Approche moléculaire quantitative appliquée à l'étude du transfert de micropolluants organiques à la confluence entre la Fensch et la Moselle (France), Quantitative multimolecular approach applied to the transfer of organic micropollutants at the confluence between Fensch and Moselle rivers (France)

Laurent Jeanneau

Description

Sous la direction de Jacques Leroy, Pierre Faure
Thèse soutenue le 07 décembre 2007: INPL
Dans le cadre des objectifs définis par la Directive Cadre sur l’Eau, ce travail de thèse porte sur la quantification du transfert de micropolluants organiques à la confluence entre la Fensch et la Moselle. Une nouvelle méthodologie a été développée pour déterminer les niveaux d’anthropisation dans les matrices environnementales. Basée sur la quantification exhaustive des marqueurs moléculaires, cette approche permet de comparer les apports naturels et anthropiques et de différencier les apports anthropiques selon leurs origines (combustion, pétrogénétique, eaux usées). Elle est parfaitement appropriée à l’étude de la matière organique des différentes matrices environnementales fournissant des informations beaucoup plus complètes que le dosage de quelques molécules cibles. Appliquée aux sédiments du système Fensch-Moselle, cette approche a permis d’analyser l’évolution des contributions organiques le long de la Fensch ainsi que leur transfert à la confluence avec la Moselle, tout en déterminant les sources principales de contamination. Ce travail souligne l’importance de l’hydrodynamisme sur la sédimentation et la biodégradation des micropolluants organiques. L’étude de ce système a également été l’occasion de développer deux outils utiles pour répondre à des questionnements environnementaux majeurs. Le premier, basé sur la déconvolution de l’unresolved complex mixture, permet de quantifier la masse de produits pétroliers accumulés dans des sédiments. Le second se base sur l’étude de la répartition des micropolluants organiques en phase aqueuse (dissous, colloïdale, particulaire) lors de la mobilisation de sédiments contaminés, permettant d’évaluer leur biodisponibilité
-Matière organique sédimentaire
-Quantification de l’anthropisation
-Transfert de pollution
-Fraction lipidique
-Hydrocarbures
-Micropolluants organiques
According to the objectives of the Water Framework Directive, this study deals with the quantification of the transfer of organic micropollutants at the confluence between Fensch and Moselle Rivers. A new methodology has been developed in order to quantify the anthropogenic pressure in environmental matrices. Based on the exhaustive quantification of molecular markers, this approach allows the comparison between natural and anthropogenic inputs and the differentiation between anthropogenic sources (pyrogenic, petrogenic, sewage waters). It is fully appropriate in order to study organic matter in different environmental matrices providing much more information than the quantification of few target compounds. In sediments of the system Fensch-Moselle, this approach has been applied in order to study the evolution of the anthropogenic pressure due to organic micropollutants along the Fensch River, their transfer at the confluence with the Moselle River and the major sources of contamination. This work highlights the relationship between hydrodynamism and settling and biodegradation of organic micropollutants. Together with the mutimolecular approach, two methodologies have been developed in order to answer to major environmental questionings. The first one, based on the deconvolution of unresolved complex mixture, allows quantifying the amount of petroleum by-products stored in sediments. The second one is based on the analysis of organic micropollutants in aqueous phases (dissolved, colloidal, particulate) during mobilization of contaminated sediments, which allows the evaluation of their bioavailability
-Sedimentary organic matter
-Quantification of the anthropogenic pressure
-Transfer of pollution
-Lipidic fraction
-Organic micropollutants
-Hydrocarbons
Source: http://www.theses.fr/2007INPL094N/document

Sujets

• Hydrocarbure

Informations

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• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 11 Mo

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INSTITUT NATIONAL POLYTECHNIQUE DE LORRAINE


THÈSE

Présentée à l’INPL
Ecole Doctorale RP2E : Ressources, Procédés, Produits, Environnement

Géologie et Gestion des Ressources Minérales et Energétiques, UMR 7566

pour l’obtention du titre de

DOCTEUR de l’INPL

Spécialité : Géosciences

par

Laurent JEANNEAU

Ingénieur E.N.S.C.C.F.


Sujet :

Approche moléculaire quantitative appliquée à l’étude du transfert de
micropolluants organiques à la confluence entre la Fensch et la Moselle
(France)


Date de soutenance : 7 Décembre 2007


Membres du Jury :


Mme H. BUDZINSKI Directeur de recherche UMR 5472 CNRS Rapporteur
M. M. A. KRUGE Professeur, Montclair State University, USA Rapporteur
M. J.-L. MOREL Professeur, I.N.P.L. Examinateur
Mme C. DELOLME Enseignant-chercheur, E.N.T.P.E. Examinateur
M. J. LEROY Professeur, U.H.P. Directeur de thèse
M. P. FAURE Chargé de recherche UMR 7566 CNRS Co-directeur de thèse
Mme E. MONTARGES-PELLETIER 7569 CNRS Invité

Approche moléculaire quantitative appliquée à l’étude du transfert de micropolluants
organiques à la confluence entre la Fensch et la Moselle (France)

RÉSUMÉ

Dans le cadre des objectifs définis par la Directive Cadre sur l’Eau, ce travail de thèse porte sur la
quantification du transfert de micropolluants organiques à la confluence entre la Fensch et la Moselle.
Une nouvelle méthodologie a été développée pour déterminer les niveaux d’anthropisation dans les
matrices environnementales. Basée sur la quantification exhaustive des marqueurs moléculaires, cette
approche permet de comparer les apports naturels et anthropiques et de différencier les apports
anthropiques selon leurs origines (combustion, pétrogénétique, eaux usées). Elle est parfaitement
appropriée à l’étude de la matière organique des différentes matrices environnementales fournissant
des informations beaucoup plus complètes que le dosage de quelques molécules cibles. Appliquée aux
sédiments du système Fensch-Moselle, cette approche a permis d’analyser l’évolution des
contributions organiques le long de la Fensch ainsi que leur transfert à la confluence avec la Moselle,
tout en déterminant les sources principales de contamination. Ce travail souligne l’importance de
l’hydrodynamisme sur la sédimentation et la biodégradation des micropolluants organiques. L’étude
de ce système a également été l’occasion de développer deux outils utiles pour répondre à des
questionnements environnementaux majeurs. Le premier, basé sur la déconvolution de l’unresolved
complex mixture, permet de quantifier la masse de produits pétroliers accumulés dans des sédiments.
Le second se base sur l’étude de la répartition des micropolluants organiques en phase aqueuse
(dissous, colloïdale, particulaire) lors de la mobilisation de sédiments contaminés, permettant
d’évaluer leur biodisponibilité.

Mots clefs : matière organique sédimentaire - micropolluants organiques - hydrocarbures - fraction
lipidique - transfert de pollution - quantification de l’anthropisation.



Quantitative multimolecular approach applied to the transfer of organic
micropollutants at the confluence between Fensch and Moselle Rivers (France)

ABSTRACT

According to the objectives of the Water Framework Directive, this study deals with the quantification
of the transfer of organic micropollutants at the confluence between Fensch and Moselle Rivers. A
new methodology has been developed in order to quantify the anthropogenic pressure in
environmental matrices. Based on the exhaustive quantification of molecular markers, this approach
allows the comparison between natural and anthropogenic inputs and the differentiation between
anthropogenic sources (pyrogenic, petrogenic, sewage waters). It is fully appropriate in order to study
organic matter in different environmental matrices providing much more information than the
quantification of few target compounds. In sediments of the system Fensch-Moselle, this approach has
been applied in order to study the evolution of the anthropogenic pressure due to organic
micropollutants along the Fensch River, their transfer at the confluence with the Moselle River and the
major sources of contamination. This work highlights the relationship between hydrodynamism and
settling and biodegradation of organic micropollutants. Together with the mutimolecular approach,
two methodologies have been developed in order to answer to major environmental questionings. The
first one, based on the deconvolution of unresolved complex mixture, allows quantifying the amount of
petroleum by-products stored in sediments. The second one is based on the analysis of organic
micropollutants in aqueous phases (dissolved, colloidal, particulate) during mobilization of
contaminated sediments, which allows the evaluation of their bioavailability.

Keywords: sedimentary organic matter; organic micropollutants; hydrocarbons; lipidic fraction;
transfer of pollution; quantification of the anthropogenic pressure.
Avant-propos
Les travaux présentés au cours de cette étude ont été réalisés au laboratoire de
géochimie organique de l’Unité Mixte de Recherche 7566 G2R. Je tiens à remercier vivement
Messieurs Jacques LEROY et Michel CATHELINEAU de m’avoir accueilli au sein de leur
laboratoire.
Merci à Monsieur Jacques LEROY d’avoir accepté d’être directeur de cette thèse. Merci
à Monsieur Pierre FAURE, qui en tant que co-directeur de thèse m’a encadré au cours de ces
trois années. Je le remercie particulièrement pour ses conseils et critiques avisés et pour
m’avoir fait découvrir les plaisirs de la géochimie organique.
Cette thèse a été développée au sein de la Zone Atelier du bassin de la Moselle dans le
cadre d’un contrat avec le CNRS et la Région Lorraine. Merci donc à toutes les personnes qui
ont rendu cette thèse possible.
Je tiens à exprimer ma gratitude à Monsieur Jean-Louis MOREL pour avoir accepté de
présider le jury de ma thèse. Je remercie vivement Madame Hélène BUDZINSKI et Monsieur
Mickael KRUGE d’avoir accepté d’examiner ce travail de thèse en tant que rapporteur et de
faire partie de ce jury. Merci aussi à Cécile DELOLME d’avoir accepté de jauger la qualité de
ce travail et de faire partie de ce jury.
Le travail mené sur la confluence entre la Fensch et la Moselle a été développé en
collaboration avec l’Unité Mixte de Recherche LEM. Merci à Emmanuelle Montargès-
Pelletier pour les séances d’échantillonnage, les discussions et tous les moments passés lors
de ces trois années. Merci aussi d’avoir accepté de faire partie du jury de ma thèse.
Je remercie sincèrement tous les Gédeuzérien(ne)s pour leur accueil, leur convivialité et
leur bonne humeur, qui m’ont permis de passer ces trois années dans une ambiance très
agréable. Merci particulièrement à Patrick Lagrange pour se connaissances papetières et
photographiques, au Doc de l’info, Mister Roland Mairet sans qui ce manuscrit aurait été
rédigé à la main et à nos secrétaires de choc, dames de l’ombre, faisant tourner cette machine
phénoménale qu’est notre laboratoire, j’ai nommé Laurence, Marie-Odile et Christine.
Un spécial « Thanks » pour les organos, j’ai nommé dans le désordre Frédouille la
Fripouille, Dani (merci pour ce super voyage en Syrie dans des paysages inoubliables), Yann,
Coralie et Sophie. Merci pour les moments de délires nécessaires pour se sortir les neurones
de la tête, pour les activit&#