Processus biogéochimiques
Objectifs et plan du cours.
Année 1998-1999

L'objectif de ce cours est de transmettre aux étudiants des connaissances minimales sur un grand nombre des processus physiques, chimiques et biologiques les plus influents dans l'environnement hydrique. Il est évident que tous les processus ne pourront pas être passés en revue dans ces 11 séances, mais nous pensons que le panel proposé permettra aux étudiants d'accéder à la compréhension des "modèles de transferts de pollution dans les eaux et les sols". La modélisation est de plus en plus utilisée aujourd'hui pour synthétiser les connaissances très pointues relatives à certains compartiments des écosystèmes ; elle permet également de vérifier si la somme des connaissances spécialisées permet  de reconstituer la globalité du système, orientant ainsi les recherches vers de nouveaux domaines ou les manques ont été démontrés. Or, le partage de ces connaissances par des spécialistes (que deviendront les étudiants de DEA) leur demande tout de même un minimum de connaissances quant au fonctionnement des modèles. L'objectif de ce cours est justement de le fournir. Nous aborderons donc deux points principaux aux travers de nombreux exemples physiques, chimiques et biologiques, à savoir :

Le cours se déroule sous forme d'exposés magistraux. Au cours de la plupart des séances, des étudiants sont chargés de présenter deux cours exposés sur deux articles qu'ils auront lu dans les quinze jours précédents, et qui traitent d'un sujet proche de ceux qu'on aborde en séance. La discussion qui suit ces exposés est l'occasion de revenir sur des points qui seraient restés obscurs au cours des exposés magistraux.

Note : Ce plan est susceptible d'être modifié en fonction de l'avancement des cours et d'éventuelles indisponibilités. Il sera remis à jour régulièrement, pensez à le consulter pour connaître le sujet de la prochaine séance. Cependant, le contenu global du cours ne sera pas modifié, seuls d'éventuels décalages dans le temps par rapport au document ci-dessous sont envisagés.

Intervenants :
Jean-Marie Mouchel (CERGRENE)
Michel Robert (INRA et Ministère de l'Environnement)
Philippe Cambier (INRA)
May Balabanne (INRA)
 

Transport 1  
21 septembre, JMM		 Couplage transport/réaction ... Advection ... Diffusion et dispersion   
Description par boites (temps de séjour)
Transport 2  
5 octobre, JMM		 Ecoulement dans différents milieux, rivières et lacs ... Notions de base sur les méthodes numériques (équations aux dérivées partielles - transport - et équations différentielles - réactions chimiques et biologiques -) 
Articles exposés : 
Harleman D.R.F. & Thatcher M.L. (1974). Longitudinal dispersion and unsteady salinity intrusion in estuaries. La Houille Blanche, 1/2:25-33. 
Uncles R.J., Bale A.J., Howmand R.J.M., Morris A.W. & Elliott R.C.A. (1983). Salinity of surface water in a partially-mixed estuary, and its dispersion at low runoff. Oceanologica Acta, 6:289-296. 
Le sol comme interface  
12 octobre, MR		 Description complète d'un milieu en relation avec d'autres milieux (atmosphère, nappes, rivières)
Réactions et équilibres chimiques  
26 octobre, JMM		 Eléments de physique statistique pour aboutir aux équilibres chimiques.   
Exemples de détermination de constantes "chimiques" environnementales   
Chimie physique, force ioniques, activités, interface solide-liquide.
Carbone 1  
2 novembre, JMM		 Les multiples formes du carbone, pH et CO2. 
Cycle du carbone (planète, sol, rivière, lac, station d'épuration). 
Dégradation de la matière organique, cinétiques  enzymatiques, biofilms. Modèles (milieu naturel et/ou épuration). 
Articles exposés : 
Edeline F. (1981). Model of the river Sambre, Belgium. in "Models for Water Quality Management" A.K. Biswas Ed. Mac Graw Hill. 128-157 
Vollersten J. & Hvitved-Jacobsen T. (1998). Aerobic microbial transformations of resuspended sediments in combined sewers - A conceptual model. Water Science and Technology, 37:69-76. 
Carbone 2  
9 novembre, JMM		 Photosynthèse, production de carbone, facteurs limitant, agrégation de populations   
Problèmes posés par l'utilisation de modèles en recherche ou en gestion. 
Articles exposés : 
Sommer U., Gliwicz M., Lampert W. & Duncan A. (1986). The PEG model of seasonal succession of planktonic events in fresh waters. Arch. Hydrobiol, 106:433-471 
Garnier J., Billen G. & Coste M. (1995). Seasonal succession of diatoms and chlorophyceae in the drainage network of the river Seine : observations and modelling. Limnology and Oceanography, 40:750-765.
Métaux dans les sols  
16 novembre, PC		 Spéciation des métaux, Rôle du pH, du Eh, Adsorption. 
 
L'azote,  
23 novembre, MB + JMM		 Nitrification et dénitrification : des processus difficiles à discerner.   
Transformation de l'azote dans le sol et les végétaux.   
Bilans d'azote dans un bassin versant. 
Articles exposés : 
Balabane M. et Balesdent J. (1992). Input of fertilizer-derived labelled N to soil organic matter during a growing season to maize in the field. Soil Biology and Biochemistry, 24:89-96. 
Suwa Y., Imamura Y., Suzuki T., Tashiro T. et Urushikagawa Y., 1994. Ammonia-oxidizong bacteria with different sensitivities to (NH4)2SO4 in activated sludges. Water Research, 28:1523-1532.
Transport solide  
30 novembre, JMM		 Particules non cohésives, Shields and co. ... Vitesse de chute, floculation ... Erosion et resuspension des vases (cohésives) ... Exemples de modèles de transport solide
Phosphore  
7 décembre,  JMM		 Phosphore, spéciation et biodisponibilité ... Transformations RedOx dans les sédiments. 
Article exposé : 
Slomp C.P., Van Raaphorst W., Malshaert J.F.P., Kok A. et Sandee A.J.J. (1993). The effect of deposition of organic matter on phosphorus dynamics in experimental marine sediment systems. Hydrobiologia, 253:83-98.
Contrôle des connaissances  
14 décembre		 Planche sur un article distribué au cours de la scéance précédente ( 2 heures)  
Sunda W. et Huntsman S.A., 1998. Interactions among Cu2+, Zn2+ and Mn2+ in controlling cellular Mn, Zn and growth rate in the coastal algae Chlamydomonas. Limnology and Oceanography, 43:1055-1064. 
Questionnaire d'évaluation du cours (1 heure)
Supports de cours
 
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  1. Plan de cours
  2. Cours Transport (poly : équations différentielles, advection, dispersion, rivière et estuaire ....)
  3. "Temps de résidence et fonctions de transfert" (transparents)
  4. "Turbulence" (transparents)
  5. "De la physique aux équilibres chimiques (pour les -presque- nuls)" (poly)
  6. "Quelques éléments sur les enzymes" (poly)
  7. "Modélisation de la dégradation des matières organiques" (transparents)
  8. "Eléments sur la photosynthèse et le phytoplancton" (transparents)
  9. "Flux et transformations de l'azote" (transparents)
  10. "Elements sur des processus RedOx" (transparents)
  11. Correction de la composition et notes.

Si vous avez des questions à me poser n'hésitez pas à utiliser le courrier électronique : mouchel@cergrene.enpc.fr

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