Academic literature on the topic 'Dynamique des polluants particulaires'

En Côte d’Ivoire, la gestion et la sécurité sanitaire liée à la pollution atmosphérique revet un grand interêt . Dans ce même élan de gestion de la qualité de l’air l’OMS a fixé un seuil d’émission que les pays doivent intégrer dans leur mode de gestion. Cependant, dans les villes de grandes concentrations comme Abidjan il est parfois difficile de maitriser les paramètres d’émissions. L’objectif de cette étude est donc d’estimer les concentrations des polluants atmospreriques particulaires PM2.5 et ensuite cartographier la dynamique de ces polluants de 2015 à 2020. Pour atteindre cet objectif , les données de l’imagerie satellitaire LANDSAT ont été utilisées. Il a s’agit de calculer les réflectances de surfaces et les réflectances au sommet de l’atmosphère. Le but de ces calculs était de déduire les réflectances atmosphériques. En considérant la relation étroite existence entre les PM2.5 et la réflectance atmosphérique un modèle de régression linéaire a été conidéré pour déduire les PM2.5. Les résultats ont montré que les concentrations des PM2.5 sont de façon générale au-dessus du seuil de l’OMS. Ces valeurs sont de 31 μg/m3 en janvier 2015 , de 36 μg/m3 en janvier 2016 , de 32 μg/m3 en décembre 2016, de 33 μg/m3 en janvier 2019 et de 33 μg/m3 en janvier 2020. Cela donne une concentration moyenne de 33 μg/m3. Les communes de Yopougon Nord, Abobo Ouest, Cocody ouest et Port-Bouet Est sont les zones les plus pollués avec des concentrations allant de 26 à 49 μg/m3.

L’objectif de cette étude est le suivi du devenir des polluants majeurs et des micropolluants dans une filière rustique de traitement des eaux pluviales strictes et l’évaluation de son efficacité. Le site expérimental est localisé à Strasbourg (67, France). Les eaux de ruissellement du bassin versant résidentiel urbain (2,71 ha) sont collectées par une mare de sédimentation connectée à un filtre planté de roseaux à écoulement vertical via un déversoir flottant. Elles sont ensuite rejetées dans le cours d’eau Ostwaldergraben. Le site est équipé d’une station météo dédiée et de trois préleveurs automatiques situés à trois points stratégiques du traitement : dans la canalisation d’entrée du système (eaux pluviales brutes), entre la mare de sédimentation et le filtre planté (eaux décantées) et à la sortie du système (eaux décantées et filtrées). Le suivi de la qualité de l’eau est réalisé via l’analyse des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) et des éléments traces métalliques (ETM) dans les phases particulaire et dissoute (Cd, Ni, Pb, Co, Cu et Zn). Sept campagnes de prélèvement ont été réalisées entre octobre 2015 et octobre 2016 lors d’événements pluvieux. Dans les eaux pluviales, les matières en suspension (MES), le carbone organique total (COT), les nutriments (N,P) et le chrome sont détectés à de faibles concentrations (MES < 18 mg∙L-1, COT < 8 mg∙L-1, N < 7 mg∙L-1, Cr < 5 µg∙L-1) alors que le zinc et cinq HAP (fluorène, fluoranthène, phénanthrène, pyrène et naphtalène) sont présents à des concentrations nocives pour la faune et la flore (Zn = 100-360 µg∙L-1, HAP = 10-60 µg∙L-1). Après cinq années de fonctionnement de la filière de traitement, le niveau d’abattement des micropolluants issus des rejets urbains de temps de pluie demeure très élevé.

Les ouvrages de filtration végétalisés pour la gestion à la source des eaux pluviales, appelés à l’international des ouvrages de biofiltration, de biorétention ou vegetative filter strips, visent la maîtrise du flux polluant associé aux eaux pluviales urbaines. Ces ouvrages permettent le stockage, la fltration au travers d’un substrat planté et éventuellement l’infiltration de l’eau. L’efficacité épuratoire a été évaluée in situ pour deux systèmes de biofiltration, un accotement filtrant et une noue filtrante, pour un panel diversifié de polluants. Ce panel comprend des éléments traces métalliques (ETM) et des micropolluants organiques – des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), des alkylphénols, le bisphénol A (BPA), des phtalates – dans les phases totales et dissoutes. Les polluants essentiellement associés à la phase particulaire (Pb, Zn et HAP) étaient très bien retenus dans les ouvrages (abattements de concentration ›90%) pour la majorité des événements pluvieux. Cependant, une performance dégradée a été observée vis-à-vis des particules pendant la période hivernale, ce qui a été attribué à la taille plus fne des particules pendant cette période. Les abattements des concentrations dissoutes étaient rarement significatifs et tendaient à être bien plus faibles que ceux observés pour les matières en suspension (MES) et les polluants présents sous forme particulaire. De ce fait, des rétentions relativement faibles étaient observées pour les concentrations totales en polluants modérément particulaires, tels que le BPA, les alkylphénols et les phtalates. La rétention des ETM dissous semble avoir été limitée par leur association à la matière organique dissoute, alors que celle des micropolluants organiques dissous était limitée essentiellement par la contamination initiale du substrat filtrant ou par des émissions depuis les matériaux synthétiques de construction. À l’échelle annuelle, la noue filtrante dans sa configuration finale abattait entre 33 et 81% du flux polluant en fonction des polluants.

Le déclin historique du faucon pèlerin (Falco peregrinus) observé en Amérique du Nord au milieu du xxe siècle a été principalement attribué à l’échec de reproduction causé par les polluants organochlorés persistants. C’est dans ce contexte que le Arctic Raptor Project a été initié, en 1982, dans le but d’étudier la reproduction de faucons pèlerins F.p. tundrius nichant dans l’Arctique. Nous présentons ici une synthèse des principaux travaux conduits dans le cadre de ce programme de recherche réalisé essentiellement dans la région de Rankin Inlet, mais aussi plus récemment près d’Igloolik et sur l’île de Baffin au Nunavut. Des résultats portant sur le régime alimentaire, la phénologie de la reproduction, la croissance et la survie des jeunes, ainsi que sur la dynamique de population sont présentés. Le suivi à long terme dans la région de Rankin Inlet a permis de mettre en lumière, entre autres, une baisse du nombre de jeunes au cours des 3 dernières décennies. Des épisodes de fortes précipitations estivales, plus fréquents dans l’aire d’étude ces dernières années, semblent en partie responsables de ces diminutions. En outre, l’étude des rapaces nichant dans l’Arctique est cruciale pour comprendre les conséquences sur la dynamique des populations, notamment des changements climatiques, de l’environnement (p. ex. diminution des polluants organochlorés) et de la structure et du fonctionnement de l’écosystème arctique.

Un volet du projet de R&D « Medisa » piloté par la société publique locale Eau du Ponant concerne les possibilités de conversion de mesures de conductivité et de turbidité en concentrations en matières en suspension (MES), demande chimique en oxygène (DCO), demande biochimique en oxygène à 5 jours (DBO5), azote Kjeldahl et phosphore total. Dans un premier temps, une analyse globalisée a été menée sur l’ensemble des 217 échantillons prélevés en temps sec et en temps de pluie au droit de six déversoirs d’orage situés sur le réseau unitaire de Brest Métropole. Elle permet d’identifier deux types de comportement des polluants associés aux fractions dissoutes et particulaires. Puis un indicateur de performance des relations de conversion a été élaboré, et a permis d’en comparer différents types de fonctions de conversion. L’ajustement de fonctions puissances permet une estimation raisonnable des paramètres réglementaires de pollution, sauf pour les valeurs les plus faibles, correspondant à des effluents très dilués. Enfin, une analyse plus détaillée a été menée pour évaluer les gains éventuels apportés par des relations spécifiques aux sites ou aux contextes hydrologiques (temps sec ou temps de pluie). Les résultats obtenus montrent que l’autosurveillance des rejets dans la rade de Brest peut s’appuyer sur une estimation des concentrations à partir de mesures en continu de conductivité et de turbidité, et être exploitée pour évaluer la conformité des rejets à un objectif exprimé en flux.

Résumé Le but de ce travail était de développer un modèle permettant de décrire le comportement des métaux lourds, en plus des polluants traditionnels, dans une station d’épuration par boues activées et pouvant être utilisé pour sa conception et son optimisation. Le modèle, qui considère la sorption des métaux lourds sur des matières en suspension comme processus réactionnel, a été évalué à partir de données recueillies durant dix jours dans un système réel de traitement par boues activées. Les résultats démontrent la sensibilité du modèle face aux importantes variations instantanées des concentrations de métaux lourds dans l’affluent. Il est néanmoins capable de prévoir l’évolution des concentrations de métaux lourds à l’intérieur de la station et à l’effluent.

L'objectif principal du présent travail est la prévision en temps réel des charges de polluants dans un réseau d'assainissement urbain. La méthodologie préconisée dans cette étude se base sur deux outils. En premier lieu, le modèle de la courbe de tarage a été utilisé afin d'exprimer la corrélation entre les charges de polluants et les débits de ruissellement. Ce modèle a été sélectionné en raison de sa simplicité et de la disponibilité des paramètres nécessaires pour sa mise en œuvre. L'hypothèse de synchronisme systématique entre les pointes de l'hydrogramme et du pollutogramme dans ce modèle constitue une des faiblesses que nous proposons de surmonter dans le cadre du présent travail. Ainsi, le modèle de la courbe de tarage a été modifié par l'introduction d'un terme de déphasage qu'on identifie en temps réel. D'autre part, la constance des paramètres mis en jeu dans le modèle classique de la courbe de tarage constitue un autre obstacle pour la reproductibilité des phénomènes au cours du même événement et d'un événement à l'autre. Afin de surmonter cette deuxième faiblesse, le filtre de Kalman a été utilisé pour identifier les paramètres d'un modèle dynamique en fonction des erreurs de prévision constatées à chaque pas de temps. La méthodologie a été testée avec succès sur le secteur I de la ville de Verdun du Québec. Le modèle établi a été validé à l'aide de trois critères de performance, à savoir, le coefficient de Nash, le rapport des pointes mesurées/prévues et leur déphasage. Selon ces critères, les résultats trouvés par le modèle dynamique concordent bien avec les mesures.

RÉSUMÉ Cet article examine l’effet des technologies polluantes sur l’efficacité de l’échange des permis d’émissions. Nous démontrons que la capacité des entreprises à substituer les polluants, lorsqu’il y a absence de marché pour certains d’entre eux, fera probablement obstacle à l’efficacité dynamique normalement attribuée aux instruments de marché. Il est à noter que le régulateur dispose d’une mesure qui lui permet d’évaluer l’ampleur de ce problème. Par ailleurs, on examine la façon dont le gouvernement peut s’approprier la rente provenant de l’échange de permis alloués gratuitement. Nous comparons les effets de quatre méthodes d’appropriation de rente, soit une surcharge sur le prix des permis d’émission, une charge sur les profits, une charge sur le produit et une charge sur le transfert des permis d’émission. On démontre que ces méthodes d’appropriation de rente ont des effets différents sur l’efficacité des permis d’émission transférables. L’analyse de ces méthodes est faite dans un contexte où le régulateur fait face à de l’information imparfaite et où les entreprises peuvent substituer les polluants.

L'évaluation de l'impact du cycle de vie (EICV) est la troisième phase de l'Analyse du Cycle de Vie (ACV) décrite dans la norme ISO 14042. L'objectif de l'ACV est d'évaluer l'inventaire du cycle de vie (ICV) de produit afin de mieux comprendre son importance pour l'environnement. Cependant, l’EICV exclut généralement les effets spatiaux, temporels, les seuils et la relation dose-réponse et combine les émissions ou les activités dans l'espace et/ou le temps. Cela peut diminuer la pertinence du résultat de la méthode. La méthodologie ACV Dynamique orientée Incendie (ACVDI) proposée dans ce travail a pour objectif de compléter la norme internationale ISO 14042 dans le domaine des incendies, Elle consiste à combiner la méthode ACV-Incendie avec le Modèle Numérique de Dispersion (MND). Cette méthodologie est basée sur l'utilisation du MND pour évaluer les concentrations des polluants et les effets thermiques résultants des scénarios d'accident. Dans cette étude, la méthodologie de l'ACV dynamique - Incendie est appliquée à une étude de cas pour le pétrole la gestion des processus de production.

La pollution de l'air, en particulier celle due aux particules fines et ultrafines, a des effets délétères considérables sur la santé humaine. Plusieurs études ont établi un lien direct entre l'exposition à la pollution particulaire et diverses maladies respiratoires et cardiovasculaires. À l'intérieur des véhicules, la menace est d'autant plus préoccupante en raison de concentrations importantes de polluants particulaires recensées. Par conséquent, l'amélioration de la qualité de l'air dans l'habitacle des véhicules est désormais une priorité majeure pour les constructeurs automobiles. Dans ce contexte, cette thèse vise à comprendre l'environnement intérieur des véhicules en caractérisant la distribution spatiale des polluants, en particulier des particules fines et ultrafines, en fonction de leur taille ainsi que de paramètres tels que la topologie de l'écoulement et le niveau de turbulence. Ces connaissances permettront notamment de cibler des solutions localisées de purification de l'air, d'optimiser l'emplacement des micro-capteurs qui équiperont de plus en plus les futurs véhicules, et de proposer des solutions pour une gestion efficace des systèmes de filtration en fonction de la répartition de ces particules et de leurs concentrations dans l'habitacle. Tout d'abord, une attention particulière a été accordée à la modélisation de l'écoulement monophasique. Deux approches de modélisation numérique ont été adoptées : l'approche RANS (Reynolds Averaged Navier-Stokes), basée sur la résolution des champs moyens des équations de Navier-Stokes, et l'approche de simulation à grande échelle LES (Large Eddy Simulation), qui consiste à résoudre les grandes structures contenant la majeure partie de l'énergie cinétique et à modéliser la contribution des plus petites échelles. Dans le cas de l'approche RANS, divers modèles de fermeture du premier et du second ordre ont été testés et comparés. En outre, une analyse de la structure de turbulence de l'écoulement dans l'habitacle a été réalisée à l'aide de la méthode du diagramme d'anisotropie de Lumely (Anisotropy Invariant Mapping). Enfin, pour valider les résultats des modèles numériques, une campagne de mesures du champ de vitesse, basée sur la technique de l'anémométrie à fil chaud, a été menée dans l'habitacle d'une voiture de type SUV. Ensuite, la dynamique des polluants particulaires dans l'habitacle de la voiture a été étudiée à l'aide du modèle DIM (Diffusion-Inertia Model). Ce modèle eulérien de diffusion inertielle des particules permet de prendre en compte différents mécanismes de transport, notamment le transport par le champ moyen, l'effet des forces volumiques (i.e. la gravité), la déviation des particules par rapport aux lignes de courant du fluide (effets centrifuges), la diffusion brownienne et turbulente, et la turbophorèse ou le transport par les gradients d'énergie cinétique turbulente. Le modèle a d'abord été validé sur des configurations standard telles que la dispersion dans des enceintes ventilées de petite échelle, le dépôt dans des coudes circulaires à 90°, ainsi que dans le cas du transport de particules dans un jet rond. Le modèle a ensuite été appliqué à la simulation du transport de particules à l'intérieur d'un véhicule à grande échelle. L'influence de la taille des particules sur les champs de concentration internes a d'abord été analysée. Ensuite, l'influence de la présence de passagers a été étudiée. Enfin, une campagne de mesures de la concentration de particules dans l'habitacle a été réalisée afin d'évaluer la pertinence du modèle diphasique. Cette étude a permis le développement d'un modèle complet de simulation de la dispersion des polluants particulaires dans un habitacle en fonction de conditions de ventilation et de caractéristiques des particules
Air pollution, especially that caused by fine and ultrafine particles, has significant deleterious effects on human health. Several studies have established a direct link between exposure to particulate pollution and various respiratory and cardiovascular diseases. Within vehicles, the threat is even more concerning due to the significant concentrations of particulate pollutants recorded. Therefore, improving air quality inside vehicle cabins is now a major priority for automotive manufacturers. In this context, this study aims to understand the interior environment of vehicles by characterizing the spatial distribution of pollutants, particularly fine and ultrafine particles, as a function of their size and parameters such as flow topology and turbulence level. This knowledge will be crucial for targeting localized air purification solutions, optimizing the placement of the micro-sensors that will equip future vehicles, and providing solutions for the more effective management of filtration systems as a function of the distribution and concentrations of these particles in the car cabin. First, special attention was devoted to modeling the single-phase flow. Two numerical modeling approaches have been adopted: the RANS (Reynolds Averaged Navier-Stokes) approach, based on solving the mean flow fields of the Navier-Stokes equations, and the LES (Large Eddy Simulation) approach, which involves solving the large structures containing the major part of the kinetic energy and modeling the contributions of the smaller scales. In the case of the RANS approach, various closure models, of first- and second-order, have been tested and compared. Furthermore, the turbulence structure of the flow inside the car cabin has been analyzed using Lumley's Anisotropy Invariant Mapping method (AIM). Finally, to validate the results of the numerical models, a velocity field measurement campaign, based on hot-wire anemometry technique, was conducted inside the cabin of an SUV-type car. Next, the dynamics of particulate pollutants in the car cabin was studied using the Diffusion-Inertia Model (DIM). This Eulerian model of inertial particle diffusion takes into account various transport mechanisms, including transport by the mean field, the effect of volume forces (i.e., gravity), particle deviation from fluid streamline (centrifugal effects), Brownian and turbulent diffusion, and turbophoresis or transport by turbulent kinetic energy gradients. The model was first validated on standard configurations such as dispersion in small-scale ventilated enclosures, deposition in 90° circular bends, and particle transport in a round jet flow. The model was then applied to simulate particle transport inside a large-scale vehicle. The influence of particle size on internal concentration fields was first analyzed. Then, the influence of passenger presence was studied. Finally, a particle concentration measurement campaign was conducted in the cabin to assess the relevance of the two-phase model. This study has led to the development of a complete model for simulating the dispersion of particulate pollutants inside a car cabin based on ventilation conditions and particle characteristics

Le transport routier est un contributeur majeur à la dégradation de la qualité de l'air en zone urbaine, et notamment en particules fines et ultrafines. Ces dernières sont néfastes pour la santé des citadins, pouvant aggraver voire causer des pathologies pulmonaires et cardio-vasculaires. Dans le cadre de cette thèse, on s'intéresse alors à l'évolution des particules issues des échappements des poids lourds, à partir de leur émission. L'objectif principal de cette thèse consiste à mettre en lumière l'étendue de la dispersion des particules émises autour et dans le sillage d'un poids lourd. Des méthodes numériques basées sur une approche Euler-Lagrange ont alors été utilisées afin de simuler et de caractériser la topologie de l'écoulement d'air autour du camion, par l'approche RANS (Reynold-Averaged Navier-Stokes), puis la phase dispersée, par une approche lagrangienne. Ces simulations ont été supportées par des mesures en soufflerie, dans le sillage d'un modèle de poids lourd à échelle réduite. La PIV (Particle Image Velocimetry) a été utilisée pour l'analyse des champs de vitesse de l'air, tandis que la dispersion de particules solides ultrafines a été caractérisée au travers de la mesure des champs de concentrations par granulomètre. L'écoulement de sillage du poids lourd est totalement détaché au niveau de la paroi arrière de celui-ci, faisant apparaître une zone de recirculation principalement composée d'un large tourbillon qui se forme à partir de l'écoulement provenant du dessous de la remorque. La dynamique des particules émises par les échappements des poids lourds apparaît comme étant fortement corrélée aux structures tourbillonnaires présentes notamment dans son sillage. En effet, les particules tendent à se concentrer préférentiellement sur la périphérie du tourbillon principal, ainsi que dans les zones de faible intensité turbulente. Le mouvement des particules les plus inertielles (diamètre > 2,5~mu m) est dominé par la gravité, tandis que c'est la turbulence qui est principalement responsable du mouvement et du dépôt des particules les plus fines (diamètre < 2,5~mu m). La position et l'orientation du pot d'échappement ont également une influence considérable sur l'étendue de la dispersion et la répartition des particules dans le sous-bassement et le sillage du poids lourd. En effet, lorsque les particules sont émises par le dessous du poids lourd, elles se concentrent en majorité dans la zone de recirculation, à moins de 1,85H (H étant la hauteur de la remorque), et à hauteur humaine. A l'inverse, les particules émises par le dessus du poids lourd ne sont qu'en très faible part ré-entraînées dans la zone de recirculation et se concentrent au dessus de celle-ci, soit à l'équivalent de 2,6~m (0,9H) du sol. L'exposition des différentes populations aux particules émises par les poids lourds pourrait alors être fortement limitée quand les échappements sont libérés sur le dessus du poids lourd, dans des conditions similaires de roulage
Road transportation is a major contributor to air quality pollution in urban areas, particularly in fine and ultrafine particles. These pollutants are harmful to human health, as they can worsen or cause lung and cardiovascular diseases. In this context, we are interested in the evolution of particles emitted from heavy truck exhausts, starting from their emission. The main objective of this thesis is to study the extent of particle dispersion emitted by heavy truck's exhausts, around and in the wake of heavy trucks. Numerical methods based on an Euler-Lagrange approach were used to simulate and characterize the airflow topology around the truck, using the Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) method for the fluid phase and a Lagrangian approach for the dispersed phase. These simulations were supported by wind tunnel measurements in the wake of a reduced-scale model of a heavy truck. Particle Image Velocimetry (PIV) was used for analyzing the air velocity fields, while the dispersion of ultrafine solid particles was characterized by measuring concentration fields using a granulometer. The truck's wake flow is completely detached at the rear of the trailer, revealing a recirculation zone mainly composed of a large vortex, coming from the under-trailer. Particles' dynamics appears to be dominated by turbulence and strongly correlated with vortical structures, especially in the wake of the truck. Indeed, particles tend to concentrate preferentially on the periphery of the main vortex formed behind the truck, as well as in areas of low turbulent intensity. The movement of most inertial particles (diameter > 2.5~mu m) is dominated by gravity, while turbulence is mainly responsible for the movement and deposition of the finest particles (diameter < 2.5~mu m). The position and orientation of the exhaust pipe also have a significant influence on the extent of dispersion and the distribution of particles in the underbody and in the wake of the heavy truck. Indeed, when particles are emitted from the under-trailer, most of them are concentrated in the recirculation zone, less than 1.85H away from the trailer (H being the height of the trailer), and at human height. On the other hand, the particles emitted on the top of the truck are very rarely re-entrained in the recirculation zone, and are mostly concentrated above it, at a height equivalent to 2.6~m (0,9H) above ground level. The exposure of populations to the particles emitted by heavy goods vehicles could therefore be sharply limited when the exhausts are released from top of the truck

Récemment, la qualité de l'air dans la région Rhône-Alpes est devenue un sujet sensible depuis sa mise en demeure par l'Union Européenne pour non respect des normes en vigueurs concernant les taux de particules fines (PM). Effectivement, certaines zones géographiques de la région connaissent de nombreux dépassements en PM10, particulièrement dans les vallées alpines durant la période hivernale. Ces dépassements en particules sont aussi accompagnés de fortes concentrations en composés organiques comme les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) constituants ces PM. Un accroissement des connaissances sur les sources de pollution atmosphérique particulaire et leurs dynamiques au sein des vallées alpines est alors nécessaire, ceci afin d'améliorer la mise en place des politiques de diminution des émissions grâce à une meilleure connaissance de l'influence des différentes sources au niveau régional. Ces travaux de thèse sont axés autour des émissions des sources industrielles encore mal connues et plus particulièrement l'industrie du carbone très présente dans les bassins industriels de ces fonds de vallées. Les approches classiques par les éléments métalliques n'étant pas spécifiques, l'exploration de la fraction organique a permis de proposer un profil chimique organique complet et d'avancer le benzo(b)naphtho(2,1-d)thiophène (BNT(2,1)), composé particulaire majoritaire de la famille des Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques soufrés (HAPS) comme traceur de cette source. Ce composé a été détecté et quantifié sur plusieurs sites en proximité d'activités industrielles confirmant ainsi sa source potentielle. De plus le profil industriel a été introduit comme profil « source » afin d'évaluer sa robustesse dans les méthodologies de type modèle récepteur de bilan de masse comme le « Chemical Mass Balance » (CMB) et statistique comme la « Positive Matrix Factorization » (PMF). Les résultats ont confirmé l'intérêt de l'ajout des composés organiques à ces méthodologies. Ainsi, le profil industriel et les composés organiques HAPS ont permis de mieux tracer la source appelée génériquement « industrie du carbone » (combustions de charbon, de coke et de matériaux graphitiques) dans les vallées alpines mais aussi sur différents sites urbains français. En parallèle, un modèle de régression non linéaire multivarié (MRNL) a été développé pour la quantification des sources de HAP, basé sur l'utilisation de traceurs spécifiques de source (lévoglucosan, hopanes….) et de données météorologiques (gradient thermique). Son application a été validée sur un ensemble de sites alpins des vallées de l'Arve et de la Tarentaise. Un couplage entre ce modèle et les données de mesures optiques du carbone suie (BC) par aéthalomètre, a permis de proposer une solution aux mauvais résultats de corrélation entre les HAP mesurés et modélisés par le modèle MRNL sur le site de la vallée de la Maurienne. Ces faibles corrélations peuvent être liées à une mauvaise représentativité des composés organiques utilisés à tracer correctement les sources d'émission sur certains sites.Enfin, l'inter-comparaison de ces méthodologies pour la détermination des sources de HAP et plus particulièrement de la source industrielle permet de valider cette méthodologie dans une perspective opérationnelle de suivi des sources de HAP sur ces différents sites. Ces travaux réalisés au cours de cette thèse mettent en évidence l'intérêt de la caractérisation de la fraction organique des PM et les biais qui peuvent exister sur l'utilisation des composés organiques pour l'étude des sources d'émissions. Des alternatives y sont proposées afin de soulever ces ambiguïtés et d'améliorer l'étude des sources de HAP par les modèles récepteurs
Recently, Air quality has become a sensitive topic for Rhône-Alpes region due to the formal notice which was addressed by the European Commission for non-compliance with legislation in force. Indeed, certain geographic areas in the region present a lot of overruns in PM10, especially in Alpine valleys during winter. These overruns particles are also accompanied by high concentrations of organic compounds such as polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), which constitute these PMs. An increase in khowledge about the sources of particulate air pollution and their dynamics in Alpine valleys is necessary, in order to improve the implementation of policies to reduce emissions through better knowledge of the influence of different sources at regional level. This thesis is focused around emissions from industrial sources still poorly known and particularly of the carbon industry highly present in these industrial areas of the valley bottoms. Traditional approaches by metallic elements being not specific, exploration of the organic fraction allowed to propose a complete organic chemical profile. In addition they led us to evidence the benzo(b)naphtho(2,1-d)thiophene (BNT(2,1)), the most abundant particulate compound of the family of sulfur-containing polycyclic aromatic hydrocarbons (PASHs), as a tracer of this source. This compound was detected and quantified on multiple sites in near industrial activities confirming its potential source. In addition the industrial profile was introduced as profile “source” in order to assess its robustness in methodologies of receptor model like the “Chemical Mass Balance “(CMB) and the “Positive Matrix Factorization” (PMF). The results confirmed the interest of the addition of organic compounds to these methodologies. Thus, the industrial profile and the PASHs compounds have allowed to better trace the source usually called “carbon industry” (coal, coke and graphite materials combustions) in the Alpine valleys but also in different French urban sites. In parallel, a non linear regression model (NLRM) was developed to PAH source apportionment, based on the use of specific molecular markers (levoglucosan, hopanes…) and of meteorological data (altitudinal temperature lapse rate). Its implementation has been validated on a set of sites of the Alpine valleys of Arve and Tarentaise. Coupling between this model and the optical measurements of black carbon (BC) by aethalometer, allowed to propose a solution to the poor performance of correlation between PAHs measured and modeled by NLRM model on this site of the Maurienne valley. These low correlations may be related to poor representativeness of organic compounds used to correctly trace the emission sources at some sites. Finally, the inter-comparison of these methodologies for the determination of PAH sources and especially of industrial source allows to validate this methodology in an operational perspective of monitoring of PAH levels on these sites. The work performed during this thesis highlights the interest of the characterizatin of the organic fraction of PM and the biases that may exist on the use of organic compounds for the study of the emission sources. Some alternatives are suggested to clarify ambiguities and improve the source apportionment of PAHs by receptor models

La pollution des eaux dans les réseaux unitaires et sanitaires peut être affectée par le changement du comportement hydraulique dans ces derniers. Les Matières en Suspension (MeS) sont considérées comme un indicateur majeur de cette pollution. C’est dans ce contexte que cette étude s’inscrit. Son objectif principal consiste à caractériser le comportement des polluants particulaires dans les réseaux d’assainissement sous différentes conditions hydrauliques. Afin d’atteindre les objectifs de la recherche, des tests de MeS, MVeS (Matières Volatiles en suspension) et ViCAs (Vitesse de Chute en Assainissement) ont été effectués sur des eaux unitaires et sanitaires de la Ville de Québec. De plus, une base de données a été fournie par la Ville de Québec qui a permis d’étudier le comportement hydraulique. Les résultats obtenus en termes de comportement hydraulique en temps de pluie confirment que le débit varie avec les caractéristiques des évènements pluvieux dans le réseau unitaire. Également, une augmentation importante de débit a été observée en réseau sanitaire vieillissant à la suite de pluies. En termes de qualité de l’eau, l’évolution de la concentration en MeS et MVeS est similaire à l’évolution du débit en temps sec. En temps de pluie, des profils décroissants de MeS sont obtenus pour quelques évènements où la concentration la plus forte peut être associée au premier flot. Les variations en termes d’hydraulique du système ont affecté les vitesses de chute des particules observées. En effet, ces vitesses augmentent avec le débit (la vitesse d’écoulement). D’autre part, l’augmentation de la fraction organique des particules coïncide avec une diminution de leurs vitesses de chute. En conclusion, cette étude a permis une meilleure compréhension des processus affectant le comportement des particules dans les réseaux d’assainissement ce qui contribuera à l’amélioration et la prévision de la qualité de l’eau.
Water pollution in combined and sanitary sewers can be affected by changes in hydraulic behaviour in sewer systems. The Total Suspended Solids (TSS) are considered a major indicator of this type of pollution. It is in this context that this study fits. Its main objective is to characterize the behaviour of particulate pollutants in sewer systems under different hydraulic conditions. In order to achieve the research objectives, analyses of TSS, VSS (Volatile Suspended Solids) and ViCAs (Settling velocity in sewage) were performed with combined and sanitary water samples from Québec City. In addition, a database was provided by the city to study the hydraulic behaviour. The results obtained in terms of the hydraulic behaviour in wet weather show that the variation of the flow rate depends on the characteristics of the rain in the combined sewer system. Also, an important increase in flow in the old sanitary sewer was observed in wet weather. In terms of water quality, the evolution of the concentration of TSS and VSS in dry weather follows the evolution of the flow. In wet weather, decreasing TSS profiles are obtained for some events where high concentrations can be associated to first flush. These variations of the system hydraulics and concentrations of TSS and VSS also affected the particle settling velocity distribution measured with the ViCAs protocol. In fact, the settling velocity increases with the flow (flow velocity). On the other hand, an increase in the organic fraction coincides with a decrease in the settling velocity. In conclusion, this study has provided a better understanding of the processes affecting the behaviour of particles in sewer systems, which will contribute to the improvement and the prediction of water quality.

La réglementation plus sévère sur les niveaux de matières particulaires (PM) en atmosphère ambiante fixée par l'Union européenne à l'horizon 2015 impose de pouvoir quantifier les contributions des différentes sources d'émission. Les sources d'émissions primaires de particules peuvent être anthropiques (chauffage au bois, au fioul, émissions véhiculaires ou industrielles, combustion de déchets verts, activités de cuisine,...) ou naturelles (végétaux, poussières crustales). Des processus secondaires de formation des particules (conversion gaz-particules) peuvent également contribuer aux taux de PM mesurés. L'identification et la quantification des sources peuvent être conduites notamment à travers l'étude de la composante organique des aérosols réalisée à partir d'analyses chimiques de prélèvements sur filtres en atmosphère ambiante ou à l'émission. Dans ce travail, des méthodologies de caractérisation des sources d'émission par l'analyse de la fraction organique des PM et la quantification de leur influence sur les concentrations ambiantes en particules fines ont été développées et/ou adaptées de méthodologies existantes sur de nombreux sites d'observation. Une attention particulière a été portée sur différents sites de la région Rhône-Alpes où de nombreux épisodes de dépassements des valeurs limites en PM sont régulièrement enregistrés. Les méthodologies ont été développés dans un premier temps sur un site urbain de référence (sites des Frênes à Grenoble) et s'appuient à la fois sur des approches qualitatives d'études des sources (étude d'empreinte de grandes familles chimiques, utilisation de ratios de composés traceurs) et quantitatives (ACP, mesures isotopiques du carbone, Molecular-Marker Chemical Mass Balance). Elles permettent une bonne estimation des sources de matière organique (OM) et des PM en hiver. Leurs applications à d'autres sites de topologies différentes (ruraux, fond de vallées, proximités de sources, marin) en France et en Suisse et à d'autres saisons a permis de montrer la complémentarité des différentes approches introduites et la nécessité de leur adaptation aux spécificités des sites pour permettre une bonne estimation des PM. L'estimation des contributions des sources à l'OM reste cependant encore à améliorer. De plus, dans le cadre de leur application à des sites de vallées alpines suisses, l'approche quantitative de type CMB basée sur l'étude de traceurs organiques a pu être confrontée à une méthode basée sur l'étude de la composante inorganique des aérosols. Les méthodologies développées et mises en œuvre au cours de ce travail constituent des outils de référence dans le cadre d'études des sources d'aérosol à portée scientifique ou réglementaire à l'échelle nationale ou internationale.

Cette thèse, intitulée méthodes particulaires en commande optimale stochastique s'intéresse aux problèmes d'optimisation dans l'incertain et a leur résolution. Le terme particulaire renvoie au fait que nous considèrons des méthodes basées sur une approche de type Monte-Carlo, contrairement aux méthodes par programmation dynamiques stochastiques qui utilisent une discrétisation faite a priori.
La résolution des problèmes d'optimisation stochastique nécessite deux étapes : une étape d'approximation et une étape d'optimisation. Les deux premiers chapitres de ce manuscrit seront consacrées a la partie optimisation. Nous traiterons dans les chapitres qui suivront de l'approximation des problèmes d'optimisation dans l'incertain. Nous commencerons, dans ce manuscrit, (chapitre I) par présenter les problèmes qui seront abordés ; nous nous attarderons surtout sur la représentation de la structure d'information d'un probléme d'optimisation stochastique. Deux principales représentations se dégagent : une représentation algébrique et une représentation fonctionnelle. A partir de la nature de cette structure d'information, nous ferons la typologie des problémes d'optimisation stochastique : boucle ouverte, boucle fermée, information statique ou information dynamique. Le deuxième chapitre (chapitre II) traitera des conditions d'optimalité pour les problèmes de commande optimale stochastique : à partir des représentations algébriques ou fonctionnelles de l'information, nous présenterons des conditions d'optimalité du type Karush-Kuhn-Tucker. Les conditions présentées dans le chapitre II comportent presque invariablement des opérateurs d'espérance conditionnelle. La résolution de ces problèmes impose alors d'approximer ces opérateurs. Nous commencerons dans le chapitre III par motiver notre approche avant de passer à une revue de la littérature des problèmes d'estimation de densité, densité conditionnelle et espérance conditionnelle. Dans le chapitre IV, nous présentons la méthode des élements finis particulaires qui consiste en l'approximation de la structure d'information par une restriction du feedback à une classe donnée a priori de fonctions de base. Différents résultats de convergence et d'erreur asymptotique seront donné. L'avant dernier chapitre (chapitre V) présentera un algorithme chaotique de gradient pour la résolution de problémes d'optimisation stochastique en boucle fermée. Un résultat de convergence, de vitesse ainsi qu'une application numérique seront donnés. Nous nous intéresserons dans le dernier chapitre (chapitre VI) aux aspects numérique de la résolution des problèmes de commande optimale stochastique à partir des difféerentes méthodes présentes dans les chapitres précedents. Nous présenterons diffèrents algorithmes et heuristiques pour résoudre un problème de gestion de production d'un barrage hydro-électrique.

L'utilisation de la microsonde raman a permis de confirmer la presence dans les particules atmospheriques, de divers composes mineraux tels que: les sulfates, les nitrates, la calcite et le quartz. Quelques essais d'amelioration de la sensibilite ne se sont pas averes satisfaisants. Un protocole experimental a ete defini pour etudier la retention des particules atmospheriques par l'appareil respiratoire. Les spectres infrarouges des prelevements de particules effectues d'une part dans l'air ambiant et d'autre part dans l'air expire par un temoin sont compares entre eux. Des differences ont ete observees d'un temoin a l'autre

Nous nous intéressons aux méthodes particulaires qui permettent d'approcher les solutions de systèmes d'équations aux dérivées partielles. L'analyse mathématique de ces méthodes particulaires de type SPH (Smooth Particle Hydrodynamics) montre que le rapport de la taille caractéristique du maillage h et du rayon d'interaction des particules e doit tendre vers zéro pour obtenir la convergence. En pratique, nous ne pouvons satisfaire cette condition mais on utilise des valeurs de ce rapport h/e pour lesquelles on a une bonne approximation des dérivées sur une répartition régulière de particules. Pour éliminer cet inconvénient majeur nous présentons une nouvelle méthode basée sur la renormalisation, outil introduit par G. R. Johnson et S. R. Beissel ainsi que R. W. Randles et L. D. Libertsky. Notre objectif est de proposer un nouveau concept qui a la propriété d'augmenter la consistance. On introduit une nouvelle classe d'approximation des dérivées : les dérivées renormalisées. La consistance de ces dérivées renormalisées est garantie par la seule condition h/e=O(1) et l'erreur d'approximation est controlée par e. L'application des dérivées particulaires renormalisées aux systèmes de lois de conservation permet de construire deux schémas, fort et faible, renormalisés. La convergence des schémas renormalisés pour les systèmes de Friedrichs, puis pour des lois de conservation non linéaires scalaires est démontrée et nous donnons des estimations d'erreur dépendant uniquement de h. De nombreuses applications numériques, en mécanique des fluides ou des milieux continus, permettent de mettre en évidence la consistance de cette nouvelle méthode et montrent la possibilité de diminuer le coût de calcul d'un code particulaire grâce à la renormalisation. Des problèmes de dynamique rapide ont fait l'objet d'une collaboration avec le Centre d'Etudes de Gramat

La pollution des eaux est une préoccupation majeure relayée par la Communauté Européenne. Cette problématique s'accentue avec les particules métalliques et l'émergence de produits nanostructurés tels les Nano-objets, leurs Agrégats et leurs Agglomérats (NOAA). Ces NOAA constituent un cas particulier de polluants du fait de leurs propriétés physicochimiques. La surveillance et le contrôle de ces polluants dans les eaux, nécessite le développement d'instruments de mesure aptes à répondre à ce fléau environnemental. Dans ce contexte, la technique de spectroscopie de plasma induit par laser ou Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) a été retenue à l'INERIS. Elle permet l'identification chimique élémentaire des polluants sous forme particulaire dans la matrice liquide et la détermination de leurs concentrations in-situ et en temps réel. Ce travail de thèse a permis d'optimiser l'analyse des suspensions par LIBS avec deux modes d'échantillonnage. La première partie de l'étude a porté sur le couplage LIBS avec un jet liquide et les limites de détection du titane ont été évaluées à 0.5 mg/L. Dans la deuxième partie, les suspensions ont été aérosolisées avec un nébuliseur et analysées par LIBS. Les résultats obtenus en comparant ces deux modes d'échantillonnage montrent que le jet liquide peut être avantageux pour l'analyse de particules dans les liquides. Cependant le mode aérosol présente un intérêt pratique à condition d'avoir un rendement d'aérosolisation supérieur à 50%. Au final, ce travail de thèse démontre l'applicabilité de la LIBS comme outil potentiel pour l'analyse in situ de particules dans les liquides telle que la surveillance et le contrôle des eaux usées
Water pollution is a major concern, as noted by the European Community. This problem is accentuated with metallic particles and the emergence of nanostructured products such as Nano-Objects, their Aggregates and their Agglomerates (NOAA). These are the special types of pollutants owing their physicochemical properties. The monitoring and control of these pollutants in water require the development of measurement instruments which are capable to anwer this environmental problem. In this context, the technique of Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) has been developed at INERIS. It not only allows the chemical identification of these particles pollutants present in liquids, but also the determination of their concentrations in situ and in real time. This thesis has optimized the analysis of suspensions by LIBS with two sampling modes. The first mode focused on coupling LIBS with a liquid jet in which the detection limits of titanium dioxide were estimated at 0.5 mg/L. In the second mode, the suspensions were aerosolized with a nebulizer and analyzed by LIBS. The results obtained by comparing these two sampling modes show that the liquid jet may be advantageous for the analysis of suspensions. However, the aerosol mode has a practical interest if it has an aerosolization efficiency of over 50%. Finally, this work demonstrates the applicability of LIBS as a potential tool for in situ particle analysis of suspensions such as monitoring and control of wastewater