Thèse Caractérisation des Vitraux Anciens Comme Archives de la Pollution Atmosphérique H/F Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Paris-Est Créteil École doctorale : SIE - Sciences, Ingénierie et Environnement Laboratoire de recherche : LISA - Laboratoire Interuniversitaire des Systèmes Atmosphériques Direction de la thèse : Aurélie VERNEY-CARRON ORCID 000000020523184X Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2027-01-31T23:59:59 Les vitraux s'altèrent au cours du temps sous l'effet du climat, de la pollution et des microorganismes. Si l'objectif des opérations de conservation - restauration est de transmettre ce patrimoine aux générations futures, les altérations délétères peuvent se révéler être des témoins de l'environnement du passé. En effet, dans les zones abritées se développent des croûtes noires qui sont formées de gypse dans lequel sont piégées les particules présentes dans l'atmosphère. Elles accumulent donc la pollution particulaire. Leur analyse stratigraphique peut alors permettre de remonter aux sources de pollution (industries, transport, chauffage) grâce à l'analyse des particules de combustion, des métaux, de la spéciation du carbone ou des isotopes du soufre et de l'oxygène (pour remonter aux voies d'oxydation du SO2 en sulfates). Un des traceurs particulièrement intéressant est le plomb émis par différentes sources anthropiques. Les rapports des différents isotopes (206Pb, 207Pb, 208Pb) peuvent permettre de distinguer le Pb issu de la combustion du charbon ou de l'essence plombée. Cependant dans le cas des vitraux, le plomb peut aussi être apporté par les éléments de sertissage des pièces de verre. Il s'agira donc de mesurer la signature isotopique de ces plombs et donc d'investiguer l'histoire de leur production (matières premières, provenance) pour évaluer les gammes de rapports isotopiques. L'objectif de cette thèse est donc de caractériser des vitraux anciens pour remonter à l'environnement dans lequel ils se sont altérés, et en particulier à la pollution atmosphérique du XIXè et XXè siècles (teneur en gaz, types de particules). Ainsi, il sera possible de tracer des sources de pollution, de déterminer leurs effets sur l'altération des vitraux et même de retrouver des informations sur l'usage des plombs de sertissage.
Stained glass windows have survived for the centuries despite being exposed to the atmosphere, weathering agents, microorganisms and anthropic activity (pollution and degradation). Many factors can influence the alteration, such as rain quantity, composition and pH, temperature, wind, relative humidity, gas concentration (SO2, NO2, O3, CO2, etc.) and particulate matter in the atmosphere or different microorganisms (bacteria, lichens, algae, fungi, etc.). The combination of these altering factors and their durability (induced by the composition of the window) cause modifications to their physical and chemical properties. This leads to the formation of an altered layer and of secondary products. Among them, dark deposits can accumulate on the surface. These deposits are not well studied because they can be removed during conservation operations. However, they could represent valuable archives of pollution. During the formation of the gypsum that makes up these crusts, particulate matter present in the atmosphere becomes trapped. Therefore, it would be interesting to characterize these crusts in order to reveal what information they can provided about air pollution in the 19th and 20th centuries. The objective of this dissertation is to characterize historic stained-glass windows in order to trace the atmospheric environment in which they deteriorated, and in particular the air pollution of the 19th and 20th centuries (gas content, types of particles). To carry out this project, the LRMH will provide a set of unique samples of historic stained glass from the windows of Notre-Dame, the Sèvres porcelain manufactory, the Père-Lachaise Cemetery, and the Church of Saint-Pierre in Dreux. The corpus will be completed by Portuguese stained glass windows. These samples date from various periods (from the 13th to the 19th centuries) and therefore have different chemical compositions. This collection will thus make it possible to correlate composition with the rate of gypsum formation. However, the windows have often undergone restoration campaigns. The documentation will therefore allow us to estimate the period of exposure to pollution (generally the 19th and 20th centuries). These stained-glass windows will then be characterized using various techniques: SEM-EDS, XRD, XRF, Raman, laser ICP-MS, and MC-ICP-MS.