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Géosciences Rennes
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Présentation de l’équipe Géochimie des eaux et des interfaces

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Membres de l’équipe

Responsable : Gérard Gruau (DR, CNRS)

Permanents : Mélanie Davranche (MC), Aline Dia (DR, CNRS), Emilie Jardé (CR, CNRS), Anne-Catherine Pierson-Wickmann (MC), Mathieu Pédrot (MC), Xavier Châtellier (CR, CNRS ; actuellement en détachement au Bureau Européen des Brevets)

Doctorants, Post-doctorants : Laurent Jeanneau (Post-Doc), Morgane Derrien (Doc), Thibault Lambert (Doc), Rémi Marsac (Doc).

Ingénieurs impliqués dans les projets de l’équipe : Odile Hénin (IE, CNRS), Martine Bouhnik-Le Coz (IE, CNRS), Patrice Petitjean (IE, CNRS).

Thèmes de recherche :

L’équipe "Géochimie des Eaux et des Interfaces" conduit des recherches sur les mécanismes d’acquisition de la composition chimique des eaux et le transfert des éléments aux interfaces sol-eau-bactérie. La démarche associe la caractérisation de systèmes naturels (sols, rivières, retenues), l’expérimentation ex-situ et in-situ, et la modélisation. Les recherches visent non seulement des cibles fondamentales comme la compréhension des mécanismes de complexation des éléments traces métalliques par les colloïdes organiques et minéraux, mais également des cibles opérationnelles comme la mise au point d’outils de diagnostic des sources de pollution dans les bassins versants et/ou de traçage de ces mêmes sources dans des environnements complexes comme les agro-hydrosystèmes ou le milieu côtier. Quatre thèmes spécifiques de recherche sont déclinés par l’équipe : • la bioréduction du fer et la dynamique des métaux traces libérés en solution ; • les mécanismes de complexation des Terres Rares par les phases minérales et organiques ; • les mécanismes de production et le traçage de la matière organique dissoute ; • la genèse, les propriétés et la dynamique des phases colloïdales dans les sols et les eaux.

Principaux résultats récents :

• La cristallinité des oxydes de fer du sol joue un rôle majeur sur leur dissolution réductive par bactéries et la libération des métaux traces associés (Arsenic, notamment). Des analyses XANES ont notamment montré que l’As(V) associés aux oxyhydroxydes de fer se réduisait en As(III), la proportion relative d’As(III) àla surface des oxyhydroxydes augmentant avec le temps pour la lépidocrocite, alors que cette proportion décroit dans le temps pour la ferrihydrite. Ces résultats ont pu être obtenus grâce àdes expérimentations conduites in-situ et ex-situ mettant en Å“uvre des dispositifs originaux en plaquette (Fakih et al., Applied Geochemistry, 23 : 3372-3383, 2008 ; Chemical Geology, 259, 290-303, 2009, voir Figure 1)

• Les spectres de Terres Rares des eaux organiques montrent une grande variabilité de formes, ce qui peut paraître surprenant eu égard àleur complexation par les mêmes molécules (substances humiques). En fait, ceci s’explique par l’existence de deux types de groupements fonctionnels àla surface des substances humiques, chacun ayant des constantes de complexation différentes pour les Terres Rares. Ceci a pu être mis en évidence grâce àdes expériences en laboratoire couplées àde la modélisation (Marsac et al., Geochimica et Cosmochimica Acta, 74 : 1749-1761, 2009 ; voir Figure 2).

• Les stéroïdes peuvent permettre de tracer le devenir des déjections animales apportées au sol. Ceci a été prouvé par l’analyse de sols agricoles amendés par du lisier de porc et dans lesquels la persistance de signatures en stéroïdes typiques des déjections porcines a été observée dix ans après l’arrêt des épandages (Jardé et al., Water, Air & Soil Pollution, 178:169-178, 2007 ; Jardé et al, Journal of Food and Agricultural Chemistry, 57 : 6950-6956. 2007 ; voir Figure 3).

• Les horizons organiques des sols des zones humides de fonds de vallée sont les principales sources de la matière organique dissoute véhiculée par les rivières. Ceci a pu être prouvé grâce àl’analyse et àla modélisation des circulation de l’eau et des flux chimiques associés dans le bassin-versant expérimental de Kervidy-Naizin (Morel et al., Hydrological Processes, 23 : 2888-2901, 2009 ; voir Figure 4)

Collaborations principales

- Collaborations nationales : LMTG (Toulouse), BioEMCo (Paris), CGS (Strasbourg), IMPMC et IPGP (Paris), G2R (Nancy), EEM/IPREM (Pau), Cemagref (Rennes), IFREMER (Plouzané), LPB (Angers), LBE (Narbonne), INRA (Rennes), Ecobio (Rennes), Costel (Rennes).

- Collaborations internationales : ETH Zürich et EMPA St Gallen (Suisse), Université de Moscou (Russie), Université d’Ottawa (Canada), Graig Venter Institute (USA), PNNL (USA), Université de Toronto (Canada), MIT Woods Hole Oceanography Institute (USA).

- Collaborations avec l’industrie : Veolia Eau, Minyvel Environnement, Setude.

Principaux contrats et projets

- Contrat ANR Jeune Chercheur "SURFREE" (resp. M. Davranche)
- Contrat DGCIS-Fonds interministériel de soutien aux projets de recherche et développement collaboratifs des pôles de compétitivité "MARQUOPOLEAU" (resp. E. Jardé)
- Contrat CNRS EC2CO CYTRIX "BIOREFE" (resp. A. Dia)
- Contrat Agence de l’Eau Loire-Bretagne, Région Bretagne, et Conseils Généraux de Bretagne "Origine de la pollution des captages de Bretagne par les matières organiques (resp. G. Gruau).