Thèse sur la qualité de l’air H/F

     
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WorkplaceMontpellier, Languedoc-Roussillon, France
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  • Thèse sur la qualité de l’air H/F

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    Informations générales

    Référence : UMR5243-HELOUR-010
    Lieu de travail : MONTPELLIER
    Date de publication : jeudi 1 août 2019
    Nom du responsable scientifique : Pierre Camps
    Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
    Durée du contrat : 36 mois
    Date de début de la thèse : 1 octobre 2019
    Quotité de travail : Temps complet
    Rémunération : 2 135,00 ¤ brut mensuel

    Description du sujet de thèse

    Bio-Surveillance Magnétique et Géochimique des Émissions de Particules Fines d’Origine Anthropique en Milieu Péri-Urbain.
    Selon les derniers rapports de l’Organisation Mondiale de la Santé [1] la pollution de l’air aux particules fines est un enjeu sociétal majeur car responsable de plus de 3 millions de décès à l’échelle mondiale par an et 85 Millions d’années perdues dans l’espérance de vie en bonne santé (indicateur DALY). Ces chiffres restent préoccupants en France où l’on comptabilise selon ces rapports environ 11000 décès annuels directement imputés à une mauvaise qualité de l’air ambiant. Le suivi des concentrations des particules fines et une bonne connaissance de leur source d’émission sont deux volets importants dans la prise en compte et le traitement de ce risque sanitaire afin de développer des parades adaptées pour diminuer sa dangerosité.
    Les travaux pionniers de B. Maher et de ses collaborateurs [2,3] ont montré qu’il était possible de réaliser un suivi des particules fines déposées sur les végétaux en appliquant les techniques développées pour le magnétisme des roches sur des prélèvements de feuille ou d’écorce par exemple. L’intérêt d’une telle approche est double. Tout d’abord il s’agit d’analyses rapides et peu couteuses permettant ainsi de réaliser un grand nombre de mesures. Cette caractéristique est importante dans une problématique de suivi de pollution à long terme. Par ailleurs, il existe plusieurs paramètres magnétiques qui, combinés ou non les uns avec les autres, permettent d’obtenir des informations sur la nature, la taille et la concentration relative des particules fines déposées à la surface de ces filtres naturels que sont les végétaux. Par exemple une étude préliminaire [4] a montré sans équivoque le dépôt de particules ultrafines (de taille inférieure à 30 nm) déposées en bordure de voies de circulation sur différents végétaux. Ces particules, à cause de leur taille nanométrique, ne sont pas mesurées par les mesures réglementaires, or elles présentent une dangerosité potentiellement importante car elles sont susceptibles de traverser la paroi pulmonaire et ainsi de passer dans le sang. La méthode magnétique, pourtant très prometteuse, reste aujourd’hui à un stade qualitatif ne permettant de réaliser que des comparaisons relatives dans les concentrations des seules particules qui contiennent du fer. Même si les travaux initiaux [2] ont montré que ces mesures pouvaient être de bons indicateurs de métaux lourds non magnétiques, un étalonnage précis reste à faire et sera au c½ur de ce sujet de thèse [5]. Pour cela, nous prévoyons une approche pluridisciplinaire alliant expérimentations et modélisations. Le volet expérimental portera à la fois sur des mesures de géochimie élémentaire et isotopique, et de magnétisme environnemental des dépôts de poussières sur les végétaux. Le volet modélisation portera à la fois sur des modélisations analogiques des dépôts de poussière dans notre banc expérimental et des modélisations numériques de la propagation et de la rétro-propagation des polluants. Les objectifs de ce travail seront (i) d’identifier et de tracer les sources potentielles des particules fines tels que, par exemple, les résidus de combustion (gaz d’échappement), l’abrasion de la route, des pneus, des freins mais aussi des rails et des roues des trains, ou encore les sources naturelles (érosion des sols, sable saharien etc...) (ii) d’établir des corrélations, les cas échéants, entre les mesures magnétiques et différents métaux lourds non-magnétiques (plomb, cadmium, antimoine, etc...). Pour cela l’étudiant-e travaillera conjointement sur le développement et l’utilisation d’un banc expérimental en laboratoire (tunnel à vent) et sur un site expérimental artificiel en bordure de l’autoroute A9 à Saint-Aunès (commune dans la zone péri-urbaine de Montpellier). Le banc expérimental servira à effectuer des tests de dépôts de particules fines de nature et de concentration contrôlées sur les différentes espèces végétales présentes en bordure d’autoroute pour différentes vitesses de circulation d’air. Le site expérimental de Saint-Aunes entièrement équipé d’appareil de mesures de concentration des particules fines par Atmo-occitanie, d’une station météo et de trois merlons tests arborés gérés par la commune de Saint Aunes et les Autoroutes du Sud de la France, servira de test terrain. Cette thèse sera menée aussi sous forme de recherche participative avec une contribution citoyenne pour étudier les impacts relatifs de l’autoroute et de la voie ferrée sur l’ensemble de la commune de Saint-Aunès, au-delà des trois merlons autoroutiers. Le travail réalisé dans le cadre de ce doctorat permettra d’établir le degré de précision de la mesure magnétique sur biocapteurs dans le cadre d’un suivi à long terme des dépôts de particules fines. Il devrait aussi nous permettre de proposer de nouvelles pistes concernant les solutions à envisager pour un piégeage optimal des particules fines par les différentes espèces végétales situées en bordure des voies de circulation.
    [1] World Health Organization, Ambient air pollution: A global assessment of exposure and burden of disease, 2016.
    [2] B.A. Maher, C. Moore, J. Matzka, Spatial variation in vehicle-derived metal pollution identified by magnetic and elemental analysis of roadside tree leaves, Atmospheric Environment, 42, 364-373, 2008.
    [3] R. Mitchell, B.A. Maher, Evaluation and application of biomagnetic monitoring of traffic-derived particulate pollution, Atmospheric Environment 43, 2095-2103, 2009.
    [4] P. Camps et al., Magnetic biomonitoring of particulate pollution in the city of Montpellier (France): The relative contribution of vehicles and trams., 15th castle meeting, Dinant, 2016.
    [5] J. Hofman, B. A. Maher, A. R. Muxworthy, K. Wuyts, A. Castanheiro, and R. Samson, "Biomagnetic Monitoring of Atmospheric Pollution: A Review of Magnetic Signatures from Biological Sensors," Environmental Science and Technology, vol. 51, no. 12. pp. 6648-6664, 2017.

    Contexte de travail

    Cette thèse sera réalisée au laboratoire Géosciences Montpellier sous la direction de Pierre Camps (directeur) et de Delphine Bosch (co-directrice). Le laboratoire Géosciences Montpellier est une unité mixte de recherche (UMR5243) impliquant le CNRS et l’Université de Montpellier. Sur place un grand nombre de plateformes d’analyses sont disponibles au laboratoire de magnétisme des roches (magnétomètre cryogénique, aimanteur à impulsion, susceptibilimètres, etc...) et dans la plateforme analytique de géochimie (salles blanches ultra propres pour la préparation des échantillons et la purification des isotopes); MC-ICP-MS et HR-ICP-MS, Q-ICP-MS et ICP-OES; etc...; spectromètres FTIR, Mossbauer, fluorescence X et Micro-Raman; EBSD, MET et MEB sont disponibles dans les plateformes en service commun de l’Université.

    Contraintes et risques

    : L’étalonnage de la technique de bio-surveillance magnétique constitue un challenge ambitieux. Beaucoup de patience et de méticulosité dans la préparation et l’analyse des échantillons seront nécessaires pour obtenir des données de qualité. Certaines analyses pourront nécessiter une présence dans le laboratoire et sur le site expérimental de Saint-Aunès en dehors des heures habituelles de travail. Le terrain se fera dans les métropoles de Montpellier et Toulouse et leur territoire péri-urbain, sous la supervision du directeur de thèse et/ou de membres du laboratoire Géosciences Montpellier et du laboratoire de Géosciences et Environnement de Toulouse.

    Informations complémentaires

    Il s’agit d’un sujet de nature pluridisciplinaire, le-la candidat-e devra avoir des compétences dans au moins un des domaines suivants.
    - mesure expérimentale en magnétisme environnemental / Magnétisme des roches.
    - mesure expérimentale en géochimie élémentaire et isotopique
    - Modélisation numérique de la dispersion des polluants de l’air.
    De plus, nous recherchons des candidat(e)s avec un excellent niveau en Master (ou diplôme équivalent). Le (la) canditat(e) retenu devra avoir un fort esprit d’équipe, de la créativité scientifique et des capacités à résoudre les problèmes et à travailler de manière autonome; une grande motivation/capacité à travailler sur le terrain; d’excellentes compétences en anglais (écrit et parlé)
    Le salaire et le soutien aux activités de recherche sont financés par l’ANR BREATHE (PI: P. Camps)
    Web
    In your application, please refer to myScience.fr
    and reference  JobID 16269.

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    Id16269-these sur la Qualite de l Air h-f-Cnrs-Montpellier