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Cette UE de remise à niveau (en chimie ou biologie selon les prérequis de l’étudiant(e)) a lieu sur les deux premières semaines du semestre impair afin de revoir, dans ces disciplines, les bases indispensables aux autres UE des parcours du Master.

Remise à niveau en Chimie :

• Rappels d’atomistique : structure de l’atome, configuration électronique des atomes et des molécules, géométrie des molécules ; lien vers la spectroscopie et la spectrométrie
• En solution aqueuse : rappels et applications environnementales ou analytiques des réactions acide-base, d’oxydo-réduction, de précipitation et de complexation.

Ou

Remise à niveau en Biologie :

• Biologie moléculaire : structure des acides nucléiques, constitution des génomes, réplication, transcription, traduction, séquençage, comparaison des gènes et applications, PCR et applications en microbiologie environnementale, hybridation in situ.
• Microbiologie : introduction aux grands domaines du vivant, structure et métabolisme des microorganismes procaryotes et eucaryotes inférieurs, notions des techniques en microbiologie
• Écologie microbienne : grands cycles biogéochimiques, notions de techniques en écologie microbienne.

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• Introduction à la chimie environnementale des micropolluants organiques en milieu aquatique,
• Analyse des micropolluants organiques : prétraitement de l’échantillon et méthodes d’analyse,
• Etude de quelques familles de micropolluants : pesticides, HAP, organométalliques, détergents, perturbateurs endocriniens.

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Les TP Analyse de l’eau se décomposent en 2 parties, la première est dédiée aux paramètres globaux, la seconde concerne les micropolluants organiques.

• TP Analyse de l’eau : paramètres globaux : 5 séances de TP de 8h (40h)
  • Analyse d’une eau minérale : étude de la balance ionique d’une eau de boisson, dosage des constituants majeurs d’une eau. Mise en œuvre de l’échange d’ions : détermination de la capacité d’échange des résines cationiques forte et faible et application à l’eau minérale analysée.
  • Bilan en azote réduit : dosage de l’ammonium par la méthode de Nessler, application au dosage d’une eau polluée ou échantillon commercial.
  • Bilan en azote oxydé : dosage des nitrites par la méthode à la sulfanilamide, dosage des nitrates après réduction en nitrites sur Cd activé. Application à des échantillons solides (légumes) après différents types d’extraction.
  • Dosages colorimétriques du phosphore : utilisation de deux méthodes colorimétriques complémentaires, application au dosage des phosphates et du phosphore total d’un engrais et d’un terreau commerciaux.
  • Etude de la pollution carbonée d’une eau : demande chimique en oxygène, demande biologique en oxygène et carbone organique total. Application aux eaux d’entrée et de sortie de la mini-station d’épuration.

• TP Analyse de l’eau : micropolluants organiques : 3 séances de TP de 4h (12h)
  • Dosage des BTX et identification d’un arôme artificiel dans une eau par couplage chromatographie en phase gazeuse-spectrométrie de masse.
  • Identification et dosage de phénols en milieu aqueux par chromatographie gazeuse – détection à ionisation de flamme.
  • Dosage des hydrocarbures contenus dans une eau polluée.

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Sommaire du cours :

• Les différentes définitions du terme déchets
• Les grandes familles de déchets
• Etat des lieux chiffrés en matière de déchets
• Le code nomenclature européen des déchets
• La caractérisation du gisement
• La caractérisation des déchets
• Le transport des déchets
• Les plans de gestion des déchets
• Les relations déchets/matières premières – énergie - environnement
• Les stratégies de gestion des déchets et leur hiérarchisation

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Préparation à la certification en anglais, Test of English for International Communication (TOEIC).

Le TOEIC mesure les compétences de compréhension écrite et orale pour les niveaux débutant à avancé et détermine si une personne peut communiquer en anglais efficacement et avec aisance dans un contexte professionnel.

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L’objectif de ce cours est de permettre aux étudiants n’ayant peu ou pas de connaissance en statistique d’acquérir rapidement les bases de l’analyse statistique appliquée à la chimie et aux sciences du vivant. Les notions suivantes seront abordées :

• Fluctuations d'échantillonnage.
• Estimateurs usuels
• Intervalles de confiance.
• Principe des tests statistiques.
• Comparaison de moyennes.
• Régression linéaire.

Il se peut que les enseignants de l’UE estiment qu’un étudiant a le niveau suffisant pour ne pas avoir besoin de suivre l’UE. Dans ce cas précis, l’étudiant pourra être dispensé de cours mais devra mener à bien un projet d’analyse de donnée qui sera évalué par le rendu d’un rapport écrit en fin de semestre.

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Course summary :

• Sampling: definition and environmental context, different types of samples, strategies, Quality control and errors, sampling techniques, sampling for analysis of various elements, stability and storage of the samples.

• Sample preparation: liquid samples (filtration, extraction), solid samples (grinding, sieving, freeze-drying, stabilization), solubilization of the sample (mineralization, extraction).
• On-site and basic analyses: Field measurements and analyses, Physical and physico-chemical measurements, Water inorganic composition, Overall organic pollution parameters, Nitrogen and phosphorus pollution.
• One-day field work.

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Sommaire du cours :

• Echantillonnage: définition et contexte environnemental, les différents types d’échantillons, les stratégies, la contrôle qualité et les erreurs, les techniques d’échantillonnage, échantillonnage pour analyse de divers éléments, stabilité et stockage des échantillons prélevés.
• Préparation des échantillons : échantillons liquides (filtration, extraction), échantillons solides (broyage, tamisage, lyophilisation, stabilisation), mise en solution de l’échantillon (minéralisation, extraction).
• Analyses sur site et analyses de base : Mesures et analyses de terrain, Mesures physiques et physico-chimiques, Les titres de l’eau, Les paramètres globaux de pollution organique, Pollutions azotée et phosphorée.
• Sortie terrain

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1-     Concepts introductifs

Notions de boucle microbienne, chaîne trophique, flux entre les compartiments, étapes clés d’un cycle biogéochimique

2-     Cycle du carbone

Présentation et illustration au travers d’exemples, cycle du carbone dans différents environnements

3-     Cycle de l’azote

         Assimilation et production des composés azotés, cycle dans écosystèmes naturels

4-     Cycle du soufre

         Production des sulfures et sulfates, cycle dans écosystèmes naturels

5-     Cycle des métaux

Cycle du fer et du manganèse

6-     Cycle du phosphore

Applications, exemple milieu marin

Les cours abordent les notions et concepts sur le rôle des microorganismes dans les cycles biogéochimiques.

Ces notions sont également abordées par l’étude de cas et analyses de publications, dont la préparation et le rendu oral seront l’objet du contrôle continu de l’UE. La réflexion autour des notions et concepts acquis, ainsi que l’esprit critique et de synthèse, seront évalués par un examen écrit.

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Sommaire du cours :

1. État fluide

Niveaux de description du mouvement. Le point de vue macroscopique. Validité de l’approche du milieu continu. Le concept de particule fluide. Propriétés d’un fluide.

1. Cinématique

Description du mouvement d’un fluide, eulérienne et lagrangienne. Dérivée particulaire.

1. Dynamique des fluides parfaits

Équation de conservation de la masse. Équation de conservation de la quantité de mouvement pour un fluide parfait ou équation d’Euler. Équation de Bernoulli et applications : divergent, tube de Venturi, sonde de Pitot & vidange d’un réservoir (niveau constant et fonction du temps).

1. Écoulements dans des canalisations

Expérience de Nikuradse. Pertes de charge régulières. Équations de Blasius, de Kàrmàn-Prandl et de Colebrook-White. Diagramme de Moody. Conduites en série ou en parallèle. Pompe hydraulique. Réseaux hydrauliques.

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Géomatique et SIG – Notions de géodésie – Prise en main de QGIS – Manipuler des données vecteur – Tables attributaires – Sélections attributaires – Sélection spatiales – Manipuler des données raster      –  Représenter des données et les mettre en page –  Analyses thématiques – Mise en page de cartes – Recherche de données SIG et autres ressources.

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This course focuses on the study of the localization and speciation of chemical elements in environmental and biological samples using so-called direct techniques, i.e. which do not require chemical extraction step(s). It is thus possible to work directly on the solid phase. Part of the course is dedicated to techniques for obtaining localization information by chemical imaging (electron microscopies, X-ray microfluorescence...), and speciation by X-ray absorption spectroscopy (XANES, EXAFS) and X-ray diffraction. The other part of the course is dedicated to the conditions of sample preparation and analysis, which is a key factor in this approach. The course is accompanied by TD/TP. Concrete examples of the application of these techniques in the field of the environment illustrate the course.

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• Introduction aux méthodes géophysiques.
• Sismique réfraction : propagation des ondes sismiques. Outils d'acquisition. Exploitation par la méthodes des intercepts. Sensibilisation à la méthode des délais et à la tomographie de réfraction.
• Radar géologique : Principes généraux. Notion d'image temps et image profondeur. Analyse de vitesse. Caractérisation géométrique de la proche subsurface, estimation du contenu en eau.
• Études de cas et applications : estimation de porosité, fracturation et karstification, intrusions salines, suivi de pollution, vulnérabilité des aquifères...
• Atelier de terrain : étude multiméthodes d’une zone donnée

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Travail pratique sur une étude de cas :

• Analyses microbiologiques d'un cours d'eau (transect amont-aval)
• Mise en place d’une colonne de Winogradsky, étude du fonctionnement de cette colonne. Impact d’une contamination organique.
• Rédaction d'un mémoire sur la base des résultats acquis

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Les polluants organiques de l’air (V. Desauziers 7.5h C, 7.5h TD)

1. Généralités : définitions, nature, sources des Composés organiques volatils (COV)
2. Les émissions de sources fixes : réglementation, mise en place d’un prélèvement, mesure des COV totaux, mesure des COV individuels (échantillonnage par adsorption et analyse chromatographique).

III. Air ambiant : réglementation, échantillonnages passif et actif.

1. Air des lieux de travail : adaptation des principes d’échantillonnage et d’analyse au cas particulier des ambiances de travail.
2. Air intérieur : contexte, démarche réglementaire, méthode d’analyse des polluants réglementés (dont l’analyse spécifique des aldéhydes), caractérisation des émissions de matériaux (essai d’émission en chambre environnementale).

Aérosol atmosphériques – Systèmes de mesures (V. Pont, 3h C, 3h TD)

I-Introduction

II-Définition de l’aérosol et domaines de dimension : Gamme de dimension, Gamme de concentration, densité volumique

III-Caractérisation granulométrique : Distribution log-normale: en nombre, masse, surface et volume, granulométrie liée au comportement: diamètre équivalent, diamètre de Stokes, diamètre aérodynamique

IV- Mécanismes élémentaires de transfert, propriétés et contraintes de la mesure : Diffusion brownienne, Inertie (Impaction, diffusion turbulente, centrifugation), Champ extérieur (sédimentation, électrophorèse, thermophorèse), Comportement caractéristique du domaine moléculaire au domaine continu

V- Systèmes de mesures des propriétés de l’aérosol atmosphérique : composition chimique (filtration, analytique, chimie en ligne (ACSM, SP2)), granulométrie (impacteurs, APS, OPS, SMPS), concentration en masse (pesée, TEOM), propriétés optiques (aethalomètre, néphélomètre, photomètre).

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Course summary :

Carbon accounting :

• Overview, global, energy and regulatory issues,
• Sources, emission factors and scope of accounting,
• Methodology and implementation,
• Feedback,
• Practical case: realization of the Bilan carbone® of a university.

LCA :

• Introduction : historical context, environmental issues,
• Principle, method, definition, conceptual and normative framework (ISO 14040 to 14044), tools, applications, limits.

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Sommaire du cours :

Comptabilité Carbone :

• Présentation générale, enjeux mondiaux, énergétiques, règlementaires.
• Sources, facteurs d’émission et périmètres de comptabilisation.
• Méthodologie et réalisation.
• Retours d’expériences.
• Cas pratique : réalisation du Bilan Carbone® d’une université.

ACV :

• Introduction : rappels historiques, enjeux environnementaux,
• Principe, méthode, définition, cadre conceptuel et normatif (les normes ISO 14040 à 14044), outils, applications, limites.
• Retours d’expériences.

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• Les différents modes de corrosion en milieu humide,
• Conditions de protection,
• Prévision de la corrosion (diagramme E= pH, cinétique de corrosion).

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• Introduction : rappels sur la répartition des formes de carbone inorganique dans les eaux, équilibres à considérer, définitions (eaux agressives, entartrantes, à l’équilibre), données nécessaires aux calculs, distinction éléments fondamentaux/caractéristiques,
• Méthodes graphiques : diagrammes de Tillmans-Guigues, Hallopeau-Dupin et, Legrand-Poirier.

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• Notions d’écologie générale : processus écologiques fondamentaux, écologie des eaux courantes
• Pollution de l’eau : ressource, facteurs de dégradation, d’amélioration
• Surveillance des milieux aquatiques : les indicateurs biologiques ; les systèmes d’évaluation de la qualité des eaux en France 
• La prévision de l’impact : évaluation de risques
• Une sortie terrain (4h, prélèvement IBGN) et une séance d’exploitation en salle TP

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Préparation à la certification en anglais, Test of English for International Communication (TOEIC).

Le TOEIC mesure les compétences de compréhension écrite et orale pour les niveaux débutant à avancé et détermine si une personne peut communiquer en anglais efficacement et avec aisance dans un contexte professionnel.

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• Définition d’un projet
• Composantes d’un projet
• Management de projet
• Logique de déroulement d’un projet

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• Les visages multiples de l'énergie
• L'énergie provenant du Soleil
• Notions sur les échanges de chaleur au niveau de la planète (atmosphère, océan)
• Les deux révolutions industrielles
• L'énergie au niveau mondial
• La situation énergétique actuelle
• Les énergies fossiles
• L'électricité : une énergie finale particulière
• Irruption d'une donnée nouvelle : l'impact sur notre environnement
• L'avenir : les enjeux
• Les énergies renouvelables
• Utilisation et gestion rationnelle de l'énergie
• L'énergie, grandeur physique particulière : éléments de thermodynamique et de transferts thermiques
  • Conservation de l'énergie : le premier principe de la thermodynamique
  • La dégradation de l'énergie : second principe de la thermodynamique
  • Conséquences : quelques éléments sur les machines thermiques (rendement de Carnot, pompes à chaleur)

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Description du cours et modalités pédagogiques :

• Géomagnétisme : Le champ magnétique terestre. Mesure de ses perturbations et lien avec les hétérogénéités du sous-sol.
• Méthodes électriques : cartographie de résistivité, sondages électriques, tomographie à 2 et 3D
• Études de cas et applications : estimation de porosité, fracturation et karstification, intrusions salines, suivi de pollution, vulnérabilité des aquifères...
• Atelier de terrain : étude multiméthodes d’une zone donnée

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• Météorologie générale : Thermodynamique de l’atmosphère et processus de changements d’état de l’eau ; stabilité verticale de l’air atmosphérique et application à la détection des nuages; le vent et la circulation atmosphérique ; bilan énergétique terre-atmosphère ; couche limite atmosphérique.
• Changements climatiques : Les facteurs de forçage à l’origine du changement climatique ; changements observés du système climatique ; la simulation du système climatique et les projections pour l’évolution future du climat de la terre.

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• Introduction sur l’unité de mesure, la masse monoisotopique, les abondances isotopiques et la résolution spectrale
• Définition de la spectrométrie de masse moléculaire

Schémas de principe (source d’ionisation, analyseur, détecteur) ; origine et spécificité du signal et présentation des particularités des spectres de masse moléculaires (caractérisation des profils isotopiques multi-élémentaires, espèces multichargées, ions fragments et adduits)

• Les sources d’ionisation

Description des différents types d’ionisation; applications et préparation adaptée de l’échantillon 

• Sélection et séparation des espèces ionisées : principe de fonctionnement des analyseurs.

Importance de la génération du vide ; principe, spécificité et avantages des différents types d’analyseur (quadripolaire, à trappe ionique, à temps de vol, à secteur magnétique et à transformée de Fourier)    

• Analyse structurale des espèces ionisées par l’étude de leur fragmentation

Techniques de fragmentation; Principe de fonctionnement de la spectrométrie de masse par tandem (MS/MS, MSn) et présentation des analyseurs hybrides (Q-TOF, IT-FTICR…).

• Introduction to the unit of measurement, monoisotopic mass, isotopic abundances and spectral resolution
• Definition of molecular mass spectrometry

Description (ionization source, analyzer, detector); origin and specificity of the signal and presentation of the peculiarities of molecular mass spectra (characterization of multi-element isotopic profiles, multi-charged species, fragment ions and adducts)

• Sources of ionization

Description of the different types of ionization; applications and appropriate sample preparation

• Selection and separation of ionized species: operating principle of analyzers.

Importance of vacuum generation; principle, specificity and advantages of the different types of analyzer (quadripole, ion trap, time of flight, magnetic sector and Fourier transform)

• Structural analysis of ionized species by studying their fragmentation

Fragmentation techniques; Operating principle of tandem mass spectrometry (MS/MS, MSn) and presentation of hybrid analyzers (Q-TOF, IT-FTICR, etc.).

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• Elaboration d'un diaporama servant de support à une présentation scientifique. 
• Apprentissage de vocabulaire de spécialité. 
• Présentation orale de documents en rapport avec la spécialité 

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Sommaire du cours/TD :

• Traitement de la pollution particulaire : cyclones, laveurs Venturi, électrofiltres, filtres à manches
• Traitement de la pollution gazeuse divisé en deux catégories :
  • les procédés destructifs : incinération, photocatalyse, bioprocédés
  • les procédés récupératifs : absorption, adsorption

• Des projets de dimensionnement d’installation de traitement de fumées et/ou d’effluents gazeux pollués seront réalisés dans le cadre des travaux dirigés.

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Sommaire du cours :

• Les stratégies de gestion des déchets
• Les principales filières de recyclage/valorisation des matériaux
• Mise en ISD des déchets
• Aspects réglementaires et économiques
• Visites d’installations de traitement. – Conférences de professionnels du domaine des déchets
• Dimensionnement d’une unité d’incinération d’ordures ménagères (flux d’air, fumées produites, récupération d’énergie cogénération)
• Application de l'analyse de cycle de vie aux recyclages des matériaux

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Sommaire du cours :

• Les origines naturelles des polluants (bruit de fond géochimique) et les types de pollution (diffuse, ponctuelle, chronique, accidentelle, …).

Les propriétés des polluants vis-à-vis de leur transfert (volatilité, dégradabilité, solubilité, adsorption, complexation)

Les propriétés des sols et sédiments (entre autres leur capacité à résister à une agression chimique) ; capacités tampon acido-basique, oxydo-réduction.

• Caractérisation d’un site : outils méthodologiques
• Les différentes familles de méthodes de traitement :

Traitement physique par excavation, évacuation

Traitement physique par maintien en place (barrière physique ou hydrogéologique)

Traitement chimique

Traitement thermique

Traitement biologique (biorémédiation, landfarming)

Atténuation naturelle

• Plan de gestion : proposition des moyens de maîtrise des sources et des impacts pour remédier à une problématique donnée

Les évaluations sanitaires : vérification de la compatibilité par modélisation entre l'état des milieux (sol, air, eau) et de leurs usages actuels ou futurs

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Sommaire du cours/TD :

• La gestion de l’eau en France : politique de l’eau, les différents échelons de gestion et les différents acteurs
• Les eaux de ressource et leur protection
• Les eaux de consommation : exigences de qualité, distribution chez l’usager et suivi sanitaire
• Les procédés de potabilisation d’une eau : tamisage, oxydation chimique de l’eau brute, coagulation-floculation, sédimentation et flottation, filtration, adsorption sur charbon, reminéralisation, traitements spécifiques (déferrisation-démanganisation, procédés membranaires et dénitrification biologique), désinfection.
• Diagnostic, sécurisation et optimisation des systèmes de production et de distribution d’eau potable : schéma directeur d’eau potable, plan de gestion de la sécurité sanitaire des eaux
• Visite d’installations de traitement

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Sommaire du cours/TD :

• Problématique du traitement des eaux résiduaires :

Généralité et contexte

Calculs des débits et des charges

• Prétraitements : Dimensionnement
• Filières physicochimiques de traitement :

Les principales techniques pour le traitement des eaux usées urbaines (coagulation, floculation, sédimentation, flottation,)

Dimensionnement de décanteurs

• Filières biologiques :

Les différentes techniques à biomasse libre (boues activées, lagunage)

Dimensionnement d’une boue activée

Les différentes techniques à biomasse fixée (filtres bactériens, lits plantés de roseaux)

Dimensionnement de lits à macrophytes

• Traitement et valorisation des boues
• Dimensionnement d’une installation de traitement d’eaux usées complète (prétraitements, décantation primaire, BA, filière boues)
• Visites d’installations de traitement

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Sommaire des travaux pratiques :

• Suivi d’un pilote à boues activées : bilan de fonctionnement au niveau physico-chimique et biologique,
• Suivi de la dégradation d’une charge organique dans un réacteur biologique anaérobie (méthaniseur

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Sommaire des travaux pratiques :

• Elimination des MES par coagulation - floculation- sédimentation
• Etude de l’adsorption du phénol par charbon actif
• Traitement de l’azote réduit par oxydation et résine échangeuse d’ions

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Cette UE a lieu hors UPPA, les étudiants se rendent par leurs propres moyens au Centre de Recherche Atmosphériques (CRA) à Campistrous. L'hébergement (1 semaine) est pris en charge par l'UPPA.

Sommaire du cours/TD:

• Introduction générale sur la chimie de l'atmosphère et sur le changement planétaire de ses caractéristiques chimiques.
• Sources d’émissions naturelles, anthropiques. Processus d’émissions et de dépôts. Cadastres d’émission.
• Chimie stratosphérique en phase gazeuse, couche d'ozone, mécanisme de Chapman, cycles de destruction catalytique.
• Chimie troposphérique en phase gazeuse (production photochimique polluants secondaires) et aqueuse (acidité).
• Introduction sur les aérosols atmosphériques – lien aux sources naturelles et anthropiques
• Distribution granulométrique et processus d'évolution des populations d'aérosols dans l'atmosphère (sources- transport – puits).
• Composition chimique des aérosols et propriétés optiques – effets radiatifs – impacts climatiques.

Sommaire des TP :

• Combustion et qualité de l'air : savoir comparer les comportements des divers combustibles utilisés du point de vue de l'augmentation des polluants (rendements, facteurs d'émission).
• Etude de la qualité de l’air: savoir interpréter des cas de pollution en montagne, faire la part des phénomènes de production/destruction chimiques et des processus dynamiques.
• Sondage vertical de l'atmosphère : réaliser et analyser un radiosondage par ballon en le reliant à la situation météorologique du jour. Analyser les stabilités et instabilités des basses couches de l'atmosphère.

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Sommaire du cours :

• Notions fondamentales en droit de l’environnement et ICPE
• Le management environnemental en entreprise : principes généraux, présentation et mise en œuvre de la norme ISO 14001
• Présentation des métiers HSE : prévention et surveillance de la pollution atmosphérique, protection des milieux aquatiques, les déchets, prévention et surveillance des nuisances sonores et des vibrations.

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Cette unité enseignement est menée en étroite collaboration avec l’APESA, centre technologique au service de la transition écologique. Il est proposé aux étudiants, dans le cadre de ce module, de travailler en autonomie sur des sujets concrets de problématiques environnementales, un référent de l’APESA étant associé à chacun des sujets. Sur une période d’environ 3 mois (de mi-octobre à mi-janvier approximativement), les étudiants auront à :

• Rechercher les documents scientifiques sur la thématique traitée
• Rédiger un document technique de synthèse
• Restituer oralement le travail effectué

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Présentation du concept de cycles et des sources et puits de polluants, des cycles aquatiques et atmosphériques, des cycles continentaux et du transport colloïdal. Illustrations via des études de cas.

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Presentation of the concept of cycles and sources and sinks of pollutants, aquatic and atmospheric cycles, continental cycles and colloidal transport. Illustrations through case studies.

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1-En présentiel : management des processus

Cours

• Présentation d’une démarche de management qualité/environnementale (processus),
• Présentation simplifiée des référentiels associés,
• Présentation d’exemples illustratifs,
• Présentation d’outils d’analyse systémique, d’amélioration (audits, etc.)

TD

• TD par groupe : description complète d’une activité et de son pilotage, avec analyse des risques associés,
• Présentation aux autres groupes et discussion

2-En présentiel : analyse fonctionnelle et de la valeur

Cours

• Présentation d’une démarche d’analyse
• Présentation des référentiels associés,
• Présentation d’exemples illustratifs,

TD

• TD par groupe : mise en œuvre du processus d’analyse à travers un produit jusqu’aux solutions techniques de réponse aux fonctions identifiées,
• Présentation aux autres groupes et discussion

3-En présentiel, à chaque séance

• Questions / réponses par rapport au contenu des séances précédentes.

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Students will gain knowledge on environmental applications of microbial metabolism. It will be addressed by some examples of biodegradation and biotransformation of organic and metallic compounds, the application of the microbial metabolic capacities as an environmental tool, and bio-depollution and / or bioremediation tools. Students will design a project, based on a bibliographic study.

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Une durée de 4 à 6 mois sera réalisé au deuxième semestre dans une entreprise ou un laboratoire dans les domaines de compétences dispensés dans la formation de master.

L'étudiant à travers cette expérience sera dans une situation équivalente à celle qu'il rencontrera après l'obtention du diplôme.

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Sommaire du cours :

• Introduction au droit et au droit de l’environnement
• Les principes du droit de l’environnement et du développement durable
• Les installations classées pour la protection de l’environnement
• La gestion des risques

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Sommaire du cours :

Réseau assainissement :

• Description des éléments constitutifs.
• Estimation des populations, données hydrogéologiques, évaluation des débits, écoulements en conduites.
• Dimensionnement des réseaux sanitaires et pluviaux.
• Assainissement non collectif.

Réseau de distribution d’eau potable :

• Description des éléments constitutifs, évaluation des débits et dimensionnement.

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Sommaire du cours :

• Les éléments techniques
• Propagation et perception du bruit
• Les effets du bruit
• Le bruit au travail
• Le bruit dans l’environnement
• Mise en pratique sur des exemples concrets

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Le Risque Industriel : Prévention/Prévision des risques ; Protection ; Information et Formation. L’enseignement est découpé selon le plan suivant :

• Typologie du risque industriel et retour d’expérience des grands accidents industriels
• Modélisation des phénomènes accidentels (débit de fuite, dispersion, incendie explosion)
• Les méthodes d’analyse de risques
• Etude de cas
  • Détermination des termes sources
  • Calcul de conséquences
  • Détermination des zones de sécurité
• Plan d’Opération Interne (POI)

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L’enseignement s’effectue sous forme de travaux dirigés traitant de pièces réelles en lien avec les métiers du traitement de l’eau. A titre d’information, l’aspect technique de certains matériels sera également abordé.

• Présentation générale du logiciel : Organisation des modules ; Environnement de travail ; Arbre des spécifications.
• Création et manipulation d’objets 2D : Présentation de l’atelier ; Principes de l’esquisseur ; Création d’objets graphiques ; Création de contraintes ; Opérations sur les objets.
• Création d’objets 3D : Présentation de l’atelier ; Composants issus d’un contour (extrusion, poche…) ; Composants d’habillage (congés, chanfreins…) ; Composants de transformation (répétitions …).
• Mise en plan : Génération automatique des vues ; Génération manuelle des vues ; Cotation.
• Création d’assemblages 3D : Présentation de l’atelier ; Méthodologies de création et d’assemblage des pièces ; Contraintes géométriques d’assemblage ; Manipulation et visualisation des assemblages.

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Cette UE de remise à niveau (en chimie ou biologie selon les prérequis de l’étudiant(e)) a lieu sur les deux premières semaines du semestre impair afin de revoir, dans ces disciplines, les bases indispensables aux autres UE des parcours du Master.

Remise à niveau en Chimie :

• Rappels d’atomistique : structure de l’atome, configuration électronique des atomes et des molécules, géométrie des molécules ; lien vers la spectroscopie et la spectrométrie
• En solution aqueuse : rappels et applications environnementales ou analytiques des réactions acide-base, d’oxydo-réduction, de précipitation et de complexation.

Ou

Remise à niveau en Biologie :

• Biologie moléculaire : structure des acides nucléiques, constitution des génomes, réplication, transcription, traduction, séquençage, comparaison des gènes et applications, PCR et applications en microbiologie environnementale, hybridation in situ.
• Microbiologie : introduction aux grands domaines du vivant, structure et métabolisme des microorganismes procaryotes et eucaryotes inférieurs, notions des techniques en microbiologie
• Écologie microbienne : grands cycles biogéochimiques, notions de techniques en écologie microbienne.

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L’objectif de ce cours est de permettre aux étudiants n’ayant peu ou pas de connaissance en statistique d’acquérir rapidement les bases de l’analyse statistique appliquée à la chimie et aux sciences du vivant. Les notions suivantes seront abordées :

• Fluctuations d'échantillonnage.
• Estimateurs usuels
• Intervalles de confiance.
• Principe des tests statistiques.
• Comparaison de moyennes.
• Régression linéaire.

Il se peut que les enseignants de l’UE estiment qu’un étudiant a le niveau suffisant pour ne pas avoir besoin de suivre l’UE. Dans ce cas précis, l’étudiant pourra être dispensé de cours mais devra mener à bien un projet d’analyse de donnée qui sera évalué par le rendu d’un rapport écrit en fin de semestre.

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Course summary :

• Sampling: definition and environmental context, different types of samples, strategies, Quality control and errors, sampling techniques, sampling for analysis of various elements, stability and storage of the samples.

• Sample preparation: liquid samples (filtration, extraction), solid samples (grinding, sieving, freeze-drying, stabilization), solubilization of the sample (mineralization, extraction).
• On-site and basic analyses: Field measurements and analyses, Physical and physico-chemical measurements, Water inorganic composition, Overall organic pollution parameters, Nitrogen and phosphorus pollution.
• One-day field work.

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Sommaire du cours :

• Echantillonnage: définition et contexte environnemental, les différents types d’échantillons, les stratégies, la contrôle qualité et les erreurs, les techniques d’échantillonnage, échantillonnage pour analyse de divers éléments, stabilité et stockage des échantillons prélevés.
• Préparation des échantillons : échantillons liquides (filtration, extraction), échantillons solides (broyage, tamisage, lyophilisation, stabilisation), mise en solution de l’échantillon (minéralisation, extraction).
• Analyses sur site et analyses de base : Mesures et analyses de terrain, Mesures physiques et physico-chimiques, Les titres de l’eau, Les paramètres globaux de pollution organique, Pollutions azotée et phosphorée.
• Sortie terrain

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Préparation à la certification en anglais, Test of English for International Communication (TOEIC).

Le TOEIC mesure les compétences de compréhension écrite et orale pour les niveaux débutant à avancé et détermine si une personne peut communiquer en anglais efficacement et avec aisance dans un contexte professionnel.

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1-     Concepts introductifs

Notions de boucle microbienne, chaîne trophique, flux entre les compartiments, étapes clés d’un cycle biogéochimique

2-     Cycle du carbone

Présentation et illustration au travers d’exemples, cycle du carbone dans différents environnements

3-     Cycle de l’azote

         Assimilation et production des composés azotés, cycle dans écosystèmes naturels

4-     Cycle du soufre

         Production des sulfures et sulfates, cycle dans écosystèmes naturels

5-     Cycle des métaux

Cycle du fer et du manganèse

6-     Cycle du phosphore

Applications, exemple milieu marin

Les cours abordent les notions et concepts sur le rôle des microorganismes dans les cycles biogéochimiques.

Ces notions sont également abordées par l’étude de cas et analyses de publications, dont la préparation et le rendu oral seront l’objet du contrôle continu de l’UE. La réflexion autour des notions et concepts acquis, ainsi que l’esprit critique et de synthèse, seront évalués par un examen écrit.

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• Méthodes, modèles et grandeurs des procédés séparatifs :

- Définition, principe, historique et domaine d’application

- Grandeurs (constantes d’équilibre, rétention, sélectivité, efficacité)

• Approche thermodynamique et cinétique des équilibres aux interfaces gaz/liquide/solide :

- Isothermes de sorption

- Thermodynamique des échanges

• Analyse de données obtenues par procédés séparatifs :

-Analyse qualitative

-Analyse quantitative

• La chromatographie en phase gazeuse :

- Appareillage (injecteur, four, détecteur…)

- Grandeurs spécifiques

- Type de chromatographie (colonne remplie ou capillaire, adsorption ou partage…)

- Domaine d’application

• La chromatographie en phase liquide :

- Appareillage (injecteur, four, détecteur…)

- Grandeurs spécifiques

- Type de chromatographie (Phase inverse, phase normale, Echange d’ions, Appariement d’ions, Chiralité, Affinité, Exclusion stérique…)

- Domaine d’application

• Methods, models and sizes of separation processes:

- Definition, principle, history and field of application

- Quantities (equilibrium constants, retention, selectivity, efficiency)

• Thermodynamic and kinetic approach to balances at gas/liquid/solid interfaces:

- Sorption isotherms

- Thermodynamics of exchanges

• Analysis of data obtained by separation processes:

-Qualitative analysis

-Quantitative analysis

• Gas phase chromatography:

- Equipment (injector, oven, detector, etc.)

- Specific quantities

- Type of chromatography (packed or capillary column, adsorption or partition, etc.)

- Application domain

• Liquid phase chromatography:

- Equipment (injector, oven, detector, etc.)

- Specific sizes

- Type of chromatography (reverse phase, normal phase, ion exchange, ion pairing, chirality, affinity, steric exclusion, etc.)

- Application domain

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This course focuses on the study of the localization and speciation of chemical elements in environmental and biological samples using so-called direct techniques, i.e. which do not require chemical extraction step(s). It is thus possible to work directly on the solid phase. Part of the course is dedicated to techniques for obtaining localization information by chemical imaging (electron microscopies, X-ray microfluorescence...), and speciation by X-ray absorption spectroscopy (XANES, EXAFS) and X-ray diffraction. The other part of the course is dedicated to the conditions of sample preparation and analysis, which is a key factor in this approach. The course is accompanied by TD/TP. Concrete examples of the application of these techniques in the field of the environment illustrate the course.

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• Introduction à la chimie environnementale des micropolluants organiques en milieu aquatique,
• Analyse des micropolluants organiques : prétraitement de l’échantillon et méthodes d’analyse,
• Etude de quelques familles de micropolluants : pesticides, HAP, organométalliques, détergents, perturbateurs endocriniens.

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Travail pratique sur une étude de cas :

• Analyses microbiologiques d'un cours d'eau (transect amont-aval)
• Mise en place d’une colonne de Winogradsky, étude du fonctionnement de cette colonne. Impact d’une contamination organique.
• Rédaction d'un mémoire sur la base des résultats acquis

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Préparation à la certification en anglais, Test of English for International Communication (TOEIC).

Le TOEIC mesure les compétences de compréhension écrite et orale pour les niveaux débutant à avancé et détermine si une personne peut communiquer en anglais efficacement et avec aisance dans un contexte professionnel.

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• Définition d’un projet
• Composantes d’un projet
• Management de projet
• Logique de déroulement d’un projet

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• Introduction sur l’unité de mesure, la masse monoisotopique, les abondances isotopiques et la résolution spectrale
• Définition de la spectrométrie de masse moléculaire

Schémas de principe (source d’ionisation, analyseur, détecteur) ; origine et spécificité du signal et présentation des particularités des spectres de masse moléculaires (caractérisation des profils isotopiques multi-élémentaires, espèces multichargées, ions fragments et adduits)

• Les sources d’ionisation

Description des différents types d’ionisation; applications et préparation adaptée de l’échantillon 

• Sélection et séparation des espèces ionisées : principe de fonctionnement des analyseurs.

Importance de la génération du vide ; principe, spécificité et avantages des différents types d’analyseur (quadripolaire, à trappe ionique, à temps de vol, à secteur magnétique et à transformée de Fourier)    

• Analyse structurale des espèces ionisées par l’étude de leur fragmentation

Techniques de fragmentation; Principe de fonctionnement de la spectrométrie de masse par tandem (MS/MS, MSn) et présentation des analyseurs hybrides (Q-TOF, IT-FTICR…).

• Introduction to the unit of measurement, monoisotopic mass, isotopic abundances and spectral resolution
• Definition of molecular mass spectrometry

Description (ionization source, analyzer, detector); origin and specificity of the signal and presentation of the peculiarities of molecular mass spectra (characterization of multi-element isotopic profiles, multi-charged species, fragment ions and adducts)

• Sources of ionization

Description of the different types of ionization; applications and appropriate sample preparation

• Selection and separation of ionized species: operating principle of analyzers.

Importance of vacuum generation; principle, specificity and advantages of the different types of analyzer (quadripole, ion trap, time of flight, magnetic sector and Fourier transform)

• Structural analysis of ionized species by studying their fragmentation

Fragmentation techniques; Operating principle of tandem mass spectrometry (MS/MS, MSn) and presentation of hybrid analyzers (Q-TOF, IT-FTICR, etc.).

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Course summary :

Carbon accounting :

• Overview, global, energy and regulatory issues,
• Sources, emission factors and scope of accounting,
• Methodology and implementation,
• Feedback,
• Practical case: realization of the Bilan carbone® of a university.

LCA :

• Introduction : historical context, environmental issues,
• Principle, method, definition, conceptual and normative framework (ISO 14040 to 14044), tools, applications, limits.

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Sommaire du cours :

Comptabilité Carbone :

• Présentation générale, enjeux mondiaux, énergétiques, règlementaires.
• Sources, facteurs d’émission et périmètres de comptabilisation.
• Méthodologie et réalisation.
• Retours d’expériences.
• Cas pratique : réalisation du Bilan Carbone® d’une université.

ACV :

• Introduction : rappels historiques, enjeux environnementaux,
• Principe, méthode, définition, cadre conceptuel et normatif (les normes ISO 14040 à 14044), outils, applications, limites.
• Retours d’expériences.

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• Introduction : rappels sur la répartition des formes de carbone inorganique dans les eaux, équilibres à considérer, définitions (eaux agressives, entartrantes, à l’équilibre), données nécessaires aux calculs, distinction éléments fondamentaux/caractéristiques,
• Méthodes graphiques : diagrammes de Tillmans-Guigues, Hallopeau-Dupin et, Legrand-Poirier.

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• Les différents modes de corrosion en milieu humide,
• Conditions de protection,
• Prévision de la corrosion (diagramme E= pH, cinétique de corrosion).

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Les polluants organiques de l’air (V. Desauziers 7.5h C, 7.5h TD)

1. Généralités : définitions, nature, sources des Composés organiques volatils (COV)
2. Les émissions de sources fixes : réglementation, mise en place d’un prélèvement, mesure des COV totaux, mesure des COV individuels (échantillonnage par adsorption et analyse chromatographique).

III. Air ambiant : réglementation, échantillonnages passif et actif.

1. Air des lieux de travail : adaptation des principes d’échantillonnage et d’analyse au cas particulier des ambiances de travail.
2. Air intérieur : contexte, démarche réglementaire, méthode d’analyse des polluants réglementés (dont l’analyse spécifique des aldéhydes), caractérisation des émissions de matériaux (essai d’émission en chambre environnementale).

Aérosol atmosphériques – Systèmes de mesures (V. Pont, 3h C, 3h TD)

I-Introduction

II-Définition de l’aérosol et domaines de dimension : Gamme de dimension, Gamme de concentration, densité volumique

III-Caractérisation granulométrique : Distribution log-normale: en nombre, masse, surface et volume, granulométrie liée au comportement: diamètre équivalent, diamètre de Stokes, diamètre aérodynamique

IV- Mécanismes élémentaires de transfert, propriétés et contraintes de la mesure : Diffusion brownienne, Inertie (Impaction, diffusion turbulente, centrifugation), Champ extérieur (sédimentation, électrophorèse, thermophorèse), Comportement caractéristique du domaine moléculaire au domaine continu

V- Systèmes de mesures des propriétés de l’aérosol atmosphérique : composition chimique (filtration, analytique, chimie en ligne (ACSM, SP2)), granulométrie (impacteurs, APS, OPS, SMPS), concentration en masse (pesée, TEOM), propriétés optiques (aethalomètre, néphélomètre, photomètre).

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• La métrologie : définition, organisation
• Assurance qualité pour l’analyse : Principes généraux.
• Validation des méthodes analytiques au laboratoire: blancs, dopages, échantillons de contrôle qualité, étalons et  matériaux de référence
• Validation externe : Cartes de contrôle, essais interlaboratoires
• Accréditation

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• Metrology : definition, organization
• General principles of quality assurance for analysis
• Laboratory validation of analytical techniques (blanks, spike, quality
• control samples, Reference materials and standards…)
• External validation: control charts, proficiency testing
• Accreditation

Plenary lectures and workgroup on publications illustrating the different items to prepare an oral presentation

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Caractérisation et validation d'une méthode de mesure physico-chimique : Notions de contrôle statistique dans un laboratoire – Définitions normalisées- Evaluation des caractéristiques d'une méthode et/ ou d'un appareil de mesure. En cours/TD intégrés : présentation et illustration des notions fondamentales sur la base des normes ISO 31, 5725 et NF 90-210 utilisées dans les laboratoires accrédités; Mise en pratique au travers d’exemples et d’exercices pouvant utiliser des outils tels que EXCEL

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Characterisation and validation of a physico-chemical measurement method: Notions of statistical control in a laboratory - Standardised definitions - Evaluation of the characteristics of a method and/or a measuring device. In integrated courses/DD: presentation and illustration of the fundamental notions based on the ISO 31, 5725 and NF 90-210 standards used in accredited laboratories; Practical application through examples and exercises using tools such as EXCEL

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Présentation du concept de cycles et des sources et puits de polluants, des cycles aquatiques et atmosphériques, des cycles continentaux et du transport colloïdal. Illustrations via des études de cas.

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Presentation of the concept of cycles and sources and sinks of pollutants, aquatic and atmospheric cycles, continental cycles and colloidal transport. Illustrations through case studies.

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Présentation des concepts de spéciation et fractionnement, et des méthodes et techniques permettant d’aborder ces deux volets

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Presentation of the concepts of speciation and fractionation, and the methods and techniques for dealing with these two aspects

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This course provides an overview of analytical techniques applied to the analysis of trace organic contaminants in environmental and/or food matrices, with an emphasis on families of current toxic contaminants.

It deals with methods of sample preparation and separation, and analysis of trace compounds (in particular methods based on mass spectrometry). One part is devoted to regulatory aspects related to the validation of quantitative multi-residue analysis methods. In a prospective way, a last part deals with the latest developments in the non-targeted analysis of trace compounds using high-resolution mass spectrometry methods.

In particular, students will be required to describe and evaluate the interest of scientific publications in the field of analysis of organic contaminants.

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Introduction

                1/ Rappels des notions de base de l’électrochimie analytique (si nécessaire)

                2/ Principales méthodes d’électroanalyse

                3/ Microcapteurs, capteurs électrochimiques : Principe, conception et rôle dans la miniaturisation des analyses (microfluidique, lab-on-chip et µTAS). Applications à des analyses de cibles biologiques et aux mesures à l’échelle de la cellule

                4/ Capteurs/microcapteurs électrochimiques : Applications à la détection de polluants dans l’environnement et aux analyses sur site.

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Introduction

                1/ Summary of the basis of analytical electrochemistry (if necessary)

                2/ Description of common electroanalytical methods

                3/ Electrochemical sensors/microsensors: theoretical and experimental aspects, impact in the miniaturization of the analyzes (microfluidics, lab-on-chips and µTAS…). Application to biological targets and to the electrochemical monitoring at cell’s scale.

                4/ Electrochemical sensors/microsensors: application to the detection of pollutants in environmental samples, and to on-site analyzes.

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Présentation des techniques spectrométriques (AAS, AFS, ICP-AES et ICP-MS et des techniques de couplage de ces détecteurs avec la chromatographie en phase liquide permettant les analyses de spéciation, ou par ablation laser pour l’analyse de solides

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Presentation of spectrometric techniques (AAS, AFS, ICP-AES and ICP-MS) and techniques for coupling these detectors with liquid chromatography for speciation analysis, or by laser ablation for solids analysis

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During this teaching unit, the students will firstly follow a course on the characterization of complex matrices (in particular Bio-Oils or micro/nanoplastics) with a presentation of the advanced separation technqiues used for this type of analysis.

The techniques covered are: GC GC, Py GC, SFC, FFF, HPTLC,…

Following this introductory course, students will be involved in a group project (by group of two) with, if the techniques are available at IPREM lab, access to instruments in order to carry out an analysis program (choice of sample and its preparation, analysis program, etc.).

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Introduction into proteomics and the related modern analytical methods (including proteomic mass spectrometry) for proteome analysis of biological organisms. Brief introduction into DNA sequencing, genomics and the related analytical methods. Hot topics will be integrated such as corona virus sequencing and Covid-19 tests.

The following topics are covered:

• Peptides and proteins; their structure and functions; post-translational modifications
• DNA sequencing and genomics
• The proteomic workflow
• Sample preparation (fractionation, centrifugation, extraction, interferences, denaturation, reduction, alkylation, enzymatic digestion etc.)
• Peptide and protein separation methods, gel electrophoresis
• Proteomic mass spectrometry (ESI and MALDI, high resolution mass analyzers, tandem mass spectrometry, collision induced fragmentation)
• Data treatment (fingerprint, peptide and protein sequencing, de novo sequencing)
• Data bases
• Bottom-up and top-down approaches
• Exercises: analyses of spectra, peptide sequencing

Analysis, presentation and discussion of scientific articles

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1-En présentiel : management des processus

Cours

• Présentation d’une démarche de management qualité/environnementale (processus),
• Présentation simplifiée des référentiels associés,
• Présentation d’exemples illustratifs,
• Présentation d’outils d’analyse systémique, d’amélioration (audits, etc.)

TD

• TD par groupe : description complète d’une activité et de son pilotage, avec analyse des risques associés,
• Présentation aux autres groupes et discussion

2-En présentiel : analyse fonctionnelle et de la valeur

Cours

• Présentation d’une démarche d’analyse
• Présentation des référentiels associés,
• Présentation d’exemples illustratifs,

TD

• TD par groupe : mise en œuvre du processus d’analyse à travers un produit jusqu’aux solutions techniques de réponse aux fonctions identifiées,
• Présentation aux autres groupes et discussion

3-En présentiel, à chaque séance

• Questions / réponses par rapport au contenu des séances précédentes.

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Sommaire du cours :

• Notions fondamentales en droit de l’environnement et ICPE
• Le management environnemental en entreprise : principes généraux, présentation et mise en œuvre de la norme ISO 14001
• Présentation des métiers HSE : prévention et surveillance de la pollution atmosphérique, protection des milieux aquatiques, les déchets, prévention et surveillance des nuisances sonores et des vibrations.

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Cette unité enseignement est menée en étroite collaboration avec l’APESA, centre technologique au service de la transition écologique. Il est proposé aux étudiants, dans le cadre de ce module, de travailler en autonomie sur des sujets concrets de problématiques environnementales, un référent de l’APESA étant associé à chacun des sujets. Sur une période d’environ 3 mois (de mi-octobre à mi-janvier approximativement), les étudiants auront à :

• Rechercher les documents scientifiques sur la thématique traitée
• Rédiger un document technique de synthèse
• Restituer oralement le travail effectué

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Lecture, résumé et commentaire de plusieurs types de documents scientifiques et techniques : publication, rapport, norme et mode d’emploi

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Reading, summarising and commenting on several types of scientific and technical documents: publications, reports, standards and instructions for use

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Introduction into imaging techniques with a focus of those techniques and expertise, which are available at UPPA, presented by six experts working in UPPA labs. Applications from recent research projects will be discussed.

The following topics are covered:

• Light and electron microscopy
• Secondary ion mass spectrometry: ToF-SIMS and NanoSIMS
• X-ray techniques: X-ray tomography and Synchrotron radiation X-ray techniques
• Neutron tomography
• Laser Ablation with Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (LA ICPMS)
• Principles and different modes of the techniques
• Challenges for sample preparation
• Data acquisition and data treatment

Visiting of the different imaging techniques and laboratories at UPPA.

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