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Nitrogen fertilisers have contributed substantially to global food security and nutrition. However, when accumulated in excessive amounts in ecosystems, and the atmosphere, they lead to significant negative environmental impacts. There is frequently a large disparity between what is supplied by fertilisation and what is used by crops, leading to low nitrogen use efficiencies (NUE) of fertilisers. The recycling of organic residues in agroecosystems could be a promising alternative or complement to synthetic fertilisers, and a means to promote circular economic and agricultural sustainability. The overall aim of this PhD thesis was to evaluate and provide a detailed quantitative and temporal account of N inputs and outputs into and from a highly monitored experimental site cultivated with sugarcane. Secondly, it was to determine the fate of N from two types of organic fertilisers (pig slurry and methanised, limed, pelleted sewage sludge) as compared to mineral fertiliser, in the soil-sugarcane system. The evolution of sugarcane biomass and total N mass accumulation was measured monthly over 24 months for the four distinct fertiliser types: unfertilised, urea, pig slurry, and sewage sludge. The results revealed that the proportion of plant N contained in the roots could be considerable, representing up to 65 and 104 % of aboveground N mass in the urea and unfertilised treatments respectively.A combination of minimally destructive methods is proposed to determine the NUE throughout the sugarcane growth-cycle. Microplots containing 15N labelled urea or mulch were assessed over the two experimental years to study the respective contributions of different fertiliser sources to sugarcane N content. The mulch and previous fertiliser applications provided a constant but low contribution of less than 5 %, with mineral and organic fertilisers contributing 9.6-17.8 % and 4.4-7.1 % of the sugarcane N respectively. The soil was by far the largest source of N, providing a minimum of 74 % of the sugarcane N content. Calculations of fertiliser NUE were evaluated on a monthly basis with the difference and isotopic dilution methods, highlighting 1/ a difference between the values calculated using the two methods, which is reduced when the root component is considered, 2/ a pronounced decrease in the NUE over the last 6 months of the sugarcane growth-cycle when using the isotopic method suggesting a deficit in 15N which should be further interrogated, 3/ a particularly low NUE of 9.2 – 16.1 % for the reference fertiliser urea, partly as a result of a particularly high level of N loss via volatilisation. The N output from the sugarcane-soil system studied in detail was the leaching of fertiliser N. The N content in soil solutions and the corresponding water flux was studied using TDR probes and porous cups at three soil depths for the four fertiliser treatment types. The estimated losses at a depth of 100 cm did not exceed 18.3 kgNha-1 for the different fertiliser treatments. This result is probably in part as a result of the soil’s capacity to retain nitrates, as well as importantly due to the effective N uptake of the sugarcane after fertiliser N application, A complete budget of N flux at the scale of the agroecosystem was established for each fertiliser treatment, and revealed high levels of N loss for the urea and pig slurry fertilisers (36 % and 63 % respectively), as well as a particularly high level of immobilisation for the sewage sludge treatment (70 % of applied N). In conclusion, this thesis highlights 1/ the central role of soil as a major source of N, and 2/emphasised the important role of the root component of sugarcane, and 3/ the need to improve the efficiency of fertiliser use by lowering the level of volatilisation in Réunion. The use of organic fertilisers as a partial substitute for mineral fertilisers appears to be a good means to supply additional N to sugarcane and to the soil, while limiting environmental pollution., Les engrais azotés ont contribué de manière substantielle à la sécurité alimentaire et à la nutrition mondiales. Toutefois, l’azote qu’ils contiennent peut être accumulé en quantités excessives dans les écosystèmes ou dans l'atmosphère ; il entraîne alors des impacts environnementaux négatifs. Il existe souvent une grande disparité entre ce qui est fourni par la fertilisation et ce qui est utilisé par les cultures, ce qui entraîne de faibles rendements d'efficience de l'utilisation de l'azote (NUE) des engrais. Le recyclage des résidus organiques dans les agroécosystèmes pourrait être une alternative ou un complément prometteur aux engrais synthétiques, et un moyen de promouvoir une durabilité économique et agricole circulaire. L'objectif général de cette thèse de doctorat était dans un premier temps de dresser un bilan complet et dynamique des entrées et sorties d'azote dans un site expérimental fortement instrumenté cultivé en canne à sucre. Dans un second temps, il a s'agit d’étudier le devenir de l'azote apporté avec deux types d’engrais organiques (lisier de porc et boues d'épuration méthanisées chaulées séchées) dans ce système sol-plante en comparaison d’un apport d'engrais de référence (urée), pour la canne à sucre à la Réunion. L’évolution de la biomasse et de la minéralomasse de N a été mesurée au pas de temps mensuel au cours des 24 mois de l’étude dans les 4 traitements distincts (non fertilisé, urée, lisier de porc, boues de STEU). Les résultats a révélé que la part de l’azote de la plante contenu dans les racines pouvait être considérable et représenter jusqu’à 65 % et 104 % de l’azote mesurée dans la biomasse aérienne des traitements non-fertilisé et fertilisé. Un ensemble de méthodes peu destructives a été proposé afin d’estimer le NUE tout au long du cycle de croissance de la canne à sucre. Les contributions respectives de différentes sources de N pour la nutrition de la canne ont été déterminées à l’aide de microplacettes enrichis en 15N. Le paillis et les apports précédents d'engrais présentaient une contribution constante mais inférieure à 5 %, les engrais, qu’ils soient minéraux ou organiques, représentaient environ 4.4-17.8 % ; c’est donc le sol qui représentait de loin (>74 %) la principale source de N. Des calculs de NUE ont été élaborés avec deux méthodes, par différence et isotopique, mettant en évidence 1/ un écart de résultats entre méthodes, 2/ une baisse au cours des 6 derniers mois avec l’approche isotopique uniquement suggérant un déficit de 15N qu’il reste à élucider, 3/ une efficience faible autour de 9.2 – 16.1% pour l’engrais de référence en raison notamment d’un fort niveau de volatilisation. La lixiviation de l’azote apporté avec les engrais a été étudiée grâce à un dispositif de bougies poreuses à trois profondeurs du sol et dans les 4 traitements, et des sondes TDR pour la modélisation des flux hydriques. Les pertes estimées à 100 cm n’ont pas dépassé 18.3 kgN/ha quel que soit le traitement. Ce résultat est probablement à mettre au compte d’une capacité des sols à retenir les nitrates mais surtout à la dynamique de croissance de la canne. Un bilan complet des flux d'azote à l'échelle de l'agroécosystème a été établi pour chaque traitement fertilisant, et a montré des niveaux élevés de perte d'azote pour l'urée et le lisier de porc par volatilisation (36 % et 63 % respectivement), ainsi qu'un niveau élevé d'immobilisation pour les boues de STEU (70 % de l'azote apporté). En conclusion, ces travaux ont mis en évidence le rôle central du sol en tant que pourvoyeur de N. Ils ont mis en lumière le rôle de premier plan du compartiment racinaire ainsi que la nécessité d’améliorer l’efficience d’utilisation des fertilisants en abaissant le niveau de volatilisation à la Réunion. Le recours à des engrais organiques en substitution partielle des engrais minéraux apparait comme un bon moyen de nourrir les cultures et d’amender les sols, tout en limitant les pollutions environnementales.

More than 400 million tonnes of steel slag are produced every year worldwide. Although most of it is now recycled, mainly in the form of aggregates, large quantities are still landfilled every year (from 1 to 4 million tonnes in Europe). The presence of potentially toxic metallic trace elements (Cr, V, Mo) is one of the main obstacles to the recovery of this slag. It is necessary to know the long-term behaviour of these materials in order to predict the leaching of the metals they contain and their dispersion in the environment. In this thesis we focus on a steel-making site belonging to the Industeel - ArcelorMittal group and located in Châteauneuf (Loire, France). Several thousand tonnes of electric arc furnace slag were accumulated there over several decades, exposed to meteoric weathering. The objective is to characterise as finely as possible, at the scale of the sample but also of the slag heap, the mineralogical variations and to better understand the transformation processes that occur during the weathering of these materials. Different analytical techniques are used both in the laboratory and in the field. The coupling of chemical, mineralogical and magnetic analyses allowed a detailed characterisation of this slag which have already been partially altered. Then the installation of lysimeters and leaching tests helped to assess the mobility of the metals present and to understand the mineralogical transformations that take place during alteration., Plus de 400 millions de tonnes de laitiers sidérurgiques sont produits chaque année dans le monde. Si une majorité est aujourd’hui recyclée, principalement sous forme de granulats, des quantités importantes sont encore mises en décharges tous les ans (de 1 à 4 millions de tonnes en Europe). La présence d’éléments traces métalliques potentiellement toxiques (Cr, V, Mo) est l’un des principaux obstacles à la valorisation de ces laitiers. Il est nécessaire de connaitre le comportement sur le long terme de ces matériaux, afin de prédire le lessivage des métaux qu’ils contiennent et leur dispersion dans l’environnement. Dans cette thèse on s’intéresse à un site sidérurgique appartenant au groupe Industeel - ArcelorMittal et situé à Châteauneuf dans la Loire. Plusieurs milliers de tonnes de laitiers de four à arc électrique y ont été accumulés pendant plusieurs décennies, exposés à l’altération météorique. L’objectif est de caractériser le plus finement possible, à l’échelle de l’échantillon mais aussi du crassier, les variations minéralogiques et de comprendre davantage les processus de transformations qui se produisent au cours de l’altération de ces matériaux. Différentes techniques analytiques sont utilisées à la fois en laboratoire et sur le terrain. Le couplage d’analyses chimiques, minéralogiques et magnétiques a permis une caractérisation détaillée de ces laitiers déjà partiellement altérés. Puis l’installation de lysimètres et des tests de lixiviation ont aidé à évaluer la mobilité des métaux présents et à comprendre les transformations minéralogiques qui s’opèrent au cours de l’altération.

Nitrogen (N) is a key input to food production. Nearly half of N fertilizer input is not used by crops and is lost into the environment via emission of gases or by polluting water bodies. It is essential to achieve production levels, which enable global food security, without compromising environmental security. The N pollution level expected by 2050 is projected to be 150% higher than in 2010, with the agricultural sector accounting for 60% of this increase. In this paper, we review the status of the pollution from N fertilizers worldwide and make recommendations to address the situation. The analysis reviews the relationship between N fertilizer use, N use efficiency, no-point pollution, the role of farmer management practices, and policy approaches to address diffuse pollution caused by N fertilization. Several studies show a lack of information as one of the main hurdles to achieve changes in habits. The objective of this study is to highlight the gravity of the current global non-point pollution as well as the need for a communication effort to make farmers aware of the relationship between their activity and N pollution and, therefore, the importance of their fertilizer management practices.

During the potabilization process, several treatments are applied to the water making its chemical composition evolve, and it is not uncommon to observe premature deteriorations on concrete-made water tanks. Leaching mainly consists in the dissolution of one part of the cementitious materials hydrates, when it is in contact with an aggressive water. Calcium carbonate formation on the edge, which is the main difference between physicochemical of leaching by unmineralized water and mineralized water, leads to ambiguous consequences. Leaching tests using a mineralized solution have been conducted. To tackle experimental results analysis difficulties, analysis tools, a numerical one in one hand and an analytical model-based one in the other hand, were developed. Several clues are suggesting that calcium carbonate formation on the edge of the samples can first act as a calcium ions pump, before it slows exhanges between the environment and the pore solution. It was also shown that, all other factors been equal, calcium concentration has an influence on mortar leaching. Still this parameter is not in the durability concrete standards, like the NF EN 206/CN standard. Then, the aggressiveness index, called Langelier, appears to be complementary; Lors du processus de potabilisation, l’eau subit différents traitements faisant évoluer sa composition chimique, et il n’est pas rare d’observer des dégradations prématurées de réservoirs, construits en béton. La lixiviation consiste principalement en la dissolution d’une partie des hydrates du matériau cimentaire, lorsqu’il est en contact avec une eau agressive. La formation de carbonate de calcium en surface, qui est la différence majeure entre la physico-chimie de la lixiviation par une eau déminéralisée et par une eau minéralisée, mène à des conséquences ambiguës. Des essais de lixiviation par une solution minéralisée ont donc été conduits. Face aux difficultés d’analyse des résultats expérimentaux, des outils d’analyse, numérique d’une part et fondé sur de la modélisation analytique d’autre part, ont été développés. Plusieurs indices suggèrent que la formation de carbonate de calcium au bord des échantillons joue d’abord un rôle de pompe à ions calcium, avant de permettre un ralentissement des échanges entre l’environnement et la solution porale. Il a été possible de montrer que tous paramètres égaux par ailleurs, la concentration en calcium a une influence sur la lixiviation du mortier. Ce paramètre est pourtant absent des normes de béton, et notamment de la norme NF EN 206/CN. L’indice d’agressivité, dit de Langelier apparait donc complémentaire.

Residual Origin Fertilizing Materials (ROFM) are land spread on agricultural soils as a source of nutrients and organic matter. However, under certain circumstances, they can also release pharmaceutical compounds (PC) that are potentially dangerous for the environment. The objective of this thesis is to determine the mobility of ionic PC in ROFM amended soils in order to better control their uses. For this end, this study consisted of, firstly, characterizing the ROFM and the soils by examining their organic matter composition and their cationic exchange capacities. Secondly, the major mobility factors were evaluated by desorption batch of 9 ionic PC from 10 ROFM and 3 soils amended by 5 of the previous ROFM. For the ROFM, depending on the PC, the ionic speciation has a very important role in the desorption of these molecules. In the case of sulfonamides, the uncharged species are strongly sorbed whereas the anionic species are weakly retained. The behaviour of the PC, during the leaching of ROFM alone, does not allow the evaluation of their behaviour with amended soils. For soils, correlations can be observed between the ionic species and the sorbed amounts but the relation between the two is less direct in comparison with those obtained with the ROFM. The results from the study have shown the important impact of the PC ionic speciation during desorption in ROFM and soils, and the importance of soil characteristics such as the amount of organic matter and the cationic exchange capacity. Subsequently, studies could be carried out to confirm the low sorption of anionic species, to elucidate the behaviour of cationic species in ROFM and to find a better way to estimate the ionic speciation in soils.; Les Matières Fertilisantes d’Origine Résiduaire (Mafor) sont épandues sur les sols agricoles comme source de nutriments et de matière organique. Cependant, sous certaines conditions, ils peuvent aussi libérer des composés pharmaceutiques (CP) potentiellement dangereux pour l’environnement. L’objectif de cette thèse est de déterminer la mobilité des CP ioniques dans les sols amendés par des Mafor pour pouvoir mieux contrôler leurs usages. Pour cela, cette étude a consisté dans un premier temps à caractériser les Mafor et les sols en regardant principalement leur composition en matières organiques et leur capacités d’échange de cations. Dans un second temps, les facteurs majeurs de la mobilité ont été évalués par des expériences de désorption en batch de 9 CP ioniques depuis 10 Mafor et 3 sols amendés par 5 des Mafor précédentes. Pour les Mafor, en fonction du CP, la spéciation ionique a un rôle très important dans la désorption de ces molécules. Dans le cas des sulfamides, les espèces neutres sont fortement sorbées alors que les espèces anioniques sont faiblement retenues. Les comportements des CP lors de la lixiviation des Mafor seules ne permettent pas d’évaluer leurs comportements avec les sols amendés. Pour les sols, des corrélations peuvent être observées entre les espèces ioniques et les teneurs sorbées mais la relation entre les deux est moins directe en comparaison avec celle obtenu avec les Mafor. Les résultats de l’étude ont montré l’impact primordial de la spéciation ionique des CP lors de la désorption dans les Mafor et les sols, et l’importance des caractéristiques des sols dont la teneur en matière organique et la capacité d’échange cationique. Par la suite, des études pourraient être menées pour confirmer la faible sorption des espèces anioniques, pour élucider le comportement des espèces cationiques dans les Mafor et pour trouver une meilleure estimation de la spéciation ionique dans les sols.

Retrieving metals contained in waste from electric and electronic equipements (WEEEs) is an environnemental and economic challenge. One step of this process is hydrometallurgy : metals contained in crushed WEEEs are lixiviated by concentrated inorganic acid solutions. In this framework, we explore the use of liquid foams for copper lixiviation. Liquid foams have two main advantages : decreasing the liquid waste volume and benefiting from oxidizing properties of the bubble gas. Two reactants that require dioxygene to dissolve copper have been studied : hydrochloric acid and hydroxylamine. Compared to a solution, liquid foams increase the kinetics of copper dissolution reactions that imply a gas phase. This effet is due to a faster dioxygen transport to the metal. To go further into the understanding of these transport phenomena, we designed a forced drainage experimental setup. It consists in injecting the foaming solution at a constant flowrate on the top of a foam column. We then observe two regimes. In the first one, the dissolved copper quantity is limited by the protons flux that reaches the copper surface. Thus, this quantity increases with the set flowrate. In the second regime, it is limited by the dioxygene flux and so it decreases with the flowrate. Thus, the foam structure directly influence the copper dissolved quantity., La récupération des métaux issus de déchets d'équipements électriques et électroniques (DEEEs) présente un intérêt environnemental et économique. Une des étapes de ce processus est l'hydrométallurgie : les métaux contenus dans les broyats de DEEEs sont lixiviés par des solutions d'acides inorganiques concentrées. Dans ce contexte, les travaux de cette thèse explore l'utilisation d'une mousse liquide pour lixivier le cuivre. Les mousses liquides présentent deux intérêts majeurs : diminuer le volume de déchets liquides et bénéficier du pouvoir oxydant du gaz contenu dans les bulles. Deux réactifs nécessitant la présence de dioxygène pour dissoudre le cuivre ont été étudiés : l'acide chlorhydrique et l'hydroxylamine. Comparé à une solution, nous montrons que les mousses accélèrent la cinétique des réactions de dissolution du cuivre impliquant une phase gazeuse. Cet effet provient d'un transport plus rapide du dioxygène vers le métal. Afin d'étudier plus précisément ces phénomènes de transport, nous avons conçu un montage de drainage forcé. Celui-ci consiste à injecter à débit constant la solution moussante au sommet d'une colonne de mousse. Il permet ainsi d'uniformiser la vitesse du front de drainage dans la mousse. Nous observons alors deux régimes. Dans le premier régime, la quantité de cuivre dissout est limitée par le flux de protons atteignant la surface métallique. Elle augmente ainsi avec le débit imposé. Dans le second régime, cette quantité est limitée par le flux de dioxygène et elle diminue alors avec le débit. La structure de la mousse a donc une influence directe sur la quantité de cuivre dissout.

This work proposes a method for the non-destructive testing of concrete for civil engineering structures.This method is based on the emission and reception - when the surface wave has passed through the material - ofacoustic sonic and ultrasonic waves. The waves used in this thesis are surface waves, as they have the property ofpenetrating the material to a depth equal to their wavelength. The auscultation of concrete is done using twoscanners: a first scanner applying this method with high frequency waves was used to characterize the concreteskin, while a second scanner using low frequency waves, developed within the framework of this work, made itpossible to characterize a concrete over the thickness of an entire wall. In order to determine the capabilities andlimitations of this method for the non-destructive testing of concrete, several pathologies or environmentalconditions of concrete were simulated in the laboratory on test specimens. These specimens were then examinednon-destructively with acoustic scanners and destructively with material tests. The pathologies or conditions inquestion were leaching, delamination, micro/macrocracking of the concrete, and its state of saturation. Comparisonof the results allowed us to conclude that this method and these scanners are able to detect and determine the depthof a leaching of concrete, as well as for a delamination within concrete, to follow the evolution of a saturation frontwithin a limestone but not yet within a concrete, and to detect and follow the stress and micro-cracking as well asthe evolution of macro-cracks, in particular thanks to automated measurements carried out in situ on the VeRCoRsstructure.; Ce travail propose une méthode acoustique de contrôle non destructif du béton pour les structures du génie civil. Les ondes utilisées dans cette thèse sont des ondes de surface, car elles ont la propriété de pénétrerle matériau sur une profondeur égale à leur longueur d’onde. L’auscultation du béton est faite à l’aide de deuxscanners : un premier scanner appliquant cette méthode avec des ondes hautes fréquences a été utilisé pourcaractériser la peau d’un béton, tandis qu’un second scanner utilisant des ondes basses fréquences, développé dansle cadre de ce travail, a permis de caractériser un béton sur l’épaisseur d’un mur entier. Afin de déterminer lescapacités et les limites de cette méthode pour le contrôle non destructif du béton, plusieurs pathologies ouconditions environnementales du béton ont été simulées en laboratoire sur des éprouvettes. Ces éprouvettes ontensuite été auscultées de manière non destructive avec les scanners acoustiques, puis de manière destructive avecdes tests matériau. Les pathologies ou conditions en question sont la lixiviation, la délamination, lamicro/macrofissuration du béton, et son état de saturation. La comparaison des résultats nous a permis de conclureque cette méthode et ces scanners sont capables de détecter et déterminer la profondeur d’une lixiviation du béton,de même que pour une délamination au sein de béton, de suivre l’évolution d’un front de saturation au sein d’uncalcaire mais pas encore au sein d’un béton, et de détecter et suivre la contrainte et la microfissuration ainsi quel’évolution de macro fissures, notamment grâce à des mesures automatisées effectuées in situ sur la structure deVeRCoRs.

This work proposes a method for the non-destructive testing of concrete for civil engineering structures.This method is based on the emission and reception - when the surface wave has passed through the material - ofacoustic sonic and ultrasonic waves. The waves used in this thesis are surface waves, as they have the property ofpenetrating the material to a depth equal to their wavelength. The auscultation of concrete is done using twoscanners: a first scanner applying this method with high frequency waves was used to characterize the concreteskin, while a second scanner using low frequency waves, developed within the framework of this work, made itpossible to characterize a concrete over the thickness of an entire wall. In order to determine the capabilities andlimitations of this method for the non-destructive testing of concrete, several pathologies or environmentalconditions of concrete were simulated in the laboratory on test specimens. These specimens were then examinednon-destructively with acoustic scanners and destructively with material tests. The pathologies or conditions inquestion were leaching, delamination, micro/macrocracking of the concrete, and its state of saturation. Comparisonof the results allowed us to conclude that this method and these scanners are able to detect and determine the depthof a leaching of concrete, as well as for a delamination within concrete, to follow the evolution of a saturation frontwithin a limestone but not yet within a concrete, and to detect and follow the stress and micro-cracking as well asthe evolution of macro-cracks, in particular thanks to automated measurements carried out in situ on the VeRCoRsstructure.; Ce travail propose une méthode acoustique de contrôle non destructif du béton pour les structures du génie civil. Les ondes utilisées dans cette thèse sont des ondes de surface, car elles ont la propriété de pénétrerle matériau sur une profondeur égale à leur longueur d’onde. L’auscultation du béton est faite à l’aide de deuxscanners : un premier scanner appliquant cette méthode avec des ondes hautes fréquences a été utilisé pourcaractériser la peau d’un béton, tandis qu’un second scanner utilisant des ondes basses fréquences, développé dansle cadre de ce travail, a permis de caractériser un béton sur l’épaisseur d’un mur entier. Afin de déterminer lescapacités et les limites de cette méthode pour le contrôle non destructif du béton, plusieurs pathologies ouconditions environnementales du béton ont été simulées en laboratoire sur des éprouvettes. Ces éprouvettes ontensuite été auscultées de manière non destructive avec les scanners acoustiques, puis de manière destructive avecdes tests matériau. Les pathologies ou conditions en question sont la lixiviation, la délamination, lamicro/macrofissuration du béton, et son état de saturation. La comparaison des résultats nous a permis de conclureque cette méthode et ces scanners sont capables de détecter et déterminer la profondeur d’une lixiviation du béton,de même que pour une délamination au sein de béton, de suivre l’évolution d’un front de saturation au sein d’uncalcaire mais pas encore au sein d’un béton, et de détecter et suivre la contrainte et la microfissuration ainsi quel’évolution de macro fissures, notamment grâce à des mesures automatisées effectuées in situ sur la structure deVeRCoRs.

La présente invention concerne un procédé de purification et de concentration des terres rares contenues dans du phosphogypse, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : à partir d'un phosphogypse, a) Lixiviation du phosphogypse par une solution d'un ou plusieurs acides forts choisis parmi : l'acide sulfurique, l'acide nitrique, et l'acide chlorhydrique, pour obtenir un mélange de lixiviation comprenant une phase liquide formée d'une solution de lixiviation contenant des terres rares issus du phosphogypse et l'acide de lixiviation, et d'une phase solide comprenant le phosphogypse, b) Ajout au phosphogypse d'un agent oxydant pour favoriser le passage des terres rares du phosphogypse dans la solution de lixiviation, et/ou d'un agent réducteur pour réduire la solubilité des impuretés minérales contenues dans la solution de lixiviation afin de permettre leur passage de la solution de lixiviation dans la phase solide, c) Séparation de la phase liquide enrichie en terres rares et appauvrie en impuretés minérales, et de la phase solide enrichie en impuretés minérales.

Understanding the conditions of dissolved organic matter (DOM) release from thawing peat in the Arctic regions and identifying the pathways of processing DOM by soil and aquatic heterotrophic bacteria are critical in the context of rapid climate change. Until now, experimental approaches did not allow quantitative predictions of temperature and biota effects on carbon release from peat in permafrost-affected aquatic environments. In this study, we incubated frozen peat and its aqueous leachate at various temperatures (4, 25 or 45 degrees C), with and without culturable heterotrophic bacteria Iodobacter sp., extracted from thermokarst lakes, to quantify the release and the removal rate of organic carbon (OC) with time. The metabolic diversity of the native microbial community associated with the substrates involved in OC processing was also characterized. Transmission electron microscopy revealed that, after degradation, the associated bacteria are mostly located in the inner parts of plant cells, and that the degradation of organic matter around bacteria is more pronounced at 4 and 25 degrees C compared to 45 degrees C. The metabolic diversity of heterotrophic bacteria was equally high at 4 and 25 degrees C, but lower at 45 degrees C. Regardless of the microbial consortium (native community alone or with added culturable heterotrophs), both the OC release from peat and the OC removal from peat leachate by bacteria were similar at 4 and 25 degrees C. Very low apparent activation energies of DOM biodegradation between 4 and 25 degrees C (- 4.23 +/- 12.3 kJ mol(-1)) suggest that the short-period of surface water warming in summer would have an insignificant effect on DOM microbial processing. Such duration (1-3 weeks) is comparable with the water residence time in peat depressions and permafrost subsidences, where peat degradation and DOM microbial processing occur. This questions the current paradigm of a drastic effect of temperature rise on organic carbon release from frozen peatlands, and should be considered for modelling short-term climate impacts in these regions.

In a context of budgetary restrictions associated with changes in the regulation of river sediment storage, attention should be paid to the leaching behavior of sediment-trapped contaminants during the storage process and the preparation of sediments for valorization. In order to determine the mechanisms responsible for contaminant mobility and the impact of storage conditions, the study focused on three sediment treatment scenarios and geochemical modeling: (i) Determine the impact of aeration and treatments such as lagooning and mechanical reversal on the mobility of the trace elements in fluvial sediment by the application of humidification / drying cycles in a laboratory lysimeter. This has made it possible to distinguish the quality of the drainage water and the interstitial waters with a greater contamination, to conclude on the estimation of natural treatment duration over several decades which can be improved via a removal of interstitial waters. (ii) Assess the short-term evolution of sediments using compliance testing (batch leaching, pH leaching, and ascending percolation column leaching) highlighting changes in mobility and speciation trace elements. (iii) In the context of a direct valorization, sediments enriched with organic matter seem to have a greater mobility in trace elements than that observed in fluvial sediments and therefore require a strong environmental monitoring, more particularly for Zn strongly represented in the studies sediments. (iv) Modelling environmental conditions that are difficult to reproduce in laboratories. Thus, this has highlighted an important role of iron oxides and organic matter in the mobility of trace elements as well as illumination of the solid phases in the presence and which can be form depending on the environmental conditions.; Dans un contexte de restrictions budgétaires associées à des modifications de la réglementation concernant le stockage des sédiments fluviaux, il convient de prêter attention au comportement à la lixiviation des contaminants piégés dans les sédiments pendant le processus de stockage et la préparation des sédiments à la valorisation mise en place dans les installations de stockage. Afin de déterminer les mécanismes responsables de la mobilité des éléments contaminants et l’impact des conditions de stockage, l’étude a été axée sur trois scénarios de traitement des sédiments ainsi qu’une modélisation géochimique : Le premier scénario consiste à établir l’impact de l’aération et des traitements tels que le lagunage et le retournement mécanique sur la mobilité des éléments dans les sédiments fluviaux de curage via l’application de cycles d’humidification/séchage en lysimètre de laboratoire . Ce dispositif a permis de distinguer l'estimation d'une durée de traitement soit naturel sur plusieurs décennies soit améliorée via le retrait des eaux interstitielles. Le deuxième scénario a pour but d'évaluer l’évolution à court terme des sédiments à l’aide d’essais de conformité (lixiviation en batch, lixiviation de fonction du pH et lixiviation en colonne à percolation ascendante) mettant en évidence les modifications dans la mobilité et la spéciation des éléments traces. Le troisième scénario se place dans l’optique d’une voie de valorisation directe, les sédiments enrichis en matière organique semblent présenter une mobilité en éléments traces plus importante que celle observée dans les sédiments fluviaux et nécessitent donc un suivi environnemental poussé, plus particulièrement pour le Zn fortement représenté dans les sédiments étudiés. Enfin,la modélisation. Ceci a mis en évidence un rôle importante des oxydes de fer et de la matière organique dans la mobilité des éléments traces de même qu'un éclairage sur les phases solides en présence et pouvant se former en fonction des conditions du milieu.

In a context of budgetary restrictions associated with changes in the regulation of river sediment storage, attention should be paid to the leaching behavior of sediment-trapped contaminants during the storage process and the preparation of sediments for valorization. In order to determine the mechanisms responsible for contaminant mobility and the impact of storage conditions, the study focused on three sediment treatment scenarios and geochemical modeling: (i) Determine the impact of aeration and treatments such as lagooning and mechanical reversal on the mobility of the trace elements in fluvial sediment by the application of humidification / drying cycles in a laboratory lysimeter. This has made it possible to distinguish the quality of the drainage water and the interstitial waters with a greater contamination, to conclude on the estimation of natural treatment duration over several decades which can be improved via a removal of interstitial waters. (ii) Assess the short-term evolution of sediments using compliance testing (batch leaching, pH leaching, and ascending percolation column leaching) highlighting changes in mobility and speciation trace elements. (iii) In the context of a direct valorization, sediments enriched with organic matter seem to have a greater mobility in trace elements than that observed in fluvial sediments and therefore require a strong environmental monitoring, more particularly for Zn strongly represented in the studies sediments. (iv) Modelling environmental conditions that are difficult to reproduce in laboratories. Thus, this has highlighted an important role of iron oxides and organic matter in the mobility of trace elements as well as illumination of the solid phases in the presence and which can be form depending on the environmental conditions., Dans un contexte de restrictions budgétaires associées à des modifications de la réglementation concernant le stockage des sédiments fluviaux, il convient de prêter attention au comportement à la lixiviation des contaminants piégés dans les sédiments pendant le processus de stockage et la préparation des sédiments à la valorisation mise en place dans les installations de stockage. Afin de déterminer les mécanismes responsables de la mobilité des éléments contaminants et l’impact des conditions de stockage, l’étude a été axée sur trois scénarios de traitement des sédiments ainsi qu’une modélisation géochimique : Le premier scénario consiste à établir l’impact de l’aération et des traitements tels que le lagunage et le retournement mécanique sur la mobilité des éléments dans les sédiments fluviaux de curage via l’application de cycles d’humidification/séchage en lysimètre de laboratoire . Ce dispositif a permis de distinguer l'estimation d'une durée de traitement soit naturel sur plusieurs décennies soit améliorée via le retrait des eaux interstitielles. Le deuxième scénario a pour but d'évaluer l’évolution à court terme des sédiments à l’aide d’essais de conformité (lixiviation en batch, lixiviation de fonction du pH et lixiviation en colonne à percolation ascendante) mettant en évidence les modifications dans la mobilité et la spéciation des éléments traces. Le troisième scénario se place dans l’optique d’une voie de valorisation directe, les sédiments enrichis en matière organique semblent présenter une mobilité en éléments traces plus importante que celle observée dans les sédiments fluviaux et nécessitent donc un suivi environnemental poussé, plus particulièrement pour le Zn fortement représenté dans les sédiments étudiés. Enfin,la modélisation. Ceci a mis en évidence un rôle importante des oxydes de fer et de la matière organique dans la mobilité des éléments traces de même qu'un éclairage sur les phases solides en présence et pouvant se former en fonction des conditions du milieu.

The management and disposal of HLW radwaste is one of the main challenges for the nuclear industry. In this field, the specific conditioning of actinides appears of strong interest, as they act as the main contributors to the long-term radiotoxicity during the storage in an underground geological repository. Monazite-type ceramics have been often considered as promising ceramic wasteform due to their ability to incorporate large amounts of tri- and tetravalent actinides, their excellent chemical durability and their exceptional high resistance to self-irradiation. Nevertheless, the incorporation of tetravalent actinides in the monazite structure via wet chemistry routes has been rarely reported. Consequently, this study was firstly aimed to synthesize single-phase thorium-bearing rhabdophane type precursors by multiparametric hydrothermal process. Their thermal conversion into monazite-cheralite ceramics was investigated and followed by a complete sintering study. As instance, sintering maps were further established in order to obtain highly densified and single phase ceramics showing controlled microstructure. Later, multiparametric dissolution tests were performed on Nd0.8Ca0.1Th0.1PO4 monazite-cheralite in acid media. They confirmed the very high chemical durability of the prepared materials as well as the very low solubility of the neoformed phases. Finally, uranium-bearing rhabdophanes were also prepared via the same wet chemistry route and then converted to single-phase monazite-cheralite solid solutions by heating. This study then provided new insights in the preparation of monazite-cheralite type wasteforms by wet chemistry route and contributed to the better understanding of the long-term behavior of such kind of ceramics in the field of the storage of radioactive waste in an underground repository site., L’un des défis majeurs de l’industrie électronucléaire réside dans la gestion et le stockage des déchets radioactifs. Le stockage spécifique des actinides présente un intérêt particulier, ces derniers étant les principaux contributeurs à la radiotoxicité à long terme des colis de déchets de haute activité et de longue période. Dans ce cadre, les céramiques de type monazite sont souvent considérées comme des matrices prometteuses pour un stockage à long terme de tels déchets en raison de leur capacité à incorporer des quantités importantes d’actinides tri- et tétravalents, de leur excellente durabilité chimique et de leur exceptionnelle résistance à l'auto-irradiation. Néanmoins, l'incorporation, par voie humide, d'actinides tétravalents au sein de la structure monazitique n’a été que très rarement reportée. En conséquence, cette étude a d'abord été consacrée à l’incorporation de thorium, par synthèse hydrothermale, au sein de composés de structure rhabdophane dans le but de préparer des précurseurs monophasés. Par la suite, leur conversion thermique en céramiques de type monazite-chéralite monophasées a été examinée puis des études de frittage de ces matériaux ont été conduites. Ainsi, les cartes de frittage de plusieurs monazite-chéralites ont été établies afin d’optimiser les conditions de préparation de céramiques denses et de microstructure contrôlée. Des tests multiparamétriques de dissolution, menés sur Nd0,8Ca0,1Th0,1PO4 en milieu acide, ont démontré sa très bonne résistance à l’altération ainsi que la très faible solubilité des phases néoformées. Enfin, des échantillons de rhabdophanes dopés avec de l’uranium ont également été synthétisées avec succès par voie humide, puis ont été convertis en solutions solides de monazite-chéralites par calcination. Cette étude a donc permis la mise au point d’une nouvelle méthode de préparation de monazite-chéralites dopées avec des actinides et l’amélioration des connaissances relatives à leur comportement à long terme.

La fertilización nitrogenada a gran escala y con productos o dosis inadecuados produce contaminación del suelo y napas, como así también la eutrofización de cuerpos de agua y la contaminación del aire, llevando a la formación de lluvias ácidas. En sitios marginales para la producción agropecuaria y forestal, los ambientes son más frágiles y el riesgo de contaminación es mayor que en aquellos con mejor aptitud productiva. La utilización de fertilizantes nitrogenados de liberación lenta pueden contribuir a aportar a los cultivos la dosis de nitrógeno necesaria para no disminuir la fertilidad de los suelos, y en consecuencia, disminuir la lixiviación de formas inorgánicas de nitrógeno y la contaminación ambiental asociada. Realizamos la síntesis y descripción de los complejos de inclusión de urea con ácido esteárico (CIU). El objetivo fue corroborar que los microorganismos del suelo o las enzimas ureasas libres, son capaces de producir la ureólisis, es decir, la liberación del amonio de la urea cuando ésta se encuentra formando parte del CIU. Evaluamos que los cristales de CIU, que presentan muy baja solubilidad en agua, pueden ser fuente de nutrientes para las plantas, es decir, que en contacto con el suelo, liberan amonio y nitrato que son las formas minerales en que las plantas pueden absorber el nitrógeno. Además, la estructura tridimensional de los cristales de CIU pueden ser utilizados para incorporar otros nutrientes o moléculas orgánicas en su estructura, como hormonas, funguicidas o insecticidas, las que serían liberadas paulatinamente, a medida que las ureasas del suelo producen la ruptura de la urea y de los cristales de CIU., Fertilization with sources of nitrogen if it is done with inadequate fertilizers or doses, produce environmental problems like soil and water table contamination, eutrophication of water bodies and air contamination, leading to acid rain. In marginal sites for agriculture and forestry, environments are fragile and the risk of contamination is higher than in places with better site quality. The use of slow-release nitrogen fertilizers can contribute to give enough nitrogen to crops, in part by maintaining the soil's fertility, and thus minimizing the risk of lixiviation of inorganic nitrogen forms and the associated environmental contamination. We did the synthesis and description of the inclusion complexes of urea with stearic acid (CIU).The aim was to corroborate that the soil microorganisms or the free ureases enzymes are able to produce the ureolysis, which is to liberate ammonium from the urea when it is part of the CIU. We tested that the CIU crystals, which has very low water solubility can be a source of nutrients for the plants because in contact with soil ammonium and nitrate is realized. The latter are the inorganic forms that can be taken up by plants. Moreover, the tridimensional structure of the CIU make it proper to add inside the crystals other nutrients and organic molecules like hormones, fungicides and insecticides that would be realized to the soil slowly, as ureases break urea and CIU crystals., Secretaría de Ciencia y Técnica

La fertilización nitrogenada a gran escala y con productos o dosis inadecuados produce contaminación del suelo y napas, como así también la eutrofización de cuerpos de agua y la contaminación del aire, llevando a la formación de lluvias ácidas. En sitios marginales para la producción agropecuaria y forestal, los ambientes son más frágiles y el riesgo de contaminación es mayor que en aquellos con mejor aptitud productiva. La utilización de fertilizantes nitrogenados de liberación lenta pueden contribuir a aportar a los cultivos la dosis de nitrógeno necesaria para no disminuir la fertilidad de los suelos, y en consecuencia, disminuir la lixiviación de formas inorgánicas de nitrógeno y la contaminación ambiental asociada. Realizamos la síntesis y descripción de los complejos de inclusión de urea con ácido esteárico (CIU). El objetivo fue corroborar que los microorganismos del suelo o las enzimas ureasas libres, son capaces de producir la ureólisis, es decir, la liberación del amonio de la urea cuando ésta se encuentra formando parte del CIU. Evaluamos que los cristales de CIU, que presentan muy baja solubilidad en agua, pueden ser fuente de nutrientes para las plantas, es decir, que en contacto con el suelo, liberan amonio y nitrato que son las formas minerales en que las plantas pueden absorber el nitrógeno. Además, la estructura tridimensional de los cristales de CIU pueden ser utilizados para incorporar otros nutrientes o moléculas orgánicas en su estructura, como hormonas, funguicidas o insecticidas, las que serían liberadas paulatinamente, a medida que las ureasas del suelo producen la ruptura de la urea y de los cristales de CIU. . Fertilization with sources of nitrogen if it is done with inadequate fertilizers or doses, produce environmental problems like soil and water table contamination, eutrophication of water bodies and air contamination, leading to acid rain. In marginal sites for agriculture and forestry, environments are fragile and the risk of contamination is higher than in places with better site quality. The use of slow-release nitrogen fertilizers can contribute to give enough nitrogen to crops, in part by maintaining the soil's fertility, and thus minimizing the risk of lixiviation of inorganic nitrogen forms and the associated environmental contamination. We did the synthesis and description of the inclusion complexes of urea with stearic acid (CIU).The aim was to corroborate that the soil microorganisms or the free ureases enzymes are able to produce the ureolysis, which is to liberate ammonium from the urea when it is part of the CIU. We tested that the CIU crystals, which has very low water solubility can be a source of nutrients for the plants because in contact with soil ammonium and nitrate is realized. The latter are the inorganic forms that can be taken up by plants. Moreover, the tridimensional structure of the CIU make it proper to add inside the crystals other nutrients and organic molecules like hormones, fungicides and insecticides that would be realized to the soil slowly, as ureases break urea and CIU crystals. Fil: Lucia, Alejandro. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Agrarias y Forestales; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Universidad Nacional de Luján. Instituto de Ecología y Desarrollo Sustentable; Argentina Fil: Bárcena, Alejandra. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Fisiología Vegetal. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Naturales y Museo. Instituto de Fisiología Vegetal; Argentina Fil: Costa, M.lorenza. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Agrarias y Forestales; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Fisiología Vegetal. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Naturales y Museo. Instituto de Fisiología Vegetal; Argentina Fil: Graciano, Corina. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Agrarias y Forestales; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto de Fisiología Vegetal. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Naturales y Museo. Instituto de Fisiología Vegetal; Argentina

A espécie humana pode estar progressivamente gerando mudanças catastróficas ao ambiente natural. Muitas vezes, estas consequências são atribuídas à natureza ou à ação natural do tempo (como o aquecimento global e degelo das áreas glaciais). No entanto, não se dão por conta que a própria sociedade vem “orquestrando uma sinfonia de desastres”, em prol da comodidade e satisfação. O objetivo deste trabalho pretende expor pontos impactantes de uma situação-problema, como é o assoreamento nas nascentes, nos rios, riachos, aterramento total ou parcial de lagoas, contribuindo rapidamente para aumento da extensão do mar, na área do litoral paraibano, nordeste do Brasil. As observações nos locais de estudo podem evidenciar: ocupações irregulares em ambientes aquíferos de superfície que foram aterrados; somadas às chuvas que ocorrem de forma abundante durante todo o ano no litoral do estado da Paraíba, que podem contribuir diretamente para a lixiviação de materiais (sedimentos). Estes materiais terão seu destino final o mar, proporcionando o assoreamento. O fenômeno da progradação na costa brasileira mostra que essas situações impactantes podem ser ocasionadas pelo homem, sendo notório que essas modificações diversas a curto ou em longo prazo poderão causar danos. Desta forma, esta pesquisa busca trazer informações importantes sobre o tema, e sugerir medidas de prevenção e/ou mitigação, a fim de evitar os efeitos da degradação.

The underground mining of the ore deposits by means of the intensive methods of the traditional technologies is characterized by the loss of the reserves, which are off-balance for the technologies applied. The experience, which was accumulated by the state-of-the-art enterprises before the economic reforms and the crisis indicates, that it is possible to decrease the loss of metals. This can be assumed by means of involving the off-balance reserves into the production process with the metal lixiviation during closed work. The purpose of the present-day research is the substantiation of the technical possibility and economic reasonability of the lixiviation of metals from the off-balance reserves and poorly balance ores. The correct estimation of the perspectives of those combined technology is still one of the purposes. It is a matter of fact that combining traditional technologies of the underground mining with new ones concerned with the creation of the effective lixiviation of metals from ores can be carried out with the two-stage processing. It happens when the excavation of some amount of the balance reserves creates the compensational space for crushing off-balance reserves. Involving off-balance ores into the production process solves a set of the mining production problems. For example, the fullness of mineral resources usage, the strengthening of the resource base, the reduction of load of the environment and the security of works. The involvement of the off-balance reserves into the development in the course of the revaluation of the resources and in the technological facilities of the development in the context of the growth of the scale of production reduces the production price to the competitive level. The field of application of these results is in the mining enterprises which extract solid metal-containing ores by means of the underground mining. These ores are mostly of the nonferrous, rare and precious metals, which are easily opened by chemical reagents. Combining the technologies of the development for the arrangement of conditions for the lixiviation of metals from the off-balance ores considerably increases the mineral resources of the mining enterprises. It is also a reserve for the survival of the mining enterprises under the conditions of the continuing crisis. Conversion in the lixiviation technology is especially topical for the old mines of the Urals, which have a great reserve of the off-grade raw material.

La arsenopirita, FeAsS, es un mineral que se encuentra frecuentemente en asociación con oro. En este tipo de mineral, el oro se suele encontrar en forma sub-microscópica, encapsulado en la matriz del mismo mineral, o bien constituyendo una solución sólida, lo cual dificulta o impide la recuperación del oro mediante las técnicas disponibles de lixiviación. Inclusive, una molienda muy fina no logra romper la matriz en la que se encuentra el oro, inhabilitando el acceso a las soluciones de lixiviación. Algunas alternativas conducentes a la recuperación de oro a partir de aquellos minerales, consisten en oxidación química, oxidación a presión, oxidación bacteriana y tostación oxidante (muy contaminante por generación de gases de As2O3 y SO2). El presente estudio pretende identificar las condiciones para ruptura de la matriz de la arsenopirita para con ello continuar con el proceso tradicional de la cianuración. Para ello se experimentó con minerales concentrados, conteniendo arsenopirita aurífera., The arsenopyrite, FeAsS, it is a mineral that is commonly found associated with gold. In this kind of mineral, Gold is presented in sub-microscopic size particles, encapsulated in a matrix of the same mineral or forming a solid solution, this does not allow the recovery of gold with the available lixiviation techniques. Moreover, a fine grinding does not a chive to break the matrix in which the gold is located, not allowing the lixiviation solutions to come in. Some alternatives that lead to the recovery of gold from those minerals include chemical oxidation, oxidation under pressure, bacterial oxidation and roasting oxidation (which is very polluting due to the emission of As2O3 y SO2 gases. The aim of the following study is to identify the conditions to break the arsenopyrite matrix for continuing the usual process of cianuration. For doing so, experiments were carried out containing arsenopyrite with gold contents.