Water quality protection in Barbados is provided by means of a zoning policy defined on bacteriological travel-times, based on matrix groundwater flow; and without consideration of neither: surface/subsurface water karstic-hydrology-dynamics (which characterise the island of Barbados), nor chemical pollution-transport and -fate in surface water, which is the main source of groundwater recharge for the island. This thesis explores the institutional frameworks, as well as the physical data necessary to implement the use of a spatial, tightly-coupled Decision Support System for water quality protection and management in Barbados. While a technical DSS application is provided for demonstration purposes, focus is placed on the imminent importance of establishing a National Spatial Data Infrastructure, and on the necessary enhancement of institutional frameworks to meet the requirements for a DSS implementation at the national level. It is concluded that under current institutional and data quality, availability/accessibility conditions such an endeavour will not be possible. / La protection de la qualité de l'eau sur l'île de la Barbade est assurée par une politique de règlement de zonage définie par la mesure du temps de propagation bactériologique basée sur une matrice d'écoulement des eaux souterraines. Cette politique ne tient ni compte des dynamiques du système hydrologique-karstique des eaux souterraines/de surface (qui caractérisent la Barbade), ni du transport des polluants chimiques aboutissant en eaux de surface qui représentent la principale source de réalimentation des réserves d'eaux souterraines de l'île. Cette thèse explore les cadres institutionnels ainsi que les données physiques nécessaires pour mettre en application un système spatiale d'Appui à la prise de décision pour la protection de la qualité et la gestion de l'eau avec un système complexe de logiciels associés à l'aménagement du territoire de l'île de la Barbade. Tandis qu'une application technique SDD est fourni à des fins de démonstration, l'accent est mis sur l'importance imminente d'établir une Infrastructure Nationale de Données Géographiques, ainsi que la nécessité de renforcer le cadre institutionnel pour répondre aux exigences de le mise en pratique d'un SDD au niveau national. Il est conclu que due à la qualité des données et l'état actuel des cadres institutionnels que les conditions de disponibilité/accessibilité d'une telle entreprise ne sera pas possible.

Polybrominated diphenyl ethers (PBDEs) are one type of brominated flame retardant commonly used in industrial and domestic items. Their lipophilic and persistent properties and global occurrence in wildlife are cause for concern, especially for those at the top of the food chain, such as raptorial birds. This study consisted of dietary or in ovo exposure of captive American kestrels (Falco sparverius) to one of two environmentally relevant levels (high and low exposures) of the pentaBDE mixture, DE-71. Maternal retinol levels were reduced in the low-exposure group after three weeks of exposure and were associated with fewer hatchlings and increasing in ovo BDE-17 concentrations. The in ovo exposure affected the retinol levels of nestling kestrels and altered their thyroid hormones and the functioning of their thyroid system. These parameters were associated with in ovo concentrations of various BDE congeners, body mass, and feather growth. These findings are consistent with the reduced reproductive success of these birds and the altered growth of their young. / Les éthers de diphényle polybromé (EDPB) sont un type d'ignifuge bromé couramment utilisé dans les produits industriels et domestiques. Leurs propriétés lipophiles et persistantes ainsi que leur distribution mondiale dans la faune sont causes de préoccupation, surtout à l'endroit des espèces qui occupent le sommet de la chaîne alimentaire, tels que les oiseaux de proie. Cette étude comporta une exposition par voie alimentaire ou ovo de crécerelles d'Amérique captives (Falco sparverius) à l'un parmi deux niveaux écologiquement pertinents (expositions haute et faible) du mélange pentaEDB, DE-71. Les niveaux maternels de rétinol ont été réduits dans le groupe à faible exposition après trois semaines d'exposition et ont été associés à une réduction dans le nombre de poussins et à des concentrations ovo croissantes de EDB-17. L'exposition ovo a affecté les niveaux de rétinol chez les crécerelles juvéniles et a altéré leurs hormones thyroïdiennes et le fonctionnement du système thyroïdien. Ces paramètres ont été associés aux concentrations ovo de divers congénères EDB, à la masse corporelle et à la croissance des plumes. Ces résultats sont en accord avec le succès reproducteur réduit de ces oiseaux et l'altération de la croissance chez leur progéniture.

The purpose of this research was to determine the magnitude and direction of carbon exchange resulting from a boreal forest being flooded for hydroelectric purposes and to determine the net reservoir effect. In this study, carbon dioxide fluxes were measured from March 29th 2007 to November 30th 2008 in a mature black spruce forest and a flooded forest in Eastmain-1, James Bay, Quebec, Canada using eddy covariance towers. The unburned mature boreal forest was selected to act as a pre-flooded analogue site to the newly impounded hydroelectric reservoir. Flux tower measurement of the net ecosystem exchange (NEE) showed that the forest was a carbon sink during the growing seasons (DOY 102-304 in 2007 and 104 to 305 in 2008) with a similar cumulative NEE for both years, varying from -115.6 g C m-2d-1 in 2007 to -122.5 g C m-2d-1 in 2008. When compared to the pre-flooded site, flux measurement over the reservoir revealed that this flooded environment was a constant emitter of CO2 throughout the study period. Two seasonal peaks of emissions were identified during the year defined as December 2007 to November 2008. The first occurred during the ice break up in the last week of May 2008 (DOY 143-152) with 1.78 ± 0.09 g C m-2d-1 and the second corresponded to the reservoir turnover at the end of August and September 2008 (DOY 229-274) with 1.27 ± 0.03 g C m-2d-1. Overall, the net reservoir effect was estimated to be 1.75± 0.07 g C m-2d-1 for the ice free period and of 289.2 ± 144.6 g C m-2yr-1for the entire annual period. / Le but premier de cette recherche était de déterminer l'ampleur et la direction des émissions de carbone provenant d'une foret boréale nouvellement inondée dans le but de la création d'un réservoir hydroélectrique. Ensuite, le bilan annuel net des émissions de ce nouveau réservoir a voulu être quantifié en utilisant des tours de carbone. Dans cette étude, les flux de carbone utilises proviennent de la période du 29 mars 2007 au 30 novembre 2008 au-dessus de deux sites distincts situes a Eastmain-1 dans la région de la Baie-James (Québec), soit une foret boréale vierge ainsi qu'une foret boréale nouvellement inondée. Ainsi, la foret vierge servait de site témoin. Les mesures de l'échange éco systémique net (EEN) obtenues a l'aide des tours de carbones ont démontrées que la foret boréale à la Baie-James était un puits de carbone lors de la période de croissance (jour 102-304 en 2007 et 104-305 en 2008) avec -115.6 g C m-2d-1 en 2007 et -122.5 g C m-2d-1 et 2008. Lorsque les flux de carbone du site témoin sont comparés à ceux de la foret nouvellement ennoyée, on s'aperçoit que le jeune réservoir était une source constante de carbone durant la période d'étude. De plus, deux pointes d'émissions ont été identifiées lors de la période d'étude de décembre 2007 à novembre 2008. La première pointe correspond à la rupture printanière de la glace sur le réservoir lors de la dernière semaine du mois de mai (jour 143-152) avec une émission moyenne de 1.78 ± 0.09 g C m-2d-1. Ensuite, la seconde pointe d'émission identifiée concorde avec le brassage automnal du réservoir, soit de la fin du mois d'aout à septembre (jour 229-274) avec une émission moyenne de 1.27 ± 0.03 g C m-2d-1. En somme, l'effet net du réservoir fut estimé à 1.75 ± 0.07 g C m-2d-1 pour la période exempte de glace sur le réservoir (juin à aout) et de 289.2 ± 144.6 g C m-2yr-1pour la totalité de l'année.

Forest ecosystems in southern Quebec have been exposed to high levels of atmospheric acid deposition for many decades. American beech (Fagus grandifolia Ehrh.), an acid-tolerant species, is increasing in abundance in the sugar maple (Acer saccharum Marsh.) dominated forest of southern Quebec. I therefore hypothesized that beech is better adapted than sugar maple to access the soil Ca in these forests. In my thesis, I partitioned the source of soil Ca by horizon/depth for beech foliage at two sites of contrasting soil fertility using a Ca/Sr approach. The discrimination of Ca over Sr by beech was determined by sampling seedlings and their extended rhizosphere (n = 40) on sites with large differences in Ca and Sr supply, as well as Ca/Sr ratios. With the discrimination function determined (R2=0.5, p<0.05), a study was conducted to determine if leaf Ca/Sr was independent of the height of sampling. Trees were sampled at three different heights (3, 6, and 13 m). Leaf Ca/Sr was found to be independent of the height of sampling in both sugar maple and beech (p = 0.67). Mature beech trees were sampled on a poor sandy ridge in the Morgan Arboretum (n = 22) and in the Hermine watershed in the Lower Laurentians (n =18). At both sites, soils were acidic with decreasing fertility with depth and low Ca/Al ratios. Beech was found to take up soil Ca primarily from the F horizon on both sites (> 60%) and the contribution from deeper soil horizons generally decreased with depth. The more superficial uptake of Ca by beech compared to sugar maple could provide it with a competitive advantage in terms of nutrition which could explain in part its increasing dominance in the Quebec landscape. / La forêt du sud du Québec reçoit depuis plusieurs décennies des niveaux de déposition acide élevés. Le hêtre d'Amérique (Fagus grandifolia Ehrh.), une espèce adapté aux conditions de sol acide, a gagné en abondance dans la forêt du sud du Québec qui est dominé par l'érable à sucre (Acer saccharum Marsh.). J'ai donc émis l'hypothèse que le hêtre est mieux adapté que l'érable à sucre pour accéder au Ca du sol dans ces forêts. Dans ma thèse, j'ai partitionné la source de Ca du sol des feuilles du hêtre par horizon/profondeur à deux stations de fertilité différente au moyen de l'approche des ratios de Ca/Sr. La discrimination entre le Ca et le Sr par le hêtre a été déterminé en échantillonnant des semis avec leur rhizosphère (n = 40) sur des stations présentant des niveaux de Ca, Sr et Ca/Sr très différents. Une fois la fonction de discrimination établie (R2=0.5, p<0.05), une étude a été faite pour déterminer si les ratios de Ca/Sr dans les feuilles variaient avec la hauteur d'échantillonnage. Les arbres ont été échantillonnés à trois hauteurs (3, 6 et 13 m). Les ratios de Ca/Sr des feuilles s'est avéré indépendant de la hauteur d'échantillonnage chez l'érable à sucre et le hêtre (p = 0.67). Des hêtres matures ont ensuite été échantillonnés sur un sol sableux de l'Arboretum Morgan (n = 22) et dans le bassin de l'Hermine dans les Laurentides (n = 18). Les sols étaient acides avec des ratios Ca/Al bas aux deux stations et leur fertilité décroissait avec la profondeur. La source première de Ca pour les feuilles de hêtre est l'horizon F aux deux stations (> 60%) et la contribution des horizons plus profonds décroîent généralement avec la profondeur. L'absorption moins en profondeur du Ca du sol par le hêtre par rapport à l'érable à sucre pourrait être n avantage en terme de nutrition, ce qui pourrait expliquer en partie sa plus grande abondance dans les forêts du sud du Québec.

Nitrous oxide (N2O) emission from agricultural soils contributes to the greenhouse effect, depletion of the ozone layer, and acid rain formation. In laboratory studies, soil in contact with earthworms had significantly higher N2O production than soil devoid of earthworm activity. The elevated N2O production occurs via activation or priming of nitrifying and/or denitrifying microorganisms. Yet, field scale experiments have been inconclusive with respect to N2O fluxes attributed to earthworms. The objectives of this thesis were in the field to (1) determine the effect of elevated anecic and endogeic earthworm populations on N2O fluxes from legume and non-legume enclosures, and in the laboratory to (2) qualify the denitrification community and (3) quantify the denitrification rate of earthworm-related structures including the gut, casts, burrows and middens of the anecic Lumbricus terrestris. In the field study, elevated earthworm populations increased N2O fluxes significantly (P<0.05) in legume but not in non-legume enclosures. Anecic species appeared to have a greater effect on N2O fluxes. The linear regression model of the flux data and number of earthworms added was significant (P<0.05); on average earthworms emitted 335 ng N2O m-2 h-1 from the legume enclosures when soil moisture exceeded 60% water-filled pore space. In the laboratory study, a 454 pyrosequencing analysis on the diversity and phylogeny of bacterial nosZ gene fragments (encoding N¬2O reductase) revealed a set of 39 unique OTUs, of which 14 were found only in the earthworm gut. The earthworm gut appears to have a unique set of endemic denitrifying bacteria. An acetylene block assay revealed that the earthworm itself had the greatest denitrification rate of 2.67 g N2O-N g soil-1 h-1, which was significantly (P<0.05) greater than bulk soil and other earthworm structures except fresh casts. Fresh casts had a denitrification rate of 0.94 g N2O-N g soil-1 h-1 which was significantly (P<0.05) greater than the rate of aged cast and bulk soil. The set of unique gut denitrifiers is highly active due to the favourable conditions in the gut, including anoxia and quality substrate. When fresh, anecic earthworm related structures are important "hot spots" favouring the activity of soil denitrifiers. This thesis demonstrates the importance of earthworm-denitrifier interactions for N2O emissions, particularly in legume-based agroecosystems, which should be considered when developing predictive models of greenhouse gas emissions from agricultural soils. / Les émissions d'oxyde nitreux (N2O) provenant de sols agricoles contribuent à l'effet de serre, à la destruction de la couche d'ozone et à la formation de pluies acides. Des études en laboratoire ont démontré que, lorsque le sol est en contact avec des vers de terre, celui-ci présente des niveaux plus élevés de flux de N2O que lorsqu'il n'y a pas de verres de terre présents. Un taux élevé de N2O se produit lorsque les micro-organismes nitrifiants et/ou dénitrifiants sont activés. Pourtant, les études publiées sur les essais aux champs n'ont pas été concluantes quant aux niveaux de N2O attribuables à la présence de vers de terre. Les objectifs de ce mémoire étaient : (1) sur le terrain, de déterminer l'incidence des quantités élevées de vers de terre anéciques et endogés sur les niveaux de flux de N2O dans les chambres avec et sans légumineuses, (2) en laboratoire, de définir les agents bactériologiques dénitrificateurs, et (3) de quantifier le taux de dénitrification des structures associées aux vers de terre, incluant intestins, turriculés, tubes et tertres du ver de terre anécique Lumbricus terrestris. Selon les études effectuées sur le terrain, lorsqu'il y avait une présence accrue de vers de terre, les niveaux de N2O augmentaient de façon importante (P<0,05), mais seulement dans les chambres avec des légumineuses. Les espèces anéciques semblaient avoir un effet plus important sur les émissions de N2O. Le modèle de régression linéaire des données relatives aux niveaux de N2O et à la quantité de vers de terres ajoutés était significative (P<0,05) ; en moyenne, les vers de terre émettaient 335 ng N2O m-2 h-1 lorsque l'humidité du sol dans les chambres avec légumineuses excédait 60% de l'espace poral irrigué. Lors de l'étude en laboratoire, une analyse de 454 pyroséquençage portant sur la diversité et la phylogénie des fragments génétiques de la bactérie nosZ (codification de réductase de N2O) a révélé un ensemble de 39 unités taxonomique opérationel (UTOs) unique, dont 14 identifiées dans les intestins du ver de terre. Les intestins semblent contenir un ensemble unique de bactéries dénitrificatrices endémiques. Une analyse au blocage à l'acétylène a démontré que le ver de terre lui-même présentait le potentiel le plus élevé de dénitrification, soit 2,67 µg N2O-N g sol-1 h-1, valeur nettement supérieure (P<0,05) à celles du sol brut et des autres structures de vers de terre, à l'exception des turriculés frais. Les turriculés frais indiquaient un taux moyen de dénitrification de 0,94 µg N2O-N g sol-1 h-1, donc plus élevé (P<0,05) que le taux de turriculés vieillis et du sol brut. L'ensemble distinct de dénitrificateurs intestinaux est très actif de par leurs conditions favorables dans les intestins, dont l'anoxie et le substrat de qualité. Lorsque les structures de vers de terre anéciques sont fraîches, celles-ci deviennent des endroits propices favorisant la dénitrification du sol. Ce mémoire affirme l'importance de l'interaction entre les verres de terre et les microorganismes dénitrifiants quant aux émissions de N2O, en particulier dans les agroécosystèmes de légumineuses. Ces interactions devraient être prises en compte lors du développement de modèles de prévision des émissions de gaz à effet de serre provenant des sols agricoles.

The emergence of Integrated Water Resource Management (IWRM) coincides with the growth of watershed associations in Québec. As a collective entity of stakeholders, these watershed associations use collaborative efforts to achieve IWRM. First Nations are often cited as priority stakeholders. Despite this 'priority' recognition, First Nations are rarely present in this new paradigm shift in water management. This is the case in Québec's Outaouais and Chateauguay watersheds. However, identifying First Nation capacity strengths and limitations provides a greater understanding as to their absence from IWRM participation. First Nation capacity to practice IWRM requires greater research. The purpose of this study is to apply an analytical framework to assess the overall capacity of two First Nation communities to practice IWRM in the province of Québec. The capacities of Kitigan Zibi and Kahnawà:ke First Nations were evaluated with respect to actor networks, information management, human resources, and technical, financial, and institutional dimensions. This study recommends that future Québec IWRM initiatives with First Nation collaboration need to be directed towards strengthening actor networks capacity and understanding the complexity of First Nation perspectives. In addition, study results indicate First Nations with limited financial capacity will experience reduced actor networks, information management, human resources, and technical capacity. / Au Québec, l'apparition du concept de Gestion Intégrée des Ressources en Eau (GIRE) coïncide avec la croissance des comités de bassins versants. En tant qu'entité collective et multi-actrice, ces comités de bassins versant s'appuient sur des efforts de collaboration pour parvenir à gérer leurs ressources en eau de façon intégrée. Les Premières Nations sont souvent citées comme des acteurs prioritaires dans l'application de la GIRE. Pourtant, elles sont rarement présentes dans ce changement de paradigme de gestion de l'eau. C'est le cas pour les bassins des rivières Outaouais et Châteauguay au Québec. Cependant, identifier les forces et faiblesses du pouvoir d'action des Premières Nations permet de mieux comprendre leur absence dans ce nouveau mode de gestion des eaux. C'est pourquoi les recherches sur le pouvoir d'action des Premières Nations ont besoin d'être approfondies. L'objectif de cette étude est d'établir le cadre analytique permettant d'évaluer la capacité globale de deux communautés de Premières Nations à mettre en pratique le GIRE dans la province de Québec. Les Premières Nations Kitigan Zibi et Kahnawake furent étudiées en tenant compte des aspects tel que les réseaux d'acteurs, la gestion de l'information, les ressources humaines, et les capacités financières, techniques et de gouvernance. Un cadre analytique fut développé pour évaluer chacun de ces aspects. Cette étude recommande que les initiatives futures de collaboration avec les Premières Nations soient orientées vers le renforcement du réseau d'acteurs et, vers la compréhension de la complexité des perspectives des Premières Nations. De plus, cette étude démontre que les communautés des Premières Nations aux ressources financières limitées verront leurs ressources humaines et leur capacité technique réduites, et auront ainsi difficilement accès aux divers acteurs du réseau et, éprouveront plus de difficultés dans la gestion de l'information.

The global interest in vegetable oil is due to greater environmental concerns and increasing demand for renewable sources of energy in recent decades. In order to meet the growing demand for vegetable oil, oilseed production has increased globally, and needs to be further extended. In warm temperate regions of Canada, protein and vegetable oil are primarily produced by soybean, which is replaced by canola (Brassica napus) and field pea (Pisum sativum) in less temperate regions of western Canada. The objective of this research was to examine a variety of field pea accessions for the total lipid content in the seeds to create a comparable dual purpose (protein and oil) crop for western Canada. The research was initiated by validation of lipid extraction methods, and multiplication of 174 acquired pea accessions in 2009 and 2010 at McGill University (Quebec, Canada). Lipid extraction was carried out by the validated method (the butanol extraction procedure) presented in chapter 2 and applied to the seeds of pea accessions which were grown to maturity as presented in chapter 3. Lipid content ranged from 0.3 % to 6.3 % with the accession (p<0.0001), the year (p=0.0002) and the interaction of accession by year (p <0.0001) being significant factors on the total lipid production in pea seeds. Among the plant characteristics, which were investigated in the research, seed surface type (wrinkled as compared to smooth) had a significant effect (p= 0.001) on the total lipid production in the seeds. The data can contribute to the selective breeding of field pea accessions for specific traits suitable for lipid production / L'intérêt global dans l'huile végétal est due en partie aux problémes environnementaux et en partie à la hausse de la demande pour des ressources d'énergie renouvables ces dernières décennies. Afin de pouvoir répondre à cette hausse de besoin pour l'huile végétal, il y a eu lieu une hausse globale de la production de l'huile de graines, une hausse qui continue d'augmenter. Dans les régions tempérées chauds du Canada, les protéines et les huiles végétales sont produites surtout par les graines de soja. Dans les régions moins tempérées du Canada, les graines de soja sont remplacées par le canola et les pois. L'objectif de cette recherche a été d'examiner une variété de pois desquelles nous avons extracté les lipides afin de définir une variété destinée à produire une récolte à l'Ouest du Canada. Cette récolte de pois visant à: extraire les protéines et l'huile. La recherche a été initiée par la validation des méthodes d'extraction de lipides, et par la multiplication de 174 accessions de pois en 2009 et 2010 à l'Université de McGill (Québec, Canada). L'extraction de lipides a été effectuée par la méthode validée (la procédure d'extraction par le butanol) présenté au chapitre 2 et a été appliquée aux graines de pois d'accessions qui ont été produites jusqu'à maturité maturité (chapitre 3). La quantité de lipides variait de 0.3% à 6.3% selon l'accession (p<0.0001), l'année (p=0.0002) et l'intéraction d'accession par année (p <0.0001). Pour les autres charactérisques des plantes étudiées dans cette recherche, le type de surface des graines (ridée ou lisse) a eu un effet important (p= 0.001) sur la production totale de lipide dans les graines. Ces données peuvent contribuer à facilité la sélection des pois d'accession: en faveur de ceux qui ont un meilleur potentiel pour la production de d'huile végétale.

Performance of waste stabilization ponds and aerated lagoons greatly depends on their hydraulics. Flow visualization experimentation showed that, for basin with a 0.1-m wide open channel inlet, the change in Re from 210 to 1076 did not affect the location of the dead-water region in the middle of the basin. An increase in Re, from 12 to 24 in the presence of one baffle, and from 18 to 36, in the presence of two baffles, did not apparently affect the dead-water regions within the basin. However, in the case of one baffle, increase in Re resulted in an increase in the tracer arrival time at the outlet. It was found that an improvement of the basin's hydraulic behavior could be obtained if the outlet location was shifted towards the baffle, regardless of the Re value or the number of baffles. Two mathematical models were developed that performed better than existing reactor models of Plug Flow, Completely Mixed, Tanks in Series, and Dispersion models. The two models were developed on the basis of the visual observations made during the tracer flow patterns and residence time distribution curves. The first model simulates active and dead-water regions with an exchange of flow rate between them. The second simulates Plug Flow and Completely Mixed reactors in series, with a bypass flow joining the outlet of the Plug Flow reactor to the outlet of the overall system. The major factor to alter solids accumulation on the basin floor bed was aeration. A single aerator, installed on the basin floor bed, resulted in the redistribution of accumulation over the entire floor bed. The thickness of such accumulation did not apparently increase between two and four theoretical retention times. When aeration was not applied, the major effect on solids accumulation and distribution over the basin floor bed was that to Re. An increase in Re from 6 to 26 resulted in a proportional increase of the accumulation along the length of the basin. The inlet, placed to one side of the / Les caractéristiques hydrauliques des étangs de stabilisation et des étangs aérés ont une influence directe sur leur performance. La visualisation de l'écoulement démontra que, pour un bassin muni d'une entrée sous forme de canal ouvert de 0.1 m de largeur, le changement de Re de 210 à 1076 n'avait pas d'effets sur la localisation des régions stagnantes, sur la trajectoire de l'écoulement le long des côtés du bassin, ou sur le temps pris par le traceur pour arriver à la sortie du bassin. Une augmentation de Re, en présence d'une seule chicane, de 12 à 24, et de 18 à 36, en présence de deux chicanes, n'ont pas eu d'effets sur les régions stagnantes à l'intérieur du bassin. Cependant, en présence d'une seule chicane, cette augmentation de Re a augmenté le temps pris par le traceur pour arriver à la sortie. Une amélioration du comportement hydraulique peut donc être obtenue en déplaçant la sortie du bassin vers la chicane, et ce peu importe la valeur de Re ou le nombre des chicanes. Deux nouveaux modèles, développés dans cette étude, montrèrent une performance supérieure que les modèles connues pour l'écoulement à bouchon, à mélange homogène, par dispersion, ou en basins successifs. Les deux modèles sont basés sur la configuration de l'écoulement et la distribution des temps de séjour. Le premier modèle est formé de deux régions, une active et l'autre stagnante, avec un écoulement d'échange entre eux. L'autre modèle simule un écoulement à bouchon et un écoulement à mélange homogène, avec un écoulement de dérivation. Le facteur majeur qui altère l'accumulation des solides au fond du bassin est celui de l'aération. An aérateur placé au fond du bassin a entraîné la redistribution des accumulations sur la totalité du fond du bassin. L'épaisseur de cette accumulation n'a pas augmenté pour la période s'écoulant entre deux et quatre temps de séjour. En l'absence de l'aération, l'eff

Groundwater flow and microorganism (Cryptosporidium parvum, Escherichia coli and MS2) transport was simulated for a Riverbank Filtration (RBF) System in the Rio Grande de Manati region of Puerto Rico. MODFLOW 2000, a 3D saturated flow model, was used to simulate groundwater flow from the river to the wells in the riverbank. RT3D, a multi-species reactive model, was used to simulate microorganism transport. Both models required several parameters: (i) hydro-geological parameters were taken from previous research done in the study area, (ii) transport parameters (attachment coefficient and linear partitioning coefficient) were estimated based on sticking efficiency values reported in the literature. Colloid Filtration Theory was used for the estimation of the transport parameters. From the estimated parameters it was determined that microorganisms would show greater mass transfer from the aqueous to the solid phase at lower porosities. A 3-D grid was built to represent the study area. Groundwater flow output from MODFLOW 2000 showed a discrepancy of only 0.08% between inflow and outflow. MODFLOW 2000 generated inflow and outflow values matched values obtained in an earlier study at the same site, using MODFLOW 96. This indicated that the model's mass balance calculations were very good. RT3D used the flow results, obtained with MODFLOW 2000, to build the transport model. The river water microorganism load was set to a constant level of 100 microorganisms/L. On the basis of a 1000-days' simulation for C. parvum and E. coli, it was shown that the RBF system could provide safer water to the Rio Grande de Manati region. However, the virus analogue MS2 would reach the well after 900 days. Simulations also demonstrated that C. parvum's removal would be more effective, compared to that of E. coli or MS2. Four different scenarios — varying aquifer porosity, pumping rates, number of wells, and intermittent pumping — were simulated to evaluate thei / L'écoulement d'eaux souterraines et le transport de microorganismes (Cryptosporidium parvum, Escherichia coli and MS2) furent simulés pour un système de filtration de berge (FDB) situé dans la région de Manati de Rio Grande, au Porto Rico. Le modèle tridimensionnel d'écoulement en milieu saturé MODFLOW servit à simuler le ruissellement souterrain allant de la rivière vers des puits creusés dans la berge. RT3D, un modèle réactif plurispécifique servit à simuler le transport de microorganismes. Ensemble, les deux modèles exigèrent plusieurs paramètres: (i) les paramètres hydrogéologiques provinrent d'une étude précédente au même site, (ii) les paramètres de transport (coefficients d'attachement et de partitionnement linéaire) furent basés sur des valeurs d'efficacité d'adhésion rapportées dans la littérature. La théorie de filtration des colloïdes servit a l'évaluation des paramètres de transport. À partir de ces paramètres on peut prévoir qu'à des porosités moins élevées les microorganismes montreront un transfert de masse plus élevée entre la phase aqueuse et solide. Une grille tridimensionnelle fut établie pour représenter le secteur d'étude. Avec MODFLOW 2000, une différence de 0.08% exista entre l'apport et la sortie d'eaux de ruissellement souterraines. Les apports et sorties d'eau prédites par MODFLOW 2000 concordèrent très bien avec ceux obtenus lors d'une étude préalable au même site, indiquant l'exactitude des calculs de bilan massique du modèle. RT3D fonda son modèle de transport sur les valeurs de ruissellement souterrain calculé par MODFLOW. La charge microbienne de l'eau riveraine fut établie à un niveau constant de 100 microorganismes/L d'eau. Une simulation de 1000 jours pour C. parvum and E. coli, montra qu'un système FDB pouvait fournir une eau plus saine à région de Rio Grande de Manati. Cependant, l'analogue de virus, MS2, se rendrait au puits après 900 jours. Les simulations démo

Whole-cell bioluminescent biosensor Pseudomonas putida F1G4 (PpF1G4) was developed to produce a bioluminescent response to a wide range of hydrophobic organic compounds (HOCs). The main objective of this study was to characterize the luminescence response of PpF1G4 immobilized in silica gel and in inorganic membrane surfaces, and to compare the luminescence response to that for cultures of suspended PpF1G4 cells. Silica matrices were made by the sol-gel process, using aqueous precursors, and PpF1G4 cells were embedded in thin films of silica gel. The silica gels are chemically inert and optically transparent and proved to be a viable media for immobilizing PpF1G4 cells. Upon comparison of the results obtained for suspended PpF1G4 and PpF1G4 immobilized in silica sol-gel matrix, it appears that immobilized and freely suspended cells displayed similar bioluminescence profiles in response to HOCs exposure, but immobilized bacteria yielded a lower response level. The intensity of luminescence was several-fold higher, approximately 10 times, with use of suspended cells. In long-term experiments, the PpF1G4 biosensor immobilized in silica gel also proved to be viable over a relatively long period of time (5 days). PpF1G4 cells were also immobilized by filtering culture solutions through a transparent inorganic membrane. Such filters can effectively retain the cells in close proximity to the luminescence detectors during on-line monitoring, but as it was seen with the immobilized biosensor in a silica matrix, the magnitude of the light signal was significantly lower, about 4 times, compared to the light emitted by freely suspended PpF1G4 biosensor cells. While it is clear that cells immobilization is a convenient method for preparation of relatively long-lasting and reusable biosensors, key challenges are to further improve the sensitivity of the system and the reproducibility of the experiments, particularly with filter-immobilized PpF1G4 cells. / Le biocapteur bioluminescent Pseudomonas putida F1G4 a été développé pour produire un signal lumineux en réponse à une variété de composés organiques hydrophobes (COH). La présente étude avait comme objectif principal de comparer la réponse bioluminescente de bactéries PpF1G4 immobilisées dans un gel de silice et sur un filtre inorganique transparent à la réponse obtenue par ces mêmes bactéries en solution. Des matrices de silice ont été préparées selon le procédé « sol-gel », à partir de précurseurs aqueux, au sein desquelles les bactéries PpF1G4 ont été encapsulées. Les gels de silice présentent le double intérêt d'être chimiquement inerte et de conserver la viabilité des bactéries qui y sont immobilisées. Il a été observé que la réponse bioluminescent obtenue suite à l'exposition à différents OCH était plus faible (~ 10 fois) lorsque les bactéries PpF1G4 étaient encapsulées que lorsqu'elles étaient simplement en suspension. Par ailleurs, la courbe concentration-réponse des bactéries immobilisées et celle des bactéries en suspension présentent des profils similaires. Au cours d'expériences menées sur une longue période, le biocapteur PpF1G4 encapsulé dans le gel de silice a aussi prouvé qu'il pouvait ainsi conserver ses activités pendant environ 5 jours. Les bactéries PpF1G4 ont aussi été immobilisées par filtration à travers une membrane inorganique qui présente la particularité de devenir transparente lorsqu'humide. De tels filtres permettent en effet de retenir les bactéries à proximité du détecteur de luminescence pendant les essais. Bien que les résultats montrent que l'immobilisation de bactéries est une technique appropriée pour préparer des biocapteurs durables et réutilisables, il n'en demeure pas moins que des modifications sont nécessaires pour améliorer davantage la sensibilité du biocapteur et la reproductibilité des expériences, et ce plus particulièrement dans$