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Kinetics and capacity of phosphorus extraction from solid residues obtained from wet air oxidation of sewage sludge
No full textInternational audienceSolid residues from thermal treatments of sewage sludge (SS) represent a valuable source of phosphorus (P) for the fertilizer production. This study aims at evaluating the P recovery potential from solid residues obtained from wet air oxidation of SS under subcritical water conditions (WAO residues). A series of P extraction experiments was performed by acidic and alkaline leaching at different liquid to solid ratios. Hot chemical extractions and P fractionations were also carried out to characterize the chemical composition of the WAO residues. The main objectives of this work were to determine the best operating conditions for P extraction, and to describe and understand the kinetics and the main mechanisms leading to P release. The results obtained in this study indicate that 1 M citric acid and 1 M HCl at the liquid to solid ratio of 10 L/kg can extract 61% and 65% of the total P content after 2 h of contact time at room temperature, thus giving P extraction capacities of 81 and 86 g P/kg WAO residues, respectively. The analysis of kinetic data indicates that P extraction with 1 M HCl is faster, but 1 M citric acid can give higher P extraction efficiencies at the equilibrium. The molar ratios of Ca to P of the leachates suggest that P extraction from WAO residues was primarily due to the dissolution of a mixture of various Ca-P complexes. (C) 2019 Elsevier Ltd. All rights reserved
Prédiction des temps de rétention chromatographique dans le cadre de l'analyse non-ciblée
No full textLes analyses non-ciblées, effectuées par chromatographie couplée à un spectromètre de masse haute résolution, visent la détection et l’identification de composés non recherchés initialement. L’identification d’une substance non-connue est généralement effectuée selon les informations qui peuvent être générées lors de l’analyse par spectrométrie de masse en comparaison avec des bases de données spectrométriques. Un des éléments qui peut être pris en compte pour l’identification d’une substance est le temps de rétention chromatographique. En effet, c’est un paramètre répétable et qui reflète les interactions et donc les propriétés physico-chimiques entre une substance d’intérêt et le système chromatographique. De nombreuses approches, des plus simples (prenant uniquement en compte le log D des composés), à de plus complexes (réseau de neurones, modèle LSER - Linear Solvatation Energy Relationships-,…) ont été explorées afin de pouvoir améliorer la précision des prédictions de la rétention chromatographique. Deux approches de prédiction de temps de rétention ont été évaluées lors de cette étude.Dans le cadre du réseau NORMAN, un modèle a été mis au point par l’Université d’Athènes pour la chromatographie liquide. Ce modèle peut être adapté à différentes conditions chromatographiques par l’injection d’un mélange qui sert à établir une courbe d’étalonnage spécifique au système utilisé. L’injection de composés modèles, dont le temps de rétention et la structure étaient connus, a permis de montrer que le modèle permettait d’obtenir en majorité des prédictions relativement correctes (± 2 min) mais que dans 20% des cas, les prédictions n’étaient pas suffisamment précises. La relative imprécision obtenue pour certains composés dans ces essais doit être reliée aux conditions chromatographiques relativement différentes de celles ayant été utilisées pour développer le modèle et ce malgré l’utilisation de composés servant à l’étalonnage du modèle.Un modèle pour chromatographie liquide a été développé par Irstea sur la base d’une sélection desdescripteurs les plus utilisés selon la littérature et facilement accessibles pour tout composé organique. Le modèle a été développé et validé en phase inverse et permet d’estimer la rétention d’un contaminant avec un intervalle de confiance de ± 13,7% de phase mobile organique à l’élution quelle que soit la chaine analytique utilisée (soit ± 1,9 min en temps de rétention avec l’appareillage utilisé dans cette étude). L’applicabilité du modèle à différents lots de colonnes ainsi qu’à des échantillons en matrice réelle (injection directe d’eau de surface ou extrait SPE) a été démontrée
Comparaison et impact de différentes méthodes d'extraction d'eau sur l'analyse non ciblée par chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse haute résolution
No full textLes approches d’analyses non ciblées ou « non-target screening » (NTS) réalisées en spectrométrie de masse haute résolution couplée à des techniques chromatographiques permettent d’identifier un grand nombre de composés organiques anthropogéniques ou naturels présents dans les échantillons d’eau.Or, ces échantillons d’eau subissent généralement des étapes de préparation comme la filtration, l’extraction, la concentration et la purification qui peuvent impacter la qualité des informations obtenues.Dans cette étude cinq méthodes de préparation d’échantillons d’eau de rivière par extraction sur phase solide (SPE) et à différents pH ont été testées et comparées en fonction des résultats obtenus par analyse non ciblée de suspects (analyse suspectée par la suite du rapport) en chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse haute résolution.L’eau du Gier (Givors, Rhône) après filtration, dopage en traceurs d’extraction deutérés et ajustement du pH (pH 3 et 7) a été extraite selon cinq protocoles distincts en terme de cartouches SPE utilisées (HLB ou multicouches) et de solvants d’élution (méthanol, mélange méthanol / dichlorométhane, mélange méthanol / acétate d’éthyle). Les analyses ont été réalisées en chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse haute résolution dans les deux modes d’ionisation ESI (+) et ESI (-). La recherche suspectée s’est basée sur une liste prédéfinie de 28 molécules à rechercher qui avaient été précédemment retrouvées dans les eaux du Gier.La variabilité des résultats obtenus en terme de détection de substances ne permet pas de conclure sur le choix d’une méthode d’extraction unique à utiliser qui soit la moins spécifique possible pour répondre aux objectifs d’une analyse suspectée la plus large possible.Toutefois les résultats obtenus avec les trois méthodes d’extraction à pH 7 permettent de mieux détecter les molécules suspectées (intensité des signaux plus importantes), ce pH d’extraction doit alors être privilégié.Les analyses dans les deux modes d’ionisation ESI (+) et ESI (-) sont nécessaires car elles apportent des informations complémentaires (certaines molécules ne sont ionisables que dans un des deux modes) mais aussi une confirmation supplémentaire de la présence des molécules ionisables dans les deux modes d’ionisation
Modélisation physique du renforcement par géosynthétique des remblais granulaires et cohésifs sur cavités
No full textThe French underground is occupied by a considerable number of natural or anthropogenic underground cavities: former mining areas, quarries, karsts, tunnels and abandoned civil structures, etc. These cavities are the source of various risks of ground movements such as sinkholes and subsidence which can have a large impact on the safety people and structures or infrastructures. In order to reduce this risk, a reinforcement of the embankments by geosynthetic in the zones of potential cavities can be implemented. In this context, the thesis has been funded and managed by INERIS (research project EREVAN - Evaluation and Reduction of the Vulnerability of the properties exposed to the natural and mining Hazards), in partnership with 3SR laboratory. One of the objectives of this research is in particular to better understand, further to the opening of an underlying cavity, the behavior and the mechanisms of collapse of reinforced embankment, especially in the case of cohesive soil, in order to optimize its design.As a part of this work, various experiments on physical models in laboratory and on site have been realized. The results obtained in laboratory allowed to determine the behavior of the geosynthetic reinforcement following the collapse of a granular or/and cohesive embankment over a cavity, an important experimental database has thus been established. Full scale experiment allowed to validate the technical, economic and environmental benefits of geosynthetic reinforcement of zones subject to sinkhole.The particular contribution of this work is in the use of original physical models and measurement techniques used to simulate the occurrence of a sinkhole and follow in an accurate quantitative way the involved mechanisms, notably in the case of a cohesive backfill. In particular, a specific evaluation of load transfer mechanisms and soil - geosynthetic reinforcement interaction due to sinkhole has been enabled by the development and the validation of an image processing technique. The intensity of the load transmitted by the ground onto the geosynthetic reinforcement, the geometry of its distribution, as well as its evolution due to possible overburden load have been specifically investigated.Experimental results have been compared with analytical formulations resulting from existing design methods in the literature. This comparison allowed us to better define the domains of validity of the current analytical methods for design of geosynthetic reinforcement whether for granular or cohesive backfill, and in certain cases to formulate some recommendations.Le sous-sol français est traversé par un nombre considérable de cavités souterraines naturelles ou anthropiques : après mine, carrières, karsts, tunnels et ouvrages civils abandonnés, etc. Ces cavités sont à l’origine de différents risques de mouvements de terrains tels que les effondrements localisés (fontis) et les affaissements qui peuvent être graves de conséquence pour les biens et les personnes. Pour réduire ce risque, un renforcement par géosynthétique des remblais sur cavités potentielles peut être mis en œuvre. C’est dans ce cadre que s’inscrit cette thèse menée au sein de l’INERIS (projet de recherche EREVAN - Evaluation et Réduction de la Vulnérabilité des biens exposés aux Aléas Naturels et miniers), en partenariat avec le laboratoire 3SR. L’un des objectifs de ces travaux est notamment de mieux appréhender, suite à l’ouverture d’une cavité sous-jacente, le comportement et les mécanismes d’effondrement des remblais renforcés par géosynthétique, en particulier cohésifs, afin d’en optimiser le dimensionnement.Dans le cadre de cette thèse, différentes expérimentations sur des modèles physiques de laboratoire et en vraie grandeur ont été réalisées. Les résultats obtenus en laboratoire ont permis de préciser le rôle mécanique des renforcements géosynthétiques dans le cas d’effondrement localisé sous un remblai granulaire ou/et cohésif, une importante base de données expérimentales a ainsi été constituée. Une expérimentation en vraie grandeur a permis de valider l’intérêt au plan technique, économique et environnemental de la technique de renforcement par géosynthétique des zones sujettes à des risques fontis.La contribution particulière de ce travail réside dans l’utilisation de modèles physiques et de techniques de mesures originales développés pour simuler l’apparition d’une cavité et suivre de manière quantitative les mécanismes induits notamment dans le cas des remblais cohésifs. En particulier, une évaluation précise des mécanismes de transferts de charge et de l’interaction sol – renforcement géosynthétique due à un effondrement localisé a été rendue possible par le développement et la validation d’une technique de traitements des résultats par photogrammétrie. L’intensité de la charge transmise par le sol sur le renforcement géosynthétique, la géométrie de sa répartition, ainsi que son évolution sous l’effet d’une surcharge éventuelle en surface ont ainsi été plus spécifiquement étudiées.Les résultats expérimentaux ont été comparés avec des formulations analytiques issues de méthodes de dimensionnement existant dans la littérature. Cette comparaison nous a permis de mieux cerner les domaines de validité des méthodes de dimensionnement analytiques actuelles du renforcement géosynthétique que ce soit pour le cas d’un remblai granulaire ou cohésif et dans certains cas de formuler certaines recommandations
Biogenic secondary organic aerosol sensitivity to organic aerosol simulation schemes in climate projections
No full textInternational audienc
Effect of mobile phone radiofrequency signal on the alpha rhythm of human waking EEG : A review
No full textInternational audienceIn response to the exponential increase in mobile phone use and the resulting increase in exposure to radiofrequency electromagnetic fields (RF-EMF), there have been several studies to investigate via electroencephalography (EEG) whether RF-EMF exposure affects brain activity. Data in the literature have shown that exposure to radiofrequency signals modifies the waking EEG with the main effect on the alpha band frequency (8–13 Hz). However, some studies have reported an increase in alpha band power, while others have shown a decrease, and other studies showed no effect on EEG power. Given that changes in the alpha amplitude are associated with attention and some cognitive aspects of human behavior, researchers deemed necessary to look whether alpha rhythm was modulated under RF-EMF exposure. The present review aims at comparing and discussing the main findings obtained so far regarding RF-EMF effects on alpha rhythm of human waking spontaneous EEG, focusing on differences in protocols between studies, which might explain the observed discrepancies and inconclusive results
Caractérisation de l’exposition environnementale spatialisée aux pyréthrinoïdes en Picardie
No full textInternational audienceL’utilisation de produits phytosanitaires en agriculture, en usage domestique et par divers autres acteurs contribue à la contamination de l’ensemble des milieux environnementaux. Les expositions aux pesticides se caractérisent par une multiplicité des voies (alimentation, eau, sol, air). Pour une caractérisation fine des expositions environnementales, un premier verrou réside dans la capacité à rassembler au sein d’un même système d’analyse un ensemble de données combinant le mode de vie des populations et la contamination locale des milieux environnementaux sur des résolutions spatiales appropriées et des territoires étendus. Dans le cadre de cette étude pilote, l’objectif du projet CartoExpo était de tester la faisabilité d’une méthodologie intégrée pour la cartographie d’indicateurs d’exposition sur des résolutions spatiales et temporelles fines. Pour illustrer la démarche, la contamination de la population générale est étudiée pour deux pesticides cumulés (la cyperméthrine et la deltaméthrine)..
Refinement of an OECD test guideline for evaluating the effects of endocrine disrupting chemicals on aromatase gene expression and reproduction using novel transgenic cyp19a1a-GFP zebrafish
No full textInternational audienceTransgenic fish are powerful models that can provide mechanistic information regarding the endocrine activity of test chemicals. In this study our objective was to refine the OECD Fish Short Term Reproduction Assay (TG229) using a new transgenic zebrafish line expressing GFP under the control of the cyp19a1a promoter, to provide additional mechanistic information. For this purpose, we exposed this zebrafish line using prochloraz (PCZ), one of the TG229 reference molecule, at 3, 30 and 300 µg/L. In addition to “classical” endpoints, the fluorescence intensity of the ovaries was monitored at 4 different times of exposure using in vivo imaging. At the end of the experiment, we found that PCZ significantly decreased the number of eggs laid per female per day at 300 µg/L and the concentrations of vitellogenin in females, most probably reflecting the decreasing E2 synthesis due to inhibition of the ovarian aromatase activities. Additional information on the mode of action of PCZ were provided through the measurement of GFP intensities. At 7 and 14 days, GFP intensities in ovaries were similar over the treatment groups but significantly increased after 21 days at 30 and 300 µg/L. A similar profile was observed for cyp19a1a expression (qPCR) thereby confirming the reliability of the GFP measurement for assessing aromatase gene expression. The overexpression of the cyp19a1a gene likely reflects a compensatory response to the inhibitory action of PCZ on aromatase enzymatic activities. Overall, this study illustrates the feasibility of using the cyp19a1a-GFP transgenic line for assessing the effect of PCZ in an OECD test guideline while providing complementary information of the time- and concentration-dependent effect on a key target gene through in vivo GFP imaging without increasing the number of individuals or costs of the experiments
Modelling population dynamics in mesocosms using an individual-based model coupled to a bioenergetics model
No full textInternational audienceIn risk assessment, developing population models is of great interest to extrapolate toxicity observed at the individual level to the population level. In this study, an individual-based model (IBM) coupled to a Dynamic Energy Budget (DEB) model was developed in order to predict three-spined stickleback population dynamics in semi-controlled stream experiments (in mesocosms). This model takes into account the natural variations of environmental conditions and prey dynamics. To develop it, several datasets obtained in mesocosms were used to both calibrate and evaluate the model predictions. These datasets integrate different environmental scenarios. Indeed, the most sensitive parameters of the DEB-IBM were identified by sensitivity analyses and were calibrated based on data from two independent mesocosm experiments. The predictive capacities of our model were successfully evaluated using three independent datasets. Finally, our model was applied to a theoretical case of toxicant effects to show an example of application of the model in risk assessment. While the most uncertain population processes (in particular, competition for food in mesocosms) in our three-spined stickleback DEB-IBM could be modelled more accurately, our model can already serve to assess the impacts of toxicants at the population level by improving the analyses of mesocosm experiments, in decreasing the uncertainty of the experimental results. Therefore, in a second step, it could be used to predict the consequences on viability of a population exposed to a contaminant under various environmental and exposure scenarios
Etude expérimentale du renforcement d’une cavité par géosynthétique en présence d’un remblai cohésif
No full textInternational audienceThe purpose of this paper is experimental study to test the model of Huckert et al. (2013), developed to design a geosynthetic layer in the presence of a cohesive soil. The experimental device used (trapdoor) allowed the creation of a cavity under a reinforced natural soil. 6 tests (repeated 3 times) have been carried out with a cohesive natural soil with or without reinforcement. Ground motion and geosynthetic layer displacements have been performed using image correlation technique. At the opposite of a granular soil layer reinforced by geosynthetic, the failure and collapse of a cohesive layer is brutal with the creation of blocks, loading the geosynthetic layer in the form of a set of point forces. The experimental results are compared to the analytical results based on the model of Huckert et al. (2013). The obtained results clearly show the ability of the analytical model to reproduce the behavior of reinforced cohesive soil but also the need for improvement to better take into account the block collapse behavior of the soil.L’objectif de cette communication est de réaliser une étude expérimentale pour tester le modèle de Huckert et al. (2013), développé pour dimensionner une nappe de géosynthétique en présence d’un sol cohésif. Le dispositif expérimental utilisé (modèle dit à la trappe) a permis la création d’une cavité sous une couche de sol naturel renforcée. 6 tests (répétés 3 fois) ont été réalisés avec un sol cohésif (sol naturel limoneux) avec ou sans renforcement. Le suivi du mouvement du sol et de la nappe a été réalisé par une technique de corrélation d’images. Par opposition au mode de rupture d’une couche de sol granulaire renforcée par géosynthétique, la rupture d’une couche cohésive est brutale sous forme de blocs qui sollicitent la nappe géosynthétique par un ensemble de forces ponctuelles. Les résultats expérimentaux ont été comparés aux résultats analytiques basés sur le modèle de Huckert et al. (2013). Les résultats obtenus ont clairement montré la capacité du modèle analytique à reproduire le mode d’effondrement du remblai renforcé cohésif mais également la nécessité d’une amélioration pour mieux prendre en compte la cinématique d’effondrement en blocs du sol sur la nappe