Thématiques

Physico-chimie de l'environnement

1. Analyses d'Eaux par Chromatographie Ionique.

(Stage ou travail de Master)

Ce travail est directement relié à l'achat et installation dans les prochains mois à l'Institut Forel d'une chromatographie ionique ultra performante de dernière génération (ICS-3000, Dionex). La chromatographie ionique est désormais une technique analytique de séparation et de détection extrêmement répandue dans les laboratoires d'analyses chimiques tant universitaires que privés.

Cet appareillage sera utilisé pour la détection et mesure analytique d'espèces anioniques (nitrates, sulfates, chlorures,...) mais aussi cationiques dans des échantillons d'eaux "naturelles" (Rhône, Arve, Nant d'Avril, eau du robinet...) afin d'évaluer non seulement la qualité physico-chimique de ces eaux, par comparaison avec des normes environnementales, mais également participer à la définition d'un protocole d'analyse pour ces échantillons naturels. L'étudiant(e) participera à l'installation et mise en route de cet appareillage et suivra un stage formation complet à cette occasion.

2. Caractérisation de complexes entre particules colloidales
et flocculants polymériques.

(Stage ou travail de Master)

Les processus de floculation (coagulation puis élimination de la matière en suspension) dans les milieux naturels et les stations d'épuration jouent un rôle prépondérant dans le comportement de la matière en suspension, le transport des contaminants, le traitement des eaux usées ainsi que dans la production d'eau potable. Il existe une forte analogie entre les floculants polymériques synthétiques utilisés dans les processus de traitement d'eau et les polysaccharides par exemple que l'on retrouve dans les eaux naturelles et qui sont supposés accélérer la coagulation de la matière en suspension. Dans tous les cas l'analyse de la littérature scientifique révèle une compréhension insuffisante des mécanismes de floculation.

L'objectif de ce travail, consiste à étudier l'efficacité de floculants polymériques synthétiques sur des suspensions colloïdales de natures différentes afin de mieux comprendre les mécanismes de déstabilisation de ces solutions et de préciser les fenêtres d'utilisation optimales de ces floculants. L'étude se propose plus particulièrement d'analyser la nature des complexes formés entre les flocculants polymères (taille, charge) en fonction de la concentration en polymères.

Différentes techniques complémentaires seront utilisées, à savoir le Coulter Counter qui permet de mesurer des courbes de distributions en taille d'agrégats de 1 à 30 micromètre (diamètre équivalent), ainsi qu'un zetasizernano ZS qui permet de mesurer des distributions en taille et mobilités d'objets dont la taille est comprise entre 10 nm à 2 micromètres.

3. Caractérisation et impacts de polluants émergents dans les écosystèmes naturels. Cas des nanoparticules.

(Sujet possible pour deux étudiants et dans le cadre d'un travail de Master).

Contrairement aux nanoparticules " naturelles " que l'on retrouve dans les écosystèmes naturels, les nanoparticules d'origine industrielles ou manufacturées (comme par exemple l'oxyde de titane TiO2 que l'on retrouve dans les crèmes solaires) possèdent des propriétés dont les impacts dans les milieux naturels et sur les organismes vivants sont largement inconnus à l'heure actuelle. Les nanoparticules industrielles sont déjà largement produites en grandes quantités et l'on s'attend à des volumes de production dans les années à venir en très forte augmentation. En raison de leurs tailles particulières (1-100nm), ces nanoparticules possèdent des surfaces spécifiques très importantes qui les rendent hautement réactives, catalytiques et diffusives.

Malheureusement les risques écologiques liés à la dissémination directe, indirecte ou accidentelle de ces nanoparticules dans l'environnement sont largement méconnus, de nouvelles techniques de détection doivent être mises en place, et leurs interactions avec les composés environnementaux doivent encore être élucidées.

L'objectif principal de ce travail consistera à évaluer la réactivité, l'état de dispersion, la potentielle dissolution, la mobilité et l'impact biologique de nanoparticules industrielles dans des milieux naturels, plus particulièrement dans les systèmes aquatiques. Ceci se fera au travers de l'étude des interactions de nanoparticules bien choisies avec quelques uns des composés que l'on retrouve dans les eaux naturelles (acides fulviques et biopolymères notamment) et également avec les microalgues vertes qui représentent la base de la chaine alimentaire dans les systèmes aquatiques. Plusieurs techniques modernes et complémentaires pourront être utilisées comme par exemple la mesure la mobilité électrophorétique, la spectroscopie de Corrélation de Fluorescence et la chromatographie ionique, qui permettront de mettre en évidence l'importance relative des processus d'adsorption, d'agrégation, de dissolution et de toxicité potentielle. En parallèle l'impact de nanoparticules sur les algues vertes sera étudié en utilisant les tests de toxicité " standards " et des techniques modernes comme cytométrie de flux permettant de obtenir l'information sur les impacts sub-létaux des nanoparticules.

Le sujet proposé couvre des aspects en chimie environnementale, biogeochimie et écotoxicologie. Il est donc envisagé que deux étudiants travaillent en équipe sur les aspects " comportement et propriétés" et " impact " des nanoparticules.