Effet de la présence de métaux sur l'ozonation catalytique de l'antibiotique Norfloxacine et son impact écotoxicologique

Djidja, Roumaissa (2026). « Effet de la présence de métaux sur l'ozonation catalytique de l'antibiotique Norfloxacine et son impact écotoxicologique » Thèse. Montréal (Québec), Université du Québec à Montréal, Doctorat en chimie.

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Résumé

Dans ce travail de recherche, la dégradation de la norfloxacine (NOF), un antibiotique de la famille des fluoroquinolones fréquemment détecté dans les milieux aquatiques, a été étudiée par ozonation catalytique en présence de minéraux argileux, afin de simuler et de mieux comprendre les processus d’oxydation naturelle accélérée dans les milieux riches en argiles. L’objectif principal de cette étude était d’élucider le rôle des cations métallique et d’évaluer simultanément l’évolution de la dégradation et de la toxicité des mélanges réactionnels. L’ozonation de la norfloxacine a été réalisée en milieu aqueux en présence de montmorillonites échangées avec différents cations métalliques de transition (Na⁺, Fe²⁺, Ni²⁺, Co²⁺ et Cu²⁺), ainsi que de leurs homologues sous forme zéro-valente (Fe⁰, Ni⁰, Co⁰ et Cu⁰). La toxicité intrinsèque de la norfloxacine et des mélanges réactionnels issus de l’ozonation vis-à-vis de la plante aquatique Lemna minor a été mise en évidence à travers plusieurs critères de toxicité, incluant l’inhibition du nombre de frondes, la variation du poids frais, la teneur en chlorophylle, la production d’espèces réactives de l’oxygène (ROS) et la fluorescence de la chlorophylle a. La première partie de ce travail a porté sur la dégradation partielle du NOF en présence des matériaux argileux. Les résultats ont montré que cette toxicité est principalement induite par un stress oxydatif et qu’elle évolue significativement au cours de l’ozonation en fonction de la nature du cation échangeable et du degré d’avancement de l’oxydation. La seconde partie de cette recherche a été consacrée à l’étude de l’adsorption et de l’ozonation de la norfloxacine en présence de cations métalliques libres et de leurs homologues supportés sur montmorillonite. L’évolution conjointe de la dégradation de la NOF et de la toxicité envers L. minor a été discutée en lien avec les interactions cation:argile:NOF, la dispersion du catalyseur dans le milieu aqueux et la décroissance du pH au cours de l’ozonation. Les interactions d’échange ionique et les interactions acide-base de Lewis ont été identifiées comme des mécanismes clés gouvernant l’adsorption de la NOF, la réactivité catalytique des argiles et la formation progressive d’espèces acides dans le milieu réactionnel. La troisième partie de ce travail a porté sur l’étude de l’influence de l’état de valence du métal sur les propriétés de surface des minéraux argileux chargés en métaux. L’évaluation écotoxicologique réalisée sur Lemna minor a montré que les cations métalliques réduisent la biodisponibilité de la norfloxacine, tandis que les métaux zéro-valents induisent une toxicité plus élevée. Cette recherche doctorale met en évidence l’impact potentiel de la co-présence de NOF et des métaux sur la toxicité des milieux aquatiques. Les résultats apportent des connaissances fondamentales sur le rôle des minéraux argileux et de la nature chimique des métaux dans les processus de dégradation oxydative de NOF. Ils démontrent que les milieux argileux, tels que les sols et les suspensions argileuses des rivières et des lacs, possèdent une capacité intrinsèque à moduler la transformation et l’impact environnemental des polluants organiques. Cette approche intégrée, combinant la chimie de l’environnement et l’écotoxicologie, a permis d’aborder simultanément les aspects physico-chimiques et biologiques liés au devenir des polluants dans les milieux aquatiques, et a conduit à la publication de trois articles scientifiques dans des revues internationales. _____________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Norfloxacine, Catalyseurs argileux, Montmorillonite, Cations métalliques, Ozonation, Lemna minor, Métaux à valence zéro, Toxicité

Type:	Thèse ou essai doctoral accepté
Informations complémentaires:	Fichier numérique reçu en format PDF.
Directeur de thèse:	Dewez, David
Mots-clés ou Sujets:	Norfloxacine / Ozonation / Montmorillonite / Catalyseurs à l'argile / Lenticule mineure / Écotoxicité / Polluants organiques de l'eau
Unité d'appartenance:	Faculté des sciences > Département de chimie
Déposé par:	Service des bibliothèques
Date de dépôt:	06 oct. 2026 10:38
Dernière modification:	06 oct. 2026 10:38
Adresse URL :	https://archipel.uqam.ca/secure/id/eprint/20372

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