Caractérisation de la production aphotique de dérivés réactifs de l'oxygène en conditions environnementales.

Characterisation of the environmental dark production of reactive oxygen species.

• Auteur / Autrice : Lucas Mousques-soulas
• Direction : Thierry Pigot, Aubin Thibault de chanvalon
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Chimie analytique
• Date : Inscription en doctorat le 13/01/2023
• Etablissement(s) : Pau
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Exactes et leurs Applications
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des sciences analytiques et de Physico-chimie pour l'Environnement et les Matériaux

Mots clés

Mots clés libres

Ero

Aphotique

Environnement

Fer

Soufre

Ros

Aphotic

Environment

Iron

Sulfur

Résumé

Les espèces réactives de l'oxygène (ERO) dégradent de nombreux contaminants environnementaux lorsqu'elles sont utilisées dans les usines de traitement des eaux usées. Les ERO ont été récemment identifiées dans des milieux côtiers riches en oxydes de fer et en composés soufrés et pourraient alors servir d'agent auto-épurateur. Cependant, la mise en évidence des services rendus par les écosystèmes producteurs d'ERO nécessite une description détaillée et une modélisation des mécanismes de production d'ERO, notamment dans des environnements hétérogènes et/ou soumis à des oscillations redox. A cet égard, l'identification des espèces réactionnelles intermédiaires à l'interface des cycles O2/Fe/H2S est essentielle. Outre les concentrations de ERO (O2•-, H2O2, OH•, 1/2O2), la spéciation du fer (Fe(II), Fe(III), Fe(III)=L, FeOOH, Fe2O3), les espèces soufrées (Sn2-, S0 , S2O32-, SO32-, H2S, SO42-) et les sulfures de fer (FeSnano, FeS, FeS2) seront suivis lors d'oscillations redox produites en laboratoire sur des substrats synthétiques. Les réactions observées seront ensuite modélisées. Une démonstration in situ de l'importance de ces réactions sera apportée par des prélèvements sur le terrain à partir de trois sites d'étude constituant un gradient de concentration en fer et en soufre. Enfin, des substrats prélevés sur chaque site seront soumis à des oscillations redox afin de vérifier, dans des milieux complexes avec de la matière organique et des carbonates, l'apparition de réactions de production de ERO.

Reactive oxygen species (ROS) degrade many environmental contaminants when used in wastewater treatment plants. ROS have recently been identified in coastal environments rich in iron oxides and sulphur compounds and could then serve as a self-purifying agent. However, highlighting the services provided by ROS-producing ecosystems requires a detailed description and modelling of the mechanisms of ROS production, particularly in heterogeneous environments and/or subject to redox oscillations. In this respect, the identification of the intermediate reaction species at the interface of the O2/Fe/H2S cycles is essential. In addition to ROS concentrations (O2•-, H2O2, OH•, 1/2O2), iron speciation (Fe(II), Fe(III), Fe(III)=L, FeOOH, Fe2O3), sulphur species (Sn2-, S0, S2O32-, SO32-, H2S, SO42-) and iron sulphides (FeSnano, FeS, FeS2) will be monitored during redox oscillations produced in the laboratory on synthetic substrates. The observed reactions will then be modelled. An in situ demonstration of the importance of these reactions will be provided by field sampling from three study sites constituting an iron and sulphur concentration gradient. Finally, substrates sampled on each sites will be subjected to redox oscillations in order to verify, in complex media with organic matter and carbonates, the occurrence of ROS production reactions.