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Traçage des nanomatériaux anthropiques atmosphériques en zone urbaine à l’aide de capteurs passifs naturels

Les écorces de platanes peuvent servir de biocapteurs passifs pour l'étude de la répartition des nanoparticules anthropogéniques et le traçage de leurs sources.

Début : 01 décembre 2020

Fin : 30 novembre 2023

Encadrant(s) :
Yann Sivry, Marc Benedetti

Thème(s) lié(s) :
Système Terre

Statut : En cours

Ce projet de thèse propose, pour la première fois, la réalisation d’une étude spatio-temporelle des nanoparticules (NPs) ou particules ultrafines (PUFs) atmosphériques urbaines en associant des techniques d’analyse à la fois novatrices et complémentaires : analyses magnétiques, single-particle ICPMS, analyses microscopiques et géochimiques. Cette approche combinée et pluridisciplinaire est indispensable pour mener à bien ce projet. En effet, en complément des techniques de caractérisation microphysiques et géochimiques dites « classiques » (MET-EDX, DLS, ICP-MS), des techniques innovantes dont le développement est en plein essor seront appliquées à la problématique des NPs, car elles peuvent permettre de lever les verrous analytiques qui limitent jusqu’à présent leur détection et leur caractérisation systématiques.

L’étude se focalisera sur l’agglomération parisienne, seule mégapole d’Europe occidentale (10MHab.) et, à ce titre, les résultats de l’étude auront une portée de niveau mondial. Les milliers d’arbres urbains seront considérés comme autant de capteurs passifs, ce qui permettra la collection des PUFs à proximité des axes routiers ainsi que dans des zones plus à l’écart telles que les parcs et les Ecoles. Une digestion enzymatique du bois, inspirée d’un protocole élaboré pour des champignons et des insectes xylophages, sera utilisée pour la mise en solution des NPs/PUFs, au préalable de leur analyse par spICPMS. On distinguera d’une part la digestion des sucres (cellulose et hémicellulose), qui sera facilitée par des cellulases (l’endo-1,4-béta-D-glucanase) ou des glucosides hydrolases (Béta-glucosidase), et d’autre part la digestion de la lignine. Les analyses magnétiques, parfaitement adaptées à l’étude des oxydes métalliques (oxydes de fer, caractérisation magnétique fine et distribution en taille), combinées à la spICPMS (compositions chimiques des PUFs, notamment Fe, Cu, Sn, Sb, Zn, Cd, Co, Cr, Mn, Pb et Al) et aux caractérisations µphysiques et µscopiques (taille, forme, structure) permettront d’obtenir une signature multi-paramètres des PUFs anthropogéniques d’une précision inégalée aujourd’hui pour l’étude de leur devenir et de leur répartition au sein du compartiment environnemental en contact direct avec la population.

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