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The 2nd global soil security conference: conclusions and perspectives
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Développement de modèles phénoménologiques et de maitrise des issues d’explosion pour la filière émergente hydrogène-énergie
No full textSince a few years, hydrogen appears as a credible energy-vector. However, hydrogen applications are still considered dangerous, as there is a fear of a dangerous event such as an explosion if a hydrogen leak occurs. Safety is therefore the key issue and should not be a lock for the introduction and development of hydrogen objects on the market. The first part deals with risk assessment, a risk analysis method was used to identify accidental scenarios while considering the safety barriers. The second part is a review of all the phenomena involved from the release of hydrogen to the combustion of a hydrogen-air mixture, in order to select the models allowing the calculation from the source term to the final effects. However, the existing models for the formation of an explosive atmosphere and flame propagation in a real containment are insufficient. Therefore, improvements of the models have been carried out by means of an experimental campaign in a 4 m3 vented enclosure. The third part is dedicated to the discussion, all results are integrated in a toolbox. This tool has been applied to the Greenergy Box, an application developed by AREVA Energy Storage. The conclusions are that, without taking turbulence into account, as soon as the concentration is higher than 20% of hydrogen in the enclosure, there is a risk of having a significant secondary explosion (explosion of the mixture expelled from the enclosure). If turbulence was taken into account, the acceptance of the risk would be questioned.Depuis quelques années, l’hydrogène apparaît comme un vecteur d’énergie crédible. Cependant les applications hydrogène sont toujours considérées dangereuses, tant est redouté un évènement dangereux tel qu’une explosion pourrait avoir lieu si une fuite d’hydrogène se produisait. La situation est donc l’enjeu essentiel et ne doit pas être un verrou pour l’introduction et le développement des objets hydrogène sur le marché. La première partie porte sur la maîtrise des risques, une méthode d’analyse des risques a été utilisée pour identifier les scénarios accidentels tout en prenant en compte les barrières de sécurité. La seconde partie est une revue de tous les phénomènes impliqués depuis le rejet d’hydrogène jusqu'à la combustion d’un mélange d’hydrogène-air, afin de sélectionner les modèles permettant le calcul du terme source jusqu’aux effets finaux. Cependant, les modèles existants relatifs à la formation d’une atmosphère explosive et à la propagation de flamme dans un confinement réel sont insuffisants. Par conséquent, des améliorations des modèles ont été réalisés à l’aide d’une campagne expérimentale dans une enceinte de 4 m3 munie un évent. La troisième partie est dédiée à la discussion, tous les résultats sont intégrés dans une boite à outils. Cet outil a été appliqué à la Greenergy Box, une application développée par AREVA Stockage d’Energie. Les conclusions sont que, sans prise en compte de la turbulence, dès que la concentration est supérieure à 20% d’hydrogène dans l’enceinte, il y a un risque d’avoir une importante explosion secondaire (explosion du mélange expulsé de l’enceinte). Si la turbulence était prise en compte, l’acceptation du risque serait remise en jeu
Effects of a chronic exposure to different water temperatures and/or to an environmental cadmium concentration on the reproduction of the threespine stickleback (Gasterosteus aculeatus)
No full textInternational audienceKnowledge about combined effects of chemicals and temperature on reproductive capacity of fish are rare in literature, especially when it comes to the effects of chronic low-dose chemical exposure combined to the thermal stress. The aim of the study was to evaluate the single and combined effects of temperature (16, 18, 21 °C) and an environmentally relevant concentration of waterborne cadmium (1 µg L−1, nominal concentration) on the reproductive outputs of threespine stickleback (Gasterosteus aculeatus), and their consequences on offspring survival parameters. The high temperature (21 °C) was the only factor that affected parental parameters (gonadosomatic index “GSI”, and vitellogenin “VTG” particularly). On females, 21 °C had a stimulating effect on gonadal development evaluated by an early increase, followed by a sharp decrease of GSI, probably indicating gonadal atresia. Promoting effect of temperature was corroborated by an early production of VTG. In vitro fertilization assays showed interesting results, particularly cadmium effects. As it was supposed, high temperature had a negative impact on offspring parameters (significant decrease in survival and an increase of unhatched embryos). Parental exposure to the very low concentration of cadmium had also negative consequences on mortality rate (significant increase) and hatching rate (significant decrease). Our results indicate that in a global warming context, high temperature and its combination with contaminant may impact reproductive capacity of G. aculeatus, by decreasing parental investment (low eggs and/or sperm quality)
Aging as the main factor controlling PAH and polar-PAC (polycyclic aromatic compound) release mechanisms in historically coal-tar-contaminated soils
No full textInternational audienceIn industrial sites, historically contaminated by coal tar (abandoned coking and manufactured gas plants), other families of organic pollutants than the 16 PAHs (polycyclic aromatic hydrocarbons) classified by the US-EPA can occur and induce potential risk for groundwater resources. Polar PACs (polycyclic aromatic compounds), especially oxygenated and nitrogenated PACs (O-PACs and N-PACs), are present in the initial pollution and can also be generated over time (i.e., O-PACs). Their aqueous solubilities are much greater than those of the PAHs. For these reasons, we need to increase our knowledge on polar PACs in order to better predict their behavior and the potential on-site risk. Batch leaching tests were carried out under various conditions of temperature, ionic strength, and availability of pollutants to determine the mechanisms and key parameters controlling their release. The results show a release of low-molecularweight PAHs and polar PACs mainly by dissolution, while higher molecular weight PAHs are mainly released in association with colloids. Aging mainly controls the former mechanism, and ionic strength mainly controls the latter. Temperature increased both dissolution and colloidal mobilization. The Raoult law predicts the PAC equilibrium concentration for soils presenting high pollutant availability, but this law overestimates PAC concentration in aged soils (low pollutant availability). This is mainly due to limitation of PAC diffusion within coal-tar particles with aging. The most soluble PACs (especially polar PACs) are the most sensitive to aging. For better prediction of the PAC behavior in soils and water resources management, aging needs to be taken into account
Formation of substances with humic-like fluorescence properties, upon photoinduced oligomerization of typical phenolic compounds emitted by biomass burning
No full textInternational audienceThe irradiation under simulated sunlight of some phenolic compounds typically emitted in ambient air by biomass burning, namely vanillin and acetosyringone, yielded intermediates with humic-like fluorescence properties that can be assimilated to humic-like substances (HULIS). Evidence was obtained by ultra-high-resolution mass spectrometry of the occurrence of oligomerization processes up to the formation of trimeric species. In contrast, the irradiation of other biomass-burning compounds such as vanillic acid, m-cresol and guaiacol did not yield either HULIS-type fluorescence or oligomers. We suggest that the photolysis of biomass-burning compounds is a potential HULIS source in the atmosphere, if the relevant substrates undergo photoinduced oligomerization reactions
Développement d'un modèle toxicocinétique basé sur la physiologie pour la perméthrine et ses métabolites chez la rate gestante
No full textThe French biomonitoring studies have highlighted the existence of an overexposure of the general population including pregnant women to pyrethroids in comparison with other countries. Pyrethroids are neurotoxic compounds that interfere with nervous signal transmission. These compounds can cross the placental barrier, exposing the foetus during the critical period of development. Among this class of insecticides, permethrin (blend of cis and trans isomers) is the most commonly used in household applications. The aim of this thesis is to develop a gestational physiological based pharmacokinetic model in rats. To get this objective, we developed at first a LC-MS/MS method to quantify permethrin isomers and their metabolites in maternal (liver, brain, blood, kidney, fat, mammary gland, placenta, urine and faeces) and foetal matrices (liver, brain and blood). The validated method was then used to quantify our compounds of interest in a toxicokinetic study in pregnant rats. The concentrations data were then used to develop our gestational PBPK model in rats. This model could be later extrapolated to Humans to estimate maternal and foetal exposure.Les études de biosurveillance ont montré une exposition plus élevée de la population française, y compris les femmes enceintes, aux pyréthrinoïdes par rapport à d'autres pays. Les pyréthrinoïdes sont des composés neurotoxiques qui agissent sur leurs organismes cibles en interférant sur la transmission du signal nerveux. Ces composés passent la barrière placentaire exposant le fœtus durant la période sensible du développement. Au sein de cette famille d'insecticides, la perméthrine (mélange des isomères cis et trans) est le composé le plus utilisé en milieu domestique. L'objectif de ce travail de thèse est de développer un modèle toxicocinétique basé sur la physiologie (PBPK) chez la rate gestante. Pour ce faire, nous avons tout d'abord mis au point une méthode de dosage LC-MS/MS des isomères de la perméthrine et de ses métabolites dans différentes matrices maternelles (foie, cerveau, sang, rein, graisse, glande mammaire, placenta, urine et fèces) et fœtales (foie, cerveau et sang). Cette méthode a ensuite été utilisée pour doser les composés d'intérêt dans le cadre d'une étude de toxicocinétique chez la rate gestante. Un modèle PBPK gestationnel chez le rat a été développé grâce à ces données de cinétique permettant ainsi d'estimer l'exposition maternelle et fœtale durant toute la période de la gestation. Ce modèle pourra par la suite être extrapolé à l'Homme, en vue de pouvoir estimer l'exposition maternelle et fœtal
Structure learning of Bayesian networks involving cyclic structures
No full textMany biological networks include cyclic structures. In such cases, Bayesian networks (BNs), which must be acyclic, are not sound models for structure learning. Dynamic BNs can be used but require relatively large time series data. We discuss an alternative model that embeds cyclic structures within acyclic BNs, allowing us to still use the fac-torization property and informative priors on network structure. We present an implementation in the linear Gaussian case, where cyclic structures are treated as multivariate nodes. We use a Markov Chain Monte Carlo algorithm for inference, allowing us to work with posterior distribution on the space of graphs
Systèmes d’information de surveillance en santé-environnement
No full textInternational audienceAn environmental health tracking information system (currently known as an Environmental Public Health Tracking (EPHT)) is a study or surveillance tool to provide useful data for prioritizing prevention actions. Various approaches have been developed at the international level, with varying levels of maturity, to provide programs in which data production is consistent with the tracking objectives and ensure they are operational within a management framework. This synthesis proposes to explore integrated surveillance systems through the description of international experience. Access to information and justice in environmental matters as well as public participation in decision-making coincide with increased attention to the scientific and democratic debate on environmental justice and on joint social and environmental policies. The first EPHTs appeared in this context in the 2000s and now provide access to and integration of data or databases at different administrative levels, promote interoperability of systems, and improve the quality of the data produced and the integration of environmental aspects in all policies. Other interactive online tools provide users with easy navigation to explore various dimensions of exposure at the local level. However, the use of spatial data to characterize environmental exposures did not initially meet the objectives of the studies, which led to use biases. To partially overcome these problems, different techniques are introduced to specifically address the different environmental, behavioral, or population databases. With the emergence of the concept of the "exposome", the territorialization of the concept for management purposes requires the development of new dynamic, multidimensional, longitudinal approaches, information systems that use cross-disciplinary methods for data analysis, and stakeholder coordination at all administrative levels.Un système d’information de surveillance en santé-environnement (SISSE) peut être soit un dispositif à visée d’étude pour fournir des données utiles à la priorisation d’actions de prévention, soit un dispositif d’alerte. Différentes démarches ont été développées au niveau international, avec des niveaux de maturité variables, pour fournir des systèmes d’information nécessitant une mise en cohérence de la production de données par rapport aux objectifs de surveillance et permettre ainsi leur opérationnalité dans un cadre de gestion. Cette synthèse propose d’explorer les systèmes intégrés de surveillance à travers la description d’expériences internationales. L’accès à l’information et la participation du public au processus décisionnel en matière d’environnement coïncident avec le début de la prise en compte du débat scientifique et démocratique sur la justice environnementale et sur l’articulation entre politiques sociales et politiques environnementales. Les premiers SISSE apparaissent dans ce contexte dans les années 2000 aux États-Unis et permettent l’accès et la capacité d’intégrer des données ou bases de données aux différents niveaux administratifs, de promouvoir l’interopérabilité des systèmes, d’améliorer la qualité des données produites et une meilleure intégration de la dimension environnementale dans l’ensemble des politiques. D’autres outils interactifs en ligne permettent aux utilisateurs une information facilitée pour explorer diverses dimensions de l’exposition au niveau local. Toutefois, les données spatiales utilisées à des fins de caractérisation des expositions environnementales n’ont pas toujours été initialement collationnées pour répondre à ces objectifs, ce qui entraîne des biais d’utilisation. Pour contourner partiellement ces problèmes, différentes techniques sont adoptées pour traiter spécifiquement les différentes bases de données environnementales, comportementales ou de population. Dans le contexte de l’émergence de la notion d’exposome, la territorialisation du concept à des fins de gestion nécessite le développement de nouvelles approches dynamiques, multidimensionnelles, longitudinales et la mise en place de systèmes d’information, obligeant l’adoption de méthodes transdisciplinaires pour l’analyse des données et la coordination des acteurs sur l’ensemble des niveaux administratifs
