Les écosystèmes aquatiques sont un récepteur privilégié des micro-polluants. Ils contiennent aussi des matières organiques (MO) naturelle ou anthropiques. Les interactions entre les contaminants et les MO déterminent en grande partie la biodisponibilité des polluants. Par le passé, de nombreux travaux ont été consacrés à l'étude des interactions entre les contaminants et les MO humiques, très hydrophobes et non dégradables. Cependant, les MO des milieux anthropisés sont généralement plus hydrophiles et sujettes à la dégradation bactérienne. Ce travail s'intéresse à l'influence des MO des milieux anthropisés sur la biodisponibilité des Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP) et l'évolution de cette influence au cours de la biodégradation des MO. Une mise en évidence expérimentale en laboratoire et in situ et une modélisation de l'influence de la MO sur la biodisponibilité des HAP et de son évolution au cours de la minéralisation bactérienne sont proposées.

Dakar connaît un déficit important en équipements et services publics urbains de base. Parmi les secteurs touchés par cette carence, celui de la prise en charge des déchets solides. A sa mise en place au début du 20° siècle, les autorités coloniales ont limité le service de collecte et de nettoiement, aux seuls quartiers européens de la ville. Depuis l'indépendance, la densification urbaine rapide et non maîtrisée, a poussé les organismes de collecte à appliquer une gestion socio-différenciée, entre zones centrales équipées, et marges périphériques peu urbanisées. L'hygiène domestique n'est pas très affectée par ce fonctionnement. Mais, la faiblesse de l'offre officielle, pousse les populations à adopter des mécanismes alternatifs peu convenables pour l'élimination des ordures : rejets anarchiques, enfouissement ou brûlage artisanaux. Avec la décharge municipale brute de Mbeubeuss qui reçoit l'ensemble des déchets de l'agglomération, ces pratiques causent la pollution des milieux. Elles dégradent aussi le cadre de vie des populations, et mettent en péril leur santé. Une politique globale de gestion des déchets est nécessaire à Dakar. Intervenant sur l'ensemble de la chaîne, elle devra intégrer la production banale, mais aussi celle dite dangereuse : déchets médicaux et industriels.

La déformation de la partie fragile de la croûte se manifeste dans de nombreux cas par l'apparition de cassures ou failles à grande échelle associées en réseaux (plusieurs familles de failles de directions différentes). Ces derniers individualisent un certain nombre de blocs que l'on peut considérer comme autant d'éléments rigides. Pour un réseau de failles quelconque donné, si la géométrie des éléments supposés rigides mais aussi leurs déplacements le long des failles (sens et rejets) sont connus, il existe une solution géométrique unique au problème de restauration c'est-àdire la recherche des positions des blocs les uns par rapport aux autres avant la déformation. Les études cartographiques et de terrain permettent certes d'obtenir une géométrie des réseaux de failles et le jeu de ces dernières, mais très rarement de connaitre l'ensemble des rejets. Cependant, dans un certain nombre de contextes tectoniques les glissements le long des failles s'accompagnent de rotations des blocs autour d'axes: verticaux pour une déformation dans le plan horizontal, ou horizontaux dans le cas de blocs basculés. Dans ce cas, angles de rotation et rejets sont liés géométriquement et les angles peuvent être connus grâce au paléomagnétisme. Le propos de ce mémoire est le développement d'une méthodologie de restauration d'un ensemble de blocs, à partir des données structurales et paléomagnétiques. Cette méthodologie a permis la mise au point, sur micro-ordinateur, d'un programme automatique, incrémentai et itératif, de calculs des positions relatives des blocs. Ce programme comprend deux principes de calcul (rotation et translation), qui sont appliqués à chaque incrément, les blocs étant considérés rigides. A la fin d'un incrément, quand la stabilité du réseau est atteinte, un principe de calcul de déformation périphérique permet d'accomoder les incompatibilités géométriques locales (vides et recouvrements) persistantes . Pour tester la validité et les limites de la méthode, nous l'avons appliquée à un modèle analogique en sable déformé par cisaillement simple, dont on connaissait les stades anté et finidéformation. Nous avons entrepris ensuite une étude paléomagnétique, dans la Province de Tibériade, afin de voir sur le terrain s'il existait un gradient de rotation entre le centre d'un domaine et sa bordure, comme il est observé dans les modèles analogiques. Enfin une application de la méthode de restauration à l'ensemble de la fracturation du Nord d'Israêl et du Sud Liban, a été effectuée

Le respect des normes de rejets aqueux industriels imposées par la directive cadre sur l'eau (échéances en 2021) concernant les micropolluants, et notamment les phtalates, nécessite la mise au point de procédés de traitement innovants. L'étude du procédé basé sur le couplage ozone/charbon actif a ainsi été effectuée. Après la détermination des propriétés chimiques et texturales des charbons actifs testés, l'efficacité de ce couplage pour l'élimination des phtalates a été éprouvée selon plusieurs critères : cinétique d'élimination des polluants cibles, évolution de la minéralisation et de la toxicité au cours du traitement. La comparaison des résultats obtenus avec ceux de méthodes classiques (ozonation et adsorption seules) a mis en évidence le fort potentiel du couplage ozone/charbon actif, qui permet d'obtenir une élimination rapide des polluants ainsi qu'une minéralisation et une détoxification avancées dans toutes les conditions expérimentales testées. Ce couplage c'est aussi révélé efficace lors du traitement de matrices plus complexes, telle qu'une eau de sortie de station d'épuration. En outre, cette étude a permis de déterminer les propriétés chimiques et texturales du charbon actif favorisant ce procédé. Il a aussi été montré que ce matériau joue un rôle d'initiateur et de promoteur de radicaux libres (les réactions sont très majoritairement de nature radicalaire) ainsi que de support réactionnel. Enfin, cette étude a montré qu'une régénération in situ du matériau, économiquement très intéressante, pourrait être obtenue au cours du traitement.

Le but principal de ce projet doctoral est de déterminer le potentiel d'amélioration de l'efficacité énergétique du système de captage de carbone dans les stations thermiques de production d'électricité, par l'intégration optimale des éjecteurs monophasiques. Il s'agit du système de captage postcombustion du dioxyde de carbone (CO2) par absorption/désorption utilisant la monoéthanolamine (MEA). Les éjecteurs intégrés utilisent des rejets thermiques de 100 °C qu'on retrouve dans les stations thermiques de production d'électricité. La revalorisation de ces rejets permet la substitution partielle de vapeur de turbine à coût élevé, qui serait autrement prise de la centrale thermique. Le deuxième objectif de la thèse est d'évaluer expérimentalement la performance d'un éjecteur à vapeur où le fluide secondaire de l'éjecteur est un mélange de vapeur d'eau et d'un gaz non-condensable, dans le cas présent, le CO2. Deux tuyères d'éjecteur à vapeur, d'un diamètre de 4.60 mm et 4.23 mm, ont été évaluées sur une plage de niveaux de CO2 dans le fluide secondaire, jusqu'à environ 40% en masse. La pression primaire était maintenue à 450 kPa avec une surchauffe à 10 °C et la pression secondaire était de 70 kPa. On a constaté que la pression critique ne changeait pas à mesure que la fraction massique de CO2 dans le fluide secondaire augmentait. Cependant, le rapport d'entraînement a augmenté de façon linéaire sur la plage expérimentale. Une amélioration de 23% du rapport d'entraînement par rapport à la vapeur pure a été observée lorsque le fluide secondaire contient 42% de CO2 par masse. Ce comportement contraste nettement avec le comportement observé expérimentalement d'un éjecteur à vapeur pure, où une augmentation du rapport d'entraînement se produit au détriment d'une diminution de la pression critique. Trois articles détaillés ont été publiés sur divers scénarios d'intégration d'un éjecteur à vapeur dans un procédé de captage d'absorption/désorption. Le solvant de référence était de 20% en masse de monoéthanolamine (MEA). Trois configurations principales ont été étudiées, selon le choix du fluide utilisé pour produire la vapeur secondaire : éjecteur sur condensat, éjecteur sur pauvre ou éjecteur sur riche. La première publication de revue scientifique a porté sur le procédé de désorption et a présenté une méthode de raccourci basée sur les propriétés du mélange CO2-MEA-H2O à l'équilibre. Les simulations ont révélé des réductions dans la quantité requise d'énergie de haute qualité, de 10 à 25%. Un simulateur de procédé commercial, Aspen Plus, a été utilisé pour les deux autres publications. Dans la deuxième publication de revue scientifique, le module cinétique rate-based a été utilisé, au lieu du module d'équilibre, pour la modélisation de l'absorbeur et du désorbeur, permettant des évaluations énergétiques plus près des valeurs qu'on retrouve dans la littérature courante. Une étude a été réalisée pour comparer un scénario de préchauffage de la vapeur primaire par des rejets thermiques externes avec un scénario d'intégration de la chaleur interne. Cette deuxième publication a montré des économies d'énergie de haute qualité, de 10 à 14%, les scénarios avantageux ayant été «éjecteur sur condensat» et «éjecteur sur pauvre». / Abstract : The main goal of the doctoral project is to determine to what extent the optimal integration of single-phase ejectors might reduce the large amount of energy required to capture carbon dioxide from electric power generation facilities. More specifically, the objective is to determine if ejectors can be advantageously integrated into a post-combustion absorption/desorption carbon dioxide (CO2) capture process using monoethanolamine (MEA). The integrated ejectors will use waste heat of 100 °C from the electric power plant. The upgraded waste heat can partially replace valuable turbine steam that would otherwise be taken from the power plant. The second objective of the thesis is to experimentally evaluate the performance of a steam ejector where the ejector secondary fluid is a mixture of steam and a non-condensable gas, in this case CO2. Two steam ejector nozzles, of 4.60 mm and 4.23 mm diameter, were evaluated over a range of secondary fluid CO2 levels, up to 42% by mass. The primary pressure was maintained at 450 kPa with 10 °C superheat and the secondary pressure was 70 kPa. It was found that the critical exit pressure did not change as the mass fraction of CO2 in the secondary fluid increased. The entrainment ratio, however, increased approximately linearly over the experimental range. An improvement of 23% in the entrainment ratio, as compared with pure steam, was found when the secondary fluid contains 42% CO2 by mass. This behaviour is in sharp contrast to the experimentally observed behaviour of a pure steam ejector, where an increase in entrainment ratio comes at the expense of a decrease in the ejector exit critical pressure. Three published papers investigated various scenarios for the integration of a steam injector into an absorption/desorption post-combustion capture process. The reference solvent was 20% weight monoethanolamine (MEA). Three principal configurations were studied, according to the choice for the liquid flow used to produce the ejector secondary steam: ejector on condensate, ejector on lean or ejector on rich. The first journal publication focused on the desorption process and presented a shortcut method based on CO2-MEA-H2O equilibrium vapour liquid data. The simulations revealed reductions in the required amount of valuable energy from 10 to 25%. A commercial process simulator, Aspen Plus, was used for two other publications. In the second journal publication, the kinetic rate-based module was employed to model the absorber and desorber, providing energy evaluations closer to values in the open literature. A study was included comparing preheating the primary steam with waste heat or by heat integration. The rate-based simulation found valuable energy savings of 10 to 14%, with the "ejector on condensate" and "ejector on lean" again being the advantageous scenarios.

La dégradation de la qualité de l’eau de la Seine à Paris et dans sa banlieue depuis la deuxième moitié du XIXe siècle a fait l’objet de plusieurs études. Rares sont les études qui confrontent les perceptions de médecins, d’ingénieurs, d’hygiénistes ou d’administrateurs sur la qualité des eaux des rivières et l’évolution de leur état. Cette confrontation permet d’analyser sur la longue durée l’efficacité des réponses apportées pour améliorer la qualité, ce que nous avons réalisé ici pour la ville de Versailles et ses eaux. La première partie du mémoire décrit les perceptions de la qualité des eaux des rivières par des experts entre 1854 et 1964 sur la base de l’analyse de revues d’hygiène et d’assainissement urbain, montrant l’évolution des indicateurs de qualité et de la réglementation. Versailles a pour particularité d’être, au XIXe siècle, essentiellement alimentée par de l’eau de Seine grâce à la machine de Marly, par le biais d’un Service dépendant directement de l’Etat, conséquences de son passé royal. Mais la qualité de l’eau du fleuve se dégradant à cause des rejets des égouts de Paris, les différentes administrations, locales et nationales, doivent résoudre la question d’approvisionnement en eau alimentaire et recourent à l’aide d’experts pour s’assurer de sa qualité. Les analyses chimiques et bactériologiques effectuées sur les eaux conduisent à l’abandon de l’eau de la Seine en 1894 au profit des eaux de la nappe de Marly-Croissy. En même temps, Versailles rejetait ses eaux usées dans des cours d’eau à faible débit : le ru de Marivel et le ru de Gally. Epidémies et plaintes accompagnent la dégradation de leur état. Les nombreuses expertises menées témoignent de l’intérêt pour la qualité des eaux de surface et en même temps de l’absence de la volonté politique et des limites techniques pour l’améliorer, conduisant à leur sacrifice pendant plus de 100 ans. / The Seine River pollution both in Paris and its suburbs has been already the subject of several studies. Few studies compare perceptions that physicians, engineers, hygienists or managers might have of the quality of water resources, and the evolution of their state. This confrontation makes it possible to analyze over the long term the effectiveness of the responses made to improve quality. We have achieved this here for the city of Versailles and its waters. The first part of this work describes perceptions of river water quality by experts between 1854 and 1964 based on an analysis of hygiene and urban sanitation reviews, showing the evolution of quality indicators and of regulations. In the 19th century, Versailles has the peculiarity of being essentially fed by water from the Seine thanks to the Marly machine, through a service directly dependent on the State, consequences of its royal past. But as the water quality of the Seine River deteriorates because of the discharges from the Paris sewers, the various administrations, local and national, have to solve the question of water supply and asked for the help of experts to ensure its quality. The chemical and bacteriological analyzes carried out on waters lead to stopping the use of the Seine waters in 1894 in favor of the Marly-Croissy water table. At the same time, Versailles rejected its wastewater into two low-flowing streams: Marivel and Gally. Epidemics and complaints accompany the deterioration of their state. The numerous experiments carried out show the interest in the quality of surface water and at the same time the absence of the political will and the technical limits to improve it, leading to their sacrifice for more than 100 years.

Les rejets sulfurés de la mine abandonnée de Kettara, située à 30 km au Nord-Nord-Ouest de Marrakech (Maroc), sont directement entreposés sur un substratum schisto-gréseux fracturé. D’une superficie d’environ 16 ha, ils constituent une réelle source de pollution pour l’écosystème local en particulier à cause du Drainage Minier Acide (DMA) vers les eaux de surface et de la nappe phréatique. Les analyses physico-chimiques des eaux souterraines montrent qu’elles sont enrichies par les sulfates, le calcium et le magnésium. Le processus d’évaporation-dissolution est responsable sur les variations des concentrations en éléments majeurs au niveau des eaux souterraines. Le projet de réhabilitation du site minier de Kettara prévoit dans l’un de ses axes de minimiser l’effet DMA par neutralisation à l’aide de dépôts stériles riches en carbonates issus de l’extraction des phosphates de la mine de Youssoufia voisine. Ces derniers seront utilisés à la fois comme amendement des rejets miniers acides et comme couverture évapo-transpirante (barrière capillaire). Les levés géophysiques réalisés ont permis d’imager la structure interne du parc à rejets miniers et d’estimer leur volume (462 400 m3). Les résultats obtenus ont mis en évidence la présence, par endroits, de couloirs fracturés qui constituent des drains privilégiées pour le transfert du DMA vers les eaux souterraines. Le modèle hydrodynamique et de transport de DMA a été élaboré en se basant sur une approche inverse et sur la démarche du modèle équivalent continu (EC). Les résultats des simulations du transport du DMA en cas de réhabilitation du site, ont montré que la pollution diminue d’une façon significative et à long terme. / The Kettara site (Morocco) is an abandoned pyrrhotite ore mine in a semi-arid environment. The site contains more than 3 million tons of mine waste that were deposited on the surface without concern for environmental consequences. Tailings were stockpiled in a pond, in a dyke, and in piles over an area of approximately 16 ha and have generated acid mine drainage (AMD) for more than 29 years. Investigation results show that the hydrochemistry of water samples is characterized by the relatively significant enrichment in Ca2+, Mg2+ and SO 42-. Seasonal variations in major ion concentrations were partly attributed to dissolution/precipitation processes. The rehabilitation scenario being investigated at the Kettara mine involves using fine alkaline phosphate waste (APW) as both an amendment and a ‘store and release’ (SR) covert. To facilitate the success of this rehabilitation project, it was important to determine the nature of the geological substrate of the tailings pond and the internal structure of the mine wastes, and to estimate the volume of tailings by determining the thickness of the tailings layer in the tailings pond. The surveys geophysics realized made it possible to image the internal structure of the park with mining rejections and to estimate their volume (462 400 m3). The results obtained show the presence of fractured zones that constitute privileged drains for the transfer of the DMA to groundwater. The simulations results of the transport of the AMD in the event of rehabilitation of the site, showed that pollution decreases in a significant and long-term way.

Depuis le début de l'industrialisation, de nombreux déchets contaminés en éléments métalliques et métalloïdes sont rejetés dans l'environnement sans aucune gestion. L’activité minière a généré des quantités colossales de déchets, fins et non consolidés, riches en EMM stockés sous forme de terrils ou entreposés dans des bassins de décantation puis laissés à l’abandon à l’air libre sans aucun aménagement ni protection. Ces déchets restent sur place exposés à une forte érosion éolienne et hydriques induisant une dissémination des particules contaminées dans les différents compartiments de l’environnement (sols/sédiments/eau/atmosphère). Dans un premier temps, l’étude du devenir des éléments métalliques et métalloïdes dans les sols contaminés relatif à l’activité minière ont mis en évidence la présence de risques environnementaux et sanitaires associés. Les résultats soulignent que (i) le comportement géochimique des trois éléments (cadmium, zinc et plomb) est différent, (ii) la spéciation de ces éléments change clairement entre les déchets miniers et les sols, (iii) le Pb plomb peut causer des effets néfastes sur la santé pour les enfants. Dans un second temps, deux techniques de réhabilitation des sites contaminés ont été appréhendées: i) dans le cadre de la refonctionnalisation des sols, la potentialité d’une phytostabilisation assistée par des amendements organique et inorganique de parcelles contaminées avec le sapin de Douglas, ainsi que ii) la valorisation ex-situ par attaque des déchets miniers par voie alcaline qui mets en jeu la réduction de la source de pollution. / Since the beginning of industrialization, many wastes contaminated with metal(loid)shave been released into the environment without any management. Mining has generated huge quantities of fine, unconsolidated waste, rich in metal(loid)s, stored in tailing or in settling ponds and then left to be abandoned in the open air without any development or protection. This waste remains on site exposed to strong wind and water erosion leading to the spread of contaminated particles in the various environmental compartments (soil/sediment/water/atmosphere). First, the study of the fate of metal(loid)s in contaminated soils related to mining activity revealed the presence of associated environmental and health risks. The results highlight that (i) the geochemical behaviour of the three elements (cadmium, zinc and lead) is different, (ii) the speciation of these elements clearly changes between tailings and soils, (iii) Pb lead can cause adverse health effects for children. In a second step, two techniques for the rehabilitation of contaminated sites were apprehended: (i) in the context of soil refunctionalization, the potential for phytostabilization assisted by organic and inorganic amendments of plots contaminated with Douglas fir, as well as (ii) ex-situ recovery by attacking mining waste by alkaline way, which involves reducing the pollution source.

Cette thèse vise à étudier la valorisation des rejets thermiques de basse température (inférieure à 100 °C) par les machines à absorption, dont principalement les transformateurs de chaleur à absorption (AHT) pour générer de la chaleur à une température plus élevée, et les cycles de réfrigération par absorption (ARC) pour la production de frigories. Les performances des machines à absorption sont exprimées suivant les températures et les COP qu’elles peuvent atteindre. Ces deux paramètres dépendent de l’architecture de la machine, des composants utilisés et de la paire de fluides réfrigérant-absorbant circulant dans la machine. L’objectif principal de ce travail est une nouvelle génération d’AHT qui puisse rendre utile la chaleur avec une différence de température par rapport à la source de chaleur disponible (rejet thermique) d’au moins 50°C. Pour l‘ARC, on cible une nouvelle génération de cycles capables de produire des frigories à une température inférieure à -20°C.Les résultats obtenus représentent une avancée majeure dans le domaine des cycles à absorption. En effet, les objectifs fixés de valorisation de chaleur basse température, jusqu’à 45°C, en rendant disponible de la chaleur haute température (supérieure à 120°C) et basse température (inférieure à -20°C) ont été atteints. Ceci représente une différence de température entre le rejet thermique et la chaleur utile de 75°C minimum. L’utilisation d’éjecteurs avec certains fluides de travail a permis le développement d'une nouvelle génération de cycles à absorption. / This thesis aims at studying the low temperature waste heat recovery (less than 100°C) by the use of absorption machines, mainly absorption heat transformers (AHT) to generate heat at a higher temperature, and absorption refrigeration cycles (ARC) to generate chilling power. The performances of absorption machines are expressed according to the temperatures and the COPs which they can reach. These two parameters depend on the cycle configuration, the components used and the refrigerant-absorbent pair of fluids circulating in the machine. The main objective of this work is a new generation of AHT which can produce heat with a difference in temperature compared to the available heat source (heat rejection) of at least 50°C. For the ARC, a new generation of cycles capable of producing chilling power at temperatures lower than -20°C is aimed.The results obtained represent a major progress in the absorption cycles field. The objectives set for this work of low temperature heat recovery, up to 45°C, by making available high temperature heat (above 120°C) and low temperature (below -20°C) have been achieved. This represents a minimal temperature difference between the waste heat and the useful heat of 75°C. The use of ejectors with specific working fluids allowed the development of a new generation of absorption cycles.

Ce travail de thèse a concerné l’évaluation des impacts écotoxicologiques de rejetsindustriels complexes issus de la filière du traitement de surface et de solutionssynthétiques mono- et polycontaminées sur la laitue Lactuca sativa L. Il est ainsimontré que les résultats des tests écotoxicologiques de germination des semences delaitue reflètent la variabilité de la composition chimique des rejets et de leuramélioration après traitement d’abattement de la charge métallique et/ou organique.Ces tests ont également permis de classer selon leur toxicité croissante certains ETM(Fe, Cr, Co, Cu, B, Al, F, Ni, Cd, Ag, Zn, Sn) et quelques molécules organiques (4NP,NAP, DBP, NP9). En revanche, quelle que soit la qualité chimique du rejet testé, lestaux de germination des semences et les élongations des plantules (principalement leslongueurs racinaires) dépendent de la variété de laitue choisie pour le test. Cetteobservation s’applique aussi aux solutions synthétiques métalliques monocontaminées.Ainsi, pour un même rejet, la Batavia dorée de printemps apparait plus résistante auxpolluants que la Kinemontepas et la Grosse Blonde Paresseuse, et que l’Appia (CE50estimées respectivement à ~99, 59, 43 et 25 %). Ces différences intraspécifiquess’observent également pour la composition interne et les tendances d’enrichissement encertains nutriments et ETM, malgré la présence de Cd dans le péricarpe de semences“vierges”. / This thesis has explored the surface treatment DW and mono- and polycontaminatedsynthetic solution ecotoxicological impact assessment on lettuce Lactuca sativa L.Ecotoxicological seed germination bioassays reflect the DW chemical variability, theirchemical improvement after metallic and/or organic abatement, and also permit toclassify MTE (Fe, Cr, Co, Cu, B, Al, F, Ni, Cd, Ag, Zn, Sn) and POP (4NP, NAP,DBP, NP9) according to their increasing ecotoxicity. However, whatever the DWchemical quality, seeds germination rates and plantlets elongations (mainly rootelongations) depend on lettuce variety’s choice. It is also true for monometallicsolutions. Thus for the same DW sample, the Batavia dorée de printemps varietyappears to be more resistant to pollutant than the Kinemontepas and the GrosseBlonde Paresseuse varieties, and than the Appia variety (estimated EC50 respectively99, 59, 43 and 25 %). Despite the presence of Cd in virgin pericarp seeds, intraspecificdifferences occured as well when analyzing the inner plantlet compositions and thenutrients and MTE uptake patterns.