Expertise sur 3 masses d’eau de la Réunion (étangs de Saint-Paul et du Gol) et de Martinique (étang des Salines) : typologie et surveillance DCE

Trois masses d’eau situées sur le littoral de l’île de la Réunion et de la Martinique présentent des fonctionnements et des caractéristiques atypiques, ce qui pose actuellement des difficultés dans le cadre de l’application de la DCE. Les deux masses d’eau réunionnaises, l’étang du Gol et l’étang de Saint-Paul, sont actuellement identifiées en tant que plans d’eau au titre de la DCE. La masse d’eau martiniquaise, l’étang des Salines, est quant à elle identifiée en tant que masse d’eau de transition. L’objectif de cette étude est d’apporter une expertise, sur la base des données disponibles et des échanges avec les experts locaux et nationaux, concernant : · la typologie des masses d’eau, · les paramètres chimiques, physico-chimiques et biologiques pertinents à suivre dans le cadre de la surveillance DCE, · des pistes de travail pour consolider des grilles de diagnostic sur les masses d’eau. Cette expertise s’appuie également sur les retours d’expériences et les études réalisées dans le cadre de la mise en oeuvre de la DCE sur les lagunes des bassins Rhône Méditerranée et Corse, dont la morphologie et le fonctionnement se rapprochent des trois masses d’eau étudiées. L’analyse des données et études fournies sur les étangs réunionnais du Gol et de Saint-Paul conduit à poser la question de la pertinence de leur maintien dans le référentiel des masses d’eau au titre de la DCE. Si le choix est cependant fait de conserver ces étangs en tant que masses d’eau DCE, leurs caractéristiques correspondraient à la typologie des eaux de transition et à la gamme de salinité oligohaline. Des recommandations sont formulées en termes d’études complémentaires visant à préciser le fonctionnement hydrologique de ces étangs et de priorisation des suivis de leur qualité physico-chimique et biologique, pour aboutir à une surveillance DCE pérenne. Les recommandations formulées à partir des données fournies sur l’étang martiniquais des Salines concernent l’évaluation des pressions anthropiques pesant sur cette masse d’eau, la priorisation des suivis de sa qualité chimique, physico-chimique et biologique dans le cadre de la surveillance DCE. Des pistes sont également données pour l’élaboration et la consolidation de grilles de diagnostic adaptées à cet étang.

Recherches physico-chimiques, faites sur la pile; sur la préparation chimique et les propriétés du potassium et du sodium; sur la décomposition de l'acide boracique; sur les acides fluorique, muriatique et muriatique oxigéné; sur l'action chimique de la lumière; sur l'analyse végétale et animale, etc.,

Mode of access: Internet.

Élaboration d’un simulateur de gravure par plasma de haute densité basé sur une approche cellulaire pour l’étude de profils dans divers matériaux

La réalisation de dispositifs à des dimensions sous-micrométriques et nanométriques demande une maîtrise parfaite des procédés de fabrication, notamment ceux de gravure. La réalisation des ces dispositifs est complexe et les exigences en termes de qualité et de géométrie des profils de gravure imposent de choisir les conditions opératoires les mieux adaptées. Les simulations de l'évolution spatio-temporelle des profils de gravure que nous proposons dans cette thèse s'inscrivent parfaitement dans ce contexte. Le simulateur que nous avons réalisé offre la possibilité de mieux comprendre les processus qui entrent en jeu lors de la gravure par plasma de profils dans divers matériaux. Il permet de tester l'influence des paramètres du plasma sur la forme du profil et donc de déterminer les conditions opératoires optimales. La mise au point de ce simulateur s'appuie sur les concepts fondamentaux qui gouvernent la gravure par plasma. À partir de l'état des lieux des différentes approches numériques pouvant être utilisées, nous avons élaboré un algorithme stable et adaptable permettant de mettre en évidence l'importance de certains paramètres clés pour la réalisation de profils de gravure par un plasma à haute densité et à basse pression. Les capacités de cet algorithme ont été testées en étudiant d'une part la pulvérisation de Si dans un plasma d'argon et d'autre part, la gravure chimique assistée par les ions de SiO2/Si dans un plasma de chlore. Grâce aux comparaisons entre profils simulés et expérimentaux, nous avons montré l'importance du choix de certains paramètres, comme la nature du gaz utilisé et la pression du plasma, la forme initiale du masque, la sélectivité masque/matériau, le rapport de flux neutre/ion, etc. Nous avons aussi lié ces paramètres à la formation de défauts dans les profils, par exemple celle de facettes sur le masque, de parois concaves, et de micro-tranchées. Enfin, nous avons montré que le phénomène de redépôt des atomes pulvérisés entre en compétition avec la charge électrique de surface pour expliquer la formation de profils en V dans le Pt pulvérisé par un plasma d'argon.

Simulation de profils de gravure et de dépôt à l’échelle du motif pour l’étude des procédés de microfabrication utilisant une source plasma de haute densité à basse pression

En lien avec l’avancée rapide de la réduction de la taille des motifs en microfabrication, des processus physiques négligeables à plus grande échelle deviennent dominants lorsque cette taille s’approche de l’échelle nanométrique. L’identification et une meilleure compréhension de ces différents processus sont essentielles pour améliorer le contrôle des procédés et poursuivre la «nanométrisation» des composantes électroniques. Un simulateur cellulaire à l’échelle du motif en deux dimensions s’appuyant sur les méthodes Monte-Carlo a été développé pour étudier l’évolution du profil lors de procédés de microfabrication. Le domaine de gravure est discrétisé en cellules carrées représentant la géométrie initiale du système masque-substrat. On insère les particules neutres et ioniques à l’interface du domaine de simulation en prenant compte des fonctions de distribution en énergie et en angle respectives de chacune des espèces. Le transport des particules est effectué jusqu’à la surface en tenant compte des probabilités de réflexion des ions énergétiques sur les parois ou de la réémission des particules neutres. Le modèle d’interaction particule-surface tient compte des différents mécanismes de gravure sèche telle que la pulvérisation, la gravure chimique réactive et la gravure réactive ionique. Le transport des produits de gravure est pris en compte ainsi que le dépôt menant à la croissance d’une couche mince. La validité du simulateur est vérifiée par comparaison entre les profils simulés et les observations expérimentales issues de la gravure par pulvérisation du platine par une source de plasma d’argon.

Étude de la cinétique et des dommages de gravure par plasma de couches minces de nitrure d’aluminium

Une étape cruciale dans la fabrication des MEMS de haute fréquence est la gravure par plasma de la couche mince d’AlN de structure colonnaire agissant comme matériau piézoélectrique. Réalisé en collaboration étroite avec les chercheurs de Teledyne Dalsa, ce mémoire de maîtrise vise à mieux comprendre les mécanismes physico-chimiques gouvernant la cinétique ainsi que la formation de dommages lors de la gravure de l’AlN dans des plasmas Ar/Cl2/BCl3. Dans un premier temps, nous avons effectué une étude de l’influence des conditions opératoires d’un plasma à couplage inductif sur la densité des principales espèces actives de la gravure, à savoir, les ions positifs et les atomes de Cl. Ces mesures ont ensuite été corrélées aux caractéristiques de gravure, en particulier la vitesse de gravure, la rugosité de surface et les propriétés chimiques de la couche mince. Dans les plasmas Ar/Cl2, nos travaux ont notamment mis en évidence l’effet inhibiteur de l’AlO, un composé formé au cours de la croissance de l’AlN par pulvérisation magnétron réactive et non issu des interactions plasmas-parois ou encore de l’incorporation d’humidité dans la structure colonnaire de l’AlN. En présence de faibles traces de BCl3 dans le plasma Ar/Cl2, nous avons observé une amélioration significative du rendement de gravure de l’AlN dû à la formation de composés volatils BOCl. Par ailleurs, selon nos travaux, il y aurait deux niveaux de rugosité post-gravure : une plus faible rugosité produite par la présence d’AlO dans les plasmas Ar/Cl2 et indépendante de la vitesse de gravure ainsi qu’une plus importante rugosité due à la désorption préférentielle de l’Al dans les plasmas Ar/Cl2/BCl3 et augmentant linéairement avec la vitesse de gravure.

A physico-chemical characterisation of particulate emissions from a compression ignition engine : the influence of biodiesel feedstock

This study undertook a physico-chemical characterisation of particle emissions from a single compression ignition engine operated at one test mode with 3 biodiesel fuels made from 3 different feedstocks (i.e. soy, tallow and canola) at 4 different blend percentages (20%, 40%, 60% and 80%) to gain insights into their particle-related health effects. Particle physical properties were inferred by measuring particle number size distributions both with and without heating within a thermodenuder (TD) and also by measuring particulate matter (PM) emission factors with an aerodynamic diameter less than 10 μm (PM10). The chemical properties of particulates were investigated by measuring particle and vapour phase Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) and also Reactive Oxygen Species (ROS) concentrations. The particle number size distributions showed strong dependency on feedstock and blend percentage with some fuel types showing increased particle number emissions, whilst others showed particle number reductions. In addition, the median particle diameter decreased as the blend percentage was increased. Particle and vapour phase PAHs were generally reduced with biodiesel, with the results being relatively independent of the blend percentage. The ROS concentrations increased monotonically with biodiesel blend percentage, but did not exhibit strong feedstock variability. Furthermore, the ROS concentrations correlated quite well with the organic volume percentage of particles – a quantity which increased with increasing blend percentage. At higher blend percentages, the particle surface area was significantly reduced, but the particles were internally mixed with a greater organic volume percentage (containing ROS) which has implications for using surface area as a regulatory metric for diesel particulate matter (DPM) emissions.

Physico-chemical/biological properties of tripolyphosphate cross-linked chitosan based

In this study, chitosan-PEO blend, prepared in a 15 M acetic acid, was electrospun into nanofibers (~ 78 nm diameter) with bead free morphology. While investigating physico-chemical parameters of blend solutions, effect of yield stress on chitosan based nanofiber fabrication was clearly evidenced. Architectural stability of nanofiber mat in aqueous medium was achieved by ionotropic cross-linking of chitosan by tripolyphosphate (TPP) ions. The TPP cross-linked nanofiber mat showed swelling up to ~ 300 % in 1h and ~ 40 % degradation during 30 d study period. 3T3 fibroblast cells showed good attachment, proliferation and viability on TPP treated chitosan based nanofiber mats. The results indicate non-toxic nature of TPP cross-linked chitosan based nanofibers and their potential to be explored as a tissue engineering matrix.

Synthesis and physico-chemical properties of diruthenium(III, II) tetra-aryl carboxylato compounds

Monochloro-tetra-μ-aryl-carboxylatodiruthenium(III, II) compounds Ru2Cl (O2CAr)4 (Ar = -C6H5; -C6H4-p-OCH3), are prepared and characterized. The compounds have magnetic moments that correspond to three unpaired spins per dimer. The Rusingle bondRu bond order is 2.5 and the ground electronic configuration is σ2π4δ2(δ*π*)3. The visible spectral band is observed at ca 450 nm along with a shoulder near 580 nm in DMF solution. The compounds undergo a one-electron Ru(III)Ru(II) → Ru(II)Ru(II) quasi-reversible reduction in DMF near 0.0 V vs sce.

Digestion capasity, nutrient digestibilities and physico-chemical conditions in the intestine influenced by the age of growing turkeys

Six experiments have been conducted to examine digestibility and feeding value of domestic Finnish fibre-rich cereals (barley and oats as compared to maize and wheat) and protein sources (rapeseed meal and cake, peas, faba beans, lupin seeds) for growing turkeys and to investigate effects of age of the birds (from 3 to 12 weeks of age) on digestion process and estimated nutrient digestibility and energy values. Besides, an objective of the study was to test applications of digestibility research methodology for turkeys. Total tract digestibility and apparent metabolizable energy (AME) was assayed in experimental cages using excreta collection, and a slaughter method was applied to sample small intestinal digesta for determination of apparent ileal crude protein digestibility (AICPD), jejuno-duodenal digesta viscosity and caecal volatile fatty acid (VFA) concentration. Digesta viscosity decreased and caecal VFA production increased with age of growing turkeys. Digesta retention times in the small intestine were generally longer in the older birds than in the younger ones. Crude fat digestibility and AME increased with age of growing turkeys, especially with viscous diets. AICPD seemed to decrease with age in most cases. Supplementation with β-gucanase-xylanase decreased viscosity, improved crude fat digestibility and metabolizable energy value and increased VFA production especially in barley-fed turkeys and especially in the young birds. Poor protein digestibility and low energy value of rapeseed meal and rapeseed cake decreased their feeding value for turkeys. In addition, a typical goitrogenic effect of rapeseed feeding was detected. Use of legume seeds as feed for growing turkeys is limited mostly by the low energy value in lupin seeds and the low ileal protein and amino acid digestibility in faba beans. Digestibility of fibre-rich protein sources was not improved with age of the turkeys. Euthanizing the turkeys for AICPD determination by carbon dioxide and bleeding led to lower digestibility values than mechanical stunning and cervical dislocation, suggesting inferiority of carbon dioxide stunning in experimental use. Comparison of AICPD and AME results obtained using different markers showed that considerable differences may occur, especially on total tract level, when acid-insoluble ash gave considerably lower AME values than titanium dioxide and chromic oxide.

A chitotetrose specific lectin from Luffa acutangula :Physico-chemical properties and the assignment of orientation of sugars in the lectin binding site

A chitooligosaccharide specific lectin (Luffa acutangula agglutinin) has been purified from the exudate of ridge gourd fruits by affinity chromatography on soybean agglutininglycopeptides coupled to Sepharose-6B. The affinity purified lectin was found homogeneous by polyacrylamide gel electrophoresis, in sodium dodecyl sulphate-polyacrylamide gels, by gel filtration on Sephadex G-100 and by sedimentation velocity experiments. The relative molecular weight of this lectin is determined to be 48,000 ± 1,000 by gel chromatography and sedimentation equilibrium experiments. The sedimentation coefficient (S20, w) was obtained to be 4·06 S. The Stokes’ radius of the protein was found to be 2·9 nm by gel filtration. In sodium dodecyl sulphate-polyacrylamide gel electrophoresis the lectin gave a molecular weight of 24,000 in the presence as well as absence of 2-mercaptoethanol. The subunits in this dimeric lectin are therefore held by non-covalent interactions alone. The lectin is not a glycoprotein and circular dichroism spectral studies indicate that this lectin has 31% α-helix and no ß-sheet. The lectin is found to bind specifically to chitooligosaccharides and the affinity of the lectin increases with increasing oligosaccharide chain length as monitored by near ultra-violetcircular dichroism and intrinsic fluorescence titration. The values of ΔG, ΔΗ and ΔS for the binding process showed a pronounced dependence on the size of the oligosaccharide. The values for both ΔΗ and ΔS show a significant increase with increase in the oligosaccharide chain length showing that the binding of higher oligomers is progressively more favoured thermodynamically than chitobiose itself. The thermodynamic data is consistent with an extended binding site in the lectin which accommodates a tetrasaccharide. Based on the thermodynamic data, blue shifts and fluorescence enhancement, spatial orientation of chitooligosaccharides in the combining site of the lectin is assigned.

Food and Indoor Air Isolated Bacillus Non-Protein Toxins: : Structures, Physico-Chemical Properties and Mechanisms of Effects on Eukaryotic Cells

We report here the structures and properties of heat-stable, non-protein, and mammalian cell-toxic compounds produced by spore-forming bacilli isolated from indoor air of buildings and from food. Little information is available on the effects and occurrence of heat-stable non-protein toxins produced by bacilli in moisture-damaged buildings. Bacilli emit spores that move in the air and can serve as the carriers of toxins, in a manner similar to that of the spores of toxic fungi found in contaminated indoor air. Bacillus spores in food cause problems because they tolerate the temperatures applied in food manufacture and the spores later initiate growth when food storage conditions are more favorable. Detection of the toxic compounds in Bacillus is based on using the change in mobility of boar spermatozoa as an indicator of toxic exposure. GC, LC, MS, and nuclear magnetic resonance NMR spectroscopy were used for purification, detection, quantitation, and analysis of the properties and structures of the compounds. Toxicity and the mechanisms of toxicity of the compounds were studied using boar spermatozoa, feline lung cells, human neural cells, and mitochondria isolated from rat liver. The ionophoric properties were studied using the BLM (black-lipid membrane) method. One novel toxin, forming ion channels permeant to K+ > Na+ > Ca2+, was found and named amylosin. It is produced by B. amyloliquefaciens isolated from indoor air of moisture-damaged buildings. Amylosin was purified with an RP-HPLC and a monoisotopic mass of 1197 Da was determined with ESI-IT-MS. Furthermore, acid hydrolysis of amylosin followed by analysis of the amino acids with the GS-MS showed that it was a peptide. The presence of a chromophoric polyene group was found using a NMR spectroscopy. The quantification method developed for amylosin based on RP-HPLC-UV, using the macrolactone polyene, amphotericin B (MW 924), as a reference compound. The B. licheniformis strains isolated from a food poisoning case produced a lipopeptide, lichenysin A, that ruptured mammalian cell membranes and was purified with a LC. Lichenysin A was identified by its protonated molecules and sodium- and potassium- cationized molecules with MALDI-TOF-MS. Its protonated forms were observed at m/z 1007, 1021 and 1035. The amino acids of lichenysin A were analyzed with ESI-TQ-MS/MS and, after acid hydrolysis, the stereoisomeric forms of the amino acids with RP-HPLC. The indoor air isolates of the strain of B. amyloliquefaciens produced not only amylosin but also lipopeptides: the cell membrane-damaging surfactin and the fungicidal fengycin. They were identified with ESI-IT-MS observing their protonated molecules, the sodium- and potassium-cationized molecules and analysing the MS/MS spectra. The protonated molecules of surfactin and fengycin showed m/z values of 1009, 1023, and 1037 and 1450, 1463, 1493, and 1506, respectively. Cereulide (MW 1152) was purified with RP-HPLC from a food poisoning strain of B. cereus. Cereulide was identified with ESI-TQ-MS according to the protonated molecule observed at m/z 1154 and the ammonium-, sodium- and potassium-cationized molecules observed at m/z 1171, 1176, and 1192, respectively. The fragment ions of the MS/MS spectrum obtained from the protonated molecule of cereulide at m/z 1154 were also interpreted. We developed a quantification method for cereulide, using RP-HPLC-UV and valinomycin (MW 1110, which structurally resembles cereulide) as the reference compound. Furthermore, we showed empirically, using the BLM method, that the emetic toxin cereulide is a specific and effective potassium ionophore of whose toxicity target is especially the mitochondria.