Détermination des interactions microscopiques entre les actinides et les substances humiques présentes dans l’environnementUne quantité pondérable de plutonium a été introduite dans l’environnement lors d’essais nucléaires ou d’accidents civils. Les zones contaminées, nécessitant une surveillance particulière, sont devenues des lieux d’études très intéressants pour comprendre le comportement du plutonium dans l’environnement. Jusqu’à peu de temps encore, il était admis que le plutonium introduit dans les sols était relativement immobile en raison de sa propension à se sorber fortement sur les roches et de sa faible solubilité dans l’eau. Cependant, des études menées sur des zones contaminées montrent que les substances humiques, omniprésentes dans l’environnement, peuvent influencer la spéciation d’un métal et donc sa migration. C’est pourquoi, il est indispensable de connaître l’influence des substances humiques sur la spéciation du plutonium pour comprendre le transport de celui-ci dans un milieu naturel. Toutefois, en raison de la nature complexe et hétérogène de la matière organique naturelle, il est difficile de décrire de façon microscopique les interactions entre substances humiques et le plutonium. En effet, les substances humiques forment un mélange hétérogène de supra-molécules polydispersées produites par des réactions chimiques ou biochimiques durant la transformation naturelle de matière organique animale, végétale ou microbienne.Le but de ces travaux est d’évaluer à l’échelle de moléculaire les phénomènes de complexation des actinides par la matière organique naturelle. Ces recherches s’organisent autour de deux axes : la caractérisation de dizaines de milliers de molécules dans chaque échantillon de substances humiques naturelles et la détermination des molécules responsables de la vectorisation des actinides dans l’environnement.La mise au point d'une méthodologie a permis de mettre en évidence, pour la première fois, quelques molécules responsables de la complexation des actinides dans des échantillons de matière organique naturelle. Les résultats obtenus montrent l’influence de l’origine du prélèvement de la matière organique sur le type de molécules complexantes. Cette étude montre, également, que la vectorisation des actinides par la matière organique résulte d’une interaction avec un ensemble de molécules présentant des affinités plus ou moins forte pour le métal. Ces résultats semblent être en accord avec les modélisations macroscopiques NICA-DONNAN (approches continue) utilisés actuellement. / Large amount of plutonium has been introduced into the environment as a result of nuclear weapons testing, and nuclear power-plant accidents. Contaminated areas, which need a particular survey, have become a very interesting place to study and understand the plutonium behaviour in the environment. Until few years ago, it was admitted that plutonium introduced into subsurface environment is relatively immobile, owing to its low solubility in ground water and strong sorption onto rocks. However, studies of contaminated areas show that humic substances, which are ubiquitous in environment, can alter the speciation of metal ion, e.g. plutonium, and thus their migration. These humic substances are major components of the natural organic matter in soil and water as well as in geological organic deposits such as lake sediments, peats and brown coals. They are complex heterogeneous mixtures of polydispersed supra-molecules formed by biochemical and chemical reactions during the decay and transformation of plant and microbial remains. The knowledge of the impact of humic substances on the plutonium migration is required to assess their transport in natural systems. However, due to the complex and heterogeneous nature of humic substances, there are a lot of difficulties in the description of microscopic interactions. The aim of this PhD thesis is to evaluate as precisely as possible interactions between actinides and humic substances. This work is divided in two parts: on the one hand humic substances will be separated to identify each component, on the other hand the speciation of actinides with characterized humic substances will be studied. In the first part of this study, new methods are developed to study the speciation of actinides with humic substances using two kinds of mass spectrometers: an ICP-MS and a high resolution mass spectrometer using various ionization devices (ESI, APCI, DART, APPI) in order to determine all active molecules for the complexation.In the second part, a new way of humic substances separation had been developed using an electrophoresis capillary apparatus. This efficient separation technique allows to simplify the characterisation of the complex heterogeneous mixtures without changing speciation of the chemical system.This study will lead to point out some molecules responsible for complexation of actinides by the humic substances.

A ligação de Cu(II) à superfície de espécies mistas e liofilizadas da microalga Spirulina foi estudada em pH 6.0 por titulação potenciométrica com eletrodo íon-seletivo para Cu(II). Três materiais foram estudados: a suspensão completa da alga (Suspensão Total), a água de lavagem obtida por centrifugação da suspensão total (Fração Solúvel) e a suspensão das células lavadas com água (Fração Insolúvel). Os métodos de Scatchard e de Funções Diferenciais de Equilíbrio (DEF) foram usados para tratamento de dados. Os gráficos de Scatchard possibilitaram a determinação de duas classes de sítios de complexação, sendo que os valores de log K* para os sítios mais fortes variaram entre 7,3 e 7,9. Para os sítios mais fracos os valores de log K* foram determinados entre 3,5 e 3,9. As concentrações totais dos sítios de ionização foram determinadas em pH 6,0 por titulação potenciométrica com solução de NaOH, resultando 1,6±0, 1; 1,5±0,5 e 0,92±0,08 mmol g-1 para a Suspensão Total, Fração Solúvel e Fração Insolúvel, respectivamente. O método DEF revelou uma variação linear dos valores de log KDEF em função do log θ (θ = grau de ocupação dos sítios de complexação), sendo que os valores de log KDEF decresceram de 9 para 4 em conseqüência do aumento de log θ de -2,5 para -0,25. Os graus de heterogeneidade determinados por DEF ficaram na faixa entre 0,4 e 0,5 para os três materiais estudados. / The binding of Cu(II) to the surface of mixed species of lyophilized Spirulina was studied at pH 6.0 by potentiometric titration monitored with a copper ion selective electrode. Three materials were studied: the total suspension of alga (Total Suspension), the washing water that resulted from centrifugation of the total suspension {Soluble Fraction), and the water-washed cells (Insoluble Fraction). The Scatchard method and the Differential Equilibrium Functions (DEF) were used for the treatment of the titration data. The Scatchard plots determined two classes of binding sites, with log K* values for stronger sites varying between 7.3 and 7.9. For the weaker sites the log K* values ranged between 3.5 and 3.9. The total concentration of binding sites at pH 6.0 were determined by potentiometric titration with NaOH solution, resulting 1.6±0.1, 1.5±0.5 and 0.92±0.08 mmol g-1 for the Total Suspension, Soluble Fraction, and Insoluble Fraction, respectively. The DEF approach revealed a linear variation of log KDEF as a function of log θ (θ = degree of site occupation), with log KDEF decreasing from 9 to 4 as a consequence of increasing log e from -2.5 to -0.25. The degree of site heterogeneity determined by the DEF approach was between 0.4 and 0.5 for the three materials studied.

Ce manuscrit de thèse présente la synthèse de nanoparticules d’oxyde de fer superparamagnétiques couramment appelées SPIONs servant d’agents de contraste pour l’imagerie par résonance magnétique (IRM) et la génération de chaleur pour la thérapie cellulaire par hyperthermie induite par champ magnétique radiofréquence (HMRF). Le contrôle des tailles et de la distribution en tailles des SPIONs et donc de leurs propriétés magnétiques a été obtenu en utilisant un copolymère arborescent G1 (substrat de polystyrène branché en peigne noté G0, greffé avec des groupements pendants poly(2-vinyle pyridine) ) comme milieu « gabarit », tandis que la stabilité colloïdale et la biocompatibilité des SPIONs ont été apportées par un procédé de poly-complexation ionique grâce à un copolymère double-hydrophile acide polyacrylique-bloc-poly(acrylate de 2-hydroxyéthyle) PAA-b-PHEA. / This Ph.D. dissertation describes the synthesis of superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPIONs) designed to serve as magnetic resonance imaging (MRI) contrast agents and for heat generation in cellular radiofrequency magnetic field hyperthermia (MFH) treatment. Control over the size and size distribution of the iron oxide nanoparticles (NPs), and thus over their magnetic properties, was achieved using a G1 arborescent copolymer (comb-branched (G0) polystyrene substrate grafted with poly(2-vinylpyridine) side chains, or G0PS-g-P2VP) as a template. Good colloidal stability and biocompatibility of the SPIONs were achieved via the formation of polyion complex (PIC) micelles with a poly(acrylic acid)-block-poly(2-hydroxyethyl acrylate) (PAA-b-PHEA) double-hydrophilic block copolymer.

Une solution pour stabiliser les résidus d’extraction minière de latérites nickélifères est de les végétaliser avec des plantes natives de ces sols ultramafiques. L’objectif de cette thèse était d’étudier la réactivité géochimique des stériles miniers nickélifères des massifs de Niquelândia et Barro Alto (Goiás) dans l’optique de mettre en œuvre ce procédé de revégétalisation.La minéralogie et la réactivité des phases porteuses d’ETM dans les stériles ont été déterminées. L’influence du transport et de la composition de la solution au contact du stérile sur la mobilisation du Ni ont ensuite été étudiées par des expériences en colonne saturée et insaturée. Enfin, la comparaison de la composition de la solution circulant dans les sols naturels ultramafiques avec celle circulant dans des parcelles expérimentales de minerais types a permis d’obtenir une première évaluation de l’adaptabilité des plantes aux stériles.Deux phases majeures sont présentes dans les stériles : un matériau garniéritique, principalement composé de smectites ferrifères riches en Ni échangeable (1230 mg kg-1) ; et un matériau limonitique, principalement composé de goethite, pauvre en nickel mobile, mais riche en Cr(VI) échangeable (980 mg kg-1) complexé en sphère interne à la surface des goethites. Goethite et smectite ont servi de modèles pour affiner la détermination des mécanismes impliqués dans la mobilisation du nickel (modélisation PHREEQC). Outre les réactions de complexation de sphère externe et interne cette étude montre que la dissolution des phases minérales (phyllosilicates, oxydes de fer et de manganèse) et l’adsorption des complexes métal-(citrate/EDTA) jouent un rôle important dans la composition de la solution dans les stériles / A way to ensure physical and chemical stability of mining spoils heaps from nickeliferous laterites is to revegetate them using the native vegetation of the ultramafic soils. The aim of this work was to study the geochemical reactivity of nickeliferous mining spoils of Niquelândia and Barro Alto complexes (Goiás) for the further application of such a revegetation process. Mineralogy and reactivity of TME bearing phases in the spoils were determined. The influence of transport and percolating solution composition on the Ni mobilisation were then studied using saturated and unsaturated column experiments. Finally, the comparison of the composition of solution circulating in natural ultramafic soils with those circulating in experimental plots composed of typical mining ores allowed us to have a first evaluation of the adaptability of natural vegetation to spoils. Two main phases are present in the spoils: a garnieritic spoil, mainly composed of ferruginous smectites enriched in exchangeable Ni (1230 mg kg-1); and a limonitic spoil, mainly composed of goethite with little mobile Ni but very high exchangeable Cr(VI) contents (980 mg kg-1) located as outer sphere complexes at the goethite surface. Synthetic goethite and purified smectite served as model phases to refine the characterisation of main reactive mechanisms implied in Ni mobilisation (PHREEQC modelling). Besides outer (smectite, garnierite) and inner (goethite, limonite) sphere complexation reactions, we showed that the dissolution of mineral phases (phylosilicates, goethite and manganese oxides) and the adsorption of metal-citrate or metal-EDTA complexes do have an important role in the composition of the solution circulating in the spoils

Le comportement des actinides dans l’environnement (site miniers, sites de stockagedes déchets et sites contaminés) dépend de l’interaction de ces éléments avec des ligandsprésents dans les différents milieux (air, sol, eaux superficielles et souterraines). Lesinteractions des actinides avec des ligands organiques polyfonctionnels peuvent piéger ceséléments ou au contraire favoriser leur migration.Dans ce travail, le comportement d’actinides aux degrés d’oxydation III, V et VI ensolution aqueuse a été étudié en présence de deux ligands polyaminocarboxyliques : l’acidenitrilotriacétique (NTA) et l’acide iminodiacétique (IDA).L’étude de la complexation du protactinium pentavalent par NTA et IDA a été conduiteselon une double approche : une étude thermodynamique réalisée par extraction par solvant,avec le protactinium à l’échelle des traces (C233Pa < 10-10 M) et une étude structurale, avecle protactinium en quantité pondérable (C231Pa ≈ 10-3 M), réalisée par Spectroscopied’Absorption des rayons X (SAX) et complétée par des calculs de chimie quantique.Les variations du coefficient de distribution de Pa(V) dans le systèmeTTA/Toluène/ HClO4 / NaClO4 /Pa(V)/ligand en fonction de la concentration de ligands àplusieurs températures et/ou acidités ont permis de déterminer la stœchiométrie maximale et lacharge moyenne des complexes Pa(V)-NTA et Pa(V)-IDA ainsi que les constantes de formationassociées à chaque espèce. Une stœchiométrie maximale de 2 a été observée pour les deuxsystèmes. Pour le système Pa-NTA, les deux complexes successifs prédominants dans la phaseaqueuse sont une espèce neutre PaO(NTA) pour le complexe (1:1) et une espèce de charge -3pour le complexe (1:2) qui pourrait correspondre à PaO(NTA) -:R. Une étude complémentairepar Electrophorèse Capillaire couplé à un spectromètre de masse (EC-ICP-MS) a permis deconfirmer la charge (-3) du complexe Pa − (NTA)-. Pour le système Pa-IDA, les résultats ontmontré la formation successive de deux complexes positifs PaO(IDA)3+ et PaO(IDA)+2.Lagéométrie de coordination et les distances interatomiques des complexes de stœchiométriemaximale ont été déterminés à partir de calculs DFT ou de dynamique moléculaire.L’étude de la complexation d’actinides trivalents (Am et Cf) et hexavalents (Np et Pu)par IDA a été réalisée par EC-ICP-MS. Les variations de la mobilité électrophorétique globaleen fonction de la concentration en IDA-R ont permis de déterminer les constantes de formationdes actinides avec IDA. Les constantes de formation des complexes de stœchiométrie (1:1)sont rapportées pour Am (III) et Cf (III). Concernant les complexes Np (VI) et Pu (VI) avecl'acide iminodiacétique, les constantes de formation des complexes de stœchiométriques (1:1)et (1:2) ont été déterminées. / The behaviour of actinides in the environment (in the surroundings of uranium miningsites, waste storage or contaminated sites) depends on the interaction of these elements with theorganic ligands present in these different systems. The interactions of actinides withpolyfunctional organic ligands could trap the element or inversely, favour their migration.In this work, the behaviour of actinides (III, V and VI) in aqueous solution was studied in thepresence of two polyaminocarboxylic ligands: nitrilotriacetic acid (NTA) and iminodiaceticacid (IDA).The study of the complexation of pentavalent protactinium by NTA and IDA was conductedaccording to a dual approach. A thermodynamic study carried out by liquid-liquid extraction inthe system TTA/Toluene/HClO4/NaClO4/Pa(V)/ligand, with protactinium at tracer scale (C233Pa< 10−10 M), has been implemented in order to determine the stoichiometry, the mean charge ofcomplexes and the associated formation constants. A structural approach with protactiniumin weighable quantity (C231Pa≈ 10−3 M) was conducted in order to determine the coordination geometry of complexes and interatomic distances.The variations of the distribution coefficient D of Pa(V) as a function of nitrilotriacetateconcentration enabled to determine that the maximum stoichiometry for the Pa-NTA and Pa-IDA systems is 2. For the Pa-NTA system, the two successive complexes predominant in theaqueous phase are a neutral species for (1:1) complex PaO(NTA) and charge -3 for the (1:2)which may correspond to PaO(NTA) -:R. In addition, Capillary Electrophoresis InductivelyCoupled Plasma Mass Spectrometry experiments have been performed to confirm the charge (-3) for the maximum stoichiometry complex. For the Pa-IDA system, the results have shownthe successive formation of two positive complexes PaO(IDA)3+ and PaO(IDA)+2. Optimized structures of Pa-NTA and Pa-IDA complexes were established using DFT or molecular dynamics calculations.The complexation of trivalent (Am and Cf) and hexavalent (Np and Pu) actinides with IDA was performed by Capillary Electrophoresis coupled with Inductively Coupled Mass Spectrometry(CE-ICP-MS). The variations of overall electrophoresis mobility of actinides species as function of CIDA2 allow the determination of the formation constants of actinides IDAcomplexes. The formation constants of complexes with (1:1) stoichiometry are reported forAm(III) and Cf(III). Concerning the complexes Np(VI) and Pu(VI) with iminodiacetic acid,formation constants of (1:1) and (1:2) stoichiometry complexes were determined

The report summarizes the results obtained by the Institute of Resource Ecology of the Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf within the BMWi-financed Joint Research Project “Geochemical retention of radionuclides on cement alteration phases (GRaZ)”. The project focused on the retention behavior of Ca-bentonite and cementitious material, both constituents of the geo-engineered barrier of deep geological repositories for high-level radioactive waste, towards radionuclides. Specifically, the influence of increased salinities and of hyperalkaline conditions on interaction processes in the system radionuclides – organics – clay/cementitious materials – aquifer was studied. For this purpose, complexation, sorption and desorption studies were performed at alkaline to hyperalkaline pH conditions (pH 8-13) and under variation of the ionic strength (0.1 to 4 M) applying complex solution compositions. For the U(VI) citrate system molecular structures dominating in the pH range 2-9 were studied spectroscopically (NMR, UV-Vis, FT-IR). As dominating species 2:2, 3:3, 3:2 and, above critical concentrations also 6:6 and 9:6 U(VI) citrate complexes were identified or confirmed and complex formation constants were determined. U(VI) sorption on Ca-bentonite at (hyper)alkaline conditions in mixed electrolyte solutions was studied by means of batch sorption experiments. The U(VI) retention on Ca-bentonite was shown to be very effective at pH>10, even in the presence of carbonate and despite the prevalence of anionic aqueous uranyl species. The presence of two independent U(VI) surface complexes on Ca-bentonite at pH 8-13 was shown by site-selective TRLFS and EXAFS spectroscopy. The sorption of anionic uranyl hydroxide complexes to the mineral surface was shown to be mediated by calcium cations. In further experiments, the effect of isosaccharinic acid (ISA) and polycarboxylate ether (PCE) on U(VI) and Eu(III) sorption, respectively, on Ca-bentonite was studied. An effect of ISA on U(VI) sorption on Ca-bentonite only occurs when ISA is present in very high excess to U(VI). The effect of PCE, as a commercial cement superplasticizer, on Eu(III) sorption onto Ca-bentonite was negligible already at moderate ionic strengths. The retention of U(VI) and Cm(III) by various C-(A-)S-H phases, representing different alteration stages of concrete, was studied by batch sorption experiments. Sorbed or incorporated actinide species were identified by TRLFS. The stability of U(VI) and Cm(III) doped C-(A-)S-H phases at high ionic strengths conditions was studied in solutions simulating the contact with North German claystone formation water. Potential changes of actinide speciation as well as formation of secondary phases due to leaching effects were followed spectroscopically. The results of this project show that both bentonite and cementitious material constitute an important retention barrier for actinides under hyperalkaline conditions and increased ionic strength.

Master of Science / Department of Geology / Sambhudas Chaudhuri / Rare earth element (REE) concentrations were measured in a source (reference) clay Ca-smectite standard and in the roots, stems, and leaves of a species of poplar plant (Populus eugenei). The poplar plant was grown in the clay standard under controlled laboratory conditions during a period of about three months. REEs were shown to fractionate in the clay mineral and plant materials with greater fractionation observed in plant materials. The REE data provide insight into the process of weathering of clay minerals such as a Ca-bearing smectite and provide insight into the degradation of and the composition of clay minerals in the plant environment. The degradation process is not followed by significant interlayer ion exchange effect on remaining clay minerals in the root environment. REEs were found to be transported into complex forms, potentially as REE-carboxylic anion pair complexes. The plant materials in this study were in general heavy REE (HREE) enriched relative to the source clay minerals due to the complexation effect. The REE anomalies observed in this study, in addition to the Ce and Eu anomalies, may be explained by the selective uptake by the plant by an enzyme effect rather than due to the influence of oxidation-reduction. The enzyme influence was more evident in the REE distribution when compared among the plant organs. These REE characteristics described for the plants may eventually be incorporated with data from numerous other studies and also used as a guide in the assessment of the contribution of plant materials to dissolved REE content in surface water and groundwater.

Oral delivery of insulin used for the management of Type 1 Diabetes could be referred to as one of the major long term goals of diabetes research. However, the bioavailability of orally administered insulin is significantly compromised by enzymatic degradation in the GI tract and poor enteral absorption of the protein due to its macromolecular size and hydrophilicity. Nano-sized polymer-protein polyelectrolyte complexes (PECS) formed by electrostatic interactions between insulin and Polyallylamine-based polymers at pH 7.4 have been adapted to facilitate oral insulin delivery. Polyallylamine (15kDa) was quaternised by methylation of its primary amines using methyl iodide to yield quaternised Paa (QPaa). Average level of polymer quaternisation was determined by elemental analysis and was found to be 72 ± 2mol%. Subsequent thiolation of Paa and QPaa using two different thiolation procedures involving carbodiimide mediated conjugation to N-acetylcysteine (NAC) and modification of the polymers using 2-iminothiolane hydrochloride yielded their respective NAC and 4-thiobutylamidine (TBA) conjugates: Paa-NAC/QPaa-NAC and Paa-TBA/QPaa-TBA. Estimation of the free thiol content of these thiomers by iodometric titration showed that both Paa-NAC and QPaa-NAC displayed 60 ± 1.2 and 60 ± 4.3ìmol free thiol groups per gram polymer, while Paa-TBA and QPaa-TBA conjugates displayed 490 ± 18 and 440 ± 21ìmol free thiol groups per gram polymer respectively. Mixing optimal mass ratios of each polymer and insulin in Tris buffer at pH 7.4 resulted in the formation of soluble nanocomplexes. Complexes were characterised by transmittance measurements, particle size analysis, zeta potential, complexation efficiency, and transmission electron microscopy (TEM). Stable polymer-insulin complexes were observed to have hydrodynamic sizes between 50-200nm, positively charged zeta potential values ranging between 20-40mV and high insulin complexation efficiency (> 90%). Complexation of insulin with TBA conjugates however appeared to alter insulin conformation affecting the detection of complexed insulin by HPLC. TEM analysis revealed the formation of bilayered nanovessicles as well as conventional single-layered nanoparticles on complexation of insulin with QPaa and thiolated Paa/QPaa derivatives. In-vitro assessments of enzyme-protective effect of QPaa, Paa-NAC and QPaa-NAC insulin complexes showed that when compared to a free insulin control, all the aforementioned complexes could protect insulin from degradation by trypsin and á-chymotrypsin, but not from pepsin. In-vitro mucin adsorption assays showed that all polymers exhibited a similar mucoadhesive profile with their corresponding insulin PEC, with thiolated Paa derivatives adsorbing >20% more mucin than Paa. Thiolation of QPaa did not result in a noticeable improvement in its mucoadhesive capacity indicating that polymer-mucin thiol-disulphide interactions may be hindered by the presence of quaternary groups. The IC50 of each polymer was determined by MTT assays carried out on Caco-2 cells with or without the inclusion of a 24-hour cell recovery period. An MTT assay conducted without a recovery period indicated that quaternisation of Paa was associated with a 6-fold improvement in its IC50; also cells subjected to a 24-hour recovery period following treatment with QPaa (0.001-4mgml-1) showed no signs of toxicity. Thiolation of Paa resulted in slight (≤ 2 fold) improvements in IC50, while thiolation of QPaa resulted in a decrease in IC50 values obtained both with and without a cell recovery period. Each polymer was subsequently labelled with rhodamine B isothiocyanate (RBITC) and complexed with fluorescein isothiocyanate (FITC)-insulin. Monitoring uptake of these complexes by Caco-2 cells using fluorescence microscopy with DAPI staining indicated that uptake of QPaa and QPaa-TBA complexes was mainly intracellular being localised within the perinuclear area of cells highlighted by DAPI. Hence, intracellular uptake of PECS by Caco-2 cells was enhanced by Paa quaternisation and TBA-based thiolation of QPaa.

Les recherches de rendements agricoles de plus en plus élevés conduisent à l'utilisation des engrais chimiques et des produits phytosanitaires. L'utilisation non raisonnée de ces intrants agricoles a pour conséquences la pollution des sols, des eaux de surface et des eaux souterraines. Les recherches sur l'élaboration de nouveaux types de fertilisants écologiques et le devenir des polluants organiques dans l'environnement s'avèrent importantes. C'est dans ce cadre que se situe notre travail. La première étape de ce travail a été l'extraction et la caractérisation des substances humiques naturelles. Celles-ci ont été extraites d'un sol de Lomé (AHSL, AFSL), d'un sol de Badou (AHSB, AFSB) et d'un compost (AHC, AFC) élaboré à partir de déchets biodégradables. Les caractérisations de ces substances d'une part par analyse élémentaire et dosage du carbone organique total et d'autre part, par des méthodes physico-chimiques (ultraviolet-visible, Microscopie Electronique à Balayage, Infra Rouge) ont prouvé les caractères organique et humique de ces échantillons. Dans la deuxième partie, la dissolution des phosphates naturels de Hahotoé - Kpogamé (Togo) par des acides conventionnels (minéraux et organiques) et des substances humiques naturelles a été réalisée. Les résultats obtenus ont permis de montrer que : - la dissolution de l'apatite en milieu fortement acide est due essentiellement à l'attaque des ions hydronium. C'est d'ailleurs le seul effet de dissolution des acides minéraux; - la dissolution du minerai en milieux faiblement acide et alcalin par les solutions organiques est due à la complexation des ions métalliques (Ca2+) par les groupements fonctionnels. Le mécanisme des cette dissolution a été mis en évidence par des dosages conductimétriques et potentiométriques. Le pouvoir complexant de ces solutions augmente avec le pH. Ce mécanisme de complexation des substances humiques vis-à-vis des ions métalliques en général et du calcium en particulier peut donc être utilisé pour l'élaboration de nouveaux types d'engrais à base de la matière organique biodégradable et du phosphate naturel. Parallèlement aux études de dissolution, la dernière partie de notre travail a consisté à évaluer les capacités des substances humiques à photodégrader les polluants organiques. Les résultats obtenus montrent clairement que les acides humiques utilisés sont des inducteurs efficaces qui permettent la photodégradation de polluants organiques sous excitation solaire. Cette photodégradation est due à la formation par la matière organique des espèces réactives telles que l'oxygène singulet, les radicaux hydroxyles et les états excités à caractère triplet. En application de ces résultats, une étude de la photodégradation du profenofos (O(4-bromo-2- chlorophényl), O-éthyl, S-propylphosphorothioate) qui est un polluant organochloré utilisé dans la culture cotonnière au Togo par ces substances humiques a été réalisée. Les résultats montrent effectivement la transformation du polluant. Cette transformation est ralentie en milieu désoxygéné et en présence du propan-2-ol qui piège les radicaux hydroxyle issus des substances humiques. Ceci montre que ces radicaux sont à la base de la photodégradation du polluant organique. L'identification des intermédiaires dans les conditions diverses nous a conduit à proposer des structures des produits issus de la phototransformation.

Les substances humiques sont des macromolécules possédant de nombreux sites pouvant chélater les métaux. De petites molécules organiques de faibles masses molaires leur sont associées. Bien que minoritaires, elles sont plus mobiles dans les sols et constituent un vecteur essentiel dans le transport des métaux. Les spectroscopies UV - visible et de fluorescence ont permis de déterminer la composition et la stabilité des complexes formés entre l'acide caféique et Al (III) en milieu aqueux à pH 5 et 6,5. On constate qu'une augmentation de pH favorise les complexes de haute stoechiométrie. La complexation d'Al (III) par l'acide humique et la compétition entre cette macromolécule et l'acide caféique ont également été étudiées. Lors de la complexation du métal sur l'acide humique, l'extinction de la fluorescence a permis de déterminer la constante de Stern Volmer. Une interaction entre les deux acides ainsi qu'un partage d'Al (III) pour arriver à un état quasi équilibré ont été observés.