Potentiel d'utilisation de la spectrofluorimétrie 3D pour la caractérisation en ligne de la matière organique dissoute PDF Download
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Author: Angélique Goffin
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Languages : fr
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Book Description
Les travaux effectués au cours de ce doctorat, en collaboration étroite avec la Direction du Développement et de la Prospective (DDP) du Syndicat Interdépartemental pour l'Assainissement de l'Agglomération Parisienne (SIAAP), s'inscrivent dans le cadre du programme de recherche MOCOPEE (Modélisation, Contrôle et Optimisation des Procédés d'Epuration des Eaux) et s'intéressent aux potentielles applications de la spectrofluorimétrie 3D pour caractériser les quantités et qualités de la matière organique dissoute (MOD) dans les eaux de station d'épuration des eaux usées (STEU) et dans les eaux du milieu naturel. La première partie de ce manuscrit est dédié aux applications de la spectrofluorescence 3D pour caractériser la MOD des eaux de STEU. Une méthodologie de traitement des spectres de fluorescence reposant sur l'utilisation d'un algorithme de déconvolution nommée PARAFAC, a été appliquée pour les eaux usées de la STEU « Seine Centre ». Un fractionnement par hydrophobicité ainsi qu'une étude de biodégradabilité ont permis d'apporter de nouvelles informations sur les propriétés des fluorophores de la MOD des eaux usées de STEU. Des relations entre des indicateurs de fluorescence et les mesures de demandes biologiques en Oxygène (DBO5) soluble ainsi qu'avec les mesures de demande chimiques en oxygène (DCO) soluble ont été mises en évidence pour les eaux usées d'entrée de 6 STEU (n=83) de la région parisienne (SIAAP). Ces modèles de prédiction pourront être utilisés pour optimiser la gestion des filières de traitements épuratoires des eaux usées (ex : ajouts de réactifs). Enfin, les fluorophores identifiés ont été utilisés pour suivre l'évolution de la MOD le long des filières épuratoires des STEU de « Seine Centre » et « Seine Grésillons ». La deuxième partie traite des potentiels d'applications de cette méthodologie dans les eaux du milieu naturel. Grâce au réseau de suivi MeSeine (Mesure en Seine), 373 prélèvements ont été réalisés par le SIAAP, lors d'un suivi hebdomadaire de Juillet 2015 à Juin 2016, dans le bassin versant de la Seine. Ce suivi intègre 12 points de prélèvements de l'amont vers l'aval de Paris et deux des principaux affluents de la Seine (Marne et Oise). De ce suivi, un modèle PARAFAC de 10 composantes a été mis en évidence. Des variations spatio-temporelles de qualité de MOD ont été observées entre les différents cours d'eau étudiés. L'impact de la pression urbaine (rejets de STEU) sur la qualité de la MOD entre l'amont et l'aval de l'agglomération parisienne a également pu être observé. Ainsi, une caractérisation physico-chimique rapide de la MOD et de ses sources en milieu aquatique urbain, peut être effectuée par spectrofluorescence 3D. La mise en place de ce type de suivi in situ apportera des informations rapides sur la qualité et quantité de MOD des milieux aquatiques naturels pour les gestionnaires de stations de potabilisations qui pourront connaitre la qualité de la MOD des eaux de prélèvements et anticiper la formation de sous-produits de désinfections. Les gestionnaires des milieux aquatiques pourront également anticiper la survenue d'épisodes de pollution des eaux de surface. Enfin, un modèle de prédiction de la concentration en carbone organique dissoute par spectrofluorescence 3D combiné à la spectrométrie d'absorbance a été mis en évidence. Les conclusions mises en évidence par ce travail contribueront à une meilleure compréhension de la MOD fluorescente des eaux usées de STEU (optimisation des filières de traitement biologique) et des milieux aquatiques. Ainsi, ce type de travail ne se limite pas à la communauté scientifique, mais s'étend aux gestionnaires et opérationnels du domaine de l'eau.
Author: Angélique Goffin
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Les travaux effectués au cours de ce doctorat, en collaboration étroite avec la Direction du Développement et de la Prospective (DDP) du Syndicat Interdépartemental pour l'Assainissement de l'Agglomération Parisienne (SIAAP), s'inscrivent dans le cadre du programme de recherche MOCOPEE (Modélisation, Contrôle et Optimisation des Procédés d'Epuration des Eaux) et s'intéressent aux potentielles applications de la spectrofluorimétrie 3D pour caractériser les quantités et qualités de la matière organique dissoute (MOD) dans les eaux de station d'épuration des eaux usées (STEU) et dans les eaux du milieu naturel. La première partie de ce manuscrit est dédié aux applications de la spectrofluorescence 3D pour caractériser la MOD des eaux de STEU. Une méthodologie de traitement des spectres de fluorescence reposant sur l'utilisation d'un algorithme de déconvolution nommée PARAFAC, a été appliquée pour les eaux usées de la STEU « Seine Centre ». Un fractionnement par hydrophobicité ainsi qu'une étude de biodégradabilité ont permis d'apporter de nouvelles informations sur les propriétés des fluorophores de la MOD des eaux usées de STEU. Des relations entre des indicateurs de fluorescence et les mesures de demandes biologiques en Oxygène (DBO5) soluble ainsi qu'avec les mesures de demande chimiques en oxygène (DCO) soluble ont été mises en évidence pour les eaux usées d'entrée de 6 STEU (n=83) de la région parisienne (SIAAP). Ces modèles de prédiction pourront être utilisés pour optimiser la gestion des filières de traitements épuratoires des eaux usées (ex : ajouts de réactifs). Enfin, les fluorophores identifiés ont été utilisés pour suivre l'évolution de la MOD le long des filières épuratoires des STEU de « Seine Centre » et « Seine Grésillons ». La deuxième partie traite des potentiels d'applications de cette méthodologie dans les eaux du milieu naturel. Grâce au réseau de suivi MeSeine (Mesure en Seine), 373 prélèvements ont été réalisés par le SIAAP, lors d'un suivi hebdomadaire de Juillet 2015 à Juin 2016, dans le bassin versant de la Seine. Ce suivi intègre 12 points de prélèvements de l'amont vers l'aval de Paris et deux des principaux affluents de la Seine (Marne et Oise). De ce suivi, un modèle PARAFAC de 10 composantes a été mis en évidence. Des variations spatio-temporelles de qualité de MOD ont été observées entre les différents cours d'eau étudiés. L'impact de la pression urbaine (rejets de STEU) sur la qualité de la MOD entre l'amont et l'aval de l'agglomération parisienne a également pu être observé. Ainsi, une caractérisation physico-chimique rapide de la MOD et de ses sources en milieu aquatique urbain, peut être effectuée par spectrofluorescence 3D. La mise en place de ce type de suivi in situ apportera des informations rapides sur la qualité et quantité de MOD des milieux aquatiques naturels pour les gestionnaires de stations de potabilisations qui pourront connaitre la qualité de la MOD des eaux de prélèvements et anticiper la formation de sous-produits de désinfections. Les gestionnaires des milieux aquatiques pourront également anticiper la survenue d'épisodes de pollution des eaux de surface. Enfin, un modèle de prédiction de la concentration en carbone organique dissoute par spectrofluorescence 3D combiné à la spectrométrie d'absorbance a été mis en évidence. Les conclusions mises en évidence par ce travail contribueront à une meilleure compréhension de la MOD fluorescente des eaux usées de STEU (optimisation des filières de traitement biologique) et des milieux aquatiques. Ainsi, ce type de travail ne se limite pas à la communauté scientifique, mais s'étend aux gestionnaires et opérationnels du domaine de l'eau.
Author: Edwin Palacio-Barco
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Languages : fr
Pages : 372
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Book Description
L’étude du devenir des contaminants organiques et minéraux dans la biosphère nécessite une caractérisation physico-chimique du milieu récepteur afin d’évaluer les cinétiques de transport et de migration de ces contaminants. Parmi les constituants des milieux récepteurs, la matière organique dissoute (MOD) -terme plutôt réservée aux sols- et la matière organique naturelle (MON) -terme plutôt réservées aux eaux- représentent une des composantes essentielles qui va régir la migration, le transport et le devenir de ces contaminants. Ces termes intégrateurs recouvrent une multitude de familles de molécules organiques qui présentent un nombre important et une diversité de groupements fonctionnels qui leur procurent un caractère très réactif, dépendant de leurs propriétés intrinsèques (solubilité, hydrophobicité, taille, capacité complexante, pKa, toxicité). L’objectif de ce travail de recherche est d’apporter une contribution à la caractérisation de cette MOD en s’intéressant plus particulièrement à la détermination et au dosage des groupements fonctionnels acides carboxyliques, thiols et amines. La méthodologie retenue repose sur la mise au point de protocoles analytiques alternatifs basés sur une détection par fluorescence des groupements fonctionnels ciblés, après une étape préalable de dérivation spécifique. Ce mémoire présente les critères qui ont guidé les choix des réactifs utilisés pour la dérivation et la détection post-dérivation par fluorescence des groupements fonctionnels et l’optimisation des conditions réactionnelles (pH, concentrations des réactifs, ratios des réactifs en fonction des volumes d’échantillons, cinétiques de réaction) par la mise en oeuvre de plans de criblage, de plans d’expériences et de désirabilité. Il présente ensuite la mise au point de kits d’analyse prêt-à-l’emploi pour l’analyse sur site des composés carboxyliques, thiols et amines, et d’un système en flux totalement automatisé pour l’analyse en continu pour le suivi des Acides Gras Volatils (AGV). Enfin, il présente les essais concluants obtenus avec des échantillons réels provenant de matrices environnementales très variées (boues de stations d’épuration, sols naturels et compostés, bambous, ...) ainsi que les caractéristiques analytiques des différents systèmes mis au point.
Author: Mathieu Hébert
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ISBN: 9781321987072
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Languages : fr
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"Avec une quantité de carbone organique similaire à celle du CO2 atmosphérique, le réservoir de matière organique dissoute (MOD) aquatique joue un rôle essentiel dans le cycle global de carbone. Les impacts de la MOD dans les écosystèmes et sur le climat sont potentiellement importants mais encore mal connus. À ce jour, la composition de la MOD demeure majoritairement inconnue : la MOD est un mélange très complexe et hétérogène de centaines de milliers de molécules ayant des tailles, polarités ainsi que d'autres propriétés physicochimiques différentes. La composition et la concentration de la MOD peuvent aussi varier selon son origine (ex. rivière vs. océan). Puisqu'on retrouve simultanément une multitude de différentes molécules dans les milieux aquatiques, l'analyse et la caractérisation de la MOD avec les techniques actuelles est difficile, surtout dans les eaux marines où les sels peuvent interférer. Le traitement des données devient aussi très complexe. Ce projet cherchait à séparer, en fractions de tailles et de polarité, la MOD afin de mieux la caractériser. Il s'agissait plus spécifiquement de coupler la chromatographie liquide à haute performance (HPLC) à la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR) via une interface permettant d'éliminer la phase mobile de l'HPLC. Ce couplage permet d'obtenir une certaine séparation de la MOD suivie d'une caractérisation par FTIR desdifférentes fractions. --Sommaire.
Author: Ayoub Nouhi
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L'étude du comportement des éléments métalliques est primordiale compte tenu leur effet souvent toxique dansde nombreux écosystèmes. Ces derniers lorsqu'ils interagissent avec la Matiere Organique (MO), peuvent formerdes complexes plus ou moins stables. Ainsi, la MO joue un rôle important dans leur spéciation chimique et leurtransport. Dans ce travail, l'analyse de cette complexation est réalisée par Quenching de Fluorescence (QF).Cette technique permet de modéliser la fixation des sites de complexation à l'aide d'une constante thermodynamiquedéterminée à partir d'un modèle 1 : 1. Le quenching de fluorescence a été mesuré par spectroscopie defluorescence en mode stationnaire et en mode résolue en temps. Les mesures de fluorescence en mode stationnairefournissent des Matrices d'Excitation et d'Émission de Fluorescence (MEEFs). L'extraction des différents composantsde ces MEEFs est effectué par séparation de sources : la décomposition multilinéaire CP/PARAFAC,qui permet de caractériser spectralement les composants. Les mesures par Spectroscopie Laser Résolue en Temps(SLRT) permettent une caractérisation spectrale et temporelle des composants fluorescents. L'étude des lois dedécroissance de la fluorescence induite par impulsion laser nanoseconde en l'occurrence a permis de déterminerle type d'interaction entre la MO et les quencheurs. Pour se faire, un algorithme de déconvolution temporellea été appliqué à chaque décroissance de fluorescence mesurée. L'interprétation des données temporelles a étéaccomplie en utilisant le graphique de Stern-Volmer. Les résultats des interactions du cuivre, de l'europiumet de l'uranium avec les Acides Humiques (AH) et les Acides Fulviques (AF) montrent des décroissances defluorescences importantes et des constantes de stabilité entre 2,04 et 4,52. Le cuivre a permis de valider notremodèle d'étude et l'interaction de l'europium et l'uranium avec les AH et AF étudiés a révélé des constantesde stabilité en général en bonne corrélation avec la littérature. Les résultats de la SLRT ont souvent révélé desdécroissances bi-exponentielles et des temps de vie entre 0,40 et 14 ns et montrent que les interactions étudiéesont principalement engendrer un quenching statique et donc la formation d'un complexe moléculaire à l'étatfondamental. Cette étude a donc permis par caractérisation spectrale et temporelle, de déterminer l'interactionde la matière organique avec les métaux plus ou moins toxiques.
Author: Christine Agnel
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Languages : fr
Pages : 346
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UNE APPLICATION DE LA SPECTROPHOTOMETRIE ULTRAVIOLETTE, BASEE SUR LA METHODE DE DECONVOLUTION SPECTRALE MULTI-LONGUEURS D'ONDE PERMET LA CARACTERISATION, QUALITATIVE ET QUANTITATIVE, DE LA MATIERE ORGANIQUE DES EAUX NATURELLES OU USEES. PAR LE CHOIX DE SPECTRES DE REFERENCE PRENANT EN COMPTE LES DIFFERENTS ETATS DE LA MATIERE ORGANIQUE, IL EST POSSIBLE DE DECOMPOSER LE SPECTRE UV D'UN ECHANTILLON, ET D'ESTIMER CERTAINS PARAMETRES DE CARACTERISATION, COMME LE COT OU LES NITRATES. UNE APPROCHE COMPLEMENTAIRE CONSISTE A ETUDIER LA DEGRADATION DE LA MATIERE ORGANIQUE PAR IRRADIATION UV. CETTE PHOTODEGRADATION, PLUS OU MOINS RAPIDE SELON L'ORIGINE DE L'ECHANTILLON, EST ASSUREE PAR UNE LAMPE A VAPEUR DE MERCURE A BASSE PRESSION PRESENTANT DEUX RAIES PRINCIPALES A 185 ET 254 NM, SANS AJOUT DE REACTIF. LES FACTEURS A CONSIDERER SONT LES CARACTERISTIQUES DU SYSTEME (IMPORTANCE DE LA RAIE A 185 NM, GENERATRICE D'OZONE ; ENCEINTE D'IRRADIATION EN QUARTZ), ET LES CONDITIONS OPERATOIRES (TENEUR INITIALE EN MATIERE ORGANIQUE DE L'ECHANTILLON ; TENEUR EN OXYGENE DISSOUS). L'ACQUISITION REGULIERE DE SPECTRES UV AU COURS DE L'EXPERIENCE PERMET DE SUIVRE EN CONTINU L'EVOLUTION DE L'ECHANTILLON. L'EXPLOITATION DES SPECTRES DE PHOTODEGRADATION SE FAIT GLOBALEMENT A PARTIR DE REPRESENTATIONS TRIDIMENSIONNELLES DES SPECTRES AU COURS DU TEMPS (UV-GRAPHIES), OU DE FACON DETAILLEE PAR SUIVI DE L'ABSORBANCE A 254 NM OU SUIVI DES VALEURS ATTRIBUEES AUX SPECTRES DE REFERENCE DE LA BASE DE DECONVOLUTION. L'UTILISATION, EN TANT QUE TEST, DU SYSTEME PHOTOCHIMIQUE ET DE LA METHODOLOGIE ASSOCIEE, PERMET D'APPRECIER LA STABILITE DE LA MATIERE ORGANIQUE D'UN ECHANTILLON ET DE DECELER LA PRESENCE DE POLLUANTS (POLLUTION D'ORIGINE INDUSTRIELLE). LE SYSTEME DEVELOPPE PERMET EN OUTRE L'ESTIMATION DE L'AZOTE TOTAL DE L'ECHANTILLON APRES PHOTODEGRADATION, A PARTIR DES CONCENTRATIONS FINALES EN NITRATES PRODUITS
Author: Nicolas Ferretto
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Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
La baie de Marseille est impactée par des apports d'eau douce issus du Rhône et d'effluents. Leur impact sur la composition et sur la dynamique saisonnière de la matière organique dissoute (DOM) naturelle et anthropique (hydrocarbures et biocides) présente dans le Rhône, delta du Rhône ainsi qu'en baie de Marseille est encore peu documenté. Une partie de la DOM possède des propriétés de fluorescence (FDOM) et peut être caractérisée et quantifiée par spectrofluorimétrie. Le but de cette thèse est d'enrichir les connaissances sur la composition et la dynamique de la FDOM naturelle et anthropique dans les eaux continentales du bassin du Rhône et en Méditerranée côtière nord-occidentale. Des solutions de composés standards ont permis de définir les propriétés de fluorescence (λEx, λEm, temps de vie), les limites de détection d'hydrocarbures et de biocides d'intérêt et de montrer que la spectrofluorimétrie permet de caractériser et de quantifier la FDOM anthropique dans des milieux contaminés. Ces contaminants ont été recherchés dans l'environnement à l'aide de techniques chromatographiques et mis en évidence dans le milieu durant un suivi d'une année. Cependant, la spectrofluorimétrie a réussis de mettre en évidence la présence de contaminants uniquement dans le golf de Fos. Concernant la FDOM naturelle, elle a permis de montrer que la DOM d'origine terrigène prédominait dans les eaux continentales, alors que la DOM produite par l'activité biologique était plus abondante en mer et que le Rhône jouait un rôle majeur en augmentant la quantité de DOM réfractaire et labile par des apports directs et en stimulant la production primaire par des apports de sels nutritifs.
Author: Great Britain: Parliament: House of Commons: Transport Committee
Publisher: The Stationery Office
ISBN: 9780215038319
Category : Business & Economics
Languages : en
Pages : 134
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This report from the Transport Committee, examines London Underground and the Public-Private Partnership Agreements. The Government originally announced proposals for modernising the London Underground network system via Public-Private Partnership (PPP) agreements in 1998. Three contracts were drawn up with: (i) Tube Lines for the maintenance and renewal of the Jubilee, Piccadilly and Northern Lines; (ii) with Metronet Rail BVC for the maintenance and renewal of the Bakerloo, Central, Victoria & Waterloo & City Lines; (iii) with Metronet Rail SSL, responsible for the maintenance and renewal of the "sub-surface lines": the Circle, District, Hammersmith & City, Metropolitan & East London Lines. These PPP Agreements, 30 years in duration, were arrangements to maintain, renew and upgrade parts of London Underground by private sector infrastructure companies (Infracos), whilst London Underground is responsible for services to customers. The PPP Agreements also set out a performance-related incentive and penalty scheme to remunerate the Infracos for the improvements they make to the network. In May 2007, Metronet admitted an overspend of £1 billion and was refused access to loan facilities by the banks. It then made a reference to the PPP Arbiter, which in turn triggered an Extraordinary Review (which occurs when extra costs are incurred above the level allowed for the bid). Metronet put in a bid for £551m but the PPP Arbiter provisionally concluded that a sum of £121m was appropriate. Metronet subsequently went into administration on 18 July 2007. The report sets out a number of conclusions and recommendations, including: contracts that were supposed to deliver 35 station upgrades, in fact delivered only 14, 40% of the requirement; stations that were supposed to cost Metronet SSL £2m, cost £7.5m, with only 65% of schedule track renewal accomplished; the Committee criticises the consequences of the imposition of PPP on Transport for London, as a "lamentable state of affairs", with the future of most of London Underground's upgrade and maintenance work in doubt; the Committee states, that the Government should remember the failure of Metronet before it considers entering similar arrangements; that the Government should publish a candid analysis of the events preceding Metronet's collapse and its consequences; the Committee believe that the PPP model was flawed and probably inferior to traditional public-sector management; that the Government needs to prioritise transparency and clarity to taxpayers and ensure that any future contracts result in clear accountability.
