Dégradation de molécules organiques par ozonation catalytique et toxicité des dérivés

Dans ce travail de recherche, l'ozonation catalytique de polluants organiques en présence de catalyseurs à base d'argile a été utilisée pour simuler des processus d'oxydation naturelle accélérés dans des sols argileux. L'écotoxicité des mélanges réactionnels résultant de l'ozonation de trois polluants organiques, à savoir le diazinon (DAZ), le diclofénac sodique (DCF) et l'atrazine (ATR) a été évaluée comparativement sur deux espèces aquatiques représentatives de la biodiversité. La première est une espèce animale, à savoir le microcrustacé Artemia salina, tandis que la seconde est la plante aquatique Lemna minor. Les deux parties principales de cette recherche ont été publiées dans des revues internationales, la première est publiée dans Dalton Transactions (RSC) et la deuxième dans Applied Clay Science. La première publication porte sur une étude comparative de la dégradation oxydative du diazinon (DAZ) et du diclofénac sodique (DCF) par ozonation en milieu aqueux en l'absence et en présence de catalyseurs argileux. Un minéral argileux anionique, à savoir l'hydrotalcite et deux homologues cationiques, des échantillons de montmorillonite entièrement échangés avec des cations Na+ et Fe2+ ont été utilisés à cette fin. La toxicité des mélanges ozonés a été évaluée sur Artemia salina, et les résultats obtenus ont été corrélés avec le taux de mortalité de cette espèce. Le DAZ et le DCF ont présenté une écotoxicité intrinsèque spécifique qui évolue différemment au cours de l'ozonation en fonction du catalyseur argileux. La toxicité s'est avérée fortement dépendante de la distribution des intermédiaires d'ozonation, qui, à leur tour, étaient étroitement corrélés aux propriétés acido-basiques de la surface du catalyseur. Ces précieuses découvertes permettent de comprendre le comportement des milieux argileux dans la dépollution naturelle et l'auto-régénération. La seconde partie de cette recherche a été consacrée au rôle de la variation simultanée de la concentration en matériau argileux et du temps de contact. Des tentatives ont été réalisées pour corréler l'adsorption et l'ozonation de deux pesticides, le diazinon et l'atrazine, avec leur toxicité vis-à-vis de Lemna minor. Ces résultats ont été soumis pour publication et sont toujours en cours d'examen. Sur la base des modèles expérimentaux factoriels pour l'adsorption et l'ozonation, ces deux processus ont impliqué des interactions Argile:Pesticide optimales et spécifiques. Ces derniers semblent gouverner la dispersion de l'argile et ses caractéristiques adsorbants et catalytiques dans le milieu liquide et influer fortement la toxicité des pesticides. Les résultats obtenus ici fournissent des fondements précieux permettant de prédire la dégradation oxydative naturelle et l'écotoxicité des pesticides en fonction de la suspension aqueuse d'argile réceptrice. Des connaissances plus approfondies ont été obtenues par la corrélation entre la concentration optimale de catalyseur et le temps d'ozonation de DAZ et de ATR sur leur effet sur L. minor, exprimé en termes de quatre critères de toxicité, à savoir le poids frais, le nombre de frondes, la teneur en chlorophylle et la quantité d'espèces réactives de l'oxygène (ROS). Cette troisième partie s'avère être la continuité de la précédente, et a été finalisée sous la forme d'un troisième article publié dans le journal Molecules. L'inhibition du taux de croissance des plantes de Lemna minor a été corrélée avec l'efficacité d'élimination des pesticides et le temps d'adsorption ou d'ozonation en présence de matériaux argileux. L'impact négatif de la persistance d'un polluant organique de nature forte dépend de la structure moléculaire du substrat organique, du temps de contact et de la nature du milieu hôte contenant de l'argile. Les résultats de cette étude sont d'une grande importance pour les recherches futures, car ils démontrent clairement que les milieux argileux (Sols et suspensions argileuses dans les rivières et les lacs) sont capables de s'auto-régénérer sans apport extérieur.
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\nMOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : matériaux argileux, montmorillonite, pesticide, atrazine, diazinon, diclofénac sodium, adsorption, ozonation, écotoxicité, Artemia salina, Lemna minor

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