L’eau souterraine est aujourd’hui l’une des sources d’eau potable les plus importantes. Sa qualité dépend fortement des processus de transport se produisant dans la zone vadose, la couche non saturée à travers laquelle l’eau et les contaminants circulent avant d’atteindre les aquifères. Avec l’intensification des activités humaines, cette zone joue un rôle essentiel de filtre naturel, contribuant à empêcher les polluants d’atteindre les eaux souterraines. Parmi les polluants émergents préoccupants figurent les microplastiques (MnPs), désormais détectés de plus en plus fréquemment dans les sols et les environnements souterrains.

Cependant, contrairement aux systèmes entièrement saturés, les mécanismes contrôlant la mobilité et la rétention des microplastiques en conditions non saturées restent largement méconnus. Comprendre ces processus est indispensable pour développer des stratégies de protection efficaces et des réglementations visant à limiter la migration des micro- et nanoplastiques vers les eaux souterraines.

L’objectif de mon projet de thèse est d’étudier les processus de transport auxquels les microplastiques sont soumis au sein de la zone vadose. Pour cela, le projet combine des approches de modélisation et des expériences en laboratoire, avec la perspective de représenter des scénarios environnementaux réalistes.

Mon travail est structuré en trois axes principaux :

1. Modélisation des trajectoires d’infiltration des MnPs dans des colonnes de sol, en évaluant l’influence de la conception des colonnes et de leurs conditions de fonctionnement, afin d’optimiser les protocoles expérimentaux.
2. Analyse expérimentale et modélisation du transport des MnPs en conditions saturées et non saturées, à l’aide de colonnes de sol en laboratoire pour quantifier la rétention et les courbes de percée.
3. Évaluation du transfert des MnPs dans des colonnes de sol reproduisant des scénarios environnementaux.

Cette thèse est financée par le projet Marie-Skłodowska Curie Actions Doctoral Network – PlasticUnderground, “Integrated Cross-Sectoral Solutions to Micro and Nanoplastic Pollution in Soil and Groundwater Ecosystems”.
Cette thèse est encadrée par Laurent Lassabatère (IAPHY), Laurence Volatier (IAPHY) and Brice Mourier (IAPHY)

Groundwater is one of the most important drinking sources used today. It's quality depends strongly on the transport processes occurring in the vadose zone, the unsaturated layer through which water and contaminants travel before reaching aquifers. As human activities intensify, this zone becomes an essential natural filter, helping prevent contaminants from reaching groundwater. Among the emerging pollutants of concern are microplastics (MnPs), which are increasingly found in soil and groundwater environments.

However, unlike in fully saturated systems, the mechanisms controlling the mobility and retention of microplastics in unsaturated conditions remain largely unexplored. Understanding these processes is crucial for developing effective protection strategies and regulations aimed at preventing the migratin of micro and nanoplastics toward groundwater.

The aim of my PhD project is to investigate the transport processes that microplastics undergo within the vadose zone. To address this, the project integrates modelling and laboratory experiments to represent environmental scenarios.

My work is divided into three main axis:
1. Modelling infiltration paths of MnPs in soil columns assessing how column design and operational conditions influence transport, with the goal of optimizing experimental protocol.
2. Experimental and modelling analysis of MnPs transport under saturated versus unsaturated conditions, using laboratory soil columns to quantify retention and breakthrough dynamics.
3. Evaluating the transfer of MnPs in soil columns simulating environmental scenarios.

This PhD is funded by the Marie-Skłodowska Curie Actions Doctoral Network – PlasticUnderground, “Integrated Cross-Sectoral Solutions to Micro and Nanoplastic Pollution in Soil and Groundwater Ecosystems”.
This PhD is supervised by Laurent Lassabatère (IAPHY), Laurence Volatier (IAPHY) and Brice Mourier (IAPHY)