Existe-t-il un consensus scientifique sur les conditions de la durabilité ? Est-il possible de construire un indicateur unique de soutenabilité faible ? Quelles sont les composantes objectives et subjectives des indicateurs ? Peut-on envisager des indicateurs objectifs de soutenabilité ? Quelles voies de recherche sont-elles nécessaires pour développer des indicateurs de développement durable ? Telles sont les questions auxquelles cet ouvrage tente de répondre. La comparaison des courants de la soutenabilité faible et de la soutenabilité forte nous sert de fil conducteur pour évaluer la part normative et la part objective du choix des paramètres et de leur méthode d'agrégation. L'agrégation arithmétique implique des hypothèses de substituabilité entre les facteurs, ce qui relève de la soutenabilité faible. La pondération, toujours normative, peut être explicite ou se traduire par le choix d'une unité ou dimension unique. Nous redéfinissons la soutenabilité faible comme étant la réduction de la complexité à une dimension unique. Il y a dès lors autant d'indicateurs de soutenabilité faible que de choix possibles de cette dimension unique. En particulier, l'empreinte écologique par habitant relève d'une forme "écologique" de soutenabilité faible. Le prix de marché est l'unité fondamentale de mesure de sa forme "économique". Nous montrons que les acteurs ne savent pas bien identifier leur intérêt et qu'ils ne sont pas parfaitement égoïstes, ce qui introduit un biais non systématique remarquable dans toute mesure en unité monétaire. La soutenabilité forte se caractérise par la multiplicité de dimensions ou "capitaux critiques" dont le dépassement d'un seul suffit à déterminer la non soutenabilité. Les différentes formes de soutenabilités faibles peuvent représenter des capitaux critiques parmi d'autres. Nous présentons une typologie des acteurs et du partage des responsabilités, également susceptible d'introduire des grandes divergences dans les résultats publiés. Quelques études de cas illustrent ces différents éléments dans des contextes contrastés. L'empreinte écologique de consommation se limite en particulier à une responsabilisation du seul consommateur, alors que les comptes nationaux permettent d'envisager la coresponsabilité de l'ensemble des acteurs. L'indicateur de "dématérialisation de l'économie" appliqué à un village indien montre la pertinence de mesurer l'utilisation absolue de matière sans pondération monétaire. Il est par ailleurs possible de minimiser le coût de dépollution sans toucher à la limite absolue d'émissions globales de centrales thermiques. Les deux dimensions, coûts sociaux et bénéfices environnementaux, peuvent donc être traitées séparément. En conclusion, il est possible d'identifier, dans chaque calcul d'indicateur de développement durable, une composante relativement objective de soutenabilité "forte" et une composante "faible", négociable, de partage des droits et responsabilités. / We study how different world views may influence how to develop sustainable development indicators. The comparison of weak sustainability and strong sustainability serves as a guide to estimate the share of objective versus normative choice of parameters and their method of aggregation. We then present a typology of actors and shared responsibilities, which may also introduce large discrepancies in the results published. Some case studies illustrate these different elements in contrasting contexts. It appears that it is possible to identify in each calculation of sustainable development indicator, a relatively objective component of sustainability and a negotiable component of shared rights and responsibilities.

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.

Existe-t-il un consensus scientifique sur les conditions de la durabilité ?Est-il possible de construire un indicateur unique de soutenabilité faible ?Quelles sont les composantes objectives et subjectives des indicateurs ?Peut-on envisager des indicateurs objectifs de soutenabilité ?Quelles voies de recherche sont-elles nécessaires pour développer des indicateurs de développement durable ?Telles sont les questions auxquelles cet ouvrage tente de répondre.<p><p>La comparaison des courants de la soutenabilité faible et de la soutenabilité forte nous sert de fil conducteur pour évaluer la part normative et la part objective du choix des paramètres et de leur méthode d'agrégation. L'agrégation arithmétique implique des hypothèses de substituabilité entre les facteurs, ce qui relève de la soutenabilité faible. La pondération, toujours normative, peut être explicite ou se traduire par le choix d'une unité ou dimension unique. Nous redéfinissons la soutenabilité faible comme étant la réduction de la complexité à une dimension unique. Il y a dès lors autant d'indicateurs de soutenabilité faible que de choix possibles de cette dimension unique. En particulier, l'empreinte écologique par habitant relève d'une forme "écologique" de soutenabilité faible. Le prix de marché est l'unité fondamentale de mesure de sa forme "économique". Nous montrons que les acteurs ne savent pas bien identifier leur intérêt et qu'ils ne sont pas parfaitement égoïstes, ce qui introduit un biais non systématique remarquable dans toute mesure en unité monétaire. La soutenabilité forte se caractérise par la multiplicité de dimensions ou "capitaux critiques" dont le dépassement d'un seul suffit à déterminer la non soutenabilité. Les différentes formes de soutenabilités faibles peuvent représenter des capitaux critiques parmi d'autres.<p><p>Nous présentons une typologie des acteurs et du partage des responsabilités, également susceptible d'introduire des grandes divergences dans les résultats publiés. Quelques études de cas illustrent ces différents éléments dans des contextes contrastés. L'empreinte écologique de consommation se limite en particulier à une responsabilisation du seul consommateur, alors que les comptes nationaux permettent d'envisager la coresponsabilité de l'ensemble des acteurs. L'indicateur de "dématérialisation de l'économie" appliqué à un village indien montre la pertinence de mesurer l'utilisation absolue de matière sans pondération monétaire. Il est par ailleurs possible de minimiser le coût de dépollution sans toucher à la limite absolue d'émissions globales de centrales thermiques. Les deux dimensions, coûts sociaux et bénéfices environnementaux, peuvent donc être traitées séparément.<p><p>En conclusion, il est possible d'identifier, dans chaque calcul d'indicateur de développement durable, une composante relativement objective de soutenabilité "forte" et une composante "faible", négociable, de partage des droits et responsabilités.<p>/ We study how different world views may influence how to develop sustainable development indicators. The comparison of weak sustainability and strong sustainability serves as a guide to estimate the share of objective versus normative choice of parameters and their method of aggregation. We then present a typology of actors and shared responsibilities, which may also introduce large discrepancies in the results published. Some case studies illustrate these different elements in contrasting contexts. It appears that it is possible to identify in each calculation of sustainable development indicator, a relatively objective component of sustainability and a negotiable component of shared rights and responsibilities.<p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La demande mondiale de nourriture et d’energie est en constante augmentation. L’accès à de nouvelles terres arables étant limité, les agriculteurs devront produire environ 70% de plus par hectare d'ici 2050. L'optimisation et la rationalisation des systèmes de production agricole sont essentielles pour assurer la sécurité alimentaire des populations dans des conditions durables. La communauté agricole serait en mesure d'optimiser les performances des cultures en ayant accès à une meilleure compréhension des systèmes de production, notamment concernant leur potentiel et principaux facteurs limitants. Dans ce contexte, la caractérisation des conditions de croissance des cultures prenant en compte leurs impacts sur le potentiel de production et sur les pertes de rendement est importante pour identifier les marges de progrès et proposer des systèmes agricoles améliorés.Dans cette étude une approche est proposée pour caractériser l'environnement de grandes zones géographiques prenant en compte les impacts des ressources clés au développement des plantes (température, rayonnement, eau et azote) sur la performance des cultures. Le niveau de disponibilité de ces ressources a été estimé en utilisant des approches de modélisation de culture, intégrant données météorologiques et caractéristiques de sol. L'efficacité d'utilisation des ressources disponibles a été caractérisée par les pratiques culturales ainsi que la stratégie et l’environnement technique des agriculteurs. Une procédure générique d’intégration de la donnée a été établie et utilisée pour décrire la production de maïs grain en Amérique du Nord de 1991 à 2013. Le jeu de données résultant de cette intégration couvre 84% des superficies plantées en maïs, décrites par 1 558 unités spatiales élémentaires, pour un total de 28 303 scénarios indépendants. Cette méthode combine et harmonise les observations de rendement issues des statistiques agricoles avec un large ensemble de descripteurs pertinents de conditions de croissance.Un sous-ensemble de 21 facteurs limitants a été identifié par une analyse de sélection de variables pour expliquer 66% de la variabilité des pertes de rendement observées. Compte tenu du nombre de dimensions du jeu de donnée, la méthode relaxed lasso a été choisie comme un compromis intéressant entre capacité de prédiction et d’interprétation. Les descripteurs sélectionnés montrent la contribution de la gestion des cultures à la variabilité des pertes de rendement, en particulier les niveaux d'intensification de l’agriculture et l’environnement technique des agriculteurs. Le troisième facteur principal est la disponibilité en eau et la sécheresse qui en résulte. L’utilisation des connaissances en physiologie dans la conception de descripteurs a considérablement amélioré la capacité d’interprétation de la proposition et la confiance des utilisateurs finaux dans l'approche.La structure des facteurs limitant le rendement a été utilisée pour identifier les Environnements Types les plus fréquents. Deux approches ont été proposes : l’une axée uniquement sur les facteurs physiologiques et l’autre intégrant également l’identification de marchés de taille homogène. 11 Environnements Types ont été identifiés en fonction des facteurs physiologiques et 8 en combinant facteurs physiologiques et contraintes de taille de marché. Les Environnements Types basés sur les facteurs physiologiques sont très informatifs sur l'évolution historique des pratiques culturales et les changements de stratégie des agriculteurs au cours du temps. Une telle catégorisation des conditions de croissance a montré des capacités à reproduire l'expertise de terrain et à soutenir l'évaluation de génotypes. Trois cas d'utilisation ont servi à illustrer l'intérêt de l'approche pour (i) décrire l'historique environnemental d'un marché, (ii) définir des populations d’Environnements cibles (TPE) et (iii) évaluer la pertinence de l'échantillonnage environnemental de réseaux multi-lieux (MET). / The global demand for food and energy is constantly increasing. As access to spare arable land is limited, growers will have to produce about 70% more per hectare by 2050. Optimization and rationalization of the agricultural production systems is then critical to ensure food security under sustainable conditions. The agricultural community would be in a position to optimize crop performance by better understanding the cropping systems, especially regarding potential production and limiting factors. In this context, the ability to characterize crop growing conditions in regards to their impacts on potential yield and yield gap is important in order to identify margins of progress and propose improved farming systems.An approach is proposed to characterize the crop environment of large geographical areas taking into consideration the impact on crop performance of the key resources for plant development (temperature, solar radiation, water and nitrogen). The level of availability of each resource was estimated by using crop modeling approaches integrating weather data and soil characteristics as inputs. The efficiency of use of the available resources was characterized by crop practices, grower strategy and grower technical environment. A generic integration procedure was established and used to describe corn production for grain in North America from 1991 to 2013. The resulting dataset covers 84% of the total corn planted area, deciphered in 1,558 elementary spatial units, for a total of 28,303 independent scenarios. Such a method combines and harmonizes, at scale, yield observations from agricultural statistics with a large set of relevant descriptors of growing conditions.A subset of 21 main limiting factors was identified through variable-selection analysis to explain 66% of the observed yield-gap variability. The relaxed lasso method resulted in an interesting compromise between interpretability and prediction ability. The selected descriptors highlighted the contribution of crop management in yield-gap variability, especially regarding levels of crop intensification and the technical environment of growers. The third main factor is water availability and resulting drought. The integration of knowledge in crop physiology into descriptor design significantly improved the interpretability of the proposal and the confidence of end-users in the approach.Yield-gap patterns were used to identify the set of most frequent Environment Types. Two approaches were proposed: one focused on crop physiology drivers and another also considered market-size homogeneity among Environment Types. This resulted in 11 Environment Types based on crop physiology drivers and 8 Environment Types when combining crop physiology drivers and market constraints. Crop-physiology Environment Types are very informative on the historical evolution of cultural practices and the changes in grower strategies over the studied period. Such categorization of growing conditions demonstrated the ability to reproduce field expertise and support genotype evaluation. Three business Use Cases were used to illustrate the interest of the approach in (i) describing the environmental history of a market, (ii) defining relevant Target Population Environments (TPE) and (iii) evaluating the environmental sampling relevance of Multi-Environment Trials (MET).