Détermination de la spéciation du samarium dans l'environnement

Les éléments de terres rares (REEs) sont de plus en plus utilisés dans une multitude d’applications, notamment la fabrication d’aimants, de batteries rechargeables et les écrans de téléviseurs. Ils sont pour la plupart des métaux trivalents peu solubles dans les eaux naturelles. Comme pour les métaux divalents, le risque écologique des REEs est très probablement étroitement lié à leurs spéciations chimiques. Cependant, le comportement du samarium (Sm) dans les matrices environnementales est très peu connu et il n'existe actuellement aucune technique pour évaluer sa spéciation chimique. Dans cette optique, la technique d'échange d'ions (IET) sur la résine Dowex a été optimisée pour mesurer le samarium libre en solution. Les temps d'équilibre ont d'abord été déterminés pour des solutions tamponnées de samarium (Sm 6,7x10-8 M ; MES 1,0 mM M ; pH 6,0) en présence du nitrate de sodium (de 0,01M à 0,5 M). Pour ces diverses forces ioniques, l’équilibre thermodynamique n’est atteint que pour NaNO3 0,5M. Un autre mode d’utilisation de la résine (mode dynamique) a donc été développé pour tenir compte des conditions environnementales et évaluer efficacement le samarium libre. Les impacts des ligands organiques tels le NTA, l’EDTA, le citrate, l’acide malique et l’acide fulvique Suwannee River Standard I (SRFA) ont été étudiés par l’IET en mode dynamique. Une grande corrélation a été trouvée plus entre les taux d’accumulation de samarium sur la résine d’échange pour différents rapports NTA : Sm, EDTA : Sm, SRFA : Sm et le samarium libre. Par contre, aucune corrélation significative n’a été observée pour les ligands citrate et acide malique compte tenu des complexes qu’ils forment avec le samarium et qui s’adsorbent aussi sur la résine Dowex. Les concentrations Sm3+ mesurées par la technique IET ont été fortement corrélées avec celles prédites par le modèle WHAM 7.0 en utilisant la constante de stabilité obtenue par titration de SRFA par extinction de la fluorescence. Par ailleurs, la formation de colloïdes de samarium en fonction du pH influe grandement sur la détermination du samarium libre et doit être prise en compte dans la spéciation du samarium. L'IET assisté par des techniques auxiliaires comme le dosage par extinction de la fluorescence et le SP-ICPMS pourrait être une technique utile pour évaluer les concentrations de Sm biodisponible dans les eaux naturelles.

La part illisible. L’invention de la mort chez Hubert Aquin

Collection : Études

Amplification d’impulsions brèves de haute énergie par effet Raman stimulé dans les fibres optiques

Le développement au cours des dernières décennies de lasers à fibre à verrouillage de modes permet aujourd’hui d’avoir accès à des sources fiables d’impulsions femtosecondes qui sont utilisées autant dans les laboratoires de recherche que pour des applications commerciales. Grâce à leur large bande passante ainsi qu’à leur excellente dissipation de chaleur, les fibres dopées avec des ions de terres rares ont permis l’amplification et la génération d’impulsions brèves de haute énergie avec une forte cadence. Cependant, les effets non linéaires causés par la faible taille du faisceau dans la fibre ainsi que la saturation de l’inversion de population du milieu compliquent l’utilisation d’amplificateurs fibrés pour l’obtention d’impulsions brèves dont l’énergie dépasse le millijoule. Diverses stratégies comme l’étirement des impulsions à des durées de l’ordre de la nanoseconde, l’utilisation de fibres à cristaux photoniques ayant un coeur plus large et l’amplification en parallèle ont permis de contourner ces limitations pour obtenir des impulsions de quelques millijoules ayant une durée inférieure à la picoseconde. Ce mémoire de maîtrise présente une nouvelle approche pour l’amplification d’impulsions brèves utilisant la diffusion Raman des verres de silice comme milieu de gain. Il est connu que cet effet non linéaire permet l’amplification avec une large bande passante et ce dernier est d’ailleurs couramment utilisé aujourd’hui dans les réseaux de télécommunications par fibre optique. Puisque l’adaptation des schémas d’amplification Raman existants aux impulsions brèves de haute énergie n’est pas directe, on propose plutôt un schéma consistant à transférer l’énergie d’une impulsion pompe quasi monochromatique à une impulsion signal brève étirée avec une dérive en fréquence. Afin d’évaluer le potentiel du gain Raman pour l’amplification d’impulsions brèves, ce mémoire présente un modèle analytique permettant de prédire les caractéristiques de l’impulsion amplifiée selon celles de la pompe et le milieu dans lequel elles se propagent. On trouve alors que la bande passante élevée du gain Raman des verres de silice ainsi que sa saturation inhomogène permettent l’amplification d’impulsions signal à une énergie comparable à celle de la pompe tout en conservant une largeur spectrale élevée supportant la compression à des durées très brèves. Quelques variantes du schéma d’amplification sont proposées, et leur potentiel est évalué par l’utilisation du modèle analytique ou de simulations numériques. On prédit analytiquement et numériquement l’amplification Raman d’impulsions à des énergies de quelques millijoules, dont la durée est inférieure à 150 fs et dont la puissance crête avoisine 20 GW.

Vers une compréhension mécanistique de la biocatalyse des composés pharmaceutiques dans des matrices complexes par traitement fongique (Trametes hirsuta)

La présence des contaminants organiques dans l’environnement est une problématique aux enjeux aussi bien scientifiques que politiques. Le caractère diffus et continu (différentes et multiples sources) de cette contamination ne permet pas à ces molécules biologiquement actives d’être soumises à une législation. Ces molécules, pouvant être très récalcitrantes, ne sont pas systématiquement éliminées par les systèmes de traitement des eaux conventionnels. Actuellement, de nouveaux procédés biotechnologiques basés sur des enzymes extracellulaires (e.g. Laccase) ou des champignons lignivores permettent l’élimination des composés les plus récalcitrants. Notre compréhension des mécanismes impliqués dans cette élimination reste incomplète. En effet, la biosorption et l’activité des enzymes extracellulaire sont les mécanismes les plus souvent mis en avant pour expliquer l’efficacité des procédés d’élimination fongique, mais ne sont pas capables d’expliquer les performances obtenues pour certains composés pharmaceutiques. Ces lacunes dans nos connaissances sur les mécanismes responsables de l’élimination fongique des contaminants organiques sont un frein à la pleine exploitation de ces procédés de traitement. De plus, il est forcé d’admettre qu’un grand nombre de travaux portant sur l’élimination fongique de contaminants organiques ont été réalisés dans des conditions de hautes concentrations, qui peuvent être peu représentatives des matrices environnementales. Ainsi, les effets observés à plus forte concentration peuvent etre le résultat dû au stress de l’organisme au contact des contaminants (toxicités). Cette thèse adresse deux questions ; ainsi quelle est l’influence des concentrations traces sur de tels procédés ? Et comment expliquer l’élimination de certains contaminants organiques lors des traitements fongiques ? Afin d’apporter des éléments de réponse sur les mécanismes mis en jeux lors de l’élimination fongique, les travaux présentés ici ont été réalisés sur un modèle de champignon lignivore connu pour ses propriétés en bioremediation. Dans un premier temps, un développement analytique permettant la quantification d’une sélection de contaminants organiques à l’état de traces a été réalisé. Cette méthode a permis d’effectuer des analyses de ces molécules à partir d’un seul échantillon environnemental de faible biomasse et à partir d’une seule injection instrumentale. Les résultats de cette thèse démontrent que l’élimination fongique de contaminants organiques résulte de mécanismes plus complexes que précédemment décrits. Notamment, la dégradation est fortement dépendante d’une étape initiale d’internalisation du contaminant par l’organisme ciblé et de la dégradation intracellulaire. Les mécanismes impliqués peuvent ainsi donnés lieux à des réactions de conjugaison intracellulaire des molecules (glucuronide, glutathione). Les résultats démontrent également que ces procédés d’élimination fongique sont efficaces sur une large gamme de concentration en contaminants organiques. Cependant, les faibles concentrations modifient les propriétés physico-chimiques et biologiques de l’organisme testé (i.e. un changement de la morphologie et du profil de la production enzymatique). La réponse biologique n’étant pas directement proportionnelle a l’exposition en contaminant. Cette étude a permis d’accroitre notre compréhension des mécanismes impliqués dans la dégradation fongique de contaminants organiques. Ceci ouvre la voie à de nouvelles études portant sur les interactions entre processus intra — et extracellulaires. Cette thèse contribue également à l’amélioration des connaissances en offrant des outils de compréhension nécessaire à l’optimisation et au développement du potentiel de ces procédés biotechnologiques (ciblage et role des enzymes réeellement impliquées dans les réactions de biocatalyse).

Stratégies pédagogiques et leur effet sur la motivation et l’engagement des étudiants en sciences au collégial

Résumé : Cette recherche descriptive a pour origine une question de praticienne-chercheure : Quels sont les stratégies et les actes pédagogiques à privilégier par un enseignant en sciences au collégial, afin de stimuler la motivation des étudiants à s’engager dans leurs activités d’apprentissage? Les enjeux pédagogiques au niveau collégial sont d’importance. Les études scientifiques sont caractérisées par un grand nombre d’abandons, un faible niveau de motivation et d’engagement des étudiants dans leurs études et un taux de réussite sous les seuils visés. L’enseignant peut jouer un rôle-clef pour stimuler l’engagement des étudiants, tant par ses stratégies pédagogiques ou ses choix d’activité d’apprentissage que par le support qu’il peut apporter à l’apprenant. La particularité du milieu collégial, où se côtoient formation pré-universitaire et formation technique, n’a pas encore été étudiée, dans une perspective comparative sur la dynamique motivationnelle, en lien avec l’engagement dans une formation scientifique. L’objectif général de cette recherche est de décrire les perceptions des étudiants quant à leur motivation, selon différents actes et stratégies pédagogiques mis en place par les enseignants de deux programmes scientifiques au niveau collégial, soit le programme pré-universitaire Sciences de la nature et pour le programme Techniques de laboratoire, profil Biotechnologies. Chacun des 16 enseignants participants de biologie ou de physique des deux programmes ont été observés durant une ou deux séances de cours totalisant 58 heures d’enseignement, pour 29 groupes d’étudiants, de façon à identifier la stratégie pédagogique générale de la séance et les actes pédagogiques qui ont été concrétisés en classe. Les étudiants ont ensuite complété un questionnaire en ligne sur leurs perceptions en lien avec la motivation concernant ces stratégies et actes pédagogiques. Les questionnaires de 272 répondants ont été traité, analysés et interprétés, de façon à dresser un portrait de la dynamique motivationnelle par groupes de comparaison, par analyses statistiques et analyse qualitative des commentaires spontanés des répondants. Les étudiantes et étudiants de Biotechnologies ont des perceptions plus favorables à la motivation en accordant plus de valeur aux activités d’apprentissage que les répondants de Sciences de la nature. Ils ont également un désir d’engagement plus élevé. Les hommes de Biotechnologies se sentent significativement plus compétents que les femmes du même programme et les répondants des deux genres en Sciences de la nature, ils ont une plus grande facilité à participer aux activités d’apprentissage en classe et ne mentionnent que très peu d’émotions négatives en lien avec les activités de leurs séances de cours. Les étudiantes et étudiants des deux programmes ont des perceptions très diversifiées sur les activités d’apprentissage et stratégies pédagogiques; elles sont même opposées entre certains étudiants pour une même séance de cours, ce qui indique que d’offrir une bonne variété d’actes pédagogiques à chaque séance de cours est à privilégier pour stimuler la motivation du plus grand nombre.

L’enseignement stratégique des participes passés dans le cours Français des affaires Techniques de bureautique

Le cours Français des affaires est donné aux étudiantes et étudiants de première session en Techniques de bureautique au cégep de Lévis-Lauzon. Depuis plusieurs années, les enseignantes et enseignants ont observé, et ce, de façon récurrente, que plusieurs notions de grammaire ne sont pas maitrisées de manière satisfaisante pour pouvoir ainsi atteindre la compétence du cours qui est « Produire et traiter, linguistiquement, des textes français (00UZ) » (Gouvernement du Québec, 1999, p. 73). Le constat de l’inefficacité de nombreux exercices et des explications répétées relatives aux notions d’accord des participes passés jumelé à l’observation d’une bonne connaissance des règles de grammaire par les étudiantes et étudiants est à l’origine de ce travail qui consistait à expérimenter une nouvelle méthode pédagogique, soit l’enseignement stratégique de ces notions. Alors que les étudiantes et étudiants semblent connaitre les règles de grammaire par coeur, la correction des exercices, formatifs ou sommatifs, où seuls les accords sont accessibles à l’enseignante ou l’enseignant, révèle des lacunes. Le cadre de référence a d’ailleurs été établi autour de l’enseignement des participes passés ainsi que des principaux concepts de l’enseignement stratégique qui sont, entre autres, les connaissances antérieures, la psychologie cognitive de même que l’autoévaluation. C’est donc selon ces différents aspects que les activités d’enseignement et d’apprentissage pour les notions concernant les participes passés employés sans auxiliaire, avec l’auxiliaire être et avec l’auxiliaire avoir ont été construites. Pour être en mesure de répondre à l’objectif général ainsi qu’aux objectifs spécifiques de la recherche, c’est la recherche-expérimentation qui a été choisie comme type d’essai. En effet, ce sont 21 étudiantes et étudiants du cours Français des affaires dans le programme Techniques de bureautique du cégep de Lévis-Lauzon qui ont accepté de participer, à l’automne 2015, à l’expérimentation de l’enseignement stratégique. Les résultats obtenus ont révélé, entre autres, que les performances des étudiantes et étudiants semblent meilleures lorsque seule la réponse est évaluée. Par contre, quand la démarche, ou le cheminement, est pris en compte, certains accords sont exacts sans avoir le raisonnement juste. C’est donc dire que, dans un autre contexte, l’étudiante ou l’étudiant aurait fait le mauvais accord sans vraiment en connaitre la cause. De plus, nous voulions connaitre les perceptions des étudiantes et étudiants concernant cette nouvelle façon de faire, soit l’enseignement stratégique. Dans l’ensemble, la nouvelle stratégie pédagogique leur a plu. Ainsi, elles et ils se disent maintenant conscients de toutes les étapes à franchir afin de trouver la bonne manière d’accorder les participes passés et aussi des erreurs qu’elles et qu’ils font en les accordant. En somme, l’enseignement stratégique gagne à être mis de l’avant. Entre la connaissance d’une règle et le bon accord d’un participe passé, il y a des lacunes importantes qui doivent être corrigées. Le recours aux connaissances antérieures, à la validation d’un pas à pas et aussi le fait d’amener les étudiantes et étudiants à évaluer leurs apprentissages sont des éléments importants pour arriver à diminuer les fautes et ainsi espérer un éventuel transfert des apprentissages. C’est de cette façon que l’enseignement stratégique propose une démarche analytique et réflexive permettant d’accorder les participes passés.

Numerical simulation of fresh SCC flow in wall and beam elements using flow dynamics models

Abstract : Recently, there is a great interest to study the flow characteristics of suspensions in different environmental and industrial applications, such as snow avalanches, debris flows, hydrotransport systems, and material casting processes. Regarding rheological aspects, the majority of these suspensions, such as fresh concrete, behave mostly as non-Newtonian fluids. Concrete is the most widely used construction material in the world. Due to the limitations that exist in terms of workability and formwork filling abilities of normal concrete, a new class of concrete that is able to flow under its own weight, especially through narrow gaps in the congested areas of the formwork was developed. Accordingly, self-consolidating concrete (SCC) is a novel construction material that is gaining market acceptance in various applications. Higher fluidity characteristics of SCC enable it to be used in a number of special applications, such as densely reinforced sections. However, higher flowability of SCC makes it more sensitive to segregation of coarse particles during flow (i.e., dynamic segregation) and thereafter at rest (i.e., static segregation). Dynamic segregation can increase when SCC flows over a long distance or in the presence of obstacles. Therefore, there is always a need to establish a trade-off between the flowability, passing ability, and stability properties of SCC suspensions. This should be taken into consideration to design the casting process and the mixture proportioning of SCC. This is called “workability design” of SCC. An efficient and non-expensive workability design approach consists of the prediction and optimization of the workability of the concrete mixtures for the selected construction processes, such as transportation, pumping, casting, compaction, and finishing. Indeed, the mixture proportioning of SCC should ensure the construction quality demands, such as demanded levels of flowability, passing ability, filling ability, and stability (dynamic and static). This is necessary to develop some theoretical tools to assess under what conditions the construction quality demands are satisfied. Accordingly, this thesis is dedicated to carry out analytical and numerical simulations to predict flow performance of SCC under different casting processes, such as pumping and tremie applications, or casting using buckets. The L-Box and T-Box set-ups can evaluate flow performance properties of SCC (e.g., flowability, passing ability, filling ability, shear-induced and gravitational dynamic segregation) in casting process of wall and beam elements. The specific objective of the study consists of relating numerical results of flow simulation of SCC in L-Box and T-Box test set-ups, reported in this thesis, to the flow performance properties of SCC during casting. Accordingly, the SCC is modeled as a heterogeneous material. Furthermore, an analytical model is proposed to predict flow performance of SCC in L-Box set-up using the Dam Break Theory. On the other hand, results of the numerical simulation of SCC casting in a reinforced beam are verified by experimental free surface profiles. The results of numerical simulations of SCC casting (modeled as a single homogeneous fluid), are used to determine the critical zones corresponding to the higher risks of segregation and blocking. The effects of rheological parameters, density, particle contents, distribution of reinforcing bars, and particle-bar interactions on flow performance of SCC are evaluated using CFD simulations of SCC flow in L-Box and T-box test set-ups (modeled as a heterogeneous material). Two new approaches are proposed to classify the SCC mixtures based on filling ability and performability properties, as a contribution of flowability, passing ability, and dynamic stability of SCC.