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Fiche détaillée Thèses
Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II (09/12/2009), Claire Richard (Dir.)
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Fluorescence et propriétés photochimiques des matières organiques naturelles
Christian Coelho1

La matière organique naturelle (MON) est un mélange complexe de molécules provenant de la décomposition des débris végétaux et animaux. Une fraction de ces constituants, regroupés sous le nom générique de substances humiques, absorbent la lumière solaire ce qui lui confère des propriétés photosensibilisatrices. Au cours de cette thèse, nous avons étudié les propriétés photosensibilisatrices de substances humiques de différentes origines. Nous avons également essayé de corréler ces propriétés photodégradantes aux caractéristiques spectrales (absorption, fluorescence). L'objectif général a été la caractérisation des entités chromophores à l'origine des propriétés photosensibilisatrices. Nous avons étudié en parallèle les propriétés spectroscopiques et photochimiques de différents mélanges humiques : acides humiques extraits de sol, fractions d'acides humiques obtenues par ultrafiltration, fractions aqueuses de sol, acides de type humiques extraits de compost, fractions aqueuses de compost. Pour suivre les propriétés photosensibilisatrices, deux types de sondes chimiques ont été utilisées : le 2,4,6-triméthylphénol qui est oxydé par les états excités triplets des substances humiques par transfert d'électrons et l'alcool furfurylique qui subit une photooxygénation par réaction avec l'oxygène singulet. La photodégradation de produits phytosanitaires a également été examinée. Ce travail a permis d'arriver aux conclusions suivantes. Les constituants émissifs au-delà de 500 nm sont concentrés dans des macromolécules de masses moléculaires inférieures à 30 kDa. La bande d'émission très large peut être subdivisée (maximum à 515 nm dans les fractions < 3kDa et maximum à 550 nm dans les fractions >3 kDa). La production d'oxygène singulet se corrèle positivement avec l'intensité d'émission de fluorescence entre 500 et 550 nm. Cette corrélation qui a été observée sur un grand nombre d'échantillons et sur des échantillons très variés prouve que les constituants photosensibilisateurs sont fluorescents à grande longueur d'onde. Ces résultats constituent une avancée et ouvrent la voie à des études de caractérisation plus poussées
1 :  ICCF - Institut de Chimie de Clermont-Ferrand
Matières organiques naturelles – Pesticides – Photoréactivité – Fluorescence

Fluorescence and photochemical properties of natural organic matter
Natural organic matter (NOM) is a complex mixture of molecules formed from decomposition of the dead organic matter of animals and plants. A fraction, refered to as humic substances, absorb solar light and exhibits photosensitizing properties. The objective of this thesis was to investigate the photodegrading properties of a variety of humic substances. In particular, we tried to find correlations between these properties and spectral characteristics (absorbance, fluorescence). The goal was to identify the absorbing entities responsible for the photosensitizing properties. Many samples were studied: humic acids extracted from soils, fractions of these humic acids obtained by ultrafiltration, water extracts of soils, humic-like acids extracted from compost, water extracts of compost. For all, spectral and photosensitizing properties were investigated simultaneously. Two molecular probes, 2,4,6-trimethylphenol and furfuryl alcohol were used. The former is oxidized by humic triplet excited states through electron transfer and the latter is photooxygenated by singlet oxygen produced by electron transfer between humic triplet excited states and ground state oxygen. Active ingredients of phytosanitary formations were tested too. The following important results were obtained. The components that are fluorescent above 500 nm are located in the macromolecules of molecular weight lower than 30 kDa. The emission band is large and can be splitted in two. The one, with an emission maximum at 515 nm, corresponds to the fraction of molecular weight less than 3 kDa; the other, with an emission maximum at 545 nm, corresponds to the fraction of molecular weight higher than 3 kDa. The production of singlet oxygen is positively correlated with the intensity of emission between 500 and 550 nm. This correlation was obtained for many samples and for very different samples. This means that photosensitizing components are fluorescents at long wavelength. This results is an important step in the understanding of the photochemical behaviour of humic substances and should be of help for the characterization of photosensitizing chromophores.
Natural organic matter – Pesticides – Photosensitizing – Fluorescence

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