Contrairement aux idées reçues, le sol est une ressource naturelle non renouvelable menacée. La réhabilitation des friches industrielles polluées aux HAP, toxiques et persistants, représente donc un enjeu majeur. Les techniques traditionnelles ne sont pas toujours très appropriées, c’est pourquoi ce travail vise à étudier la pertinence de l’oxydation chimique in situ, habituellement utilisé pour le traitement de nappes contaminées par des polluants moins récalcitrants (COHV, BTEX). Il s’inscrit dans le cadre du projet OXYSOL (ANR-PRECODD) destiné à construire une filière complète de traitement in situ et de refonctionnalisation. Ce travail a consisté à étudier et optimiser ces performances en travaillant avec la terre d’une ancienne cokerie. Ensuite, l’objectif a été de mettre en évidence les principaux paramètres limitants en utilisant différentes terres polluées contrastées. Tout d’abord, les expériences en systèmes fermés ont conduit à sélectionner les deux oxydants les plus adaptés: le réactif de Fenton et le persulfate activé. Ensuite, l’oxydation a été étudiée en systèmes ouverts de l’échelle du laboratoire à l’échelle pilote afin d’optimiser les conditions d’injection. Les résultats obtenus, comparables à ceux en systèmes fermés, ont mis en évidence le caractère très limitant de la faible disponibilité des HAP ainsi que l’existence d’une fraction impossible à atteindre (taux d’abattement inférieur à 50%). Enfin, les derniers résultats ont corroboré la relation entre l’âge de la pollution, la disponibilité des HAP et les performances de l’oxydation chimique. Par ailleurs, ils ont permis d’expliquer et hiérarchiser les effets limitants de différents paramètres (disponibilité des HAP, teneur en carbone organique, en carbonate, pH, structure des HAP et mode d’injection) en fonction de l’oxydant utilisé. Les recherches effectuées soulignent l’importance d’étudier les performances de l’oxydation chimique directement avec la terre prélevée sur le site pollué. / Contrary to general belief, soil is a threatened nonrenewable natural resource. Consequently, the restoration of brownfields contaminated with PAHs, that are toxic and persistent contaminants, is a major challenge. Usual techniques are not always appropriate, so the aim of this work is to study the relevance of in situ chemical oxidation (ISCO), usually used for groundwater treatment contaminated with less recalcitrant pollutants (CVOCs, BTEX). It is a part of OXYSOL project aiming at the conception of a global treatment pathway including in situ remediation and soil construction. This work was to study and optimize oxidation efficiency with the soil of a former coking plant. Then, objective was to highlight main limiting factors using different contrasting soils. First, experiments were run in batch systems to select both most suitable oxidants: Fenton's reagent and activated persulfate. Then oxidation was performed in flow systems from the bench to the pilot scale in order to optimize injection parameters. Results, comparable to those obtained in batch systems, showed that oxidation efficiency was strongly limited because of low PAHs availability and highlighted presence of unavailable PAHs (degradation ratio lower than 50%). The last results confirmed the relationship between pollution aging, PAHs availability and chemical oxidation performance. Moreover, they help to understand and compare the influence of different limiting factors (PAHs availability, organic carbon content, carbonate content, pH, PAHs structure and injection method) depending on the oxidant. The research underlined the need to investigate chemical oxidation performance with soil samples collected from contaminated sites and not with spiked soils.

La reconversion des friches industrielles constitue depuis les années 1950 un phénomène important en Europe. Bien qu’elle soit connue comme un mouvement de réaménagement urbain, elle porte aussi un sens particulier en ce qui concerne les pratiques culturelles et artistiques d’aujourd’hui. Ces vastes espaces abandonnés par la science et les industries de l’époque moderne deviennent de plus en plus des lieux d’expression alternatifs qui sont propices aux échanges entre l’art, l’industrie et la science de l’époque contemporaine. Ainsi, ces lieux de mémoires incarnent par leurs caractéristiques particulières l’entité des sociétés occidentales contemporaines. A commencer par leurs infrastructures, le modèle d’organisation de travail, et l’approche de production industrielle qu’ils reflètent ; ces usines, laboratoires et centrales sont au croisement de plusieurs questionnements artistiques. L’objectif principal de la présente thèse est d’analyser la possibilité d’une interaction entre l’art, la science, l’industrie mais aussi avec l’ institution académique au sein d’un projet de friche culturelle particulier réalisé à Istanbul en Turquie en mettant l’accent sur les retombées socio‐économiques d’une telle reconversion au niveau urbain. En partant de l’exemple unique de Santralistanbul ‐une initiative de l’université de Bilgi Istanbul qui a redonné vie à l’ancienne centrale électrique de Silahtarağa‐, il s’agit de mettreen lumière les particularités du projet et de se focaliser principalement sur ce qui concerne le domaine des arts du spectacle. / Since the 1950’s, the conversion of industrial wastelands constitute an important phenomenon in Europe. Even if it is more known as a movement of urban redevelopment, it also holds a particular meaning for today’s cultural and artistic practices. These huge (vast) spaces that were abandoned by science and industries of the modern era start to become the places of alternative expressions which are convenient for exchanges between art, industry and science of contemporary times. Thus, these memorial places‐ through their particular characteristics incarnate the entity of the western contemporary societies. Starting by their facilities, the model of organization of work, and the industrial production approach that they reflect; their factories, laboratories and centers are at the crossroads of several artistic questions. The major objective of this thesis is to analyze the possibility of an interaction between art, science, and industry but also academia within the project of a particular cultural wasteland realized in Istanbul in Turkey by putting the emphasis on social –economicalechoes of such a conversion at urban level. Observing the unique example of Santralistanbul – an initiative of Bilgi University that gave life again to the ancient electricity power station of Silahtaraga‐, the point is to highlight theparticularities of the project and to focus principally on the activities concerning the domain of performing arts.

Les objectifs de la thèse sont de (i) modéliser le transport de l’eau, d’un traceur et des polluants dans les sols contaminés, (ii) étudier l’estimabilité des paramètres et les corrélations entre les paramètres, (iii) optimiser les paramètres. Les différents modèles implantés dans le logiciel HYDRUS qui permettent de rendre compte ou pas de l’écoulement préférentiel et du transport hors équilibre physique et chimique sont choisis. Les études concernant le transport d’eau dans un lysimètre de terrain ont montré que les données quotidiennes de pressions et de teneurs en eau volumique contiennent plus d’information que les données horaires, que les pressions ont plus d’information que les teneurs en eau volumique, et que les corrélations des paramètres ont fait perturber les résultats de l’optimisation. Sur le même lysimètre, l’étude d’estimabilité des paramètres caractéristiques pour le transport du traceur (bromure) a montré que les concentrations dans les solutions de percolation ne sont pas suffisantes pour estimer le paramètre de transfert de l’eau entre les zones mobile et immobile car ce paramètre est fortement corrélé avec le paramètre de transfert de soluté. Pour le transport des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) dans les colonnes de laboratoire sous différentes conditions de saturation en eau, quand le degré de transport hors équilibre chimique des HAP est élevé, les concentrations en HAP dans les solutions de percolation de la colonne non saturée contiennent plus d’information que celles dans la colonne saturée / Preferential flow and nonequilibrium transport are probably the most frustrating in terms of hampering accurate predictions of contaminant transport through the vadose zone. The mathematical description of preferential flow and nonequilibrium transport needs many parameters that are not measurable. Therefore, the inverse method is a promising way to estimate model parameters. The main objectives of this work are to (i) study the water flow using the uniform flow and dual-porosity models, tracer and contaminant transport using the uniform transport model and/or physical and chemical nonequilibrium transport models, (ii) investigate parameter estimability and correlations between different parameters, and (iii) optimize the hydraulic properties and solute transport parameters. The results concerning the water flow in the bare field lysimeter show that daily data contained much more information than hourly data, daily pressure heads contained more information than daily water contents; the correlations between different parameters hamper the optimization results strongly. Basing on the tracer concentrations in the leaching solution of the lysimeter, the first-order rate water transfer coefficient was not estimable since this parameter was highly correlated with the solute transfer coefficient. PAH concentrations in the leaching solution of the contaminated soil column under saturated and nonsaturated flow conditions show that when the degree of chemical nonequilibirum transport is high, the solute leaching of the nonsaturated column contained more information than those of the saturated column. In addition, the fraction of sites with instantaneous sorption and the linear adsorption distribution coefficient always showed a very strong correlation, they were impossible to optimize simultaneously

Berlin et Londres sont traversées par des fleuves. La Tamise s’écoule après 346 km dans la Mer du Nord. Berlin est traversée par la Spree et la Havel ; la Spree a une longueur de 400 km et la Havel de 325 km ; ces fleuves sont connectés par l’Elbe à la Mer du Nord. La population s’est sédentarisée sur les bords des fleuves à cause de la présence d’eau potable. À partir du Moyen - Âge, la situation a changé. Les gens ont utilisé le fleuve afin d’éliminer les eaux usées de la ville et des marchandises ont été transportées par la voie fluviale. Autrefois, des industries ont bordé ces fleuves. Aujourd’hui, ils n’occupent plus ces fonctions et les friches industrielles peuvent être réaménagées. Ces fleuves urbains peuvent créer soit une rupture, soit une opportunité en matière d’aménagement du territoire. Chaque métropole a ses propres conceptions d’aménagement. De nombreux projets d’aménagement sur les friches industrielles ont été déjà réalisés comme celui des Docklands à Londres et le projet Museumsinsel à Berlin. La mixité fonctionnelle avec la création de logements, de tertiaire supérieur et d’espaces verts est prédominante dans le projet des Docklands à Londres. Le projet Museumsinsel est orienté vers la culture. Le problème de la gentrification apparaît avec ces projets. Beaucoup d’habitants qui vivent dans ces quartiers ne peuvent plus payer les loyers croissants et doivent quitter leurs logements dans la capitale. Les berges seront -Elles seulement destinées à la classe aisée ou à tout public ? Par conséquent, les projets peuvent créer une rupture territoriale. Mais les projets d’aménagement sont une opportunité quand ils s’intègrent dans le tissu urbain existant. / Berlin and London are crossed by rivers. The River Thames flows after 346 km in the North Sea. Berlin is crossed by the Spree and the Havel. The Spree has a length of 400 km and the Havel of 325 km; these two rivers are connected by the Elbe to the North Sea. The population was sedentary on the river banks due to the presence of drinking water. From the Middle – Ages, the situation has changed. The people used the river to eliminate wastewater from the city and transport goods by the waterway. In the past, the industries have bordered these rivers. Today, they no longer occupy these functions and the industrial wastelands can be redeveloped. These urban rivers can either create a city break or an opportunity in terms of planning. Each metropolis has its own conceptions. Many urban projects on industrial wastelands have already been realized such as the London Docklands and the Museumsinsel project in Berlin. On the one hand, the functional mix with the creation of housing, trade, services and green areas is predominant in the project of the Docklands in London. On the other hand, the Museumsinsel project is directed towards the culture. The problem of gentrification appears with these projects. Many inhabitants who live in these districts can no longer pay the increasing rents and must leave their homes in the metropolis. Will the riverbanks be only intended for the upper class people or at any public ? Therefore, the projects can create a territorial rupture. But, urban projects can also be an opportunity, when they fit into the existing urban morphology. / Berlin und London haben eine Gemeinsamkeit, sie werden alle von Flüssen durchquert. Die Themse fliest nach 346 km in die Nordsee. Berlin wird von der Havel und der Spree durchquert. Die Spree hat eine Länge von 400 km und die Havel erstreckt sich auf 325 km und diese beiden Flüsse münden in die Elbe die wiederrum in die Nordsee fliest. Die Menschen siedelten sich an den Flüssen an, weil sie hier Trinkwasser fanden. Ab dem Mittelalter veränderte sich jedoch die Situation, die Menschen benutzten nun den Fluss zur Entsorgung der Abwässer der Stadt und zur Beförderung der Waren auf dem Flussweg. Industrien siedelten sich früher entlang der Flüsse an. Heute, erfüllen sie diese Aufgabe nicht mehr und das Industriebrachland steht für neue Projekte zur Verfügung. Die Flüsse die durch die Großstädte fließen, können entweder einen Bruch oder eine günstige Gelegenheit für die Stadt sein. Dies ist jedoch abhängig von der Stadtplanung, denn jede Hauptstadt besitzt seine eigene Auffassung zu diesem Thema. Viele Projekte auf Industriebrachen wurden bereits fertiggestellt, wie zum Beispiel das Projekt der Docklands in London und das Projekt der Museumsinsel in Berlin. Die Hauptaspekte des Projektes der Docklands in London bestehen in der Verwirklichung einer funktionellen Mischung aus Wohnungen, Gewerben, Dienstleistungen und Grünflächen. Die Kultur stand jedoch im Mittelpunkt des Projekts der Museumsinsel in Berlin. Diese neuen Bauprojekte können aber ein Gentrifizierungsproblem verursachen. Viele Bewohner dieser Viertel können die steigenden Mieten nicht mehr bezahlen und müssen Ihre Wohnungen in der Hauptstadt verlassen. Die Uferböschungen entlang der Flüsse, sind diese also nur für die obere Gesellschaftsschicht bestimmt oder sind sie für alle Leute ? Folglich, können diese Projekte einen territorialen Riss verursachen. Aber die Projekte können aber auch eine Bereicherung sein, wenn sie sich gut in die bestehende Baustruktur einfügen.

Dans un contexte où les préoccupations environnement-santé sont croissantes à l’échelle globale. Améliorer la compréhension des mécanismes de biodisponibilité et d’(éco)toxicité des polluants métalliques persistants est un enjeu prioritaire, notamment en raison de leur omniprésence observée dans les écosystèmes en relation avec leur compartimentation et spéciation . Le ver de terre est utilisé pour évaluer la qualité des sols ; de plus cet organisme du sol de par ses activités de bioturbation a une influence sur les cycles biogéochimiques. Des tests d’écotoxicité en conditions contrôlées sur vers de terre ont donc été réalisés avec différents sols et espèces de vers. Puis une étude d’impact sur les communautés de vers a été effectuée sur un site pollué présentant un gradient de concentration. L’influence de la bioturbation du ver sur la phytodisponibilité des polluants a été étudiée grâce à des expériences en mésocosmes. Finalement, des mesures de bioaccessibilité des polluants ont été réalisées in vitro sur des sols et végétaux pollués dans différents contextes : friches industrielles, jardins potagers, terrain de sport. L’objectif étant d’étudier le lien entre biodisponibilité pour l’homme, caractéristiques des sols et contexte de pollution. Deux approches complémentaires ont été développées : recherche scientifique liés aux mécanismes et développement d’outils, de procédures pratiques utilisables par les gestionnaires et évaluateurs de risques. L’écotoxicité des métaux et métalloïdes (notés ETM) sur les vers de terre n’est pas simplement régie par leurs concentrations totales, mais dépend fortement des caractéristiques physico-chimiques des sols. Par ailleurs, l’analyse des communautés de ver de terre présentes sur un site contaminé permet d’évaluer la qualité des sols puisqu’on constate un impact sur les l’abondance, la diversité et le taux de juvénile des vers. De plus, la bioturbation du ver de terre augmente significativement la biodisponibilité des ETM pour les plantes potagères telles que la laitue. Finalement, la bioaccessibilité humaine des ETM est régi par de nombreux facteurs liés en particulier au contexte de pollution. Cette fraction bioaccessible des ETM est directement responsable de leur cytotoxicité sur les cellules intestinales. Ces différents résultats ont été complétés par des études mécanistiques (IR, EXAFS, XANES, µ-XRF). / In a context where environmental health concerns are globally increasing. Improve understanding of the mechanisms and bioavailability (eco) toxicity of persistent metals pollutants is a priority, especially because of their observed omnipresence in ecosystems in relation to their compartmentation and speciation. The earthworm is used to assess soil quality; moreover this soil organism through its bioturbation activities affects biogeochemical cycles. Ecotoxicity tests under controlled circumstances on earthworms have been conducted with different soils and worms’ species. Then an impact study on earthworms’ communities was conducted on a polluted site showing a concentration gradient. The influence of earthworms’ bioturbation on phytoavailability of pollutants was studied through experiments in mesocosms and Rhizotest. Finally, in vitro measures of pollutants bioavailability were performed on polluted soils and plants in different contexts: brownfields, gardens, sports field. The objective is to study the link between bioavailability for humans, soil characteristics, context of pollution and toxicity. Two complementary approaches have been developed: scientific research related to the mechanisms and development of tools, practical procedures which could be used by managers and risk assessors. Ecotoxicity of metals and metalloid (denoted ETM) on earthworms is not simply governed by their total concentrations, but strongly depends on the physico-chemical characteristics of soils. Furthermore, analysis of earthworm communities from a contaminated site can evaluate the quality of soil since seen an impact on the abundance, diversity and rate of juvenile worms. In addition, earthworms’ bioturbation significantly increases the bioavailability of ETM for vegetable plants such as lettuce. Finally, the human bioaccessibility of ETM is governed by many factors, in particular the context of pollution. The bioaccessible fraction of ETM is directly responsible for their cytotoxicity on intestinal cells. These results were complemented by mechanistic studies (IR, EXAFS, XANES, μ-XRF).

De nombreuses friches héritées d’activités industrielles révolues présentent des pollutions organiques persistantes (charbon, goudron…). Alors que la réglementation impose un une évaluation du degré de contamination de ces sites, elle ne prend pas en compte les sous-produits de transformation tels que les composés polaires, peu considérés. Pourtant ils se solubilisent dans la phase aqueuse par percolation des eaux météoriques à travers ces surfaces contaminées. Bien que la littérature ciblant la matière organique dissoute (MOD) d’origine naturelle soit abondante, elle n’est pas directement transposable à la MOD issues des friches contaminées, qui reste à définir pour une meilleure compréhension du devenir de la pollution dans ces sites anthropisés. Une approche multi-techniques a été appliquée pour appréhender le plus précisément possible la MOD issue de terres d’anciennes cokeries et usines à gaz, par le biais d’expériences en laboratoire et des dispositifs de terrain (lysimètres). L’étude de ces derniers montre qu’ils contiennent une forte teneur en MOD aromatique, dont les composés aromatiques polycycliques ne représentent qu’une faible proportion de la MOD totale. Des expériences complémentaires ciblant l’influence de certains paramètres (pH et hydrophobicité) suggèrent un lien fort entre le pH et l’organisation spatiale de la MOD, ainsi qu’une diminution de la masse moléculaire apparente avec l’augmentation de l’hydrophobicité. Des expériences de vieillissement artificiel ont montré un enrichissement en produits polaires condensés entraînant leur forte mobilisation par l’eau / A large amount of wastelands inherited from former industrial activities contains persistent organic contamination (coal, coal tar…). While the regulation requires an evaluation of the contamination degree of these soils, it doesn’t take into account the transformation by-products such as polar compounds, poorly studied. Yet they solubilize in aqueous phase by percolation of meteoric waters through these contaminated sites. Despite the fact that literature targeting the fresh DOM is abundant, it is not directly transposable to the anthropogenic DOM coming from wastelands, which still need to be more precisely defined to improve our knowledge of this specific DOM and its evolution over time. A multi-technical approach was developed to comprehend the anthropogenic DOM coming from former coking and gas plant soils, thanks to a combination of laboratory experiments (under controlled conditions) and on field devices (lysimeters). Their study show that they contained high polycyclic aromatic compound (PAC) contents, whose proportions in polar PACs exceed the ones in soil measurements. However, these PACs only consist of a low proportion of the total DOM. Complementary experiences targeting the influence of some parameters (pH, hydrophobicity) show a major hydrophobic characteristic and suggest a strong link between the pH and the spatial DOM organization. Artificial aging experiences show an enrichment in polar compounds leading to their water mobilization