnementale. En revanche, les mélanges avec la forte dose de métaux exercent des effets toxiques sur la biomasse microbienne et sur la minéralisation du carbone. Ces effets toxiques semblent essentiellement dus aux métaux et non au pH ou à la force ionique.Dans ces conditions expérimentales, les risques environnementaux liés aux ATB semblent donc limités à court terme. Mais il serait nécessaire d’étudier les effets à plus long terme, et les effets d'apports cumulatifs
The antibiotics (ATB) used in human and veterinary medicine are largely excreted and can enter agricultural soils through the spreading of organic waste products (OWP), with unassessed risks on human health and the environment. In addition, these ATBs are most often combined with other organic and / or mineral contaminants. However, very few studies have addressed the fate and effects of ATBs interacting with other contaminants in soils.The objective of the thesis was to better understand the fate of ATB applied to soils alone or in combination with other contaminants, and their impacts on soil microorganisms and their activities.The antibiotics selected were sulfamethoxazole (SMX) and ciprofloxacin (CIP), for their contrasting mode of action and behavior, and N-ac-SMX, the main metabolite of SMX. The chosen metals were copper and zinc, which are known to increase in soils with regular applications of certain OWPs. They were brought together, at an environmental dose, and at a dose 5 times higher. The soils are a control soil that has never received OWP and two soils amended since 1998, by manure or compost green waste and sewage sludge, to test the impact of repeated applications of OWP and of the nature of OWP.Microcosms were incubated under controlled conditions for 156 days. For the study of ATB fate, the soils were treated with 14C-labeled ATBs and the 14C distribution was followed in the mineralized, easily and hardly extractable and non-extractable fractions. The impact of ATBs alone or in combinations on microorganisms and their activities was studied using unlabelled ATBs.The fate of ATBs is controlled by :i) The nature and properties of ATBs: CIP is rapidly and strongly adsorbed in soils and is not mineralized. Sulfonamides are rapidly degraded and mineralized up to 10% after 156 days.The fates of the SMX and N-ac-SMX are almost similar when they are brought alone, the N-ac-SMX being transformed into SMX. Whatever the molecules, the non-extractable residues are major at the end of incubation (> 50%).ii) Previous repeated applications of OWP that enhance adsorption of ATBs and reduce their mineralization.iii) The nature of the OWP : the more stable compost promotes the production of hardly extractable residues, the manure, more degradable, stimulates the mineralization of the sulfonamides and the production of non-extractable residues.iv) The presence of other contaminants, their nature and concentration : although the CIP at environmental doses did not affect the fate of SMX and N-ac-SMX in soils, the influence of metals was measurable and increased with their dose. At low doses, metals decrease the mineralization of SMX and N-ac-SMX by a factor of 2, by promoting the adsorption of ATBs through complexation, in particular with copper. At high doses, metals inhibit the mineralization of sulfonamides, through physicochemical reactions (increased adsorption of ATBs via copper) and certainly biological effects (toxic effects especially of zinc).The sulfonamides had no effect on soil microorganisms and mineralization of carbon and nitrogen when applied alone or as a mixture with ciprofloxacin or metals at environmental doses. But mixtures with the high dose of metals induce toxic effects on microbial biomass and mineralization of carbon. These toxic effects seem mainly due to metals and not to pH or ionic strength indirect effects.Therefore under these experimental conditions, the environmental risks associated with ATBs seem limited in the short term. But it would be necessary to study the effects in the longer term and of cumulative applications

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Casetta, Marine. "Impact et devenir des retombées de poussières industrielles sur les sols de Gravelines (Nord, France)." Electronic Thesis or Diss., Littoral, 2023. https://documents.univ-littoral.fr/access/content/group/50b76a52-4e4b-4ade-a198-f84bc4e1bc3c/BULCO/Th%C3%A8ses/LOG/CASETTA%20Marine/124787_CASETTA_2023_archivage_Partie1.pdf.

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Abstract:

En zone urbaine ou industrialisée, la qualité des sols est particulièrement impactée par les émissions chroniques de contaminants. Pourtant, ces écosystèmes fragiles et fondamentaux sont non renouvelables à échelle de vie humaine, et leur préservation est essentielle pour répondre aux enjeux sanitaires et environnementaux actuels. Ce travail apporte de nouveaux éléments de connaissance sur la contamination métallique de sols urbain soumis à des retombées de poussières industrielles. Il s'intéresse particulièrement à la ville de Gravelines, située en bordure nord-ouest de l'agglomération dunkerquoise (Nord, France), à proximité de plusieurs industries métallurgiques et sidérurgiques. La signature chimique et morphologique de retombées de poussières (collectées au coeur de la ville) montre que dans certaines conditions météorologiques (vents de nord-est), la proportion de particules issues de sources industrielles est supérieure à 80% (particules riches en carbone, poussières d'alumine, laitiers, oxydes de fer...). Des enrichissements significatifs en métaux, détectés dans les retombées, permettent d'identifier les éléments Cr, Ni, Mo comme principaux traceurs des activités métallurgiques. La recherche de ces métaux traceurs dans les sols conduit à une évaluation de la vulnérabilité spatiale des sols de Gravelines aux retombées de poussières. Alors que l'hypothèse d'une pollution métallique généralisée est écartée, des niveaux de contamination notables en éléments traceurs métalliques sont identifiés à proximité des industries émettrices (ceinture de végétation, jardins ouvriers et cimetière au nord-est de la ville). Les profils de concentrations établis sur ces zones traduisent, en effet, un apport atmosphérique de contaminants, notamment dans les 3 premiers centimètres du sol. L'intégration des poussières dans les matrices pédologiques est, par ailleurs, confirmée par observation en microscopie électronique d'une lame mince de sol contaminé. Sous forme mobile dans les sols, les métaux traceurs des activités industrielles peuvent être toxiques pour les organismes vivants. L'étude de leur mobilité générale dans les sols de Gravelines révèle une relative stabilité de Cr, Ni et Mo, indiquant leur faible biodisponibilité lorsqu'ils sont issus de sources industrielles. Les sols étudiés présentent des niveaux d'écotoxicité intermédiaires. Ces derniers peuvent toutefois être ponctuellement plus élevés dans les zones les plus impactées par les dépôts industriels. Bien que le degré d'écotoxicité ne puisse être directement relié aux métaux apportés par les poussières industrielles, ce travail souligne tout particulièrement la question de l'usage des sols exposés à de tels dépôts
In urban or industrialized areas, soil quality is particularly affected by chronic emissions of contaminants. Yet these fragile and fundamental ecosystems are non-renewable on a human timescale, and their preservation is essential to respond the current health and environmental challenges. This work provides new knowledge on metallic contamination of urban soils submitted to industrial dust deposition. It focuses, in particular, on the town of Gravelines, located in the Dunkerque agglomeration (Northern France) close to several metallurgical and steel industries. The chemical and morphological signature of dust fallout (collected in the city center) shows more than 80% of particles coming from industrial sources (carbon-rich particles, alumina dust, slag, iron oxides, etc.) in certain weather conditions (northeast winds). Significant metal enrichment detected in the dust fallout allows to identify the elements Cr, Ni and Mo as the main tracers of metallurgical activities. Concentrations of tracer metals in soils enables an assessment of the spatial vulnerability of Gravelines soils to dust fallout. While the hypothesis of generalized metallic pollution has been ruled out, significant levels of contamination in tracer elements were identified in the vicinity of emitting industries (in the northeast areas of the town). Concentration profiles in these areas suggest an atmospheric input of contaminants, with higher metal enrichment in the soil subsurface. The integration of dust into soil matrices is partially confirmed by electronic microscopic observations of a thin section of contaminated soil. When mobile in soils, trace metals from industrial activites can be toxic to living organisms. A study of their general mobility in Gravelines soils reveals the relative stability of Cr, Ni and Mo, indicating their low bioavailability when derived from industrial sources. Globally, the studied soils show intermediate levels of ecotoxicity. However, the latter one is punctually higher in areas most affected by industrial deposits. Although this toxicity was not directly related to the industrial dust-borne metals, this work is particularly highlights the question of the use of soils exposed to such deposits

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Lecomte, Tristan. "Évaluation environnementale des sédiments de dragage et de curage dans la perspective de leur valorisation dans le domaine du génie civil." Electronic Thesis or Diss., Université de Lille (2018-2021), 2018. http://www.theses.fr/2018LILUI032.

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La gestion et la valorisation des sédiments de dragage et de curage non-immergeables constituent des enjeux scientifiques et industriels majeurs auxquels la chaire industrielle de recherche " Économie Circulaire des Sédiments : EcoSed ", lancée en 2014 par l’IMT Lille Douai, vise à répondre à travers une approche pluridisciplinaire. Les travaux menés dans le cadre de cette thèse de doctorat s’inscrivent dans un contexte de recherche partenariale associant des producteurs de sédiments et des industriels. Ces travaux visent plus particulièrement (i) la mise en place d’une méthodologie de caractérisation de l’écotoxicité intrinsèque des sédiments dans la perspective de leur intégration dans les filières de valorisation ; (ii) l’application de la méthodologie multi-échelle de la démarche nationale "SEDIMATERIAUX" pour la démonstration de l’innocuité environnementale d’un sédiment marin utilisé dans un scénario de valorisation en voirie légère ; et (iii) la comparaison de la méthodologie nationale sur l’acceptabilité environnementale des matériaux alternatifs en technique routière avec celle proposée dans le cadre réglementaire européen sur les produits de construction. Ces travaux ont permis de proposer un protocole de préparation des matrices sédimentaires et une batterie de bioessais sensibles.L’évaluation environnementale des sédiments marins utilisés dans les différents scénarios de valorisation en génie civil (bétons pour voiries légères, assises routières, bétons compactés routiers) a permis de valider l’innocuité de ces matériaux et de mettre en évidence la bonne stabilisation des éléments traces métalliques et métalloïdes au sein de leur microstructure
The management and beneficial reuse of non-immersible dredged sediments are major scientific and industrial issues. The industrial research chair " Circular Economy of Sediments: EcoSed ", launched in 2014 by IMT Lille Douai, aims at answering these issues through a multidisciplinary approach. As part of this Doctoral Thesis, investigations were carried out under a partnership research context by combining sediment managers and industrial partners. More specifically, this work aims at (i) to set up a methodological approach to measuring the intrinsic eco-toxicity of sediments prior to their beneficial reuse; (ii) to implement the multi-scale national approach “SEDIMATERIAUX” to check the environmental safety of marine dredged sediment used as aggregates in road concretes; (iii) to compare the national approach on the reuse of alternative materials in road engineering with the European framework developed for environmental assessment of construction products. The results of this work allowed to propose a preparation protocol for the sediment matrix and a sensitive battery of bioassays. Environmental assessment of marine sediments reuse in the field of civil engineering (road concrete, roadbed, roller compacted concrete) allowed validating the environmental safety of these materials and to highlight the achievement of the good trace elements stabilization through their microstructure

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Camizuli, Estelle. "Impact des anciens sites miniers et métallurgiques sur les écosystèmes terrestre et aquatique actuels : étude comparative des deux moyennes montagnes : le Morvan et les Cévennes." Thesis, Dijon, 2013. http://www.theses.fr/2013DIJOL035/document.

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Le Morvan et les Cévennes sont des massifs protégés pour leur paysage et leur biodiversité exceptionnels. Cependant dès la Protohistoire, ces régions réputées pour la qualité de leur environnement ont été le lieu d’activités minières et métallurgiques. Les effets de telles activités peuvent être rémanents sur les écosystèmes, il est donc important dans un premier temps de les localiser, puis de quantifier leur impact sur la faune et la flore. Le présent travail propose une démarche pluridisciplinaire alliant archéologie, géochimie, écologie et écotoxicologie. L’application de méthodes statistiques empruntées à la prospection minière a permis de dresser des cartes de potentiel minier, supposées guider l’archéologue dans ses recherches de terrain. Des cartes de distribution spatiale des éléments traces métalliques ont été construites sur six sites (trois dans chaque parc). La biodisponibilité des éléments traces métalliques a été estimée sur des mulots, des truites et des bryophytes. Bien que la plupart de ces éléments semblent appartenir à la fraction non-extractible des sols, la part biodisponible restante peut être détectée dans des bioindicateurs. Une relation négative entre les indices de condition et la concentration en plomb dans les animaux, et dans certains cas une plus grande instabilité de développement a été trouvée, suggérant la présence d’effets délétères sur les organismes. L’impact des anciens sites miniers et métallurgiques est donc toujours décelable dans les écosystèmes actuels. Ces sites doivent être surveillés, notamment au sein des zones protégées supposées à tort comme éloignées de toutes contaminations anthropiques
The Morvan and the Cevennes Massifs are nowadays protected for their outstanding landscape and biodiversity. However since Prehistory, these regions experienced mining and smelting activities. Because of remnant properties, locating these ancient sites is capital and then impact on fauna and flora must be estimated. This present work is based in on a pluridisciplinary approach combining archeology, geochemistry, ecology and ecotoxicology. Statistical methods, from modern prospection technique, have been applied in order to delineate geochemical anomalies, potentially due to mining exploitation and thus facilitate the archeological prospection. Spatial distribution maps of trace metals were built on six sites (three in each park). Biodisponibility was assessed thanks to the analyses of wood mice, trout and bryophytes. Even if it seems that most of these elements belong to the non-extractible fraction of soil, the remaining bioavailable trace metals can be detected in the bioindicators. A negative relationship between Pb concentrations in animals and their body condition indices was found, and in some cases developmental instability was higher, suggesting deleterious effect on current wildlife. As a consequence, the impact of past mining and smelting works is still traceable in ecosystems. For this reason, these sites should be monitored, particularly in protected areas thought to be relatively free of anthropogenic contamination

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Biscéré, Tom. "Effets des métaux et des changements climatiques sur les coraux." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2018. http://www.theses.fr/2018SORUS382.

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Les récifs coralliens se sont largement dégradés au cours de ces dernières décennies sous l’influence des activités anthropiques. Parmi ces perturbations, l’augmentation des concentrations métalliques concerne de nombreux récifs à travers le monde (e.g. grande barrière australienne, Costa Rica, Mer Rouge, Nouvelle-Calédonie). A ces stress locaux vient s’ajouter le changement climatique, et plus particulièrement l’élévation des températures et l’acidification des océans, auxquelles les coraux doivent désormais faire face. Dans ce contexte particulier, les objectifs de cette thèse ont donc été (1) de déterminer l’effet sur la physiologie corallienne, des principaux métaux présents dans les sédiments latéritiques (fer, manganèse, nickel et cobalt), à des concentrations représentatives de celles mesurées sur le littoral calédonien, et (2) de définir leurs rôles potentiels dans ce contexte de changement climatique. Les résultats obtenus ont montré que les métaux ont des effets très différents sur le métabolisme corallien. Alors qu’à température ambiante un apport en nickel ou en manganèse stimule le métabolisme de l’hôte et la photosynthèse des symbiotes, à l’inverse, un enrichissement en cobalt inhibe la calcification et devient même toxique dès 1.0 μg L-1 pour les symbiotes et l’hôte. De même, malgré son importance dans les processus photosynthétiques, un apport en fer diminue la densité en Symbiodinium des tissus et inhibe la calcification. En période de stress thermique, le manganèse augmente la tolérance des coraux à cette hausse de température, probablement en stimulant leurs défenses antioxydantes, tandis que le nickel aggrave ces effets en diminuant encore davantage leur croissance. Ces travaux constituent une étape importante vers une meilleure compréhension de la réaction des coraux aux enrichissements métalliques et permettraient d’expliquer, dans une certaine mesure, la sensibilité des espèces coralliennes aux changements climatiques
Coral reefs have largely degraded in recent decades under the influence of human activities. Among those disturbances, the increase in metal concentrations affects many reefs worldwide (e.g. Australian Great Barrier Reef, Costa Rica, Red Sea, New Caledonia). Furthermore, reefs have now to face climate change, and more particularly temperature increase and ocean acidification. In this context, the aims of my thesis were to (1) determine the effects of the main metals present in lateritic sediments (iron, manganese, nickel and cobalt) on coral physiology using concentrations representative of those measured along the New Caledonian coastline, and to (2) define their potential roles in this context of climate change. My results showed that metals affect coral metabolism in different ways. While at ambient temperature, a nickel or manganese enrichment stimulates host metabolism and symbiont photosynthesis, conversely a cobalt enrichment inhibits calcification and becomes even toxic for the host and symbionts, from 1 μg L-1. Despite its importance in photosynthetic processes, an iron enrichment induces a decrease in Symbiodinium densities and an inhibition of calcification rates. Under thermal stress, manganese enhances coral tolerance to temperature increase, likely by stimulating their antioxidant defenses, while nickel worsens its effects by decreasing even more their growth. These works represent an important step towards a better understanding of coral responses to metal enrichment and would explain, to some extent, species susceptibility to climate change

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Charriau, Adeline. "Étude de la contamination organique et métallique associée aux sédiments du district hydrographique international de l'Escaut." Thesis, Lille 1, 2009. http://www.theses.fr/2009LIL10042/document.

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Les contaminants organiques et métalliques rejetés par les activités humaines actuelles et passées sont omniprésents dans l’environnement et notamment dans les sédiments de cours d’eau, où ces composés ont tendance à s’accumuler. Les sédiments contaminés, qui représentent une menace potentielle pour les organismes aquatiques, peuvent également contrarier les efforts menés avec la mise en place de la Directive Cadre sur l’Eau de l’Union Européenne en vue de la préservation de la qualité des eaux. Ce travail de recherche s’est principalement déroulé dans le cadre du programme européen INTERREG III - STARDUST et s’est focalisé sur la zone du District Hydrographique International de l’Escaut, qui couvre une partie de la Belgique, des Pays-Bas et du nord de la France. Les niveaux et les sources de la contamination par les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) et les n-alcanes ont été déterminés dans les sédiments de l’Espierre, de l’Escaut, de la Lys, de la Canche et de l’Yser. L’origine pyrolytique de la contamination par les HAP semble prédominer tandis que les n-alcanes proviennent de sources biogéniques et pétrogéniques diverses. L’application de certaines valeurs guides sédimentaires a montré que les sédiments de l’Espierre sont associés à un risque accru pour les organismes aquatiques. La spéciation de certains éléments traces métalliques, qui a une influence majeure sur leur biodisponibilité, a été évaluée dans les eaux interstitielles par modélisation des équilibres thermodynamiques. Les résultats indiquent notamment une association importante du cuivre et du plomb avec la matière organique
Organic and metallic contaminants released by past and present human activities are widespread in the environment and in particular in river sediments, where these compounds tend to accumulate. Contaminated sediments, that represent a potential threat toward aquatic organisms, can also go against the efforts made with the implementation of the water framework directive of the European Union in order to preserve water quality. This research has been mainly carried out in the framework of the INTERREG III - STARDUST research program and focused on the area of the International Hydrographic District of the Scheldt, that encloses parts of Belgium, Netherlands and north of France. Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) and n-alkanes contamination levels and sources have been determined in sediments from the following rivers and canals: Espierre, Scheldt, Lys, Canche and Yser. The pyrolytic origin of the PAH contamination is predominant while n-alkanes originate from various biogenic and petrogenic sources. Sediment quality guidelines have demonstrated that sediments from the Espierre canal are associated to a higher threat for aquatic organisms. Trace metal speciation, that greatly influences the biodisponibility of these contaminants, has been estimated using thermodynamic equilibrium calculations. Results notably indicate a strong association of copper and zinc with organic matter

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Omrane, Fatma. "Human health risk assessment of occupational exposure to trace metallic elements mixtures in metalworking industries in the Sfax metropolis (Tunisia)." Thesis, Université de Lorraine, 2018. http://www.theses.fr/2018LORR0097/document.

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Les éléments trace métalliques (ETM) sont des polluants qui sont sources de préoccupations majeures à cause de leurs toxicités et de leurs propriétés cumulatives. Certains d’eux peuvent être cancérogènes. La métropole de Sfax, située au sud de la Tunisie, a été touchée par des rejets et émissions d’ETM depuis des décennies. Plusieurs études ont confirmé que la pollution métallique est principalement d’origine anthropique, liée en particulier aux activités industrielles. Cela présente un risque sur la santé des habitants, particulièrement pour ceux qui sont également exposés par leur métier dans des procédés industriels. L’objectif de cette étude est d’évaluer les risques sanitaires associés à l’exposition professionnelle dans les industries qui manipulent des ETM dans leurs processus de production, en suivant l’approche de l’évaluation des risques sanitaires. Dans ce but, cinq entreprises qui utilisent des métaux comme matière première pour produire une variété de produits métalliques, ont accepté d’adhérer à notre étude. Les métaux qui étaient explorés sont Al, Cr, Ni, Cu, Zn and Pb. Des modèles mathématiques de prédiction des expositions professionnelles aux agents chimiques ont été utilisés pour estimer les concentrations des ETM dans l’air intérieur pour 15 postes différents. Des prélèvements atmosphériques ont été effectués afin de comparer les concentrations prédites à celles mesurées, en utilisant des prélèvements individuels ou sur postes fixes. Finalement, des prélèvements urinaires ont été collectés chez 61 travailleurs afin d’évaluer le lien entre l’excrétion des ETM et les niveaux atmosphériques. Globalement, les estimations des concentrations atmosphériques avaient une bonne concordance avec les valeurs mesurées sur l’ensemble des postes de travail. Des meilleures prédictions ont été trouvées pour certaines activités, en particulier pour des processus de découpage des tôles et de soudures. Les valeurs qui correspondent au 90ème percentile de la distribution de l’exposition ont été utilisées pour le calcul du « interaction-based hazard index HIint » pour évaluer les risques associés aux mélanges d’ETM. Un excès de risque total de cancer a été aussi calculé. Les résultats ont montré des expositions élevées qui peuvent provoquer des pathologies respiratoires, avec un HIint allant jusqu’à 93,6. Les niveaux les plus élevés sont attribués à la soudure à l'arc à l'électrode enrobée et au débitage et cisaillage des tôles. Ces risques augmentent à cause de l’effet synergique qui existe entre Cr, Ni et Cu. Des risques élevés de cancer du poumon et du rein ont été encore démontrés (risque total vie entière de cancer pour les ouvriers exposés : 3.7×10-4). Ce travail montre que les modèles mathématiques peuvent prédire correctement les niveaux d’exposition des ETM dans l’air intérieur pour plusieurs processus de la métallurgie. Ce résultat est intéressant pour aider les différents acteurs pour piloter de manière efficiente les systèmes de surveillance et la réduction des expositions dans ce secteur économique. Des progrès en matière d’hygiène industrielle sont nécessaires dans ce secteur industriel pour minimiser le risque sanitaire élevé auquel sont actuellement exposés les travailleurs concernés
Trace metallic elements (TMEs) are pollutants of great concern even in trace amounts because of their toxicity and cumulative property. Some of them can be carcinogenic. The Sfax metropolis, located in the southern region of Tunisia, has been affected by releases of TMEs for decades. Several studies confirmed that this pollution is predominantly originated from anthropogenic sources, mainly from industrial activities. It represents a threat to the health of residents, particularly for those also exposed during occupational activities in industrial processes. The present study aims to assess health risks associated with occupational exposure in industries handling TMEs in their production processes, following the human health risk assessment approach. To this end, five companies using raw material containing TMEs to produce a variety of metallic products accepted to participate to the study. The metals that were investigated are Al, Cr, Ni, Cu, Zn and Pb. Mathematical models for estimating occupational exposure to chemicals were used to predict indoor air TME exposure levels in 15 different job tasks. Air monitoring was conducted in order to compare the predicted workplace air concentrations versus the direct measured ones, using both workplace-fixed monitors and personal samplers. And finally, urine samples were collected from 61 workers to assess whether TMEs excretion correlate with job exposure levels. Globally, the predicted air estimates relate well with measured concentrations over the whole set of job tasks. Better predictions were found for certain activities, in particular for steel cutting and welding processes. The values that correspond to the 90th percentile of the exposure distribution were then used in the interaction-based hazard index HIint to assess health risks associated with the mixtures of TMEs. Total cancer risk was also investigated. Results showed high exposures for metals that may elicit respiratory conditions, with a HIint reaching 93.6, the highest levels being for the shielded metal arc welding and metal shearing and slitting tasks. The risk is enhanced by a synergetic effect between Cr, Ni and Cu. High risks of lung and kidney cancers were demonstrated (the predicted life-long total cancer risk for exposed workers is 3.7×10-4). This work shows that mathematical models can be accurate in predicting TME airborne exposure levels for several processes in the metallurgic industry, a result that is of interest to help the different stakeholders to monitor efficiently exposure surveillance and abatement. Progress in industrial hygiene is needed in this industrial sector to reduce the high level of health risks currently experienced by the metalworking workers

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Point, David. "Spéciation et biogéochimie des éléments traces métalliques dans l'estuaire de l'Adour." Pau, 2004. http://www.theses.fr/2004PAUU3029.

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Abstract:

La première partie de ce travail porte sur le développement de méthodes pour l'analyse de spéciation d'éléments métalliques à des niveaux de concentration ultra-trace dans des matrices environnementales complexes telles que les eaux de mer et les eaux estuariennes. L'utilisation d'une chaîne analytique de spéciation basée sur l'utilisation d'un module de photolyse UV en ligne et d'une plateforme de préconcentration/élimination de matrice utilisant des résines chélatantes, permet de séparer et de déterminer avec précision les espèces métalliques labiles et complexées. Cette chaîne analytique est utilisable directement sur le terrain dans le cadre d'études de spéciation, ou bien, peut être couplée directement à un spectromètre de masse à plasma induit afin de réaliser une analyse en ligne. Une procédure simultanée de détermination du Cd par dilution isotopique a été développée et a permis d'améliorer significativement la précision des mesures. La deuxième partie de ce travail porte sur l'étude du cycle biogéochimique des éléments traces dans l'estuaire de l'Adour. Cet estuaire macrotidal urbain est caractérisé par une très faible turbidité et un temps de résidence des masses d'eaux dans la zone estuarienne très faible. L'étude des différentes sources de micropolluants démontre que la pression anthropique exercée sur le milieu est faible en période de temps sec puisque la majorité des flux métalliques entrant dans la zone estuarienne est liée aux apports du bassin versant. Exception est faite pour l'Argent et le Monométhylmercure dont les contributions anthropiques sont estimées autour de 28 % et 9 %, respectivement, en période d'étiage. L'étude de la spéciation des éléments traces métalliques le long du gradient de salinité indique d'intenses transformations entre les espèces métalliques labiles et complexées et les différents compartiments (dissous, particulaire). Cette étude démontre l'importance des propriétés de complexion dela matière organique et de ses transformations dans la dynamique et la réactivité des éléments traces métalliques dans les estuaires
The first part of this work involves the development of an analytical method for the speciation analysis of metals at ultratrace levels in complex matrices such as seawater and estuarine water. This analytical speciation system is composed of a first UV on-line photolysis module and a second preconcentration/matrix elimination platform employing chelating resin that allow to discriminate labile from complexed metal forms. This analytical speciation system can be directly employed for field speciation studies, or directly coupled to an inductively coupled plasma mass spectrometry for flow injection analysis. The simultaneous application of isotope dilution technique for Cd determination is also presented. The second part of this work has allowed for the first time to study the biogeochemical cycle of trace elements in the Adour Estuary. This urban macrotidal estuary is characterized by a very low turbidity and a low time of residence for both water and particles. The study of trace metals sources demonstrate first that the anthropogenic pressure is limited under dry weather conditions compared to the upstream inputs that represent the majority metals fluxes entering the estuary. Exception can be distinguished for anthropogenic Ag and MMHg representing 28% and 9% respectively of the total inputs under low discharge conditions. Second, the detailed attention of biogeochemical processes occurring within estuarine mixing indicates important dynamic exchanges and transformations between metals forms and phases. Most of the processes are assumed to be linked to organic matter complexation properties and transformations occurring during estuarine transfer

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Dissertations / Theses on the topic 'Teneur en éléments traces métalliques'

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