La capacité de sorption des phosphates et la vitesse de percolation de différents milieux filtrants sont mesurées en utilisant des micro-colonnes. La capacité de sorption des phosphates par les milieux filtrants est déterminée en mesurant le volume utilisé d'une solution standard de phosphate (15,0 mg P/L) pour atteindre une concentration de phosphate de moins que 1,0 mg P/L à la sortie des micro-colonnes. La vitesse de percolation du milieu filtrant est déterminée en mesurant les débits des effluents recueillis. Le mélange homogène de 7% de Biofil organique et de 93% de sable, possédant la plus grande capacité de sorption des phosphates (environ 6,0 g P/kg substrat) et une vitesse de percolation de l'ordre de 5,9 ± 1,7 m/jour, est recommandé pour des essais séquentiels de traitement des eaux usées. La cinétique de sorption des phosphates est étudiée pour les milieux réactionnels Biofil organique, Biofil minéral (le produit d'un traitement thermique du Biofil organique) et boues rouges. Pour les deux types de Biofil, le procédé de déphosphatation est initialement rapide: 30% et 55% de phosphate sont respectivement enlevés pendant la première heure sur le Biofil organique et le Biofil minéral. Pour le Biofil organique, après environ 24 heures, le pourcentage de phosphate enlevé atteint 75% et augmente peu par la suite. Dans le cas du Biofil minéral, le pourcentage de phosphate enlevé atteint 80% après seulement 6 heures et augmente beaucoup plus lentement. La sorption sur les boues rouges est faible et augmente relativement peu en fonction du temps. La capacité de sorption des phosphates par ces milieux réactionnels en fonction de la concentration de phosphate en solution standard est étudiée par les isothermes de sorption. La capacité de sorption des Biofils augmente proportionnellement avec la concentration initiale de phosphate en solution standard. Après avoir atteint une concentration de phosphate d'environ 100,0 mg P/L, la capacité de sorption des Biofils varie peu. La capacité de sorption du Biofil minéral est environ 2 fois plus grande que celle du Biofil organique à la même concentration de phosphate (>10,0 mg P/L). La capacité de sorption des phosphates par les boues rouges est faible et ne varie pas beaucoup en fonction de la concentration de phosphate en solution standard. Les modèles de Langmuir et de Freundlich sont respectivement introduits pour expliquer la relation entre les phosphates fixés par les milieux réactionnels et la concentration de phosphate à l'équilibre dans les solutions standards. Le modèle de Langmuir est plus représentatif. Ceci indique que la sorption pourrait ressembler au dépôt d'une monocouche de molécules de soluté à la surface des sorbants. Les isothermes de sorption des phosphates dans les deux types d'eaux usées par les Biofils sont étudiées. La capacité de sorption des phosphates est sensiblement la même pour les deux types d'eaux usées par le Biofil organique ou le Biofil minéral. Les Biofils sont presque aussi efficaces pour la déphosphatation des eaux usées municipales contenant peu de phosphate (<6,0 mg P/L). Cependant, à la même concentration de phosphate (>10,0 mg P/L), le Biofil minéral démontre une capacité de sorption des phosphates dans les eaux usées d'environ 2 fois plus grande que celle du Biofil organique. L'effet du pH sur la capacité de sorption des phosphates par les Biofils est étudié. Le Tris-(hydroxymethyl-methylamine) à 0,1 N est utilisé comme tampon dans la solution de phosphate. La capacité de dephosphatation du Biofil est meilleure entre le pH 8,0 et 10,0. Une variation de température entre 7°C et 21°C a très peu d'influence sur la sorption des phosphates. Pour les Biofils, le mécanisme de sorption semble dominer pour la dephosphatation des solutions contenant les concentrations de phosphate peu élevées. Pour les types des eaux usées traitées dans ce travail, la précipitation chimique entre le phosphate et le calcium en produisant la phase solide de phosphate de tricalcium semble impossible.

L'aquaculture en milieu rural africain représente certes une source d'aliment, mais aussi un moyen de diversifier les activités des populations rurales par la pratique de la pisciculture. Dans le présent travail, nous avons testé avec des proies naturelles localement disponibles, l'élevage des larves de Silure africain Heterobranchus longifilis. Ce poisson-chat, bien que frappé localement d'interdits alimentaires, présente une chair assez tendre et est recherché par beaucoup de consommateurs ouest-africains. L'expérience a consisté à la culture en masse d'organismes plantoniques dans des milieux vierges. Quoiqu'ayant plusieurs groupes de zooplancton dans nos cultures, le choix de notre étude a été axé sur les Rotifères dans le but de reproduire, à des fins d'analyse critique, une technique d'élevage déjà pratiquée dans la Station d'aquaculture d'Anna, où s'est déroulée l'expérience. Ces organismes de taille microscopique sont ingérés par les larves de poissons dès l'âge de 2 jours, (alors que les réserves vitellines ne sont pas encore entièrement résorbées) et jusqu'à l'âge de 15-20 jours. Au départ, nous avons donc ensemencé 4 bassins (A, B, C, D) initialement fertilisés avec du phosphate d'ammonium et du matériel biologique localement disponible. Ces milieux ont ensuite évolué naturellement et ont été soumis à une fertilisation organique périodique avec aliment pour poissons préalablement pilé. Une semaine plus tard, nous avons introduit dans trois de ces bassins, des larves de Silure âgées de 2 jours. À Chaque jour, des prélèvements de poissons et de planctons sont effectués afin de suivre l'évolution des milieux, ainsi que leur processus de recolonisation après la mise en eau; nous avons également suivi les processus ascendants et descendants qui s'opèrent entre les différents maillons de la chaîne trophique. L'objectif principal de ce travail de recherche est de vérifier si les Rotifères constituent un aliment convenable pour les larves, et ce, par le suivi de leur croissance en poids et de leur survie. L'étude a démontré que les Rotifères étaient ingérés par les larves de façon importante. Cependant, ces larves ingéraient tout aussi massivement des algues coloniales de taille voisine de celle des Rotifères, qui proliféraient dans les bassins et servaient en quelque sorte de leurre. Ces algues n'étant pas digérées, il en est résulté des faibles taux de croissance en poids et des faibles survies larvaires. Par ailleurs, l'étude a mis en évidence l'existence de certains processus de régulation ascendants ou descendants entre les particules en suspension, les Rotifères et les larves. Par cette étude, nous avons ainsi pu contribuer à l'amélioration de l'aquaculture en milieu tropical en démontrant l'importance de l'utilisation des proies naturelles locales. Espérant que d'autres études ouvriront la voie sur de nouveaux systèmes et de nouvelles techniques, les résultats et les informations de la présente étude pourront aider les populations rurales africaines à lutter contre la famine et la pauvreté par l'utilisation des ressources naturelles locales en harmonie avec l'environnement.

Des échantillons d'eau de sept (7) rivières du lac St-Jean sont prélevés et filtrés à 0,4 um. Des analyses préliminaires sont effectuées sur les échantillons entiers dont nous avons au préalable mesuré les données physico-chimiques, ainsi que sur les fractions humique et non-humique obtenues par fractionnement sur résine XAD-8. Les données physicochimiques et les résultats d'analyses préliminaires permettent de classifier ces rivières en trois (3) catégories à partir des valeur des teneurs en oxygène dissous, de la matière organique totale dissoute (DOM), du carbone organique total (TOC), de l'azote organique total (TON) et selon la nature de leur bassin hydrographique, les activités humaines qu'elles supportent et selon qu'elles sont affluents ou effluents du lac St-Jean. Une caractérisation spectroscopique est réalisée sur les échantillons entiers, les fractions humiques et non-humiques, ainsi que sur les échantillons de référence qui sont l'acide humique d'AIdrich, l'acide humique Laurentien et l'acide fulvique Laurentien. La spectroscopie UV-Vis montre qu'il y a une in relation entre l'absorbance à 254 nm et la teneur en carbone organique total (TOC). La spectroscopie en fluorescence par balayage synchronisé permet de différentier entre les fractions humique et non-humique et surtout de mettre en évidence l'imprécision du fractionnement sur résine XAD-8 (la teneur en TOC de trois (3) fractions non-humiques est inférieure à la limite de détection de 0,15 ppm). La spectroscopie infrarouge par ATR permet de localiser quatre (4) pics principaux d'absorbance. L'augmentation du rayonnement UV-B avec la destruction de la couche d'ozone étant une question actuelle et préoccupante dans l'étude de l'environnement aquatique, nous avons exposé différents échantillons préalablement caractérisés par les trois (3) outils spectroscopiques au rayonnement UV à 300 nm pour des durées de 20 à 24 heures, afin de vérifier l'effet de l'irradiation. Le résultat de l'exposition au rayonnement UV se manifeste surtout par une diminution de l'absorbance en UV-Vis, par un déplacement des pics en infrarouge, une diminution de l'intensité de fluorescence (balayage synchronisé) et un décalage vers des fréquences plus basses pour les sommets de fluorescence ce qui démontrent une fragmentation des entités de départ sous l'effet de l'irradiation.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

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L’utilisation des colonies d’abeille mellifère, Apis mellifera, comme outil de biosurveillance est une alternative intéressante pour assurer le suivi de polluants atmosphériques comme les métaux et les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP). Son utilisation a été validée Europe, mais peu explorée en contexte nord-américain. Étant donné les préoccupations manifestées par les résidents des quartiers plus défavorisés, quant aux diverses sources de pollution dans leur milieu, le but principal de cette étude était de documenter le possible gradient d’exposition à certains polluants atmosphériques entre les quartiers défavorisés et favorisés de la Ville de Québec. La complémentarité de la biosurveillance, aux mesures prises par les stations d’échantillonnage de l’air conventionnel (SEC), a également été examinée. Pour ce faire, huit ruches ont été installées dans différents quartiers, potentiellement caractérisés par différents niveaux de pollution : rural et urbain, ce dernier étant divisé en zone favorisée et défavorisée. La collecte des abeilles a été effectuée mensuellement sur une période de cinq mois (mai à septembre). Au total, six HAP et quatre métaux ont été analysés en laboratoire. Des différences significatives ont été détectées pour les contaminants à certains moments entre le milieu rural et urbain, mais également entre la zone urbaine favorisée et défavorisée. Cependant, des gradients d’exposition clairs entre les milieux n’ont pas été observés, sauf pour l’arsenic. De plus, il n’est pas possible de conclure sur la complémentarité des méthodes puisqu’une seule corrélation entre les mesures de la biosurveillance et des stations d’échantillonnage a été établie. Cela peut notamment s’expliquer par des contraintes méthodologiques comme le décalage entre l’échantillonnages des deux méthodes. Les résultats de cette étude permettent de confirmer que l’abeille est un bio-indicateur suffisamment sensible pour détecter des différences entre des environnements qui se distinguent en termes de pollution atmosphérique, mais également entre des environnements qui présentent des niveaux similaires de pollution. / Honeybees have been widely used in Europe as an environmental bioindicator for heavy metals and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs). However, their potential in North America has not been explored, especially in smaller cities where the pollution is weaker and presumed more homogeneous. While citizens in a deprived area of Québec city were much preoccupied about the air quality in their neighborhood, especially in regard exposure gradients of some pollutants, the aim of this study was to document their concerns. Also, because little is known about how honeybees could be a complementary method to formal environmental monitoring through physicochemical stations, comparisons have been performed between results obtained by the two different methods. To do so, we sampled honeybees at 8 locations possibly characterized by different levels of pollutant (rural and urban, the latter of which was then divided into deprived and favorized areas) over a 5-month period (May – September). 6 PAHs were analyzed by ultra-performance liquid chromatography, while 4 heavy metals were analyzed by inductively coupled plasma mass spectrometry. Significant differences were detected at some sampling time for heavy metals and PAHs between rural and urban environments, but also between deprived and favorized areas. Nevertheless, a clear gradient of exposure, could not be detected except for As considering that differences for the other contaminants were not often found during the sampling period and varied greatly. Even though we were not able to find a correlation between physicochemical and biomonitoring stations, except for one heavy metal, our results indicate that honeybee is a good biological indicator and is sensitive enough to detect differences between environments who showcased similar level of contaminants.

La maladie osseuse de Paget (MP) est une maladie métabolique de l’os. Bien que les facteurs génétiques jouent un rôle important dans la pathogénie de la MP, les facteurs environnementaux tels que la résidence rurale et l’exposition au chauffage au bois ont été associés avec la MP. Afin d’étudier le rôle des polluants de l'air extérieur et intérieur sur la MP, nous avons administré un questionnaire chez 140 patients canadiens-français avec la MP et 113 témoins sains. Ce questionnaire portait sur la pollution de l'air extérieur, comme la résidence près d'une autoroute, d’une station de bus, de train ou d’un aéroport, d’une station d'essence, et sur les polluants de l'air intérieur en mettant l'accent sur les combustibles de chauffage (charbon, bois, huile) et l'exposition au tabac. Dans un sous-groupe de patients, la concentration urinaire de 17 métaux lourds et de 11 hydrocarbures aromatiques polycycliques a été mesurée par spectrométrie de masse. À la lumière de ce que nous savions dès le questionnaire et les dosages urinaires, nous avons identifié certains toxiques pouvant être des facteurs de risque pour la MP. Pour explorer les effets in vitro de ces toxiques sur les ostéoclastes dans la MP, nous avons réalisé une différentiation in vitro de monocytes du sang périphérique provenant de plus de 40 participants, patients, porteurs sains de mutation dans le gène SQSTM1, et des témoins sains, en ostéoclastes traités avec ou sans les toxiques identifiés. La morphologie des ostéoclastes, le pourcentage de résorption osseuse, les niveaux d'expression génique, et les niveaux de stress oxydatif cellulaire ont été analysés. Les résultats ont montré un effet inhibiteur du condensé de la fumée de cigarette et des métaux lourds sur la morphologie et la fonction des ostéoclastes. De plus, des taux élevés de stress oxydatif chez les ostéoclastes des patients ont été observés, et un profil hétérogène des effets de métaux lourds sur l'expression des gènes a été identifié. / Paget's disease of bone (PDB) is a metabolic bone disease. Although genetic factors play an important role in the pathogenesis of PDB, environmental factors such as rural residence and the exposure to wood heating was associated with PDB. In order to study the role of outdoor and indoor air pollutants on PDB, we performed a survey in 140 French-Canadian patients with PDB and 113 healthy controls. The survey covered the outdoor air pollution such as the residence near a highway, a bus station, a train or an airport or a gas station, and indoor air pollutants by focusing on heating fuels (carbon, wood, oil) and exposure to tobacco smoke. In a subgroup of patients, urinary concentration of 17 heavy metals and 11 polycyclic aromatic hydrocarbons was measured by mass spectrometry. In light of what we knew from the survey and urinary assays, we identified certain toxics that could be risk factors for PDB. To explore the in vitro effects of these toxics on osteoclasts in PDB, we conducted in vitro monocytes differentiation from peripheral blood of more than 40 participants, patients, healthy carriers of p.Pro392Leu mutation, and healthy controls, which osteoclasts were treated with or without the identified toxic. The morphology of osteoclasts, the percentage of bone resorption, gene expression level, and cellular oxidative stress levels were assayed. The results showed an inhibitory effect of cigarette smoke condensate and heavy metals on morphology and function of patients’ osteoclasts. Further, high levels of oxidative stress in patients’ osteoclasts were observed, and a heterogenic profile of heavy metals effect on gene expression was identified.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La réduction des dimensions et paramètres électriques des transistors, fruit des progrès dans les technologies de fabrication de circuits intégrés, rend les composants présents et futurs de plus en plus sensibles aux perturbations appelées évènements singuliers S.E.E. (Single Event Effects). Ces événements sont la conséquence d'une impulsion de courant résultant de l'impact dans des zones sensibles du circuit, de particules énergétiques présentes dans l'environnement dans lequel ils fonctionnent. Parmi les différents types de SEE, peuvent être mentionnés les SEU (Single Event Upsets) qui consistent en l'inversion du contenu de cellules mémoires, les SEL (Single Event Latchups) qui donnent lieu à des courts-circuits masse-alimentation et peuvent donc conduire à la destruction du circuit par effet thermique. Cette thèse a pour but de décrire et valider les méthodologies nécessaires pour évaluer de manière précise la sensibilité face aux radiations de deux types de circuits numériques représentatifs, processeurs et mémoires, composants utilisés dans la plupart des systèmes embarqués.