Évaluation du devenir des contaminants émergents dans l'environnement // Assessing the fate of emerging contaminants in the environment

La présence de contaminants émergents résulte soit d'émissions directes, soit d'émissions diffuses ou de réémissions provenant de sols ou de plans d'eau contaminés. Ce phénomène concerne une grande diversité de molécules, qui proviennent d'utilisations ou d'activités humaines libérant des composés organiques semi-volatils tels que les additifs d'usure des pneus ou les composés perfluoroalkylés (PFAS). D'une part, les particules d'usure des pneus sont une nouvelle forme de microplastiques environnementaux, leur rôle dans la pollution de l'air devant augmenter à mesure que les émissions d'échappement diminuent. D'autre part, d'importantes recherches se concentrent actuellement sur les PFAS en raison de la prise de conscience croissante de leur toxicité et des réglementations émergentes qui fixent souvent leurs concentrations admissibles à des niveaux extrêmement bas (quelques parties par trillion, ppt). Malgré cela, de nombreuses lacunes subsistent quant au devenir et au transport dans l'environnement de ces composés, souvent appelés « produits chimiques éternels » en raison de leur persistance dans l'environnement. Compte tenu de la réactivité limitée des PFAS, un élément essentiel est leur comportement de répartition dans les milieux environnementaux. Un aspect particulièrement important est l'interaction entre les PFAS et les microplastiques, car ces composés sont fréquemment trouvés ensemble en raison de leurs origines anthropiques.

L'objectif principal de cette thèse de doctorat est d'étudier, à l'aide de la cinétique computationnelle, les processus de dégradation atmosphérique des contaminants émergents au niveau moléculaire, en démêlant leurs voies les plus favorables, leur devenir atmosphérique et leur impact sur l'environnement ainsi que leur écotoxicité envers les espèces aquatiques. L'objectif est d'éclairer les expérimentations sur les produits recommandés à rechercher, et vice-versa, pour appuyer les faits expérimentaux et les produits déjà identifiés.
Ce projet s'inscrira également dans le cadre d'un programme de recherche plus large (CPER Ecrin ; Labex CaPPA, et CDP AREA). Ce travail sera mené en étroite collaboration avec un groupe expérimental situé aux USA (Arizona State University).
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The presence of emerging contaminants results either from direct emission or from diffuse emissions or re-emissions from contaminated soils or waterbodies. This phenomenon concerns a great diversity of molecules, which originate in human uses or activities releasing semi volatile organic compounds such as tire wear additives or perfluorinated compounds (PFAS). On one side, tire wear particles are a new focus as a form of environmental microplastics, with their role in air pollution expected to grow as tailpipe emissions decrease. On the other side, significant research currently focuses on PFAS due to the growing awareness of their toxicity and emerging regulations that often set their allowable concentrations at extremely low levels (a few parts per trillion, ppt). Despite this, many knowledge gaps remain regarding the environmental fate and transport of these compounds, often referred to as 'forever chemicals' because of their environmental persistence. Given the limited reactivity of PFAS, a critical consideration is their partitioning behavior within environmental media. One particularly important aspect is the interaction between PFAS and microplastics, as these compounds are frequently found together due to their anthropogenic origins.

The main goal of this PhD thesis is to investigate using computational kinetics the atmospheric degradation processes of emerging contaminants at the molecular level unraveling their most favorable pathways, their atmospheric fate and impact to the environment as well as their ecotoxicity towards aquatic species. The goal is to inform the experiments on recommended products to look for, and vice-versa, to support the kinetics and products already identified.
This project will also perform within the framework of a larger research program (CPER Ecrin; Labex CaPPA, and CDP AREA). This work will be conducted in close collaboration with the experimental works performed in the group led by Pierre Herckes at Arizona State University (USA).
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Début de la thèse : 01/10/2025
WEB : https://pc2a.univ-lille.fr/vie-doctorale/theses

Enseignement supérieur

Université de Lille

104 Sciences de la Matière du Rayonnement et de l'Environnement

Master ou diplôme d'ingénieur en chimie de l'environnement ou physico-chimie. Une expérience dans le domaine de la chimie atmosphérique, des simulations moléculaires (chimie quantique, dynamique moléculaire) et de la cinétique chimique sera appréciée. Un bon niveau d'anglais (écrit/parlé) sera indispensable (au moins B2). Une mobilité entre l'Université de Lille et Arizona State University est demandée. Les travaux de recherche se dérouleront au laboratoire PC2A de l'Université de Lille.
Master's degree or engineering degree in environmental chemistry or physical chemistry. Experience in the field of atmospheric chemistry, molecular simulations (quantum chemistry, molecular dynamics) and chemical kinetics will be appreciated. A good level of English (written/spoken) will be essential (at least B2). A mobility between the University of Lille and Arizona State University is mandatory. The work will take place at PC2A laboratory of the University of Lille.