• 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 terrestre. 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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1- Introduction générale aux spectrométries élémentaires

Les besoins en analyse et les outils pour y répondre. 

2- Des éléments de théorie aux problématiques analytiques

Origine et spécificité du signal en spectrométries élémentaires optique et de masse ; Analyse mono- et multi- élémentaire ; Aspects qualitatifs et quantitatifs ; Stratégies d’acquisition du signal. 

3- Instrumentions en spectrométries élémentaires

› 3-1-     Introduction d’échantillon

Présentation des différentes techniques : Introduction directe, nébulisation, génération d’hydrures, vapeurs froides, ablation laser ; Processus physico-chimiques associés ; Comparaison et stratégie de choix. 

› 3-2-     Spectrométrie d’absorption atomique (AAS)

Schéma de principe ; Instrumentation avec flamme et avec four ; Interférences, solutions instrumentales et stratégies d’analyse. 

› 3-3-     Spectrométrie d’émission atomique (AES)

Schéma de principe ; instrumentations avec flamme, arc/étincelle et plasmas ; interférences, solutions instrumentales et stratégies d’analyse. 

› 3-4-     Spectrométrie de fluorescence atomique (AFS)

Schéma de principe ; instrumentation ; interférences, solutions instrumentales et stratégies d’analyse. 

› 3-5-     Spectrométrie de masse atomique (ICP-MS)

Schémas de principe ; instrumentation ; interférences et biais en masse: solutions instrumentales (cellules de réaction/collision, instrument à haute résolution, multicollecteur) et stratégies d’analyse (préparation spécifique de l’échantillon, équations de correction). 

4-         Synthèse

Approche comparative des différentes spectrométries élémentaires : performances, domaines d’applications et applications ; Approche instrumentale : découverte d’appareillages au laboratoire. 

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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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Réaliser une recherche bibliographique sur un contaminant de l’environnement en intégrant l’approche toxicologique et l’impact écotoxicologique, rédaction d’un rapport et présentation orale. 

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