Origine et distribution de l’arsenic dans l’eau souterraine de l’aquifère rocheux fracturé du bouclier canadien en Abitibi-Témiscamingue

L’arsenic (As) est un des contaminants naturels de l’eau souterraine les plus problématiques à l’échelle mondiale. Dans les aquifères rocheux fracturés, les concentrations naturelles en arsenic dans l’eau souterraine peuvent dépasser la recommandation de 10 μg/l de l’Organisation Mondiale de la Santé. L’exposition à l’arsenic via la consommation d’eau issue de puits domestiques peut entraîner divers problèmes de santé incluant cancers, troubles cardiovasculaires ou encore diabètes. L’objectif de cette thèse de doctorat est d’améliorer les connaissances sur l’origine et la distribution de l’arsenic dans l’eau souterraine des aquifères rocheux fracturés, en s’appuyant sur le cas de la contamination de l’aquifère rocheux du Bouclier canadien dans la région de l’Abitibi-Témiscamingue (Province de Québec, Canada). Pour ce faire, ce travail de recherche se base sur une démarche pluridisciplinaire incluant approche conceptuelle, investigations de terrain et de laboratoire ainsi que travaux de modélisation. L’introduction (chapitre 1) présente la problématique de la contamination naturelle à l’arsenic dans les aquifères rocheux ainsi que les objectifs et la méthodologie de recherche. La libération d’arsenic à partir de l’altération des minéraux sulfurés est généralement considérée comme la source primaire principale d’arsenic dans l’eau souterraine. Dans le chapitre 2, les résultats d’investigations minéralogiques, d’essais de laboratoire et d’analyses d’eau souterraine dans une zone minéralisée confirment cette hypothèse et montrent par ailleurs que la libération d’arsenic est en partie déterminée par la susceptibilité des sulfures par rapport à l’altération. L’oxydation de la gersdorffite (NiAsS), minéral du groupe de la cobaltite, libère davantage d’arsenic que l’oxydation de l’arsénopyrite (FeAsS), l’un des minéraux d’arsenic les plus courants. Ces résultats suggèrent que la minéralogie des sources primaires d’arsenic pourrait avoir un impact significatif sur les concentrations en arsenic dans des zones où l’oxydation des sulfures constitue un mécanisme important de mobilisation. Néanmoins, ce travail montre que la concentration d’arsenic dans l’eau souterraine ne dépend pas uniquement de la libération d’arsenic à partir des minéraux sulfurés, mais aussi de sa mobilité dans l’eau souterraine qui est elle-même fonction des conditions géochimiques dans l’aquifère. Dans le chapitre 3, des investigations hydrochimiques dans les puits domestiques d’un secteur contaminé de la région suggèrent que les fortes concentrations en arsenic sont majoritairement associées à des eaux souterraines géochimiquement évoluées caractérisées par des conditions réductrices et alcalines. La spéciation de l’arsenic est dominée par l’arsénite (As(III)), l’espèce la plus toxique d’arsenic, alors que des espèces organiques méthylées sont présentes à des concentrations relativement faibles mais néanmoins détectables. L’arsenic apparaît comme étant essentiellement mobilisé par un processus à deux étapes mettant en jeu (1) l’altération des minéraux sulfurés dans la partie oxydante de l’aquifère, suivie par (2) la dissolution dans la partie plus réductrice de l’aquifère des oxyhydroxides de fer et de manganèse qui sont considérés comme les principaux minéraux secondaires d’arsenic. En lien avec l’évolution géochimique de l’eau souterraine, les concentrations élevées d’arsenic sont généralement observées dans les zones captives de l’aquifère situées dans la partie aval des systèmes d’écoulement. À l’inverse, les eaux souterraines des zones de recharge libres contiennent en général de faibles concentrations d’arsenic, à l’exception de celles associées à l’oxydation des sulfures. L’écoulement de l’eau souterraine apparaît donc être un facteur déterminant dans la mobilisation de l’arsenic dans les aquifères rocheux. En ce sens, le chapitre 4 examine l’impact des modifications des conditions hydrologiques sur les concentrations en arsenic en contexte de changements climatiques. Lors des épisodes plus fréquents de sécheresse extrême, il se pourrait que la baisse des niveaux piézométriques accélère l’oxydation des sulfures dans la zone non saturée, et que la baisse des débits renforce la présence d’eau géochimiquement évoluée favorable à la mobilisation de l’arsenic dans la zone saturée. Dans certains cas, la mobilisation de l’arsenic pourrait également être indirectement affectée par des changements dans les activités humaines, notamment ceux favorisant l’extraction et la pollution des eaux souterraines. Comme détaillé en conclusion (chapitre 5), les résultats issus de cette thèse fournissent de nouvelles informations essentielles à la compréhension des mécanismes contrôlant les concentrations en arsenic dans l’eau des aquifères rocheux fracturés. Les principales retombées de cette recherche pour la société concernent la gestion des problématiques associées à la présence d’arsenic dans les captages destinés à l’approvisionnement en eau potable. La qualité de l’eau est une question centrale dans les aquifères rocheux fracturés qui constituent une source d’eau de plus en plus utilisée par les sociétés à travers le monde

Natural gas of radiolytic origin: An overlooked component of shale gas.

SignificanceNatural gas is a key fossil fuel as the world transitions away from coal toward less polluting energy sources in an attempt to minimize the impact of global climate change. Historically, the origin of natural gas produced from conventional reservoirs has been determined based on gas compositional data and stable isotope fingerprints of methane, ethane, and higher n-alkanes, revealing three dominant sources of natural gas: microbial, thermogenic, and abiotic. In our detailed synthesis of published natural gas data from a variety of unconventional hydrocarbon reservoirs worldwide, we demonstrate that there is a previously overlooked source of natural gas that is generated by radiolysis of organic matter in shales

Déterminant microlocal d'un faisceau pervers

Following ideas of B. Malgrange, we construct a new invariant forperverse sheaves: the microlocal determinant. It is a generalization to perverse sheaves of the first secondary characteristic class for flat bundles. The microlocal determinant is a cohomology class on the cotangent bundle with support in the characteristic variety: it is constructed with the determinants of the local systems obtained from the microlocalizations along the strata. To show its existence, we put the perverse sheaf in generic positionusing canonical transforms and controlling the behavior of the microlocalized through such a transform. We are then reduced to the dimension 2 case where an explicit computation is performedusing Ph. Maisonobe's combinatorial description of perverse sheaves.Suivant des idées de B.Malgrange, on présente la construction d'unnouvel invariant pour les faisceaux pervers : le déterminant microlocal. C'est une généralisation aux faisceaux pervers de la première classe caractéristique secondaire des fibrés plats. Le déterminant microlocal est une classe de cohomologie sur lefibré cotangent à support dans la variété caractéristique : il estconstruit sur les déterminants des systèmes locaux obtenus parmicrolocalisations le long des strates. Pour montrer son existence, on ramène la variétécaractéristique en position générique par une transformation canonique en contrôlant le comportement des microlocalisés par une telle transformation. On est alors ramené au cas de la dimension 2 où un calcul explicite est effectué en utilisant les descriptions combinatoires des faisceaux pervers de Ph. Maisonobe

Déterminant microlocal d'un faisceau pervers

NICE-BU Sciences (060882101) / SudocSudocFranceF

Impact des activités minières passées sur la qualité de l'eau dans une zone karstique de la région des Cévennes, dans le sud de la France

International audienceSampling and analysis of groundwater and surface water were conducted to assess the potential impacts of abandoned mines on water quality in a karst area in Southern France. The results of multivariate statistical analysis and geochemical mapping revealed that water quality is affected by contaminated drainage from abandoned mine sites. Acid mine drainage with very high concentrations of Fe, Mn, Al, Pb and Zn was identified in a few samples collected from mine openings and near waste dumps. In general, neutral drainage with elevated concentrations of Fe, Mn, Zn, As, Ni and Cd was observed due to buffering by carbonate dissolution. The contamination is spatially limited around abandoned mine sites, suggesting that metal(oid)s are sequestered in secondary phases that form under near-neutral and oxidizing conditions. However, the analysis of seasonal variations in trace metal concentrations showed that the transport of metal contaminants in water is highly variable according to hydrological conditions. During low flow conditions, trace metals are likely to be rapidly sequestered in Fe-oxyhydroxides and carbonate minerals in the karst aquifer and the river sediments, while low or no surface runoff in intermittent rivers limits the transport of contaminants in the environment. On the other hand, significant amounts of metal(loid)s can be transported under high flow conditions, primarily in dissolved form. Dissolved metal(loid) concentrations in groundwater remained elevated despite dilution by uncontaminated water, likely as a result of the increased leaching of mine wastes and the flushing of contaminated waters from mine workings. This work shows that groundwater is the main source of contamination to the environment and highlights the need to better understand the fate of trace metals in karst water systems

Potential Impacts of Shale Gas Development on Inorganic Groundwater Chemistry: Implications for Environmental Baseline Assessment in Shallow Aquifers

The potential contamination of shallow groundwater with inorganic constituents is a major environmental concern associated with shale gas extraction through hydraulic fracturing. However, the impact of shale gas development on groundwater quality is a highly controversial issue. The only way to reliably assess whether groundwater quality has been impacted by shale gas development is to collect pre-development baseline data against which subsequent changes in groundwater quality can be compared. The objective of this paper is to provide a conceptual and methodological framework for establishing a baseline of inorganic groundwater quality in shale gas areas, which is becoming standard practice as a prerequisite for evaluating shale gas development impacts on shallow aquifers. For this purpose, this paper first reviews the potential sources of inorganic contaminants in shallow groundwater from shale gas areas. Then, it reviews the previous baseline studies of groundwater geochemistry in shale gas areas, showing that a comprehensive baseline assessment includes documenting the natural sources of salinity, potential geogenic contamination, and potential anthropogenic influences from legacy contamination and surface land use activities that are not related to shale gas development. Based on this knowledge, best practices are identified in terms of baseline sampling, selection of inorganic baseline parameters, and definition of threshold levels

Natural gas of radiolytic origin: An overlooked component of shale gas

International audienceNatural gas is an important fossil energy source that has historically been produced from conventional hydrocarbon reservoirs. It has been interpreted to be of microbial, thermogenic, or, in specific contexts, abiotic origin. Since the beginning of the 21st century, natural gas has been increasingly produced from unconventional hydrocarbon reservoirs including organic-rich shales. Here, we show, based on a careful interpretation of natural gas samples from numerous unconventional hydrocarbon reservoirs and results from recent irradiation experiments, that there is a previously overlooked source of natural gas that is generated by radiolysis of organic matter in shales. We demonstrate that radiolytic gas containing methane, ethane, and propane constitutes a significant end-member that can account for >25% of natural gas mixtures in major shale gas plays worldwide that have high organic matter and uranium contents. The consideration of radiolytic gas in natural gas mixtures provides alternative explanations for so-called carbon isotope reversals and suggests revised interpretations of some natural gas origins. We submit that considering natural gas of radiolytic origin as an additional component in uranium-bearing shale gas formations will lead to a more accurate determination of the origins of natural gas

WEB 2.0 : 15 ans déjà et après ? : 7 pistes pour réenchanter Internet !

International audienceEn 15 ans, le Web 2.0 a radicalement transformé notre façon de travailler, de consommer, de vendre, de communiquer… Les technologies (mobile et tablette, 3G ou 4G, médias sociaux, big data, IA, etc.) ont bouleversé nos sphères de vie et notre rapport aux individus, à l’information, aux objets… 57 pionniers vous proposent d’explorer rétrospectivement les conséquences du digital sur notre société (économie, politique, juridique, culturel…). Le but : imaginer 7 pistes de réenchantement pour un futur numérique plus sain et plus responsable face à la domination des géants d’Internet, GAFA et BATX.La voix de 57 pionniers : Farid Arab . Thierry de Baillon . Christine Balagué . Éric Barbry . Beer Bergman . Olivier Berlingué . Nicolas Bermond . Fanny Berrebi . Michelle Blanc . Jérôme Bondu . Fadhila Brahimi . Frédéric Canevet . Dominique Cardon . Nicolas Celic . Cyrille Chaudoit . Jean-Pierre Corniou . Céline Crespin . André Dan . Yannis Delmas-Rigoutsos . Damien Douani . Antoine Dubuquoy . Jean-Philippe Encausse . Fabrice Epelboin . Olivier Ezratty . Isabelle Falque-Pierrotin . David Fayon . Mathieu Flaig . Cyrille Frank . Yann Gourvennec . David Guillocheau . Claudie Haigneré (Préface) . Olivier Iteanu . Henri Kaufman (Postface) . François Laurent . Yann Leroux . Éric Maillard . Vérone Mankou . Émilie Marquois . Grégory Maubon . Pierre Mawas . Pierre Métivier . Jean-Claude Morand . Ahmed Mehdi Omarouayache . Anthony Poncier . Grégory Pouy . PPC . Benoît Raphaël . Cyril Rimbaud . Vincent Rostaing . Jean-François Ruiz . Éric Seulliet . Serge Soudoplatoff . Virginie Spies . Yaëlle Teicher Stein . Pierre Tran . Pierre Vallet . Henri Verdier