Landfill leachates are a concern in the Pacific Region where they may contribute contaminants to the coastal marine environment. Poor waste management and pollution of coastal waters are amongst the major environmental problems in Kiribati, particularly in South Tarawa. An investigation of areas adjacent to coastal landfill sites; Betio, Kiribati and Auckland, New Zealand was undertaken. The Kiribati case study investigated metal contamination in marine sediments at an operational landfill while the New Zealand study was adjacent to a coastal landfill decommissioned in the 1970s. Surficial sediments (top 15 cm) were collected along transects. At both the New Zealand and Kiribati sites, 3 transects adjacent to the landfill and 1 control transect were sampled. The sediments were analyzed for particle size distribution, organic matter content, and Cd, As, Cr, Cu, Pb, Hg, Ni and Zn concentrations. The pH was also measured. The Kiribati study site had a groundwater pH of 7.14 - 8.85, and sediment materials were dominated by sand with a low organic matter content (1.60 - 2.21 %). At the Kiribati sites Cd, As, and Ni were below the detection limits. The Cr, Cu, Pb and Zn concentrations were lower at the Kiribati control transect than the landfill transects. Cr level decreased away from the landfill indicating the landfill as a possible source. However, Cu and Zn did not show any distribution pattern suggesting other potential sources (port and shipwrecks) may have contributed to the elevated levels. At the Kiribati landfill and control transects the Cr, As, Cd, Cu, Pb, Ni, and Zn concentration were below the Effects Range-Low (ERL) and the threshold Effects levels (TEL) of the Sediment Quality Guidelines (SQCs) of the National Oceanographic and Atmospheric Administration (NOAA) and the Florida Department of Environmental Protection, indicating no potential adverse ecological effects on the biota. At the Kiribati control site the Cr, As, Cd, Cu, Pb, Ni and Zn concentrations were within the background ranges published for clean reef sediment but the concentration at the landfill transects exceeded the background ranges. The concentration of mercury at both the control and landfill transects in Kiribati exceeded the Effects Range-Median (ERM) and the Probable Effects Level (PEL) of the SQGs indicating potential adverse ecological effects on the local benthic communities. The New Zealand study site sediments had a pH of 6.22 - 7.24, and comprised up to 90 % clay/silt, with an organic matter content of 5 - 22 %. At the New Zealand landfill transects Arsenic concentrations decreased away from the landfill indicating the landfill as a possible source. Other metals such as Cr did not show a pattern of distribution along the transects, or with depth, suggesting that the landfill was not the only source of these metals. There was a weak correlation between organic matter content, particle size distribution, and metal enrichment. At the New Zealand site, there were no marked differences in metal concentrations between the landfill and control transects suggesting the landfill was not the only source of metals and that the wider urban or industrial run-off may have contributed. All the metal concentrations, except Hg and Zn, exceeded the ERL and the TEL values indicating the potential for adverse ecological effects of metals on the benthic communities. At the New Zealand site the Hg and Zn concentrations exceeded both the ERM and PEL of the SQGs and are considered highly contaminated.

The most important priority for the management of Australian drinking water catchments is the control of pathogen loads delivered to raw water reservoirs and treatment plant intakes. A process-based mathematical model was developed to estimate pathogen catchment budgets (PCB) for Cryptosporidium, Giardia and E. coli loads generated within and exported from catchments. The model quantified key processes affecting the generation and transport of microorganisms from humans and animal excreta using land use and hydrologic data, and catchment specific information including point sources such as sewage treatment plants and on-site systems. The PCB model was applied in the Wingecarribee catchment, Sydney and used to predict and rank pathogen and indicator loads in dry weather, intermediate (<30 mm in 24 h) and large wet weather events (100mm in 24 h). Sensitivity analysis identified that pathogen excretion rates from animals and humans, and manure mobilisation rates were the most significant factors determining the output of the model. Comparison with water quality data indicated that predicted dry weather loads were generally within 1-2 log10 of the measured loads for Cryptosporidium and E. coli and within 1 log10 for Giardia. The model was subsequently used to predict and rank pathogen and indicator loads for the entire (16 000 km2) Sydney drinking water catchment.

The Australian and New Zealand Environment and Conservation Council (ANZECC) and the Agriculture and Resource Management Council of Australia and New Zealand (ARMCANZ) have announced that the 1997 review of the Australian Water Quality Guidelines will include for the first time, consideration of sediment quality guidelines. For this reason, it is timely to review the methods for establishing such guidelines, and the manner in which they could be used in managing the quality of sediments in Australian rivers, lakes and drainage systems. In this thesis, the problem of the development of sediment quality guidelines is introduced and basic questions relating to the development of such guidelines are addressed. The importance of sediment monitoring and sediment quality assessment in aquatic ecosystem management is demonstrated, and the role of sediment quality guidelines in the process of sediment quality assessment is discussed. The arguments considered in this thesis are illustrated by specific reference to the setting and use of sediment quality guidelines for heavy metal contamination. A number of physico-chemical factors (grain size distribution, pH, redox potential, alkalinity and hardness, salinity, organic matter) can affect the bioavailability and toxicity of contaminants in sediments, and these factors may vary spatially and temporally within and between sediment deposits. Changes in physico-chemical conditions as a result of natural or anthropogenic processes may lead to major changes in bioavailability of sediment contaminants. The variability of these physico-chemical factors has ramifications for the way in which sediment quality guidelines are derived and used. Factors affecting the way in which toxicity is measured (test species chosen, toxicological end-point measured, duration of test relative to life-cycle), and toxicity data is interpreted, are also important to the development of useful sediment quality guidelines. All of these factors must be taken into account in deriving sediment quality guidelines for Australian conditions. The large number of factors affecting the sensitivity and efficiency of sediment quality guidelines means that a simple set of numerical guidelines, as has been used in the past, is not appropriate. A multi-step assessment procedure will be required. Methods of setting sediment quality guidelines that have been used by authorities in overseas jurisdictions were reviewed. Advantages and disadvantages of the various methods were compared. None of the methods used overseas has been shown to be applicable to Australian conditions. In the absence of a suitable method for deriving Australian sediment quality guidelines in the short term, the adoption of the Canadian Interim Sediment Quality Guidelines as interim sediment quality guidelines for Australia is recommended. Sediment quality guidelines need to be viewed in the context of the overall environmental management process, of which they form an integral part. The policy background to environmental management in Australia, and the management frameworks that have been put in place to implement the policy, are outlined. The AS/NZS/ISO 14000 series of standards for environmental management systems provides a framework which is consistent with the principles and objectives of environmental management in Australia. It therefore provides an appropriate framework within which to develop and use sediment quality guidelines. Within the broad AS/NZS/ISO 14000 policy, a framework for the development and use of sediment quality guidelines is proposed, which will provide a technically and legally defensible basis for the management of aquatic sediments in Australia, in the short term and long term. The proposed framework involves the setting of Interim Sediment Quality Guidelines for Australia, based on the best scientific knowledge currently available. The framework recognises that the factors affecting the bioavailability and toxicity of sediment contaminants are complex, and that the current level of knowledge of sediment processes is incomplete. Therefore, a conservative approach to setting guidelines is taken, and a highly sensitive guideline based on that used in Canada, is proposed. The framework further recognises that this approach will lead to over protection of the environment in some cases, so a "Decision Tree" approach is taken. The "decision tree" allows the consideration of more complex interactions than can be incorporated into simple numeric guidelines, while attempting to simplify the assessment process. In keeping with the ISO 14000 series of standards for environmental management, the framework also explicitly includes steps designed to ensure that monitoring data are regularly collated, and analysed, and where necessary, guidelines are able to be updated in light of new knowledge gleaned from the review process. The proposed framework is appropriate to, and supportive of, the principles of environmental management as set out in Australian Government policy documents, inter governmental and international agreements, and legislation. It provides a basis for the on-going collection of data suited to increasing our understanding of the factors influencing the behaviour of contaminants in sediments, and thereby lead to continual improvement in sediment quality guidelines for use in Australian conditions.

Cette thèse vise à connaître et expliquer l'impact de la contamination moléculaire sur l'endommagement laser des optiques en silice d'un laser de puissance tel que le Laser Méga Joule (LMJ). L'une des causes de l'endommagement prématuré de ces optiques est l'adsorption de polluants moléculaires ou particulaires à leur surface. Dans le contexte particulier du LMJ, nos conditions d'études laser sont des fluences supérieures à 10 J/cm², une longueur d'onde de 351 nm et une durée d'impulsion de 3 ns pour une irradiation en monocoup. Des prélèvements moléculaires, l'analyse du dégazage des matériaux, et l'identification de la contamination condensée sur les surfaces des optiques présentes dans des environnements jugés critiques, ont permis de déterminer certains polluants critiques. Des expériences de contamination contrôlée impliquant ces polluants ont alors été menées afin de comprendre et modéliser leur effet sur l'endommagement laser des optiques. Ceci nous a conduits à proposer plusieurs mécanismes supposés.

L'accumulation de métaux toxiques dans le sol est principalement héritée de matériaux parents ou d'éléments résultant de l'activité humaine. Par conséquent, de nouvelles techniques sont en cours d'élaboration pour remédier à ces contaminations dans les sols pollués, telles que la phytoremédiation et la stabilisation in situ. La stabilisation in situ est une technique commune de réduction des effets négatifs des métaux et métalloïdes, tels que As, Cr, Cu, Cd et Zn dans les sols contaminés par l'ajout d'amendements. L'application de matières alcalines telles que les laitiers d'aciéries et un laitier modifié enrichie en phosphates dans le sol constitue un outil prometteur pour la réduction de la mobilité et la biodisponibilité des éléments traces dans les sols contaminés ainsi que pour l'assainissement du sol et l'amélioration de ses propriétés physique, chimique et minéralogique, ainsi que la production végétale.

Les profils verticaux des concentrations, les sources et la mobilité de Pb, Cd et Hg ont été étudiés dans des carottes sédimentaires prélevées en trois sites typiques de la côte libanaise (Akkar, Dora et Selaata). Akkar est un site éloigné de toute influence directe de contamination chimique, Dora est soumis à l

Une technique de « spikage », ou dilution d'isotopes stables multi-élémentaire, a été développée afin de quantifier et caractériser simultanément les compartiments échangeables de Cd, Zn, Cu, Ni et Pb dans des sols contaminés. Cette technique a été ici validée par comparaison avec les résultats de spikage d'isotopes radioactifs de Cd, ainsi que ceux d'extractions chimiques. Par ailleurs, une étude intégrée des signatures isotopiques du Zn (δ66Zn) dans plusieurs compartiments d'écosystèmes contaminés (sites métallurgiques de Viviez-Decazeville, S.-O. France et de Kempen, N.-E. Belgique) permet de proposer un schéma cohérent des différents fractionnements isotopiques de Zn liés à son traitement métallurgique. L'existence de différents δ66Zn pour le zinc « enrichi » et « résiduel » s'avère donc un outil puissant de localisation de sources de contamination métallurgique. Ces résultats démontrent l'efficacité des isotopes stables comme traceurs de processus et de source de contamination.

Le Platreef est une formation noritique contenant des minéralisations en Éléments du Groupe du Platine. Elle se situe en bordure de la partie septentrionale du complexe du Bushveld. Afin de définir les spécificités de cette unité marginale, nous avons tout d'abord étudié des échantillons pouvant servir de point de comparaison : ils proviennent d'une zone centrale de l'intrusion, le forage de Bellevue. Les données en isotopie de l'oxygène indiquent des valeurs de δ18O proches de 6,5 à 7 ‰ et homogènes à travers la pile magmatique. Ces valeurs, plus lourdes de 1 à 1,5 ‰ que celles des autres produits issus du manteau du Kaapvaal, sont l'indice d'une contamination crustale à l'échelle de tout le complexe. L'isotopie de l'hydrogène et les teneurs en eau témoignent de cumulats peu ou pas altérés. <br /><br />Sur la base de critères pétrographiques et géochimiques, le Platreef apparaît beaucoup plus affecté par des phénomènes d'assimilation et de circulations de fluides. Il a été échantillonné sur 4 sites, en contact avec différentes roches encaissantes : granites Archéens, dolomies, quartzites et cornéennes. Les xénolithes calco-silicatés sont omniprésents dans ces portions du Platreef. Une contamination par des liquides de fusion partielle du granite est également mise en évidence. Les cumulats les plus affectés par l'altération se trouvent au contact des granites, qui constituent l'encaissant le plus fracturé. <br /><br />À l'échelle du complexe, le rapport fluide/roche des interactions est très faible : les circulations ont été confinées à des chenaux préférentiels. Les caractéristiques isotopiques et géochimiques des fluides ne correspondent pas à celles des eaux météoritiques. Ils étaient probablement originaires des formations sédimentaires proches et ont été expulsés lors de la perturbation thermique due à la mise en place des magmas du Bushveld. Ils contenaient du chlore et du CO2 leur permettant de jouer un rôle dans la distribution des PGE.

La corrosion des parties métalliques du circuit primaire des centrales REP engendre la formation de produits de corrosion. Ceux-ci peuvent circuler dans le circuit primaire sous forme de particules colloïdales ou d'espèces dissoutes qui peuvent être activées lors de leur passage sous flux puis adhérer sur les parties métalliques des circuits et sur les gaines des assemblages combustible. Le dépôt des particules ou d'ions activés sur les zones hors flux est alors responsable de la contamination surfacique. Afin d'avoir une meilleure maîtrise de la contamination, la caractérisation (surface spécifique, granulométrie, PCN...) des différentes particules présentes dans le circuit primaire ainsi que l'étude des interactions des produits de corrosion entre eux ou avec les parois (adhésion, sorption...) est nécessaire. Les espèces prises en compte dans cette étude sont, pour les particules : les ferrites de cobalt et de nickel ainsi que la magnétite, pour les matériaux du circuit primaire : l'Inconel 690, le Zircaloy 4 et l'acier inoxydable 304L. La sorption du cobalt et du nickel, principaux responsables de la contamination surfacique, sur les différents produits de corrosion a été réalisée expérimentalement et modélisée grâce au code de calcul ECOSAT. L'évolution de leur charge de surface a également été étudiée. Les données obtenues alimenteront, in fine, différents codes permettant la modélisation de la contamination dans les circuits en tenant compte de l'hydraulique. Le phénomène de sorption est en compétition avec celui de précipitation pour des teneurs en ions supérieures à 10-5 M et un pH élevé. Le dépôt des produits de corrosion, ayant subi ou non la sorption, est favorisé sur une large gamme de pH et quelque soit l'épaisseur de la couche d'oxyde à la surface des matériaux métalliques du circuit. La modélisation confirme que l'hydraulique est à prendre en compte lors de l'étude des phénomènes de dépôt.

Graduation date: 1993