Question : Mesure de la porosit effective

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Question Mesure de la porosité effective ?

• La mesure de porosité effective est basée sur
  la mesure de la différence de volumes à laide
  deux fluides lacétone et le mercure. Ces deux
  liquides possèdent des propriétés opposées de
  tension superficielle
• lacétone est un liquide dit mouillant ,
  c'est-à-dire quil tend à sétaler sur une
  surface
• le mercure, qui lui est dit non-mouillant ,
  aura tendance à éviter tout contact avec un autre
  corps.
• Les propriétés de lacétone font quil pénètrera
  dans les pores connectés et le mercure ne fera
  quenvelopper la surface de la carotte de sol, et
  ne pénétrera pas dans la carotte.
• Cest pourquoi la différence entre le volume de
  la carotte plongée dans lacétone et dans le
  mercure nous donnera le volume du réseau poreux
  connecté.

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Cinétique de transformation
Transformation du contaminant
V dC/dt -kCn
C la concentration du contaminant V la vitesse
de la réaction k constante de cinétique n 
lordre de la réaction
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Cinétique de transformation
Transformation du contaminant
Peu importe le type de transformation, des
cinétiques dordre 0, 1 ou 2 sont souvent
utilisées
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Cinétique de transformation
Transformation du contaminant
C
Ordre 0
C0
t
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Cinétique de transformation
Transformation du contaminant
ln C
Ordre 1
ln C0
t
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Cinétique de transformation
Transformation du contaminant
1/C
Ordre 2
1/C0
t
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Application
Gaston Duboulon, employé modèle de la tristement
célèbre usine KIPU de Trifouilli les Alouettes,
aime beaucoup le jardinage. Il exploite ses
talents, pour faire plaisir au patron, en
entretenant les abords de lusine. À la suite
dune fausse manuvre, Gaston a déversé le
contenu dun bidon dherbicide dans létang des
nénuphars La population de nénuphars, sous
leffet de la contamination de leur étang,
rétrécit chaque jour un peu plus Quel est
lordre de la cinétique de disparition des
nénuphars ?
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Cinétique de transformation
Transformation du contaminant
Réaction réversible (deux réactions du premier
ordre)
k
P
C
k-
dC/dt - kC k-P
Conservation de la matière CP C0
? dC/dt (k- - k) C k-Co
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Cinétique de transformation
Transformation du contaminant
Réaction réversible (deux réactions du premier
ordre)
k
P
C
k-
A léquilibre
dC/dt dP/dt 0
K P/C k/k-
Constante déquilibre thermodynamique
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Cinétique de transformation
Transformation du contaminant
Arrhénius Influence de la température sur la
constante de vitesse 
k kstandard e Ea/(RT)
Pour une même réaction à deux températures (x et
y)
ln (kx/ky) (Ea/R) ( 1/Ty 1/Tx)
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Transformations des contaminants

• Biotiques
• Biodégradation aérobie
• Biodégradation anaérobie
• Abiotiques
• Photolyse
• Réactions doxydo-réduction
• Réactions acido-basiques

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Biodégradation
Transformation du contaminant

• Plusieurs conditions nécessaires
• Présence dune flore de dégradeurs (historique de
  contamination du site ?)
• Température adéquate (10-30oC)
• Accepteur délectron (O2, NO3)
• Humidité
• pH
• Biodisponibilité
• Concentration du contaminant

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Biodégradation
Transformation du contaminant
Biodégradation complète
accepteur délectrons
CO2 H2O biomasse

microorganismes
Ou biodégradation partielle
accepteur délectrons
Nouveau composé organique

microorganismes
CO2 H2O biomasse

Toxicité ???
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Biodégradation
Transformation du contaminant
Soit ?, le taux de croissance spécifique des
microorganismes
dX/dt ?X
Xt Xo eµX
Cinétique de Monod pour souche pure
Taux de croissance maximal quand CgtgtKs (s-1)
Constante de saturation Ks C lorsque µ ½ µmax
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Biodégradation
Transformation du contaminant
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Biodégradation
Transformation du contaminant
Dans lenvironnement, ils est rare dêtre
confronté à une souche pure. Alors on utilise
plus généralement une approximation de la
cinétique de biodégradation du contaminant du
premier ordre
dC/dt -kb C
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Photolyse
Transformation du contaminant

• Réaction de transformation initiée par la lumière

Photolyse directe dC/dt -kp C
Kp 2.303/J ? ? ?? ??
Photolyse indirecte dC/dt -k2 C X -kp C
!
Les réactions de photolyse, tout comme la
biodégradation incomplète, peuvent entraîner une
augmentation de la toxicité
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Réactions doxydo-réduction
Transformation du contaminant
Ox n e-
Red
Équation de Nernst  E E0 2,3 (RT/nF) log
Ox/Red
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Réactions doxydo-réduction
Transformation du contaminant
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Réactions acido-basiques
Transformation du contaminant
AmHn
m A n H
Constante déquilibre  K AmHn / (Am.Hn)
Le paramètre de mesure dintensité est le pH
(dont léchelle est comprise entre 0 et 14)  pH
-logH
Kw H.OH- 10-14 mol2 Produit ionique de
leau
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Hydrolyse
Transformation du contaminant

• Composés organiques qui réagissent avec leau

dC/dt kaH C - kn C - kbOH-C
Expérimentalement difficile de connaître ka, kb
et kn ? approximés par une réaction de
pseudo-premier ordre
dC/dt -khC
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Contaminants dans la chaîne alimentaire
Contaminant
entrée
Pour qu il y ait un impact il faut que le
contaminant entre en contact, puis se retrouve
dans l organisme
excrétion
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Contaminants dans la chaîne alimentaire

• Entrée dépend
• du contact
• de la mobilité
• de la biodisponibilité
• Excrétion dépend
• -du métabolisme
• - du stockage
• - des caractéristiques chimiques du contaminant

Contaminant
entrée
excrétion
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Contaminants dans la chaîne alimentaire
Site daction toxique
Entrée
Site du métabolisme
Excrétion
Site de stockage
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Contaminants dans la chaîne alimentaire
Équation de bilan
dC / dt taux dentrée - taux dexcrétion
Ku - Ke C
Taux dexcrétion du premier ordre
log C
Taux dentrée constant
régime permanent
excrétion seulement
augmentation rapide
temps
Zone de validité des modèles de bioconcentration
et de bioaccumulation
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Contaminants dans la chaîne alimentaire
Facteur de bioconcentration (FBC)
Facteur de bioaccumulation (FBA)
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Contaminants dans la chaîne alimentaire
Le FBC peut être relié à la valeur de log Kow
Log FBC a log Kow b
log Kow
log FBC
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Application

• Un producteur de céréales possédant un petit
  champ de 100 m2 soutient respecter les normes
  d'épandage de lindane qui sont de 300 mg/m2. Son
  voisin, par contre, prétend qu'il ne les respecte
  pas. Qui a raison?
• Des biologistes faisant des tests dans le lac de
  1000 m3, voisin du champ de l'agriculteur, disent
  qu'ils ont calculé
• FBA du pesticide 7,1 kg nourriture/kg oiseau
  chez le martin-pêcheur qui se nourrit
  exclusivement des poissons du lac
• FBC du pesticide 2,6 m3/kg de poisson dans les
  poissons du lac.
• concentration en pesticide dans les oiseaux en
  moyenne de 923 mg/kg (prélèvements sur des
  martins-pêcheurs trouvés morts) .
• ?Déduisez la concentration de pesticide dans le
  lac.

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Devenir des contaminants
Modèle de devenir des contaminants

• One-Box Model, two-Box Model
• Modèles dynamiques avec des cinétique de
  transformation et transport.
• Pas de variations spatiales
• Modèle de fugacité
• Modèle basé sur des équilibres. Pas de
  cinétique.
• Pas de variations dans le temps

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Modèles one-Box, two-Box
Modèle de devenir des contaminants

• One-Box Model

dCi/dt 1/V (Ii Oi SRi SPi)
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Modèles one-Box, two-Box
Modèle de devenir des contaminants

• Two-Box Model

Volume V1
Oi1
Oj1
X Ci1 Cj1 Y
Ti12
Ti21
Tj12
Tj21
Oi2
Oj2
X Ci2 Cj2 Y
Volume V2
dCi1/dt 1/V (Ii1 Oi1 SRi1 SPi1)
dCi2/dt 1/V (Ii2 Oi2 SRi2 SPi2)
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Modèles multi-compartiments
Modèle de devenir des contaminants
AIR
SOL
air
EAU
eau
biota
sol
sédiments
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Concept de fugacité
Répartition dun contaminant dans lenvironnement

• f fugacité (Pa)
• Z capacité de fugacité (mol/m3Pa)
• Dépend de la nature du composé, de la nature du
  médium ou compartiment et de la température
  (pression et concentration négligeables)
• C concentration (mol/m3)

C Zf
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Estimation de Z
Concept de fugacité

• Air Z 1/RT
• Eau Z 1/H
• Sol ou sédiments Z Kp?s/H
• Biota Z Kb ?biota/H

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Étapes de calcul
Concept de fugacité

• Calcul des valeurs de Z et de volume (V) de
  compartiments
• Calcul de la valeur de f
• Calcul des concentrations dans les compartiments

f M/SVZ
C Zf
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Application

• Un système à trois phases a les valeurs de Z
  suivantes
• Z1 5 x 10-4 mol/m3 Pa
• Z2 1,0 mol/m3 Pa
• Z3  20 mol/m3 Pa
• et des volumes de
• V1 1000 m3
• V2 10 m3
• V3 0,1 m3
• Calculez la distribution, les concentrations et
  fugacités quand 1 mole de contaminant est à
  l'équilibre entre les trois phases.

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(No Transcript)