Éditeur(s) : HAL CCSD
Résumé : The presence of biological matter (biofilms) in deep geological sites for storage of, for instance, toxic elements or groundwater in aquifers was clearly proved. That biomass triggers physical and chemical processes which greatly modify the durability and the sustainability of the sites. These processes, mainly from oxidative/reductive reactions, are poorly understood. This is mainly due to the fact that former studies were done at the macroscopic level far away from the micrometric scale where relevant processes induced by bacteria take place. Investigations at microscopic level are needed. Thus, we developed an experimental set-up based on the combined use of optical microscopy (transmission), atomic force microscopy (AFM) and electrical and electro-chemical AFM microscopy (EC_AFM) in order to get simultaneous information on topographic and electro-chemical processes. The first highly sensitive step was to use AFM with biological samples in liquid environment: wepresent here a study about AFM imaging of living, moving or self-immobilized bacteria, in their genuine physiological liquid medium and in true in vivo conditions. No external immobilization protocol, neither chemical nor mechanical was needed. For the first time, the native gliding movements of Gram negative Nostoc cyanobacteria upon the surface were studied by AFM. AFM height and mechanical stiffness data were simultaneously acquired. From these, mechanical parameters, inner turgor pressure and Young modulus, were derived for different bacterial species (Anabaenopsis circularis, Rhodococcus wratislaviensis). Our study revealed that AFM imaging is thus possible on moving living species. These results open a large window on new studies of both dynamical phenomena of practical and fundamental interests such as the formation of biofilms and dynamic properties of bacteria in real physiological conditions. The second delicate step was to combine AFM and optical measurements with electrical ones. We mounted a new experimental set-up coupling real-time (i) monitoring of optical properties as the optical density (OD) evolution related to bulk bacterial growth in liquid or as the counting of number of bacteria adhering on the surface of the sample as well and (ii) electrical and electrochemical measurements. Furthermore, these results will shortly be applied to the optimized monitoring of the in-situ activity of bacteria consuming oil pollutants, following this way, in real-time, the bioremediation of an oilcontaminated soil (ANR ECOTECH_BIOPHY program).
La présence de matière biologique (biofilms) dans les sites de stockage géologique profond, d'éléments toxiques ou encore de l'eau potable des aquifères est maintenant clairement démontrée. Cette biomasse est à l'origine de processus physiques et chimiques qui modifient considérablement la durabilité et la pérennité des sites concernés. Ces processus, principalement de type oxydo-réductif, sont encore mal compris. Ceci est principalement dû aux méthodes d'investigation, principalement macroscopiques, loin de l'échelle micrométrique caractéristique des bactéries. Seules des études, basées sur des méthodes d'investigation locale, peuvent apporter les informations requises. Ainsi, nous avons développé un dispositif expérimental basé sur l'utilisation combinée de la microscopie optique (en transmission), la microscopie à force atomique (AFM) et la microscopie AFM en mode électrique et électrochimique (EC_AFM) afin d'obtenir des informations simultanées sur la topographie de l'échantillon et sur les processus électrochimiques à l'échelle des bactéries. La première étape sensible consistait à utiliser l'AFM sur des échantillons biologiques en milieu liquide: nous présentons ici les résultats de l'imagerie AFM en milieu liquide de plusieurs types de bactéries dans leurs conditions physiologiques naturelles (conditions in vivo). Aucun protocole d'immobilisation, ni chimique ni mécanique, n'a été nécessaire; et pour la première fois, les mouvements de reptation de cyanobactéries Nostoc ont été étudiés par l'AFM. Les études AFM ont permis d'acquérir des données topographiques mais aussi mécaniques : nous avons pu ainsi mesurer le module d'Young, la pression de turgescence de différentes souches bactériennes (Anabaenopsis circularis, Rhodococcus wratislaviensis). Cette étude complète, a révélé que l'imagerie AFM est donc possible sur des espèces vivantes en mouvement. Ces résultats ouvrent une grande fenêtre sur de nouvelles études d'intérêts tels que la formation de biofilms et les propriétés dynamiques de bactéries dans des conditions physiologiques réelles. La deuxième étape délicate était de combiner l'AFM aux mesures optiques et électriques. Nous avons développé un nouveau dispositif expérimental permettant (i) le suivi de l'évolution de la croissance bactérienne par la mesure des propriétés optiques comme la densité optique DO (pour le développement bactérien en volume - milieu planctonique) , ou l'analyse de l'image du substrat par comptage du nombre de bactéries sur la surface de l'échantillon (biofilm), et (ii) les mesures électriques et électrochimiques. L'ensemble de ces résultats sera prochainement appliqué au développement de nouveaux outils de surveillance d'une biodépollution de terrain contaminé par les hydrocarbures, par le suivi in situ et en temps réel de l'activité de bactéries dépolluantes (ECOTECH_BIOPHY ANR).
https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01044714

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Éditeur(s) : HAL CCSD Elsevier Masson
Résumé : On the basis of an existing multiparameter borehole fluid sensor(p, T Cw, pH, Eh), a new downhole tool designed for 200 bars and 75 degrees C was developed to measure the spontaneous electrical potential in situ with great precision (better than a mu V). To this end, the new sensor is based on the use of unpolarizable Pb/PbCl2 electrodes either at the surface or downhole. In situ testing has demonstrated a capacity to identify several subsurface sources of natural electrical potential such as diffusion ones (membrane potential in the presence of clays, Fickian processes due to pore fluid salinity gradients), or else the electrokinetic mechanisms with gradients in pore fluid pressure. As a consequence, Multi-Sensors Electrical Tool (MuSET) might be used as an "electrical flow meter" sensitive to both horizontal and vertical fluid flow in a vertical borehole.
ISSN: 1631-0713

hal-00445251
https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00445251
DOI : 10.1016/j.crte.2009.07.009

Éditeur(s) : HAL CCSD De Gruyter
Résumé : International audience
A comparative study of 9H-pyrido[3,4-b]indole (norharmane) and 1-methyl-9H-pyrido[3,4-b]indole (harmane) as inhibitors for C38 steel corrosion in 1 M HCl solution at 25 °C was carried out. Potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) techniques were applied to study the metal corrosion behavior in the absence and presence of different concentrations of these inhibitors. The OCP as a function of time were also established. Cathodic and anodic polarization curves show that norharmane and harmane are a mixed-type inhibitors. Adsorption of indole derivatives on the C38 steel surface, in 1 M HCl solution, follows the Langmuir adsorption isotherm model. The ΔGads values were calculated and discussed. The potential of zero charge (PZC) of the C38 steel in inhibited solution was studied by the EIS method, and a mechanism for the adsorption process was proposed. Raman spectroscopy confirmed that indole molecules strongly adsorbed onto the steel surface. The electronic properties of indole derivates, obtained using the AM1 semi-empirical quantum chemical approach, were correlated with their experimental efficiencies using the linear resistance model (LR).
ISSN: 0018-3830

hal-01093227
https://hal-agroparistech.archives-ouvertes.fr/hal-01093227
DOI : 10.1515/HF.2010.034

Résumé : L'objectif de cette thèse est de s'intéresser à la chimie des substances naturelles (extraction et caractérisation des molécules issues des forêts de Guyane) et d'étudier des extraits ou familles de molécules naturelles ayant des propriétés inhibitrices de la corrosion du zinc. Dans la première partie du document, un screening de plantes a été effectué. Celles dont les extraits ont présenté les propriétés inhibitrices les plus intéressantes - la Mansoa alliaceae et la Bagassa guianensis -ont été sélectionnées parmi les Il plantes étudiées. Dans la seconde partie du document, différentes techniques électrochimiques ont été utilisées- la spectroscopie d'impédance électrochimique (SEI) et la polarisationlinéaire (PL)- afin de calculer les taux d'inhibition et de remonter aux mécanismes réactionnels caractérisant l'inhibition. Ainsi, le rôle des paramètres tels que le mode d'extraction et le milieu corrosif (ASTM et NaCI3%) sur le taux d'inhibition ont été étudiés. Ces travaux ont débouché sur de nombreux résultats expérimentaux nouveaux et notamment un modèle dynamique prenant en compte l'efficacité de l'inhibiteur en fonction de sa concentration dans le milieu
The objective of this thesis is to focus on the chemistry of na tura! substances (extraction and characterization of molecules from forests of French Guiana) and to study extracts or families ofnatural molecules with inhibiting properties of zinc corrosion. In the first part of the document, a screening of plants was made. Those whose extracts have shown the most interesting potential inhibitors - the Mansoa alliaceae and Bagassa guianensis - were selected among the Il plants studied. In the second part of the paper, different electrochemical techniques were used - the electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and linear polarization (LP) - to calculate the inhibition rate and to understand the reaction mechanisms characterizing the inhibition. Thus, the role of parameters such as the method of extraction and the corrosive medium (ASTM and NaCI3%) on the inhibition rate were studied. This work bas led to many new experimental results including a dynamic mode! taking into account the effectiveness of the inhibitor according to its concentration in the medium

http://www.theses.fr/2014AGUY0745/document

Résumé : Les aciers inoxydables à haute teneur en molybdène présentent une excellente résistance à la corrosion et ont été récemment utilisés dans des applications marines. L'acier inoxydable de type 254 SMO contient du molybdène (6% Mo) et des quantités plus élevées en éléments d'alliages que les aciers inoxydables plus classiques tels que 304, 316 et 316L. Alors que Anees Uddin Malik et al. montrent que l’acier 254 SMO est moins sensible à la corrosion par piqûre en eau de mer du golfe persique, Abdulsalam et al. démontrent que bien que cet acier présente une bonne résistance à la corrosion, il reste encore sensible à une corrosion caverneuse (surtout en milieu à 16% en masse d’ion chlorure ou à plus de 30°C).La première partie de ce travail traite du comportement électrochimique de l’acier inoxydable 254 SMO immergé dans l’eau de mer naturelle en laboratoire. Ainsi deux sites de la Guyane ont été choisis pour effectuer des prélèvements d’eau. Des analyses physicochimiques de ces eaux sont réalisées et montrent que l’eau du site du Port Larivot contient une quantité en ions chlorures plus importante que celle de l’eau du site du Mahury. Une colonisation par des bactéries et crustacés (balanes) a été mise en évidence, à l’aide du microscope électronique à balayage environnemental. Les mesures électrochimiques, notamment la voltammétrie cyclique a montré l’existence d’une zone de passivation et l’augmentation du courant de passivation par un facteur de 10 en présence d’un biofilm pour l’acier inoxydable immergé en eau du Mahury durant 22 jours. La deuxième partie propose une étude approfondie du comportement de l’interface complexe métal/couche passive/biofilm. Trois différents coupons d’aciers inoxydables (brut, poli et grenaillé) ont été déposés sur site (in-situ) dans un premier temps. Dans une seconde étape, nous avons réalisé des expérimentations mixtes (incubation in-situ et croissance en laboratoire). L’évolution du potentiel d’abandon de ces aciers est très proche pour l’acier brut et l’acier poli. En revanche, celui de l’acier grenaillé, de par la présence des grains d’alumine à sa surface, affiche un comportement différent. Une étude comparative des deux expérimentations montre des différences concernant les paramètres électriques de l’interface complexe métal/couche passive/biofilm.
Stainless steels with high content in molybdenum present an excellent corrosion resistance and were recently used in marine applications. The stainless steel 254 SMO contains molybdenum (6 %) and higher amounts of alloying elements than conventional stainless steels such as 304, 316 and 316L. While Anees Uddin Malik et al. show that 254 SMO steel is less likely to be susceptible to pitting corrosion in Arabian Gulf sea water, Abdulsalam et al. demonstrate that although this steel has good resistance to corrosion, it remains still susceptible to crevice corrosion (especially in environment with 16 chloride percent weight or more than 30 ° C).The first part of this work deals with the electrochemical behaviour of stainless steel 254 SMO immersed in natural seawater at laboratory. Two sites in French Guyane were chosen to take samples of seawater. Physicochemical analyses of these waters are made and show than the in Port Larivot site seawater contains a higher quantity of chloride ion than to Mahury seawater. Colonization by bacteria and crustaceans (barnacles) was highlighted, using the environmental scanning electron microscope. The electrochemical measurements, including cyclic voltammetry showed the existence of a passivation region and increasing the passivation current by a factor of 10 in the presence of biofilm on stainless steel immersed in Mahury seawater during 22 days.The second part offers a detailed study of the behaviour of the interface metal/passive film/biofilm. Three different coupons of stainless steel (crude, polished and blasted) were deposited on the site (in-situ) in the first time. In a second step, we performed experiments mixed (in-situ incubation and growth in the laboratory). The evolution of the free potential of these steels is very close for crude steel and polished steel. Conversely, the blasted steel, by the presence of alumina grains on its surface, shows a different behaviour. A comparative study of those two experiments shows differences in the electrical parameters of the interface metal/passive film/biofilm.

http://www.theses.fr/2013AGUY0598/document