Cette étude visait à étudier la capacité d’un biodéchet calcitique seul ou en mélange avec de matériaux chimiques alcalins ainsi que l’efficacité du procédé d’électro-activation dans la neutralisation de l’acidité et le maintien de conditions alcalines dans un résidu minier sulfuré (RMS). Dans une première série d'expériences, l’évolution du pH du RMS traité avec divers amendements a été suivie en fonction de doses croissantes de coquilles d'œufs de poule (COP) ajoutées seules (2, 4, 6, 8 et 10%) ou en mélange avec 1 et 2% de ciment Portland, 1 et 2% d’oxyde de magnésium (MgO), 1 et 2% de chaux calcique et 1 et 2% de chaux dolomitique. La plus forte dose de COP (10 %) a augmenté la valeur de pH de 2,61 (sans ajout d’amendement) à 7,24. Cependant, les échantillons de RMS mélangés avec COP + ciment (1 – 2%) ou COP + MgO (1 – 2%) avaient un pH très élevé (≥ 8). Les résultats suggèrent que les composés de magnésium ou les produits calcaires riches en oxydes, en hydroxydes et en carbonates, présents dans les RMS chaulés, fournissent une protection à longue terme contre l’acidification anthropique des RMS chaulés. Dans une deuxième série d'expériences, plusieurs essais ont été effectués pour évaluer l’efficacité du procédé d’électro-activation utilisant deux compartiments, l’anode et la cathode, et certains paramètres géométriques, électriques, qualitatifs et quantitatifs, dans la neutralisation de l’acidité des suspensions de RMS introduites dans le compartiment cathodique. Tous les traitements ont influencé de façon significative les valeurs de pHcatholyte. Les résultats ont démontré que l’électro-activation permettait de neutraliser efficacement l’acidité du RMS seul ou en mélange avec COP et également d’obtenir des valeurs de pH fortement alcalines (pHcatholyte 8,0 – 10,0). En outre, l’électro-activation utilisant trois compartiments a permis d’éliminer 80% du fer ferreux d’une solution de FeSO4·7H2O. / This study aimed to investigate the capacity of a calcite biowaste alone or mixed with alkaline chemical materials and the efficiency of the electro-activation process in neutralizing acidity and maintaining alkaline conditions in a sulfide mine tailing (SMT). In a first set of experiments, chicken eggshell residue (CES) alone (2, 4, 6, 8 and 10%) or mixed with cement concrete (1 – 2%), MgO (1 – 2%), calcitic limestone (1 – 2%) or dolomitic limestone (1 – 2%) was used to neutralize sulfide mine tailing (SMT) acidity and to precipitate trace metallic elements. The highest rate of CES (10%) increased the initial tailing pH value from 2.61 (without amendment) to 7.24, indicating that CES had sufficient lime value to increase the pH of acid SMT. However, the SMT samples mixed with either CES + cement (1 – 2%) or CES + MgO (1 – 2%) had a high pH (≥ 8). The results suggested that magnesium compounds and calcareous products rich in hydroxides, oxides and carbonates present in limed SMT would provide long-term protection against acid deposition or re-acidification of limed SMT. In a second set of experiments, several trials were carried out to assess the effectiveness of electro-activation process composed by two compartments, anode and cathode, under different electric, geometrical, quantitative and qualitative parameters, in neutralizing acidity and maintaining alkaline conditions in a SMT alone or mixed with CES introduced into the cathode compartment. All treatments significantly influenced the pHcatholyte. The results demonstrated that electro-activation process is capable of neutralizing the acidity of RMS alone or mixed with COP and also to achieve alkaline pH conditions (pHcatholyte 8.0 – 10.0). In addition, the electro- activation process using three compartments can remove up to 80% of ferrous iron from an aqueous FeSO4·7H2O solution.

Le mercure, polluant toxique pour les êtres vivants est présent dans tous les compartiments de l'environnement. Son cycle biogéochimique est encore mal connu, et des lacunes existent, notamment dans les sites de hautes altitudes comme les Alpes françaises. Au cours de ces travaux, nous avons examiné la dynamique du mercure dans les écosystèmes lacustres alpins, par l'étude du transfert de ce polluant entre les différents réservoirs que sont la neige (bassin versant), l'eau des lacs, et les poissons. Par des échantillonnages réguliers (janvier à juin 2009) de la neige de surface du lac Bramant, nous montrons que le manteau neigeux est le siège de processus de dépôts atmosphériques de mercure et de méthylmercure provenant des sources anthropiques de la région de Grenoble. Nous montrons également qu'une proportion de ces espèces rejoint le lac notamment lors de la fonte du manteau neigeux. Cependant, elles s'avèrent rapidement évacuées du lac en raison d'un fort et rapide renouvellement de ces eaux. Par ailleurs, la caractéristique spécifique (peu de végétation, grande minéralité) de ces bassins versants d'altitude explique également les faibles quantités de mercure présentes dans ces lacs. La faible contamination en mercure retrouvée dans les poissons de ces lacs est certainement due notamment à un faible temps de séjour du mercure dans l'eau. Enfin, grâce à un outil de prédiction et d'aide à la décision (WARMF), nous suggérons que les paramètres essentiels gouvernant la méthylation du mercure et la contamination des poissons dans nos lacs ne sont pas les dépôts atmosphériques mais plutôt les caractéristiques physico-chimiques du lac et de son bassin versant.

Ce travail de thèse s’inscrit dans un projet de grande envergure piloté par l’IRT M2P, intitulé « Hard Chrome by Trivalent Chromium » qui regroupe 15 partenaires industriels et 2 partenaires académiques. L’objectif principal est de substituer les composés du chrome hexavalent par des électrolytes à base de chrome trivalent dans les procédés de chromage « dur », en réponse à l’application du règlement européen REACH en septembre 2017, même si des demandes d’autorisations temporaires sont en cours. Dans le cadre de cette thèse, des études électrochimiques ont été réalisées sur des bains commercial et synthétique. Celles-ci ont conduit au choix d’un matériau jouant le rôle d’anode, à une meilleure compréhension des mécanismes mis en jeu et de ce fait à une optimisation des conditions d’utilisation du bain commercial. D’autre part, une étude approfondie des courbes transitoires permet de mieux appréhender le comportement des électrolytes de chrome trivalent vis-à-vis des courants pulsés. Ainsi, un plan d’expérience sur les paramètres des pulses avec pour sortie de multiples caractérisations des dépôts de chrome montre que les courants pulsés influent sur plusieurs propriétés telles que : la teneur en carbone, la structure cristalline, la microdureté, la morphologie de surface et la microfissuration. Grâce au traitement des données issues du plan d’expériences, l’optimisation des paramètres de polarisation aboutit à l’élaboration de séquences de pulses optimisées. L’utilisation de celles-ci, employées seules ou en combinaison avec d’autres séquences de pulses issues également du plan d’expériences, aboutit à l’obtention de dépôts de chrome trivalent dont les propriétés sont modulables en fonction des paramètres procédés. Dans l’optique de la mise en place d’une nouvelle stratégie de choix des paramètres de l’impulsion anodique, un dispositif permettant la mesure du pH local en fonction des séquences et à proximité immédiate de la surface a été élaboré. Les premières tendances confirment les modes d’action des courants pulsés, et les choix qui ont été faits pour l’optimisation. / This thesis work is part of an ambitious project handled by IRT M2P, named “Hard Chrome by Trivalent Chromium” which gathers 15 industrials partners but also 2 academic partners. The main objective is to substitute the hexavalent chromium compounds in hard chromium electroplating process before there ban by European instances (REACH, ECHA) in September 2017, excepted for those authorized. As part of this thesis, electrochemical studies were realized on commercial and synthetic baths. Thanks to this studies, a material has been chosen to act as an anode for the making of the trivalent chromium coatings ; furthermore, the utilization conditions of the commercial bath has been optimized. Moreover, another study based on transient curves allows a better comprehension of the behaviour of the trivalent chromium electrolytes regarding pulsed current. This work permitted the elaboration of pulse sequences in the form of an experimental design. The realization and characterization of trivalent chromium coatings as a part of the experimental design show that pulsed current have an effect on several properties of the coatings such as carbon content, crystalline structure, microhardness, surface morphologies an microcracking. Thanks to the analyses of the results from the experimental design, an optimization of pulsed current has been made to obtain optimized pulse sequences. The utilization of those pulse sequences, used alone or combine with some pulse sequences of the experimental design lead to the elaboration of trivalent chromium coatings which properties are adjustables depending on the set parameters of the process. To further optimize the properties of the coatings, the basis of an analysis tool based on local pH measurements are developed; this analysis tool must make it possible to select the most interesting pulse sequences for the realization of trivalent chromium coatings.

Dans la Combe de Savoie , entre Albertville et Montmélian, les alluvions modernes de l'Isère recèlent une nappe en étroite liaison avec les cours d ' eau qui empruntent la vallée. L'objet de cette étude est de définir avec précision le comportement hydrodynamique de l 'aquifère afin d' en déterminer les potentialités . Une première partie sera consacrée à l'analyse des nombreuses données fournies par diverses campagnes de reconnaissance (géophysique , hydrométrie des cours d ' eau , relevés piézométriques réguliers, etc ... ), elle portera essentiellement sur - la définition de la structure du remplissage alluvial, - l'évaluation des paramètres régissant les écoulements souterrains (transmissivité, emmagasinement, etc . .. ) à l ' aide de méthodes analytiques , - la caractérisation climatologique et hydrologique d'une période d'étiage de référence (octobre 1980). Dans une seconde partie, nous réaliserons, à partir des résultats précédents , plusieurs simulations numériques des écoulements souterrains à l'échelle de l'ensemble de la vallée. La mise en oeuvre de ce modèle mathématique conduit à évaluer sommairement les potentialités actuelles de l'aquifère qui permettent d'ores et déjà d'envisager un premier schéma d'exploitation de cette ressource en eau.

En Tunisie, comme dans plusieurs pays méditerranéens, la céréaliculture est une activité très consommatrice de pesticides (63% de la consommation totale de l'agriculture tunisienne). Par conséquent, il est nécessaire d'étudier le devenir des pesticides appliqués afin de réduire les quantités perdues dans l'environnement tout en maintenant un niveau acceptable de l'efficacité des traitements. Plusieurs études ont montré qu'après leur éjection par la buse, les gouttelettes sont plus ou moins soumises aux phénomènes de dérive et de perte au sol pendant le traitement. La partie principale de ce travail est basée sur le développement et la validation d'un modèle capable de calculer les dépôts, la volatilisation (évaporation et pertes vers l'air) sous le vent, en grandes cultures. Le modèle DriftL, modèle de dérive à complexité réduite, a été alors construit sous le logiciel SciLab, version 5,03. Il a été paramétré à partir de mesures réalisées sous des conditions contrôlées en soufflerie et a bénéficié d'une validation expérimentale. Une deuxième partie étudie expérimentalement les pertes directes au sol et la rétention sur les plantes en conditions de laboratoire. Comme pour le travail mené en soufflerie, il a été possible de mettre en évidence une relation entre la granulométrie des gouttelettes, la hauteur des buses, les variables microclimatiques et les dépôts mesurés dans les compartiments air, sol et plante. Pour effectuer ces mesures, une démarche expérimentale a été mise en place afin de choisir la méthode de travail la mieux adaptée. Après de nombreux tests, un collecteur a été sélectionné pour chaque compartiment. Une rampe mobile a été également fabriquée pour jouer le rôle du pulvérisateur dans les conditions de laboratoire. Les mesures effectuées au champ ont permis de valider certains des calculs de DriftL ainsi que les résultats obtenus au laboratoire.

En Tunisie, comme dans plusieurs pays méditerranéens, la céréaliculture est une activité très consommatrice de pesticides (63% de la consommation totale de l'agriculture tunisienne). Par conséquent, il est nécessaire d'étudier le devenir des pesticides appliqués afin de réduire les quantités perdues dans l'environnement tout en maintenant un niveau acceptable de l'efficacité des traitements. Plusieurs études ont montré qu'après leur éjection par la buse, les gouttelettes sont plus ou moins soumises aux phénomènes de dérive et de perte au sol pendant le traitement. La partie principale de ce travail est basée sur le développement et la validation d'un modèle capable de calculer les dépôts, la volatilisation (évaporation et pertes vers l'air) sous le vent, en grandes cultures. Le modèle DriftL, modèle de dérive à complexité réduite, a été alors construit sous le logiciel SciLab, version 5,03. Il a été paramétré à partir de mesures réalisées sous des conditions contrôlées en soufflerie et a bénéficié d'une validation expérimentale. Une deuxième partie étudie expérimentalement les pertes directes au sol et la rétention sur les plantes en conditions de laboratoire. Comme pour le travail mené en soufflerie, il a été possible de mettre en évidence une relation entre la granulométrie des gouttelettes, la hauteur des buses, les variables microclimatiques et les dépôts mesurés dans les compartiments air, sol et plante. Pour effectuer ces mesures, une démarche expérimentale a été mise en place afin de choisir la méthode de travail la mieux adaptée. Après de nombreux tests, un collecteur a été sélectionné pour chaque compartiment. Une rampe mobile a été également fabriquée pour jouer le rôle du pulvérisateur dans les conditions de laboratoire. Les mesures effectuées au champ ont permis de valider certains des calculs de DriftL ainsi que les résultats obtenus au laboratoire.

Cette étude aborde les grés d'Allevard- Trias sous l'aspect stratigraphique, rapport avec le socle et ensuite sous l'aspect sédimentologique et se termine par une approche paléogéographique.

Les processus internes et externes qui ont formé et structuré la croûte de la planète Mars au début de son histoire sont actuellement mal connus. Le canyon de Valles Marineris représente la plus grande coupe naturelle à la surface de Mars, où affleure la croûte moyenne et supérieure. L'étude de cette région clé a été abordée minéralogiquement et morphologiquement à partir de données hyperspectrales CRISM, et des images à haute résolution HiRISE de la mission MRO (NASA, 2006). La base du canyon est constituée de roches massives, fracturées, à fort albédo, riches en pyroxènes pauvres en calcium, pénétrées par des dikes verticaux riches en olivine. Ces roches sont interprétées comme des affleurements de croûte primitive, préservée et exposée dans son contexte originel. Les plateaux bordant le canyon sont couverts d'une formation de 100m d'épaisseur d'argiles ferromagnésiennes, recouvertes d'argiles alumineuses. Cette formation géologique visible sur plus de 106km2 traduit un niveau d'altération de la croûte sous un climat humide. Enfin, les dépôts stratifiés centraux de la région de Capri Chasma, d'épaisseur plurikilométrique, sont riches en sulfates monohydratés et polyhydratés, corrélés à des groupes de strates distincts. Ces sédiments se sont déposés durant l'Hespérien et ont ensuite été érodés par des processus fluviatiles. Ces résultats permettent de reconstituer la succession d'événements suivants : I) formation de la croûte primitive témoin d'un océan magmatique primitif, II) recouvrement de cette croûte primitive par un empilement volcanique, III) Altération de surface à grand échelle, IV) Ouverture du canyon de Valles Marineris, V) dépôts et érosion de niveaux stratifiés riches en sulfates.

Les lacs d'altitude sont soumis à des retombées atmosphériques de polluants organiques persistants (POP) issus pour la plupart des activités humaines malgré leur éloignement des sources d'émissions de ces composés. Si les mécanismes de transport atmosphérique de ces polluants jusqu'aux sites d'altitude sont désormais bien connus (« global distillation » ou « grasshopper effect »), on dispose en revanche de très peu d'informations quant à leur devenir dans ces écosystèmes montagnards. Le travail présenté a pour objectif de déterminer les processus internes au lac influençant le devenir de ces polluants, avec un accent plus particulier sur leurs interactions avec les phases organiques et leur intégration dans les réseaux trophiques. En raison de leurs propriétés physico-chimiques très variables entre congénères (e.g., peu à très hydrophobes), les polychlorobiphényles (PCB) ont été choisi comme modèles de POP.L'étude a été conduite sur deux lacs alpins du Parc National des Ecrins (Isère, France): le lac de la Muzelle (2110 m) et le lac de Plan Vianney (2250 m). Le suivi en 2012 et 2013, à fréquence saisonnière,des concentrations en PCB des composants biologiques, des fractions particulaires et dissoutes et des flux atmosphériques déposés sur les lacs a permis d'évaluer à la fois les variations saisonnières, interannuelles, et entre les lacs, de la contamination de la faune piscicole et de les relier aux intrants atmosphériques et aux processus biogéochimiques lacustres.Nos résultats identifient la fonte du manteau neigeux comme vecteur rapide et important de transfert des PCB atmosphériques aux lacs d'altitude (40% des apports annuels en seulement 2 à 3 semaines). Le bilan de masse révèle aussi que les flux de PCB entrants sont supérieurs aux flux sortants des lacs et met ainsi en évidence leur rôle de puits de PCB atmosphériques. La distribution des PCB entre les phases "particules" et "eau" varie à la fois entre lacs et saisons, révélant une succession d'équilibre et de non-équilibre thermodynamiques. En effet, la couverture de glace en hiver isole les lacs de l'atmosphère et donc des sources de polluants, permettant aux PCB d'atteindre l'équilibre thermodynamique de partition entre les phases particulaire et dissoute. A l'opposé, en périodes d'eaux libres, les paramètres d'influence de l'adsorption des PCB sur la matière particulaire (température, concentration et nature des particules, concentration de PCB) répondent à la variabilité environnementale, empêchant l'atteinte de l'état d'équilibre. Enfin, si la contamination de la faune piscicole varie tant entre lacs qu'entre saisons, l'absence de relation entre concentrations en PCB et divers indicateurs trophiques (composition en isotopes stables du carbone ou biomarqueurs lipidiques) révèle que cette contamination ne dépend ni de l'habitat ni de la variabilité trophique des individus. Au contraire, la contamination de la faune piscicole est liée à la concentration des polluants en phase dissoute. Dans les lacs d'altitude, les POP, même s'ils sont présents à faible concentration, seraient donc essentiellement transférés à la faune piscicole par un phénomène de bioconcentration et non par un mécanisme de bioaccumulation.Nos résultats mettent en évidence la nécessité de mieux connaître l'éco-dynamique des POP, y compris dans les milieux faiblement contaminés. Dans un contexte de changement global pour lequel les intrants dans les écosystèmes d'altitude risquent de varier en intensité ou en temporalité, ces connaissances permettront (i) d'évaluer le rôle futur des lacs comme puits ou sources secondaires de POP pour l'atmosphère et (ii) prévoir l'évolution des niveaux de contamination de la faune piscicole dans les écosystèmes aquatiques éloignés des sources de production. / Altitude lakes undergo atmospheric deposition of persistent organic pollutants (POPs) resulting mainly from human activities despite their distance from emission sources. If the mechanisms driving the atmospheric transport of these pollutants to altitude environment are now fairly known ("global distillation" or "grasshopper effect"), there is still few information about their fate in these mountain ecosystems. This work aims to identify the internal lake processes influencing the fate of POPs, with a particular focus on their interaction with the organic phases and their integration into food webs. Due to their variability of physico-chemical properties between congeners (e.g., less to more hydrophobic), polychlorinated biphenyls (PCBs) have been chosen as POP models.The study was conducted on two alpine lakes from the National Park of Ecrins (Isère, France): Lake Muzelle (2110 m) and Lake Plan Vianney (2250 m). A monitoring was conducted in 2012 and 2013 to assess PCBs concentration in aquatic organisms, particulate and dissolved fractions and atmospheric PCBs inputs. Thus, seasonal, interannual and inter-lakes variability of PCBs level in fish have been assessed and linked to atmospheric inputs and biogeochemical lake processes.Our results show that snowmelt corresponds to an important and sudden flux of PCBs to altitude lakes (40% of annual contributions during the few weeks of spring thaw). Mass balance also reveals that PCBs inputs are higher than outputs, highlighting the role of altitude lakes as atmospheric PCBs sinks. PCBs partition between particulate and dissolved phases varies both between lakes and seasons, revealing a succession of thermodynamics equilibrium and non-equilibrium. In fact, when lakes are ice-covered, the water column is isolated from the atmosphere and therefore from sources of pollutants, allowing to reach a thermodynamic equilibrium partition of PCBs between the particulate and dissolved phases. On the contrary, when lakes are ice-free, parameters affecting PCBs adsorption on particulate matter (temperature, concentration and nature of the particles, PCBs concentration) are subject to environmental variability, preventing chemicals to reach thermodynamic equilibrium. Finally, even though PCBs fish contamination varies both between lakes and between seasons, the lack of relationship between PCBs concentrations and trophic indicators (stable isotope composition of carbon or lipid biomarkers) highlights that fish level of PCBs does not depend on habitat use and inter-individual trophic variability. In contrast, the PCBs concentration in fish is related to the concentration of pollutants in the dissolved phase. In altitude lakes, even though POPs are presented at low concentrations, these chemicals are mainly transferred to the fish compartment by bioconcentration rather than bioaccumulation.These results highlight the need to improve our knowledge on POPs ecodynamics even in low contaminated environments. In a context of global change for which pollutant inputs in altitude ecosystems might vary in intensity or temporality, this research appears essential to (i) assess the future role of altitude lakes as atmospheric POPs sinks or secondary sources and (ii) predict any modification of PCBs levels in fish in remote aquatic ecosystems.

Le séchage d’une solution chargée en particules est la solution la plus simple pour couvrir uniformément la surface d’un matériau. Le choix de la solution et ses propriétés physico-chimiques dictent alors le comportement du film obtenu. Le matériau peut ainsi être rendu hydrophobe en appliquant un tapis de molécules qui n’ont aucune affinité avec l’eau. Un moyen d’améliorer encore cette hydrophobie est de modeler la surface pour incorporer une certaine rugosité dans le revêtement. Cette stratégie est adoptée par plusieurs végétaux, dont le plus célèbre est le lotus.L’évaporation de suspensions apparait comme la méthode la plus simple pour parvenir à la structuration de la surface des matériaux. L’exemple le plus éloquent est celui de la goutte de café, où les particules viennent préférentiellement s’agglomérer sur son périmètre, portées par les différents flux résultant du mécanisme de séchage. Cependant, ce procédé d’auto-assemblage des particules sur la ligne triple air-liquide-substrat au cours du séchage, est difficile à appréhender. Ce constat est lié à la synergie entre la rhéologie des suspensions, leur physico-chimie et les aspects de tension inter faciale, qui s’opère au cours du procédé d’évaporation.Le travail proposé ici vise à comprendre et à maitriser le déplacement de la ligne triple pour accroitre le potentiel de cette méthode d’élaboration de revêtements. Nous proposons une méthode qui permet d’agir sur cette ligne triple. A la sortie de notre dispositif, le liquide est soumis à une évaporation libre, si bien que la ligne de contact adopte un mouvement périodique, apparenté à une respiration. Ce phénomène, peut être contrôlé en amplitude et en fréquence. Par la combinaison de paramètres mécaniques propres au procédé et d’autres intrinsèque au fluide, l’expérimentateur est capable de gouverner ce mouvement, ainsi que le profil du ménisque formé.La connaissance des moyens d’actions sur la respiration de la ligne triple est ensuite utilisée pour produire des surfaces périodiques. Ces dernières sont issues du séchage de latex de polymère. Le comportement cyclique de la ligne triple, combiné avec un déplacement contrôlé du substrat, permet de créer des zones préférentielles de dépôt. Les surfaces obtenues présentent un réseau de lignes successives, dont la longueur d’onde se rapporte aux paramètres du procédé. / Solvent evaporation appears as an easy way to deposit a periodic film on any surface. Its resulting structure is directly linked to the particles contained on the suspension and its behaviour with its solid and liquid environment during drying step. The coffee ring effect is the most eloquent example, which is characterized by a preferential agglomeration of the particle in the drop periphery. Such process is difficult to assess: handling the air-liquid-substrate interface movement is a basic need to increase the technical power of that coating method.To investigate the contact line motion during drying, we focus on the meniscus, which comes from a liquid flow between a sealed container and a substrate. Observations of liquid flowing out such disposal show a cyclic movement. Such phenomenon can be compared to a breathing of the contact line. The present work is firstly dedicated to the characterization of that periodic movement. These learnings are then applied to polymer latexes to produce periodic films.Our characterization method is based on meniscus observation and force balance recording. The observed breathing can be tuned in frequency and amplitude, by acting both on physical properties of the solvents, and geometrical settings of the device. Surface tension play a key role in the movement, by acting on the meniscus shape. Geometrical settings appears to affect the evaporation process. On a global scale, the rate is constant but the disposal gap is directly linked to the cycle frequency.Eventually, our disposal is used to coat smooth surface with polymer latexes. The self-organization of particles during the drying process is tried to be controlled by the periodic motion of the contact line. The roughness of the obtained textured coating is expected to be tuned by a combined choice of disposal settings and specific solutions properties.