Soutenance de thèse de Amazigh OUAKSEL

L’objectif de cette thèse était de réaliser une évaluation pertinente du devenir, du comportement physico-chimique et des impacts des nanoparticules de W(0) et de WO3 au niveau des écosystèmes d’eau douce. Ces nanoparticules seront potentiellement générées par le cycle de vies des technologies de l’énergie. A cet effet, des approches expérimentales complémentaires ont été adoptées. Nous avons utilisé les mésocosmes aquatiques afin de simuler des scénarios de contamination réalistes en termes de doses de contaminant, de durée d'exposition et de complexité des écosystèmes simulés. En combinant des techniques d'analyse chimique (ICP-MS) et des méthodes spectroscopiques (XAS HERDF), nous avons pu étudier la spéciation des particules de tungstène (W) et de trioxyde de tungstène (WO3) dans les écosystèmes lentiques et les effets associés. Afin d’avoir une compréhension plus fine des mécanismes de transformation du W, les études en mésocosmes ont été associées à des études utilisant des cellules microfluidiques dans le but d’informer sur les mécanismes et cinétiques de transformation du W dans les écosystèmes. Les résultats de nos travaux mettent en évidence la persistance du tungstène dans la colonne d'eau des mésocosmes, soulignant ainsi une exposition élevée des niches écologiques planctoniques à ce contaminant ainsi que sont transferts vers des niveaux trophiques supérieurs. les paramètres tels que le pH, la conductivité, le taux d’O2 dissous, le potentiel redox ainsi que concentrations en pickoplancton et pico-benthos des mésocosmes n'ont pas été altérés, et aucune toxicité aiguë n'a été détectée au niveau de la végétation aquatique et des gastéropodes. Cependant, dans le cas des nanoparticules de WO3, certains marqueurs de toxicité envers les organismes planctoniques ont été enregistrés, contrairement au cas des nanoparticules de W, où aucun impact n'a été observé. Les différences d'impact entre les deux types de nanoparticules, qui présentent un comportement physico-chimique similaire (persistance dans la colonne d’eau, forte dissolution et polymérisation), sont potentiellement dues aux différences de taille et de spéciation et de propriétés physico-chimiques.

The aim of this thesis was to carry out a relevant assessment of the fate, physicochemical behavior and impacts of W(0) and WO3 nanoparticles in freshwater ecosystems. These nanoparticles might be released from energy technology life cycle. To this end, complementary experimental approaches were adopted. We used aquatic mesocosms to reproduce realistic contamination scenarios in terms of contaminant dose of W nanoparticles, exposure duration and complexity of simulated ecosystems. By combining chemical analysis techniques (ICP-MS) and spectroscopic methods (XAS HERDF), we were able to study the speciation of tungsten (W) and tungsten trioxide (WO3) particles in lentic ecosystems and the associated effects. In order to gain a more detailed understanding of W transformation mechanisms, mesocosm studies were combined with studies using microfluidic cells to provide information on W transformation mechanisms and kinetics in ecosystems. The results of our work highlight the persistence of tungsten in the water column of mesocosms, underlining the high exposure of planktonic ecological niches to this contaminant, as well as its possible transfer to higher trophic levels. In addition, Parameters such as pH, conductivity, dissolved O2, redox potential and concentrations of pickoplancton and pico-benthos in mesocosms were not altered, and no acute toxicity was detected in aquatic vegetation or gastropods. However, in the case of WO3 nanoparticles, certain markers of toxicity towards planktonic organisms were noticed, unlike in the case of W nanoparticles, where no impact was observed. The differences in impact between the two types of nanoparticles, which exhibit similar physico-chemical behavior (persistence in the water column, strong dissolution and polymerization), are potentially due to differences in size, speciation and physicochemical properties.