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Professeurs

David Widory

Sciences de la Terre et de l’atmosphère

Université du Québec à Montréal


Courriel : WIDORY.DAVID@UQAM.CA
Lieu d'encadrement : UQÀM
Habilitation : Habilitation à diriger

Résumé
Mes travaux de recherche depuis l'obtention de ma thèse se sont scindés en trois grandes thématiques : 1) la pollution de l'air, 2) la pollution de l'eau et depuis plus récemment 3) les aspects criminalistiques. Pour chacun de ses axes, j'ai essayé de développer de nouvelles approches, soit par l'utilisation de nouvelles systématiques isotopiques, soit par le développement d'une approche multi-isotopique en combinant deux ou plus systématiques isotopiques existant déjà en routine.

1) La pollution de l'air
L'utilisation des isotopes dans le domaine de la pollution atmosphérique n'est que très récente. Et qui plus est pour certains éléments comme le carbone, les études portaient volontairement sur des zones non directement anthropisées. Mon travail a donc été de s'attacher à l'étude de l'atmosphère urbaine (à travers l'étude de l'atmosphère de Paris et de sa banlieue). Je suis parti de mes acquis sur les ?13C et les ?15N des PM10 pour les étendre à d'autres fractions granulométriques (PM2.5), et ainsi montrer qu'il y avait des sources dominantes spécifiques à chaque fraction (les émissions diesel dominent le budget des PM2.5, tandis que d'autres sources sont ponctuellement décelables isotopiquement dans la fraction PM10. Mes données sur les ?15N dans les PM10 ont montré qu'il s'agissait là d'un traceur double : 1) Ils permettent de déterminer les sources primaires d'azote dans les aérosols, et 2) Ils mettent en évidence des processus physico-chimiques secondaires (dégradation des NOx) qui pourraient in fine permettre de remonter aux ?15N des NOx initiaux (mais ce dernier point fait encore partie des perspectives de mon travail). Mes données sur les isotopes du plomb ont montré que ce ne sont plus (depuis l'interdiction des alkyles de plomb dans les essences) de bons outils de discrimination des émissions automobiles et industrielles. Néanmoins, mes derniers travaux sur l'atmosphère de Pékin montrent que dans certains cas, ils permettent encore de déterminer les différentes origines (industrielles et naturelles) du Pb atmosphérique. Mon étude sur les rapports isotopiques du plomb issus des fractions labiles et constitutives des PM10 à Paris a montré des différences significatives, montrant un apport de plomb "naturel" dans l'atmosphère de la capitale pouvant aller jusqu'à 10%.

Mes dernières études se sont penchées sur la possible utilisation de systématiques isotopiques novatrices dans le domaine de la pollution atmosphérique. Les isotopes du cadmium et du zinc avaient été développé dans une optique de pollution des sols et des eaux, nous les avons appliqués sur le PM10. Les résultats sont probants et démontrent l'intérêt de ses systématiques. Dans le cas des isotopes du mercure, l'apport est double (de manière comparable à celle des ?15N) : 1) Ils permettent, par l'étude des fractionnements dépendant de la masse, de tracer les sources locales de pollution, tandis que 2) l'étude des fractionnements indépendant de la masse montre un apport à longue distance de mercure dans l'atmosphère de Paris. Enfin, à ma connaissance, mon étude sur les isotopes du chrome est la première du genre, et semble montrer qu'il s'agit là d'un des meilleurs discriminants des émissions des différentes sources de pollution atmosphérique en atmosphère urbaine.

2) La pollution des eaux
Dans le domaine environnemental, la recherche des sources de pollution des eaux souterraines a été une des premières applications des isotopes. Dans le cas spécifique des nitrates, l'intérêt du couplage des ?15N et des ?18O avait été initié et démontré par l'équipe de Carole Kendall (Kendall et al., 2007) au USGS à Menlo Park. L'originalité de mes recherches dans ce domaine repose principalement sur le développement d'une approche multi-isotopique incluant les isotopes du bore. La valeur ajoutée vient du fait que cet élément, co-migrant des nitrates, n'est pas affecté par les processus physico-chimiques secondaires (tels que dénitrification naturelle) et permet donc un traçage direct de la source de pollution (l'utilisation des ?15N-?18O pouvant montrer ses limites lorsque ce processus est opérant).
Depuis je me tourne vers l’utilisation des isotopes pour tracer les sources et caractériser les processus contrôlant les pollutions diffuses, notamment pesticides, dans les sols et eaux.

3) Domaine criminalistique
Pour ce dernier domaine, il est difficile de savoir si le manque, ou tout du moins la rareté, de publications provient du fait que les isotopes n'ont jamais été vraiment étudiés ou bien que ces études revêtent un caractère top secret. Ceci est particulièrement criant pour la thématique des explosifs à laquelle je me suis attaché. Il existait certaines publications sur les compositions isotopiques en carbone et azote de plusieurs familles d'explosifs. Je me suis attaché à étendre cette caractérisation aux isotopes du carbone, de l'azote, de l'oxygène et de l'hydrogène. Depuis, et pour la première fois à ma connaissance, je me suis penché sur l'étude des systématiques isotopiques mesurables par ICP-MS-MC : isotopes du strontium, du lithium et du plomb.



Références
1. Kujawinski, D.M., Wolbert, J.b., Zhang, L., Jochmann, M.A., WIDORY, D., Baran, N., Schmidt, T.C. (2013). Carbon isotope ratio measurements of Glyphosate and AMPA by liquid chromatography coupled to isotope ratio mass spectrometry, Analytical & Bioanalytical Chemistry. DOI 10.1007/s00216-012-6669-0.
2. WIDORY, D. , Petelet_Giraud, E., Bregnot, A., Bronders, J. , Tirez, K. , Boeackx, P. (2012). Improving the management of nitrate pollution in water by the use of isotope monitoring: the ?15N, ?18O & ?11B triptych, Isotopes in Environmental and Health Studies, DOI:10.1080/10256016.2012.666540.
3. WIDORY, D., Roy, S., Le Moullec, Y., Goupil, G., Cocherie, A., Guerrot C. (2004). The origin of atmospheric particles in Paris: a view through carbon and lead isotopes. Atmospheric Environment, 38, 953-961.