Parcours M2 Géochimie Environnementale

Le parcours « Géochimie Environnementale » offre une formation fondamentale et appliquée dans un domaine en forte émergence au plan international, au travers de problématiques environnementales majeures telles que la (bio)remédiation des pollutions actuelles et anciennes des sols et des eaux, la gestion des sites industriels et miniers, le traitement, le recyclage et l’inertage des déchets, l’aval du cycle nucléaire, l’exploitation durable des ressources minérales.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Les enseignements intègrent des connaissances fondamentales en chimie des eaux et des solides, physique, minéralogie, sciences de la terre, microbiologie, écotoxicologie; Ils abordent en particulier les aspects théoriques et expérimentaux (modélisation géochimique, spectroscopie, microscopie) permettant de déterminer la distribution, la spéciation, la toxicité et le devenir des composés organiques et inorganiques toxiques dans les milieux naturels complexes.

La formation proposée permet d’accéder aux métiers de la recherche académique ou industrielle dans le domaine de la protection de l’environnement. Les problématiques liées à l’exploitation des ressources minérales et la protection de l’environnement dans les pays du Sud et outre-mer sont également abordées au travers des équipes de l’Institut pour la Recherche et le Développement. En intégrant les aspects réglementaires et appliqués, cette formation prépare également aux métiers de gestion des risques et de mise en œuvre de procédés de remédiation pour l’industrie et les collectivités.

Organisation de la formation:

  • Septembre  - Janvier :

6 modules obligatoires de 3 ECTS, 4 modules optionnels de 3 ECTS

  • Février - juin/septembre : 

1 stage de recherche ou professionnel en laboratoire ou en entreprise de 6 mois (30 ECTS)

Ci dessous l'emploi du temps en pdf à télécharger, suivi des liens vers les pages des modules obligatoires, des modules optionnels et des propositions de stage des années précédentes

Fichier attachéTaille
EDT_M2_GeochimieEnvironnementale_2017_2018_16Aout2017.pdf78.52 Ko

UE Physicochimie des sols, eaux et sédiments (3 ECTS)

Objectifs :

Ce module vise a apporter une connaissance approfondie du fonctionnement bio-physico-chimique des environnements continentaux. La nature, l’origine, l’évolution et la réactivité des constituants organiques et minéraux de ces milieux seront décrits en détail au travers de l’analyse de systèmes géochimiques de référence tels que les sols tempérés et tropicaux, les lacs et les grands fleuves et leurs bassins versants, jusqu’à la sédimentation lacustre et estuarienne.

Une attention particulière sera portée sur les processus physicochimiques (dissolution, sorption, complexation) et biogéochimiques (réactions redox, métabolismes microbiens) qui contrôlent la dynamique des phases colloïdales (1 – 10 nm) et leur implication dans la dynamique des éléments majeurs et traces et des molécules organiques dans ces systèmes naturels.

Les outils et méthodes présentés pour répondre à ces questions permettent de prendre en compte les changements d’échelles spatiales (traçage des minéraux et des molécules) et temporelles (cinétique des réaction, datation des constituants).

 

Contenu :

L’UE comprends deux séances de 3h cours-TD hebdomadaires pendant 5 semaines :

  • Séance 1 : Altération des roches, dissolution-précipitation, cinétique des processus: exemple des sols tropicaux, méthodes de datation des sols, gisements latéritiques. (Thierry Allard - IMPMC/UPMC/CNRS)
  • Séance 2 : Réactivité des constituants minéraux des sols et des sédiments.  Les argiles et leurs propriétés de surface, sorption, échange cationique. (Philippe Cambier – EGC/ Agro-ParisTech/INRA)
  • Séance 3 : Nature, composition et évolution des matières organiques naturelles. Exemple des luvisols, podzols. (Isabelle Lamy – Pessac/INRA)
  • Séance 4 : Réactivité des matières organiques, complexation, NICA-Donnan model (Isabelle Lamy – Pessac/INRA)
  • Séance 5 : Adsorption non-ionique (Claire Sophie Haudin - Agro-ParisTech/INRA)
  • Séance 6 : Physico-chimie et dynamique des colloïdes dans les milieux poreux. Transport colloïdal dans les sols (Philippe Cambier – EGC/ Agro-ParisTech/INRA)
  • Séance 7 : Le continuum solutés – colloïdes – particules en suspension dans les grands fleuves. Exemple du bassin Amazonien. Traçage des processus d’érosion. Mélange des eaux. Illustration des outils de prélèvement et de spéciation des phases colloidales. (Thierry Allard - IMPMC/UPMC/CNRS)
  • Séance 8 : Les interfaces redox dans les sols, hydromorphie, fonctionnement biogéochimique des zones humides, zones ripariennes, rizières  (Sylvain Huon – Bioemco/UPMC)
  • Séance 9 : Biogéochimie des éléments majeurs dans la colonne d’eau et interfaces redox dans les rivières et les lacs : cycles de C, P, Fe, Mn,. (Sylvain Huon – Bioemco/UPMC & Guillaume Morin – IMPMC/UPMC/CNRS)
  • Séance 10 : Biogéochimie des milieux côtiers. Cycles biogéochimiques de S, Fe et autres chalcophiles à l’interface eau-sédiment. Exemple des mangroves (Guillaume Morin – IMPMC/UPMC/CNRS).

Nombre de crédits :

3 ECTS

Evaluation :

Une note de contrôle continu et un examen final

Lieu de déroulement:

Campus Jussieu, UPMC, Paris 6

Responsables :

Claire-Sophie Haudin (AgroParisTech) et Thierry Allard (CNRS-UPMC)

Lien : Emploi du temps détaillé et documents de cours


UE Ecologie et biogéochimie des sols (3 ECTS)

Objectifs

Ce module vise à l’approfondissement de la biologie du sol et de quelques unes de ses fonctions, en partant d’exemples pris dans des thématiques tant fondamentales qu’appliquées.

Contenus

Biologie du sol : biodiversité, stratégies adaptatives des organismes du sol et domaines fonctionnels

Applications : les fonctions écosystémiques du sol (recyclage des nutriments, épuration de l’eau, rôle en agriculture durable.

Crédits

3 ECTS

Lieu de déroulement:

AgroParisTech, 16 rue Claude Bernard, 75005 Paris

Responsables :

Claire Chenu (AgroParisTech) et Laure Vieublé (AgroParisTech)

Lien vers l'UE sur le site de Paris-Saclay

UE Modèles en géochimie (3 ECTS)

Objectifs

 L'objectif est d'initier les étudiants aux techniques de modélisation géochimique et de les sensibiliser à la modélisation du transport réactif des substances en solution dans les systèmes aquifères. Ces approches quantitatives font toujours l'objet de développement nouveaux dans le monde de la recherche et suivent l'amélioration des performances des moyens informatiques. Elles sont à l'heure actuelle de plus en plus utilisées dans le monde professionnel.

Contenu

L'enseignement alterne les présentations théoriques avec l'apprentissage pratique de logiciels de simulation (ex. CHESS) mis à disposition des étudiants sur des exemples didactiques. Après avoir mis en oeuvre les outils de spéciation géochimique, on traite des méthodes de simulation de l'équation de la dispersion en éléments finis et des méthodes de couplage avec les modèles de spéciation géochimique, en s'appuyant sur des outils de calcul, mis au point et couramment utilisés par les chercheurs. Le cours introduit les étapes essentielles dans l'utilisation d'un modèle (calage du modèle, comparaison et choix d'un modèle). On aborde ensuite plusieurs applications fréquemment rencontrées dans la pratique de l'hydrogéologie (propagation des pollutions en aquifère, impact de stockages souterrains, impacts d'activité industrielles ou agricoles, réhabilitation des sites et sols pollués,…) et on montre comment un modèle permet de proposer des solutions à ces problèmes. Différents exercices dirigés basés sur des exemples réels sont proposés en illustration.

Répartition horaire

Cours bloc sur une semaine en janvier

Lieu des cours

Centre de Géosciences de Mines ParisTech à Fontainebleau

Responsables

Patrick Goblet et Laurent De Windt, Mines ParisTech

Proposée en option dans le M2 HH

 

UE Spéciation des éléments traces : qualité des sols et des eaux (3 ECTS)

Objectif :

Le module vise à apporter des connaissances approfondies sur les réactions aux interfaces solide-solution-microorganismes-plantes qui contrôlent la spéciation, la mobilité et la toxicité des éléments en trace aux interfaces sols-sédiments-eau-biosphère. Une attention particulière sera portée sur la description à l’échelle moléculaire des processus contrôlant la spéciation (dissolution-précipitation, complexation, sorption de surface, oxydo-réduction, biominéralisations) à l’aide des outils modernes de la géochimie environnementale.

Ces méthodes incluent les spectroscopies utilisant le rayonnement synchrotron (XANES, EXAFS, µXAS) et les microscopie électroniques pour la spéciation en phase solide de même que les techniques séparatives couplées à la spectroscopie (HPLC/ICP-MS) pour la spéciation en phase aqueuse. Le traçage isotopique des sources et des processus sera également abordé.

 

Elles seront illustrées au travers de l’analyse détaillée des cycles biogéochimiques d’éléments de transition (Zn, Cu, Ni, Cr, Co), de métaux lourds (Hg, Pb, Tl), de métalloïdes (As, Se, Sb), et d’actinides (U, Pu) dont certains sont fortement toxiques. Les sources, les modes de dispersion dans l’environnement et les mécanismes de piégeage de ces éléments seront particulièrement étudiés, dans des systèmes naturels et des sites contaminés.

 

Contenu :

L’UE comprends deux séances de 3h cours ou TD hebdomadaires pendant 5 semaines :

  • Séance 1. Introduction à la biogéochimie des éléments traces : sources naturelles et anthropiques ; notions de spéciation, biodisponibilité , toxicité ; Rappels des processus physico-chimiques et des métabolismes microbiens majeurs contrôlant la spéciation. (GM)
  • Séance 2. TD : les processus de complexation organo-métalliques dans les sols et les eaux. Exemple du cuivre (MR)
  • Séance 3 : Principe et mise en œuvre de la spectroscopie d’absorption  des rayons X sur rayonnement synchrotron. XANES, EXAFS et µXAS appliquées à la spéciation des éléments traces dans les matériaux naturels et technologiques (GM)
  • Séance 4. Principe et mise en œuvre des outils de spéciation en phase dissoute appliquées aux éléments en trace dans les eaux naturelles et contaminées. HPLC-ICPMS. Quantification des  états d’oxydation et des espèces organométalliques. (MR)
  • Séance 5. TD : applications de l’EXAFS pour l’identification des complexes adsorbés à la surface des minéraux et des matières organiques naturelles et des nano-sorbants  technologiques. Calculs et ajustement numériques des spectres, identification de la structure des complexes à l’échelle moléculaire. (GM)
  • Séance 6. Spéciation minérale et organique du plomb et du zinc dans les sols pollués (pyrométallurgie, épandages) et dans des analogues naturels sur anomalies géochimiques. Traçage isotopique des sources. Couplage des extractions chimiques et de l’EXAFS. Recyclage par la végétation, phytoextraction, phytostabilisation. (GM)
  • Séance 7. Biogéochimie du sélénium aux interfaces sol-eau-plantes. Spéciation en solution par HPLC-ICP-MS (états d’oxydation, espèces méthylées).  Processus d’assimilation et de détoxification (MR)
  • Séance 8. Spéciation, redox, mobilité et toxicité de l'arsenic dans les sols et les eaux : Contrôles minéralogiques et microbiens. Atténuation naturelle des contaminations. Traitement physicochimique ou biologique des eaux : principes et perspectives  (GM)
  • Séance 9. Biogéochimie du mercure (MR)
  • Séance 10. Redox et mobilité des actinides dans les sols et les eaux souterraines. Contrôles minéralogiques, organiques et microbiens. Perspectives pour la remédiation in-situ des sites miniers ou nucléaires contaminés  (GM)

Responsables :

Guillaume Morin (CNRS-UPMC) et Maryse Rouelle (UPMC)

Nombre de crédits :

3 ECTS

Lieu des cours :

UPMC Campus Jussieu

Evaluation :

Une note de rapport bibliographique et un examen final

UE Contaminants organiques, risques, devenir, transformations (3 ECTS)

Objectif:

Ce module traite du devenir dans les sols des polluants (ou micropolluants) organiques (pesticides, HAP, solvants..). L’objectif du module est (i) de donner des connaissances de base sur l’état de contamination des milieux continentaux, les sources et nature des micropolluants dans les sols et méthodes spécifiques d’analyse (ii) d’approfondir la connaissance des processus affectant le devenir de ces micropolluants.

Contenu:

Origine et devenir des principaux micropolluants des environnements continentaux,
Etat de contamination des environnements continentaux ; sol, eaux, air,
Dynamique des pesticides dans les sols : adsorption, biotransformations, volatilisation, lixiviation, Biodisponibilité des micropolluants : concepts et évaluation,
Modélisation du devenir des micropolluants dans les sols,
Rémédiation des sols contaminés.

Nombre de crédits:

3 ECTS

Répartition horaire:

9 séances de 3h de Cours-TD et une séance évaluation

Lieu des cours:

AgroParisTech, 16 rue Claude Bernard, 75005 Paris

Responsables:

Claire-Sophie Haudin (AgroParisTech), Enrique Barriuso (INRA, Grignon)

UE (Bio)remédiation des milieux contaminés et traitement des eaux (3 ECTS)

Objectif

L’objectif de ce module est d’illustrer la complémentarité des connaissances fondamentales préalablement acquises dans différentes disciplines (géochimie, microbiologie, hydologie) en présentant des applications variées portant sur les traitements des milieux contaminés (eaux, sols, air). Ce module offre ainsi une culture actualisée sur les procédés de (bio)remédiation et de valorisation des déchets.

La plupart des interventions est effectuée par des professionnels dont les enseignements sont coordonnés par des Enseignants référents qui assurent le lien entre les différentes interventions et avec les connaissances antérieures.

Contenu

- Traitement des eaux usées accompagné de quelques notions sur la règlementation en vigueur (6h)

- Phytoremédiation : métaux lourds, génie génétique, phytoextraction (3h)

- Traitements physiques des sols pollués (3h)

- Microbiologie appliquée à la remédiation des xénobiotiques dans les sols : Bioaugmentation, biostimulation (3h)

- Production d'eau potable (incluant les aspects filtration, désinfection, déferrisation, démanganisation, autres...) (3h)

- Traitement des nappes, incluant les techniques basées sur hydraulique, confinement (3h)

- Déchets miniers (incluant les aspects lixiviation, aérosols...) (3h)

- Traitement de l'air (air industriel, odeurs...) (3h)

 

Nombre de crédits

3 ECTS

Evaluation

L'évaluation de l'UE se fera sous forme de QCM.

Répartition horaire

Cours bloc sur 1 semaine en janvier

Lieu des cours

UPMC

Responsables

Georges Ona-Nguema (UPMC), Jean-Marie Mouchel (UPMC)

 

UEs optionnelles (4 modules de 3 ECTS à choisir)

Quatre modules optionnels de 3 ECTS doivent être choisis pour compléter le parcours Géochimie Environnementale.

 

Exemples de modules optionnels de 3 ECTS compatibles avec l'emploi du temps du parcours :

 

 
 

 

 

 

 

Liste des stages Master 2 Géochimie Environnementale effectués depuis 2014

Promotion 2014-2015

UMR IEES UPMC - http://ieesparis.ufr918.upmc.fr/  -  Caractérisation de la dynamique des nitrites. Apport de la biogéochimie isotopiques.

UMR IEES UPMC - http://ieesparis.ufr918.upmc.fr/  -  Tranfert des métaux lourds dans le continuum sol-champignons mycorhizes-plantes herbacées en milieux urbains simulés.

UMR METIS UPMC - http://www.sisyphe.upmc.fr/ - Reconstruction des variations climatiques passées dans la région du Rungwe : utilisation de biomarqueurs lipidiques.

UMR LOCEAN UPMC - https://www.locean-ipsl.upmc.fr/index.php?lang=en  - Variabilité climatiques du pacifique Est à partir d'une approche combinée entre la géochimie organique et moléculaire d'une carotte prélevée dans la (baie Inglesa) Chili.

IRSN - UMR IMPMC UPMC - http://www.impmc.upmc.fr/fr/index.html - Spéciation de l'uranium dans des sédiments lacustres.

VEOLIA EAU - http://www.veolia.fr/ - Prospectives de la contamination des cours d'eau d'Ile-de-France par les pesticides.

ORTEC GENERALE DEPOLLUTION - http://www.ortecgeneraledepollution.fr/ - Analyse et synthèse des données techniques recueillies, détermination méthodologie à appliquer, élaboration des documents réglementaires, participation à la mise en œuvre des méthodes sur le chantier.

DELTARES INSTITUTE - https://www.deltares.nl/en/europe/  - Recherche de solutions potentielles pour la gestion de l'eau en Europe dans le cadre de l'adaptation aux changements climatiques.

NORWEGIAN UNIVERSITY OF LIFE SCIENCES -  https://www.nmbu.no/en - Immobilisation et stabilisation de l'antimoine et du plomb dans des sols contaminés, riches en oxyde de fer

UNIVERSIDAD POLITECNICA DE MADRID -  http://www.upm.es/institucional - Assessing nitrogen dynamics in mediterranean agroecosystems.

Promotion 2015-2016

VILLE DE PARIS – INRA - http://labs.paris.fr/commun/rapport_activite_2011/direction-espaces-verts-et-environnement.html - Aménagement des espaces verts parisiens : Évolution des mesures de caractérisation des sols et de leur qualité.

COTEG - http://www.coteg-sa.fr/ - Définition d’une stratégie d’évacuation des matériaux pollués en France et à l’étranger.

B3E - http://www.bureau-etudes-b3e.com/  - Elaboration du schéma directeur d’eau potable pour le syndicat de Bray-et-Lû

UMR METIS UPMC - http://www.sisyphe.upmc.fr/ - Modélisation des transferts d’azote au sein des paysages dans les bassins versants agricoles.

UMR IPGP – LGE - www.ipgp.fr/fr/lge/geochimie-eaux - Réponse biogéochimique de l’interface eau-sédiment aux hétérogénéités physiques du lit de la Seine.

UMR IEES (Créteil) - http://www.u-pec.fr/pratiques/laboratoires/departement-des-sciences-du-sol-et-de-l-eau-institute-of-ecology-and-environmental-sciences-of-paris-soleo-iees-umr-7618-482454.kjsp - Reconversion d’une friche urbaine en jardin : spéciations et mobilité des éléments traces métalliques.