Sujet de thèse : Influence des phases minérales des sols sur l’évolution d’une contamination pétrolière en contexte d’atténuation naturelle
Directeur : Pierre FAURE - DR CNRS Co-Directeur : Coralie BIACHE – CR CNRS
Disciplines/Mots clefs
Géochimie organique, microbiologie, minéralogie, pétrole, biodégradation, oxydation, macromolécules
Projet de thèse
Parmi les sites recensés dans la base de données française BASOL en tant que sites nécessitant une surveillance et/ou un suivi particulier, près d’un quart sont impactés par une contamination d’origine pétrolière. Cette contamination évolue au cours du temps à travers des processus abiotiques et biotiques puisqu’elle est connue pour être sensible aux actions des microorganismes. Ces transformations peuvent provoquer une accumulation de produits résiduels réfractaires (i.e. composés de haut poids moléculaires et polyaromatiques polaires) au cours du temps. De plus, les phases minérales peuvent interagir avec la contamination et impacter le déroulement des différents processus de dégradation. Elles sont en particulier connues pour jouer un rôle dans la sorption des molécules organiques influençant ainsi leur disponibilité vis-à-vis du vivant, notamment des micro-organismes. Elles peuvent (i) catalyser des réactions de condensation de certaines molécules notamment en contexte d’oxydation abiotique et également (ii) favoriser la sélection de consortium microbiologique suivant leur nature. Un des questionnements importants de ce travail de thèse est de savoir si la sélection des microorganismes est pilotée par la nature de la pollution et/ou par la nature des minéraux présents dans le sol contaminé.
Ces travaux combineront des expériences en laboratoire, réalisées sous conditions contrôlées, qui simuleront les principaux processus impliqués dans l’atténuation de la contamination (oxydations abiotiques, incubations microbiennes), en présence de certains minéraux réactifs (minéraux argileux, oxydes métalliques, calcite...) ou inertes, avec des observations de terrain réalisées sur le site atelier de Pechelbronn (forêt d’Haguenau). Ce site, présentant des sols de caractéristiques minéralogiques contrastées, est contaminé par de nombreuses résurgences de pétrole actives, pour certaines, depuis plusieurs siècles. La composition de la « source » pétrolière restant inchangée (origine d’une roche mère tertiaire), il est possible d’étudier un gradient spatial de la contamination avec différents niveaux d’atténuation naturelle en combinant des fractions minéralogiques et des consortia microbiologiques contrastés.
Une caractérisation fine des hydrocarbures et de leurs sous-produits sera réalisée grâce à des outils d’analyses spectroscopiques (μIRTF, Raman) et moléculaires (GC-MS, GC-FID, GPC-HPLC). Le statut des contaminants et notamment leur disponibilité sera déterminée à l’aide d’un nouvel outil développé au laboratoire couplant thermodésorption et analyses moléculaires (Td-GC-MS/FID). Une attention particulière sera donnée aux fractions macromoléculaires par le biais d’analyses réalisées sur le spectromètre haute résolution microQtof disponible sur la plateforme de géochimie organique de GeoRessources. Un bilan de répartition des produits organiques résiduels issus de la dégradation/polymérisation des hydrocarbures sera réalisé par le biais d’analyses isotopiques (14C) dans les sols afin d’évaluer leur accumulation (séquestration) permettant d’inscrire ce projet de thèse dans la thématique du 4 pour 1000.
En parallèle de ces caractérisations physicochimiques, l’abondance et la structure des communautés bactériennes et fongiques seront déterminées par qPCR et PCR-TTGE, respectivement. D’un point de vue fonctionnel, des analyses de certains bioindicateurs microbiens permettront d’estimer
les niveaux de différentes activités enzymatiques (activité biologique globale, enzymes impliquées dans les cycles du carbone et de l’azote). De plus, des gènes témoignant d’activités spécifiques (dégradation des hydrocarbures aliphatiques et aromatiques, nitrification et dénitrification) seront également ciblés.
Ce projet de thèse permettra ainsi d’appréhender le devenir in-situ d’une contamination complexe aux produits pétroliers sur le long-terme en étudiant la transformation de la contamination et l’évolution de sa répartition jusqu'à son accumulation en contexte biotique et abiotique dans les particules de sols (séquestration) suivant les caractéristiques minéralogiques.
Laboratoire d’accueil
La thèse se déroulera sur le site Aiguillettes (Vandœuvre-lès-Nancy) du Laboratoire Interdisciplinaire des Environnements Continentaux (LIEC – UMR7360 Université de Lorraine-CNRS) et sera intégrée à l’équipe « Cycles Biogéochimiques des Ecosystèmes Perturbés » en collaboration avec l’équipe « Ecologie Microbienne des Milieux Anthropisés » du laboratoire et l’équipe « Ressources carbonées » et la plateforme de géochimie organique du laboratoire GeoRessources.
Cette thèse s’intègre dans les travaux du GISFI (groupement d’intérêt scientifique sur les friches industrielles).
Profil des candidats
Le/la candidat/e recherché/e aura idéalement un profil de (géo)chimiste et sera formé/e pour travailler de façon autonome sur la plateforme de géochimie organique. Des connaissances en analyses chromatographiques (GC-MS, HPLC) seront fortement appréciées. Il/elle participera aux analyses microbiologiques qui sont faites classiquement au laboratoire et qui seront pilotées par A. Cébron et T. Beguisistain (Microbiologiste au LIEC).
Niveau : Master 2 ou équivalent avec mention AB minimum
Financement : public (allocation MENRT)
Ecole Doctorale Sciences et ingénierie RP2E (Ressources, Procédés, Produit, Environnement) Salaire : 16450 € annuel net
Date limite de candidature : le 9 aout
Début : 1 novembre 2017
Envoyer CV et lettre de motivation à Pierre Faure et Coralie Biache
