Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Pollution de l’eau par les colorants“

Les colorants sont largement utilisés dans les imprimeries, les produits alimentaires, cosmétiques et cliniques, mais en particulier dans les industries textiles pour leur stabilité chimique et la facilité de leur synthèse et leur variété de couleurs. Cependant, ces colorants sont à l’origine de la pollution une fois évacués dans l’environnement. La production mondiale des colorants est estimée à plus de 800 000 t•an-1et les colorants azoïques sont majoritaires et représentent 60-70 %. Compte tenu de la composition très hétérogène de ces derniers, leur dégradation conduit souvent à la conception d’une chaîne de traitement physique-chimique et biologique assurant l’élimination des différents polluants par étapes successives. Dés études ont montré que plusieurs colorants azoïques sont toxiques et mutagènes et le traitement biologique de ces colorants semble présenter un intérêt scientifique majeur. Les traitements physico-chimiques communs (adsorption, coagulation/floculation, précipitation etc.) sont couramment utilisés pour les effluents industriels. Malgré leur rapidité, ces méthodes se sont avérées peu efficaces compte tenu des normes exigées sur ces rejets. Le traitement biologique constitue une alternative fiable; en effet, plusieurs microorganismes sont capables de transformer les colorants azoïques en sous-produits incolores. Les bactéries dégradent les colorants azoïques en deux étapes : un clivage de liaison azo, par l’intermédiaire de l’azoréductase, suivi d’une oxydation des amines aromatiques formées lors de la première étape. L’azoréduction constitue alors une étape clé du traitement des effluents chargés de ces colorants.

Les effluents industriels présentent une forte charge en pollution carbonée et en colorants qui nécessitent un traitement avant toute décharge dans le milieu récepteur. Dans cette étude, nous nous intéressons à la valorisation de jus cactus (Opuntia ficus indica) en tant que substance naturelle utilisée dans ce genre de traitement. Le procédé coagulation-floculation a été choisi pour introduire le jus de cactus comme un floculant biodégradable (bio-floculant). Le traitement est réalisé en deux étapes principales. L’ajustement de pH avec la chaux et/ou l’acide sulfurique puis la floculation avec le jus de cactus. Les paramètres qui ont été étudiés au cours de ce travail sont le pH, la turbidité, la DCO et l’absorbance des colorants de rejets textiles. Les résultats obtenus ont permis d’obtenir un taux d’élimination des colorants voisine les 90%, un pourcentage d’abattement de la turbidité de 97 % et une élimination de DCO d’ordre 66 %.

En agriculture ; la question de la qualité de l’eau se pose essentiellement en termes de consommation animale et d’irrigation, la mauvaise qualité de l’eau peut être induite par des activités anthropiques ou par des phénomènes naturels. Dans le cadre de la gestion de l’eau pour le bétail et spécialement les vaches laitières, un programme portant sur la qualité des eaux utilisées dans les exploitations d’élevage est mené. L’objectif de ce programme est d’établir un diagnostic qualitatif des eaux utilisées pour l’abreuvement des bovins laitiers. L’analyse physico-chimique et bactériologique demeure un outil incontournable de l’enquête sanitaire, car elle permet de mettre en évidence la pollution de l’eau et également de contrôler l’efficacité des mesures de protection ou de traitement adoptées par les éleveurs. Le diagnostic qualitatif établi permet alors de mettre en oeuvre des traitements raisonnés des eaux et cela pour chaque type de source. Pour ce faire, 20 exploitations d’élevage privées modernes ont été sélectionnées sur deux zones agroécologiques au niveau de la wilaya d’El Tarf (Algérie). L’évaluation d’une batterie de paramètres physico-chimiques et bactériologiques, relative au contrôle qualitatif des eaux d’abreuvement de cette catégorie d’animaux d’élevage, a été réalisée sur 120 échantillons au total. Le bilan physico-chimique établi révèle une composition minérale variée, comprenant aussi bien des éléments naturels d’origine géochimique que des polluants dus aux rejets domestiques et/ou agricoles. Les paramètres indicateurs de la pollution organique témoignent essentiellement d’une eutrophisation phosphorée et/ou azotée considérable au niveau de 40 % des sources d’eau analysées. Néanmoins, les eaux des réseaux publics et des forages sont généralement indemnes de cette pollution et sont de ce fait caractérisées par une bonne oxygénation et ainsi considérées de bonne qualité sur le plan physicochimique. Néanmoins, le bilan bactériologique témoigne d’une contamination des sources étudiées, plus marquée au niveau des eaux de surface des oueds et souterraines des puits.

L’objectif principal de ce travail est d’évaluer l’influence de différentes sources de pollution sur la qualité de l’eau du bassin versant de la rivière Cau au Vietnam. L’outil utilisé pour cette évaluation est GIBSI (Gestion Intégrée par Bassin versant à l’aide d’un Système Informatisé). Pour cette évaluation, les sous-modèles PO, pour simuler le transport de l’azote et du phosphore, et Qual GIBSI, pour simuler la qualité de l’eau en rivière, seront utilisés. Pour pouvoir appliquer ces modèles, une méthode originale de calage régionalisé, tenant compte des caractéristiques de différentes zones du territoire, est développée. Cette approche permet de tenir compte des caractéristiques des différentes zones du bassin versant pour reproduire au mieux les données observées. Ensuite, à partir de scénarios, l’effet des différentes sources de pollution est comparé. En particulier, l’impact sur la qualité de l’eau du bassin versant de la rivière Cau de la pollution diffuse d’origine agricole et d’origine domestique rurale est évalué. Les résultats démontrent que la pollution diffuse a un impact plus important sur la dégradation de la qualité de l’eau de ce bassin versant que les autres sources de pollution.

Résumé Dans ce travail nous présentons une méthode d’évaluation et de cartographie de la vulnérabilité à la pollution des eaux souterraines. Pour cela, nous avons introduit un indice de vulnérabilité Iv en considérant trois paramètres caractérisant le transfert d’un polluant depuis la surface sol jusqu’à la nappe. Il s’agit du temps de transit T via la zone de couverture, le degré d’épuration C’p/Cp (le rapport de la concentration C’p de l’eau en polluant à l’arrivée au niveau de la nappe par rapport à la concentration initiale Cp de l’eau polluante) et le degré de recharge R’/R (rapport de la recharge efficace par rapport à la recharge potentielle). Cet indice représente la somme pondérée de l’effet de ces trois paramètres sur la vulnérabilité. Les paramètres temps de transit et degré d’épuration ont été approchés par l’intermédiaire des vitesses de filtration, du pouvoir épurateur et des épaisseurs caractérisant les différentes couches de la zone de couverture. Le degré de recharge est estimé par le bilan hydrique, tandis que les pondérateurs des trois paramètres ont été déterminés par des tests de sensibilité suivis d’analyses de régression linéaire multiple réalisées sur des puits témoins. Cette méthode a été appliquée à la plaine du Gharb (Maroc) connue pour son système hydraulique complexe et une intense activité agricole. Ainsi, une carte de vulnérabilité intrinsèque et des cartes thématiques ont été établies pour ladite plaine en utilisant un Système d’Information Géographique (SIG).

En Bretagne, les résultats de la politique de l’eau ne sont pas à la hauteur des sommes engagées par les éleveurs et les pouvoirs publics. L’explication que propose l’article est que les principes économiques inscrits dans la Directive Cadre sur l’Eau (DCE) ne sont pas appliqués dans notre pays, contrairement à ce qu’on observe dans les pays du nord de l’Europe. Dans la DCE, l’objectif environnemental est défini comme un optimum économique, qui doit maximiser la valeur collective ou minimiser les coûts sociaux. En outre, la DCE donne les moyens d’atteindre cet optimum, en imposant la «récupération des coûts», dont la version environnementale est le principe pollueur-payeur (PPP). Ces concepts sont confrontés au dispositif français de maîtrise des pollutions des élevages, qui se caractérise par l’hypertrophie de la réglementation et le refus d’appliquer le PPP. C’est ce qui explique que les producteurs ne soient pas incités à réduire la pollution en employant les solutions les moins coûteuses, au premier rang desquelles se trouve l’épandage. En conclusion, on suggère de recentrer les missions de l’Etat sur la définition des normes et l’application du PPP, et d’alléger la réglementation de manière à lever les freins à l’épandage.

Cryptosporidium, protozoaire parasite décrit en 1907 par Tyzzer, fut longtemps considéré comme un organisme commensal, rare et spécifique d’hôte. Après 1981, tous les auteurs s’accordèrent à penser que l’espèce C. parvum était commune à tous les mammifères, y compris l’homme, causant des diarrhées néonatales chez les ruminants, des diarrhées à guérison spontanée chez l’homme immunocompétent et des diarrhées cholériformes incurables chez l’homme immunodéficient. La cryptosporidiose était alors considérée comme une zoonose, l’homme s’infectant au contact des animaux malades ou au contact d’animaux de compagnie porteurs sains. Cependant, la cryptosporidiose peut se transmettre directement d’homme à homme comme le démontrent certaines épidémies dans des hôpitaux ou dans des centres aérés, ou indirectement par l’eau de boisson et les aliments souillés. Des recherches effectuées après plusieurs épidémies en Amérique du Nord et au Royaume Uni ont montré que toutes les eaux de surface (lacs, rivières...) sont contaminées par des cryptosporidies. Cette pollution serait principalement due à l’agriculture et à la faune sauvage. Les eaux d’égouts de populations infectées sont aussi source de contamination. Les procédés de traitement des eaux usées, filtration et désinfection, ne sont pas totalement efficaces pour éliminer complètement Cryptosporidium et des oocystes sont retrouvés dans l’eau de boisson. Depuis 1985, les recherches s’intensifient pour mettre au point des techniques fiables afin de déceler la présence des oocystes dans l’eau de boisson, de les identifier et de les inactiver.

Les stations d’épuration urbaines ont pour rôle d’éliminer la pollution contenue dans les effluents domestiques, avant leur rejet dans le milieu naturel. Si l’eau, en fin de traitement, est épurée, la pollution initiale se retrouve stockée et concentrée dans les boues issues des diverses étapes de traitement de l’eau. Ces boues étant alors considérées comme un déchet valorisable, qu’il faut éliminer tout en respectant certaines contraintes réglementaires. Cette étude consiste au traitement des boues des stations d’épuration (lagunage naturel) par la digestion anaérobie, pendant une durée de 33 jours et dans un bioréacteur de type batch d’une capacité de 1 litre. Durant l’expérience, nous avons obtenu un taux d’abattement de la DCO, DBO5 et MS et de 88, 90 et 81% respectivement, suivi d’une destruction totale de la flore pathogène. D’autre part, la digestion a permis de réduire l’ammonium et l’azote de 72 et 80% respectivement.

Cette thèse porte sur la synthèse et la caractérisation de cadres métallo-organiques (MOF) à base de Zr et leurs applications dans le traitement de l'eau et la production de carburant solaire. Les MOF sont des matériaux poreux composés d'ions métalliques et d'éléments de liaison organiques qui présentent des structures et des fonctionnalités ajustables. Ces propriétés les rendent aptes pour diverses applications, telles que le stockage de gaz, la catalyse, la détection, l'administration de médicaments, etc.Le traitement de l'eau consiste à éliminer les contaminants de l'eau afin de la rendre propre et sans danger pour l'homme. L'un des principaux contaminants de l'eau sont les colorants, largement utilisé dans les industries du textile, du papier et du cuir. La pollution par les colorants peut entraîner de graves problèmes pour la vie aquatique, la santé humaine et la qualité esthétique de l'eau. Pour éliminer les colorants de l'eau, nous avons synthétisé un nouveau Zr-MOF appelé TMU-66, qui a une forme de sphère creuse et un groupe fonctionnel N-oxyde. TMU-66 peut adsorber efficacement et sélectivement les molécules de colorant par le biais de diverses interactions, telles que les interactions électrostatiques, l'empilement π-π et la liaison de coordination. TMU-66 a présenté une capacité d'adsorption de 472 mg/g pour le colorant rouge Congo à un pH de 6,8 et à 25 °C, une des valeurs les plus élevées obtenues jusqu'à présent pour des adsorbants à base de MOF.La production de combustibles solaires est le processus de conversion de l'énergie solaire en combustibles chimiques qui peuvent être stockés et utilisés ultérieurement. L'un des carburants les plus prometteurs est l'ammoniac (NH3), qui peut être produit à partir d'azote (N2) et d'eau (H2O) en utilisant l'irradiation solaire comme source d'énergie. Ce processus est appelé photoréduction de N2 ou fixation photocatalytique de l'azote. Cependant, ce processus est difficile car N2 est très stable et difficile à décomposer. Nous avons modifié un autre Zr-MOF, appelé MOF-808, en introduisant un groupe nitro dans le linker organique. Cette structure modifiée peut absorber la lumière visible et transférer des électrons aux molécules de N2. Nous avons également combiné le MOF-808/NIP avec un autre matériau, le g-C3N4, pour améliorer l'absorption de la lumière et le transfert d'électrons. Le composite ainsi obtenue, MOF-808/NIP@g-C3N4, peut produire jusqu'à 490 μmol d'ammoniac par gramme de composite et par heure sous irradiation visible.En résumé, les objectifs de ce travail de thèse étaient d'étudier le potentiel des MOF pour deux applications distinctes, en utilisant une approche conceptuelle qui intègre l'ingénierie de la bande interdite, la modulation de la structure et les matériaux composites à hétérojonction. Les résultats ont révélé que les MOF peuvent adsorber les impuretés de l'eau et fonctionner comme des photocatalyseurs pour produire de l'ammoniac grâce à la photoréduction de N2 sous irradiation visible. Les résultats obtenus ouvrent des perspectives très intéressantes dans le domaine de traitement de l'eau polluée et de production d'ammoniac. Ces technologies sont cruciales pour sauvegarder notre planète et garantir un avenir stable
This thesis investigates the synthesis and characterization of Zr-based metal-organic frameworks (MOFs) and their applications in water treatment and solar fuel production. MOFs are porous materials composed of metal ions and organic linkers that exhibit tuneable structures and functionalities. These properties make them suitable for various applications, such as gas storage, catalysis, sensing, drug delivery, etc.Water treatment is the process of removing contaminants from water to make it safe and clean for human use. One of the main contaminants in water are dyes, which are widely used in the textile, paper, and leather industries. Dye pollution can cause serious problems for aquatic life, human health, and aesthetic quality of water. To remove dyes from water, we synthesized a new Zr-MOF called TMU-66, which has a hollow sphere shape and an N-oxide functional group. TMU-66 can efficiently and selectively adsorb dye molecules through various interactions, such as electrostatic attraction, π-π stacking, and coordination bonding. TMU-66 exhibited and adsorption capacity of 472 mg/g for Congo red dye at pH 6.8 and 25 °C, one of the highest values achieved for MOF-based adsorbents so far.Solar fuel production is the process of converting solar energy into chemical fuels that can be stored and used later. One of the most promising fuels is ammonia (NH3), which can be produced from nitrogen (N2) and water (H2O) using sunlight as the energy source. This process is called N2 photoreduction or photocatalytic nitrogen fixation. However, this process is challenging because N2 is very stable and difficult to break apart. We modified another Zr-MOF called MOF-808 by adding a nitro group to its linker. The modified framework is able to absorb visible light and transfer electrons to N2 molecules. We also combined MOF-808/NIP with another material called g-C3N4, which can enhance light absorption and electron transfer. The resulting composite, MOF-808/NIP@g-C3N4, can produce up to 490 μmol ammonia per gram of composite per hour under visible light and ambient conditions.In summary, the objectives of this thesis work were to investigate the potential of MOFs for two distinct applications, utilizing a conceptual design approach that incorporated bandgap engineering, structure modulation, and heterojunction composite materials. The findings revealed that MOFs can absorb water impurities and function as photocatalysts to achieve ammonia production through solar-powered N2 photoreduction. This breakthrough has the potential to foster the creation of more effective and environmentally conscious technologies that tackle worldwide water pollution and ammonia production issues. These technologies are crucial in safeguarding our planet and guaranteeing a stable future

Les eaux résiduaires urbaines contiennent de nombreux composés chimiques organiques regroupés sous le terme de xénobiotiques. Parmi eux, de nombreux médicaments ont pu être mesurés dans les eaux de différentes origines à des concentrations allant du ng L-1 au µg L-1. Ils proviennent des rejets des industries chimiques et pharmaceutiques ainsi que de ceux des établissements de soins, des eaux usées collectées par les égouts mais aussi des rejets d'élevages industriels. Les stations d'épuration actuelles n'ont pas été conçues pour traiter ce type de polluants ce qui explique qu'ils se retrouvent dans les milieux récepteurs. Les impacts que ces résidus médicamenteux peuvent avoir sur la santé humaine sont encore mal connus mais leurs conséquences même à très faible concentration (de l'ordre du ng L-1) sur le comportement et la biologie de la faune piscicole (féminisation des mâles) sont déjà avérées. Des Procédés dits d'Oxydation Avancée (POA) ont été développés pour le traitement de ces eaux usées. Parmi les POA, ceux basés sur la production photochimique de radicaux hydroxyle se sont révélés efficaces sur de nombreux polluants organiques. Ces radicaux attaquent non sélectivement les composés organiques et conduisent à leur oxydation qui peut aller jusqu'à leur minéralisation complète. Dans le cadre de ce travail de thèse, nous nous sommes intéressés aux études cinétiques et mécanistiques de dégradations de différents médicaments (le paracétamol, la carbamazépine, des pénicillines, le bortezomib et le 5-fluorouracile) par un POA photochimique et pour cela nous avons utilisé diverses méthodes analytiques (chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse, résonance magnétique nucléaire. . . ). Le réacteur photochimique utilisé est une version à l’échelle laboratoire d'un réacteur pilote industriel Loïlyse®, les résultats obtenus vont permettre de valider un domaine d’utilisation plus large pour ce réacteur
Several pharmaceutical compounds have been found in surface waters (sea, rivers…), ground waters and drinking water at low concentrations (ng L-1). These compounds are from human and veterinary origin, as the consumption of the administrated drugs results in their excretion, into both urine and faeces, either unaltered as the parent compounds or as metabolites. Contamination may also originate from manufacturing wastes. The Sewage Treatment Plant (STP) is currently not designed for the removal of these compounds at trace level. Oxidation processes could be a solution for the degradation and removal of these pollutants. Advanced oxidation processes (AOPs) using catalytic and photochemical methods have led to an improvement in oxidative degradation procedures for organic compounds. AOPs comprise a range of strategies for water treatment to achieve complete mineralization of organic pollutants. Oxidation of organic pollutants by the combination of UV radiation and oxidants (ozone, H2O2…) implies in most cases generation of hydroxyl radicals. These radicals are one of the most reactive and non selective oxidizing species. Besides the generation of hydroxyl radicals, organic free radicals are produced and their trapping by molecular oxygen initiates the chain of oxidative degradation. We investigated the removal of different pharmaceuticals (paracetamol, carbamazepine, penicillin, bortezomib and 5-fluorouracil) by a photochemical advanced oxidation process. We used several analytic methods like liquid chromatography coupled with mass spectrometry in order to follow the kinetic and the mechanism of degradation. Experiments were performed in annular photochemical reactor lab version of a reactor at pilot scale Loïlyse®, the obtained results validated the application domain

L'usage intensif de pesticides dans l'agriculture engendre une contamination sans précédent des eaux de surface et des nappes phréatiques. Les traitements classiques appliqués aux eaux usées contenant des produits organiques polluants sont basés sur la biodégradation ou sur des méthodes physiques de transfert de masse (décantation, filtration, adsorption des polluants sur du charbon actif) ou des procédés chimique tels que l'oxydation à l'ozone ou au chlore. Cependant, ces procédés demeurent inefficaces dans le cas de traitement des eaux contaminées par les polluants organiques persistants (POPs). Les procédés d'oxydation avancés sont mis en œuvre pour dégrader ou même minéraliser ces polluants. Ce travail a donc pour objectif de déterminer un protocole expérimental pour détruire efficacement les pesticides, produits chimiques largement utilisés dans l'agriculture au Maroc, tels que le monochloro-benzène, le 1,2-dichlorobenzène, l'acide 2,4,5-trichlorophénoxy-acétique, et l'imazalil en utilisant les procédés d'oxydation avancée électro-Fenton et oxydation anodique avec différentes anodes telles que BDD, Pt et DSA. Ainsi, nous avons trouvé que le taux de minéralisation par procédé électro-Fenton avec l'anode BDD était de 92%, 95%, 92% et 97%pour le monochloro-benzène, le 1,2-dichlorobenzène, l'acide 2,4,5-trichlorophénoxy-acétique, et l'imazalil, respectivement, après 4 h de traitement. Ces résultats confirment l'efficacité des procédés d'oxydation avancés électrochimiques dans le traitement des eaux polluées par des pesticides
The intensive use of pesticides in agriculture generates, nowadays, an unprecedented contamination of surface water and groundwater. Conventional treatments applied to waste water containing organic pollutants are based on biological treatments méthods or physical mass transfer methods (decantation, filtration, adsorption of the pollutants on activated carbon), chemical oxidation with ozone, chlorine, etc. However, these methods remain ineffective for the treatment of water polluted by persistent organic pollutants (POPs). Advanced oxidation processes are implemented to degrade and mineralize these pollutants. This PhD thesis work aims to establish an experimental protocol to degrade and mineralize pesticides, chemicals widely used in agriculture in Morocco, such as monochlorobenzene, 1,2-dichlorobenzene, 2,4,5-trichlorophenoxy-acetic acid , and imazalil using the electro-Fenton and anodic oxidation processes with DD Pt or DSA anodes. Thus, the rate of mineralization was 92%, 95%, 92% and 97% for the monochloro-benzene, the 1,2-dichlorobenzene, the 2,4,5-trichlorophenoxyacetic acid , and the imazalil, respectively, after 4 h treatment by electro-Fenton process. These results confirm the effectiveness of electrochemical advanced oxidation processes for treating water polluted by pesticides

L’objectif de cette étude est d'évaluer la qualité de l'eau dans le basin inférieur du Litani (sud Liban) et d’évaluer son potentiel d'utilisation polyvalente comme une des solutions aux problèmes aggravés d’eau au Liban. Pour identifier les sources possibles de métaux et ensuite caractériser le comportement chimique de ces métaux dans l'eau et dans les sédiments, des échantillons d’eau et des sédiments ont été prélevés de six sites représentatifs. Ils ont été analysés durant les trois saisons de l'année 2011-2012 (c'est-à-dire pluvieuse, mi- pluvieuse et sèche). L’ACP (l'analyse en composante principale), a ensuite été utilisé pour interpréter les concentrations dans l'eau fluviale. Les résultats montrent que parmi les 18 variables, qui ont été évaluées pour Caractériser les propriétés physico-chimiques, il y en a 4) Fe, NO2, CaCO3, Cu) qui permettent de qualifier le type d'environnement étudié; trois groupes ont été identifiés et différenciés par ACP selon les saisons. Le premier groupe inclut toutes les spécificités du milieu en saison pluviale et montre des concentrations importantes en Fe et NO2 et faibles en NH4. Le deuxième groupe est formé par les échantillons prélevés lors de la saison sèche et montre des caractéristiques physicochimiques opposés à celles observées dans le premier groupe. Enfin, le troisième groupe regroupe les observations de la saison mi- pluvieuse caractérisée par des concentrations faible en K+, PO43-et le Cl-. Les résultats montrent que les concentrations de Pb, Fe sont élevées sur deux sites avec dans un cas des valeurs de Cr et Ni importantes, Les sédiments ont été caractérisés par différentes techniques comme la capacité d'échange de cations, la granulométrie, la diffraction des rayons X (XRD) et la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR). L'analyse FTIIR montre que la quantité de la montmorillonite est plus faible que la kaolinite et beaucoup inférieure que le quartz et la calcite. La corrélation de Pearson a été également effectuée dans cette étude pour comparer et déterminer la relation entre les métaux lourds dans les sédiments. L’indice de Géo accumulation (Igeo) , le facteur de Contamination (Cf), et le degré de contamination (Cd) ont été également déterminés pour évaluer le niveau de contamination dans les sites. Les valeurs obtenus montrent que les concentrations de Pb et de Fe sont élevés dans les deux sites et la valeur de Cr, Ni, sont élevés dans un seul site. Ces résultats suggèrent qu'une attention particulière doit être accordée à la question remobilisation des éléments, car une grande partie des éléments dans les sédiments sont susceptibles de se libérer dans l'eau. Tous les sites sont caractérisés par modérées à très polluée microbienne, nous avons encore observé que le dégrée de contamination a augmenté durant la saison sèche. Cependant, aucune pollution critique n'a été rapportée dans cette partie de la rivière ; sauf la haute concentration de Fe et NO2-dans tous les sites examinés en raison des rejets d'eaux usées et l'activité touristique dans le LLRB, les Concentrations de sept métaux lourds (Cu, Fe, Cd, Mn, Cr, Zn, Ni et Pb) dans les sédiments ont été déterminés pour évaluer leurs niveaux et leurs distribution spatiale
The objective of this study was to evaluate water quality of the lower Litani River and assess its feasibility for multi-purpose usage as one of the solutions to the aggravated water problems in Lebanon, To identify possible sources of metals (i.e. geological and/or anthropogenic) and then to characterize the chemical behavior of these metals in water and bed sediments, water and bed load sediments were sampled at six representatives sites which are investigated over three seasons of the year 2011-2012 (i.e. rainy, mid-rainy and dry seasons), The PCA (principal component analysis) method was used to interpret the elemental concentrations in the river water. Results show that among 18 variables, which were evaluated to characterize their physic-chemistry and metals, there are only 4 (Fe, NO2-, CaCO3, Cu) that were determined the type of environmental studied; Three groups were identified and differentiated by PCA according to the seasons. The first group includes all statements made in the mid rainy season and has a dialogue rich in Fe and NO2, and low in NH4 and EC. The second group formed in dry season, and surveys show physicochemical characteristics opposite to those in the first group, the third group formed in mid rainy, and showed the low concentration of K+, PO43- and Cl-. Sediments were characterized by a set of cations exchange capacity, granulometric, diffraction (XRD) and Fourier transformed infrared spectroscopy (FTIR( The FTIR analysis shows that the amount of montomorillonite is less than kaolinite and very much less than quartz and calcite. Pearson’s correlation was also performed in this study to compare to and determine the correlation between heavy metals in the sediments. Geo-accumulation (Igeo) index, Contamination Factor (Cf), and contamination degree (Cd) were also applying to assess the level of contamination in the sites. The results shows that the concentration of Pb, Fe are high in the site S5, S6 and the value of Cr ,Ni, are high in the S6, this results suggest that special attention must be given to the issue of element re-mobilization, because a large portion of elements in sediments are likely to release back into the water column. All the sites are characterized by moderate to highly microbial polluted range. The degree of contamination was increased in dry season. However, no critical physicochemical pollution has been reported in this part of the river; except the high concentration of Fe and NO2- in all investigated sites due to the reject of wastewater and to the distribution of touristic activities in the LLRB, the Concentrations of seven heavy metals is high(Cu, Fe, Cd , Mn , Cr, Zn, Ni and Pb) for sediment is higher according to Consensus-based sediment quality guidelines of Wisconsin (Wisconsin Department of Natural Resources, 2003) were applied to assess metal contamination in sediment

L'aquifère de la craie est une ressource importante d'eau potable mais sa qualité s’est dégradée à cause de l'utilisation d'engrais et de pesticides. La craie est un milieu hétérogène avec double porosité : matrice et fractures, et souvent recouverte par l’argile à silex. Le but de cette étude est de caractériser le processus de transfert d'eau et de contaminants dans la zone non saturée (ZNS) et de comprendre comment ils sont impactés par la ZNS. Cette étude est réalisée sur la carrière souterraine de Saint-Martin-le-Nœud. La craie est recouverte par une couche d’argile à silex d’épaisseur variable. La carrière est à la limite de la ZNS et la zone saturée permettant d’avoir un accès direct à la ZNS. Au plafond, l’eau percole et dans la partie basses, la nappe affleure formant ainsi des lacs. Les propriétés hydrochimiques et hydrodynamiques de 16 sites (lac+percolation) ont été suivies dans le temps. La variation spatio-temporelle des eaux souterraines montre : l'eau et les contaminants sont transférés principalement par la matrice (~1 m/an) et une partie transférée par les fractures (~100 m/an) et ces vitesses varient en fonction du type de molécule ; les transferts sont principalement sous l'effet piston avec une partie en transfert direct ; le front de contaminants descend vers la nappe plus profonde avec une vitesse de 1m/an. La ZNS impactent le transfert d’eau et de contaminants et la dégradation des pesticides : plus la nappe est profonde, moins elle est contaminée ; l’argile à silex favorise la dégradation des pesticides en créant une nappe perchée en proche surface ; l’argile à silex accélère les transferts d’eau et des contaminants par les chemins préférentiels
The chalk aquifer is an important source of drinking water, and the quality of which has deteriorated in recent decades, due to the use of fertilizers and pesticides on the surface. Chalk is a heterogeneous medium because of its double porosity: matrix and fractures, and often covered by superficial formations. The purpose of this thesis is to characterize the transfer processes of water and contaminants in the unsaturated zone (UZ), and to understand how they are influenced by the properties of the UZ. This study is carried out on the underground quarry of Saint-Martin-le-Nœud. The chalk is covered by a layer of clay of varying thickness. The quarry is at the boundary between the UZ and the saturated zone (ZS) allows direct access to the ZNS. On the ceiling, the water percolates and in the lower parts watertable forms lakes. The hydrochemical and hydrodynamic properties of 16 sites (lake + percolation) were observed for several years. The study of the spatio-temporal variation of groundwater shows: water and contaminants are transferred mainly by the matrix (~1 m / year) with a part transferred by fractures (~100 m / year) and these transfer rates vary depending on the type of molecule (different between solute and organic molecule); the transfers are mainly results of the piston flow with a small part of direct transfer. Characteristics of the UZ’ effect on water and contaminants transfers and pesticide degradation: deeper water table has fewer contaminants; clay-with-flints promotes pesticide degradation by creating a perched sheet in the near surface; clay-with-flints accelerates the transfer of water and contaminants through preferential paths

Le présent travail porte sur la photodégradation de polluants aqueux utilisant des catalyseurs à base de ZnO. La première étape a consisté à fonctionnaliser ZnO avec des nanoparticules d'argent. Deux méthodes ont été utilisées : la photodéposition et l'imprégnation des particules d'argent sur ZnO. L’activité des catalyseurs obtenus vis-à-vis de la dégradation du bisphenol-A, du triclosan et de la rhodamine-B a été ensuite étudiée. L'effet du pH, des concentrations du photocatalyseur et du polluant et de la longueur d'onde sur la dégradation du bisphenol-A a été analysée et la constante cinétique déterminée. L'optimisation a montré qu'une teneur faible en argent et un pH alcalin, tant pour la fonctionnalisation de ZnO que pour la photodégradation, maximisent la constante cinétique de dégradation du bisphenol-A. Un modèle a également prédit que le système obtenu par photodéposition présente une activité photocatalytique supérieure à celle de celui obtenu par imprégnation. D'autre part, pour surmonter des problèmes d'agrégation, les particules d’Ag/ZnO ont été immobilisées grâce à leur incorporation dans une matrice d'acide polyacrylique réticulé. La surface des particules de catalyseur a, au préalable, été modifiée grâce à un agent de couplage silané qui a permis (i) la dispersion et l'ancrage par estérification des nanoparticules sur la matrice polyacrylique (ii) de promouvoir la cristallisation du polymère. Les composites obtenus ont été testés avec succès sous rayonnement UV avec une efficacité comparable à celle des particules non-immobilisées. L'immobilisation permet par ailleurs d'empêcher la photocorrosion du catalyseur et d'utiliser ces composites en mode continu
The present work concerns photodegradation of water contaminants using ZnO-based catalysts. The first step consisted in designing a new catalytic system by functionalizing ZnO with silver nanoparticles. Two methods were used: photodeposition and impregnation of silver nanoparticles (AgNPs) on ZnO. The photocatalytic activity of the resulting catalyst towards the degradation of bisphenol-A, triclosan and rhodamine-B was studied. The effect of pH, photocatalyst and contaminant concentrations and wavelength, on bisphenol-A degradation was studied and the kinetic rate constant was determined. The optimization showed that a low silver content and an alkaline pH, during both functionalization of ZnO and photodegradation, maximized the kinetic rate constant of bisphenol-A degradation. A model also predicted that Ag/ZnO obtained by photodeposition showed higher photocatalytic activity that of Ag/ZnO obtained by impregnation.On the other hand, to overcome aggregation problems, Ag/ZnO were immobilized owing to their incorporation in a cross-linked poly(acrylic acid) matrix . The surface of Ag/ZnO was previously modified, using a silane coupling agentwhich allowed (i) dispersing and anchoring NPs on the polyacrylic matrix by formation ester bonds (ii) promoting crystallization of the polymer. The composites were successfully tested under UV light with an efficiency comparable to that of non-immobilized NPs. The immobilization provides additional advantages e.g. hindrance of catalyst photocorrosion and possible use of the composite in continuous mode

En période hivernale, des fondants routiers sont épandus sur les chaussées afin de préserver la sécurité des usagers. Sous l'influence de divers paramètres, ces produits se retrouvent en partie dans l'environnement, le reste étant collecté par des systèmes de rétention des eaux de ruissellement routières. Or, les bassins de rétention ne sont pas conçus pour traiter ces fondants, et jouent uniquement un rôle de régulation des flux rejetés dans l’environnement. L’effet du NaCl sur l’environnement est néfaste, en raison de sa toxicité directe envers certains organismes et, indirectement parce qu’il contribue à augmenter la mobilité des ETM (Éléments Traces Métalliques), eux-mêmes toxiques. Ceci démontre un besoin d'assainissement particulier pour ces produits. L'objectif de cette thèse est d'étudier les transferts de NaCl par un bassin de rétention, mais également d'investiguer la possibilité d'utiliser la phytoremédiation comme base d'une solution d'assainissement des eaux de ruissellement routières. Le bassin de rétention choisi comme modèle est un bassin récent situé à Chenevières (Lorraine, France), en bordure d’une route nationale. La première partie du travail a porté sur la mesure et la caractérisation des transferts de NaCl dans ce bassin. L’eau a été collectée en entrée/sortie chaque semaine pendant 3 ans, et les concentrations en NaCl et ETM mesurées. Les conditions météorologiques et les données d’épandage de sel ont été suivies pour évaluer la proportion de sel effectivement transférée vers le réseau de collecte des eaux de ruissellement routières. Les résultats montrent que 25 à 50 % du sel épandu est effectivement collecté. De plus, les résultats sur la dynamique du NaCl prouvent que le bassin joue uniquement un rôle de rétention temporaire et de dilution avant rejet vers l’environnement. Ensuite, des mesures et analyses des sédiments du bassin et des sols de bord de route ont été conduites pour caractériser la spéciation et la mobilité des ETM dans ce contexte routier particulier. Dans ce cas précis, le NaCl n’a pas eu d’effet significatif sur la mobilisation des ETM, hormis le zinc (Zn). En revanche, il a provoqué la mobilisation d’autres ions majeurs. Concernant le traitement, les procédés conventionnels de dessalement d’eau sont trop coûteux et inadaptés. C’est pourquoi les potentialités d’une solution d’assainissement par phytoremédiation ont été explorées. Trois plantes halophytes ont été sélectionnées selon des critères permettant leur utilisation en contexte routier, Armeria maritima, Atriplex halimus et Atriplex hortensis L. Des expériences de germination/croissance ont été effectuées dans différentes conditions de salinité et de concentration en Zn pour évaluer leur tolérance à la salinité, à la présence de Zn et leurs capacités d’accumulation. Ces plantes ont montré une tolérance au NaCl dans des conditions de salinité représentatives de celles mesurées dans les réseaux d’assainissement routiers à Chenevières. De plus, les trois espèces accumulent dans leurs parties aériennes des quantités significatives de NaCl, ainsi que du zinc. L'utilisation des halophytes pour la phytodésalinisation en domaine routier s'avère être une technologie prometteuse pour répondre à la problématique de l'impact environnemental des fondants routiers
During winter, deicing salts are spread on roads in order to preserve road safety for users. Under the influence of different parameters, these compounds are partly transferred to the environment, the rest of it being collected by the road runoff retention systems. However, road runoff retention ponds have not been designed for deicing salt treatment; they only play a role in the regulation of fluxes before their rejection into the environment. Furthermore, NaCl has a harmful impact on the environment, because of its toxicity to certain aquatic organisms and because it contributes to the increase of trace metal (TM) mobility, which are toxic as well. This shows the need for a specific treatment for these compounds. The objective of this research is to bring better understanding of deicing salt dynamics in a retention pond, but also to investigate the potential use of phytoremediation as a treatment solution for road runoff. A model retention pond was selected; it is located along a highway in Chenevières (Lorraine region, France). The first part of the work focused on the monitoring and the characterization of NaCl transfers in this pond. Water was weekly sampled for 3 years at the pond input and output and NaCl and TM concentrations were measured. Meteorological conditions and salt spreading data were monitored to appraise the salt fraction actually collected by the pond. Results showed that only 25 to 50 % of the spread salt is effectively collected. Moreover, results on NaCl dynamics proved that the pond only plays a role on transient storage and salt dilution before rejection into the environment. Moreover, measurements and analyses of sampled basin sediments and roadside soils were performed to assess speciation and TM mobility in this particular context. In this case, no significant effect of NaCl was recorded except for zinc (Zn); but major ions were mobilized. When it comes to treatments, conventional desalination technologies are too expensive and inappropriate in this context. Then, potentialities of phytodesalination were explored. Three halophyte plants were selected on the basis of specific criteria, allowing their use in road runoff context: Armeria maritima, Atriplex halimus and Atriplex hortensis L. Germination and growth experiments were run in various salinity conditions and in the presence/absence of Zn, in order to assess their tolerance to salt and Zn, as well as their accumulation abilities. These plants showed a high tolerance for NaCl in salinities in the range of those encountered in road runoff existing treatment systems at Chenevières. The three species accumulated significant amounts of NaCl and zinc in their aerial parts. The use of halophytes for phytodesalination of road runoff is a promising technique to address the issue of environmental impact of deicing salts

L’objectif de cette thèse est de caractériser les Rejets Urbains par Temps de Pluie (RUTP) et leur flux au niveau des exutoires d’eaux pluviales de trois sous-bassins majeurs de l'agglomération orléanaise. Pour cela des prélèvements ponctuels d’eau ont été effectués et un modèle conceptuel a été utilisé. Les trois sous-bassins : La Corne (463 ha), l'Egoutier (2080 ha) et Ormes (2256 ha) ont des occupations du sol différentes.D’une manière générale, la conductivité, la demande chimique en oxygène (DCO), la demande biochimique en oxygène (DBO5 et la DBO28), le carbone organique dissout (COD), l'azote total(NT), et les concentrations en anions et cations majeurs étaient plus élevés par temps sec que par temps de pluie indiquant un effet de dilution par les précipitations. Il a été mis en évidence un mélange des eaux pluviales avec des eaux usées dans le sous bassin d’Ormes. L’occupation des sols et les activités anthropiques influencent de manière significative la qualité du ruissellement. Par exemple, dans le sous-bassin de l’Egoutier, la présence d’une zone imperméable (industries et habitations) importante (40% de la surface) est responsable d’une augmentation des paramètresDBO5, DBO28, COD et NT.Les flux aux exutoires des différents paramètres de qualité de l’eau ont été évalués et comparés à ceux issus des quatre principales stations d’épuration (STEP) et à ceux de la Loire. La charge destrois sous-bassins urbains représente environ 166,61% de la charge des quatre STEP. Les trois sous bassins ont un faible impact sur la Loire en termes de flux annuels (environ 1,62% pour les MES par temps de pluie).Deux versions d’un modèle conceptuel dit d'accumulation/lavage-transport ont été évaluées pour estimer les flux de ruissellement des polluants ; la version classique et une version modifiée dans laquelle le paramètre accumulation des polluants a une forme logarithmique. Les performances des modèles étaient acceptables pour les MES et la DCO. Les coefficients de corrélation étaient supérieurs à 90% pour le sous bassin de l’Egoutier, par exemple. Pour les éléments traces métalliques en phase particulaire, la corrélation avec l’expérience était bonne également. D’une manière générale, lorsqu'un flux mesuré était inférieur à 1 kg.ha-1, les modèles n’étaient plus applicables.Des premiers essais de simulation de la qualité et la quantité de RUTP ont été effectués à partir de MIKE URBAN, qui équipe les deux logiciels de modélisation MOUSE et SWMM. Les hydrogrammes ont indiqué que le débit maximum obtenu avec SWMM était toujours inférieur à celui obtenu avec MOUSE. La qualité de l’eau (masse de MES) était toujours plus fortement impactée par le lessivage des MES dans le modèle MOUSE que dans SWMM.Ce travail constitue la première étape du travail d'évaluation de RUTP pour l'Agglomération orléanaise. Il constitue une base solide pour un futur programme de surveillance continue
The objective of this thesis was to characterize urban runoff water at the level of stormwater outletson three major urban sub-basins of the Orléans agglomeration, covering land areas ranging in size from463 to 2257 ha and with contrasted land use. 11 individual rain events were sampled at runoff outletsbetween April 2015 and June 2017 and 10 campaigns were also carried out in dry weather.In general, it was observed that the conductivity, chemical oxygen demand (COD), biochemicaloxygen demand (BOD5 and BOD28), dissolved organic carbon (DOC), total nitrogen (NT), anions andmajor cations were found to be higher in dry weather conditions than in rainy weather. These resultsindicate a dilution effect due to precipitation.A mixture of rainwater and wastewater was also identified in the sub-basin of Ormes. Land use andhuman activities in the sub-basin studied were found to significantly influence the quality of the resultedrunoff from rainfall events. For example, in the Egouttier sub-basin 2, the presence of a large imperviouszone (industrial and residential, 40% of the surface area) was responsible for an increase in the parametersBOD5, BOD28, COD and NT.The flows at the outlets of the different water quality parameters were evaluated and compared withthose from the four main wastewater treatment plants (WWTP) and those from the Loire. The estimatedloads of the three sub-urban basins accounts for approximately 166.61% of the load of the four WWTP.The three sub-basins have a small impact on the Loire in terms of annual flows (about 1.62% for wetweather case).Two versions of a conceptual model of accumulation / washoff were evaluated to estimate pollutantrunoff; the classical version and a modified version in which the pollutant accumulation parameter has alogarithmic form. The performances of the models were found acceptable for the MES and the COD. TheNash-Sutcliffe (NS) coefficients were found as 0.84 and 0.85 for the two versions at the Egouttier subbasin.For trace elements in particulate phase, the correlation with the experimental measured value wasfound good as well. In general, when a measured flow was less than 1 kg.ha-1, the modified model was nolonger applicable.The first simulation tests of the quality and quantity of urban runoff were carried out with MIKEURBAN, which equips both MOUSE and SWMM modeling software. For water quantity, the hydrographsindicated that the maximum flow obtained with SWMM was always lower than that obtained with MOUSE.For water quality, TSS mass was still more strongly impacted by the leaching of TSS in the MOUSE modelthan in the SWMM model.This work can be considered as the first step of the evaluation work of RUTP for the Orléansagglomeration. It provides a solid foundation for a future monitoring program

Les instruments, satellites ou systèmes aéroportés, actuellement utilisés pour la détection et la caractérisation d'hydrocarbure sur la mer sont basés sur des moyens optiques ou radars. Ces moyens présentent une performance dégradée due à une fréquence encore trop importante de fausses alarmes ou à un temps de traitement des données trop conséquent. Les méthodes de détection, d'identification et de quantification des fuites d'hydrocarbures offshores peuvent donc être améliorées en associant robustesse et réactivité. Cette amélioration suppose une compréhension approfondie des phénomènes océanographiques et électromagnétiques à l'œuvre dans cette scène particulière. La thèse s'appuie sur des données regroupant des images optiques et SAR aéroportées ou satellites ainsi que des mesures réalisées en laboratoire. Ce jeu de données permet de vérifier la cohérence des résultats obtenus par modélisation. L'objectif de la thèse est de distinguer une surface de mer polluée d'une surface de mer propre à l'aide de la signature électromagnétique de la surface totale puis de détailler le type et la quantité d'hydrocarbure présent. La thèse se divise en deux domaines, à savoir modélisation océanographique et modélisation électromagnétique. La modélisation océanographique intègre la simulation de la surface rugueuse imitant une surface de mer propre, et polluée. Cette surface de mer doit être générée sur une superficie importante et doit conserver une résolution restituant les petites vagues avec un temps de génération minimal. La partie électromagnétique est centrée sur les modèles asymptotiques de diffusion des ondes électromagnétiques par une interface rugueuse. Ces modèles sont adaptés au contexte de la thèse, complexité de la scène et rapidité du traitement, mais nécessitent plusieurs hypothèses pour être appliqués
Satellites or airborne systems currently used for the detection and characterization of oil slicks on sea surface are based on optical or radar means. These means have a lack of performance due to a too high frequency of false alarms or to an excessively long data processing time. The methods for detecting, identifying and quantifying offshore pollutant can therefore be improved by combining robustness and reactivity. This improvement implies an in-depth understanding of the oceanographic and electromagnetic phenomena at work in this particular scene. The thesis is based on data gathering aerial and satellite images and SAR as well as measurements carried out in laboratory. This dataset makes it possible to check the consistency of the results obtained by modeling. The objective of the thesis is to distinguish a polluted sea surface from a clean sea surface using the electromagnetic signature of the total surface and then to detail the type and quantity of pollutant. The thesis is divided into two domains, namely oceanographic modeling and electromagnetic modeling. Oceanographic modeling integrates the simulation of the rough surface imitating a clean or polluted sea surface. This sea surface must be generated over a large area with a thin resolution. The electromagnetic part is centered on the asymptotic models for the electromagnetic waves diffraction by a rough interface. These models are adapted to the context of the thesis, the complexity of the scene and the speed of processing, but require several hypotheses to be applied

De nouveaux matériaux hybrides " inorganique-organique " pour le captage de polluants organiques (pesticides, HAP) ont été préparés soit par greffage sur des oxydes métalliques, soit par procédé sol-gel. Pour préparer ces matériaux nous avons développé une méthodologie catalytique pour la synthèse des motifs organiques aromatiques. Cette méthodologie repose sur la réaction de couplage de Heck palladocatalysée entre le vinylphosphonate de diéthyle avec des différents halogénures d'aryles en utilisant des catalyseurs homogènes et hétérogènes. Des bons rendements isolés ont été obtenus. En complément, nous avons étudié l'arylation du diéthylacétale de l'acroléine en milieu aqueux qui donne principalement l'ester propanoïque et le cinnamaldéhyde. Nous avons mis en évidence l'influence de différents paramètres (catalyseurs, température, bases, additifs) et montré que l'ajout de cyclodextrines est bénéfique, en augmentant dans la plupart des cas la vitesse de la réaction. Dans le cadre de cette étude, nous avons montré que le remplacement de NaOAc par NH(i-Pr)2 conduisait à une inversion de la sélectivité du cinnamaldéhyde vers l'ester propanoïque. Les matériaux azotés (amine; guanidine; biguanide@oxyde métallique) ont été obtenus soit par greffage des composés bi fonctionnels [fonction azoté]/PO(OEt)2 sur les supports, soit par greffage d'un aminophosphonate suivi d'une condensation en phase solide avec le DIP.La capacités de piégeage de différents pesticides par extraction en phase solide a été évaluée et comparés à celle de deux matériaux courants (charbon actif et Si-C18) connus comme support solide universel dans ce domaine. Nous avons ainsi démontré la complémentarité des différents matériaux dans le piégeage des pesticides.