Comme l’a montré l’utilisation de sarin en Syrie en 2013, les agents chimiques de guerre restent une menace. L’exposition de populations est une situation d’urgence qui nécessite des moyens rapides et efficaces. La décontamination et le soin des personnes exposées restent une priorité. Les cheveux représentent une matrice couramment utilisée dans le domaine médico-légal. Dans ce travail, notre intérêt se porte sur la capacité du cheveu à capter et libérer des composés dans l’air, notamment l’ypérite, ainsi que sur l’efficacité de décontamination de cette matrice. Pour ce travail, nous avons utilisé deux composés aux propriétés physiques/chimiques proches de celles de l’ypérite : le salicylate de méthyle et le 2-chloroéthyl éthyl sulfure. Les deux similis ont été retenus par le cheveu avec une plus grande affinité pour le salicylate de méthyle. Nous avons observé une corrélation entre l’intensité d’exposition (influence de la dose et du temps) et la teneur en contaminants retrouvés sur les cheveux. Ces résultats montrent qu’il est possible d’utiliser le cheveu pour détecter une exposition individuelle. Après exposition, la teneur dans des cheveux laissés à désorber a été mesurée avec le salicylate de méthyle. Les résultats obtenus ont montré que les cheveux contaminés sont susceptibles de libérer les toxiques. Cela peut poser un problème sanitaire, qui implique donc que la décontamination des cheveux soit étudiée. Les protocoles de décontamination testés montrent une efficacité partielle (élimination de 40 à 80%). Ces résultats impliquent la nécessité d’optimiser les procédures actuelles ou de définir de nouveaux outils pour la décontamination du cheveu après exposition. / As shown by sarin use in Syria (2013), chemical warfare agents remain a threat. Chemical exposure of populations is an emergency situation, where quick and efficient means are mandatory. Decontamination and care of the victims are a priority. Scalp hair is routinely used as a biological matrix in forensic sciences. In this thesis work, interest focuses on hair capacity to trap and release compounds from atmosphere, especially sulphur mustard, as well as decontamination of this matrix. For this work, two molecules with similar physical/chemical properties to sulphur mustard were used: methyl salicylate and 2-chloroethyl ethyl sulphide. Both simulants were trapped by scalp hair, with higher affinity towards methyl salicylate. We observed a correlation between exposure intensity (influence from dose and time) and simulant content recovered from hair analysis. Results suggest that hair can be used to assess individual contamination. After exposure, evolution of methyl salicylate hair content has been measured. Results pointed out that contaminated hair can thereafter release the simulants. This can lead to health issue, highlighting the fact that hair decontamination must be investigated. Tested decontamination protocols showed a partial efficacy (40-80% removal). Those results evidenced the need to optimise current procedures or define new tools for hair decontamination after chemical exposure.

Les interactions gaz-grains jouent un rôle important dans la chimie des milieux interstellaires et protoplanétaires. Le paramètre-clé qui gouverne les échanges entre la surface des grains et la phase gazeuse est l’énergie d’adsorption Ea. Ce travail a pour but de développer une approche jointe expérimentale et théorique afin de déterminer les énergies d’adsorption pour des atomes et molécules d’intérêt astrophysique sur des substrats-modèles des surfaces des grains de poussière interstellaires. Expérimentalement, la méthode employée est la désorption programmée en température (TPD). Le travail a contribué en l’établissement d’une méthode de traitement des courbes de désorption, basée sur une distribution d’énergie d’adsorption et utilisant un set limité de données à plusieurs rampes de chauffage, pour déterminer le couple de paramètres de l’équation de Polanyi-Wigner que sont l’énergie d’adsorption et le préfacteur. D’un point de vue de la chimie théorique, les énergies d’adsorption sont déterminées en utilisant la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) implémentée dans le module Vienna Ab initio Simulation Package (VASP). Cette méthode permet également d’accéder aux géométries d’adsorption, ainsi qu’aux différents sites sur la surface. La méthode expérimentale a été validée par une comparaison avec un système connu : l’adsorption du méthanol CH3OH sur le graphite. L’adsorption des gaz rares Ar/Kr/Xe sur les glaces d’eau a été étudiée comme un cas d’intérêt pour la planétologie. L’adsorption de l’acétonitrile (CH3CN) et de son isomère l’isoacétonitrile (CH3NC) sur les surfaces de graphite, de quartz et de glaces d’eau a également été étudiée, puisque ces deux molécules sont détectées dans le milieu interstellaire. Les énergies d'adsorption trouvées dans le cadre de ce travail seront intégrées dans la base des données KIDA. / Gas-grain interaction plays an important role in the chemistry of the cold interstellar medium and protoplanetary disks. A key parameter for modeling the exchange between grain surfaces and gas phase is adsorption energy, Ea. This work aims to develop a reliable and systematic experimental/theoretical approach to determine the adsorption energies of relevant atoms and molecules on models of interstellar grain surfaces. Employed experimental technique is the Temperature Programmed Desorption. Developed experimental protocol and data treatment technique based on distribution of adsorption energies and use of a set of heating rates enable to determine the coupled parameters of Polanyi-Wigner equation: adsorption energy Ea and prefactor N. Computational chemistry approach, Density Functional Theory (DFT) as implemented in Vienna Ab initio Simulation Package (VASP) is used to get the insight on the behaviour of the surface-adsorbate systems at the atomic level. This approach allows as well to determine adsorption energies. A presence of multiple adsorption sites with different adsorption energies is predicted. Methanol CH3OH adsorption on graphite is used as a known example to validate the technique. Ar/Kr/Xe adsorption on water ice is studied as a case relevant for planetology. Acetonitrile (CH_3CN) and methyl isocyanide (CH_3NC) adsorption on water ice, quartz and graphite is investigated since those two molecules are both detected in the interstellar medium. Adsorption energies determined in this work will be included in KIDA database.

Le travail effectué durant cette thèse est basé sur l’étude de la photoréactivité de l’acrylonitrile et du propionitrile (composés présents dans l’atmosphère de Titan) lorsque nous simulons en laboratoire les conditions spécifiques de ce satellite.Leur photochimie à haute énergie (λ>120 nm) a été étudiée en matrices cryogéniques afin de simuler la phase gazeuse présente à haute altitude dans l’atmosphère de Titan. Nous avons pu identifier des photoproduits qui sont connus pour être présents dans cette même atmosphère comme le cyanoacétylène, l’acétylène, l’éthylène et l’acide cyanhydrique. La formation d’isonitriles a également été caractérisée permettant ainsi d’envisager leur présence dans cette atmosphère.Les processus photochimiques en phase solide ont également été étudiés à différentes températures afin de simuler les aérosols présents à différentes altitudes de l’atmosphère de Titan. Les mêmes photoproduits qu’en matrices cryogéniques ont été identifiés et des rapports de branchement ont été mesurés pour les différentes températures. L’irradiation VUV de la phase solide (acrylonitrile ou propionitrile) conduit à la formation de résidus non volatils qui seront comparés avec les données de la littérature.Enfin, nous avons étudié l’impact que peut avoir une incorporation de ces molécules dans un mélange gazeux N2/CH4 (les deux composants les plus abondants de l’atmosphère de Titan) lors de la formation de résidus par application d’un plasma simulant le bombardement de la haute atmosphère par des particules lourdes. / This work focused on studying the photoreactivity of acrylonitrile and propionitrile (molecules present in Titan) when the specific conditions of its atmosphere are simulated in laboratory.High energetic photochemistry (λ>120 nm) has been investigated in cryogenic matrices in order to reproduce the gazeous phase present in high altitude. We identified the photoproducts which are known to be detected in Titan such as cyanoacetylene, acetylene, ethylene and cyanhydric acid. We also noticed the formation of isonitriles for which their future detection became predictable.Solid phase photochemical processes have also been studied at different temperatures in order to reproduce the aerosols present at different altitudes. The same photoproducts than in matrices were obtained and branching ratios were determined for the different temperatures. Solid phase (acrylonitrile or propionitrile) VUV radiation leads to the formation of non volatile residues that will be compared to literature data.Finally, we studied the effect of the inclusion of these molecules in an initial gaseous mixture composed of nitrogen and methane (the two most abundant species in the atmosphere of Titan) during the formation of residues by application of plasma simulating the heavy particles shelling in high altitude.

Des revêtements antiréflectifs hydrophobes à bas indice de réfraction ont été synthétisés sous forme de couches minces nanométriques de silice mésoporeuses par chimie sol gel couplée à un procédé de dépôt par dip coating sur substrats polymériques thermosensibles de polyméthacrylate de méthyle (PMMA) et de triacétate de cellulose (TAC). Les couches minces de silice pure et hybride ont été durcies par traitement en vapeur d’ammoniaque (TVA) à température ambiante. Les propriétés optiques, mécaniques et de résistance chimique des revêtements ont été optimisées et des mécanismes décrivant les modifications de la structuration induit par TVA selon la composition chimique des films ont été proposés grâce à l’étude de l’influence des conditions et des temps de traitement en vapeur d’ammoniaque. La condensation et la stabilisation de vapeur d’eau à l’intérieur de films de silice mésoporeux hydrophobes à l’aide de vapeur d’alcool ont été réalisées à température et pression ambiantes. L’étude de l’influence de la chimie de surface, de la taille des pores ainsi que des pressions partielles en eau et alcool, et de la nature du co-adsorbant alcoolique a permis de mettre en lumière les mécanismes d’adsorption et de confinement d’eau dans des nano-cavités hydrophobes. La diffusion d’eau à l’intérieur de monolithes de xérogel de silice millimétriques a été rapportée en utilisant pour la première l’ellipsométrie environnementale in situ. Des sujets aussi variés que la réalisation de films à gradient de fonctionnalité, la fabrication d’actuateurs sensibles à l’humidité à partir de films minces inorganiques, la synthèse de couches minces mésostructurées de BaTiO3 et la mise de forme 3D de films de quartz sont discutés dans ce manuscrit. / Low refractive index hydrophobic antireflective coatings were synthetized as mesoporous nanometric thin silica films by use of sol gel chemistry coupled with the dip coating process on thermo sensitive polymeric substrates such as poly(methyl methacrylate) (PMMA) and cellulose triacetate (TAC). Thin films of pure and hybrid silica were stiffened by ammonia vapor treatment (AVT) at room temperature. Optical, mechanical and chemical stability of those coatings were optimized and the AVT-induced mechanisms of structuration depending on the chemical composition of silica films were proposed after the study of the influence of the ammonia treatment conditions and duration. Alcohol-assisted water vapor condensation and stabilization in hydrophobic mesoporous silica thin films were displayed at room temperature and atmospheric pressure. Study of the influence of surface chemistry and pore size, as well as partial vapor pressure of water and alcoholic co-adsorbant, and chemical nature of the alcohol allowed us to determine the mechanisms of water adsorption and confinement in hydrophobic nano-cavities. Water diffusion into millimetric scaled silica xerogel monoliths was reported using in situ environmental ellipsometry for the first time. Other subject as different as the production of graded functional films, fabrication of inorganic thin films based humidity sensitive actuators, synthesis of BaTiO3 mesostructured thin films and shaping of 3D quartz films are also discussed.

Afin de pallier aux problèmes dus aux limites de détection des capteurs et des détecteurs usuels, un système de préconcentration est indispensable. Ce microcomposant permet d’accumuler le ou les vapeur(s) à détecter à l’aide d’un adsorbant et permet de les libérer sous l’effet d’une montée brutale de la température vers un détecteur. Une amplification de la concentration et donc du signal est ainsi obtenue.Cette thèse poursuit le développement d’un préconcentrateur pour la détection de vapeurs toxiques et d’explosifs. Ce préconcentrateur sera constitué d’un microcomposant en silicium rempli d’un adsorbant et muni d’une résistance de chauffage sur sa face inférieure. Des capillaires métalliques permettent d’assurer la circulation du gaz dans le dispositif. Différents types de préconcentrateurs ont été développés avec différents adsorbants afin satisfaire les conditions pour des applications concernant les composés organiques volatils (COV) et les explosifs. L’optimisation des phases d’adsorption et de désorption est cruciale pour le procédé.Le couplage entre un micro-chromatographe et un préconcentrateur a été réalisé et a montré l’apport de ce microcomposant pour la chromatographie. L’analyse d’un mélange de COV a pu être réalisée avec des concentrations initiales de l’ordre de 40 ppb alors que la limite de détection de l’appareillage était de quelques ppm. Un facteur d’enrichissement de 800 a été atteint.L’avantage de l’utilisation du silicium poreux a également été mis en évidence pour l’adsorption de gaz avec des faibles pressions de vapeur saturante. Cette propriété est intéressante pour la préconcentration de vapeur d’explosifs. / In order to overcome problems due to the conventional sensors detection limits, a preconcentration system is required. Accumulation of vapor(s) for detection is possible with an adsorbent and allows releasing them toward a detector, under the effect of a sudden rise of the temperature. Amplification of the concentration and the signal are obtained.This thesis continues the development of a preconcentrator for the detection of toxic gas and explosives. This preconcentrator is made of a silicon microcomponent filled with an adsorbent and a heater at its back. Two metal capillary allow ensuring the gas flow into the device. Various designs of preconcentrators were developed with different adsorbents to satisfy the requirements for volatile organic compounds (VOCs) and explosives applications.The optimization of adsorption and desorption phases is very important for the process.The coupling between a micro-chromatograph and a preconcentrator was conducted and showed the contribution of the microcomponent to the chromatography. Analysis of a VOCs mixture was achieved with initial concentrations in the order of 40 ppb, whereas the detection limit was of a few ppm. An enrichment factor of 800 was achieved.The advantage of using porous silicon was also demonstrated for the gas adsorption with low saturation vapor pressure. This result is interesting for explosive vapor préconcentration.

Les recherches s’inscrivent dans une prospection qui étudie la viabilité de la valorisation du CO2 d’un incinérateur de déchets industriels. Plusieurs licences commerciales existent pour le captage du CO2 dans des gaz de combustion mais il n’existe pas de référence pour le traitement de fumées d’incinérateur de déchets. Les travaux évaluent, à l’aide d’une installation pilote, la viabilité du captage du CO2 en postcombustion par absorption/désorption avec un solvant à 30 % massique en monoéthanolamine (MEA). Tout d’abord, une synthèse bibliographique identifie les verrous technologiques. Puis, le fonctionnement de l’installation est détaillé. Ensuite, une étude paramétrique a évalué les performances de captage du CO2 et la consommation énergétique du pilote. Enfin, des expériences sur une période de 5 jours ont étudié la résistance chimique du solvant face des gaz de combustion. Les travaux de recherche ont permis une première validation du procédé pour un incinérateur de déchets. / This research is part of a survey designed to establish the viability of the CO2 recovery as a raw material from an industrial waste incinerator.. Several commercial licenses are available to capture CO2 in flue gas, but there are no references for incinerators. This work studies with a pilot the post-combustion CO2 capture from incinerator flue gas using absorption/desorption process with 30 %wt monoethanolamine (MEA). A literature review identifies the technology gaps. Then, the pilot setup was described. A parametric study has evaluated the pilot performance for CO2 capture and energy consumption. Finally, Long runs (5 days) have studied the solvent chemical stability in front of incinerator flue gas. The laboratory experiments show that CO2 capture form incinerator flue gas is possible.

Le sujet de ce mémoire porte sur une nouvelle technologie, permettant d'améliorer l'utilisation d'un spectromètre de masse dans le domaine de l'analyse instrumentale de petites molécules (100 à 1200 uma), tant sur le point de vue de la rapidité d'analyse, que sur les coûts d'opérations et de maintenance. Dans un marché de plusieurs milliards de dollars, incluant entre autre l'industrie pharmaceutique, toxicologique ou environnementale, cela peut se traduire par des gains énormes. Cet instrument, la source d'ionisation LDTD (Laser Diode Thermal Desorption), a été développé entièrement par une entreprise québécoise et sera l'objet central de la présente étude en étant mis à l'essai afin de détecter et quantifier la présence dans le miel d'un résidu d'antibiotique dangereux pour l'être humain, le chloramphenicol (CAP). Lors du développement de cette méthode, une découverte particulière et fortuite a permis une amélioration de l'efficacité d'utilisation de l'appareil pour certaines applications en utilisant des acides gras comme agents exaltants. On démontrera donc l'efficacité de la source LDTD afin de détecter des niveaux de CAP aussi bas que dans les méthodes jusqu'à présent publiées, mais dans un temps d'analyse près de 100 fois plus rapide.

Des études de sorption/désorption ont été effectuées pour neuf contaminants émergents sélectionnés (caféine, sulfaméthoxazole, déséthylatrazine, carbamazépine, atrazine, estradiol, éthinylestradiol, noréthindrone et diclofénac) dans les boues usées provenant de trois systèmes différents. Les contaminants incluent une variété de classes de composés (pesticides, hormones et pharmaceutiques) qui possèdent des propriétés physicochimiques différentes. L’objectif de ces travaux est de modéliser leur comportement dans une station d’épuration, en présence d’une phase particulaire et d’une phase aqueuse, et du même coup, de mieux comprendre leur devenir lors de leur rejet dans l’environnement. Le coefficient octanol-eau (log Kow) permet de bien interpréter les résultats et nous permet de classer les composés selon deux types de comportements observés : les composés avec un log Kow inférieur à 3 montrent peu ou pas de sorption alors que les composés avec un log Kow supérieur à 3 montrent une sorption variant de 30 à 90 % durant les premières minutes, suivi d’une sorption lente durant les heures suivantes. Une augmentation du contenu organique favorise la sorption des composés hydrophobes alors qu’un changement de pH peut modifier la charge à la surface des particules et également la charge des analytes. Les résultats ont montré que seul le diclofénac était sensible aux variations de pH étudiés. Dans une telle situation, il est nécessaire d’utiliser le facteur d’hydrophobicité corrigé en fonction du pH (log Dow). Le coefficient de distribution solide-eau (log Kd) a été déterminé pour chaque composé à la fin de chaque expérience de sorption et se situe entre -0.3 et 2.6. Avec l’augmentation de l’hydrophobicité, la désorption diminue avec le temps et avec l’étape de rinçage. Pour simuler le relargage dans les systèmes aquatiques, les facteurs de rinçage ont été déterminés pour estimer le nombre de rinçages qui seraient nécessaire pour désorber 50 et 99 % de la concentration initialement sorbée. Les bilans de masse ont été effectués après chaque expérience dans le but de ne pas surestimer les capacités de sorption d’un composé et se situent entre 7 et 25 % pour l’estradiol, la noréthindrone et le sulfaméthoxazole et entre 44 et 103 % pour l’éthinylestradiol, l’atrazine, la déséthylatrazine, la carbamazépine, la caféine et le diclofénac. / Sorption/desorption studies were performed for nine selected emerging contaminants (caffeine, sulfamethoxazole, desethylatrazine, carbamazepine, atrazine, estradiol, ethinylestradiol, norethindrone and diclofenac) in sewage sludge from three different systems. Contaminants include a variety of compound classes (pesticides, hormones and pharmaceuticals) with different physicochemical properties. The objective of this work is to model their behavior in a treatment plant in the presence of a particulate phase and an aqueous phase, and at the same time, understanding their fate upon their release into the environment. The octanol-water partition coefficient (log Kow) allowed a good understanding of the results and allowed us to classify the compounds according to the two types of behavior observed: compounds with log Kow below 3 showed little or no sorption while compounds with log Kow over 3 showed a 30 to 90% sorption within the first few minutes, followed by a slow sorption during the next hours. An increase of the organic content promotes the sorption of hydrophobic compounds while a change in the pH can modify the charge on the surface of the particles and also the charge of the analytes. Only diclofenac was found to be sensitive to the different pH studied. In such a situation, it is necessary to use the pH-corrected hydrophobicity factor (log Dow). The solid-water distribution coefficient (log Kd) were determined for each compound at the end of each sorption experiment and ranged from 0.2 to 2.9. With increasing compounds hydrophobicity, desorption decreased with time and rinsing step. To simulate releases into aquatic systems, rinsing factors were determined to estimate the number of rinsing that would be needed to desorb 50 and 100 % of the sorbed concentration. Mass balances were performed after each experiment in order to not overestimate the sorption capacity of the compound and ranged from 7 to 25 % for estradiol, norethindrone and sulfamethoxazole and from 44 to 103 % for ethinylestradiol, atrazine, desethylatrazine, carbamazepine, caffeine and diclofenac.

Le milieu interstellaire (MIS) est la matière presente dans l'espace au sein des galaxies.Cette matière est composée de gaz et de grains de poussière. Jusqu'à présent, les radioastronomes principalement ont identifié plus de 170 molécules différentes dans le MIS.La présence de la plupart de ces molécules est expliquée à travers des réactions dans la phase gazeuse, mais la synthèse de beaucoup de ces molécules (comme H2, H2O, CO2) nécessite l'intervention d'uncatalyseur, donc des réactions dans la phase solide, sur la surface des grains de poussière. Les objectifs de cette thèse sont de comprendre quels sont les processus physico-chimiques qui ont lieu (par exemple, la diffusion et désorption) sur la surface des grains de poussière interstellaire et comment ils conduisent à la synthèse de molécules de plus en plus complexes.En particulier, l'objet de ma thèse est d'étudier:- le rôle de la diffusion des atomes d'oxygène (noté « O ») et les processus d'oxydation dans la formation des glaces interstellaires;- le couplage thermique et non thermique entre la phase gaz et la phase solide.L'astrochimie ne tendait à considérer que la diffusion des atomes d'hydrogène et les réactions d'hydrogénation, ignorant souvent le rôle de l'oxygénation ainsi que l'importance des processus d'adsorption et de désorption, d'où mes recherches approfondies sur ces thématiques.Évidemment, une meilleure connaissance de ces processus physico-chimiques et des réactions de surface aiderait les astronomes à comprendre la formation des glaces interstellaires, l'augmentation de la complexité moléculaire, et l'équilibre entre le gaz et la phase solide.Pour répondre à ces questions, de nombreuses expériences ont été réalisées avec le dispositif FORMOLISM, situé à l'Université de Cergy-Pontoise dans le cadre du LERMA (Observatoire de Paris). Via deux jets de particules avec un pompage différentiel, les atomes et les molécules sont déposés sur un échantillon froid (> 6,5 K) dans une chambre ultravide. Les produits des réactions sont ensuite sondés en utilisant la spectroscopie de masse et la spectroscopie infrarouge.Pour simuler différents environnements astrophysiques, la physique-chimie de l'état solide a été étudiée dans différentes conditions expérimentales:- La morphologie de substrat (glace d'eau amorphe soit poreuse, soit compacte, glace d'eau cristalline, silicate amorphe ou graphite)- Les espèces déposées et leur rapport relatif- La couverture des espèces déposées, de 0,1 à 2 monocouches- La température du substrat, de 6,5 à 60 K.En ce qui concerne les processus d'oxydation, les résultats montrent que l'O est très réactif avec de nombreuses espèces ; la diffusion des atomes d'O semble être beaucoup plus rapide que prévu et peut se produire par effet tunnel à des températures aussi basses que 6,5 K. Nous avons comparé les valeurs expérimentales des coefficients de diffusion et constaté que les taux de diffusion sur chaque surface, basés sur les résultats de la modélisation, étaient considérablement plus élevés que ceux prévus pour les atomes lourds tels que l'O. Nos résultats montrent que les atomes O peuvent rencontrer tous les partenaires disponibles de réaction à un taux plus rapide que le taux d'accrétion. En particulier, dans les nuages interstellaires très denses, le rapport O/H est tel que O devient l'un des partenaires réactifs dominants avec H. Ceci a un impact sur la formation de certaines espèces et sur l'abondance relative des produits formés.En ce qui concerne les processus de couplage solide-gaz (c'est à dire, l'adsorption, désorption thermique, désorption chimique), les résultats montrent que chaque processus est influencé d'une manière différente par le substrat (glace d'eau, de silicate ou graphite). Enfin, nous fournissons une liste utile des énergies de liaison de plusieurs espèces et de l'efficacité de désorption chimique des différentes réactions sur ces substrats. / The interstellar medium is the matter that exists in the space between the star systems in a galaxy. It is composed of gas and elongated tiny dust grains. To date, plenty of molecules (> 170) are known to exist in the interstellar medium. The presence of most of them can be understood in terms of gas phase reactions but the synthesis of some key species (H2, H2O, CO2) need the intervention of solid-state reactions on dust grains surface. The aims of this thesis are to understand what are the relevant physical-chemical processes (i.e., diffusion and desorption) occurring on the surface of interstellar dust grains and how these processes influence synthesis of more and more complex molecules. In particular, the focus of my thesis is the investigation of:1) the role of O-atom diffusion and the oxidation processes in the formation of interstellar ices;2) the thermal and non-thermal processes coupling gas and solid phase.The reasons of these investigations lie on the realization that, up to now, only hydrogen diffusion and hydrogenation reactions are commonly considered in solid astrochemistry and the role of oxygenation as well as the importance of adsorption and desorption processes are often disregarded.Evidently, a better knowledge of such physical-chemical processes and, in general, of the solid state physical-chemistry could help astronomers to understand the formation of interstellar ices, the increase on molecular complexity, and the equilibrium between gas and solid phase.To answer these questions, many experiments have been performed with the FORMOLISM set-up, i.e., FORmation of MOLecules in the ISM, located in the Universitè de Cergy Pontoise, Observatoire de Paris. Via two triply differentially pumped beams, atoms and molecules were aimed at a cold (>6.5 K) sample held in a Ultra high vacuum chamber. The products were probed using Mass spectroscopy and Reflexion Absorption Infrared Spectroscopy.To simulate different astrophysical environments, the solid state physical-chemistry has been studied in different experimental conditions:-The substrate morphology (Amorphous water ice, porous (p) and compact (np), crystalline (c) ice, amorphous silicate, and graphite)-The species deposited and their relative ratio-The coverage of deposited species, from 0.1 to 2 ML-The substrate temperature, from 6.5 to 60 KConcerning oxidation processes and O-atom reactivity, the results show that oxygen is very reactive with many species (i.e., H, CO, NO, H2CO, HCOOH); O diffusion appears to be much faster than previously expected and can occur via quantum mechanical tunnelling at temperatures as low as 6.5 K. We compared the experimental values of the diffusion coefficients and found that the rates of diffusion on each surface, based on modelling results, were considerably higher than those expected for heavy atoms such as oxygen. Our findings show that O atoms can scan any available reaction partners (e.g., either another H atom, if available, or a surface radical like O, OH, CO) at a faster rate than that of accretion. In particular, in very dense interstellar clouds, the O/H ratio is such that O becomes one of the dominant reactive partners together with H. This has an impact on the chemistry occurring at the surface of dust grains as either the formation of some species may be enhanced, or at least the relative abundances of the final products will be affected. An important example of how O-atom mobility can modulate the abundances of key species of ices in the ISM is the case of the H2O/CO2 ratio via the CO+O and H2CO+O pathways.Concerning gas-solid coupling processes (i.e., adsorption, sticking, thermal desorption, chemical desorption), the results show that each processes is influenced in a different way by the substrate (i.e., water ice, silicate or graphite). Moreover, we provide a useful list of binding energies of several species and chemical desorption efficiency for different reactions on different subst

Cette étude concerne le transport de particules colloïdales en milieu poreux. Les colloïdes (particules de taille caractéristique inférieure au micron) se rencontrent dans de nombreux domaines de la vie quotidienne (encre, cosmétiques, ...), de la biologie (bactéries, virus, protozoaires, ...) et de l’ingénierie (filtration, hydrologie, génie civil, génie pétrolier, ...). De par leur taille et leur nature, l’étude de ces systèmes nécessite de s’intéresser aux interactions qui peuvent exister entre les particules elles mêmes mais aussi avec le milieu environnant. On cite particulièrement le cas d’écoulements dans des aquifères qui concernent le transport de contaminants d’origine biologique (bactéries, virus), d’origine chimique (hydrocarbures, polluants) ou d’origine minérale (argiles, métaux, ...). Dans chacun des cas cités, il est nécessaire de s’intéresser au transport et dépôt/décollement des particules pour mieux comprendre et modéliser les mécanismes mis en jeu. Une première partie du travail est consacrée à la mise en place et à la résolution d’un modèle macroscopique de dépôt de particules. La comparaison des résultats numériques avec des données expérimentales de la littérature a permis d’établir les relations existantes entre le facteur de retard et la force ionique d’une part et le nombre de Péclet d’autre part. La seconde partie du travail concerne l’étude, à l’échelle microscopique, du transport de particules colloïdales en présence de rugosités de surface (obstacle ou cavité). Les résultats mettent en évidence le rôle joué par ces rugosités de surface sur l’adsorption et désorption de particules sous l’influence des forces hydrodynamiques et des interactions physico-chimiques. / This study deals with the transport of colloidal particles in porous media. Colloids (particles with a characteristic size smaller than one micron) are found in daily life (ink, cosmetics ...) and in many fields of science and technology such as biology (bacteria, viruses, protozoa ...) and engineering (filtration, hydrology, civil engineering, petroleum engineering ...). Because of their size and nature, the study of these systems needs to focus on interactions that may exist between the particles themselves but also with the surrounding environment. This is particularly true in the case of transport of colloids in porous media where the particles characteristic dimension size is close to that of the porous medium. We mention especially the case of flow in aquifers that may affect the transport of contaminants of a biological origin (bacteria, viruses), chemical origin (hydrocarbons, pollutants) or minerals (clay, metals ...). In each case cited above, it is necessary to consider particles transport in porous media and their deposition/release to better understand and model the involved mechanisms. The first part of this work is devoted to the development and resolution of a macroscopic model of particle deposition. Comparison of numerical results with experimental data in the literature has established the existing relationships between a delay factor and both ionic strength and the Peclet number. The second part of the study deals with the study, at the microscopic level, of a colloidal particle transport taking into account DLVO forces for smooth and rough pore surfaces. Our results highlight the role played by surface roughness on the adsorption and desorption of particles under the influence of ionic strength and flow rate.