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International audience; Turbulence and aeration are reduced in many streams during low-flow periods as a consequence of drought or water abstraction, thus affecting invertebrate interactions and pivotal ecosystem processes such as the breakdown of organic matter (OM). These effects can be larger in the hyporheic zone (HZ), the ecotone connecting the surface stream and groundwater, especially when fine sediments reduce hydraulic conductivity. In addition, OM breakdown in the HZ could depend on the availability ofOMin the benthic zone (BZ), because the latter would not only be a more accessible, and thus preferred, food resource, but also more easily scoured downstream. In a laboratory microcosm experiment of 28 days duration, we manipulated aeration, sediment size and location ofOM(either all buried or half buried with half on the surface, simulating the HZ and BZ respectively). Six mayfly (Habroleptoides) individuals and four stonefly (Capnioneura) individuals were enclosed in each microcosm and the consumption of OM was measured. Lack of aeration reduced oxygen saturation from 94 to 66%, reducing OM consumption particularly on the surface, in contrast with our expectations. As hypothesised, the availability of surface OM significantly reduced invertebrate consumption of buried OM. Habroleptoides performed better than Capnioneura, especially in fine sediments. The results suggest that reduced turbulence can affect invertebrate trophic interactions as well as the decomposition of OM, depending on sediment grain size and the location of OM.

International audience; Addition of large wood (LW, wood pieces longer than 1 m and wider than 10 cm) into stream channels is a common restoration practice aimed at enhancing habitat diversity and fish populations, as well as the abundance and diversity of benthic invertebrates. Nevertheless, there is some controversy regarding the effects of LW restoration on invertebrate assemblages, and the effects could differ depending on the season of the year as well as on the scale of observation (habitat vs reach scale). In this study we analysed the effects of a LW restoration experiment performed in 4 mountain streams following a BACI (Before-After/Control-Impact) design. We sampled benthic invertebrates in 3 main habitats (fine inorganic sediments, called gravel; coarse inorganic sediments, called cobbles; and particulate organic matter, called POM) in winter and summer before and after the addition of LW into experimental reaches, and compared the results to those obtained from upstream control reaches. LW addition promoted the retention of gravel and organic matter, resulting in an overall decrease in the areal cover of cobbles and a significant increase in the cover of organic matter in summer. Invertebrate richness was highest in cobbles and lowest in POM, whereas density and biomass were highest in POM and lowest in gravel. At the habitat scale, LW addition promoted invertebrate and shredder richness, diversity and biomass in summer, but the opposite effect was found in winter. Community composition changed significantly with wood addition, most notably as a result of increased density of elmids, limnephilids and limoniids, and decreased density of baetids. Density of limnephilids increased 20-fold and that of limoniids 5-fold. At the reach scale, LW addition enhanced the biomass of invertebrates and shredders in summer but the effects were opposite in winter. LW addition did not affect invertebrate density. The results show the effects of LW restoration on invertebrates to differ among seasons. Positive effects on biomass occur in summer, when retention by LW enhances food availability compared to unrestored reaches, whereas effects are slightly negative in winter, a period of large food availability.

Study region: Houay Xon catchment in northern Laos.Study focus: Because agricultural headwater catchments of SE Asia are prone to erosion anddeliver a significant proportion of the total suspended sediment supply to major rivers andfloodplains, the potential sources of sediments and their dynamics were studied for twosuccessive storm flow events in June 2013. Characterization of suspended sediment loadswas carried out along a continuum of 7 monitoring stations, combining analyses of falloutradionuclides, particle borne organic matter and stream water properties.New hydrological insights: Radionuclide activities showed that remobilization of soil par-ticles deposited during the previous rainy season or supplied by riverbank erosion isthe dominant process, although pulses of surface-soil derived sediments also propagatedownstream. This interpretation is supported by suspended organic matter data that alsofingerprints the mixing of surface soil vs. subsurface particles. The study moreover high-lights the advantages and the drawbacks of combining fallout radionuclides, particle borneorganic matter composition and stream water characteristics to discriminate and quantifysediment sources and dynamics in rural areas undergoing urban sprawl.

Coral bleaching events are predicted to occur more frequently in the coming decades with global warming. The susceptibility of corals to bleaching during thermal stress episodes depends on many factors, including the magnitude of thermal stress and irradiance. The interactions among these two factors, and in particular with ultra-violet radiation (UVR), the most harmful component of light, are more complex than assumed, and are not yet well understood. This paper explores the individual and combined effects of temperature and UVR on the metabolism of Acropora muricata, one of the most abundant coral species worldwide. Particulate and dissolved organic matter (POM/DOM) fluxes and organic matter (OM) degradation by the mucus-associated bacteria were also monitored in all conditions. The results show that UVR exposure exacerbated the temperature-induced bleaching, but did not affect OM fluxes, which were only altered by seawater warming. Temperature increase induced a shift from POM release and DOM uptake in healthy corals to POM uptake and DOM release in stressed ones. POM uptake was linked to a significant grazing of pico- and nanoplankton particles during the incubation, to fulfil the energetic requirements of A. muricata in the absence of autotrophy. Finally, OM degradation by mucus-associated bacterial activity was unaffected by UVR exposure, but significantly increased under high temperature. Altogether, our results demonstrate that seawater warming and UVR not only affect coral physiology, but also the way corals interact with the surrounding seawater, with potential consequences for coral reef biogeochemical cycles and food webs., Summary: This study explores the individual and combined effects of temperature and UVR on the metabolism of Acropora muricata, and on the organic matter release and degradation by the associated bacteria.

Les cultures intermédiaires multi services, ou CIMS, jouent un rôle essentiel en agriculture biologique (AB) du fait des nombreux services écosystémiques qu’elles peuvent rendre. La capacité des CIMS à apporter des nutriments à la culture suivante est particulièrement intéressante en AB en raison de la faible disponibilité en engrais.Les CIMS visent également de maintenir la teneur en matière organique des sols essentielle à leur fertilité en compensant les exportations des récoltes. Elles représentent aussi un moyen de lutte efficace contre les bioagresseurs, en particulier les adventices, par une compétition directe pour les ressources ou par des modifications du milieu de croissance. Le contrôle des maladies et ravageurs par les CIMS se fait principalement par la création de conditions favorables au maintien et au développement d’organismes bénéfiques. Dans certaines conditions, une régulation directe est également possible. Enfin, les CIMS sont un facteur important de promotion de la biodiversité. Les services recherchés varient fortement selon la typologie de l’exploitation. Alors que les exploitations de grandes cultures sans élevage chercheront à maintenir la teneur en matière organique et à maximiser l’apport d’azote par les CIMS, l’objectif prioritaire des exploitations maraîchères sera de contrôler la pression des maladies et des ravageurs. Le choix de la CIMS, espèce seule ou mélange de plusieurs espèces, ainsi que sa conduite seront déterminés en fonction des objectifs principaux recherchés. Une tendance à remplacer les CIMS par des prairies temporaires ou à les faire évoluer vers toute forme de couverture permanente est relevée sur les exploitations de grandes cultures., Multi-service cover crops (CIMS) can provide numerous ecosystem services and play thus a crucial role in organic farming. The capacity of the CIMS to supply nutrients to the subsequent crop is of particular interest in organic farming due to the low fertiliser availability. CIMS aims also at maintaining soil organic matter content by counterbalancing crop exportations. They are an efficient mean to suppress pests in particular weeds through direct competition for resources or by the modification of the growing conditions. Other pest and disease control results mainly from the creation of favourable conditions for the conservation and the development of beneficial organisms.In some conditions, a direct control is also possible. Finally, the CIMS are an important element in the promotion of biodiversity. The expected services vary highly according to the farm typology. While field crop farms without livestock are looking for maintaining soil organic matter content and maximizing N supply by the CIMS, the main objective of vegetable growers is to control pests and diseases. The choice of the CIMS, as sole crop or in mixtures, and its management depends highly on the expected services. A tendency to replace the CIMS by temporary meadows or other forms of permanent cover is observed in arable crop farms.

International audience; This review describes a new means of control and stimulation of microorganisms involved in the bioremediation of sediments and waterlogged soils. This emerging technology is derived from sedimentary microbial fuel cells, and consists in ensuring aerobic respiration of aerobic microbial populations in anaerobic conditions by means of a fixed potential anode in order to evacuate the electrons coming from the microbial respiratory chains. This review describes the conceptual basis of the electro-bioremediation, the material devices used (electrode set-ups and spacing), and finally studies the various devices published since the bench tests until the scarce in-field implementations.

International audience; Sedimentological and geochemical analyses and 14C dating were performed for a sedimentary core sample from the Lopé 2 marsh in the northern zone of Gabon’s Lopé National Park. The results produced a division of the core sample into three main units. The basal part of the core sample was dated to 2,320 years cal BP. At this time, the Lopé 2 marsh was a topographic hollow that flooded sporadically during the rainy season. This unit corresponds to a soil formation of clay, quartz and highly decomposed organic matter. The upper boundary of this unit corresponds to the end of the climatic deterioration that affected central Africa around 2,500 years BP. The second unit represents the period from 2,320 to 585 years cal BP. This shows a gradual decrease in the flow of quartz that reflects the increasing relative density of the marsh vegetation as the climate became more humid. The organic matter in this unit is of mixed origin, relatively abundant and with a high content of refractory material. The third unit, representing the period from 585 years cal BP to the present, shows plant cover associated with developing marshland (whichbegan in unit 2) that was sustained by the humid climate. The organic matter here is rich in biological material.; Des analyses sédimentologique et géochimique associées à des datations 14C ont été réalisées sur une carotte sédimentaire prélevée dans le marais Lopé 2 situé dans la zone nord du Parc national de la Lopé au Gabon. L’ensemble des résultats obtenus nous amène à subdiviser cette carotte en trois principales uni- tés. La première unité part de la base de la carotte à 2 320 ans cal BP. Durant cette période, le marais Lopé 2 est une dépres- sion topographique inondée occasionnellement en saison des pluies. Cette unité correspond à une formation pédologique constituée d’argile, de quartz et de matière organique très dégradée. La fin de cette unité correspond à la fin de la péjoration climatique qu’a connue l’Afrique centrale autour de 2 500 ans BP. La deuxième unité va de 2 320 à 585 ans cal BP. Elle montre une diminution pro- gressive du flux de quartz témoignant de la densification relative de la végétation du marais en conséquence d’une humidification du climat. La matière organique de cette unité relativement abondante et riche en constituants réfractaires est d’origine mixte. La troisième unité qui va de 585 ans cal BP à l’actuel connaît un couvert végétal associé au développement du marais (amorcé à l’unité 2), entretenu par l’humidité du climat. Ici, la matière organique est riche en constituants biologiques.

The purpose of this study is understaning the behavior of fulvic and humic acid fractions in a podzolized soilssystem, taking into account soils characteristics and to investigate the complexing capacity of Cu + 2 and Al + 3.For this purpose, conventional pedology and spectroscopic methods, Uv-Visible absorbance Spectroscopy, FourierTransform Infrared Spectrometry (FTIR) and Quenching Fluorescence using the CP/PARAFAC treatment wereused to achieve the objectives: (i) to determine the stages of transformation of the pedo-landscape through thestudy of soils and the spatial distribution of podzolized soils and gleysol in a drainage basin; (ii) to characterize SHand to understand the distribution patterns of fulvic and humic acids in a podzolized soil sequence along a slopeand in the horizons along the soil profiles taking into account the morphological characteristics, texture, pH, carbontotal and groundwater variation in the horizons of the soils of a sequence of podzols soils; (iii) to study thecomplexing capacity of humic substances (fulvic and humic acids) of podium soils samples in the Alto Rio NegroBasin, by identifying the fluorescent components of humic substances, evaluating capacities and complexingconstants of these substances with the Cu + 2 and Al + 3 metals, and the comparison with the functional groupsobtained with FTIR. Although fulvic acids are more aromatic and condensed their character is predominantlyaliphatic and hydrophilic and secondarily aromatic and carboxylic. Humic acids are less aromatic and lesscondensed than fulvic acids and are characterized by polysaccharide and ether/alcohol functions, but secondarilytheir character is aliphatic and hydrophilic. These differences are related to the presence of the functional groupsthat are responsible for the differences in the complexation dynamics of the metals, in the humic acids complexesCu+ 2 and Al+ 3 are associated with the functional groups ether/alcohol and CO polysaccharides while in the fulvicacids the correlation is greatest with the functional groups -CH, -OH and carboxylic COOH., Le but de cette étude était de comprendre le comportement des fractions d'acide fulvique et d'acide humiquedans un système de sols podzolisé, compte tenu des caractéristiques du sol et d'étudier la capacité decomplexation de Cu+ 2 et Al + 3 dans des échantillons de ces sols. Pour cela, les méthodes conventionnellesde pédologie et de Spectroscopie de l'absorbance UV-Visible, Spectroscopie Infrarouge à Transformée deFourier et Fluorescence Quenching avec le traitement CP / PARAFAC ont été utilisés pour atteindre lesobjectifs suivants: (i) déterminer les étapes de transformation du pedo-paysage à l'étude des sols et à larépartition spatiale des sols podzols et du gleysol dans un bassin hydrographique; (ii) caractériser substanceshumiques et comprendre les schémas de distribution des acides fulviens et humiques dans une séquence desol podzols le long des profils et dans les horizons du sols en tenant compte des caractéristiquesmorphologiques, de la texture, du pH, carbone variation totale et souterraine dans les horizons des solsd'une séquence de sols podzols; (iii) étudier la capacité de complexation des substances humiques (acidesfulviques et humiques) des échantillons de sol de podzols dans le bassin du Alto Rio Negro, en identifiantles composants fluorescents des substances humiques, en évaluant les capacités et les constantescomplexantes de ces substances avec les métaux Cu+ 2 et Al+ 3 et la comparaison avec les groupesfonctionnels avec la fluorescence infrarouge à transformée de Fourier (FTIR). Encore les acides fulviquessoient plus aromatiques et condensés, leur caractère est principalement aliphatique et hydrophile etsecondairement aromatique et carboxylique. Les acides humiques sont moins aromatiques et moinscondensés que les acides fulviques et sont caractérisés par des fonctions polysaccharide et éther/alcool,mais secondairement leur caractère est aliphatique et hydrophile. Ces différences sont associées à laprésence des groupes fonctionnels qui répondent aux différences dans la dynamique de complexation desmétaux, dans les complexes acide humique, la complexation des métaux Cu+ 2 et Al+ 3 est associée auxfonctions ether/alcool et CO, polysaccharides pendant la période acide fulvic la corrélation est la plus élevéeavec les groupes fonctionnels -CH, -OH et COOH carboxylique.

The forage feed value determined by organic matter digestibility (OMD) and voluntary intake (VI) is hard and expensive. Thus, several indirect methods such as near infrared reflectance (NIR) spectroscopy have been developed for predicting the feed value of forages. In this study, NIR spectra of 1040 samples of feces from sheep fed fresh temperate forages were used to develop calibration models for the prediction of fecal crude ash (CA), fecal crude protein (CP), fresh forage OMD, and VI. Another 136 samples of feces were used to assess these models. Four calibration strategies were compared: (1) species-specific calibration; (2) family-specific calibration; (3) a global procedure; and (4) a LOCAL approach. The first three strategies were based on classical regression models developed on different sample populations, whereas the LOCAL approach is based on the development models from selected samples spectrally similar to the sample to be predicted. The first two strategies use feces-samples grouping based on the species or the family of the forage ingested. Forage calibration data sets gave value ranges of 79–327 g/kg dry matter (DM) for CA, 65–243 g/kg DM for CP, 0.52–0.85 g/g for OMD, and 34.7–100.5 g DM/kg metabolic body weight (BW0.75) for VI. The prediction of CA and CP content in feces by species-specific fecal NIR (FNIR) spectroscopy models showed lower standard error of prediction (SEP) (CA 15.03 and CP 7.48 g/kg DM) than family-specific (CA 21.93 and CP 7.69 g/kg DM), global (CA 19.83 and CP 7.98 g/kg DM), or LOCAL (CA 30.85 and CP 8.10 g/kg DM) models. For OMD, the LOCAL procedure led to a lower SEP (0.018 g/g) than the other approaches (0.023, 0.024, and 0.023 g/g for species-specific, family-specific, and global models, respectively). For VI, the LOCAL approach again led to a lower SEP (6.15 g/kg BW0.75) than the other approaches (7.35, 8.00, and 8.13 g/kg BW0.75 for the species-specific, family-specific, and global models, respectively). LOCAL approach performed on FNIR spectroscopy samples gives more precise models for predicting OMD and VI than species-specific, family-specific, or global approaches.

Deep soil carbon (>30 cm) is the primary pool of soil organic carbon (SOC). However, deep SOC is often not included in carbon inventories or management strategies, especially in North-Africa. The objective of the study was to determine the distribution and the main factors governing SOC storage along a representative toposequence in North-Eastern Algeria. The soil organic matter (SOM) was characterized by SOC content, carbon stocks, particle size distribution and mineralization potential. The amount and the dynamics of the deep SOC depended on the topographical position. In the mountain soils, most of the SOC stock (100 t C ha1) was in the topsoil (0e30 cm) and associated with the >50 mm fractions (plant materials) whereas in the piedmont and alluvial plain soils, most of the SOC stock (168 t C ha1) was accumulated in subsoil (30e100 cm) and associated with the

The aim of this study was to evaluate the effects of the association between red clover (RC;Trifolium pratense) and a tropical grass (kikuyu grass) on the proteolysis of ensiled material andthe in vitro degradation of protein and organic matter. Red clover and kikuyu grass were ensiledin the following proportions: 0:1000, 250:750, 500:500, 750:250, and 1000:0 g/kg of dry matter(DM). The fraction of rapidly degradable protein, the ammonia nitrogen (NH3-N) content of thesilo, the in vitro protein degradation, and the degradation rate decreased linearly (P < 0.001) asthe RC content in the ensiled material increased. Cumulative gas production after 24 h incubationshowed a positive quadratic effect when RC was increased to 500 g/kg (P < 0.001). The silageswith the highest RC content reduced proteolysis more effectively during ensiling and ruminalfermentation. Inter-species synergistic effects positively affected in vitro gas production, whichwas optimal when RC and kikuyu grass were ensiled in the same proportions as that of total DM.

International audience; Palm oil is nowadays the first vegetable oil consumed worldwide. Given the world population growth and the increasing demand in fat for food and fuel, the increase in oil palm production is expected to continue. It is thus important to find ways of reducing the ecological impact of oil palm plantations at both the agroecosystem and the mill supply area levels, by improving agricultural practices and land uses. This is where agroecology can play a very critical role. The present article gathers short stories on agroecological practices currently taking place in oil palm plantations in South-East Asia. Such stories notably highlight the importance of the various palm co-products and how appropriate recycling strategies can allow for reducing external inputs to both the field and the mill. Besides limiting environmental impacts thanks to such savings, several co-products used as organic amendments can even help to maintain or enhance soil quality. Other stories explored agroecological practices developed for biological controls. Although integrated pest management has been applied in palm plantations for a long time, the underlying mechanisms are still not fully deciphered and practices still need to be improved. More knowledge is needed in order to better account for the holistic role of biodiversity and arbitrate trade-offs between practices and ecosystem services, at both plantation and landscape levels.; L'huile de palme est aujourd'hui la première huile végétale consommée au monde. Étant donné la croissance démographique mondiale et la demande accrue en corps gras pour l'alimentation et les biocarburants, l'augmentation de la production d'huile de palme devrait perdurer. Il est ainsi primordial de trouver des moyens de production permettant de réduire l'impact écologique des plantations de palmier à huile, à la fois à l'échelle de l'agroécosystème et celle du bassin d'approvisionnement de l'huilerie, en améliorant les pratiques et la gestion des usages des sols. Les principes de l'agroécologie peuvent aider à développer des solutions à ces diverses échelles. Cet article rassemble diverses histoires courtes illustrant des pratiques agroécologiques mises en place dans des plantations de palmier à huile en Asie du Sud-Est. Ces illustrations mettent en évidence l'importance des nombreux co-produits issus du palmier et leur rôle clé dans les stratégies de recyclage pour réduire le recours aux intrants externes pour la plantation comme pour l'huilerie. Au-delà de la réduction des impacts environnementaux du fait de ces économies d'intrants, certains co-produits restitués en plantation peuvent également permettre de maintenir, voire d'améliorer, la qualité des sols. D'autres histoires courtes parcourent quelques autres pratiques agroécologiques dans le domaine de la lutte intégrée. Bien que de nombreuses pratiques de contrôle biologique soient mises en œuvre dans des plantations de palmier à huile depuis de nombreuses années, les mécanismes sous-jacents ont été encore peu explorés et les pratiques peuvent être améliorées. De nouvelles connaissances sont nécessaires pour mieux caractériser et prendre en compte de manière holistique les enjeux et le rôle de la biodiversité et pouvoir arbitrer les compromis entre pratiques et services écosystémiques, aux échelles de la plantation et du paysage.

Ce numéro est constitué d’articles issus du colloque CIMS : Des Cultures Intermédiaires Multi-Services pour une production agroécologique performante, organisé le 4 octobre 2017 à Auzeville.; National audience; Multi-service cover crops (CIMS) can provide numerous ecosystem services and play thus a crucial role in organic farming. The capacity of the CIMS to supply nutrients to the subsequent crop is of particular interest in organic farming due to the low fertiliser availability. CIMS aims also at maintaining soil organic matter content by counterbalancing crop exportations. They are an efficient mean to suppress pests in particular weeds through direct competition for resources or by the modification of the growing conditions. Other pest and disease control results mainly from the creation of favourable conditions for the conservation and the development of beneficial organisms.In some conditions, a direct control is also possible. Finally, the CIMS are an important element in the promotion of biodiversity. The expected services vary highly according to the farm typology. While field crop farms without livestock are looking for maintaining soil organic matter content and maximizing N supply by the CIMS, the main objective of vegetable growers is to control pests and diseases. The choice of the CIMS, as sole crop or in mixtures, and its management depends highly on the expected services. A tendency to replace the CIMS by temporary meadows or other forms of permanent cover is observed in arable crop farms.; Les cultures intermédiaires multi services, ou CIMS, jouent un rôle essentiel en agriculture biologique (AB) du fait des nombreux services écosystémiques qu’elles peuvent rendre. La capacité des CIMS à apporter des nutriments à la culture suivante est particulièrement intéressante en AB en raison de la faible disponibilité en engrais.Les CIMS visent également de maintenir la teneur en matière organique des sols essentielle à leur fertilité en compensant les exportations des récoltes. Elles représentent aussi un moyen de lutte efficace contre les bioagresseurs, en particulier les adventices, par une compétition directe pour les ressources ou par des modifications du milieu de croissance. Le contrôle des maladies et ravageurs par les CIMS se fait principalement par la création de conditions favorables au maintien et au développement d’organismes bénéfiques. Dans certaines conditions, une régulation directe est également possible. Enfin, les CIMS sont un facteur important de promotion de la biodiversité. Les services recherchés varient fortement selon la typologie de l’exploitation. Alors que les exploitations de grandes cultures sans élevage chercheront à maintenir la teneur en matière organique et à maximiser l’apport d’azote par les CIMS, l’objectif prioritaire des exploitations maraîchères sera de contrôler la pression des maladies et des ravageurs. Le choix de la CIMS, espèce seule ou mélange de plusieurs espèces, ainsi que sa conduite seront déterminés en fonction des objectifs principaux recherchés. Une tendance à remplacer les CIMS par des prairies temporaires ou à les faire évoluer vers toute forme de couverture permanente est relevée sur les exploitations de grandes cultures.

Mangroves are complex and unique ecosystems that develop on intertidal areas along (sub)tropical coastlines. Due to their position, they are considered as major ecosystems in the coastal carbon cycle. Thanks to their high primary productivity, coupled with a high carbon sequestrating capacity in both biomass and soils, mangroves have been called “Blue Carbon” ecosystems. However, future climate change, and particularly increases in atmospheric CO2 concentrations, temperatures and sea-level rise, may alter its functioning. Within this context, the objectives were to (i) understand how eustatic variations may have impacted soil carbon stocks by the past, in order to better predict the effects of future sea-level rise, (ii) characterize CO2 and CH4 emissions from the soil and also from the water column within the mangrove forest, and (iii) evaluate the impact of future increase in atmospheric CO2 concentrations and in sea-level may affect the physiology of young mangrove seedlings. Increases in atmospheric CO2 concentrations will modify either the seedlings productivity and photosynthetic activity, therefore facilitating their ability to colonize new accommodation spaces due to the rising sea-level. This increase in sea-level will also have a consequent impact on soil carbon stocks, as we showed for the past eustatic variations of the late Holocene, also implying a migration of mangroves stands. Eventually, CO2 and CH4 emissions to the atmosphere were non-neglectable, particularly the one emitted from the water column., La mangrove est un écosystème complexe qui se développe sur les zones intertidales, le long des littoraux (sub)tropicaux. Dû à sa production primaire élevée, couplée à une grande capacité de séquestration du carbone organique, la mangrove a été nommée écosystème à « Carbone Bleu ». Toutefois, le changement climatique à venir, et particulièrement les augmentations en CO2 atmosphérique et en température ainsi que la hausse du niveau marin, pourraient modifier son fonctionnement. Dans de ce contexte, les objectifs étaient de (i) comprendre comment les variations eustatiques passées ont pu impacter les stocks de carbone enfouis dans les sols de mangrove, afin de mieux prévoir l’effet de la future hausse du niveau marin, (ii) caractériser les émissions de CO2 et de CH4 depuis les sols et la colonne d’eau dans la mangrove, et (iii) évaluer l’impact de la hausse des concentrations en CO2 atmosphérique et de la durée d’immersion sur la physiologie de plantules de palétuviers. L’augmentation des concentrations CO2 atmosphérique modifiera la productivité des palétuviers, notamment en stimulant leur activité photosynthétique, facilitant ainsi leurs capacités à coloniser de nouveaux espaces disponibles du fait de la hausse des océans. Cette hausse aura également un effet conséquent sur les stocks de carbone dans les sols, comme nous l’avons montré pour les variations eustatiques de l’Holocène tardif, impliquant également une migration des strates de mangrove. Finalement, les émissions de CO2 et de CH4 vers l’atmosphère sont non négligeables, tout particulièrement celles émises depuis la colonne d’eau, qui devront être pris en compte dans les futurs bilans carbone de l’écosystème.

The work carried out during this PhD, in close collaboration with the Development and Prospective Development Department (DDP) of the Interdepartmental Syndicate for the Sanitation of the Paris Metropolitan Area (SIAAP), is part of the research program MOCOPEE (Research Modeling, Control and Optimization of Water Treatment Processes) and are interested in the potential applications of 3D spectrofluorimetry to characterize dissolved organic matter (DOM) quantity and quality in wastewater treatment plant (WWTP) and in natural middle. The first part of this manuscript is devoted to the potential applications of 3D fluorescence spectroscopy to characterize wastewater DOM quality and quality. A methodology for the treatment of 3D fluorescence spectra based on the use of a deconvolution algorithm named PARAFAC has been applied to wastewater from the Seine Center WWTP. Specific MOD fluorophores were observed, allowing a finer approach to the fluorescence characteristics of MOD. Resin fractionation and a biodegradability study yielded new information on raw sewage DOM fluorophores. Relationships between DOM fluorescence indicators and soluble Biological Oxygen Demand (BOD5) measurements as well as soluble Chemical Oxygen Demand (COD) measurements have been demonstrated in raw sewage from 6 Parisian WWTP (SIAAP). Prediction models of soluble BOD5 and soluble COD by 3D spectrofluorimetry can be used to anticipate variations of raw sewage quality and quantity, and to optimize biological treatment processes (eg reagent additions). Finally, DOM fluorescence was analyzed along "Seine Center" and "Seine Grésillons" WWTPs. The second part deals with applications potential of 3D fluorescence spectroscopy in natural middles. Thanks to the MeSeine monitoring network (Mesure en Seine), a total of 373 samples were taken during a weekly monitoring from July 2015 to June 2016 in the Seine catchment area and include 12 sampling points from upstream to downstream of Paris and two of its main tributaries (Marne river and Oise river). From this monitoring, a PARAFAC model with 10 components was highlighted. Variations in DOM quality were observed between the different streams studied. The impact of urban pressure on DOM quality was also observed by fluorescence, between the upstream and downstream of the Parisian agglomeration. We have also been able to monitor WWTP effluent impacts on the Seine during a maintenance operation for its treatment processes. Variations in the quality of MOD between low and high water periods were also observed. Thus, 3D spectrofluorimetry help to provide a rapid physicochemical characterization of DOM and its sources in urban aquatic environments. Theses information will help drinking water plants managers to rapidly know DOM quality to anticipate formation of disinfections by-products. Managers of aquatic environments will also be able to anticipate occurrence of surface water pollution episodes. Finally, 3D fluorescence spectroscopy and absorbance spectroscopy were combined to develop a dissolved organic carbon concentration prediction model. The findings highlighted by this work will contribute, on their scale, to a better understanding of DOM fluorescence in raw sewage water (optimization of biological treatment channels) and in aquatic environments. In this sense, the usefulness of this type of work is not limited to the scientific community, but extends to managers and the operational fields, Les travaux effectués au cours de ce doctorat, en collaboration étroite avec la Direction du Développement et de la Prospective (DDP) du Syndicat Interdépartemental pour l’Assainissement de l’Agglomération Parisienne (SIAAP), s’inscrivent dans le cadre du programme de recherche MOCOPEE (Modélisation, Contrôle et Optimisation des Procédés d’Epuration des Eaux) et s’intéressent aux potentielles applications de la spectrofluorimétrie 3D pour caractériser les quantités et qualités de la matière organique dissoute (MOD) dans les eaux de station d’épuration des eaux usées (STEU) et dans les eaux du milieu naturel. La première partie de ce manuscrit est dédié aux applications de la spectrofluorescence 3D pour caractériser la MOD des eaux de STEU. Une méthodologie de traitement des spectres de fluorescence reposant sur l’utilisation d’un algorithme de déconvolution nommée PARAFAC, a été appliquée pour les eaux usées de la STEU « Seine Centre ». Un fractionnement par hydrophobicité ainsi qu’une étude de biodégradabilité ont permis d’apporter de nouvelles informations sur les propriétés des fluorophores de la MOD des eaux usées de STEU. Des relations entre des indicateurs de fluorescence et les mesures de demandes biologiques en Oxygène (DBO5) soluble ainsi qu’avec les mesures de demande chimiques en oxygène (DCO) soluble ont été mises en évidence pour les eaux usées d’entrée de 6 STEU (n=83) de la région parisienne (SIAAP). Ces modèles de prédiction pourront être utilisés pour optimiser la gestion des filières de traitements épuratoires des eaux usées (ex : ajouts de réactifs). Enfin, les fluorophores identifiés ont été utilisés pour suivre l’évolution de la MOD le long des filières épuratoires des STEU de « Seine Centre » et « Seine Grésillons ». La deuxième partie traite des potentiels d’applications de cette méthodologie dans les eaux du milieu naturel. Grâce au réseau de suivi MeSeine (Mesure en Seine), 373 prélèvements ont été réalisés par le SIAAP, lors d’un suivi hebdomadaire de Juillet 2015 à Juin 2016, dans le bassin versant de la Seine. Ce suivi intègre 12 points de prélèvements de l’amont vers l’aval de Paris et deux des principaux affluents de la Seine (Marne et Oise). De ce suivi, un modèle PARAFAC de 10 composantes a été mis en évidence. Des variations spatio-temporelles de qualité de MOD ont été observées entre les différents cours d’eau étudiés. L’impact de la pression urbaine (rejets de STEU) sur la qualité de la MOD entre l’amont et l’aval de l’agglomération parisienne a également pu être observé. Ainsi, une caractérisation physico-chimique rapide de la MOD et de ses sources en milieu aquatique urbain, peut être effectuée par spectrofluorescence 3D. La mise en place de ce type de suivi in situ apportera des informations rapides sur la qualité et quantité de MOD des milieux aquatiques naturels pour les gestionnaires de stations de potabilisations qui pourront connaitre la qualité de la MOD des eaux de prélèvements et anticiper la formation de sous-produits de désinfections. Les gestionnaires des milieux aquatiques pourront également anticiper la survenue d’épisodes de pollution des eaux de surface. Enfin, un modèle de prédiction de la concentration en carbone organique dissoute par spectrofluorescence 3D combiné à la spectrométrie d’absorbance a été mis en évidence. Les conclusions mises en évidence par ce travail contribueront à une meilleure compréhension de la MOD fluorescente des eaux usées de STEU (optimisation des filières de traitement biologique) et des milieux aquatiques. Ainsi, ce type de travail ne se limite pas à la communauté scientifique, mais s’étend aux gestionnaires et opérationnels du domaine de l’eau

17 pages; International audience; We studied a potential petroleum source rock deposited in a clastic-dominated ramp environment: the Argiles de Châtillon Formation (Kimmeridgian-Tithonian, Boulonnais area, northern France). The formation was deposited along a proximal-distal gradient on this ramp affected by synsedimentary fault movements. A sedimentological, mineralogical and geochemical study was conducted to decipher the distribution patterns of sedimentary parameters along such a depth increase over the ramp. It comes out that smectite distribution unexpectedly mimics the lateral depth evolution despite the good floatability of the mineral. It is also observed that the Argiles de Châtillon could accumulate noticeable amounts of organic matter in spite of paleoenvironmental conditions that were not specifically prone to organic matter preservation and burial (sedimentation rate, mineral particle grain size, productivity, oxygenation level…). Conversely, reactive iron, when being present in limited abundance, must have allowed sulfide ions to react with organic molecules instead of forming iron sulfides, which fostered organic matter preservation and accumulation. This protecting role of organic sulfide incorporation (additional to other favorable factors) cannot exist if reactive iron is relatively abundant. Lastly, our results (still fragmentary) suggest that smectite minerals could carry reactive iron, which would have occasionally hampered organic-matter preservation.; La formation des Argiles de Châtillon (Kimméridgien-Tithonien, Boulonnais) est un bon analogue géologique de roche mère pétrolière déposée en contexte de rampe clastique. Ces dépôts se sont mis en place le long d'un transect proximal-distal sur une rampe affectée par des mouvements tectoniques synsédimentaires. Pour mettre en évidence et comprendre la distribution des paramètres sédimentaires en fonction de l'évolution de la profondeur, une étude sédimentologique, minéralogique et géochimique fut entreprise. Il en ressort que la distribution de la smectite au sein du cortège argileux respecte ce gradient, malgré la flottabilité reconnue de ce minéral. Il apparaît également que les Argiles de Châtillon ont pu accumuler des quantités sensibles de matière organique malgré un contexte de dépôt peu favorable à la préservation et à l'enfouissement de celle-ci. En revanche, le fer réactif, quand il était présent en faible quantité dans les sédiments, a pu permettre aux ions sulfures de réagir avec les molécules organiques, plutôt que de former des sulfures de fer. Cette sulfuration a pu accroître la résistance de la matière organique à la dégradation microbienne, ce qui explique la bonne préservation du carbone organique. Ce rôle protecteur de la vulcanisation naturelle (qui s'ajoute à d'autres facteurs favorables) ne peut pas s'exercer si le fer réactif est relativement abondant. Nos résultats (encore fragmentaires) suggèrent également que la smectite (qui est un minéral pouvant véhiculer du fer faiblement lié au réseau cristallin) pourrait, dans certains cas, limiter la préservation de la matière organique.

Organic matter degradation is the engine behind the biogeochemical evolution of sediments during burial. Previous research has shown that eogenesis is the seat of a complex interplay between organic matter, microbes and the most reactive part of inorganic compounds, such as clay minerals. To explore the variability and stability of bromine and clay minerals as geochemical and mineral tracers, we selected an eastern Mediterranean core that has a high degree of stability in the quality and quantity of organic matter through time at a one-million-year scale and great variability in organic matter content at a 10 ky scale. According to the very low maximal burial depth reached by these sediments (the core length is only 36.5 m), physical parameters, such as temperature and pressure, did not significantly influence the evolution of the studied parameters during the burial history. The bulk clay mineralogy of organic-rich and organic-poor sediments is similar all along the investigated core material; smectite predominates over kaolinite. The only identified authigenic minerals are biogenetic framboidal pyrite and manganese oxides. The X-ray data and the chemical compositions of the smectite are characteristic of a montmorillonite which is representative of a detrital Nile source. At a one-million-year scale, the organic matter content has no significant influence on clay eogenesis, and detrital smectite and kaolinite remain unchanged. Bromine is present in marine organic matter as organobromine compounds. During eogenesis, bromine is released from organic matter as bromide ion, resulting in an increase in the bromide concentration in the pore water with depth. Dissolved bromide can be used as a conservative tracer of the debromination of sedimentary organic matter. For the first time, we established that solid-phase BrOrg is a reliable tracer of debromination rates in marine sediments. The rate of debromination depends on the organic matter content. The rate increases from less than 2.3 x 10(-4) mu molBrOrg mol. C-1. y(-1) to 6.3 x 10(-4) mu molBrOrg mol. C-1. y(-1) when TOC varies from 0.17 to 3%. This increase is related to the development of the bacterial population and provides the basis for further investigation of other oceanic basins. For TOC values > 4%, the rate of debromination decreases. We propose that the bioavailability of organic matter is another factor of variability in the debromination rate., La dégradation de la matière organique est le moteur de l'évolution biogéochimique des sédiments au cours de l'enfouissement. Les recherches précédentes ont montré que l'éogenèse est le siège d'interférences complexes entre la matière organique, les microorganismes et la partie la plus réactive des composés inorganiques comme les minéraux argileux. Pour étudier la variabilité et la stabilité du brome et des minéraux argileux comme traceurs géochimiques et minéralogiques, nous avons choisi une carotte de Méditerranée orientale qui présente une grande stabilité de la qualité et de la quantité de la matière organique à l'échelle de 1 million d'années et une grande variabilité de cette quantité à une échelle de 10 ka. Considérant le faible enfouissement de ces dépôts (la carotte ne fait que 36,5 m de long), les paramètres physiques comme la température et la pression, n'influencent pas significativement l'évolution des paramètres étudiés. La minéralogie des argiles demeure semblable dans toute la carotte, que les sédiments soient riches ou pauvres en matière organique ; la smectite domine sur la kaolinite. Les seuls minéraux authigéniques identifiés sont la pyrite framboïdale biogénique et des oxydes de manganèse. Les données de diffraction de rayons X et la composition chimique de la smectite correspondent à celles d'une montmorillonite représentative des apports détritiques du Nil. À l'échelle de 1 million d'années, la quantité de matière organique n'influence pas l'éogenèse des minéraux argileux, la kaolinite et la smectite détritique demeurent inchangées. Le brome est dans la matière organique marine sous forme de composés organobromés. Pendant l'éogenèse, le brome est libéré de la matière organique sous forme d'ion bromure, il en résulte une augmentation avec l'enfouissement de la concentration en bromure dans l'eau interstitielle. Le bromure dissous peut être utilisé comme un traceur conservatif de la débromination de la matière organique sédimentaire. Pour la première fois, nous avons établi que le brome organique particulaire est un traceur valide du taux de débromination dans les sédiments marins. Le taux de débromination dépend de la quantité de matière organique. Il augmente de 2,3 × 10−4 μmolBrOrg mol.C−1.a−1 à 6,3 × 10−4 μmolBrOrg mol.C−1.a−1 quand le carbone organique total (COT) varie de 0,17 à 3 %. Cette augmentation est en relation avec le développement des populations bactériennes et fournit une base pour l'étude d'autres bassins océaniques. Pour les teneurs en COT > 4 %, le taux de débromination diminue. Nous proposons que la biodisponibilité de la matière organique soit un autre facteur de variabilité du taux de débromination.

Les villes ne cessent de se densifier au détriment des espaces de nature qui corrélativement se réduisent, tout comme les services écosystémiques qui leur sont associés. Face à ce constat, la végétalisation du bâti apparaît comme une alternative indispensable. Dans ce cadre, les toitures végétalisées font partie des outils d'aménagement des villes qui sont en pleine expansion. Ces toitures revêtent différentes formes, s'adaptant aux contraintes et enjeux urbains. Depuis quelques années, une nouvelle forme de toiture végétalisée a émergé : les toitures végétalisées productives (e.g. de biomasse alimentaire). Encore peu développée et mal connue, l'intérêt concernant cette forme de toiture ne cesse de croître. Leur conception, leur aménagement et surtout les services écosystémiques quelles peuvent rendre sont aujourd’hui encore mal connus et nécessitent d’être mieux appréhendés. Clé de voûte des toitures végétalisées, le sol en place influence directement et indirectement les services écosystémiques rendus par celles-ci. En dépit du rôle majeur de ces sols, peu d'études leur sont consacrés. Par ailleurs, des produits non renouvelables tels que la pouzzolane, l’argile expansée ou la tourbe sont aujourd’hui très majoritairement utilisés dans leur composition. Nous avons étudié des Technosols, c’est à dire des sols reconstitués, de toitures productives composés uniquement de produits issus de résidus du milieu urbain. Ce travail a eu une double ambition : (i) évaluer quantitativement les services écosystémiques rendus et (ii) comprendre les premières phases d’évolution des Technosols. Pour cela, trois dispositifs expérimentaux, installés sur la toiture « Bertrand Ney » de l’école AgroParisTech ont été utilisés. Il s’agit de bacs de cultures dans lesquels des sols sont construits, avec des agencements divers de cinq résidus urbains: un compost de déchet vert, du bois broyé, de la brique et de la tuile concassée, un résidu de champignonnière et un compost de biodéchet. Nous avons étudié l’effet des différents types de Technosols construits sur (i) les services écosystémiques rendus, (ii) la production alimentaire (quantitative et qualitative), (iii) la fertilité physico-chimique et (iv) leur évolution temporelle. Les Technosols construits sont fertiles et permettent une production alimentaire conséquente sur une à cinq années, caractérisée par de faibles teneurs en éléments traces métalliques équivalentes à celles de la moyenne des productions maraichères. L’évaluation quantitative de services écosystémiques (production alimentaire, recyclage de résidus urbain, rétention des eaux de pluies et qualité des eaux de percolations (C et N), a souligné le caractère multifonctionnel des systèmes étudiés et met en évidence un disservice, qui est une altération de la qualité des eaux de percolation par lixiviation du carbone, pouvant être liée à celle d’autres éléments. Une première phase de pédogénèse rapide et intense est observée, marquée par une forte biodégradation des matériaux et une forte lixiviation. Nos travaux ont mis en évidence l’existence d’un double compromis dans la conception d’un Technosol productif, entre (1) la biodégradation des matériaux (assurant la fourniture des nutriments minéraux aux plantes) et le maintien de la structure et porosité du matériau, donc de sa fertilité physique d’une part et entre (2) la fourniture d’élément nutritifs par biodégradation et la lixiviation, se traduisant par une perte de ces éléments et une altération de la qualité des eaux de percolation d’autre part. La connaissance des propriétés des matériaux utilisés et de ses liens avec les services écosystémiques attendus permet déjà de concevoir des toitures productives multifonctionnelles à partir de résidus urbains et de les gérer de manière durable., Cities are becoming denser at the expense of nature spaces that are correspondingly decreasing, as are the ecosystem services associated with them. Faced with this observation, the greening of buildings appears as a valuable alternative. Nowadays, green roofs have become a planning tool in urban planning. These roofs take different forms, adapting to urban constraints and challenges. In recent years, a new form of green roof has emerged: productive green roofs (i.e. of edible biomass). Despite a growing interest, rooftop farming is still poorly developed and known. Their design, their development and especially, the ecosystem services they could deliver are still poorly understood and need to be known. Keystone to green roofs, the soil in place directly and indirectly influences the provided ecosystem services. Despite, it’s key role, soil is still poorly studied. Furthermore, non-renewable products such as pozzolan or expanded clay or peat are today mostly used in their composition. In this work we have studied constructed soils, named Technosols, for productive roofs made only of urban wastes. The objectives of this thesis were: (i) to achieve a quantitative assessment of delivered ecosystem services (ii) analyze the first stages of Technosol pedogenesis. In order to do so, three experimental devices were implemented on the “Bertrand Ney” rooftop of the technical University AgroParisTech in Paris. The experimental devices consist of multiple plots filled with different disposal of five urban wastes: green waste compost, shredded woods, crushed tiles and bricks, spent coffee grounds used to grow mushroom and a biowaste compost. The impact of the different Technosols on (i) ecosystem services, (ii) food production (quality and quantity), (iii) fertility) and (iv) temporal evolution, were assessed. Constructed Technosol are fertile and allow a consistent food production over one to five years. The level of food production was equivalent to that of a professional producer and food quality regarding trace metal element was below existing norms. The quantitative assessment of ecosystem services (food production, urban waste recycling, rainwater retention and overflow quality (C and N)), highlighted the multifunctional nature of productive green roofs. However, we identified an ecosystem disservice which is an alteration in the quality of the leachates due to carbon leaching and presumably other elements. A first phase of rapid and strong pedogenesis was observed marked by an intense biodegradation and lixiviation of the Technosols. Our works identified two trade-offs in the design of a productive Technosol: between (i) the biodegradation or organic materials (ensuring the supply of mineral nutrient to plants) and the maintenance of the structure and porosity of the Technosol (i.e. its physical fertility) and (ii) the supply of nutrients by biodegradation and leaching, resulting in a loss of these elements and an alteration of the quality of percolation waters on the other hand. Knowledge of the properties of the materials used to build Technosols and on their link with the expected ecosystem services already makes it possible to design multifunctional productive rooftop based on urban waste and manage them sustainably.

The management of municipal solid waste leachates (MSWL) is technically and economically restrictive. It thus should be interesting to consider this effluent no more as a waste but rather as a partially valorizable “co-product”. The dissolved organic matter (DOM) is one of the major components of MSWL and presents a twofold interest: a high load and comparable processes of transformation to those of natural organic matter (NOM).This study thus aimed at extracting the DOM from MWSL according to its hydrophobic character and identifying ways of valorization. Only hydrophobic (HPO*) and transphilic (TPH*) fractions were considered because of their characteristics and reactivity. Two different ways of valorization were investigated: energetic valorization and enrichment of a soil with low content in organic carbon (Corg).The characterization of HPO* and TPH* fractions and their comparison with fractions of NOM confirmed their high valorizable potential. Indeed, they are physically and chemically comparable to NOM, they can be quantified at concentrations up to 1000 times higher than NOM (high extraction potential when compared to environmental matrices such as surface water), and they are more easily biodegradable than NOM without any phytotoxic character.An optimized BMP test was first developed by using an experimental design to adapt the experimental conditions to the digestion of MSWL. It was then applied in different conditions to highlight the impact of the hydrophobic character of the DOM of MSWL on the anaerobic digestion, and mainly on methane production. According to the results, the transphilic-like organic molecules improve the biogas production. Besides, the hydrophilic-like compounds with low aromatic character decrease the methane content of the produced biogas contrary to the hydrophobic fraction.Finally, organic fractions extracted from MSWL were relevant to enrich soil with low content in organic carbon. The HPO* fraction better improves the Corg content when compared to the TPH* fraction whereas transphilic-like molecules enhances the soil biological activity.With the results of this research study, the HPO* and TPH* fractions extracted from a MSWL can thus be considered both to produce biogas and particularly methane and to be amended on soils. Their extraction can thus be economically viable and their treatment no more highly costly.; Les contraintes techniques et économiques induites par la gestion des lixiviats de déchets ménagers et assimilés (LDMA) pourraient être minimisées en considérant le LDMA non plus comme un déchet mais comme un « co-produit » partiellement valorisable. Parmi la diversité des constituants des LDMA, la matière organique dissoute (MOD) présente 2 intérêts majeurs : une forte charge et des processus de transformations comparables à ceux de la matière organique naturelle (MON). Ce travail de thèse s’attache donc à extraire cette MOD des LDMA selon son caractère hydrophobe et à identifier des axes de valorisation. Seules les fractions de type hydrophobe (HPO*) et transphilique (TPH*), de par leurs caractéristiques et leur réactivité, ont été considérées dans cette étude et 2 voies de valorisation ont été testées : une valorisation énergétique et une valorisation matière par amendement sur un sol en déficit de carbone organique (Corg).La caractérisation des fractions de MOD anthropiques et leur comparaison à des fractions de MON a confirmé l’intérêt majeur de leur valorisation. En effet, elles sont (i) physiquement et chimiquement comparables à la MON, (ii) quantifiables à des concentrations jusqu’à plus de 1000 fois supérieures à la MON permettant ainsi un potentiel d’extraction conséquent en comparaison aux matrices environnementales telles que les eaux de surface, et (iii) plus facilement biodégradables que la MON, tout en ne présentant aucun caractère phytotoxique avéré.Un test BMP optimisé et adapté au LDMA a été développé via un plan d’expérience, puis utilisé pour mettre en évidence l’impact du caractère hydrophobe de la MOD du LDMA sur la digestion anaérobie, et notamment la production de méthane. Selon les résultats obtenus, les molécules organiques de type transphilique favorisent la production de biogaz. De plus, la fraction hydrophile, faiblement aromatique, diminue la teneur en méthane du biogaz, contrairement à la fraction hydrophobe.Enfin, l’amendement de fractions organiques extraites de LDMA présente un réel intérêt dans le cas d’un sol initialement pauvre en Corg. La fraction HPO* permet un apport de Corg plus important comparé à la fraction TPH*, tandis que les composés transphiliques favorisent l’activité biologique du sol.Ce travail de thèse a ainsi mis en évidence l’intérêt d’extraire les fractions hydrophobe (HPO*) et transphilique (TPH*) de la MOD de LDMA afin de les engager dans des processus de valorisation énergétique et agronomique.

The thermal destruction of chemical munitions from World War I, on the site of “Place-à-Gaz”, induced intense local top soil contamination by arsenic and heavy metals. The heat treatment mineralized As from organoarsenic warfare agents, resulting in a singular mineral assemblage, composed of Zn, Cu and Fe arsenates and of an amorphous phase rich in Fe, As, Zn, Cu and Pb. The amorphous material was the principal carrier of As and metals in the central part of the site. The site undergoes environmental changes which may alter the stability of inorganic contaminants. To assess the impact of water saturation episodes and input of bioavailable organic matter on the biogeochemical cycles of metal(loid)s, a mesocosm study was conducted. Results showed that amorphous phase was instable in saturated conditions, and released contaminants in soil water. As previously observed on site, the most mobile contaminants were Zn and As. The addition of organic matter induced the immobilization of As by trapping of As V onto hydrous ferric oxides in the saturated soil. Microbial characterizations including counting, bacterial community structure, respiration, and determination of As IIIoxidizing activities were performed. Results showed that microorganisms actively contribute to the metabolisms of C and As.The addition of organic matter induced the increase of As III-oxidizing and As V-reducing microorganisms concentrations and modified the bacterial diversity. However, a negative effect of organic matter on the activity of As III oxidation was observed resulting in higher As III concentration in soil water. This study showed that the natural deposition of forest organic litter on the site, induced antagonist effects on the transfer of inorganic pollutants did not immobilize all the Zn and As and even contributed to As III transport to the surrounding environment. These results provide more information about the environmental impact of the Great War and more generally about the processes driving the behavior of metals/metalloids on polluted sites.; La destruction par brûlage de munitions chimiques de la Première Guerre Mondiale a provoqué une contamination importante de la partie supérieure du sol du site de la Place-à-Gaz par l’arsenic, le zinc, le cuivre et le plomb. Le traitement thermique a eu pour effet de minéraliser l’As des agents de guerre organoarséniés, et de former un assemblage minéral inattendu composé d’arséniates de Zn, Cu et Fe, et d’une phase amorphe riche en Fe, As, Zn, Cu et Pb. Ce matériel amorphe est la principale phase porteuse de l’As et des métaux dans la zone la plus polluée. Le site est sujet à des changements environnementaux pouvant affecter la stabilité des contaminants inorganiques. Afin d’évaluer l’impact d’épisodes de saturation en eau et de l’apport de matière organique sur les cycles biogéochimiques des métaux et de l’As, une étude en mésocosme a été menée. Les résultats montrent que la phase amorphe est instable en conditions saturées, et libère des contaminants dans l’eau interstitielle du sol. Comme sur le site, les contaminants les plus mobiles sont le Zn et l’As. L’addition de matière organique a induit une immobilisation de l’As, par piégeage de l’As V sur les oxyhydroxydes de fer, dans la partie saturée du sol. La caractérisation du compartiment microbien a été effectuée via des dénombrements, une analyse de la diversité bactérienne et des tests d’activités d’oxydation de l’As III et de respiration et. Les résultats montrent que les microorganismes ont contribué activement au métabolisme du C et de l’As. L’apport de matière organique a promu la croissance des microorganismes As III-oxydants et As Vréducteurs et modifié la structure des communautés bactériennes. Cependant, un effet négatif de la matière organique sur la vitesse d’oxydation de l’As III a été observé, entrainant une augmentation des concentrations d’As III en solution. Cette étude en mésocosme a montré que le dépôt naturel de litière organique a des conséquences antagonistes sur le transfert des contaminants inorganiques. Ces résultats fournissent de plus amples informations sur l’impact environnemental de la Grande Guerre et, de façon plus générale, sur les processus biogéochimiques contrôlant le comportement des métaux/métalloïdes sur les sites pollués.

This thesis is focused on the Attico-Cycladic orogenic wedge formed during the Alpine orogeny. From a multi-method and multi-scale approach using structural geology, petrography, mineral thermobarometry, element and isotope geochemistry, and PVTX data of associated fluid inclusions, this study deciphers the relationships between fluid circulation, fluid-rock interactions and mobilisation-transport-deposits of metals. Marbles and schists from the Evia Island and the Lavrion peninsula testify to a complex orogenic history marked by an Eocene burial phase followed by syn- and post-orogenic exhumation. Cu-Pb-Zn-Fe-Ag mineralisations from the Lavrion area are synchronous with the formation of the low-angle post-orogenic detachment and the emplacement of granodioritic magmas. The structural position of the deposits attests of an emplacement during ductile to brittle deformation conditions. Deposits associated with ductile to ductile-brittle deformation (skarn, carbonate replacement) are related to a marble decarbonation and magmatic fluid circulation. The progressive exhumation of the orogenic wedge allows the transition toward brittle conditions and opens the system to surficial meteoritic fluids. This meteoritic fluid circulation is responsible to remobilisation of metals from primary deposits allowing thus a second phase of deposition in a pure brittle deformation (epithermal veins), Cette thèse est centrée sur la ceinture orogénique Attico-Cycladique formée durant l'orogénèse Alpine. Par une approche multi-méthodes et multi-échelles combinant géologie structurale, pétrographie, thermobarométrie des assemblages minéraux, géochimie élémentaire et isotopique, et données PVTX des inclusions fluides associées, ce travail vise à caractériser et comprendre les relations entre circulations fluides, interactions fluides/roches, déformation, et mobilisation-transport-dépôt des métaux. Les marbres et schistes de la péninsule du Lavrion et de l'île d'Eubée témoignent d'une évolution orogénique complexe marquée par une phase d'enfouissement à l'Eocène suivie par deux phases d'exhumation successives syn-et post-orogéniques. Les minéralisations de type Cu-Pb-Zn-Fe-Ag de la région du Lavrion sont synchrones de l’activation du détachement post-orogénique et de la mise en place de plutons de granodiorite. Leurs positions structurales témoignent d’un piégeage depuis un régime de déformation ductile jusqu'à fragile. Les minéralisations mises en place durant le régime de déformation ductile à ductile-fragile (skarn et remplacement de carbonate) sont associées à la décarbonatation des niveaux de marbres et à la circulation des fluides magmatiques. L'exhumation progressive de la racine orogénique se traduit par la transition des roches depuis une déformation ductile vers un régime fragile associé à l’ouverture du système aux fluides de surface et notamment aux fluides météoriques. Cette circulation est responsable d’une remobilisation des métaux des minéralisations primaires permettant alors une seconde phase de précipitation dans un régime cassant (veines épithermales)

Le compost caprin : une matière organique d'élevage au potentiel fertilisant à ne pas négliger. 23. Rencontres autour des Recherches sur les Ruminants

International audience; La méthanisation constitue une voie de transformation des déchets organiques permettant de produire un digestat valorisable en agriculture comme amendement ou fertilisant, et du biogaz utilisable à des fins énergétiques. Bien que la filière de méthanisation représente un atout environnemental majeur, le digestat peut présenter un risque sanitaire en raison de l’éventuelle présence de microorganismes pathogènes apportés par les intrants d’origine urbaine ou agricole. L’impact de la digestion anaérobie mésophile sur les concentrations en pathogènes est faible et des phénomènes de re-croissance de bactéries pathogènes ont été décrits dans la littérature. De ce fait, la présence potentielle d’espèces pathogènes dans les digestats complique leur valorisation lors d’un retour au sol. La plupart des études sur le devenir des microorganismes pathogènes lors du stockage et de l’épandage des digestats sont focalisées sur l’influence de facteurs abiotiques (pH, température, taux de matière sèche et de matière volatile …) mais peu décrivent l’impact de facteurs biotiques tels que la diversité et l’activité microbienne. Dans un contexte de développement de la filière de méthanisation et de la valorisation des digestats en agronomie, le projet PRObiotic financé par l’ADEME a pour but d’étudier les paramètres qui conditionnent la survie des bactéries pathogènes lors du stockage des digestats. L’objectif est de mettre en relation la dégradabilité de la matière organique, la diversité et l’activité microbienne avec la survie de trois bactéries pathogènes potentiellement présentes dans les effluents d’élevage (Salmonella Derby, Listeria monocytogenes et Campylobacter coli).

La gestion de la matière organique du sol (MOS), impactée par les pratiques agricoles et impactant les ux de carbone (C), constitue un levier important de la transition agro-écologique et nécessite de disposer de modèles de prédiction adaptés. Le travail de thèse a pour ambition de proposer et d'évaluer une méthode de prise en compte de la diversité microbienne dans un modèle mécaniste de dynamique du C dans le but qu'il soit utilisé a des ns opérationnelles. Il s'appuie sur 2 jeux de données issus de programmes de recherche acquis à 2 échelles spatiales : 'échelle nationale et l'échelle d'un bassin versant de 5km². Ces jeux de données comportent des mesures de diversité microbienne et des cinétiques de minéralisation du C sur 80 jours en conditions contrôlées, avec et sans apport de paille de blé marquée au 13C. Les sols étudiés sont issus de parcelles agricoles occupées par des prairies et des rotations de cultures annuelles. Un état de l'art a montré que l'approche dominante de la prise en compte explicite et détaillée de la diversité microbienne se faisait au sein de modèles conceptuels de dynamique du C souvent basés sur une multiplication de compartiments microbiens et des ux associés. L'approche que nous proposons est quant à elle basée sur la prise en compte des indices de diversité microbienne (i.e. richesse, équitabilité, indice de Shannon et inverse de l'indice de Simpson) au travers de fonctions de modulation des paramètres des cinétiques d'ordre 1. Une première étape, basée sur des modèles statistiques additifs généralisés (GAM), a permis d'identi er les indices de diversité pouvant expliquer la dynamique du C avec des importances relatives comparables aux propriétés des sols plus classiques (C/azote, phosphore, pH, texture). Dans cette étape, les résultats ont montré i) une relation négative entre la diversité bactérienne et les ux de minéralisation de la MOS et une relation positive entre la diversité fongique et ii) les ux issus de la minéralisation de la MOS ainsi que iii) les ux issus de la minéralisation du résidu sur la période 7-28 jours. Les relations observées ont permis de proposer des fonctions de modulation respectivement dépendantes i) de la diversité bactérienne pour moduler le paramètre de rendement d'utilisation du carbone de la MOS, ii) de la diversité fongique pour moduler la constante de décomposition de la MOS et iii) de la diversité fongique pour moduler la constante de décomposition du sous-pool cellulosique du résidu. Ces fonctions ont été intégrées dans un modèle générique de dynamique du C avec un nombre de paramètres limité pour faciliter sa calibration. L'ensemble a été calibré à l'aide de méthodes bayésiennes. Globalement, la prise en compte de la fonction de modulation liée à la diversité bactérienne a permis d'améliorer la prédiction des ux issus de la minéralisation de la matière organique du sol, tandis que les fonctions liées à la diversité fongique n'ont permis aucune amé- lioration. En conclusion, la méthode d'intégration de la diversité microbienne dans les modèles de dynamique du C proposée ici constitue une approche pertinente pour une représentation parcimonieuse de son in uence dans des modèles génériques de dynamique du C. Il s'agit d'un cadre méthodologique complémentaire à la prise en compte explicite et détaillée, dominante dans la littérature, de la diversité microbienne dans ces modèles. Nous pensons que ce travail pourra aider à l'intégration d'information importante comme la diversité microbienne dans des modèles opérationnels de dynamique du C. Pour nir, nous proposons des pistes d'amélioration sous formes d'expérimentation et de modélisation pour la construction des fonctions de modulation liée à la diversité microbienne.

Marine source-rocks have heterogeneities both in their distribution and quality over time and space. The deposition of these organic-rich sediments and their variations are complex phenomena resulting from the convergence of several processes which were the subject of many studies. However, the debate on their relative roles and impacts remains strong. The evolution of numerical modelling tools now allows a quantitative approach and new studies about the interaction between these processes. Because of their general context and the presence of several source-rocks, the Lower Jurassic sedimentary basins of Europe are an ideal case to characterize the processes governing the distribution of organic matter (OM). This thesis present the study and the numerical modelling of these basins which allowed to determine the relative influence of the control factors of the OM distribution at various scales. These works bring new elements into the debate about the relative role of these processes. The primary impact of the basin morphology highlighted by these works goes against the dominant literature in which the production and preservation of OM conceal the other factors. Both of these processes obviously play an important role in the distribution of organic-rich layers, but their setting are entirely dependent on the basin morphology. All this work highlights the need to widen the debate for a better understanding of the source rock global distribution, by using the same modelling approach with others organic-rich intervals, others palaeogeographic contexts and for others kind of kerogens., Les roches mères marines présentent des hétérogénéités spatiales et temporelles de répartition et de qualité. Leur dépôt et leurs variations sont des phénomènes complexes résultant de l’interaction de plusieurs processus. Ces derniers ont fait l’objet de nombreuses études, mais le débat sur leurs impacts relatifs reste vif. L’évolution des outils de modélisation numérique permet désormais une approche quantitative et ouvre la voie à l’étude des couplages entre ces processus. La bonne connaissance géologique acquise sur les bassins sédimentaires du Jurassique inférieur d’Europe et la présence de plusieurs niveaux de roche mère en font un cas idéal pour caractériser les processus gouvernant la distribution de la matière organique (MO). Cette thèse présente l’étude et la modélisation numérique de ces bassins qui ont permis de déterminer l’influence relative des facteurs de contrôle de la distribution de la MO à différentes échelles. Ces travaux apportent de nouveaux éléments au débat portant sur le rôle relatif de ces processus. L’impact primordial de la morphologie des bassins mis en avant va à l’encontre de la littérature dominante dans laquelle la production et la conservation de la MO occultent les autres facteurs. Ces deux processus jouent à l’évidence un rôle important, mais les modalités de leur expression sont entièrement dépendantes de la morphologie des bassins. L’ensemble de ces travaux met en avant la nécessité d’élargir le débat pour une meilleure compréhension de la distribution globale des roches mères, en testant la même approche modélisatrice sur d’autres intervalles riches en MO, dans d’autres contextes paléogéographiques et pour d’autres types de kérogène.

Organic matter is a major component of natural and anthropic medium. Coagulation-flocculation is as an effective technics for its treatment, but requires the addition of chemicals products and generates an important sludge. The purpose of this study had to treat a natural water of Ilauko dam (which contained natural organic matter) and a leachate from Ouèssè Sanitary Landfill (which contained anthropic organic matter) by electrocoagulation process with aluminium electrodes. The performance of these methods was determined according to the water quality. From the results, it was shown that the electrocoagulation could be used instead of the chemical coagulation, for the hydrophobic and particular organic matter fractions. The treatment efficacy depends on the origin of the organic matter: about 50% and 75% of Dissolved Organic Carbon were eliminated of natural water and leachate respectively. However, according to different removal rate of SUVA indication, electrocoagulation is more adequate on aromatic compounds. Furthermore, electrocoagulation requires an optimal dose of metal less than chemical coagulation., La matière organique est un élément majeur des milieux naturel et anthropique. La coagulation-floculation, se présente comme l’une des techniques efficaces pour son élimination, mais elle nécessite l’ajout de produits chimiques et génère une importante quantité de boues. Cette étude s’est intéressée à concevoir un pilote d’électrocoagulation avec des électrodes en aluminium, pour le traitement de la matière organique naturelle (de l’eau du barrage d’Ilauko) et anthropique (du lixiviat du Lieu d’Enfouissement Sanitaire de Ouèssè). Les performances de traitement des deux procédés ont été déterminées selon la qualité de l’eau. Les résultats obtenus ont montré que l’électrocoagulation peut se substituer à la coagulation chimique, pour le traitement des fractions hydrophobe et particulaire de la matière organique. L’efficacité du traitement dépend de l’origine de la matière organique : les deux procédés ont permis d’éliminer le Carbone Organique Dissous d’environ 50 % et 75 % respectivement pour l’eau naturelle et le lixiviat. Toutefois, les rendements d’indice SUVA ont montré que l’électrocoagulation est plus efficace sur les composés aromatiques. Par ailleurs, la coagulation par dissolution de cations métalliques nécessite une dose optimale de traitement moins importante que celle de la coagulation chimique.

This study characterized the carbon and phosphorus composition of buffalo manure, its compost and vermicompost and investigated if presence of bamboo biochar has an effect on their chemical and biological reactivity. The four substrates were characterized for chemical and biochemical composition and P forms. The biological stability of the four substrates and their mixtures were determined during an incubation experiment. Their chemical reactivity was analyzed after acid dichromate oxidation. Biological reactivity of these substrates was related to their soluble organic matter content, which decreased in the order buffalo manure > compost > vermicompost. Phosphorus was labile in all organic substrates and composting transformed organic P into plant available P. The presence of biochar led to a protection of organic matter against chemical oxidation and changed their susceptibility to biological degradation, suggesting that biochar could increase the carbon sequestration potential of compost, vermicompost and manure, when applied in mixture.

Regards to the extent of the As pollution in the world and its impact on human health, the processes controlling its dynamic had to be investigated, especially in wetlands, recently recognized as potential As source for groundwater. The objective of this work was to study the oxidation products of a wetland and the associated As speciation. In a first part, natural oxidation products collected in a wetland soil (Naizin-Kervidy, France) were studied. The solids analyzed by XAS showed that As was partially oxidized. The As (III) persistence was explained by the control exercised by MO on the Fe bearing phases of As responsible also for its oxidation. Iron formed nano-oxides, small polymers or monomers complexed to organic molecules. The small size of Fe phases limits the density of the As oxidizing sites. In the second part, the reoxidation products before their aggregation in soil were studied. Particulate, colloid and soluble fractions and their associated elements were analyzed by XAS, HPLC-ICP-MS, THM-GC-MS. The As was predominantly as inorganic As (V) and organic As (V) (Arsenobetaine and DMA) the latter being produced by biological detoxification process. The fraction enriched in Fe nano-oxides or small polymers/monomers bound to the OM was highly reactive against As. The composition of the OM varied from fresh vegetal and less complexing OM in particulate fraction to humic and highly complexing OM in lower fractions. In mass proportion, more than 90% of As was in the few mobile particulate fractions. The colloidal fraction remained however critical regards its substantial As concentration and its strong mobility potential. The Fe-OM aggregates seem to control As dynamics in solution, studying the influence of the aggregate structure on the As sorption processes is therefore critical. Aggregates of Fe/OM at increasing Fe/OM ratio were synthetized. Iron forms fractal aggregates. Primary beads formed intermediate aggregates (both being bound to diffuse organic molecules), themselves forming (or not) larger secondary aggregates. This latter was composed of a Fe part corresponding to the aggregated intermediate aggregates and an OM part organized as a spherical dense aggregate. With the increasing Fe/OM ratio, Fe and OM part increased and large aggregates become less dense with the increasing repulsion forces between each intermediate aggregates. The coating of the OM on Fe intermediate aggregates within the secondary aggregates decreased. These structural changes led to an increase of the As binding in response to the increasing availability of the binding site.; La pollution en As dans le monde et son impact sont tels qu'il est essentiel de comprendre les processus de contrôle de sa dynamique, notamment dans les zones humides identifiées comme source potentielle. L'objectif de cette thèse a été d'étudier les produits de réoxydation du sol d'une zone humide et la spéciation associée de l'As. La spéciation de l'As a tout d'abord été étudiée dans les produits d'oxydation collectés dans un sol de zone humide (Naizin-Kervidy, France). Les analyses en spectroscopie d'absorption aux RX (XAS) ont montré que l'As était partiellement oxydé. La persistance de l'As (III) a été expliquée par le contrôle de la MO sur les phases de Fe porteuses de l'As, responsables de son oxydation. Le Fe forme des nano-oxydes, des petits polymères, et monomères de Fe complexés aux molécules organiques ce qui limite la densité de sites oxydants. Une deuxième partie a portée sur les produits de réoxydation avant agrégation. Les composants particulaires, colloïdaux et solubles ont été fractionnés et les éléments associés déterminés (XAS, HPLC-ICP-MS, THM-GC-MS). L'As est majoritairement sous forme d'As(V) inorganique et organique (DMA et arsénobétaine). Ces dernières sont produites des processus biologiques de détoxification. La fraction riche en nano-oxydes, petits polymères/monomères de Fe liés à la MO est très réactive vis-à-vis de l'As. La composition de la MO varie, d'une MO d'origine végétale moins complexante dans les grosses fractions elle passe à de la MO humique très complexante favorisant la formation de petites structures de Fe. Un bilan de masse montre que 90 % de l'As est présent dans les fractions particulaires très peu mobiles. La fraction colloïdale Fe-MO est critique car les concentrations en As sont substantielles et elle est facilement mobilisable. Les agrégats Fe-MO contrôlent donc la mobilité de l'As en solution et il est essentiel de mieux appréhender l'influence de la structure physique sur les processus d'adsorption de l'As. Des agrégats Fe/MO ont été synthétisés pour des rapports croissants Fe/MO. Le Fe forme des agrégats fractals. Une bille primaire constitue des agrégats intermédiaires qui eux-mêmes forment des agrégats secondaires. Ces derniers sont constitués d'une partie Fe et d'une partie MO qui correspond à un agrégat sphérique dense. Avec l'augmentation du ratio Fe/MO, la taille des composantes Fe et MO augmentent et la structure des gros agrégats devient moins dense suite à l'augmentation des forces de répulsion entre les agrégats intermédiaires. Le recouvrement de la MO sur les agrégats de Fe diminue. Ces changements de structure permettent d'augmenter l'adsorption de l'As car la disponibilité des sites de sorption augmentent. Ces résultats sont intéressants à mettre en perspective avec les solutions naturelles où les rapports Fe/OC varient temporellement et spatialement.

Regards to the extent of the As pollution in the world and its impact on human health, the processes controlling its dynamic had to be investigated, especially in wetlands, recently recognized as potential As source for groundwater. The objective of this work was to study the oxidation products of a wetland and the associated As speciation. In a first part, natural oxidation products collected in a wetland soil (Naizin-Kervidy, France) were studied. The solids analyzed by XAS showed that As was partially oxidized. The As (III) persistence was explained by the control exercised by MO on the Fe bearing phases of As responsible also for its oxidation. Iron formed nano-oxides, small polymers or monomers complexed to organic molecules. The small size of Fe phases limits the density of the As oxidizing sites. In the second part, the reoxidation products before their aggregation in soil were studied. Particulate, colloid and soluble fractions and their associated elements were analyzed by XAS, HPLC-ICP-MS, THM-GC-MS. The As was predominantly as inorganic As (V) and organic As (V) (Arsenobetaine and DMA) the latter being produced by biological detoxification process. The fraction enriched in Fe nano-oxides or small polymers/monomers bound to the OM was highly reactive against As. The composition of the OM varied from fresh vegetal and less complexing OM in particulate fraction to humic and highly complexing OM in lower fractions. In mass proportion, more than 90% of As was in the few mobile particulate fractions. The colloidal fraction remained however critical regards its substantial As concentration and its strong mobility potential. The Fe-OM aggregates seem to control As dynamics in solution, studying the influence of the aggregate structure on the As sorption processes is therefore critical. Aggregates of Fe/OM at increasing Fe/OM ratio were synthetized. Iron forms fractal aggregates. Primary beads formed intermediate aggregates (both being bound to diffuse organic molecules), themselves forming (or not) larger secondary aggregates. This latter was composed of a Fe part corresponding to the aggregated intermediate aggregates and an OM part organized as a spherical dense aggregate. With the increasing Fe/OM ratio, Fe and OM part increased and large aggregates become less dense with the increasing repulsion forces between each intermediate aggregates. The coating of the OM on Fe intermediate aggregates within the secondary aggregates decreased. These structural changes led to an increase of the As binding in response to the increasing availability of the binding site., La pollution en As dans le monde et son impact sont tels qu'il est essentiel de comprendre les processus de contrôle de sa dynamique, notamment dans les zones humides identifiées comme source potentielle. L'objectif de cette thèse a été d'étudier les produits de réoxydation du sol d'une zone humide et la spéciation associée de l'As. La spéciation de l'As a tout d'abord été étudiée dans les produits d'oxydation collectés dans un sol de zone humide (Naizin-Kervidy, France). Les analyses en spectroscopie d'absorption aux RX (XAS) ont montré que l'As était partiellement oxydé. La persistance de l'As (III) a été expliquée par le contrôle de la MO sur les phases de Fe porteuses de l'As, responsables de son oxydation. Le Fe forme des nano-oxydes, des petits polymères, et monomères de Fe complexés aux molécules organiques ce qui limite la densité de sites oxydants. Une deuxième partie a portée sur les produits de réoxydation avant agrégation. Les composants particulaires, colloïdaux et solubles ont été fractionnés et les éléments associés déterminés (XAS, HPLC-ICP-MS, THM-GC-MS). L'As est majoritairement sous forme d'As(V) inorganique et organique (DMA et arsénobétaine). Ces dernières sont produites des processus biologiques de détoxification. La fraction riche en nano-oxydes, petits polymères/monomères de Fe liés à la MO est très réactive vis-à-vis de l'As. La composition de la MO varie, d'une MO d'origine végétale moins complexante dans les grosses fractions elle passe à de la MO humique très complexante favorisant la formation de petites structures de Fe. Un bilan de masse montre que 90 % de l'As est présent dans les fractions particulaires très peu mobiles. La fraction colloïdale Fe-MO est critique car les concentrations en As sont substantielles et elle est facilement mobilisable. Les agrégats Fe-MO contrôlent donc la mobilité de l'As en solution et il est essentiel de mieux appréhender l'influence de la structure physique sur les processus d'adsorption de l'As. Des agrégats Fe/MO ont été synthétisés pour des rapports croissants Fe/MO. Le Fe forme des agrégats fractals. Une bille primaire constitue des agrégats intermédiaires qui eux-mêmes forment des agrégats secondaires. Ces derniers sont constitués d'une partie Fe et d'une partie MO qui correspond à un agrégat sphérique dense. Avec l'augmentation du ratio Fe/MO, la taille des composantes Fe et MO augmentent et la structure des gros agrégats devient moins dense suite à l'augmentation des forces de répulsion entre les agrégats intermédiaires. Le recouvrement de la MO sur les agrégats de Fe diminue. Ces changements de structure permettent d'augmenter l'adsorption de l'As car la disponibilité des sites de sorption augmentent. Ces résultats sont intéressants à mettre en perspective avec les solutions naturelles où les rapports Fe/OC varient temporellement et spatialement.

8 Páginas, Production of biogas from different organic materials is a most interesting source of renewable energy. The biomethane potential (BMP) of these materials has to be determined to get insight in design parameters for anaerobic digesters. A workshop was held in June 2015 in Leysin Switzerland to agree on common solutions to the conundrum of inconsistent BMP test results. A discussion covers actions and criteria that are considered compulsory ito accept and validate a BMP test result; and recommendations concerning the inoculum substrate test setup and data analysis and reporting ito obtain test results that can be validated and reproduced., The workshop in Leysin, Switzerland, has been financed by the Swiss Federal Office for Energy, and co-sponsored by Bioprocess Control Sweden AB, Lund, Sweden. The authors thank Alexandra Maria Murray for editing the English.

Constructed Technosols are mixtures of technogenic materials used to create a new soil dedicated to growing plants. Constructed Technosols provide an opportunity to recycle and optimally use urban waste, and are an alternative to the use of agricultural soils for producing urban soils.This work is assessing in particular the influence of the OM levels and interactions with earthworms and plants on the physical properties of Constructed Technosols.The materials used to build our Technosols are compost and excavated deep horizons. In a first experiment, we tested the influence of OM rates on hydrostructural properties of Technosols, realizing 6 mixtures of increasing volume proportions of compost (0 to 50%). The shrinkage and retention curves show that the hydrostructural properties of Technosols are similar to those of natural soils. Increasing the amount of organic material is accompanied with a positive effect on micro and macro porosity, as well as on the water available for plants.Secondly, these mixtures were incubated in a growth chamber with or without earthworms (Aporrectodea caliginosa) and with or without plants (Lolium perenne). After 5 month of experiment, we measured hydrostructural properties, aggregation, and distribution of carbon in each fraction. The presence of plants and / or earthworms explains 19% of the variance of hydrostructural properties of the soil, and compost dose affects 14%. The interaction between organisms and compost further explains the variance (40%) than the effects of these individual factors. Compost and plants play a positive role in the available water by acting on both macroporosity and microporosity, while earthworms play a positive role only on the latter. Furthermore, the proportion of aggregates >3 mm is more important in the treatments control and earthworms, while the proportion of aggregates, Pour répondre à la demande sociétale et aux contraintes environnementales, la création de Technosols à partir de déchets organiques et minéraux est une alternative à l’importation de sols agricoles fertiles au profit des espaces urbanisés. Si le rôle de la matière organique (MO) et des organismes est reconnu sur la fertilité des sols naturels, il reste peu connu en ce qui concerne les Technosols. Ce travail de thèse s’intéresse en particulier à l’influence du taux de MO et des interactions avec les vers de terre et les plantes sur les propriétés physiques et hydriques des Technosols construits. Les matériaux utilisés pour construire nos Technosols sont le compost de déchets verts et des remblais d’horizons profonds excavés. Dans une première expérience, nous avons testé l’influence du taux de MO sur les propriétés hydrostructurales des Technosols, en réalisant 6 mélanges contenant des proportions volumiques croissantes de compost (de 0 à 50 %). Les courbes de retrait et de rétention montrent que les propriétés hydrostructurales des Technosols sont similaires à celles de sols naturels et proches de celles de sols argileux, alors que nos Technosols n’en contiennent qu’une très faible quantité (2 %). L’augmentation de la quantité de matière organique s’accompagne d’effets positifs sur la micro et la macro porosité, ainsi que sur l’eau disponible pour les plantes. Dans un deuxième temps, ces différents mélanges ont été incubés en chambre de culture avec ou sans vers de terre (Aporrectodea caliginosa) et avec ou sans plantes (Lolium perenne). Après 5 mois d’expérience, nous avons mesurés les propriétés hydrostructurales, l’agrégation, et la distribution du carbone dans chaque fraction. La présence de plantes et/ou vers explique 19 % de la variance des propriétés hydrostructurales du sol, et la dose de compost influe à 14 %. L‘interaction entre organismes et compost explique davantage la variance (40 %) que les effets de ces facteurs isolés. Le compost et les plantes jouent un rôle positif sur l’eau disponible en agissant à la fois sur la macroporosité et sur la microporosité, alors que les vers jouent un rôle positif uniquement sur cette dernière. Par ailleurs, la proportion d’agrégats > 3 mm est plus importante dans les traitements sans organisme (témoin) et avec des vers de terre, tandis que la proportion d’agrégats < 3 mm est plus importante en présence de plantes, indépendamment de la présence de vers de terre. Les organismes ont un effet plus fort sur la stabilité structurale (77 %) que le compost (4 %). Tous ont un effet positif sur la quantité de Corg dans les différentes fractions d’agrégats. Enfin, la minéralisation du Corg augmente en présence de vers ou de compost, mais diminue en présence de plantes. Nos résultats démontrent l’intérêt de valoriser des matériaux urbains tels que les horizons profonds excavés et le compost de déchets verts pour construire des Technosols. Une synthèse des résultats nous permet de conseiller une teneur volumique en compost comprise entre 20 et 30 % pour obtenir des propriétés structurales intéressantes, sans trop alourdir le coût induit par le compost et maximiser les volumes d’horizons excavés ainsi utilisés. Constatant l’effet positif des vers de terre, des plantes et des interactions plantes-vers de terre sur la porosité, la stabilité structurale et le stockage de carbone, il semble opportun de favoriser la présence des organismes.

International audience; La région d'Alberta (Canada) est réputée pour son potentiel en hydrocarbures et en gaz. En particulier, plusieurs centaines de champs pétroliers ont été découverts et exploités dans la Formation de Mannville (Jackson, 1984). Les roches sédimentaires de cette formation sont très concentrées en matière organique et leur dépôt est le résultat de phases successives de transgressions marines qui se sont déroulées au Crétacé Inférieur. A ce titre, la Formation de Mannville bénéficie depuis de nombreuses années d'études de stratigraphie, cartographie, paléo-environnements (Jackson,1985)... L'IFPEN développe actuellement un projet de recherche qui a pour but de comprendre les facteurs contrôlant la distribution et la conservation de la matière organique dans ce bassin sédimentaire. La problématique de ce travail est de préciser les environnements de dépôts par l'analyse des cortèges moléculaires des dépôts riches en matière organique. Un total de 13 échantillons de charbons a été prélevé et représente un transect vertical de 554 m d'épaisseur au travers de la formation sédimentaire. L'IFPEN a réalisé lapyrolyse Rock Eval,les analyses élémentaires et la pétrographie organique de ces charbons. Cela a permis d'établir sept environnements : terrestre, forêt sèche, forêt humide, forêt marécageuse, marais, zone d'étiage et ouvert sur la mer (Nicolas et al., 1997). Ce travail consiste en une description moléculaire afin de préciser les conditions environnementales du dépôt de ces charbons. Après extraction des lipides libres et séparation de la fraction aliphatique, les biomarqueurs sont identifiés et quantifiés par CPG-SM. Les biomarqueurs qui ont été détectés et quantifiés sont : des sesquiterpènes, des diterpènes tricycliques, des n-alcanes, des isopréniques acycliques (pristane et phytane) et des hopanes. Le rapport Ts/(Ts+Tm)est en moyenne 1. Il indique une matière organique immature mais à la frontière de la fenêtre à huile.Le rapport moléculaire est en accord avec les valeurs deTmax comprises entre 419 et 435 °C. Le rapport pristane/phytane indique trois environnements de dépôt : milieu anoxique, milieu oxique avec une contribution de plantes supérieure et milieu oxique sous influence maritime. L'indice de préférence du carbone (CPI) confirme une contribution terrestre et un environnement deltaïque. L'analyse par l'ACP des paramètres issus de la pyrolyse Rock-Eval, analyse élémentaire et pétrographie organique, couplés aux concentrations en biomarqueurs moléculaires et paramètres calculés (Pr/Ph, CPI, Tmax, IH,…)permet de distinguer trois groupements d'échantillons qui ne coïncident pas avec les environnements de dépôts proposés par les analyses élémentaires et pétrographiques. Ces environnements sont donc remis en doute. En particulier deux échantillons définis comme étant des marais ne contiennent pas les mêmes biomarqueurs. L'un contient des diterpènes tricycliques C 21 qui suggèrent un milieu lacustrealors que l'autre présente les n-alkanes C 27 , C 29 et C 31 charactéristiques d'une contribution terrestre. Pour ce dernier échantillon est suggéré par son cortège moléculaire un environnement terrestre.

An instrumented experimental bare soil site including three plots (90 m²) and six lysimeters (4 m²) has enabled to study the influence of repeated sewage sludge (SS) applications, as well as the same sewage sludge composted with green waste (SGW), on (i) the soil physicochemical and hydric properties ; (ii) the transport of bromide ions ; (iii) the organic carbon and nitrogen mineralization dynamics in soil. Finally, fitting the governing hydraulic parameters and the organic matter decomposition parameters in each soil horizon allowed a satisfying description of the experimentally observed water and bromide and nitrate ions transport in soil. These results will help conceive long-term agronomical scenarios aimed at providing more efficient answers to the new requirements of environmental protection and waste recycling policies.; Un dispositif en sol nu comprenant trois parcelles (90 m²) et six cases lysimétriques (4 m²) instrumentées a permis d’étudier l’influence d’apports répétés d’une boue de station d’épuration (BOUE) et de la même boue compostée avec des déchets verts (DVB) sur (i) les modifications des propriétés physico-chimiques et hydriques du sol ; (ii) le transport des ions bromures ; (iii) la dynamique de minéralisation du carbone et de l’azote organiques dans le sol. Finalement, le calage des paramètres hydrodynamiques et de décomposition de la matière organique dans le sol, propres à chaque horizon des profils de sols instrumentés, a permis une description satisfaisante de la dynamique hydrique et du transport des ions bromures et nitrates observés expérimentalement. Ces résultats aideront à l’adaptation de scénarios agronomiques sur le long terme pour répondre plus efficacement aux problématiques liées aux nouvelles exigences de recyclage des déchets et de protection de l’environnement.

An instrumented experimental bare soil site including three plots (90 m²) and six lysimeters (4 m²) has enabled to study the influence of repeated sewage sludge (SS) applications, as well as the same sewage sludge composted with green waste (SGW), on (i) the soil physicochemical and hydric properties ; (ii) the transport of bromide ions ; (iii) the organic carbon and nitrogen mineralization dynamics in soil. Finally, fitting the governing hydraulic parameters and the organic matter decomposition parameters in each soil horizon allowed a satisfying description of the experimentally observed water and bromide and nitrate ions transport in soil. These results will help conceive long-term agronomical scenarios aimed at providing more efficient answers to the new requirements of environmental protection and waste recycling policies., Un dispositif en sol nu comprenant trois parcelles (90 m²) et six cases lysimétriques (4 m²) instrumentées a permis d’étudier l’influence d’apports répétés d’une boue de station d’épuration (BOUE) et de la même boue compostée avec des déchets verts (DVB) sur (i) les modifications des propriétés physico-chimiques et hydriques du sol ; (ii) le transport des ions bromures ; (iii) la dynamique de minéralisation du carbone et de l’azote organiques dans le sol. Finalement, le calage des paramètres hydrodynamiques et de décomposition de la matière organique dans le sol, propres à chaque horizon des profils de sols instrumentés, a permis une description satisfaisante de la dynamique hydrique et du transport des ions bromures et nitrates observés expérimentalement. Ces résultats aideront à l’adaptation de scénarios agronomiques sur le long terme pour répondre plus efficacement aux problématiques liées aux nouvelles exigences de recyclage des déchets et de protection de l’environnement.

Animal diet quality during the grazing season in two mountain low-input dairy systems. 19. Meeting of the FAO‐CIHEAM Mountain Pastures sub‐network

La quantité de matière organique biodégradable (fermentescibles alimentaires et cellulosiques) présente dans les déchets municipaux résiduels est importante : elle est estimée à près de 50 % en poids (ADEME 2010). La collecte sélective des biodéchets est encore peu développée en France, et même quand elle est mise en place, il reste encore beaucoup de matière biodégradable dans les déchets résiduels. C’est l’une des raisons pour lesquelles des syndicats de traitement des déchets ou des collectivités se sont orientés vers le traitement mécano-biologique des déchets collectés en mélange, qui permet de récupérer davantage de matière organique en vue de sa valorisation. La fraction organique est souvent extraite des déchets en mélange par une combinaison d’éléments de tri mécanique. Le tri optique de la fraction organique, développé récemment, vient compléter ce panel de procédés...

This paper is a discussion proposal of structural model of organic matter hydrolysis (in aerobic and anaerobic bioprocesses) based on laboratory and model results. Indeed, the hydrolysis mechanism is mechanistically not well understood. Consequently, models are sometimes not appropriate to describe experimental results. Where there are multiple fractions, a model that considers simultaneous degradation of the substrates may not have the resolution to separate the different kinetics. In this paper, we assess sequential extractions to evaluate this as an alternative to simultaneous analysis.

In many developing countries, poor water quality poses a major threat to human health and the lack of access to clean drinking water and adequate sanitation continues is a major brake on development. The Red River is the second largest river in Vietnam and constitutes the main water source for the population of North Vietnam. This thesis presents the results from observations and modeling of both faecal indicator bacteria (FIB) and organic carbon (OC) in the Red River system, North Vietnam. The objective of this work was to measure FIB numbers and OC concentrations in this system and then to model these parameters in order to investigate scenarios for 2050 when population in the area is estimated to have doubled. The dataset was then modeled using the Seneque/Riverstrahler model in order to investigate the dynamics and seasonal distribution of FIB and OC in the Red River and its upstream tributaries. A scenario, based on the predicted changes in future demographics and land use in the Red River system for the 2050 horizon, showed only a limited increase of FIB numbers compared with the present situation. This was particularly the case in Hanoi even though the population is expected to triple by 2050. The OC inputs and the resulting heterotrophic respiration of this OC resulted in a system that was a strong CO2 source. The model results also reflected the importance of land use, discharge and the dominance of non-point sources over point sources for FIB and OC in the Red River. This thesis provides some new information on FIB in the Red River as well as providing a base for discussion with decision makers on the future management of wastewater in the Red River.; Dans de nombreux pays en développement, la qualité médiocre de l'eau constitue une menace majeure pour la santé humaine. Par ailleurs, le manque d'accès à l'eau potable et à l'assainissement sont un frein majeur au développement. La Fleuve Rouge est le deuxième plus grand fleuve au Vietnam et constitue la principale source d'eau pour la population du Nord-Vietnam. Cette thèse présente les résultats des observations et de la modélisation des bactéries indicatrices de la contamination fécales (BICF) et du carbone organique (CO) dans la Fleuve Rouge. Le modèle Seneque/RIVERSTRAHLER utilisant l’ensemble des données recueillies a permis d'étudier la dynamique et la répartition saisonnière des BICF et du CO dans la Fleuve Rouge et ses affluents. Un scénario, basé sur l’évolution démographique et les changements d’usage des terres prévus à l'horizon 2050, a montré une augmentation limitée des nombres des BICF par rapport à la situation actuelle. Ceci est particulièrement le cas pour la ville d’Hanoi même si la population devrait tripler d'ici 2050. Les apports en CO et la respiration hétérotrophe résultant du CO abouti à un système qui est une forte source en CO2 pour l’atmosphère. Les résultats du modèle reflètent également l'importance des différents usages des terres, le débit et la prédominance des sources diffuses relatifs aux sources ponctuelles sur les BIFC et CO dans le Fleuve Rouge. Cette thèse fournit de nouvelles informations sur les teneurs en BICF et CO dans la Fleuve Rouge ainsi qu’une base de discussion pour les décideurs sur la gestion future des eaux usées rejetés dans ce Fleuve.

The aim of this study is to improve the understanding of sedimentary organic matter heterogeneities in unconventional plays, based on outcrop and well data from the Triassic Montney and Doig Formations. The workflow comprises four steps: (1) well correlations, based on sequence stratigraphy, (2) Rock-Eval VI and ICP-MS/AES analyses of outcrop, core and cutting samples, (3) integration of the analyses results in the stratigraphic framework, (4) a process-based forward modeling of the stratigraphic evolution of the basin with DIONISOS in order to test multiple scenarios of primary productivity and basin restriction.The stratigraphic architecture of the Montney and Doig Fms has been subdivided into four sequences gathered in two second order cycles (A and B) separated by a major time gap (approx. 2 My). This study shows that the deposition of the Triassic series on the Western margin of North America took place in an active structural context and not on a passive margin. The integration of the geochemical and petrographic analyses results in the stratigraphic framework shows that significant organic accumulations are located in the FSST of sequence A and in the TST of sequence B. DIONISOS shows a major drop of the sedimentary inputs between Lower and Middle Triassic that is interpreted to be linked to the regional geodynamic evolution and the early stages of the Canadian Cordillera orogeny. Lastly, this study emphasizes the first order control of the geodynamic evolution on organic rich accumulation., L’objectif de cette étude est d’affiner notre compréhension de la distribution des hétérogénéités de concentration de la matière organique dans les roches mères en se basant sur des affleurements et des données de puits provenant des Formations Triasiques de Montney et Doig (Canada). La méthodologie développée dans cette étude est la suivante : (1) la corrélation de forages sur les principes de la stratigraphie séquentielles, (2) l’analyse d’échantillons prélevés sur des affleurements, des carottes et des débris de forages avec un Rock-Eval, un ICP-MS/AES (3) l’intégration des résultats des analyses géochimiques et pétrographiques dans le cadre stratigraphique, (4) l’utilisation du code numérique DIONISOS pour restaurer l’architecture stratigraphique des Formations de Montney et Doig et tester plusieurs scénarios de productivité primaire et de restriction du bassin.Les formations de Montney et Doig ont été découpées en quatre séquences elles-mêmes regroupées en deux cycles de second ordre (A et B) séparés par un hiatus majeurs. Cette étude montre que les formations triasiques de l’Ouest du Canada se sont déposées dans un bassin actif et non pas sur une marge passive. L’intégration des résultats des analyses géochimiques et pétrographiques dans le cadre stratigraphique fait ressortir deux niveaux d’accumulation de la matière organique : une dans le FSST de la séquence A et une dans le TST de la séquence B. La modélisation avec DIONISOS montre un effondrement majeur des apports sédimentaires entre le Trias inférieur et moyen. Dernièrement, cette étude met en avant le contrôle de premier ordre de l’évolution géodynamique sur l’accumulation de la matière organique.

Les sols font partie de notre quotidien. Marquant les paysages de leur empreinte, étroitement associés au développement de la vie et des sociétés humaines, ils assurent aux êtres vivants le gîte et le couvert. Contribuant au recyclage des déchets organiques et à la régulation du cycle de l’eau, les sols constituent par ailleurs l’un des principaux réservoirs de carbone et jouent un rôle important dans l’équilibre climatique de la planète. Mais les sols sont mal connus. Qui sont-ils ? Comment se forment-ils ? Quelles fonctions assurent-ils à l’égard des hommes et de l’environnement ? Dans quelle mesure les sols sont-ils menacés par l’urbanisation, la désertification, les pollutions agricoles et industrielles, l’intensification et l’uniformisation des pratiques culturales ? Ne sont-ils pas aujourd’hui en danger, à l’instar d’autres milieux naturels ? Plus que jamais, il importe de faire découvrir ce milieu particulier, déterminant pour l’avenir de l’homme et de la biosphère. Tel est l’objectif de cet ouvrage largement illustré, accessible à tous, qui donne à voir et à comprendre les sols dans toute leur diversité afin de mieux les préserver.

Champ de tournesols – Chine Le sol est lieu de vie et lieu de mort pour redonner la vie Le sol, c’est-à-dire ? Le sol est la couche de « terre » qui recouvre les continents. Une couverture très fine, de quelques centimètres à quelques mètres seulement, dans laquelle vient s’ancrer la vie : les plantes y plongent leurs racines, de nombreux animaux y trouvent le gîte et le couvert, les sociétés humaines y puisent nourriture, énergie, matériaux. De la naissance à la mort, le sol est lieu de vie,...

Urban discharges alter the quality of dissolved organic matter (DMO) in receiving environments and are a major source of micropollutants. Natural MOD has been shown to influence the speciation and fate of micropollutants in both the receiving and treatment media. The objective here is to study the impact of the presence and quality of MOD on the dissolved/particulate distribution of micropollutants in aquatic systems, from the treatment plant to the receiving environment. The originality of our work is to compare the influence of a natural fulvic MOD and an urban MOD, and to work at concentrations close to concentrations in the aquatic environment. Initially, we characterized the adsorption of different types of MOD (fulvic acids (AF) and releases of STEP) on different types of particles (calcite, goethite, montmorillonite, quartz and activated carbon). In a second step, we characterized the adsorption of certain micropollutants (metallic trace elements (ETMs) and As (V), Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) and 13 pharmaceutical products) on particles in the absence of MOD or in the presence of MOD (AF) and releases of STEPs. Concerning the influence of MOD on the adsorption of ETMs by particles, the results obtained show a significant diversity of situations depending on the ETMs and particles considered. For goethite, we observed a decrease in adsorption in the presence of urban MOD compared to what is observed in the absence of MOD. For activated carbon, on the other hand, there is more adsorption in the presence of AF for all VTE except for Cu, which is more adsorbed in the presence of urban MOD. The various particles have generally exhibited a high adsorption capacity of PAHs, but this capacity is strongly modulated by the MOD, and this varies according to the particles. For goethite and montmorillonite, adsorption of PAHs decreased in the presence of MOD. It is stronger in the presence of urban MOD than in the presence of AF in the case of adsorption of light PAHs on goethite and adsorption of all PAHs on montmorillonite. The adsorption of heavier PAHs on goethite is lower with urban MOD than in the presence of AF. Concerning the adsorption of PAHs by the CAP, we observed a decrease in the presence of MOD, particularly in the case of urban MOD. Experiments conducted with sulfamethoxyazole did not reveal any influence of the origin of MOD on adsorption of this substance. For other pharmaceutical products, adsorption on CAP in the presence of urban MOD is generally much lower than in the mineral matrix and also lower than in the fulvic acid matrix. The abatement of these contaminants will therefore be lower in the presence of urban MOD. This can be related to the fractionation of urban MOD when adsorbed on the CAP. The results obtained show that it is essential to take into account the role of urban MOD in anthropized receptor environments (where it can be the majority in low-water environments) in order to better understand the fate of micropollutants in aquatic systems and in particular their particle/dissolved distribution. In addition, in a wastewater treatment context, the abatement of micropollutants is dependent on the nature of the present MOD, therefore, the abatement results of micropollutants observed in water purification could be significantly different in wastewater treatment; Les rejets urbains modifient la qualité de la matière organique dissoute (MOD) dans les milieux récepteurs et sont une source majeure de micropolluants. Il a été montré que la MOD naturelle influençait la spéciation et le devenir des micropolluants, que ce soit dans le milieu récepteur ou dans les ouvrages de traitement. L’objectif ici est d’étudier l’impact de la présence et de la qualité de la MOD sur la répartition dissous/particulaire des micropolluants dans les systèmes aquatiques, de la station d’épuration au milieu récepteur. L’originalité de notre travail est de comparer l’influence d’une MOD fulvique naturelle et d’une MOD urbaine, et de travailler à des concentrations proches des concentrations du milieu aquatique. Dans un premier temps, nous avons caractérisé l’adsorption de différents types de MOD (acides fulviques (AF) et rejets de STEP) sur différents types de particules (calcite, goethite, montmorillonite, quartz et charbon actif). Dans un second temps, nous avons caractérisé l’adsorption de certains micropolluants (éléments traces métalliques (ETM) et As (V), Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP) et 13 produits pharmaceutiques) sur les particules en absence de MOD ou en présence de MOD ((AF) et rejets de STEP). Concernant l’influence de la MOD sur l’adsorption des ETM par les particules, les résultats obtenus montrent une diversité importante de situations selon les ETM et les particules considérées. Pour la goethite, nous avons observé une diminution de l’adsorption en présence de MOD urbaine par rapport à ce qui est observé en l’absence de MOD. Pour le charbon actif, au contraire, il y a plus d’adsorption en présence d’AF pour tous les ETM sauf pour le Cu qui est plus adsorbé en présence de MOD urbaine. Les différentes particules ont globalement présenté une capacité d’adsorption importante des HAP mais cette capacité est très fortement modulée par la MOD et ce, de manière différente selon les particules. Pour la goethite et la montmorillonite, l’adsorption des HAP a diminué en présence de MOD. Elle est plus forte en présence de MOD d’origine urbaine qu’en présence des AF dans le cas de l’adsorption des HAP légers sur la goethite et de l’adsorption de tous les HAP sur la montmorillonite. L’adsorption des HAP plus lourds sur la goethite est par contre plus faible avec la MOD urbaine qu’en présence d’AF. Concernant l’adsorption des HAP par le CAP, nous avons observé une diminution en présence de MOD particulièrement dans le cas de la MOD urbaine. Les expérimentations menées avec le sulfaméthoxazole n’ont pas permis de mettre en évidence une influence de l’origine de la MOD sur l’adsorption de cette substance. Pour les autres produits pharmaceutiques, l’adsorption sur le CAP en présence de MOD urbaine est globalement beaucoup plus faible qu’en matrice minérale et aussi plus faible qu’en matrice acides fulviques. L’abattement de ces contaminants sera donc plus faible en présence de MOD urbaine. Cela peut être relié au fractionnement de la MOD urbaine lors de son adsorption sur le CAP. Les résultats obtenus démontrent qu’il est indispensable de tenir compte du rôle de la MOD urbaine dans les milieux récepteurs anthropisés (où elle peut être majoritaire en basses-eaux) pour mieux comprendre le devenir des micropolluants dans les systèmes aquatiques et en particulier leur répartition particulaire/dissous. En outre, dans un contexte d’épuration des eaux usées, l’abattement des micropolluants est dépendant de la nature de la MOD présente, par conséquent, les résultats d’abattement des micropolluants observés en potabilisation des eaux pourraient être sensiblement différents en épuration des eaux usées

Soil organic carbon (SOC) plays an essential function in global agroecosystems. Conservation agriculture (CA) associated with diverse and high C-input is an important tool to increase SOC, improve soil quality, and increase agronomic productivity. However, the information about the potential of highly weathered soils under CA to accumulate SOC, and when the SOC saturation may occur, is scarce. This study was based on the hypothesis that in highly weathered soil from tropical and subtropical agro-ecosystems, the potential to store SOC lies more in the sub-soil than in surface layers and is determined by nutrient scarcity. Thus, the aim of this study, performed in a long-term incubation experiment (30 months), was to: (i) assess the SOC flow and mineralization based on CO 2 -C emissions for estimating SOC accumulation; (ii) evaluate the impact of nutrient scarcity on C accumulation efficiency by soil layers; and (iii) determine when C saturation occurs in these soils. The incubation study was performed in three Brazilian Oxisols under long-term CA, and was comprised of four amounts of C-inputs (0, 6, 12 and 24 Mg C ha − 1 ) added at 0, 10 and 20-months to three soil layers (0–20, 20–40 and 40–100 cm). The CO 2 -C emission was 19.0, 9.0 and 7.0% higher in the 0–20 cm than that in 40–100 cm layer for Ponta Grossa, Londrina and Lucas do Rio Verde sites, respectively, which was associated with higher antecedent SOC content and fertility status. A higher SOC accumulation efficiency was observed for the 0–20 cm layer than in deeper layers. Nutrient scarcity in deep soil layers; especially that of P, Ca 2 + and Mg 2 + ; was the driving force limiting SOC accumulation. Carbon saturation was not achieved indicating a high SOC storage capacity in these soils. Because these and similar soils cover a large global area, they possess a large C sink to mitigate atmospheric CO 2 -C . The potential SOC storage estimated for 20–100 cm layer based on this study and upscaling for 1/3 Brazilian Oxisols (100 million ha) may offset 0.06 to 0.36 Pg C yr − 1 or 5.5% to 32.7% of the global annual greenhouse gas emissions by land use change.

In arid and semi-desert degraded areas of Morocco, many programs aiming at planting fodder shrubs have failed due to a lack of knowledge on effective methods for their successful establishment. Here we assessed the effects of gravel mulch (T1), TeraGel hydrophilic polymers (100g) (T2) and organic matter (5L peat) (T3), as soil amendments, on the establishment of prickly pear plant (Opuntia ficus-indica (L.) Mill.). T4 is considered as control. The study was conducted at the INRA experimental station in Errachidia, southern Morocco where cladodes were planted under natural water stress conditions on half moons. Changes in soil moisture were monitored for each treatment following rainfall. T2 had the highest soil water content during the first hours, but it decreased at a higher rate compared to T1 and T3. Cladode survival was significantly greater for T1 (100% ± 0.0) followed by T3 (94% ± 0.2), then T4 (72% ± 0.5) and T2 (67% ± 0.5). At the end of the experiment period, T1 and T3 grew 25% and 32% better than the control, respectively. Modular dynamics of cladodes (nopal) was also influenced by T1 and T3 ; the average number of cladodes after 34 months was of 18 units for T1 versus 11.8 units for the control. This study highlights the importance of using gravel mulch and organic matter in prickly pear plantations to improve the effectiveness of rainwater harvesting techniques in drylands., L’échec de nombreux programmes de plantations d’arbustes fourragers en zones arides et subdésertiques dégradées incite les chercheurs à développer de nouvelles méthodes pour la réussite de leur établissement. Dans cette optique, un essai testant l’effet des amendements du sol sur l’installation du figuier de Barbarie (Opuntia ficus-indica (L.) Mill.) a été mis en place dans le domaine expérimental d’Errachidia au sud-est du Maroc. Les cladodes ont été plantées sur des demi-lunes et sous les conditions naturelles de stress hydrique. Les traitements étudiés sont : l’effet du paillage en cailloux (T1), l’hydrogel TeraGel (100 g) (T2), la tourbe riche en matière organique (5 L de tourbe) (T3) et le témoin (T4). L’humidité retenue par le sol a été contrôlée après la pluie : le traitement T2 a mieux conservé l’humidité dans le sol, particulièrement à 20 cm de profondeur. Le taux de survie a été plus élevé pour T1 (100 % ± 0,0), suivi par T3 (94 % ± 0,2), puis T4 (72 % ± 0,5) et T2 (67 % ± 0,5). Alors que la croissance en hauteur est supérieure dans tous les traitements par rapport au témoin (jusqu’à 25 % en plus pour T1 et 32 % pour T3), la croissance en diamètre n’est significativement supérieure que pour T3. La dynamique de production des cladodes est significativement supérieure pour T1 et T3, le nombre moyen de cladodes après 34 mois était respectivement de 18 et 17,5 unités pour T1 et T3 contre 11,8 unités pour le témoin. Cette étude a mis en évidence que l’installation de figuier de Barbarie sur les demi-lunes pourrait être améliorée par l’ajout de paillis en cailloux ou de tourbe., Homrani Bakali Abdelmonaim, Alem Chakib, Ichir Lalla-Laaziza, El Mzouri El Houssine. Les amendements du sol améliorent l’installation d’Opuntia ficus-indica (L.) Mill. dans les régions arides du sud-est du Maroc. In: Ecologia mediterranea, tome 42 n°1, 2016. pp. 5-20.

International audience; The establishment of plant species can limit soil erosion dynamics in degraded lands. In marly areas in the Southern French Alps, both harsh water erosion and drought conditions in summer due to the Mediterranean mountainous climate prevent the natural implementation and regeneration of vegetation. Soil fertility improvement is sometimes necessary. With the purpose of revegetating such areas, we aimed to evaluate the effects of wood chip amendments on the revegetation performance of different native or sub-spontaneous plant species. We conducted two experiments on steep slopes over three growing seasons (2012-2014). The first consisted of planting seedlings (ten species), the second consisted of seeding (nine species including six used in the first experiment). First we noted that wood chips were able to remain in place even in steep slope conditions. The planting of seedlings showed both an impact of wood chip amendment and differences between species. A positive effect of wood chips was shown with overall improvement of plant survival (increasing by 11% on average, by up to 50% for some species). In the seeding experiment, no plants survived after three growing seasons. However, intermediate results for the 1st and 2nd years showed a positive effect of wood chips on seedling emergence: seeds of four species only sprouted on wood chips, and for the five other species the average emergence rate increased by 50%.

In many developing countries, poor water quality poses a major threat to human health and the lack of access to clean drinking water and adequate sanitation continues is a major brake on development. The Red River is the second largest river in Vietnam and constitutes the main water source for the population of North Vietnam. This thesis presents the results from observations and modeling of both faecal indicator bacteria (FIB) and organic carbon (OC) in the Red River system, North Vietnam. The objective of this work was to measure FIB numbers and OC concentrations in this system and then to model these parameters in order to investigate scenarios for 2050 when population in the area is estimated to have doubled. The dataset was then modeled using the Seneque/Riverstrahler model in order to investigate the dynamics and seasonal distribution of FIB and OC in the Red River and its upstream tributaries. A scenario, based on the predicted changes in future demographics and land use in the Red River system for the 2050 horizon, showed only a limited increase of FIB numbers compared with the present situation. This was particularly the case in Hanoi even though the population is expected to triple by 2050. The OC inputs and the resulting heterotrophic respiration of this OC resulted in a system that was a strong CO2 source. The model results also reflected the importance of land use, discharge and the dominance of non-point sources over point sources for FIB and OC in the Red River. This thesis provides some new information on FIB in the Red River as well as providing a base for discussion with decision makers on the future management of wastewater in the Red River., Dans de nombreux pays en développement, la qualité médiocre de l'eau constitue une menace majeure pour la santé humaine. Par ailleurs, le manque d'accès à l'eau potable et à l'assainissement sont un frein majeur au développement. La Fleuve Rouge est le deuxième plus grand fleuve au Vietnam et constitue la principale source d'eau pour la population du Nord-Vietnam. Cette thèse présente les résultats des observations et de la modélisation des bactéries indicatrices de la contamination fécales (BICF) et du carbone organique (CO) dans la Fleuve Rouge. Le modèle Seneque/RIVERSTRAHLER utilisant l’ensemble des données recueillies a permis d'étudier la dynamique et la répartition saisonnière des BICF et du CO dans la Fleuve Rouge et ses affluents. Un scénario, basé sur l’évolution démographique et les changements d’usage des terres prévus à l'horizon 2050, a montré une augmentation limitée des nombres des BICF par rapport à la situation actuelle. Ceci est particulièrement le cas pour la ville d’Hanoi même si la population devrait tripler d'ici 2050. Les apports en CO et la respiration hétérotrophe résultant du CO abouti à un système qui est une forte source en CO2 pour l’atmosphère. Les résultats du modèle reflètent également l'importance des différents usages des terres, le débit et la prédominance des sources diffuses relatifs aux sources ponctuelles sur les BIFC et CO dans le Fleuve Rouge. Cette thèse fournit de nouvelles informations sur les teneurs en BICF et CO dans la Fleuve Rouge ainsi qu’une base de discussion pour les décideurs sur la gestion future des eaux usées rejetés dans ce Fleuve.

International audience; As primary producers, microalgae can be directly affected by herbicides. These organisms can also be impacted by other environmental elements such as the dissolved organic matter (DOM), that may also interact with pesticides. Indeed, MOD can affect pollutant transport, fate, biodegradation, bioavailability, and toxicity on organisms. Therefore, the present study aimed to investigate whether natural DOM influence the toxicity of three herbicides (irgarol (I), diuron (D) and S-metolachlor (S)), single and in mixture, on two marine microalgae, Chaetoceros calcitrans (Cc) and Tetraselmis suecica (Ts). After 6-day exposures to each herbicide (I0.05 and I0.5 µg.L-1; D0.05 and D0.5 µg.L-1; S0.5 and S5 µg.L-1) and to mixtures (M1: I0.05+D0.05+S0.5 and M2: I0.5+D0.5+S5), the effects of herbicides were assessed on growth (doubling time TD), photosynthetic yield (Yeff), reactive oxygen species presence and intracellular relative lipid content. For each condition, two sets of triplicates were run: one with natural DOM added to the culture media, another without DOM. Without DOM, I0.5 and M2 significantly affected almost all parameters with similar trends in both species: an increase of TD by more than twice (+125% and +129% for Cc and Ts respectively, at I0.5), a decrease of Yeff (approximately 30%) and a decrease of the relative lipid content. The M2 impacts observed in Cc were similar to the effects induced by irgarol at 0.5 µg.L-1, however a higher toxicity was shown for Ts (+167% for TD), suggesting a possible synergistic effect of mixture. When DOM was added in the culture media, significant effects were also observed with I0.5 and M2 conditions for both species: while the effects of I0.5 in TD of Cc were decreased (+101%), they were strongly enhanced for Ts (+178%), as were the effects of M2 (+298%). The presence of DOM decreased the herbicide toxicity for Cc whereas toxic effects were increased for Ts. These results may partly be due to the complexation between DOM and herbicides, leading to a lower bioavailability of herbicides. However, the difference in toxicity between the two species remains to be explained. Analysis of herbicide concentrations, dissolved organic carbon concentration and DOM, which are still ongoing, will help to improve the understanding of interactions between microalgae, herbicides and DOM. Finally, this study demonstrates the importance to consider DOM as a major factor possibly involved in toxicity modulation in the environment.