Les outils d’évaluation des risques liés au transfert des polluants gazeux du sol vers les environnements intérieurs comportent de fortes incertitudes quant à la connaissance de certains paramètres et notamment ceux relatifs à l’interface sol-bâtiment : prise en compte des différentes typologies de soubassement, niveau de perméabilité des planchers bas. Ces incertitudes conduisent à une mauvaise estimation de l’impact de ces polluants gazeux sur la qualité d’air intérieur.Afin de contribuer à l’amélioration des modèles d’évaluation pour la gestion des risques vis-à-vis des pollutions gazeuses venant du sol, cette thèse présente dans une première partie, une méthodologie de développement de modèles analytiques adaptés à la prise en compte de différents soubassements, afin de mieux appréhender le transfert de polluants gazeux entre le sol et le bâtiment. Ces modèles ont été développés sur la base d’une analogie avec le transfert des flux de chaleur entre le sol et le bâtiment. Ils traitent, tout particulièrement, des transferts d’air convectifs au niveau de l’interface sol-bâtiment pour différentes typologies de soubassement. Parla suite, les modèles analytiques développés ont été intégrés dans un modèle aéraulique des bâtiments afin d’étudier l’impact des différentes typologies de soubassement sur l’entrée de polluants du sol et donc sur la qualité d’air intérieur résultante.En parallèle, des travaux expérimentaux ont été entrepris afin de compléter la connaissance actuelle relative à la perméabilité à l’air des bétons fissurés, pour laquelle un manque de données a été constaté. D’autre part, les débits d’air convectifs allant du sol vers le bâtiment ont également été quantifiés de façon expérimentale à l’aide de la maison expérimentale ‘MARIA’ dont dispose le CSTB. Ce type de quantification constitue une première base de données expérimentale.Enfin, une dernière partie de cette thèse traite de la réalisation d’un suivi expérimental annuel des performances d’un Système de Dépressurisation des Sols naturels, dans le but d’optimiser à terme les solutions de protection des bâtiments vis-à-vis des polluants gazeux du sol.. / Risk assessment tools related to transfers of gaseous pollutant from soil to indoor environments present large uncertainties relative to the knowledge of certain parameters, particularly those relating to the soil-building interface: considering the different basement typology, permeability level of floor. These uncertainties lead to an inaccurate evaluation of the impact of gaseous pollutants on indoor air quality.In order to contribute to the improvement of risk assessment models of gaseous pollutants from the soil, thiswork present in a fist part the development of analytical and numerical models. These models have been adapted to consider the different basement, in order to estimate the transfer of gaseous pollutants from the soil to the building. An analogy with heat transfer phenomena between soil and building is used to develop these models.They predict convective airflow transfers between soils and building, for different soil-building interface.There after, the analytical model has been incorporated into an airflow model. This model enables us to study the impact of different types of basement on the entry of pollutants from soil and the indoor air quality.Besides, experimental works have been made to complete the knowledge of concrete air permeability, because of a lack of data. Furthermore, the convective airflows from soil to building have been quantified experimentally.These airflows have been determined in the experimental house ‘MARIA’ installed in the CSTB. Suchquantification constitutes the first experimental database.Finally, the last part of this work shows a one-year follow-up study about the ability of natural SoilDepressurisation System. This study has been carried out to optimize the solutions of buildings protection from the soil gaseous pollutants.

Les polychlorobiphényles (PCB) et les polybromodiphényléthers (PBDE) sont deux familles de composés hydrophobes partageant certaines propriétés physico-chimiques. Des travaux antérieurs ont montré que ces composés pouvaient affecter les traits d’histoire de vie des poissons. Il s’avère cependant que les études approchant des situations environnementales sont rares. Cette thèse se divise en trois parties. La première partie s’est attachée à évaluer les effets d’une exposition à un mélange réaliste de PCB et de PBDE sur les traits d’histoire de vie du poisson-zèbre. Les résultats ont montré une taille asymptotique plus élevée, une probabilité de ponte retardée chez les individus exposés et une faible survie des larves F1 en situation de jeûne issues des pontes précoces des individus exposés. La seconde partie a cherché à identifier, sur la base d’un modèle bioénergétique (DEB), les modes d’action physiologique (PMoA) de PCB et PBDE. Deux PMoAs probables ont été révélés: le premier est lié à l’augmentation de la fraction d’énergie allouée à la maintenance et la croissance somatique et le deuxième est lié à l’augmentation des coûts de production d’un œuf. La troisième partie de la thèse s’est intéressée à évaluer les conséquences de la contamination sur la dynamique de population de poissons. Les résultats ont montré une réduction de l’abondance numérique, une augmentation de la biomasse et un grand risque de surexploitation chez la population exposée, Les résultats de cette thèse pourraient constituer un outil d’aide à une gestion durable des stocks halieutiques qui prennent en compte les effets de multiples contaminations qui se surajoutent à la pression de pêche. / Polychlorinated biphenyls (PCBs) and polybrominated diphenyl ethers (PBDEs) are two families of hydrophobic compounds sharing some similar environmental properties. Previous studies have demonstrated that these compounds could affect fish life-history traits. However, few studies have focused on environmental situations. This thesis is divided into three parts. The first part aimed to evaluate the effects of a realistic mixture of PCBs and PBDEs on the life-history traits of zebrafish. The results showed a slower growth, but to a larger asymptotic length, and delayed spawning probability in exposed fish. In addition, offspring issued from early spawning events of exposed fish exhibited a lower larval survival under starvation condition. The second part aimed to identify, on the basis of a bioenergetic model (DEB), the physiological modes of action (PMoA) of PCBs and PBDEs. Two potential PMoAs have been revealed: the first one was through an increase of the fraction of energy allocated to somatic maintenance and growth and the second one was through an increase of the cost of production of an egg. The third part focused on the population dynamical consequences of the individual life-history effects of PCBs and PBDEs. The results showed a lower abundance, a higher biomass and a higher risk of overexploitation in exposed population compared to control population. The results of this thesis could be a helpful tool for sustainable management of fish stocks that take into account the effects of multiple contaminations that are added to the fishing pressure.

Le dioxyde de soufre (SO2) est un des principaux gaz émis lors des éruptions volcaniques. Au Piton de la Fournaise (La Réunion) environ 230 kT de SO2 ont été libérés pour la seule éruption d'avril 2007. Ces émissions ont provoqué d'importants problèmes sanitaires associés à des dégradations des infrastructures et des écosystèmes. Les mesures de SO2 réalisées par l'ORA ont relevé des concentrations supérieures aux seuils critiques pour la santé mais pas aux périodes où l'éruption était la plus intense. SO2 étude consiste à utiliser le modèle meso-échelle atmosphérique Meso-NH pour simuler le transport de SO2 entre le 2 et le 7 avril, avec une attention portée sur l'influence des flux de chaleur provenant des coulées de lave. Trois domaines sont imbriqués de 2 km à 100m de résolution horizontale. Cette étude de modélisation couple simultanément (i) la dynamique atmosphérique de méso-échelle Meso-NH, (ii) un module de chimie en phase gazeuse et phase aqueuse, et (iii) un modèle de surface simulant une propagation de coulée de lave. Tous les flux (chaleur, vapeur, SO2, CO2 et HCl) sont déclenchés en ligne et sont fonction de la dynamique du front de propagation. Nos simulations reproduisent les observations des concentrations en surface de SO2 pour cette période et diverses analyses de sensibilité montrent que la distribution de soufre a été principalement contrôlée par le flux de chaleur de lave. Les dernières simulations incluent la modélisation du panache de vapeur d'eau lors de l'entrée de la lave en mer. Enfin, deux tests de sensibilités ont été réalisés sur la journée du 5 avril afin d'analyser les interactions dynamiques entre les différentes convections : au cratère et au-dessus de la lave (flux de chaleur sensible) et lors de l'entrée de la lave en mer (flux de chaleur latente). / Sulphur dioxide (SO2) is one of the main gases emitted during volcanic eruptions. The Reunion Island experienced its biggest eruption of Piton de la Fournaise Volcano during April 2007 and this event degassed more than 230 kt of SO2. Theses emissions led to important health issues, accompanied by environmental and infrastructure degradations. SO2 measurements made by the ORA noted higher concentrations than the critical threshold for health but not to periods when the eruption was the most intense. Our study is to use the atmospheric mesoscale model Meso-NH to simulate the transport of SO2 between 2 and 7April, with a focus on the influence of heat flow from lava flows. Three domains are nested from 2km to 100m of horizontal resolution. This modeling study torque simultaneously (i) atmospheric dynamics of mesoscale Meso-NH, (ii) a chemistry module in the gas phase and aqueous phase, and (iii) a surface model simulating a lava flow spread. All flow (heat,vapor, SO2, CO2 and HCl) are triggered online and are function of the dynamics of thepropagation front. Our simulations reproduce the observations of surface concentrations of SO2 for that period and various sensitivity analyzes show that the sulfur distribution was mainly controlled by the lava heat flow. The latest simulations include the modeling of the Laze plume when the lava meet the sea. Finally, two sensitivity tests were performed on the day of April 5 to analyze the dynamic interactions between convections: the crater andover the lava (sensible heat flux) and at the entry of lava into the sea (latent heat flux).

Les PCB (polychlorobiphényles), PBDE (éthers de biphényles polybromés) et OCP (pesticides organochlorés) sont des composés d’origine anthropique classés comme POP (polluants organiques persistants) dont l’usage a progressivement été restreint ou interdit. Ces composés, de par leur caractère ubiquiste, persistant et bioaccumulable, sont néanmoins toujours présents dans l’environnement, d’où l’importance de continuer à étudier leur présence, leur dynamique et leur impact. Du fait de la restriction de leurs usages, d’autres composés sont maintenant utilisés pour les remplacer, tels que les retardateurs de flamme alternatifs (RFA). Ces composés bromés et chlorés ont des propriétés physico-chimiques comparables à celles des POP précités et peuvent potentiellement constituer un danger chimique pour l’environnement. Par ailleurs, les RFA sont attendus à des niveaux de concentration plus faibles que les PCB et les PBDE que ce soit dans les compartiments biotiques et abiotiques. Ainsi, l’un des enjeux de ce travail de thèse était de développer une méthode multi-résidus, associant chromatographie en phase gazeuse et spectrométrie de masse à temps de vol, permettant d’analyser simultanément 17 RFA à des niveaux inférieurs au ng.g-1. Les niveaux et profils de contamination en POP et RFA ont ensuite été renseignés dans les compartiments biotiques et abiotiques de différents systèmes aquatiques contrastés. Le caractère bioamplifiable de ces composés a été étudié grâce à la détermination de facteurs d’amplification trophique (TMF) dans l’estuaire de la Gironde et dans le bassin du Rhône, à l’aide d’outils statistiques innovants. Dans l’estuaire de la Gironde il a été mis en évidence que certains RFA étaient autant voire plus bioamplifiables que certains POP historiques. Par ailleurs, dans le bassin du Rhône, l’utilisation des TMF comme outil prédictif, pour le BDE-47 ou la ΣPBDE-DCE par exemple, a été discutée et parait envisageable dans un cadre réglementaire. / PCBs (polychlorinated biphenyls), PBDEs (polybrominated biphenyl ethers) and OCPs (organochlorine pesticides) are anthropogenic compounds classified as POPs (Persistent Organic Pollutants), their use was restricted or prohibited. These compounds are ubiquitous, persistent and bioaccumulative and they are still present in the environment; this is the reason why it is important to continue the study of the fate and impact in the environment. Due to their usage restriction, other compounds are now used to replace them, such as alternative flame retardants (RFAs). These brominated and chlorinated compounds have physicochemical properties comparable to those of POPs and can thus be potentially hazardous to the environment. In addition, RFAs are expected to occur at lower concentrations than PCBs and PBDEs, whether in the biotic and abiotic compartments. Thus, one of the challenges of the present work was to develop a multiresidue method, based on gas chromatography coupled with a time-of-flight mass spectrometer, allowing for the simultaneous analysis of 17 RFAs at levels below ng.g-1. The levels and patterns of POP and RFA contamination were reported in the biotic and abiotic compartments of selected hydrosystems. The biomagnification potential of these compounds was also studied by determining trophic magnification factors (TMF) in the Gironde estuary and in the Rhône basin. In the Gironde estuary, it was shown that some RFA biomagnify as much or more than some historical POPs. Furthermore, in the Rhône basin, the use of TMF for predictive purpose, for BDE-47 or ΣPBDEs-WFD for example, was discussed and found possible.

La salinisation des eaux douces est un problème global qui, dans les régions tempérées nordiques, est lié à l'urbanisation. Les principaux ions responsables de cette salinisation sont les chlorures, le sodium et le calcium et leurs sources majeures sont les sels de déglaçage et l'usure de la chaussée. Durant l'hiver, ces ions s'accumulent dans la neige en bordure des routes et peuvent être transportés dans les eaux souterraines et de surface via l'eau de fonte et de ruissellement. Dans les dernières décennies, la salinité des lacs, et plus particulièrement leur concentration en chlorures, a augmenté de façon conséquente par rapport aux valeurs de référence. Par contre, pour la plupart des lacs, les niveaux atteints se situent en-deçà de la valeur seuil définie par le conseil canadien des ministres de l'environnement pour la protection de la vie aquatique qui est de 120 mg Cl L⁻¹ pour une exposition chronique. Les impacts de la salinisation des écosystèmes d'eau douce sur les organismes aquatiques sont peu connus et le manque d'information est particulièrement marqué pour les communautés microbiennes. Les objectifs principaux de cette thèse étaient 1) d'identifier les voies qu'empruntent les ions pour se rendre dans les lacs, ainsi que les moments auxquels ces mouvements ont lieu et 2) de caractériser les changements que peuvent causer ces ions, particulièrement les chlorures, dans la composition taxonomique des communautés microbiennes. Un suivi saisonnier dans le bassin versant du lac Saint-Charles (Québec, Canada) a permis de comparer la concentration de différents ions dans la neige en bordure des routes, dans les rivières et dans le lac. Ce suivi s'est échelonné de l'hiver (saison d'accumulation des ions dans la neige) au printemps (principale période de fonte) et combinait des mesures ioniques aux deux semaines dans la neige et les rivières et des mesures de conductivité prises aux 10 minutes par un mouillage dans le lac. Les résultats de ce suivi indiquent que les ions chlorures et sodium se déplacent de la neige vers le lac à tous les épisodes de fonte et que ces derniers surviennent aussi durant l'hiver. Dans les rivières, on observait une relation positive entre la concentration des ions et l'urbanisation du bassin versant, et ce dès qu'elle dépassait ≈1%. Un suivi annuel de lacs présentant des variables limnologiques différentes a permis de mettre ces dernières en relation avec la composition des communautés microbiennes planctoniques. Les lacs Clair, Saint-Charles, Clément et Saint-Augustin, situés aux alentours de la Ville de Québec, diffèrent entre autres en fonction de leur salinité, de leur morphométrie, de leur état trophique, et du niveau d'urbanisation de leur bassin versant. Les résultats ont souligné l'importance de la saison pour la composition taxonomique des communautés microbiennes, plus particulièrement celle de l'hiver, ou du couvert de glace. Ils ont aussi suggéré l'importance de la salinité comme facteur structurant, et ce à une conductivité d'environ 1000 μS cm⁻¹ et une concentration en chlorures de l'ordre de 100 mg L⁻¹. La salinité était, entre autres, positivement corrélée avec l'abondance de cryptophytes et d'haptophytes. Une expérience de microcosme en laboratoire où une communauté microbienne du lac Saint-Charles a été exposée à des concentrations de chlorures de 50 mg L⁻¹ (correspondant environ à une augmentation de la salinité par un facteur 2) a aussi été mise en place pour évaluer l'importance de ce facteur. Après deux semaines d'exposition aux chlorures, l'abondance de plusieurs taxons a augmenté, dont les cyanobactéries Synechococcus et Pseudanabaena et un cryptophyte du clade SA1-3C06. L'exposition aux chlorures, toujours à 50 mg Cl L⁻¹, mais combinée à la neige urbaine n'a pas causé de changements aussi marqués dans la composition taxonomique. Ces résultats suggèrent qu'une composante de la neige urbaine a atténué les effets des chlorures et que l'exposition aux chlorures seuls ne représente pas correctement les effets attendus dans le milieu naturel. Cette thèse a permis de montrer que la salinité des lacs pouvait changer rapidement en réponse à des épisodes de fonte de neige, même en période hivernale et que l'augmentation de la salinité, tant en milieu naturel qu'en contexte expérimental, était corrélée avec des changements dans la composition taxonomique des communautés microbiennes. Ces résultats impliquent que l'augmentation de la salinité, même faible par rapport aux valeurs de référence, influence les écosystèmes d'eau douce, et que dans les régions froides, il devrait y avoir une gestion de l'eau de ruissellement des autoroutes afin de limiter la contamination des eaux par les sels de déglaçage. / Freshwater salinization is an ongoing global concern that in north temperate regions is linked to urbanization. Chloride, sodium, and calcium are the primary ions responsible for this salinization, and their major sources are road salts and pavement weathering. In winter, these solutes accumulate in roadside snow, and may then be transported to ground and surface waters via melting and runoff. In the last decades, the salinity of lakes and their chloride concentrations have significantly increased compared to background values. However, in most lakes, the levels reached are still below the guidelines of the Canadian Council of Ministers of the Environment for the protection of aquatic life, which is 120 mg Cl L⁻¹ for chronic exposure. The impacts of salinization on freshwater biota are largely unknown, particularly for microbial communities. The main objectives of this thesis study were to 1) identify the flow pathways and timing of ion transport from roads to receiving waters; and 2) characterize the changes that major ions, particularly chloride, may have on the taxonomic composition of freshwater microbial communities. Seasonal monitoring of the Lake Saint-Charles (Quebec, Canada) watershed allowed comparison of major ion concentrations in roadside snow, rivers within the lake basin, and the lake itself. These observations took place from winter (the season of ion accumulation in snow) to spring (the main melting period), and combined ion measurements in rivers and roadside snow at two-week intervals with conductivity measurements in the lake at 10-minute intervals. The results indicated that chloride and sodium moved from roadside snow to the lake during all melting events, which were also recorded during winter. There was a positive relationship between the major ion concentrations in the river and the watershed urbanization level, beyond a threshold of 1% pavement coverage of the catchment. To asssess the effects of chemical as well as other limnological variables on microbial community structure, plankton and associated samples were taken throughout an entire year from four lakes in the Quebec City region: lakes Clair, Saint-Charles, Clément, and Saint-Augustin. These lakes varied in terms of salinity, morphometry, trophic state, and watershed urbanization level. The results showed a strong seasonal effect on prokaryotic as well as eukaryotic taxonomic composition, and underscored the importance of winter ice cover. Salinity was also identified as a structuring factor, even at conductivities around 1000 μS cm⁻¹ and chloride concentrations around 100 mg L⁻¹. Among other taxa, cryptophyte and haptophyte abundance were positively correlated with salinity. In a laboratory microcosm experiment, the Lake Saint-Charles microbial community was exposed for two weeks to chloride at 50 mg L⁻¹ , corresponding to a two-fold increase of salinity, to test hypotheses concerning the importance of this factor. After two weeks of exposure, the abundance of many taxa increased, notably the cyanobacteria Synechococcus and Pseudanabaena and a cryptophyte of the SA1-3C06 clade. The exposure to chlorides, still at 50 mg Cl L⁻¹ but combined with urban snow, did not cause such marked changes in the taxonomic composition. These results suggest that a component of the snow mitigated the impacts of chloride, and that the exposure to chloride alone may not accurately represent the effects in natural ecosystems. This thesis study has shown that lake salinity can change rapidly in response to roadside snowmelt events, even in winter. Increases in salinity, both in natural ecosystems and in the laboratory, were correlated with changes in taxonomic composition of the microbial communities. These results imply that increased salinities, even over a low range of values, can influence freshwater ecosystems, and that the environmental management of roads in cold regions should take measures to limit the contamination of waterways by road salts.

Dans un contexte d'émergence des enjeux environnementaux liés aux transports, une large palette de mesures de gestion des déplacements et du trafic (développement des transports en commun, mise en place de Zones à Actions Prioritaires pour l'Air, développement du concept de voiture partagée...) est mise en œuvre ou envisagée. Les effets réels de ces mesures sur les émissions de polluants, à court ou long terme sont difficilement évaluables selon des méthodes non rationalisées. Il s'agit ici de mener une réflexion scientifique sur l'évaluation environnementale à travers une importante analyse bibliographique. Le questionnement concerne les trafics, les émissions de polluants, la pertinence des outils de modélisation et la compréhension des mécanismes d'action. L'évaluation des mesures de gestion du trafic et des déplacements se heurte à leur diversité, la complexité et l'interaction des mécanismes d'effet, et à leur représentation dans les modèles. Dans une approche de caractérisation des effets et de représentation de l'impact des mesures, nous définissons des actionneurs (stimuli), composantes des entités trafic/déplacements ou émissions de polluants, déclinées suivant la localisation de leur action et par lesquels les différentes mesures peuvent être traduites. La demande en déplacements Véhicules Particuliers, la capacité de la voirie, y compris dans leur dimension spatiale, et la composition du parc automobile ont été identifiées et permettent de caractériser un grand nombre de mesures (demande, changement modal, gestion locale du trafic, politiques de parking, etc.). Leurs actions sont étudiées sous différents scénarios (variation de la demande, de sa localisation, de la capacité, etc.). On analyse ainsi la réponse à ces stimuli en termes de trafic et d'émissions. Ces travaux sont effectués sur la plate forme de calcul sur l'aire de Nantes Métropole (modèle Visem/Visum/modèle CopCETE) et permettent l'esquisse d'une approche d'évaluation de mesures individuelles. La méthode est démontrée sur le cas de la mise en place d'un Transport en Commun en Site Propre

Ce travail à la fois expérimental et numérique s'inscrit dans le cadre des études menées sur le captage des polluants sur les machines tournantes et porte plus particulièrement sur la caractérisation de la dispersion des fines particules d'usinage : i.e. ces particules sont assimilées à un traceur passif du fait de leur temps de réponse aérodynamique négligeable. L'objectif recherché à travers cette étude est de développer une méthode numérique de conception des captages des polluants sur machines d'usinage. Le premier travail a donc consisté à réaliser un dispositif expérimental recréant une situation similaire à une opération de meulage, mais dans un cadre parfaitement contrôlé. L'écoulement retenu est celui engendré par un cylindre en rotation dans une veine d'essai ventilée. Un polluant particulaire, représenté par des microbilles de verre sphériques, est généré dans la veine d'essai (en utilisant un système d'ensemencement en particules), recréant ainsi les effets aérauliques des plus grosses particules d'usinage. Un gaz traceur, représentant la fraction fine de particules, est injecté simultanément avec le jet de particules via un capillaire placé à la source. Les propriétés du jet de particules obtenu sont caractérisées par vélocimétrie par suivi de particules (PTV) afin d'obtenir des données d'entrée et de validation pour les simulations numériques. La méthode de suivi de particules, mise au point dans le cadre de cette étude reste robuste même dans les zones fortement chargées en particules (i.e. la région source du jet). Le champ de vitesse de la phase gazeuse a quant à lui été caractérisé par vélocimétrie par images de particules (PIV), au moyen d'un code développé spécifiquement (Belut 2006 [4]). La dispersion d'un gaz traceur (hexafluorure de soufre - SF6) émis simultanément avec le jet de particules est ensuite étudiée expérimentalement : la dispersion d'un tel gaz est en effet jugée représentative de celle des plus fines particules d'usinage dont le temps de réponse aérodynamique est négligeable. Enfin, une modélisation complète du banc d'essai est réalisée afin de permettre une comparaison avec les résultats expérimentaux pour ainsi progresser dans la validation des modèles utilisés pour décrire la dispersion d'un traceur gazeux représentatif des fines particules. Le logiciel commercial Fluent est employé pour les simulations numériques / This study based at the same time in experimental and numerical aspect, is part of the framework to understand deeply the capture of pollutants on rotating machines and focuses especially on the characterization of the dispersion of fine particles generated by machining operations : i.e. these particles are assimilated as a passive tracer due to their negligible aerodynamic response time. The main objective covered by this study is to develop a numerical method of close capture exhausts systems for machining devices. The first task was to achieve an experimental device re-creating a similar grinding operation in a perfectly controlled environment. The flow used is defined as the one generated by a rotating cylinder in a ventilated test rig. A pollutant of particles, represented by spherical glass beads, is produced inside the test rig (by using a seeding system of particles), recreating therefore the aerodynamic effects of largest machining particles. A tracer gas, representing the fraction of fine particles, is injected simultaneously with the jet of particles through a capillary tube placed at the source. The properties of the jet of particles obtained are characterized by particle tracking velocimetry (PTV) allowing then to obtain data input and validation of numerical simulations. This particle tracking technic, developed in this study remains as robust method even in heavily loaded particles (i.e. the source region of the jet). The velocity field of the gas phase has meanwhile been characterized by particle image velocimetry (PIV), using a code developed specifically for this assay (Belut 2006 [4]). The dispersion of a tracer gas (sulfur hexafluoride - SF6) emitted simultaneously with the jet of particles is then studied experimentally : the dispersion of such a gas is indeed considered representative of finest particles which aerodynamic response time is negligible. Finally, a complete modeling of the experimental test rig is performed to allow comparison with experimental results in order to progress in the validation of models used to describe the dispersion of a tracer gas representative of finest particles. The commercial soft ware FLUENT is used for numerical simulations

L'objectif de cette thèse est le développement d'outils technologiques et logiciels permettant un monitoring de la qualité de l'air intérieur. Cela comprend la conception de capteurs miniaturisés permettant la détection simultanée d'un grand nombre de polluants, ainsi que le développement de modèles numériques inverses utilisant les données issues de ces capteurs et permettant la reconstruction de sources de polluants. Ces travaux ont mené à l'élaboration d'un prototype fonctionnel de micro-chromatographe en phase gazeuse, système d'analyse chimique miniaturisé permettant la détection de multiples polluants. La colonne de séparation fabriquée en technologie MEMS a permis la séparation de divers composés organiques volatils en quelques dizaines de secondes. Le micro-détecteur TCD, fondé sur une mesure 4-pointes couplée à un circuit d'asservissement en température original, a permis la détection des composés séparés dans la colonne. Afin d'améliorer et de tirer au mieux parti des micro-chromatographes, des méthodes d'injections stochastiques ont été développées. Il a été démontré que ces méthodes ont plusieurs intérêts. D'une part, elles permettent facilement un gain de rapport signal/bruit de l'ordre de la décade, ce qui permet la détection de polluants plus faiblement concentrés. Il a été observé d'autre part qu'il est possible de suivre en temps réel l'évolution moyenne de la concentration des polluants alors que cela n'est pas possible lorsque le chromatographe est utilisé de manière standard. Enfin, une méthode d'injection et de traitement du signal permettant l'analyse simultanée de plusieurs échantillons avec un unique capteur a été développée. Enfin, ces travaux ont été complétés par le développement de modèles inverses 2D permettant, à partir de données issues de micro-chromatographes placés dans l'espace, la reconstruction de sources de polluants et de champs de vitesses par méthode des gaz traceur. Ces modèles sont fondés sur une approche de contrôle optimal et utilisent une résolution des équations de Navier-Stokes et de diffusion-advection par la méthode éléments finis. L'utilisation de bases orthonormées obtenues par POD a permis de régulariser ces modèles inverses / The goal of this thesis is the development of technological and numerical tools for the monitoring of indoor air quality. That comprises the design of miniaturized sensors capable of detecting a large number of pollutants, and the development of inverse models allowing the reconstruction of pollutant sources from concentration measurements. In this work we present the realization of a micro-gas chromatograph, miniaturized chemical-analysis system fabricated with silicon-based MEMS technology. The separation column can separate multiple volatile organic compounds in less than a minute. The integrated thermal conductivity detector, based on a 4-points measurement technique coupled with an original temperature control circuit, can detect compounds separated in the column. In order to improve the performances of such micro-chromatographs, stochastic injection techniques have been developped. We have shown that these techniques easily allow to reduce the detection noise by an order of magnitude so that low-concentrated pollutants can be detected. We also observed that it is possible to follow in real time the mean evolution of the concentration with such techniques. We finally developped an original multiplexing technique that allows to monitor multiple sample streams simultaneoulsy with a single sensor. Finally, this work is completed by the development of 2D inverse models that allow, from data measured by micro-chromatographs placed in a room, to reconstruct pollutant sources, concentration fields or airflow patterns. Those models are based on an optimal control approach and use the resolution of Navier-Stokes and diffusion-advection equations with the finite element method. POD orthonormal basis are used for the regularization of the problem

Les effets négatifs des produits pharmaceutiques (PPs) sur les écosystèmes aquatiques est une préoccupation de plus en plus sensible. Nous avons analysé les effets du 17α-éthinylestradiol (EE2), composant des pilules contraceptives, et de la fluoxétine (FLX), l'antidépresseur le plus vendu au monde, sur deux poissons. Le pejerrey (Odontesthes bonariensis) vit dans des lagunes qui sont des réservoirs d'eaux usées, où la présence d'EE2 est détectée. En utilisant l'expression des gènes cyp19a1b (aromatase cérébrale) et cyp19a1a (aromatase gonadique) comment marqueurs biologiques nous avons constaté que l'exposition à EE2 n'affectait pas l'expression du gène cyp19a1b. Cependant, augmente significativement l'expression du cyp19a1a, liée à la différenciation ovarienne, et diminue l'expression de hsd11b2, liée a la différenciation testiculaire, chez les larves et mâles juvéniles. Aussi, produit une déviation des ratios male/femelles en faveur des femelles chez les larves et l'apparition de caractéristiques typique du développement ovarien dans les testicules de mâles juvéniles. Chez le poisson zèbre (Danio rerio) nous avons évalué le rôle de la sérotonine (5-HT) comme modulateur de la prolifération; et l'effet de la FLX, inhibiteur sélectif de sa recapture. Tout d'abord, nous avons montré que les neurones sérotoninergiques de l'hypothalamus sont générés à partir de cellules gliales radiaires présente dans cette région. Ensuite, nous avons constaté une réduction significative du nombre de cellules en prolifération dans le noyau du recessus lateral (NRL) et posterior (NRP) de l'hypothalamus, après de l'inhibition de la synthèse de 5-HT ; et dans le NRL, après d'exposition a FLX. / Over the last 10-15 years risks of pharmaceuticals and personal care products (PPCPs) in the environment have acquired significant relevance. In the present work we studied the effects of 17α-ethinylestradiol (EE2), component of contraceptive pills, and fluoxetine (FLX), the world’s most widely prescribed antidepressant, in fishes. Pejerrey (Odontesthes bonariensis) a south American teleost fish that inhabit aquatic ecosystems where EE2 has been reported. Exposure to EE2 did not alter the expression of cyp19a1b (brain aromatase). In contrast, expression of cyp19a1a (gonadal aromatase), involved in ovarian differentiation, was up-regulated; while expression of hsd11b2, associated with testicular differentiation, was down-regulated in larvae or juvenile males. Also, EE2 was able to shift sex ratios toward the female in larvae and alter the gonadal morphology of testicles of juvenile males. In zebrafish, a model organism considered as a useful tool in EDs screening, we investigated the potential role of serotonin (5-HT) as modulators of brain cell proliferation; in particular, we also analyzed the effects of FLX, a selective 5-HT reuptake inhibitor. We showed that 5-HT neurons of the hypothalamus originate from proliferative radial glial cells presents in this area. Treatment 5-HT synthesis inhibitor and exposure to environmentally relevant concentrations of FLX caused a significant decrease in the number of proliferating cells in the hypothalamus, resulting in a further decline in the number of own 5-HT neurons. These results provide evidence for the detrimental effect in teleost fish induced by the exposure to two pharmaceuticals considered as endocrine disruptors.

L'usage intensif de pesticides dans l'agriculture engendre une contamination sans précédent des eaux de surface et des nappes phréatiques. Les traitements classiques appliqués aux eaux usées contenant des produits organiques polluants sont basés sur la biodégradation ou sur des méthodes physiques de transfert de masse (décantation, filtration, adsorption des polluants sur du charbon actif) ou des procédés chimique tels que l'oxydation à l'ozone ou au chlore. Cependant, ces procédés demeurent inefficaces dans le cas de traitement des eaux contaminées par les polluants organiques persistants (POPs). Les procédés d'oxydation avancés sont mis en œuvre pour dégrader ou même minéraliser ces polluants. Ce travail a donc pour objectif de déterminer un protocole expérimental pour détruire efficacement les pesticides, produits chimiques largement utilisés dans l'agriculture au Maroc, tels que le monochloro-benzène, le 1,2-dichlorobenzène, l'acide 2,4,5-trichlorophénoxy-acétique, et l'imazalil en utilisant les procédés d'oxydation avancée électro-Fenton et oxydation anodique avec différentes anodes telles que BDD, Pt et DSA. Ainsi, nous avons trouvé que le taux de minéralisation par procédé électro-Fenton avec l'anode BDD était de 92%, 95%, 92% et 97%pour le monochloro-benzène, le 1,2-dichlorobenzène, l'acide 2,4,5-trichlorophénoxy-acétique, et l'imazalil, respectivement, après 4 h de traitement. Ces résultats confirment l'efficacité des procédés d'oxydation avancés électrochimiques dans le traitement des eaux polluées par des pesticides / The intensive use of pesticides in agriculture generates, nowadays, an unprecedented contamination of surface water and groundwater. Conventional treatments applied to waste water containing organic pollutants are based on biological treatments méthods or physical mass transfer methods (decantation, filtration, adsorption of the pollutants on activated carbon), chemical oxidation with ozone, chlorine, etc. However, these methods remain ineffective for the treatment of water polluted by persistent organic pollutants (POPs). Advanced oxidation processes are implemented to degrade and mineralize these pollutants. This PhD thesis work aims to establish an experimental protocol to degrade and mineralize pesticides, chemicals widely used in agriculture in Morocco, such as monochlorobenzene, 1,2-dichlorobenzene, 2,4,5-trichlorophenoxy-acetic acid , and imazalil using the electro-Fenton and anodic oxidation processes with DD Pt or DSA anodes. Thus, the rate of mineralization was 92%, 95%, 92% and 97% for the monochloro-benzene, the 1,2-dichlorobenzene, the 2,4,5-trichlorophenoxyacetic acid , and the imazalil, respectively, after 4 h treatment by electro-Fenton process. These results confirm the effectiveness of electrochemical advanced oxidation processes for treating water polluted by pesticides