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Activités de recherche

Mes travaux de recherche portent sur les contaminations de l’environnement par les activités minières et industrielles et leurs déchets associés présents pour l’essentiel sous forme de stériles et de scories lorsqu’ils sont soumis aux conditions atmosphériques. Ces contaminations représentent les stocks les plus importants de métaux ou métalloïdes potentiellement toxiques pour l’environnement en général, et les ressources en eaux ainsi que la chaîne alimentaire en particulier. Le risque majeur est une mobilisation vers l’aval au cours des processus d’altération supergène au sein des fractions dissoute et particulaire (sédiments et matières en suspension – MES). La détermination des processus d’altération qui affecte ce type de déchets polymétalliques ainsi que les véhicules de la contamination à l’aval tels que les sédiments, constitue actuellement un des thèmes majeurs de ma recherche.

Mon travail est dédié à la connaissance, dans des conditions environnementales définies, de la stabilité des phases solides porteuses de métaux/métalloïdes en milieu naturel et en laboratoire. Il s’appuie sur une approche multi-technique via des outils cristallochimiques et cristallographiques. La caractérisation physico-chimique des porteurs permet d’identifier in situ la distribution des contaminants et leurs relations, i.e. de pouvoir connaître les hétérogénéités chimiques et les micro-phases porteuses. La détermination de la spéciation solide est donc essentielle pour évaluer les risques de relargage des métaux/métalloïdes dans l’environnement. Elle concerne d’abord les termes sources de pollution comme les sulfures, porteurs primaires prépondérants au sein des stériles miniers et instables dans les conditions oxydantes de l’environnement. Ces porteurs primaires peuvent aussi correspondre à des silicates qui sont les phases dominantes au sein des scories polymétalliques. La déstabilisation des porteurs primaires au cours des processus d’altération génèrent des phases d’altération dites secondaires ou tertiaires (selon leur origine deutérique ou supergène) et représentent les termes plus évolués dans la rétention temporaire des métaux et métalloïdes au sein d’un système impacté.

Dans les systèmes anthropisés, plusieurs types d’objets (déchets issus de procédés industriels différents, sédiments, MES, sols) susceptibles d’être impactés ou de véhiculer la pollution sont considérés. De plus, divers contaminants sont étudiés – effet cocktail – (principalement As, Cu, Pb, Sb et Zn) permettant de montrer l’existence de rétentions préférentielles au sein de certaines phases hôtes (e.g., le rôle des oxyhydroxydes de Fe dans la rétention de As ou des sulfates et des hydroxydes de Mn dans celle du plomb) et de processus d’atténuation naturelle via des néo-formations de type hardpan. Dans cette optique, l’importance de la maturation cristallographique des «oxydes» de fer sur leur capacité de rétention a été soulignée. Les processus d’altération supergène sont aussi comparés au sein d’objets polymétalliques anthropisés, ou non, afin d’évaluer l’influence anthropique (e.g., présence de drainage acide minier, perturbations résultants de l’exploitation), principalement sur les cinétiques de réactions d’altération.

La stratégie d’étude développée est centrée sur les phases solides, mais elle intègre les résultats d’études sur l’évolution des solutions dans le milieu naturel et en laboratoire. Elle permet de discriminer les paramètres majeurs influençant la mobilité des potentiels contaminants, de comprendre le comportement des éléments au sein des porteurs authigènes et d’estimer leur réactivité dans le but de prédire le comportement des piégeurs à long terme

Compétences techniques et analytiques

Techniques de caractérisation du solide : DRX, MEB, µRaman, EPMA, PIXE, µXAFS et µDRX (synchrotron ALS)

Projets en cours

2012-2015 Projet national MetMin (financement AELB / FEDER EPL). Conséquences de la mobilité des métaux émis par d’anciens sites miniers sur la qualité des sédiments et impacts biologiques. Coordinatrice du projet : Dr A. Courtin-Nomade

2012-2015 Projet national MetOrg (financement AELB). Les polluants métalliques et organiques dans les sédiments du bassin de la Loire : sources et évolution spatio-temporelle. Coordinatrice du projet : Dr C. Grosbois

2013-2018 Chaire EDF / fondation partenariale de l’Université de Limoges, thématique qualité des sédiments dans des lacs de retenue

Activités pédagogiques

Responsable du parcours Biologie Générale – Sciences de la Terre et de l’Univers (BGSTU) de la Licence SV et du master SVT. Interventions CM/TD/TP en :

Licence 1 SVS, Géosciences et PPP

Licence 3 SVS, parcours BGSTU et BCE – Géochimie et Terre Enveloppes Externes

Master 1 Chimie Contrôle et Protection de l’Environnement, Minéralogie environnementale

Master 2 Qualité et traitement de l’eau, Spéciation solide des éléments métalliques

ENSCI 1ère année, Géologie et matières premières

Formation universitaire

2011 Habilitation à diriger des recherches : « Etude des processus d’altération supergène des déchets industriels et miniers par approche cristallochimique »

2001 Thèse de doctorat de l’Université de Limoges : Mobilité de l’arsenic, liaisons arsenic-fer et spéciation de l’arsenic dans les haldes d’anciennes mines du Massif Central Français.

Publications représentatives

Vanaecker, M., Courtin-Nomade, A., Bril, H., Laureyns, J., Lenain, J.-F. (2014). Behavior of Zn-bearing phases in base metal slag from France and Poland: A mineralogical approach for environmental purposes. Journal of Geochemical Exploration, 136, 1-13.

Courtin-Nomade, A., Rakotoarisoa, O., Bril, H., Grybos, M., Forestier, L., Foucher, F., Kunz, M. (2012). Weathering of Sb-rich mining and smelting residues: insight in solid speciation and soil bacteria toxicity. Accepté à Chemie der Erde en Février 2012.

Grosbois, C., Courtin-Nomade, A., Robin, E., Bril, H., Tamura, N., Schafer, J., Blanc, G. (2011). Fate of the arsenic-bearing phases during the suspended transport in a gold mining district (Isle River basin, France). Science of the Total Environment, 409, 4986-4999.

Bossy, A., Grosbois, C, Beauchemin, S, Courtin-Nomade, A., Hendershot W, Bril H. (2010). Weathering of arsenic-bearing phases as a source of arsenic in a gold mining watershed (Saint-Yrieix-la-Perche, France). Applied Geochemistry, 25, 1889-1901.

Courtin-Nomade, A., Bril, H., Beny, J.-M. Kunz, M., Tamura, N. (2010). Sulfide oxidation observed using micro-Raman spectroscopy and micro-X-ray diffraction – The importance of water/rock ratios and pH conditions. American Mineralogist, 95, 582-591

Courtin-Nomade, A., Grosbois, C., Marcus, M.A., Fakra, S.C. Beny, J.-M. Foster, A.L. (2009). The weathering of a sulfide orebody: speciation and fate of some potential contaminants. Canadian Mineralogist, 47, 493-508.

Bril, H., Zainoun, K., Puziewicz, J., Courtin-Nomade, A., Vanaecker, M., Bollinger, J.C. (2008). Secondary phases from a zinc smelting slag dumpand their environmental significance: an example from Świętochłowice, Upper Silesia, Poland. Canadian Mineralogist, 46, 1235-1248.

Courtin-Nomade, A., Soubrand-colin, m., marcus, M.a., fakra, s.c. (2008). Evidence for the incorporation of lead into barite from waste rock pile materials. Environmental Science & Technology, 42, 2867-2872.

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