Soutenance de thèse d'Olivier Bochet (Géosciences Rennes)


 AHLeGall    08/12/2017 : 22:55

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Le vendredi 8 décembre 2017 à 14:00, salle de conf OSUR (Bât.14B, Campus de Beaulieu, Université de Rennes 1), Olivier Bochet soutient sa thèse intitulée "Caractérisation des hot spots de réactivité biogéochimique dans les eaux souterraines"

Le vendredi 8 décembre 2017 à 14:00, salle de conf OSUR (Bât.14B, Campus de Beaulieu, Université de Rennes 1), Olivier Bochet soutient sa thèse intitulée "Caractérisation des hot spots de réactivité biogéochimique dans les eaux souterraines"

Devant le jury composé de :

- Hélène PAUWELS : Directrice de la Recherche au BRGM (rapporteure)
- Richard MARTEL : Professeur,INRS-ETE - Québec, Canada (rapporteur)
- Florence PLOETZE : Maître de conférence à l'Université de Strasbourg (examinatrice)
- Khalil HANNA : Professeur à ENSC Rennes (examinateur)
- Tom BATTIN : Professeur à l'EPFL - Lausanne, Suisse (examinateur)
- Massimo ROLLE : Professeur associé, DTU Environment, Danemark (examinateur)
- Tanguy LE BORGNE : Physicien, Université de Rennes 1 (Directeur de thèse)
- Luc AQUILINA : Professeur, Université de Rennes 1 (Directeur de thèse)



Résumé
Les processus microbiens ont une importance déterminante dans la dynamique des processus
réactifs dans les eaux souterraines. La compréhension de la variabilité spatiale et temporelle de ces
phénomènes, et le développement de méthodes expérimentales de terrain, ouvrent de nouveaux
champs de recherches et d’applications allant de la remédiation des aquifères contaminés à la
compréhension des grands cycles biogéochimiques naturels.
Dans le premier volet de cette thèse nous présentons des observations de terrain permettant de
comprendre le rôle des fractures sur la formation d’un « hot spot » d’activité microbienne en
profondeur. Du fait de leur forte réactivité, ces « hot spots » peuvent dominer la dynamique
biogéochimique des milieux souterrains, malgré leur faible extension spatiale. Nous avons ainsi
analyser les conditions de formation d'un tapis microbien par des bactéries ferro-oxydantes à 60
mètres de profondeur sur l’observatoire de Ploemeur (réseau H+) alors que ces phénomènes ont été
observé jusqu’à présent en surface. Les résultats de cette étude montrent que des circulations
hétérogènes, liées à la structure des milieux fracturés, créent des zones mélanges entre des eaux
riches en fer et des eaux oxygénées, à l’origine de ce hot spot microbien.
Le deuxième volet de ce travail de thèse a été consacré au développement d'une méthode innovante
pour la mesure en continu de l'activité microbienne dans les eaux souterraines. La méthode est
basée sur l'utilisation de la Fluoréscéine DiAcétate (FDA) dont le produit de réaction peut être
mesuré en continu par un fluorimètre de terrain. Après avoir testé et validé les protocoles sur des
solutions enzymatiques et des eaux naturelles en laboratoire, nous avons mis en oeuvre cette
technique sur le terrain au cours d'expériences de traçages réactifs. Un modèle cinétique nous a
permis d'approcher les résultats obtenus en laboratoire, et de comparer nos résultats de terrain aux
calibrations effectuées in vitro. Cette méthode ouvre ainsi de nouvelles perspectives pour la
caractérisation des processus biogéochimiques sur le terrain.
Abstract
Microbial processes play a key role in controlling biogeochemical reactivity in groundwater. The
understanding of the spatial and temporal variability of these phenomena and the development of
novel experimental field methods, has opened new fields of research and applications, ranging from
groundwater remediation to understanding of global biochemical cycles.
In the first part of this thesis, we present field observations providing new insights on the role of
fractures in the formation of a hot spot of microbial activity. Because of their large reactivity, these
hot spots can dominate the biogeochemical dynamics of subsurface systems, despite their small
spatial extent. We have thus analyzed the conditions for the formation of a microbial mat composed
of iron-oxidizing bacteria at 60 meters depth in the Ploemeur fractured rock observatory (H+
network) while these phenomena are usually observed at the surface. These results show that
heterogeneous flowpaths, linked to the structure of fractured media, create mixing zones between
iron rich water and oxygen rich water, at the origin of the microbial hot spot.
The second part of this work was devoted to the development of a novel method for a continuous
measurement of microbial activity in groundwater. The method is based on the use of Fluorescein
DiAcetate (FDA) whose product of reaction can be measured continuously by a field fluorimeter.
After testing and validating protocols in the lab on enzymatic solutions and natural water, we have
implemented this technic in the field in reactive tracer test experiments. A kinetic model allowed us
to interpret the lab results, and to compare them to the field kinetics. This method thus opens new
perspectives for the characterization of biogeochemical processes in the field.



Contact OSUR :
Olivier Bochet (Géosciences Rennes) / @




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