Dissertations / Theses: 'Formation atmosphérique'

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Duporte, Geoffroy. "Formation et devenir de l’aérosol organique secondaire : étude expérimentale de formation d’organosulfates à l’interface gaz-particules." Thesis, Bordeaux, 2014. http://www.theses.fr/2014BORD0262/document.

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Abstract:

Ce travail a eu pour objectif d’améliorer notre compréhension des processus de formation et d’évolution des aérosols organiques secondaires (AOS) en étudiant les réactions susceptibles d’expliquer la présence d’espèces « mixtes » organosoufrées observées récemment dans l’aérosol atmosphérique. Les composés organiques volatils et en particulier les monoterpènes ont été identifiés comme étant des précurseurs potentiellement importants d’organosulfates dans l’atmosphère. Cependant, les mécanismes de formation de ces derniers ne sont pas encore bien compris. Seule une étude au niveau moléculaire et ciblée sur une réaction multiphasique unique, peut donner accès à des mécanismes réactionnels détaillés. Ainsi, les réactions entre l’α-pinène et quatre produits d’oxydation associés (α-pinène oxyde, myrténal, isopinocamphéol et pinanediol), avec des particules modèles de sulfate d’ammonium ont été étudiées individuellement dans le but de documenter la formation d’organosulfates. L’effet de l’humidité relative et celui de l’acidité des particules sur ces réactions ont été étudiés. La quantification en ligne des composés organiques volatils a été effectuée à l’aide d’un spectromètre de masse à transfert protonique. L’identification des structures moléculaires des organosulfates, formés en phase particulaire, a été effectuée par chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse en tandem. Deux approches complémentaires, impliquant des expériences en réacteur quasi-statique et en chambre de simulation atmosphérique, ont permis de mettre en évidence la formation d’organosulfates mais également de proposer des mécanismes réactionnels pour l’ensemble des composés oxydés étudiés
This work deals with the formation and aging processes of secondary organic aerosol (SOA). More precisely, the objective was to document organosulfate formation, recently identified in ambient aerosol. Volatile organic compounds (VOCs) such as monoterpenes have been recognized as potentially important precursors of organosulfates in the atmosphere. However, organosulfate formation is not yet well understood. Reliable chemical mechanisms can only be accessible when studying individual reactions at the molecular level. In this work, organosulfate formation was studied for the reactions of α-pinene and associated oxidized species (α-pinene oxide, myrtenal, isopinocampheol and pinanediol) with acidified ammonium sulfate particles. On-line quantification of VOCs was carried out using proton-transfer-reaction mass spectrometry. Identification of products in the particulate phase has been performed using liquid chromatography coupled with tandem mass spectrometry. Experiments from quasi-static reactor and atmospheric simulation chamber experiments are compared and discussed, allowing to propose chemical mechanisms explaining organosulfate formation for the heterogeneous reactions of interest

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Boulon, Julien. "Approche multi-échelle de la formation des particules secondaires." Phd thesis, Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00697022.

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Abstract:

Dans le cadre de l'étude de l'évolution du système climatique terrestre, comprendre la composition gazeuse et particulaire de l'atmosphère est un enjeu majeur dans notre compréhension de la Terre et de son atmosphère, de son passé et de son évolution à venir. Les aérosols secondaires, i.e. formés par nucléation, représentent la source la plus importante en nombre des aérosols atmosphériques mais prédire où, quand et en quelle proportion ces aérosols sont formés dans l'atmosphère demeure à ce jour un exercice peu fiable. C'est dans ce contexte que cette étude s'est attachée à compléter nos connaissances des processus conduisant à la formation et à la croissance des particules atmosphériques secondaires. Des études réalisées à partir de mesures de terrain à long terme sur différents sites d'altitude en Europe ont permis de mettre en évidence différentes spéciations verticales de la nucléation démontrant que ce phénomène semble être jusqu'à deux fois plus fréquents à la frontière avec la basse troposphère libre que dans la couche limite planétaire. D'autre part ces mêmes études ont pu mettre en évidence que les mécanismes conduisant à la nucléation de nouvelles particules se différencient avec l'altitude impliquant un rôle plus important de la voie de formation induite par les ions ainsi que des composés organiques volatils. La contribution de cette dernière famille de composés à la nucléation a été également testée durant plusieurs campagnes d'expérimentation en systèmes réactifs ainsi qu'en chambre de simulation atmosphérique. Différents comportements et paramétrisation de la nucléation selon la nature chimique du composé parent ont pu être mis en évidence. Enfin, des études numériques réalisées à partir de données de terrain et d'expérimentation ont permis d'explorer, d'infirmer, de confirmer et de proposer différentes approches numériques afin de simuler les évènements de formation des aérosols secondaires.

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Coddeville, Patrice. "Formation de l'ozone, polluant de la troposphère : étude expérimentale dans l'environnement et par modélisation lagrangienneévaluation de l'impact de l'heure d'été sur la pollution photooxydante." Lille 1, 1989. http://www.theses.fr/1989LIL10078.

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Abstract:

Modélisation de la formation d'ozone et du nitrate de péroxyacétyle par photolyse d'oxydes d'azote et d'hydrocarbures. L'application de ce modèle au problème de l'heure d'été montre que ce système institue pour des raisons d'économie d'énergie accroit ce type de pollution

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Lekouch, Imad. "Production d’eau potable par condensation passive de l’humidité atmosphérique (rosée)." Paris 6, 2010. http://www.theses.fr/2010PA066638.

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Abstract:

Le travail de thèse a pour objectif d’estimer précisément la quantité d’eau que l’on peut espérer collecter par la rosée dans le village côtier de Mirleft (Maroc), de la comparer avec le brouillard, la pluie et d’estimer sa qualité. La mise en place à Mirleft d’une station de mesure a permis d’obtenir des données concernant la période comprise entre le 01/05/2007 et le 31/04/2008. L’eau de rosée représente 40 % de l’apport annuel en pluie et apparaît donc comme une composante essentielle de l’apport hydrique total. Une approche mathématique de la modélisation de la rosée a estimé son rendement sur une quinzaine de sites répartis sur tout le territoire du Maroc. Concernant les analyses chimiques, les pH moyens de la rosée et de la pluie sont respectivement égaux à 7,40 et 6,85 avec une conductivité moyenne de 727,25 et 316 μS/cm, représentant une minéralisation totale de 150 mg L-1. Une analyse en composante principale a été réalisée sur les données afin d’identifier l’origine possible des ions. Pour estimer la contribution marine et non marine de ces ions, la fraction du sel provenant de la mer (SSF) a été calculée. On a constaté l’influence du climat sur la chimie de la rosée et par conséquent les variations temporelles. Les quantités d’ions mesurées et les analyses biologiques montrent que l’eau de rosée est potable vis-à-vis des recommandations de l’OMS. Les résultats en termes de rendements associés aux analyses chimiques de l’eau de rosée et le succès du condenseur de démonstration dans différentes régions où notre équipe a réalisé ces recherches nous ont incité à équiper avec succès des grands systèmes de collectes à Idousskssou (8 km SE de Mirleft) pour l’usage de la population locale.

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Lekouch, Imad. "Production d'eau potable par condensation passive de l'humidité atmosphérique (rosée)." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2010. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00547593.

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Abstract:

Le travail de thèse a pour objectif d'estimer précisément la quantité d'eau que l'on peut espérer collecter par la rosée dans le village côtier de Mirleft, situé au sud d'Agadir (Maroc), de la comparer aux autres ressources renouvelables de récupération d'eau douce (brouillard, pluie) et d'estimer sa qualité. La mise en place à Mirleft d'une station météorologique, de 4 condenseurs et d'un filet à brouillard a permis d'obtenir des données concernant la période comprise entre le 01/05/2007 et le 31/04/2008. De très nombreux événements de rosée ont été observés, avec de rares événements de brouillard. L'eau de rosée représente 40 % de l'apport annuel en pluie et apparaît donc comme une composante essentielle de l'apport hydrique total. Une approche mathématique de la modélisation de la rosée a estimé son rendement sur une quinzaine de sites répartis sur tout le territoire du Maroc. Une analyse spatio-temporelle a permis une meilleure connaissance du phénomène de la condensation à l'échelle du Maroc. Concernant les analyses chimiques, les pH moyens de la rosée et de la pluie sont respectivement égaux à 7,40 (± 0.28) et 6,85 (± 0.21) avec une conductivité moyenne de 727,25 μS/cm (± 678.64) et 316 μS/cm (± 306.07), représentant une minéralisation totale de 560 mg L-1 et 230 mg L-1. Dans cette étude, le rapport TA/TC, inférieur à 1, indique la nature alcaline de ces eaux. L'analyse des ions majeurs a montré que la concentration du Cl- et Na+ est élevée par rapport à celle des autres éléments. Une analyse en composante principale (ACP) a été réalisée sur les données afin d'identifier l'origine possible des ions. Pour estimer la contribution marine et non marine de ces ions, la fraction du sel provenant de la mer (SSF) a été calculé. Les faibles pourcentages du SSF de la rosée ont suggéré une contribution considérable d'origine non marine pour des composants comme Ca²+, K+, SO4 2- et NO3 - exceptés le Cl-, Na+ et Mg2+. Par contre dans l'eau de pluie, les valeurs du NSSF (No Sea Salt Fraction) indiquent que seulement Ca²+ et NO3 - ne sont pas influencés par la mer. L'étude du facteur de neutralisation a révélé l'ordre décroissant des cations dans l'eau des deux sources NFCa²+ > NFMg²+ > NFK+. On a constaté l'influence du climat sur la chimie de la rosée et par conséquent les variations temporelles où les saisons de transition et sèches sont plus concentrées en éléments que la saison humide caractérisée par les taux élevés en eau de rosée. Les quantités d'ions mesurées et les analyses biologiques montrent que l'eau de rosée est potable vis-à-vis des recommandations de l'OMS. Les résultats en termes de rendements associés aux analyses chimiques de l'eau de rosée et le succès du condenseur de démonstration dans différentes régions où notre équipe a réalisé ces recherches nous ont incité à équiper avec succès des grands systèmes de collectes à Idousskssou (8 km SE de Mirleft) pour l'usage de la population locale.

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Fèvre-Nollet, Valérie. "Simulation numérique des facteurs validants pour la formation des polluants photochimiques de la troposphère : application à la conception de deux nouveaux types de stratégies de contrôle." Lille 1, 1992. http://www.theses.fr/1992LIL10049.

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Abstract:

Indispensable en altitude dans la stratosphère, où il joue le rôle de filtre protégeant des rayons ultra-violets de forte énergie, l'ozone devient un polluant dans les basses couches de l'atmosphère en raison de son agressivité sur les organismes vivants et de son rôle dans la modification des équilibres physico-chimiques. On sait maintenant que ce produit et d'autres l'accompagnant se forment par action du rayonnement solaire sur des précurseurs, oxydes d'azote et hydrocarbures issus des zones urbaines et industrielles. Un modèle prédictif de la NASA indique que d'ici 2035 une augmentation de 30 à 50% est à attendre. Dans un but interprétatif et prédictif, un travail de modélisation/simulation numérique a été mis en œuvre, utilisant une banque de données provenant de mesures sur le terrain. Le modèle lagrangien utilisé, grande amélioration du modèle initial, conduit à une comparaison meilleure résultats de calcul/résultats expérimentaux. Dans une première phase une étude de sensibilité des facteurs validants a attribué les écarts aux facteurs les plus sensibles : incertitudes cinétiques des mécanismes, impact d'une chimie trop simplifiée, prise en compte incomplète du gradient thermique vertical, d'où les bases futures du modèle perfectionné. Ces performances sont alors dirigées vers la question: que faire pour maîtriser la situation de terrain? Par le biais d'une étude sur le système de l'heure d'été (véritable pénalité) et d'une autre sur la modification de la nature des émissions hydrocarbonées deux nouvelles stratégies de contrôle sont proposées entraînant respectivement 22 et 40% de réduction à court terme des concentrations troposphériques de cet ozone agressif

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Makke, Laurent. "Modélisation tridimensionnelle du rayonnement infrarouge atmosphérique utilisant l'approximation en émissivité : application à la formation du brouillard radiatif." Thesis, Paris Est, 2015. http://www.theses.fr/2015PESC1061/document.

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Abstract:

Afin de modéliser l'absorption dans le traitement des transferts radiatifs en milieu atmosphérique, de nombreuses méthodes plus précises et plus rapides ont été développées. La modélisation de la formation du brouillard, où le rayonnement infrarouge joue un rôle très important, nécessite des méthodes numériques suffisamment précises pour calculer le taux de refroidissement. Le brouillard radatif se forme après des conditions de ciel clair, où l'absorption est le processus radiatif dominant, en raison d'un fort refroidissement nocturne. Avec l'augmentation des ressources de calcul et le développement du Calcul Haute Performance, les modèles à bandes, pour effectuer l'intégration sur la longueur des grandeurs radiométriques, sont les plus utilisés. Toutefois, le couplage entre les transferts radiatifs 3-D et la dynamique des fluides reste très coûteux en temps de calcul. Le rayonnement augmente d'environ cinquante pourcent le temps de la simulation pour la dynamique des fluides uniquement. Pour réduire le temps passé dans une itération radiative, une nouvelle paramétrization basée sur les modèles en émissivité a été développée. Cette approche nécessite seulement une résolution de l'ETR contre $N_{text{bandes}} times N_{text{gauss}}$ pour un modèle à $N_{text{bandes}}$ avec $N_{text{gauss}}$ points de quadratures sur chaque bande. Une comparaison avec des données de simulation a été effectuée et cette nouvelle paramétrisation de l'absorption infrarouge a montré sa capacité à prendre en compte les variations des concentrations gazeuses et d'eau liquide. Une étude à travers le couplage entre le modèle développé et le code de CFD Code_Saturne a été réalisée afin valider dynamiquement notre paramétrisation. Enfin une simulation exploratoire a été effectuée sur un domaine 3-D en présence de bâti idéalisé, pour capter les effets radiatifs 3-D dûs aux hétérogénéités horizontales du champ d'eau liquide et des bâtiments
The Atmospheric Radiation field has seen the development of more accurate and faster methods to take into account absorption. Modelling fog formation, where Infrared Radiation is involved, requires accurate methods to compute cooling rates. Radiative fog appears with clear sky condition due to a significant cooling during the night where absorption is the dominant processus. Thanks to High Performance Computing, multi-spectral approaches of Radiative Transfer Equation resolution are often used. Nevertheless, the coupling of three-dimensional radiative transfer with fluid dynamics is very computationally expensive. Radiation increases the computation time by around fifty percent over the pure Computational Fluid Dynamics simulation. To reduce the time spent in radiation calculations, a new method using the broadband emissivity has been developed to compute an equivalent absorption coefficient (spectrally integrated). Only one resolution of Radiative Transfer Equation is needed against $N_{text{band}} times N_{text{gauss}}$ for an $N_{text{band}}$ model with $N_{text{gauss}}$ quadrature points on each band. A comparison with simulation data has been done and the new parameterization of Radiative properties shows the ability to handle variations of gases concentrations and liquid water. A dynamical study through the coupling between the infrared radiation model and Code_Saturne has been done to validate our parametrization. Finally the model was tested on a 3-D domain with idealized buildings to catch 3-D infrared radiative effects due to horizontally inhomogenities of the liquid water content field and buildings

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Berhanu, Tesfaye. "Caractérisations isotopiques des voies de formation du nitrate atmosphérique et de la photochimie du nitrate dans la neige." Phd thesis, Université de Grenoble, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00934489.

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Abstract:

Le nitrate, produit de la fin de chaîne de réaction des oxydes d'azotes de l'atmosphère (NOx = NO +NO2), est l'un des ions le plus abondant de la neige et de la glace polaire. Ses rapports isotopiques stables (δ18O, δ15N et Δ17O) ont été abondamment utilisés pour contraindre ses sources et les chemins réactionnels. De plus, le nitrate archivé dans les carottes de glace profondes peut apporter de nouvelles contraintes sur les conditions climatiques passées. Cependant, le dépôt de nitrate dans les régions polaires à faible accumulation est réversible en raison des processus post-dépôts, compliquant l'interprétation des enregistrements. Actuellement, il existe des enregistrements de nitrate issus de carottes de glace profonds couvrant de l'information climatique sur plusieurs milliers d'années dont leur interprétation dépend d'une quantification précise ces phénomènes post-dépôts. Nous avons étudié expérimentalement le transfert d'excès-17O de l'ozone durant la réaction en phase gaz de NO2 + O3  NO3 + O2, qui est une réaction importante de la chimie nocturne de formation du nitrate. De cette étude nous avons déterminé la fonction de transfert du 17O donnée par : ∆17O(O3*) = (1.23 ± 0.19) × ∆17O(O3)bulk + (9.02 ± 0.99). Nous avons aussi évalué la distribution intramoléculaire des isotopes de l'oxygène de l'ozone et observé que l'excès d'enrichissement résidait de manière prépondérante sur les atomes terminaux de l'ozone. Ces résultats auront une implication importante sur la compréhension de la formation du nitrate via les mécanismes d'oxydation des précurseurs NOx. L'impact de la photolyse sur les concentrations et les compositions isotopiques stables du nitrate est étudié dans ce travail de thèse sur la base d'étude de laboratoire et de terrain. Une étude de laboratoire a été conduite en irradiant de la neige naturelle de Dôme C avec une lampe UV à xénon et en utilisant différents filtres UV (280 nm, 305 nm et 320 nm). Sur la base des mesures des rapports isotopiques de l'oxygène et de l'azote, la dépendance aux longueurs d'onde des fractionnements isotopiques a été déterminée. En conséquence, en présence de lumière UV de haute énergie, le fractionnement isotopique est décalé vers des valeurs moins négatives et vice versa. Sur la base des fractionnements isotopiques obtenus en laboratoire, nous avons dérivé un décalage apparent de la valeur du zéro point d'énergie (ZPE) qui apporte une meilleure contrainte sur la section efficace d'absorption du 15NO3-. Ce décalage apparent est obtenu en minimisant les écarts entre les observations et les fractionnements isotopiques calculés basés sur un modèle de décalage ZPE, modèle qui inclut outre le décalage ZPE, le changement des largeurs, de l'asymétrie et de l'amplitude des sections efficaces d'absorption lors de la substitution isotopique. Nous avons validé le nouveau ZPE apparent en conduisant une étude de terrain à Dôme C, Antarctique. Dans cette étude, un dispositif expérimental a été construit sur le site et l'effet du rayonnement solaire UV sur la photolyse du nitrate de la neige investigué. Cette étude était basée sur la comparaison de deux puits remplis par de la neige soufflée homogénéisée dont l'un des deux puits n'était pas soumis aux rayonnements UV. Le fractionnement isotopique de 15N pour la neige exposée aux UV (-67.9 ± 12 ‰) est en bon accord avec le modèle de décalage ZPE estimé au cours de ce travail de thèse (-55.4 ‰). Ces valeurs sont aussi dans la gamme des fractionnements isotopiques apparents observée précédemment au Dôme C. Nous pensons que l'inclusion des ces nouvelles connaissances dans un modèle prédisant l'enrichissement du 15N dans les carottes de glace permettra une interprétation quantitative de l'information préservée dans la glace.

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Riva, Matthieu. "Caractérisation d’une nouvelle voie de formation des aérosols organiques secondaires (AOS) dans l’atmosphère : rôle des précurseurs polyaromatiques." Thesis, Bordeaux 1, 2013. http://www.theses.fr/2013BOR14942/document.

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Abstract:

Ce travail a pour objectif d'étudier la formation des aérosols organiques secondaires (AOS) formés dans l'atmosphère à partir de l'oxydation en phase gazeuse de composés organiques volatils en présence d’oxydants atmosphériques (ozone, radicaux hydroxyle, chlore et nitrate). Parmi eux, les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) ont été proposés comme étant une source potentiellement importante d’AOS d’origine anthropique. Ainsi, l’oxydation de quatre HAP gazeux majoritaires (naphtalène, acénaphtylène, acénaphtène et phénanthrène) en présence des principaux oxydants atmosphériques a été menée afin de déterminer la formation d’AOS. La caractérisation des phases gazeuse et particulaire par spectrométrie de masse et spectroscopie optique a permis d’identifier les principaux produits d’oxydation afin de proposer des mécanismes réactionnels conduisant à la formation d’AOS. Les différents rendements de formation ont également été déterminés dans le but d'évaluer l'impact de l'oxydation des HAP en phase gazeuse comme source d’aérosols. Les expériences ont été conduites en chambres de simulation atmosphérique ainsi qu'en réacteur à écoulement. L'évolution de l'AOS au cours de son vieillissement a également été étudiée pour identifier les différents processus oxydatifs mis en jeu au sein de l'aérosol organique
This work deals with the secondary organic aerosol (SOA) formation from gas phase oxidation of volatile organic compounds in the presence of atmospheric oxidants (ozone, hydroxyl radical, chlorine and nitrate radical). Among them, polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) have been proposed as an important potential source of anthropogenic SOA. The oxidation of 4 main gaseous PAHs (naphthalene, acenaphthylene, acenaphthene and phenanthrene) in the presence of main atmospheric oxidants has been performed in order to investigate the SOA formation. Characterization of both gas and particulate phases has been carried out using mass spectrometry and optical spectroscopy allowing the identification of products in both phases. Then, chemical mechanisms have been proposed in order to explain SOA formation. SOA yields have been also determined to evaluate the impact of the gas phase oxidation of PAHs in SOA formation. Experiments have been carried out using flow tube and atmospheric simulation chambers. SOA fate has been investigated to determine the different oxidation processes involved in SOA aging

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Petit, Jean-Eudes. "Compréhension des sources et des processus de formation de la pollution particulaire en région Ile-de-France." Thesis, Versailles-St Quentin en Yvelines, 2014. http://www.theses.fr/2014VERS0034/document.

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Riva, Matthieu. "Caractérisation d'une nouvelle voie de formation des aérosols organiques secondaires (AOS) dans l'atmosphère : rôle des précurseurs polyaromatiques." Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00952636.

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Abstract:

Ce travail a pour objectif d'étudier la formation des aérosols organiques secondaires (AOS) formés dans l'atmosphère à partir de l'oxydation en phase gazeuse de composés organiques volatils en présence d'oxydants atmosphériques (ozone, radicaux hydroxyle, chlore et nitrate). Parmi eux, les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) ont été proposés comme étant une source potentiellement importante d'AOS d'origine anthropique. Ainsi, l'oxydation de quatre HAP gazeux majoritaires (naphtalène, acénaphtylène, acénaphtène et phénanthrène) en présence des principaux oxydants atmosphériques a été menée afin de déterminer la formation d'AOS. La caractérisation des phases gazeuse et particulaire par spectrométrie de masse et spectroscopie optique a permis d'identifier les principaux produits d'oxydation afin de proposer des mécanismes réactionnels conduisant à la formation d'AOS. Les différents rendements de formation ont également été déterminés dans le but d'évaluer l'impact de l'oxydation des HAP en phase gazeuse comme source d'aérosols. Les expériences ont été conduites en chambres de simulation atmosphérique ainsi qu'en réacteur à écoulement. L'évolution de l'AOS au cours de son vieillissement a également été étudiée pour identifier les différents processus oxydatifs mis en jeu au sein de l'aérosol organique.

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Lannuque, Victor. "Formation de l’aérosol organique secondaire dans les modèles de qualité de l’air : développement d’une paramétrisation sur la base de simulations explicites." Thesis, Paris Est, 2017. http://www.theses.fr/2017PESC1129.

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Abstract:

L’oxydation gazeuse des composés organiques émis dans l’atmosphère mène à la formation de milliers de composés organiques secondaires (COS). Une fraction de ces COS est peu volatile, et peut se partager entre la phase gazeuse et la phase particulaire formant ainsi des aérosols organiques secondaires (AOS). Les AOS contribuent majoritairement à la composition des particules, participant entre 20 et 80 % à la masse totale des aérosols fins et influencent ainsi leurs impacts sur l’environnement, en particulier sur la qualité de l’air et le climat. Ces impacts sont quantifiés à l’aide de modèles de chimie-transport (CTM). Les comparaisons avec les mesures in situ montrent que les variations spatiales et temporelles de la masse d’AOS ne sont pas correctement simulées par les CTM. Dans ces modèles, la formation d’AOS est représentée de façon simplifiée à l'aide de paramétrisations empiriques développées sur la base d'observations en chambres de simulation atmosphérique. Il est donc primordial de repenser et d’améliorer la représentation des aérosols organiques dans les CTM pour diagnostiquer l’origine de la pollution atmosphérique par les particules fines, améliorer la fiabilité de la prévision des épisodes de pollution et évaluer l'impact des aérosols sur l'environnement. Les objectifs de cette thèse sont de :• explorer l’influence des conditions environnementales sur la formation et les propriétés des AOS,• développer une nouvelle paramétrisation de formation de l’AOS sur la base d’une représentation déterministe de la chimie atmosphérique,• évaluer cette paramétrisation en CTM par comparaison avec des mesures in-situ.Les modèles déterministes permettent de représenter la non-linéarité des processus de formation de l'AOS. Le modèle déterministe GECKO-A (Generator for Explicit Chemistry and Kinetics of Organics in the Atmosphere) est un outil de modélisation numérique qui intègre les données élémentaires (cinétiques et thermodynamiques) issues des études en laboratoire. Dans le cadre de cette thèse, des scénarios d’oxydation en conditions environnementales ont été développés et GECKO-A a été utilisé pour étudier l’impact des facteurs environnementaux (température, teneur en NOx, ensoleillement...) sur la formation et les propriétés des AOS. Sur la base de ces simulations, une nouvelle paramétrisation pour la formation d’AOS a été développée: VBS-GECKO. L’évaluation de la VBS-GECKO en modèle de boîte a montré une bonne reproduction des concentrations en aérosols organiques (AO) avec une RMSE inférieure à 20%. La VBS-GECKO a été intégrée au CTM CHIMERE pour simuler les concentrations estivales d’AO au dessus de l’Europe. Son utilisation conduit à une sensible amélioration de la masse d’AO simulée par rapport à la paramétrisation de référence utilisée dans CHIMERE. La VBS-GECKO a également été utilisé pour étudier (i) les sources et propriétés des AOS et (ii) différentes représentation des émissions de composés organiques semi-volatils et de volatilité intermédiaire par le trafic routier
The gaseous oxidation of organic compounds emitted into the atmosphere leads to the formation of thousands of secondary organic compounds (SOC). A fraction of these SOC is low volatile, and can partition between the gaseous phase and the particulate phase, forming secondary organic aerosols (SOA). The SOA are a main component of the particles, representing between 20% and 80% of the total mass of fine aerosols. Therefore, SOA contribute to the impact of aerosols on the environment, in particular air quality and climate. The quantification of the SOA impacts is estimated using chemical-transport models (CTM). Comparisons with in situ measurements show that the spatial and temporal variations of SOA mass are not correctly simulated by CTM. In these models, the SOA formation is represented in a simplified way, using empirical parameterizations developed on the basis of observations performed in atmospheric simulation chambers. Improving the representation of organic aerosols in CTM is therefore required to diagnose the origin of air pollution by fine particles, improve the reliability of pollution episode prediction and assess the impact of aerosols on the environment. The objectives of this thesis are :• to explore the influence of environmental conditions on SOA formation and properties,• to develop a new parameterization of SOA formation based on a deterministic representation of atmospheric chemistry,• to evaluate this parameterization in CTM by comparison with in-situ measurements. Deterministic models represent the non-linearity of SOA formation processes. The model GECKO-A (Generator for Explicit Chemistry and Kinetics of Organics in the Atmosphere) is a numerical modelling tool that integrates the elementary data (kinetics and thermodynamics) from laboratory studies. In this thesis, oxidation scenarios representative of various environmental conditions were developed and GECKO-A was used to study the impact of environmental factors (temperature, NOx concentrations, solar radiations, etc.) on the formation and the properties of the SOA. On the basis of these simulations, a new parameterization for SOA formation was developed: VBS-GECKO. The evaluation of the VBS-GECKO in box model has shown a good reproduction of the organic aerosol (OA) concentrations with RMSE lesser than 20%.The VBS-GECKO was integrated into the CHIMERE CTM to simulate summer concentrations of OA over Europe. Simulated OA are significantly improved compared to the reference parameterization used in CHIMERE. The VBS-GECKO was also used to study (i) the sources and properties of SOA and (ii) different representations of emissions of semi-volatile and intermediate volatility organic compounds by road traffic

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Petit, Jean-Eudes. "Compréhension des sources et des processus de formation de la pollution particulaire en région Ile-de-France." Electronic Thesis or Diss., Versailles-St Quentin en Yvelines, 2014. http://www.theses.fr/2014VERS0034.

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Bugajny, Christine. "Quantification des émissions polluantes d'origine automobile et modélisation des processus de formation de l'ozone dans la ville de mexico." Lille 1, 1995. http://www.theses.fr/1995LIL10037.

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Abstract:

De par ses caractéristiques géographiques, topographiques et démographiques, la ville de Mexico constitue un site privilégié pour l'apparition d'épisodes intenses de pollution photooxydante. Les principaux polluants primaires, précurseurs de ce type de pollution, que sont les composés organiques volatils (cov) et les oxydes d'azote (no#x), proviennent en majorité de la circulation automobile, inévitablement très intense dans cette agglomération peuplée par dix-huit millions d'habitants. L'élaboration d'une stratégie de réduction de l'ozone, réalisée à partir de l'utilisation d'un modèle mathématique physicochimique, nécessite la connaissance la plus précise possible des quantités de polluants émis dans les différentes zones de la ville, ainsi que la nature des cov impliqués dans les processus de formation des photooxydants en général. Nos travaux ont consisté, dans un premier temps, en la mise au point d'un logiciel original de quantification des émissions de cov, no#x et co d'origine automobile, applicable à chaque kilomètre carré de la ville de Mexico, et pour chaque heure de la journée. Dans un deuxième temps, la réalisation d'une campagne de mesures sur le terrain a permis l'identification des principaux cov (hydrocarbures + composes carbonyles) présents dans l'atmosphère de Mexico, à partir de l'étude de trois sites différents répartis du nord au sud de la ville. Les résultats des prélèvements, effectués sur cartouches, ont été comparés à ceux provenant de mesures parallèles, réalisées par l'institut mexicain du pétrole à partir d'un échantillonnage des cov sur canisters. La mesure de l'irradiation solaire uv a permis de calculer les constantes de vitesse des réactions photochimiques inclues dans le modèle de simulation numérique. Une fois le modèle validé, le trace de diagrammes isopleths a permis de montrer qu'une stratégie efficace de réduction de l'ozone à Mexico devrait être basée sur une diminution des émissions de cov, dont principalement les xylènes ou le formaldéhyde, présents en forte concentration à Mexico et qui constituent les composés les plus réactifs vis-à-vis de la formation de l'ozone troposphérique.

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La, Yuyi. "Formation des aérosols organiques secondaires : évaluation d'un modèle explicite par la comparaison à des observations de chambre de simulation atmosphérique." Thesis, Paris Est, 2016. http://www.theses.fr/2016PESC1129.

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Abstract:

Les aérosols organiques secondaires (AOS) représentent une fraction significative de l'aérosol fin, et contribuent donc fortement à leurs impacts sur la santé, l'environnement et le climat. Connaitre les sources, l’évolution et les propriétés des AOS constitue actuellement un véritable enjeu pour la communauté scientifique. Ces AOS sont formés par condensation sur des aérosols préexistants des espèces de faible volatilité produites au cours de l’oxydation progressive de la matière organique gazeuse. L'objectif de ce travail de thèse vise à évaluer nos connaissances sur les processus de formation de l’AOS. La méthodologie mise en place consiste à (i) représenter les processus dans un modèle déterministe et explicite, (ii) confronter le modèle à des expériences de formation d’AOS effectuées dans des environnements contrôlés et (iii) examiner la sensibilité des évolutions simulées aux paramètres peu contraints. Le modèle GECKO-A (Generator for Explicit Chemistry and Kinetics of Organics in the Atmosphere) développé au LISA permet de générer des schémas chimiques explicites sur la base de principes fondamentaux et de renseigner les grandeurs cinétiques et thermodynamiques associées. Sa capacité à représenter la formation des AOS a été évaluée par comparaison avec des expériences en chambres de simulation atmosphérique (CSA). Les comparaisons modèle/mesures des rendements finaux en AOS montrent que l’outil GECKO-A restitue correctement l’influence de la structure moléculaire sur la formation d’AOS. Cependant l’analyse quantitative montre que ces rendements sont systématiquement surestimés. Ceci suggère que des processus sont manquants ou mal représentés dans le modèle, en particulier la perte de composés organiques gazeux aux parois des CSA. L’intégration de ce processus dans le modèle conduit à (i) une diminution des rendements finaux simulés pouvant atteindre un facteur 2, (ii) une modification de la composition de l’AOS avec une sensibilité importante pour les espèces de premières générations (nitrates, hydroxynitrates et carbonylesters) et (iii) une vitesse de production de l’AOS plus faible lorsque la vitesse de transfert vers les parois augmente. La dynamique de formation des AOS n'est cependant pas correctement reproduite par le modèle. Les résultats montrent que les incertitudes sur les paramètres d’accommodation à la surface des particules et de pertes gazeuses aux parois permettent d’encadrer les données expérimentales. Aucune configuration unique de ces deux paramètres ne permet, toutefois, de représenter l’ensemble des expériences
Secondary organic aerosols (SOAs) represent a large fraction of fine particle matter, and contribute therefore to their impacts on human health, environment and climate. Understanding the sources, the evolution and the properties of SOAs is a challenge for the scientific community. These SOAs are produced by condensation onto preexisting aerosols of low volatility compounds formed during the progressive oxidation of gaseous organic matter. The objective of this thesis is to assess our knowledge of SOA formation processes. The methodology aims at (i) representing the processes in a deterministic and explicit model, (ii) comparing the modeling results with SOA measurements performed in controlled environments and (iii) examining the sensitivity of simulated results to poorly constrained parameters. The GECKO-A model (Generator for Explicit Chemistry and Kinetics of Organics in the Atmosphere) developed at LISA generates explicit chemical schemes on the basis of fundamental principles and provides the related kinetic and thermodynamic constants. Its ability to represent SOA formation was evaluated by comparisons with experiments performed in environmental chambers. The comparisons between modeled and measured final SOA yields show that the GECKO-A tool accurately reproduces the influence of molecular structure on the SOA formation. However, quantitative analysis shows that these yields are systematically overestimated. This suggests that processes are missing or misrepresented in the model, in particular the loss of gaseous organic compounds on the chamber walls. The implementation of this process into the model leads to (i) a decrease of the simulated final yields up to a factor 2, (ii) a change on SOA composition with a high sensitivity for the first generation species (nitrates, hydroxynitrates and carbonylesters) and (iii) a decrease in the SOA production rate when the mass transfer rate to the wall is increased. The model fails however to reproduce the dynamic of SOA formation. The results show that the uncertainties on particle surface accommodation and wall losses allow to encompass the experimental data. However, no unique configuration of these two parameters can be selected for all of the experiments

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Champeau, François. "Paramétrisation des processus physico-chimiques de formation des nuages et étude de leurs impacts sur l'évolution de la composition chimique atmosphérique." Phd thesis, Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00717866.

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Abstract:

Ce travail porte sur le développement d'un module microphysique de nuages liquides et glacés dans un modèle de chimie multiphase (Leriche et al., 2001). Le modèle complet a été appliqué afin d'évaluer le rôle de ces nuages sur les teneurs en polluants atmosphériques. Les nuages modulent le transport horizontal et vertical des polluants ainsi que leur lessivage via les précipitations, ils sont aussi le siège de réactions chimiques complexes. En paramétrisant la répartition des polluants entre les différentes phases du nuage via des processus comme le givrage, la croissance des cristaux par dépôt de vapeur, la fonte et la collection des hydrométéores, il est montré l'importance de la phase glace et de la morphologie des cristaux dans l'évolution chimique du nuage. Des scénarios de formation nuageuse sont définis à partir de masses d'air continentale et / ou marine, pour voir l'influence de la capacité du nuage à précipiter sur la composition chimique des hydrométéores. Des tests sur la rétention et l'enfouissement pilotant les échanges avec la phase glacée lors du givrage et de la croissance par dépôt de vapeur respectivement ont été menés pour conclure au rôle majeur joué par la glace dans le bilan des espèces traces

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Champeau, François. "Paramétrisation des processus physico-chimiques de formation des nuages et étude de leurs impacts sur l'évolution de la composition chimique atmosphérique." Phd thesis, Clermont-Ferrand 2, 2007. http://www.theses.fr/2007CLF21748.

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Abstract:

Ce travail porte sur le développement d'un module microphysique de nuages liquides et glacés dans un modèle de chimie multiphase (Leriche et al. , 2001). Le modèle complet a été appliqué afin d'évaluer le rôle de ces nuages sur les teneurs en polluants atmosphériques. Les nuages modulent le transport horizontal et vertical des polluants ainsi que leur lessivage via les précipitations, ils sont aussi le siège de réactions chimiques complexes. En paramétrisant la répartition des polluants entre les différentes phases du nuage via des processus comme le givrage, la croissance des cristaux par dépôt de vapeur, la fonte et la collection des hydrométéores, il est montré l'importance de la phase glace et de la morphologie des cristaux dans l'évolution chimique du nuage. Des scénarios de formation nuageuse sont définis à partir de masses d'air continentale et / ou marine, pour voir l'influence de la capacité du nuage à précipiter sur la composition chimique des hydrométéores. Des tests sur la rétention et l'enfouissement pilotant les échanges avec la phase glacée lors du givrage et de la croissance par dépôt de vapeur respectivement ont été menés pour conclure au rôle majeur joué par la glace dans le bilan des espèces traces

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Ausset, Patrick. "Approche expérimentale de la formation de croûtes noires sulfatées sur les matériaux pierreux en atmosphère urbaine polluée." Paris 12, 1996. http://www.theses.fr/1996PA120035.

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Abstract:

L'alteration des pierres situees a l'abri des pluies et soumises a la pollution atmospherique consiste en une sulfatation qui se traduit par le developpement de croutes noires gypseuses renfermant des microparticules d'origine anthropique, emises lors de la combustion des derives du petrole (cendres volantes et suies). Au contraire, les croutes anciennes sont peu gypseuses et ne contiennent que des debris emis lors de la combustion du bois. La formation de croutes noires sulfatees semble donc mettre en jeu a la fois des apports gazeux de soufre et des apports particulaires. La composition chimique de ces particules, carbonee et soufree, et leur presence constante suggere qu'elles peuvent jouer un role dans la formation des croutes sulfatees. Afin de verifier cette hypothese, une chambre de simulation atmospherique a ete mise au point. Des conditions experimentales proches de la pollution urbaine reelle, ont ete definies. Un calcaire et un gres molassique ont ete selectionnes et exposes nus ou recouverts de cendres volantes ou de suies. On observe la transformation de la calcite en gypse, en surface comme en subsurface, le calcaire presentant un degre de sulfatation superieur a celui du gres. Ces differences dependent donc des proprietes chimiques, mineralogiques et petrophysiques des deux roches. Les cendres volantes subissent des transformations qui se traduisent par la formation de neocristallisations gypseuses. Elles induisent aussi son developpement sur les parties avoisinantes du materiau. Les pierres recouvertes de cendres volantes sont ainsi les plus sulfatees. Dans les conditions de l'experience, les suies limitent la sulfatation en jouant le role d'un ecran protecteur. Cette etude met en evidence les stades precoces de la formation des croutes noires sulfatees. La sulfatation des substrats et la croissance des croutes noires sont deux phenomenes independants progressant l'un vers la profondeur, l'autre vers l'exterieur a partir de l'interface materiau-atmosphere polluee

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Liu, Yao. "Etudes des impacts de la réactivité en phase aqueuse atmosphérique sur la formation et le vieillissement des Aérosols Organiques Secondaires sous conditions simulées." Thesis, Aix-Marseille 1, 2011. http://www.theses.fr/2011AIX10030/document.

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Abstract:

Cette étude se focalise sur les impacts de la réactivité en phase aqueuse de la méthacroléïne et de la méthyl vinyl cétone sur la formation des nouveaux aérosols organiques secondaires (AOS), et les impacts de la réactivité en phase aqueuse sur le vieillissement des AOS formés par l’isoprène, α-pinène et 1,3,5-triméthylbenzène en phase gazeuse. Les études de la réactivité en phase aqueuse ont été étudiées vis-à-vis des radicaux OH. Dans le but d’identifier et quantifier les produits d’oxydation des différents précurseurs d’intérêt, les échantillons en phase aqueuse ont été analysés par différents systèmes analytiques. Les résultats montrent clairement la formation de petits composés primaires et secondaires qui ont été expliqués par les mécanismes réactionnels. On a observé également la formation de composés à haute masse moléculaire par rapport à leurs précurseurs. Ces produits ont été supposés être très peu volatils et pourraient induire la formation des AOS lors de l’évaporation de l’eau. Leur capacité à former des AOS a été montrée expérimentalement par les expériences de nébulisation des solutions aqueuses à différents temps de réaction. Les résultats montrent qu’au moins une part de ces produits à haute masse moléculaire reste en phase particulaire lors de l’évaporation de l’eau, et contribue à la formation des AOS. L’ensemble de ces résultats met en évidence le fait que la réactivité en phase aqueuse atmosphérique peut induire des effets importants sur la formation et le vieillissement des AOS atmosphériques, qui peut induire une modification des propriétés physico-chimiques des aérosols
This work focused on the impacts of aqueous phase OH-oxidation of methacrolein, methyl vinyl ketone on the SOA formation, and impacts of aqueous phase OH-oxidation on aging of SOA that are formed by isoprene, -pinene and 1,3,5-trimethylbenzene in gas phase. The chemical characterization of aqueous phase was performed by different analytical techniques. The results show the formation of small primary and secondary reaction products that were explained by suitable chemical reaction mechanisms. The formation of oligomers with high molecular mass (compared with their precursors) has also been observed during the OH-oxidation. These oligomers might be low volatile compounds that induce the formation of SOA during water evaporation. Their capacity to form SOA was experimentally demonstrated by nebulizing the aqueous phase solution at different reaction times. The results show that at least a part of oligomers remains in the particle phase during water evaporation, and contributes to the SOA formation. All of these results highlight that aqueous phase reactivity could induce important effects on the formation and aging of atmospheric SOA, which can induce modification of physico-chemical properties of SOA

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Vancassel, Xavier. "Modélisation microphysique de la formation et de l'évolution d'aérosols et de leurs précurseurs dans les sillages d'avions." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2003. http://www.theses.fr/2003STR13023.

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Abstract:

L'aviation civile connaît depuis maintenant plusieurs années et principalement dans les pays développés une croissance hors normes. Celle-ci s'accompagne malheureusement d'une augmentation des nuisances associées, dont parmi les plus préoccupantes, les émissions qualifiées de "polluantes". L'avion comme tout véhicule propulsé par un système à combustion émet des résidus divers tels que du dioxyde de carbone, des oxydes d'azote et de soufre, de l'eau etc. L'intérêt porté à ces émissions gazeuses, notamment dans le cadre du médiatique "effet de serre" tend pourtant à masquer des conséquences moins directes, comme les effets potentiels des aérosols formés dans les panaches (les traînées de condensation par exemple). Les basses températures rencontrées aux altitudes typiques de vol provoquent effectivement une condensation rapide de certaines espèces en phase gazeuse qui, dans un panache en expansion, sont susceptibles de former de nouvelles particules ayant potentiellement un impact chimique et radiatif susceptible de bouleverser l'équilibre local de la basse stratosphère et de la haute troposphère. Afin de déterminer les caractéristiques de ces particules et d'en favoriser les prédictions, les multiples processus de formation et d'évolution d'aérosols (nucléation, croissance etc. ) ont été considérés dans un modèle numérique, basé sur des mécanismes de collision. Le système étudié a été simplifié au cas d'un mélange binaire gazeux formé d'eau, d'acide sulfurique et d'un aérosol primaire (suies). Le modèle a ainsi été appliqué aux panaches d'avions réels (le Concorde par exemple) mais aussi à une simple chambre de combustion montée sur un banc d'essai expérimental. Les résultats, provenant notamment de nombreuses études de sensibilité, devraient permettre d'une part d'améliorer notre compréhension des phénomènes microphysiques et d'autre part de contribuer à établir des corrélations entre la nature des émissions aériennes et leurs impacts sur l'équilibre atmosphérique
Civil aviation has known for years and mainly in the developed countries an exceptional growth. This one has unfortunately been followed by an increase in the associated harmful effects, especially polluting emissions. Aircraft as any vehicle propelled by a system with combustion emits various residues such as carbon dioxide, nitrogen and sulphur oxides, water etc. The main interest carried to these gas emissions, in particular within the framework of "the greenhouse effect" studies tends to mask less direct consequences, in particular the potential effects of the aerosols formed in plumes. The low temperatures reached at typical altitudes of flight (approximately 10000 m) cause indeed a fast condensation of certain species in gas phase which, in an expanding plume, are likely to form new particles having potentially chemical and radiative impacts which could modify the stratospheric equilibrium. In order to determine the features of these particles (size distribution, concentration etc. ) and to make predictions, the main processes of formation and evolution of aerosols (nucleation, growth etc. ) have been considered in a model, based on collision mechanisms. The system we have studied has been simplified by considering a gas phase water and sulphuric acid binary mixture and a primary aerosol (soot particles). The model has thus been applied to real aircraft plumes (Concorde for instance) but also to a combustion chamber on a test rig. The results, coming in particular from many sensitivity studies, should improve our understanding of the microphysical processes occurring in a plume and should also make us contribute to establish correlations between aircraft emissions and their impacts on the atmospheric equilibrium

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Bertrand, Amélie. "Vieillissement atmosphérique de l'aérosol de combustion de biomasse : du potentiel de formation d'aérosol organique secondaire à la modification de l'empreinte chimique à l'échelle moléculaire." Thesis, Aix-Marseille, 2017. http://www.theses.fr/2017AIXM0149/document.

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Abstract:

La combustion de bois, ou plus largement de la biomasse, est une source de pollution très importante en particules atmosphériques en hiver, particulièrement en France. Si les émissions primaires ont été étudiées depuis de nombreuses années, il existe de grandes incertitudes sur le devenir de ces émissions dans l’atmosphère. Le travail de thèse a donc porté sur l’étude du vieillissement en chambre de simulation atmosphérique de l’aérosol émis par 3 appareillages pour le chauffage au bois (conçus entre 2000 et 2010 et représentatifs de la politique de renouvellement mis en place par l’ADEME), avec un intérêt particulier pour le potentiel de formation d’aérosol organique secondaire (SOA) et la modification de l’empreinte chimique à l’échelle moléculaire au cours du transport atmosphérique. Les expériences ont montré un potentiel de formation de SOA très important. La concentration en OA peut ainsi être multipliée par 7 (1.5 – 7.1) entre l’émission et après un temps de résidence atmosphérique équivalent à 5 h. Cette étude met également en évidence l’impact de l’efficacité de combustion sur les facteurs d’émission et par conséquent le rôle crucial de l’opérateur. L’étude à l’échelle moléculaire a mis en évidence la formation de composés susceptibles de servir de marqueurs de combustion de biomasse âgée, principalement des nitrocatéchols. Enfin, cette étude démontre le rôle clé de la volatilisation du lévoglucosan, principal marqueur organique de la combustion de biomasse, au cours du processus de dilution dans l’atmosphère, et pose clairement la question de la pertinence des constantes cinétiques de dégradation préalablement calculées en chambre de simulation atmosphérique
Biomass burning is in winter a main source of air pollution by particulate matter, especially in France. While primary emissions have been characterized extensively before, few studies have addressed the aging of these emissions in the atmosphere and large uncertainties remain. Therefore, the objectives of this thesis was to study in a smog chamber the aging of the aerosol emitted by 3 different woodstoves used for residential heating (fabricated from between 2000 and 2010, and representative of the policy engaged by the French environmental agency to renew the appliances across the country), with a specific focus on the Secondary Organic Aerosol (SOA) production potential and the modification of the chemical fingerprint of the emissions at the molecular level during their transport in the atmosphere. The experiments showed the SOA production potential can be significant. The OA concentration can be increased by up to a factor of 7 (1.5 – 7.1) after being aged in the smog chamber with a time equivalent to 5 hours in the atmosphere. The study also further demonstrated the influence of the combustion efficiency on the emissions and implicitly the role of the operator. The study of the composition of the aerosol at the molecular level showed the formation of compounds, likely to serve as markers for aged biomass burning, mainly nitrocatechols. Finally, the work also illustrates the influence of the volatilization of levoglucosan, main marker of biomass burning, during the dilution process occurring in the atmosphere, and challenge the pertinence of the degradation rate constant determined previously in smog chamber

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Brégonzio, Lola. "Formation d'aérosols organiques secondaires au cours de la photooxydation multiphasique de l'isoprène." Thesis, Paris Est, 2013. http://www.theses.fr/2013PEST1182/document.

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Abstract:

L'isoprène est le composé organique volatil biogénique le plus émis à l'échelle de la planète. Il a été montré récemment que, malgré ses faibles rendements de production d'aérosols organiques secondaires (AOS), il pouvait contribuer de manière significative à la matière organique particulaire totale atmosphérique du fait de sa forte émission à l'échelle globale. L'AOS est reconnu pour présenter plusieurs impacts sur l'environnement, et notamment, sur le climat. Cependant, ses processus de formation, et notamment ceux ayant lieu via les gouttelettes nuageuses (voie potentiellement importante) restent encore mal connus. L'objectif de ce travail a été d'étudier la formation d'AOS issus de la photooxydation de l'isoprène (ou de la méthacroléine, un de ses produits d'oxydation majeurs) en conditions sèches ainsi qu'en présence de nuage. La chimie se produisant dans les phases gazeuse, particulaire et aqueuse ; et les échanges ayant lieu entre ces phases ont ainsi été investigués via une approche multiphasique originale dans la chambre de simulation atmosphérique CESAM. Une caractérisation des phases gazeuse et particulaire durant la photooxydation de l'isoprène en absence d'hydrométéores a, dans un premier temps, été effectuée. Les rendements de production d'AOS présents dans la littérature montrent une dispersion générale, les rendements obtenus lors des expériences sont cependant en bon accord avec les valeurs basses présentées dans la littérature. Cette caractérisation en conditions sèches a été complétée par la modélisation 0D des résultats. Les désaccords entre les données mesurées et les simulations issues des modèles explicite et détaillé sont importants et une inadéquation des codes chimiques à la chimie de l'isoprène ne peut être écartée. Pour la première fois en chambre de simulation, des protocoles destinés à étudier la photochimie en phase nuageuse ont été développés. Une méthodologie spécifique permettant de générer des nuages de durée de vie suffisante pour permettre l'établissement de réactions en phase aqueuse a ainsi été mise en place. L'influence de cycles d'évapo-condensation nuageux sur la photooxydation de l'isoprène, ou de ses produits d'oxydation, a ensuite été investiguée. Cette étude a permis de mettre en évidence l'existence d'un impact de la génération de nuage sur les phases gazeuse et particulaire, suggérant fortement l'existence d'une production très significative d'AOS issus de la photooxydation de l'isoprène via les gouttelettes nuageuses
Isoprene is the most abundant volatile organic compound in global scale. Despite its low secondary organic aerosol (SOA) yields, it has been recently shown that isoprene can significantly contribute to total particulate organic mass due to its large emissions. SOA are known to have various impacts on the environment, especially on climate. However, lacks in the comprehension of the SOA formation pathways, particularly via cloud droplets, are still important. The aim of the present work is to study SOA formation from isoprene (or methacrolein, one of isoprene major oxidation products) photooxidation, in dry condition, as well as in the presence of cloud. The chemistry occurring in the gaseous, particulate and aqueous phases, and the exchange between these phases were investigated through an original multiphase approach in the CESAM simulation chamber. Gaseous and particulate phases during isoprene photooxidation without hydrometeor were first characterized. While the SOA yields in the literature exhibit a general dispersion, the SOA yields obtained during the experiments are consistent with the lowest values found in the literature. This characterization in dry condition was completed by a simulation approach using a 0D photochemical box model. SOA yields obtained from explicit and detailed models show important disagreement with those measured: an incompatibility of the chemical codes with the isoprene chemistry cannot be dismissed. For the first time, protocols have been developed to study photochemistry in cloud phase in a simulation chamber. A specific methodology allowing the production of a cloud with an important lifetime was set up. The impact of cloud evapo-condensation cycles on the photooxidation of isoprene and its oxidation products was finally investigated. The impact of the cloud generation on the gaseous and particulate phases has been highlighted, suggesting a significant production of SOA from isoprene photooxidation by interactions with cloud droplets

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Lamkaddam, Houssni. "Etude en atmosphère simulée de la formation d'Aérosol Organique Secondaire issue de la photooxydation du n-dodécane : impact des paramètres environnementaux." Thesis, Paris Est, 2017. http://www.theses.fr/2017PESC1128/document.

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Abstract:

L’aérosol organique secondaire (AOS), fraction majoritaire de l’aérosol submicronique, joue un rôle important sur la santé, l’environnement et le climat. L’évaluation de son impact constitue un véritable enjeu pour la communauté scientifique. Toutefois, nos connaissances actuelles sur les processus de formation d’AOS et sa composition chimique sont encore très lacunaires, et en l’occurrence, limitent le développement des modèles atmosphériques permettant de quantifier les impacts des AOS sur la qualité de l’air et le système climatique. Ainsi, l’objectif de ce travail est de produire un ensemble de données expérimentales fournissant des points de contrainte afin d’évaluer et d’améliorer les modèles. Pour ce faire, la formation d’AOS a été étudiée à partir de la photooxydation d’un précurseur modèle, le n-dodécane, dans la chambre de simulation atmosphérique CESAM. La composition chimique a été élucidée par des techniques spectrométriques et chromatographiques permettant d’identifier les différentes espèces constituant la phase gazeuse et particulaire. En particulier, de nouveaux mécanismes en phase condensée ont été proposés afin d’expliquer la formation des acides carboxyliques et des lactones, identifiés pour la première fois dans l’AOS d’un alcane. Ces derniers pourront être implémentés dans les modèles. Une grande diversité de conditions environnementales, telles que la température, l’humidité relative et la présence/absence de particules préexistantes, a été prise en compte dans ces travaux. Notamment, l’étude de l’influence de la température a mis en évidence une faible sensibilité de ce paramètre sur les rendements de production d’AOS. Tandis que l’étude sur l’effet de l’humidité relative, elle, a montré que l’ajout d’eau dans le système réactionnel au-delà de 5% abaisse les rendements d’AOS de près d’un facteur 2 en comparaison à des conditions sèches. Ainsi, la formation potentielle d’AOS sous ces différentes conditions a permis d’aboutir à des paramétrisations directement utilisables par les modélisateurs. Une caractérisation des effets de paroi dans CESAM, i.e. les pertes en phase gazeuse et particulaire, a également été menée
Secondary Organic Aerosol (SOA), the major fraction of the submicron aerosol, plays a key role on health, environment and climate. The evaluation of its impacts is a real challenge for the scientific community. Our current knowledge of SOA formation processes and chemical composition is still very deficient and limit the development of atmospheric models to quantify the impacts of SOA on air quality and climate system. Therefore, the aim of this work is to produce a set of experimental data to use to constrain and improve the models. To do that, the SOA formation has been studied from the photooxidation of a model precursor, n-dodecane, in the CESAM environmental chamber. The chemical composition has been investigated by spectrometric and chromatographic techniques which allowed us to identify the reaction products constituting the gaseous and particulate phases. In particular, new condensed phase mechanisms have been proposed to explain the formation of carboxylic acids and lactones, identified for the first time. These could be implemented in the models. A wide variety of environmental conditions, such as temperature, relative humidity and the presence/absence of preexisting particles, have been taken into account in this work. The study of the temperature influence has shown a low sensitivity of this parameter on the SOA production. While the study relative humidity effect has shown that adding water to the reaction system beyond 5% lowers SOA yields by almost a factor of 2 in comparison to dry conditions. The SOA formation potential, under these conditions, has been evaluated, and resulted in parameterizations which could be useful for modelers. Furthermore, a characterization of the wall effects in CESAM, i.e. gas and particulate phase wall losses, has been carried out

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Bregonzio, Lola, and Lola Bregonzio. "Formation d'aérosols organiques secondaires au cours de la photooxydation multiphasique de l'isoprène." Phd thesis, Université Paris-Est, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00985377.

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Abstract:

L'isoprène est le composé organique volatil biogénique le plus émis à l'échelle de la planète. Il a été montré récemment que, malgré ses faibles rendements de production d'aérosols organiques secondaires (AOS), il pouvait contribuer de manière significative à la matière organique particulaire totale atmosphérique du fait de sa forte émission à l'échelle globale. L'AOS est reconnu pour présenter plusieurs impacts sur l'environnement, et notamment, sur le climat. Cependant, ses processus de formation, et notamment ceux ayant lieu via les gouttelettes nuageuses (voie potentiellement importante) restent encore mal connus. L'objectif de ce travail a été d'étudier la formation d'AOS issus de la photooxydation de l'isoprène (ou de la méthacroléine, un de ses produits d'oxydation majeurs) en conditions sèches ainsi qu'en présence de nuage. La chimie se produisant dans les phases gazeuse, particulaire et aqueuse ; et les échanges ayant lieu entre ces phases ont ainsi été investigués via une approche multiphasique originale dans la chambre de simulation atmosphérique CESAM. Une caractérisation des phases gazeuse et particulaire durant la photooxydation de l'isoprène en absence d'hydrométéores a, dans un premier temps, été effectuée. Les rendements de production d'AOS présents dans la littérature montrent une dispersion générale, les rendements obtenus lors des expériences sont cependant en bon accord avec les valeurs basses présentées dans la littérature. Cette caractérisation en conditions sèches a été complétée par la modélisation 0D des résultats. Les désaccords entre les données mesurées et les simulations issues des modèles explicite et détaillé sont importants et une inadéquation des codes chimiques à la chimie de l'isoprène ne peut être écartée. Pour la première fois en chambre de simulation, des protocoles destinés à étudier la photochimie en phase nuageuse ont été développés. Une méthodologie spécifique permettant de générer des nuages de durée de vie suffisante pour permettre l'établissement de réactions en phase aqueuse a ainsi été mise en place. L'influence de cycles d'évapo-condensation nuageux sur la photooxydation de l'isoprène, ou de ses produits d'oxydation, a ensuite été investiguée. Cette étude a permis de mettre en évidence l'existence d'un impact de la génération de nuage sur les phases gazeuse et particulaire, suggérant fortement l'existence d'une production très significative d'AOS issus de la photooxydation de l'isoprène via les gouttelettes nuageuses

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Bianco, Angelica. "Formation photoinduite du radical hydroxyle dans la phase aqueuse du nuage : impact sur les acides carboxyliques et les acides aminés." Thesis, Clermont-Ferrand 2, 2016. http://www.theses.fr/2016CLF22746/document.

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Abstract:

Les nuages représentent un milieu multiphasique complexe et réactif. Une grande partie de composés chimiques atmosphériques de la phase particulaire ou gazeuse se dissout dans les gouttelettes de nuage où peuvent subir des transformations chimiques, photochimiques et microbiologiques. L'eau de nuage a été échantillonnée à la station du puy de Dôme et caractérisée par des mesures physico-chimiques. La première partie de mon travail de thèse est focalisée sur la réactivité de l’eau du nuage. La formation d’espèces réactives, le radical hydroxyle, est étudiée par photolyse directe de sources inorganiques et photolyses nano-pulsée et sa vitesse de formation a été corrélée à la concentration de sources. Les propriétés spectroscopiques et la dégradation d'un composé modèle, l'acide tartronique, ont été étudiés. Les expériences faite par irradiation continue (photolyse directe et induite par le radical hydroxyle) et par photolyse pulsée ont permis de comprendre la réactivité de ce composé dans le milieu nuageux. La deuxième partie de mon travail est focalisée sur la caractérisation et la réactivité de la matière organique dans la phase aqueuse des nuages. La détection et la quantification de tryptophane par spectroscopie de fluorescence et l'étude de sa réactivité ainsi que la détection et quantification d‘acides aminés représente une partie importante de ce travail. Les acides aminés ont été détectés pour la première fois dans l'eau de nuage grâce à l'utilisation d'une méthode chromatographique de dérivation et détection par fluorescence. Ce travail à démontré que les acides aminés peuvent représenter entre 4 et 21 % de la concentration en carbone de la matière organique dissoute dans le nuage. La réactivité des acides aminés avec le radical hydroxyle a été comparée avec celle des acides carboxyliques et de la matière organique dissoute. Ce résultat montre clairement que le rôle des acides aminés comme piège de radicaux hydroxyles ne peut plus être négligé
Clouds represent a multiphase complex and reactive medium in which gases, liquid particles and aerosols are in continuous interaction. A large fraction of atmospheric chemical compounds present in the particulate and gaseous phases can be transferred to the cloud droplets where can undergo chemical, photochemical and microbiological transformations. Cloud waters were sampled at the puy de Dôme station. The first part of my PhD work is focused on the photoreactivity of cloud water. Formation of a reactive species such as hydroxyl radical, by direct photolysis of inorganic sources was investigated, as well as the correlation between the concentration of sources and the hydroxyl radical formation rate. The spectroscopic proprieties and fate of tartronic acid, were investigated under cloud water conditions. Moreover, photochemical experiments were performed using continuous irradiation (direct and hydroxyl radical mediated photolysis) and nanosecond flash photolysis in order to assess the reactivity of this compound in cloud aqueous phase. The second part of my work is centered on the characterization of organic matter in clouds. Two studies are presented: i) Detection and quantification of tryptophan by fluorescence spectroscopy and the assessment of its reactivity; ii) detection and quantification of amino acids. Amino acids are detected for the first time in cloud water using a derivatization method and this work show that they represent the 9% of the dissolved organic matter in cloud. Their reactivity with hydroxyl radical was compared to the reactivity of carboxylic acids and dissolved organic matter. These results clearly demonstrate that amino acids represent a major sink of hydroxyl radicals in cloud water

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Ayouz, Mehdi Adrien. "Étude théorique de la dynamique de systèmes quantiques à petit nombre de corps : structure et dynamique de formation de la molécule H3¯ dans l'espace." Paris 11, 2010. http://www.theses.fr/2010PA112361.

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Abstract:

La molécule H3¯ est considérée comme l'anion triatomique le plus simple, constitue un système prototype permettant de tester les méthodes numériques et les modèles théoriques avant leur application sur des systèmes plus complexes. Pour étudier cette molécule et décrire sa dynamique nous avons déterminé les surfaces d'énergie potentielle et de moment dipolaire permanent de son état fondamental. A l'aide de la surface d'énergie potentielle nous avons établi la structure de cette molécule et de ses isotopologues. Nous avons développé un modèle pour la formation de cette même molécule dans le milieu interstellaire froid et dense via le processus d'association radiative H2 + H¯ → H3¯ + hbar ω. La surface de moment dipolaire permanent nous a permis de calculer le taux de formation de H3¯ dans ce type de milieu. Il apparaît alors que la formation de cette molécule est plus probable lors d'une collision H¯ sur para-H2. Une éventuelle observation de la molécule dans le milieu interstellaire serait la preuve de la présence de l'ion H¯. Ce dernier joue un rôle important dans la chimie de ces milieux et plus particulièrement dans le processus de formation des ions négatifs. Enfin des développements méthodologiques et numériques ont également été réalisés pour une description de la dynamique de la molécule H3¯ en coordonnées collectives ainsi que pour le calcul des sections efficaces de collisions avec échange de noyaux dans ses isotopologues
The H3¯ molecule, considered as the simplest negative triatomic molecular ion, is a benchmark system because it allows testing theoretical and numerical methods due to its weak particle mass, prior to be applied to heavier species. To study this molecule and describe its dynamics, we have determined the ground potential energy and permanent dipole moment surfaces. Using the potential energy surface we established the structure of this molecule and its isotopologues. We have developed a theory of radiative association (RA) of H2 + H¯ → H3¯ + hbar ω which could occur in cold and dense interstellar medium (ISM). The obtained permanent dipole moment surface allows us to calculate the formation rate of this molecule in this medium. It appears that the formation is possible for H¯ and para H2 collisions. An eventual observation of H3¯ would be a proof for the presence of H¯ in the interstellar medium. This ion is known to play a role in ISM chemistry especially in the formation process of negative ions. Finally a methodological and numerical developments have been also carried out in order to describe the dynamics of H3¯ in collectives coordinates and compute cross sections for exchange nuclei in its isotopologues

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Le, Crâne Jean-Paul. "Etude expérimentale de la réactivité de radicaux issus de l'oxydation troposphérique des aldéhydes : application aux réactions de terminaison des processus de formation en chaîne de l'ozone." Bordeaux 1, 2005. http://www.theses.fr/2005BOR13012.

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Abstract:

Ce travail a eu pour objectif l'amélioration de la modélisation des processus chimiques se déroulant dans la troposphère par une approche expérimentale (montage de photolyse éclair couplé à la spectrométrie d'absorption UV) des réactions des radicaux issus de l'oxydation troposphérique des aldéhydes et plus particulièrement par l'étude de la réactivité des radicaux acylperoxyles RC(O)O2 avec le radical hydroperoxyle HO2. Ces réactions sont particulièrement importantes car ce sont des réactions de terminaison dans les processus de formation en chaîne de l'ozone. L'ensemble des résultats obtenus confirme certains mécanismes déjà entrevus pour l'acétaldéhyde et propose des relations structures-reactivités utiles à l'extrapolation de ce travail aux autres aldéhydes. Afin de mener à bien cette étude, il a d'abord été nécessaire d'étudier les réactions du chlore atomique avec une série d'aldéhyde en présence d'oxygène (le propionaldéhyde, l'isobutyraldéhyde et le pivalaldéhyde). La quantité de radicaux acylperoxyles formée a été évaluée à 80-90% pour l'ensemble des aldéhydes étudiés.

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Jouan, Caroline. "Les nuages de glace en arctique : mécanismes de formation." Phd thesis, Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00843520.

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Abstract:

Les mécanismes de formation des nuages de glace arctiques durant la nuit polaire sont encore mal définis en raison de l'absence d'observations et de l'éloignement de cette région. Pourtant, leur influence sur les conditions météorologiques et sur le climat dans l'hémisphère nord est d'une importance primordiale ; et les connaissances sur la modification de leurs propriétés, liées à des processus d'interaction aérosol-nuage, doivent être améliorées. Les fortes concentrations d'aérosols en Arctique durant la nuit polaire sont associées au transport des aérosols anthropiques des latitudes moyennes jusqu'au pôle Nord. Les observations et les modèles montrent que cela peut conduire à un transport important de particules d'aérosol acidifiées. Les mesures en laboratoire et in situ montrent qu'à basse température (< -30°C), le revêtement d'acide sur les noyaux glaçogènes (IN) peut réduire leurs propriétés de nucléation de la glace. Par conséquent, leur concentration est réduite dans ces régions entraînant une plus faible concentration de plus gros cristaux de glace en raison d'une diminution de la compétition pour une humidité disponible similaire. De nombreuses mesures de terrain et par télédétection par satellite (CloudSat et CALIPSO) révèlent l'existence de deux types de nuages de glace (TIC) en Arctique durant la nuit polaire. Les nuages de glace de type 1 (TIC-1) ne sont visibles que par le lidar tandis que les nuages de glace de type 2 (TIC-2) sont perçus à la fois par le lidar et le radar. Les TIC-2 sont divisés en TIC-2A et TIC-2B. Les TIC-2A sont recouverts d'une fine couche de petits cristaux de glace non-précipitant (invisible par le radar) (TIC-1), tandis que les TIC-2B ne le sont pas. Ils sont caractérisés par une faible concentration de gros cristaux de glace. On suppose que la microstructure des TIC-2B est liée à l'acidification des aérosols. Pour vérifier cette hypothèse, des études de cas et des approches statistiques ont été combinées afin d'analyser le transport des aérosols et les propriétés des nuages de glace en Arctique. La première partie de la thèse enquête sur les propriétés microphysiques des TIC-1/2A et TIC-2B, en analysant des mesures aéroportées et satellitaires de cas spécifiques observés durant la campagne de mesures ISDAC (Alaska, Avril 2008). Pour la première fois, les microstructures des TIC-1/2A et TIC-2B en Arctique sont comparées en utilisant les observations in-situ des nuages. (...) La deuxième partie de la thèse enquête sur l'origine des masses d'air formant deux cas spécifiques de TICs ISDAC : TIC-1/2A (1 Avril 2008) et TIC-2B (15 Avril 2008), en utilisant des outils de trajectoire et des données satellitaires.

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Attafi, Yosra. "Étude des effets des collisions dans les spectres infrarouges de CH₃I, molécule d’intérêt atmosphérique." Electronic Thesis or Diss., Université Paris Cité, 2020. http://www.theses.fr/2020UNIP7086.

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Abstract:

Les travaux présentés dans ce manuscrit sont consacrés à l’étude des effets des collisions dans les spectres infrarouges de CH₃I qui est une source importante de l’iode qui est un catalyseur de la destruction d’ozone. Une bonne modélisation de son spectre d’absorption est donc essentielle pour les mesures de concentration atmosphérique. Dans les bases de données internationales, la bande ν6 n’est pas mentionnée en raison du manque de paramètres spectroscopiques. Étant très intense et localisée dans la fenêtre atmosphérique de 11 μm, la bande ν6, pourrait servir à une future détection IR de CH₃I, par des instruments sondant dans l’IR, comme l’instrument IASI-NG en cours de préparation. Mais auparavant, il est nécessaire de fournir les paramètres spectroscopiques de CH₃I, grâce à la spectroscopie de laboratoire. C’est dans ce contexte que notre travail s’est inscrit. Le manuscrit comporte cinq parties. La première partie concerne les propriétés spectroscopiques de la molécule CH₃I. La deuxième partie est dédiée à l’appareillage, avec la description du spectromètre IRTF Bruker IFS125HR. Dans la troisième partie, nous exposons les résultats des intensités et des auto-élargissements de raies qui sont extrait à partir des spectres enregistré. La quatrième partie présente les résultats obtenus sur les coefficients d’élargissement et le déplacement collisionnel par N₂ et O₂. La dernier partie est consacrée à l’interprétation des mesures des élargissements collisionnels, obtenus précédemment à l’aide des calculs théoriques. La dépendance de ces paramètres en fonction des nombres quantiques J et K a été étudiée
The work presented in this manuscript is devoted to the study of the effects of collisions in the infrared spectra of CH₃I, which is an important source of iodine, which is a catalyst for ozone destruction. Good modelling of its absorption spectrum is therefore essential for atmospheric concentration measurements. In international databases, the band ν6 is not mentioned due to the lack of spectroscopic parameters. Being very intense and localized in the atmospheric window of 11 μm, the ν6 band could be used for future IR detection of CH₃I, by instruments probing in the IR, such as the IASI-NG instrument under preparation. But first, it is necessary to provide the spectroscopic parameters of CH₃I, using laboratory spectroscopy. It is in this context that our work has been carried out. The manuscript consists of five parts. The first part concerns the spectroscopic properties of the CH3I molecule. The second part is dedicated to the apparatus, with a description of the Bruker IFS125HR FTIR spectrometer. In the third part, we present the results of the line intensities and self-broadening coefficients that are extracted from the recorded spectra. The fourth part presents the results obtained on N₂, O₂ broadening and shift coefficients. The last part is devoted to the interpretation of the collisional widening measurements, previously obtained using theoretical calculations. The dependence of these parameters on the quantum numbers J and K has been studied

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Roveretto, Marie. "Formation et vieillissement des aérosols : impact de la photochimie hétérogène." Thesis, Lyon, 2019. http://www.theses.fr/2019LYSE1346.

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Abstract:

Les interfaces sont omniprésentes dans l'environnement et, de plus, de nombreux processus atmosphériques clés, comme les dépôts de gaz, la formation d'aérosol et de nuages, sont, à un stade ou à un autre, fortement touchés par les processus physiques et chimiques qui se produisent aux interfaces. Malheureusement, ces réactions hétérogènes ne sont pas entièrement comprises à ce jour et limitent notre capacité à simuler et quantifier l’impact des aérosols du fait de grandes incertitudes quant à leur formation et leur évolution dans la troposphère. Ce travail de thèse se propose donc d’améliorer nos connaissances sur les réactions photochimiques aux interfaces air/liquide afin d’obtenir une compréhension fondamentale des processus sous-jacents, ce qui pourrait être crucial pour l'évaluation de leurs impacts atmosphériques. Premièrement la réactivité de l’acide stéarique à l’interface air/eau sous irradiation a été étudiée dans différentes matrices grâce un outil très sensible, la balance de Langmuir. Nous avons observé la dégradation des monocouches d’acide stéarique sous irradiation et ce, même en l’absence de photosensibilisateur. Les expériences réalisées avec des monocouches dans différents états de surface indiquent que la pression de surface exerce une influence sur cette réactivité. Le couplage APCI-Orbitrap a été utilisé pour détecter et identifier des composés halogénés produits à partir d’une solution irradiée contenant un photosensibilisateur à savoir l’acide 4-benzoylbenzoïque. Les effets de l’octanol comme surfactant et de l’acide citrique comme donneur de protons sur ces réactions photosensibilisées ont également été examinés. De plus, la formation d’aérosols secondaires et leur vieillissement en milieu marin (au Cap-Vert) ont été étudiés sous différents aspects. Les expériences démontrent clairement l’existence de processus photosensibilisés à l’interface air/mer en tant que source d’aérosols secondaires marins. Pour finir, des travaux sur la photochimie de la matière organique issue de phytoplanctons ont permis de récolter des informations sur leur réactivité dans la phase liquide. Globalement, les résultats obtenus durant cette thèse montrent que la photochimie étudiée ici peut avoir une incidence importante sur la microcouche superficielle des océans et, par extension, sur les aérosols marins
Interfaces are ubiquitous in the environment, and in addition many key atmospheric processes, such as gas deposition, aerosol and cloud formation are, at one stage or the other, strongly affected by physical and chemical processes occurring at interfaces. Unfortunately, these heterogeneous reactions are not fully understood to date and limit our ability to simulate and quantify the impact of aerosols due to large uncertainties in their formation and their evolution in the troposphere. This thesis aims to improve our knowledge about photochemical reactions at the air/liquid interfaces, which could be crucial for the assessment of their atmospheric impacts. Firstly, the reactivity of stearic acid at the air/water interface under irradiation was studied in different matrices thanks to a very sensitive tool, the Langmuir trough. We observed that monolayers of stearic acid undergo degradation under irradiation, even in the absence of photosensitizers. Experiments with monolayers in different surface states indicate that surface pressure influences this reactivity. APCI-Orbitrap coupling was used to detect and identify halogenated compounds produced from an irradiated solution containing a photosensitizer, 4-benzoylbenzoic acid. The effects of octanol as a surfactant and citric acid as a proton donor on these photosensitized reactions were also examined. In addition, the formation of secondary aerosols and their aging in the marine environment (at Cape-Verde) were studied in different conditions. The experiments clearly demonstrate the existence of photosensitized processes at the air/sea interface as a source of marine secondary aerosols. Finally, work on the photochemistry of organic matter from phytoplanktons gave information on their reactivity in the liquid phase. Overall, the results obtained during this thesis show that the photochemistry studied here can have a significant impact on the superficial microlayer of the oceans and, by extension, on marine aerosols

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Sklaveniti, Sofia. "Développement et déploiement sur le terrain d’un analyseur pour la mesure de la vitesse de formation d’ozone dans la troposphère." Thesis, Lille 1, 2016. http://www.theses.fr/2016LIL10121/document.

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Abstract:

L'ozone (O3) troposphérique représente un enjeu environnemental majeur en raison de ses effets préjudiciables sur la santé humaine, la végétation et le climat. La formation photochimique de l'O3 suit une chimie non linéaire complexe, qui rend la mise en œuvre de mesures de réduction difficile. Les pouvoirs publics s’appuient sur la modélisation afin d’élaborer des stratégies de réduction des précurseurs d’O3, mais il existe encore des incertitudes importantes associées aux mécanismes chimiques utilisés dans les modèles. Une mesure directe de la vitesse de production de l'ozone, P(O3), permettrait de valider les mécanismes chimiques et de fournir des données en temps réel pour la réglementation. L'objectif principal de cette thèse a été (i) de développer nos connaissances sur la mesure de P(O3) et (ii) d’étudier la chimie de l'ozone en air ambiant. Dans ce contexte, un instrument a été développé pour la mesure de P(O3), caractérisé en laboratoire et déployé sur le terrain. Le principe de l'instrument est basé sur une mesure différentielle de Ox (O3+NO2) entre deux réacteurs d'échantillonnage, le premier opérant comme un réacteur "de référence", sans production d'ozone, et le second reproduisant la chimie de formation d’ozone de l’air ambiant. La caractérisation de l'instrument a impliqué des expériences de laboratoire et de modélisation afin d’évaluer la justesse des mesures. L’instrument a également été déployé lors de la campagne IRRONIC afin d’étudier la sensibilité de P(O3) avec NO. La comparaison des mesures de terrain avec des valeurs modélisées a permis d'évaluer les performances et les limites de cet instrument et d'évaluer la faisabilité de la mesure de P(O3)
Ground level ozone (O3) is a major environmental concern due to its detrimental impacts on human health, vegetation and climate. The photochemical formation of ozone follows a complex nonlinear chemistry that makes strategies for ozone reduction difficult to implement. Governments rely on atmospheric chemistry models to develop emission regulations, but there are still uncertainties associated with the chemical mechanisms used in these models. Direct measurements of ozone production rates, P(O3), is a new technique that can help validating current atmospheric chemical mechanisms and provide real-time data for emission regulations of ozone precursors. The main objective of this thesis was (i) to advance the understanding of P(O3) measurements and (ii) to investigate the ozone production chemistry in ambient air. In this context, an instrument capable of P(O3) measurements was developed, characterized in the laboratory and deployed in the field. The principle of the instrument is based on differential Ox (=O3+NO2) measurements between two sampling reactors, one acting as a “reference” reactor with no O3 production, and the other one reproducing the same O3 production chemistry than in ambient air. The characterization of this instrument was performed through laboratory and modelling experiments to assess the accuracy of P(O3) measurements. Finally, the instrument was deployed during the IRRONIC campaign to investigate the P(O3) sensitivity to NO in a forested area. Comparison between measured and modeled P(O3) values allowed to assess the performances and limitations of this new instrument and evaluate the feasibility of direct P(O3) measurements

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Layssac, Yohann. "Formation de molécules organiques complexes par des processus radicalaires." Electronic Thesis or Diss., Aix-Marseille, 2022. http://www.theses.fr/2022AIXM0489.

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Abstract:

Afin de mieux comprendre la chimie du milieu interstellaire (MIS), nous avons simulé au laboratoire les processus thermiques et énergétiques ayant lieu dans les zones de formation d’étoiles au moyen d’une expérience de physico-chimie, appelée RING (reactivity in iINterstellar grains), qui permet de générer des analogues de glaces interstellaires sur un doigt froid (11 K) et sous vide (10^-9 mbar). Nous utilisons une lampe à plasma d’hydrogène pour reproduire le rayonnement UV (Lyman-alpha : 121,6 nm) des étoiles environnantes et initier des processus de réactivité radicalaire au sein de l’échantillon. Trois techniques analytiques nous permettent de suivre l’évolution chimique de nos analogues de glaces interstellaires : les spectroscopies infrarouge et à résonance paramagnétique électronique et la spectrométrie de masse. Grâce à l’utilisation conjointe de ces techniques, de nombreux produits pertinents pour la chimie du MIS tels que des sucres (glycéraldéhyde), des polyols (glycérol), des acides carboxyliques (acide formique) ou encore des polymères (polyoxyméthylène) ont été caractérisés. Les schémas réactionnels précis conduisant à la formation de ces molécules ont également été étudiés, notamment par l’isolation des intermédiaires radicalaires en matrice cryogénique de gaz rares
In order to better understand the chemistry of the interstellar medium (ISM), we have simulated in the laboratory the thermal and energetic processes taking place in star-forming regions by means of a physical chemistry experiment, called RING (reactivity in INterstellar grains), which allows us to generate interstellar ice analogues on a cold finger (11 K) and under vacuum (10^-9 mbar). We use a hydrogen plasma lamp to reproduce the UV radiation (Lyman-alpha: 121.6 nm) of surrounding stars and to initiate radical reactivity processes within the sample. Three analytical techniques allow us to follow the chemical evolution of our interstellar ice analogues: infrared and electron paramagnetic resonance spectroscopies and mass spectrometry. Thanks to the joint use of these techniques, many products relevant to the ISM chemistry such as sugars (glyceraldehyde), polyols (glycerol), carboxylic acids (formic acid) and polymers (polyoxymethylene) have been characterized. The precise reaction schemes leading to the formation of these molecules were also studied, in particular by isolating the radical intermediates in cryogenic rare gas matrices

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Petitjean, Mélanie. "Interactions des composés organiques volatils avec des surfaces de glace pure ou dopée représentatives des conditions atmosphériques rencontrées dans la moyenne et la haute troposphére : application à la chimie des nuages mixtes et des cirrus." Strasbourg, 2010. https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2010/PETITJEAN_Melanie_2010.pdf.

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Abstract:

La Haute Troposphère (HT) est caractérisée par ses basses températures, allant d'environ 188 à 233 K et par la présence de cirrus, des nuages constitués uniquement de glace et pouvant recouvrir jusqu'à 25% de la surface de la Terre. Les nuages mixtes et les cirrus peuvent constituer des puits potentiels pour un certain nombre d'espèces gazeuses et éventuellement promouvoir des réactions hétérogènes ou photochimiques Dans ce travail, nous nous proposons, en déterminant les isothermes d’adsorption sur des glaces pure et dopée entre 253 et 203K, de fournir des informations quantitatives sur la distribution des espèces organiques entre les phases gazeuse et condensée, à des températures rencontrées à des altitudes moyennes et dans la HT. La présence de Composés Organiques Volatils Oxygénés (COVO) tels que les alcools, aldéhydes, cétones et les acides carboxyliques, dans la HT est bien établie. En raison du rôle prépondérant des composés carbonylés dans la formation de photooxydants tels que l’ozone, ce travail de thèse s’est focalisé en particulier sur l’étude de ces composés afin d'évaluer si le piégeage sur des cristaux de glace et/ou des gouttelettes surfondues pouvait constituer un puits significatif dans les conditions atmosphériques. Par ailleurs, d’autres molécules (hydrocarbures aromatiques) ont été étudiées afin de mieux comprendre les relations entre la structure de la molécule et sa capacité à s’adsorber. En outre, des simulations numériques ont permis d’apporter des détails au niveau moléculaire sur la structure tridimensionnelle de la couche d’adsorption. Les pressions de vapeur saturante de l’hydroxyacétaldéhyde et de l'hydroxyacétone ont été déterminées pour la première fois en fonction de la température, apportant des valeurs de référence pour de futures études de laboratoire et permettant d'estimer leurs distributions dans l’atmosphère entre les phases gazeuse et particulaire
The upper troposphere (UT) is characterized by its low temperatures, from 188 to 233 K and the presence of cirrus clouds. These clouds, composed of ice crystals, can cover up to 25% of the Earth's surface. Mixed and cirrus clouds may be a potential sink for many gaseous species and can promote heterogeneous or photochemical reactions. In this work, the establishment of the adsorption isotherms on pure or doped ice surfaces between 253 and 203 K, provides quantitative information on the partitioning of organic species between the gas and condensed phases at temperatures encountered at medium altitudes and in the UT. The presence of Oxygenated Volatile Organic Compounds (OVOC) such as alcohols, aldehydes, ketones and carboxylic acids, in the UT is well established. As carbonyl compounds are involved in the formation of photooxidants such as ozone, this work has been focused on the study of these compounds. In addition, other molecules (aromatic hydrocarbons) have been studied to better understand the relationships between the structure of the molecule and its ability to be adsorbed on ice surfaces. Besides, computer simulations have led to some details at the molecular level on the three dimensional structure of the adsorption layer. This work has also allowed the determination of the vapor pressure of both hydroxyacetaldehyde and hydroxyacetone ,providing reference values for future laboratory studies and permitting estimation of their partitioning between the gas and particle atmospheric phases

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Rzeplinski, Igor. "Implications de la chimie du xénon sur les contextes planétaire et nucléaire." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2022. http://www.theses.fr/2022SORUS268.

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Abstract:

Le xénon (Xe) est le plus lourd des gaz nobles stables. Cet élément est sujet à un paradoxe géochimique concernant son abondance élémentaire et son fractionnement isotopique. Plusieurs théories ont été envisagées comme solutions. Nous explorons ici l’hypothèse de l’incorporation du Xe dans les silicates à une pression modérée. Les échantillons sont préparés à partir de poudres minérales naturelles chargées au gaz enrichi en Xe, chauffés à des températures comprises entre 800 et 1 400 °C sous une pression de 3,5 GPa. Un fractionnement isotopique significatif a été observé pour 11 échantillons avec une valeur maximale d(Xe) = 2, 30 ± 0, 19 ‰ par unité de masse atomique. Sur la base de ces résultats nous proposons un scénario comme solution au paradoxe du Xe (Rzeplinski et al., 2022). Celui-ci consiste premièrement en l’incorporation du Xe dans les cristaux se solidifiant à partir des océans magmatiques successifs dans les 100 premiers millions d’années d’existence de la Terre. Cette incorporation favorise la rétention des isotopes lourds dans les minéraux. Ensuite, à l’occasion de chaque impact de planétésimal formant un nouvel océan magmatique, une partie significative de l’atmosphère est perdue dans l’espace. Enfin, le Xe contenu dans les silicates est progressivement dégazé et supplante la signature chondritique de l’atmosphère secondaire jusqu’à atteindre la valeur observée aujourd’hui. Ce scénario peut être étendu au cas martien. En outre, nos travaux ont abouti à l’obtention de phases contenant jusqu’à 0, 318 ± 0, 016 n%Xe. Elles ont de potentielles applications dans l’industrie nucléaire. En retardant l’apparition de bulles de Xe dans le combustible, le rendement pourrait augmenter
Xenon (Xe) is the heaviest element among the stable noble gases series. This element undergoes a geochemical paradox involving its elemental abundance and its isotopic fractionation. Several theories has been proposed as solutions. Here we investigate the hypothesis of Xe incorporation in silicates at moderate pressure. Samples are made from natural mineral powders loaded with Xe-enriched gas, heated up to a temperature between 800 and 1,400 °C under 3.5 GPa. A significant isotopic fractionation is observed for 11 samples showing a maximum value d(Xe) = 2.30 ± 0.19 ‰ per atomic mass unit. Based on these results, we propose a scenario as the Xe paradox solution (Rzeplinski et al., 2022). It consists firstly in the incorporation of Xe in crystals solidifying from successive magma oceans within the 100 first million years of Earth existence. This incorporation favors the heaviest isotopes retention within minerals. Then, each planetesimal impact generating a new magma ocean triggers the escape of a significant part of the atmosphere, which is lost to space. Finally, Xe contained into silicates progressively degas and overprints the chondritic signature of the secondary atmosphere until reaching nowadays observed value. This scenario can be extended to Mars. In addition, our work provides us phases containing up to 0.318 ± 0.016 n%Xe. Those materials could have a potential application in nuclear industry. By delaying the appearance of Xe bubbles in the fuel, its burnup could be increased

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Auger, Anne-Thérèse. "Formation et évolution des morphologies de surface des petits corps du système solaire, à partir des images de la sonde spatiale Rosetta." Thesis, Aix-Marseille, 2016. http://www.theses.fr/2016AIXM4721/document.

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Abstract:

Résidus du disque primitif dans lequel les planètes se sont formées, les astéroïdes et les comètes fournissent des contraintes sur les processus de formation et d’évolution du système solaire. A partir des images de la mission Rosetta, l’objectif de cette thèse est de caractériser les morphologies de surface de ces petits corps, et d’en étudier les processus qui ont permis de les former et de les faire évoluer.Sur l’astéroïde (21) Lutetia, le relief est contrôlé par les impacts, formant des cratères, des nappes d’éjectas, des fractures et des boulders.Sur la comète 67P, la région Imhotep, située au niveau de l’équateur, présente des terrains lisses et des terrains consolidés très fracturés. Elle est la seule région à présenter des dizaines de structures circulaires de moins de 60 m de diamètre, probablement très anciennes (Ga), que l’on trouve associées à des couches stratifiées de quelques mètres d’épaisseur. Lors du passage au périhélie, des changements de grande envergure se sont produits dans les terrains lisses ; ils pourraient être liés aux contraintes mécaniques opérant dans le sous-sol de la comète. Un type particulier de fractures observé en surface de 67P a aussi été étudié. Ces fractures se joignent pour former des polygones 3 m en moyenne. Ces polygones résultent probablement des fortes variations de température en surface et en subsurface. Plus généralement, les observations et les travaux d’interprétation à partir des données de la mission Rosetta montrent que les morphologies de surface sur 67P sont autant dues à sa formation et à des processus endogènes qu’à des processus exogènes et évolutifs tels que la sublimation ou les contraintes thermiques
Residuals from the accretion disk in which planets formed, asteroids and comets provide important constraints on the solar system formation and evolution processes. Based on the images from the Rosetta mission, the main objectives of this thesis are to characterize the morphologies at the surface of these small bodies and to study the processes responsible for their formation and evolution.On asteroid (21) Lutetia, the relief is controlled by impacts, forming craters, ejecta blankets, fractures and boulders.On the nucleus of comet 67P, the Imhotep region, located at the equator of the nucleus, presents smooth terrains and consolidated terrains, heavily fractured. It is the only region that shows tens of circular features less than 60 m in size, probably ancient, which we find associated with layers of several meters thick. During the passage at perihelion, major changes occurred in smooth terrains ; they may be linked to mechanical stresses acting in the nucleus subsurface. A particular type of fractures observed at the surface of 67P has also been studied in detail. These fractures join each other in polygons of roughly 3 m in size. These polygons probably result from the strong variations of temperature at the surface and subsurface. More generally, the observations and their interpretation from Rosetta data show that the morphologies at the surface of 67P can result from its formation and endogeneous processes, as well as from exogeneous and evolutionary processes such as the sublimation of ices or thermal stresses

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Zhang, Shaoliang. "Etudes cinétiques de l'oxydation radicalaire en phase gazeuse d'iodures organiques et de la formation de particules d'oxydes d'iode sous conditions simulées de l'enceinte d'un réacteur nucléaire en situation d'accident grave." Thesis, Aix-Marseille, 2012. http://www.theses.fr/2012AIXM4820/document.

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Abstract:

Dans le cadre des recherches menées dans le domaine de la sûreté des réacteurs nucléaires, la problématique de la formation des oxydes d'iode dans l'enceinte de confinement par la destruction d'iodures organiques lors d'un accident grave a été étudiée avec les moyens du domaine de la chimie atmosphérique.La cinétique de destruction d'iodures organiques (tels que CH3I, CH2I2, CHI3, C2H5I, n-C3H7I et i-C3H7I) par les radicaux OH et O a d'abord été étudiée avec un système de Photolyse Flash – Résonance Fluorescente, dans des conditions représentatives de l'enceinte d'un accident de réacteur nucléaire accidenté. Des constantes cinétiques et leurs énergies d'activation ont été déterminées, dont certaines pour la première fois dans la littérature. Les mécanismes d'oxydation par OH et O des iodures organiques sont soit par abstraction d'un atome d'hydrogène, soit par la formation d'un complexe, menant à l'arrachement de l'atome d'iode. Ensuite, une analyse avec le code IODAIR a permis de réactualiser certaines cinétiques et de compléter ce code avec l'ajout de nouvelles réactions publiées récemment. Une comparaison de la cinétique globale de destruction de CH3I par OH et O dans le code IODAIR et de la constante cinétique globale inclue dans le code ASTEC/IODE a mis en évidence une différence d'un facteur environ 2, ce qui montre l'influence de ces deux radicaux (et principalement de O) sur la destruction des iodures organiques. L'autre voie de destruction majoritaire serait par rayonnement électronique. Les autres radicaux comme H ou N ne contribueraient que très peu à leur disparition
Within the framework of the research in the nuclear reactor safety field, the iodine oxides formation by organic iodides destruction in the containment has been studied with the means of the atmospheric chemistry field. The destruction kinetics and their activation energy of organic iodides by OH and O radical has been quantified by a Flash Photolysis system able to monitor the oxidant radicals by resonance fluorescence. Those results have been published and some of them for the first time in the literature. The mechanisms leading to the organic iodides destruction are either by a hydrogen atom abstraction, either by the formation of a complex, depending on the organic iodide involved. Then, certain kinetics reactions have been updated in the IODAIR code. Other reactions have been added based on the recent literature available. A comparison of the kinetics destruction of CH3I by OH and O with IODAIR and the global kinetics of destruction in ASTEC/IODE showed a difference of about 2 which shows the importance of these two radicals (and mainly O) in those destruction processes. The other main path of destruction would be by electron radiation. Other radicals like H and N would not contribute significantly to organic iodides destruction. A sensitivity analysis highlighted that organic iodides would mostly be destroyed into iodine oxides with a almost complete conversion within a few hours. Finally, an atmospheric chamber has been used to quantify iodine oxides growth, density and composition. Under the conditions studied, their formation is fast. Particles sizes of about 200- 400 nm are formed within a few hours

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Ringuet, Johany. "Dérivés oxygénés et nitrés des hydrocarbures aromatiques polycycliques (OHAP/NHAP) en phase particulaire : granulométrie et devenir dans l’atmosphère (formation/dégradation)." Thesis, Bordeaux 1, 2012. http://www.theses.fr/2012BOR14504/document.

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Abstract:

Les Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP) sont des polluants dont la concentration est réglementée dans l’air ambiant, en raison de leurs caractères cancérigène et/ou mutagène. Ces composés, émis lors de combustions incomplètes, peuvent réagir dans l’atmosphère avec les principaux oxydants atmosphériques pour former des dérivés oxygénés (OHAP) et nitrés (NHAP), dont la toxicité est potentiellement encore plus importante. Dans ce contexte, ce travail a été réalisé par la combinaison de deux approches complémentaires : études de réactivité en atmosphère contrôlée et études de terrain, afin de mieux comprendre le devenir (formation/dégradation) de ces composés dans l’atmosphère. Ainsi, des particules naturelles, prélevées dans l’air ambiant, ont été exposées en réacteur à différents oxydants atmosphériques(O3, OH et NO2/O3). Les résultats montrent la dégradation effective des HAP et le benzo[a]pyrène, seul HAP réglementé aujourd’hui en Europe, apparait comme le composé le plus réactif. De plus, la formation significative de OHAP et NHAP a été mise en évidence, même si les quantités observées sont trop faibles pour boucler le bilan de masse, illustrant la formation de produits non détectés/détectables dans ce travail. La dégradation des HAP ayant été démontrée sur des particules naturelles, la question du lieu majoritaire de dégradation (atmosphère/support de prélèvement) a été étudiée au cours de différents échantillonnages atmosphériques, mettant en parallèle des préleveurs équipés ou non de pièges à ozone de type dénudeur. Ces études, bien que n’ayant pas permis de répondre définitivement à cette question, ont montré la formation de certains dérivés de HAP sur les supports d’échantillonnage. Suite à ces conclusions, des mesures ont été déployées sur le terrain, sur des sites de typologies différentes dans la région parisienne. Les concentrations en HAP, OHAP et NHAP mesurées se sont avérées 10 fois plus importantes sur un site trafic que sur un site périurbain. De plus, les différentes espèces mesurées sur chacun des sites ont montré que, contrairement aux HAP et OHAP, les NHAP majoritaires différaient selon la typologie du site. Ainsi, le site trafic a été identifié comme étant majoritairement influencé par des sources primaires, à l’opposé du site périurbain sur lequel les espèces secondaires étaient plus abondantes. Les études granulométriques ont montré que la distribution entaille des OHAP et NHAP particulaires était liée à leurs origines (primaire/secondaire). De plus, les OHAP et NHAP apparaissent associés à 85 % à la fraction la plus fine de l’aérosol (Dp < 2,5 µm), accentuant l’intérêt de leur étude d’un point de vue sanitaire. Enfin, la combinaison de l’étude de la distribution granulométrique de certains composés identifiés comme primaire ou secondaire, à celle des profils chimiques des NHAP ouOHAP, a permis de proposer des pistes quant à l’origine majoritaire de ces familles de composés dans l’air ambiant
Polycyclic Aromatic Hydrocarbon (PAH) concentrations are regulated in ambient air because of theirmutagenic and carcinogenic properties. They are largely emitted by combustion processes and may react withmain atmospheric oxidants to form oxygenated (OPAH) and nitrated (NPAH) derivatives, which can be moretoxic than their parent PAHs. In this work, PAH derivatives were studied using the combination of twocomplementary approaches: laboratory reactivity experiments in controlled conditions and field studies, inorder to better understand their source and fate in the atmosphere. Reactivity study of PAHs adsorbed onnatural particles was carried out by exposing ambient particles to atmospheric oxidants (O3, OH and NO2/O3)in appropriate reactors. Large decays of PAH concentrations were observed, benzo[a]pyrene (B[a]P, which isthe only regulated PAH in Europe), appearing as the most reactive. The formation of OPAHs and NPAHs wasshowed. Nevertheless, quantities of both NPAHs and OPAHs formed were not sufficient to explain the totalamount of PAHs that react, highlighting the formation of other compounds, not detected in this work. PAHdegradation may occur in the atmosphere during the transport of air masses or directly on the filter during thesampling. The study of the major degradation processes was performed during field studies, using two highvolume samplers, one being equipped with an ozone scrubber. Even if, results were not enough to clearlyconclude about the relative importance of both degradation processes, the significant formation of some PAHderivatives on the sampling filter was observed. Then, field campaigns were led on different typologies ofsampling sites around Paris. PAH, OPAH and NPAH concentrations were about ten times higher at traffic sitethan at the suburban one. Moreover, for both OPAHs and PAHs, the major compounds were similar at bothsites, in contrary to the case of NPAHs that appeared different. The traffic site appeared strongly influenced byprimary emissions, whereas high amounts of secondary species were quantified at suburban site. Particle sizedistribution of OPAHs and NPAHs showed their strong association to the finest part of aerosols (Dp < 2.5 μm),highlighting the strong interest of this study considering sanitary impacts. Finally, the study of the particle sizedistribution of primary and/or secondary identified compounds, combined with chemical NPAH and OPAHprofiles, allowed to provide indications about the major origin of PAH derivatives in the atmosphere

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Hallemans, Elise. "Étude de la formation, du vieillissement et de la composition chimique de l'aérosol organique secondaire dans le bassin méditerranéen." Thesis, Paris Est, 2016. http://www.theses.fr/2016PESC1122/document.

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Abstract:

L’aérosol organique secondaire (AOS) est issu de processus d’oxydation des précurseurs gazeux, les composés organiques volatils (COV). Des lacunes persistent encore dans la connaissance des voies de formation et d’évolution de l’AOS et de sa composition chimique à l’échelle moléculaire. Ces différents aspects expliquent en partie la sous-estimation de sa concentration globale par les modèles. Pour apporter des éléments de réponse à ces problématiques, le bassin méditerranéen a été sélectionné comme région d’étude. Celui-ci est, en effet, caractérisé par une forte photochimie, notamment en été, et des sources de COV très intenses, à la fois biogéniques et anthropiques, réunissant ainsi les conditions favorables à la formation d’AOS dans l’atmosphère. Dans ce contexte, deux campagnes de mesures ont été réalisées dans le cadre des programmes Canopée et ChArMEx.Grâce au déploiement d’une méthode de prélèvement et d’analyse par TD-GC/MS, la caractérisation de la fraction organique a permis la détermination de plus d’une centaine de composés oxygénés de C2 à C18 en phases gazeuse et particulaire. La complémentarité des jeux de données obtenus avec des méthodes plus traditionnelles (PTR-MS, AMS) a permis d’apporter des éléments de réponse sur la réactivité des composés oxygénés vis-à-vis du radical OH, sur la composition de la matière organique sur deux sites aux caractéristiques contrastées et sur la propension de différents précurseurs biogéniques et anthropiques à former de l’AOS. La détermination des coefficients de partage théoriques et expérimentaux apportent également des éléments de réponse quant à la représentation de l’AOS dans les modèles
Secondary Organic Aerosol or « SOA » is formed in the atmosphere by oxidative process of volatile organic compounds (VOC). Gaps in knowledge of SOA formation and evolution pathways and of molecular characterization still exist. These aspects are an important source of uncertainties and can explain the underestimation of SOA budget calculated by models. In order to give new insights on these issues, the Mediterranean basin appears like an ideal area to study SOA. Actually, this region is characterized by high photochemistry, above all during summer season, and by intense VOC biogenic and anthropogenic emissions implying the formation of SOA in the atmosphere. In this context, two field campaigns have been performed in the frame of Canopée and ChArMEx projects.Thanks to a sampling and analyzing method by TD-GC/MS, the characterization of organic fraction enables one to determine more than one hundred compounds from C2 to C18 in gaseous and particulate phases. In combination with traditional datasets (PTR-MS, AMS), new insights were brought in reactivity of gaseous oxygenated compounds with OH radical, in chemical composition of organic material in particulate phase and about the contribution of various precursors to the capacity to form SOA. The determination of experimental and theoretical partitioning coefficients gives new information on SOA representation in models

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Kammer, Julien. "LANDEX : étude des aérosols organiques secondaires (AOS) générés par la forêt des Landes." Thesis, Bordeaux, 2016. http://www.theses.fr/2016BORD0402/document.

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Abstract:

L’objectif de ce travail de thèse est d’améliorer l’état de nos connaissances sur les processus de formation et du devenir de l’AOS, en lien avec la réactivité des COVB avec les oxydants de l’atmosphère et en particulier l’ozone, en utilisant le potentiel de l’écosystème landais en tant que source d'AOS biogénique. Pour cela, des campagnes de terrain ont été menées sur un site de mesure en forêt landaise, écosystème particulièrement approprié pour l’étude de la formation et du devenir des AOS. Au cours de ces campagnes, différents paramètres physico-chimiques complémentaires ont été mesurés, tels que les concentrations et les flux de particules, d’oxydants et de COVB. Des épisodes nocturnes de formation de nouvelles particules ont été mis en évidence, ce qui constitue un résultat original car les évènements rapportés jusqu’ici dans la littérature étaient principalement diurnes. La contribution importante de l’ozonolyse des monoterpènes émis par les pins maritimes, dominés par l’α- et le β-pinène, à la formation nocturne de nouvelles particules a également été démontrée. Les mesures de flux de particules réalisées suggèrent que les particules formées au cours de la nuit sont transférées depuis la canopée vers les plus hautes couches de l’atmosphère. Une production d’ozone a également été démontrée par la comparaison des mesures de flux d’ozone à un modèle physique de dépôt. Cette source d’ozone pourrait être liée à la photooxidation des COVB
Forest ecosystems affect air quality and climate, especially through the emissions and the reactions of biogenic volatile organic compounds (BVOCs) with the atmospheric oxidants, known to generate Secondary Organic Aerosols (SOAs). This work aims to improve our knowledge on the processes involved in biogenic SOA formation and fate. Two field campaigns have been conducted in the Landes forest. In a first step, the measurement site was characterized by a statistical study of local meteorological conditions. During these campaigns, complementary physical and chemical measurements have been carried out, implying measurements of fluxes and concentrations of particles, BVOCs and oxidants. The results evidenced nocturnal new particle formation, which is an original result as this process was usually only reported during daytime. The strong contribution of BVOCs (dominated by α- and β-pinene) ozonolysis to nocturnal new particle formation has been demonstated. Particle flux measurements suggested that particles are transfered from the canopy to the higher atmospheric surface layer. The comparison between ozone fluxes and a physical ozone deposition model also highlighted an ozone production source. This ozone production might be related to BVOC photooxidation

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Sadezky, Alexa. "Ozonolyse d'éthers insaturés : études des mécanismes en phase gazeuse et de la formation d'aérosol organique secondaire." Orléans, 2005. http://www.theses.fr/2005ORLE2070.

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Abstract:

Ce travail porte sur l'étude de l'ozonolyse en phase gazeuse d'éthers insaturés, dont une série d'alkyl vinyl éthers (AVE, ROCH=CH2, R = C2H5, C3H7 et C4H9) et l'éthyl propényl éther (EPE, C2H5OCH=CHCH3). Les expériences ont été effectuées dans une chambre de simulation atmosphérique en verre de volume 570 l (MPI Mainz, Allemagne). Les mécanismes réactionnels en phase gazeuse ont été étudiés par spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (IRTF) in situ et la formation d'aérosol organique secondaire (AOS) a été suivie par granulométrie (SMPS). La composition chimique de l'AOS formé a été déterminée par spectrométrie de masse à ionisation par electrospray. Les constantes cinétiques sont de l'ordre de 10-16 cm³ molécule-1 s-1 pour les AVE. Les produits quantifiés en phase gazeuse ont fourni les taux de branchement de la décomposition de l'ozonide primaire et des réactions secondaires des deux intermédiaires Criegee, CH2O2 (AVE) et C2H4O2 (EPE) formés avec des rendements de 70 à 83 %. En présence de piégeurs d'intermédiaires Criegee (HCOOH, H2O), une forte augmentation des concentrations des produits gazeux spécifiques des réactions entre les intermédiaires Criegee et leurs piégeurs a été observée. La formation d'AOS a été observée pour tous les éthers avec des rendements massiques de 1,5 à 4,7 %. En présence des piégeurs d'intermédiaires Criegee (HCOOH, H2O), la formation d'AOS est fortement réduite ou supprimée. L'analyse chimique de l'AOS a mis en évidence la présence d'oligomères de masses 200 u à 800 u comportant entre 2 à 12 chaînons de masses correspondant à celles des intermédiaires Criegee CH2O2 (AVE) et C2H4O2 (EPE).

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Guillaume, Bruno. "Les aérosols : émissions, formation d'aérosols organiques secondaires, transport longue distance, zoom sur les aérosols carbonés en Europe." Toulouse 3, 2006. http://www.theses.fr/2006TOU30260.

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Abstract:

On regroupe sous le nom d'« aérosols carbonés » deux espèces chimiques différentes : le « carbone suie » (« Black Carbon » BC) et le carbone organique ( « Organic Carbon » OC). BC est intégralement émis par les sources de combustion tandis que OC comporte à la fois une partie émise (OC primaire, OCp) et une partie formée secondairement par photochimie dans l'atmosphère (aérosols organiques secondaires, SOA). La complexité de ce type d'aérosols n'est aujourd'hui que peu représentée dans les modèles existants. On relève deux sources principales d'incertitude dans l'étude de l'impact climatique des aérosols carbonés. La première porte sur les inventaires d'émissions, la deuxième sur la modélisation complexe de leur évolution dans l'atmosphère (transport, interactions gaz-particules, dépôts sec et humide). Dans le contexte de ma thèse réalisée au Laboratoire d'Aérologie de Toulouse (LA), j'ai pris en compte cette complexité en développant un inventaire d'émissions d'aérosols carbonés sur l'Europe mais aussi un nouvel outil de modélisation 3D à l'échelle globale. Stratégiquement, mon travail s'articule en cinq étapes:une meilleure caractérisation des inventaires d'émissions de BC et OCp, en développant un nouvel inventaire des sources principales que sont les combustions de fuels fossiles et de biofuels (secteur industriel, secteur domestique, trafic). Cet inventaire, de résolution 25kmx25km, fournit les émissions de BC et OCp pour 1995, 2000, 2005, 2010 et comporte deux zooms régionauxsur la France à la résolution 10kmx10km et sur la région de la campagne Escompte à la résolution 1kmx1km, le développement d'un nouvel outil de modélisation globale de BC et OC (primaire et secondaire) par couplage du module d'aérosol ORISAM (module sectionnel) (LA/INERIS/ADEME) avec le modèle global de chimie-transport TM4 (collaboration LA/KNMI), qui permet à la fois la prise en compte d'une distribution des aérosols suivant 8 classes de taille (0. 04µm-10 µm) et la prise en compte d'une composition chimique détaillée des aérosols (BC et OCp constituant le noyau de la particule sur lequel condensent plus de 6 réactifs chimiques organiques/inorganiques), des simulations avec ce nouveau modèle global baptisé ORISAM-TM4, des confrontations de résultats avec les mesures de BC et OC et l'étude du transport longue distance des aérosols, des tests de sensibilité sur la formation des aérosols organiques secondaires (SOA) portant sur différentes familles de composés organiques volatils (COV) précurseurs de SOA et portant également sur l'hygroscopicité des SOA (caractère hydrophile/hydrophobe), enfin, j'ai couplé ce nouvel outil ORISAM-TM4 à un module radiatif pour déterminer les propriétés optiques des aérosols (épaisseur optique, albédo de simple diffusion) en mélange interne à l'échelle globale.

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Chiappini, Laura. "Développement d'une technique d'analyse pour l'étude de la composition chimique et des voies de formation de l'aérosol organique secondaire en atmosphère simulée." Paris 7, 2006. http://www.theses.fr/2006PA077010.

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Abstract:

L'atmosphère est un milieu complexe où coexistent phase gazeuse, aqueuse et particulaire. Elle contient en effet des particules, liquides ou solides en suspension, appelées aérosol. Les processus de photo-oxydation de composés organiques volatils (COVs) peuvent mener à la formation d'aérosol organique secondaire (AOS). Le rôle joué par les AOS sur le bilan radiatif terrestre, lié au changement climatique, est aujourd'hui indéniable mais peu connu. De plus, ils réduisent la visibilité et affectent la santé des populations. Parce que ces phénomènes sont liés à la composition chimique de l'AOS, il est indispensable de l'inclure dans les modèles pour mieux estimer ses impacts climatiques et sanitaires. Ceci implique de réaliser des expériences à partir de COVs précurseurs, dans des conditions contrôlées, proches des conditions atmosphériques réelles, en chambres de simulation. Pour définir des voies de formation, la composition de l'AOS ainsi formé doit être déterminée à un niveau moléculaire. Or il n'existe pas aujourd'hui de technique d'analyse standard de l'AOS. C'est dans ce contexte que s'inscrit ce travail qui a consisté à développer une technique basée sur l'extraction supercritique couplée à la chromatographie gazeuse et la spectrométrie de masse. Cette technique a été validée en étudiant l'AOS issu de l'oxydation d'un précurseur d'origine biotique et appliquée à l'étude de l'AOS issu de l'oxydation de trois précurseurs différents pour lesquels nous avons pu identifier et quantifier des composants de l'AOS et proposer des voies de formation. Ce travail contribue donc à une meilleure compréhension des processus de formation et d'évolution de l'AOS et permet ainsi de mieux en appréhender les effets
The atmosphere is a complex System in which gaseous, liquid and particulate phases coexist. Indeed, it contains particle in suspension, either solid or liquid, called aerosols. Atmospheric photo-oxidation of volatile organic compounds (VOCs) may lead to the formation of particulate matter, also called secondary organic aerosol (SOA). Hence, SOA is nowadays known to play an important role in the radiative balance, linked to climate change. At a local scale, it also reduces visibility and causes health effects. Because these phenomena are associated to SOA chemistry, it is necessary to include it in atmospheric models in order to better assess SOA climate and health impact. This implies to carry out investigations focused on specific precursors and performed in close to real and controlled conditions. Atmospheric simulation chambers are essential tools to achieve this task. Moreover, to elucidate comprehensive mechanism, SOA chemical composition has to be determined at a molecular level. However, no standard technique for SOA analysis exists. In this context, the aim of this work was to develop such a technique based on supercritical fluid extraction directly coupled to gas chromatography and mass spectrometry technique. After the development phase, this technique has been validated by studding SOA formed from a biogenic VOC precursor and used to study SOA formed from three precursors of different origin. In each case, we managed to identify and quantify some SOA components and propose formation pathways. Thus, this work contributes to a better understanding of SOA formation and evolution pathways in the atmosphere and consequently allows to better assess its effects

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Chrit, Mounir. "Formation des aérosols organiques et inorganiques en Méditerranée." Thesis, Paris Est, 2018. http://www.theses.fr/2018PESC1027/document.

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Abstract:

Le but de cette thèse est de comprendre les origines et les processus de formation des aérosols organiques (AO) et inorganiques (AI)en Méditerranée durant différentes saisons en utilisant le modèle de chimie-transport de la plateforme de la modélisation de la qualité de l'air Polyphemus. Dans le cadre du projet de recherche ChArMEx (Chemistry Aerosol Mediterranean Experiment), des mesures des concentrations des aérosols et de leurs propriétés ont été conduites à la station ERSA du Cap Corse (île de la Corse, France) dans le bassin ouest de la Méditerranée pendant les étés 2012 et 2013 et l'hiver2014. Ce travail de thèse a également bénéficié de mesures effectuées durant des vols avions au-dessus de la Méditerranée pendant l'été 2014.Le modèle est évalué pendant les différentes périodes simulées et des processus/paramétrisations ont été ajoutés ou modifiés afin d'avoir de bonnes comparaisons modèle/mesures pour les concentrations et les propriétés des aérosols. Des études de sensitivité à la météorologie, aux émissions anthropiques et aux émissions marines, en plus des différents paramètres d’entrée du modèle sont conduites pour comprendre les origines des aérosols. La paramétrisation des émissions de sels marins est choisie de manière à avoir de bonnes comparaisons aux mesures de sodium, qui est un composé non volatil émis principalement par les sels marins. Grâce à une paramétrisation qui estime la fraction organique des émissions marines à partir de la chlorophylle-a montre que les organiques marins contribuent à moins de 2% des AO. L'évaluation du modèle montre l'importance de la description des émissions des bateaux pour la modélisation des concentrations du sulfate et des AO. Cependant, les hypothèses faites dans la modélisation de la condensation/évaporation ont beaucoup d'impact sur les concentrations simulées de nitrate et d'ammonium (équilibre thermodynamique, état de mélange).Pendant les étés 2012 et 2013, les AO sont principalement d'origine biogénique, ce qui est bien reproduit par le modèle. Les mesures enregistrent d'importantes concentrations d'AO hautement oxydés et oxygénés. Pour que le modèle reproduire non seulement les concentrations, mais également les propriétés d’oxydation et d'hydrophilicité des AO, trois processus de formation d'aérosols organiques secondaires (AOS) à partir de monoterpènes sont ajoutés au modèle: l'autoxidation qui induit la formation de composés organiques d'extrêmement faible volatilité, un mécanisme de formation du nitrate organique, et un mécanisme de formation d'un produit d'oxydation de deuxième génération. Les états d'oxydation et d'oxygénation des AO à Ersa sont bien simulés en supposant de plus la formation d'organosulfates. Des simulations hivernales montrent que les AO y sont principalement d'origine anthropique. Bien que les émissions des composés organiques semi-volatils et de volatilité intermédiaire (COVIS) qui sont manquants dans les inventaires d'émissions influencent peu les AO en été, leur influence est dominante en hiver. La contribution du secteur du chauffage résidentiel pendant la saison froide s'avère très importante. Différentes descriptions et paramétrisations des émissions et des schémas de vieillissement des COVIS sont ajoutées au modèle, c-à-d distribution de volatilité à l'émission, schéma à une étape d'oxydation vs schéma à plusieurs étapes d'oxydation et la prise en compte de composés organiques volatils non-traditionnels(COVNT). Bien que le modèle reproduise bien les concentrations des AO, les études de sensibilité révèlent que la distribution de volatilité à l'émission influence beaucoup les concentrations des AO. Néanmoins, les états d'oxydation et d'oxygénation de ces derniers restent sous-estimés par le modèle pendant l'hiver quelque soit la paramétrisation utilisée, ce qui suggère la nécessité d'ajouter au modèle d'autres mécanismes de formation des AOS à partir des précurseurs anthropiques (autoxidation, formation du nitrate organique)
This work aims at understanding the origins and processes leading to the formation of organic aerosols (OA) and inorganic aerosols (IA) over the western Mediterranean Sea during different seasons, using the air-quality model Polyphemus. In the framework of ChArMEx (the Chemistry-Aerosol Mediterranean Experiment), measurements of both aerosol concentrations and properties are performed at a remote site (Ersa) on Corsica Island in the northwestern Mediterranean sea in the summers 2012, 2013 and the winter 2014. This thesis also benefits from measurements performed during flights above the western Mediterranean Sea in the summer 2014. The model is evaluated during these periods, and different processes/parameterizations are added or modified in order to have good model-to-measurements comparisons, not only of aerosol concentrations but also of their properties. Origins of aerosols are assessed through different sensitivity studies to the meteorological model, anthropogenic emissions inventory, sea-salt emissions and different input models. The contribution of marine emissions to inorganic aerosols (IA) is important, and the parameterization of sea-salt emissions is chosen such as having good comparisons to sodium measurements, which is a non-volatile compound emitted mainly by sea salts. Marine organic aerosols (OA), which are added to the model with a parameterization that uses the chlorophyll-a concentration as a proxy parameter to model the marine chemistry, contribute to OA by only 2% at the maximum. The ground-based and airborne model-to-measurements comparisons show the importance of an accurate description of shipping emissions to model sulfate and OA concentrations. However, this is not true for nitrate and ammonium concentrations, which are very dependent on the hypotheses used in the model for condensation/evaporation (thermodynamic equilibrium, mixing state).During the summers 2012 and 2013, OA concentrations are mostly of biogenic origin, which is well reproduced by the model. Measurements show important concentrations of highly oxidized and oxygenated OA. For the model to reproduce not only the concentrations but also the oxidation and hydrophilicity properties of OA, three processes to form secondary organic aerosols (SOA) from monoterpenes are added to the model : the autoxidation process leading to the formation of extremely low volatility organic compounds, the organic nitrate formation mechanism and the second generational ageing. The high oxidation and oxygenation states of OA at Ersa are well modeled when organosulfate formation is also assumed. Winter simulations show that OA are mainly of anthropogenic origin. The influence of the anthropogenic intermediate/semi-volatile organic compound (ISVOC) emissions, which are missing from emission inventories, is low in summer. Nonetheless, the role and the contribution of ISVOC appear very significant during the winter, with a large contribution from residential heating. Different parameterizations to represent the emissions and the ageing of IS-VOC are implemented in the model, namely the volatility distribution of emissions, single-step vs multi-step oxidation scheme and non-traditional volatile organic compounds (NTVOC) chemistry. Sensitivity studies show that the volatility distribution at the emission is a key parameter to improve the modeling of OA concentrations. The model reproduces well the observed concentrations, but the observed organic oxidation and oxygenation states are strongly under-estimated, stressing the potential role of autoxidation and organic nitrate from anthropogenic precursors

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Camredon, Marie. "Développement d'un modèle déterministe pour la formation des aérosols organiques secondaires : application à la sensibilité du système AOS/COV/NOx." Paris 12, 2007. https://athena.u-pec.fr/primo-explore/search?query=any,exact,990004071120204611&vid=upec.

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Abstract:

Les composés organiques volatils (COV) émis dans l'atmosphère sont oxydés selon un mécanisme complexe. Cette oxydation est progressive et met en jeu une myriade de composés organiques intermédiaires. Ces COV secondaires sont généralement considérablement moins volatils que leurs précurseurs primaires et peuvent ainsi participer à la formation d'aérosols organiques secondaires (AOS). Cette matière organique représente l'une des composantes majeures du mode fin (rayon < 1 μm) des aérosols atmosphériques. Cette formation d'AOS est ainsi supposée modifier significativement les propriétés physiques et chimiques des aérosols notamment la distribution en masse, le comportement hygroscopique (et donc la capacité des particules à agir comme noyau de condensation nuageuse), l'acidité, la réactivité chimique, les propiétés radiatives. . . Malgré l'impact potentiel considérable des AOS sur le climat, l'état des connaissances relatives à leur formation, leur composition et leur évolution reste parcellaire. Dans le cadre de ce travail, nous avons développé un modèle totalement explicite pour représenter la formation de l'AOS dans l'objectif (i), d'évaluer notre degré de compréhension des mécanismes liés à la formation de l'AOS, (ii) d'identifier les sensibilités du système aux différents paramètres contrôlant la production d'AOS et (iii) de disposer de schémas de référence pour valider le développement de schémas optimisés en taille pour la modélisation tridimensionnelle. Nous avons ensuite utilisé ce modèle de formation de l'AOS pour explorer la sensibilité du système AOS/COV/NOx
Progressive gas-phase oxidation of volatile organic compounds (VOC) leads to the formation of a myriad of intermediate species. These secondary organics are more functionalized than their parent compounds, and the numbe of functions typically increases as oxidation preceeds. Highly functionalized species have lower vapour pressures and/or higher polarities, allowing substantial gas/particle partioning, thus leading to secondary organic aerosol (SOA) formation. This organic particulate matter constitutes a large and variable fraction of fine particles (Dp <1 μm). Therefore SOA is suspected to modify significantly physical and chemical aerosol properties, such as mass distribution, acidity, reactivity, hygroscopic and optical properties. . . Despite the impacts of SOA on climate, our current understanding of SOA formation, composition and evolution remains incomplete. We develop in thisstudy an explicit SOA formation model enabling (i) to evaluate our understanding of mechanisms involved in SOA formation, (ii) to explore the sensitivity of SOA production to external parameters and (iii) to serve as a benchmark for the systematic development and testing of simplified chemical mechanisms for use in three-dimensional models. The explicit SOA formation model has been used to explore the evolution of the SOA/VOC/NOx system

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Guilloteau, Angélique. "Etude multiphasique de polluants organiques aromatiques : répartition des hydrocarbures aromatiques polycycliques dans les suies et formation d’aérosols dans l'ozonolyse du catéchol." Orléans, 2007. http://www.theses.fr/2007ORLE2065.

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Abstract:

Au cours de ce travail, nous nous sommes intéressés à la physico-chimie des aérosols atmosphériques qui ont un impact aussi bien sur le climat que sur la qualité de l’air. Cette étude en laboratoire de l’aérosol atmosphérique impliquant des composés aromatiques a comporté deux volets, consacrés respectivement au devenir des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) adsorbés sur des suies, et à la formation d’aérosol organique secondaire (AOS) à partir du catéchol. Le volet consacré aux HAP a consisté successivement à mettre en place une technique d’analyse des HAP adsorbés sur les suies préparées au laboratoire, à étudier leurs cinétiques de désorption ainsi que leur réactivité avec NO2. Les vitesses de désorption, mesurées en fonction de la température pour chaque HAP identifié dans les suies, ont permis de calculer les énergies d’activation de désorption (EA) ainsi que les facteurs pré-exponentiels (k0) à partir de l’équation d’Arrhenius. Ces données ont été appliquées aux calculs de la répartition des HAP entre les phases gazeuse et condensée atmosphérique en utilisant des modèles théoriques. Le volet consacré à l’ozonolyse du catéchol a permis de confirmer les résultats d’expériences antérieures effectuées dans la chambre EUPHORE à irradiation naturelle de Valence (Espagne), en observant des rendements de formation d’AOS élevés. Les résultats fournissent des informations supplémentaires : formation de particules issues des produits d’ozonolyse de première génération, influence de l’humidité relative sur les cinétiques et rendements en AOS, identification de trois produits carbonylés.

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Michel, Christelle. "L'aérosol de combustion dans une région en grande mutation, l'Asie." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00069797.

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Abstract:

Une source majeure d'incertitude dans l'estimation de l'impact climatique des aérosols est directement liée à notre connaissance des émissions gazeuses et particulaires. Ceci est particulièrement vrai en Asie, où une forte empreinte régionale est observée, avec différents types d'émissions, dépendant de la grande hétérogénéité de végétations et climats (émissions de feux de biomasse) et de l'évolution rapide de la population, de l'urbanisation et de l'industrialisation (émissions de fuels fossiles et de biofuels).
Mon travail de thèse a eu pour but, tout d'abord, de développer un inventaire d'émissions de gaz et particules issues des feux de biomasse pour les campagnes ACE-Asia (Aerosol Characterization Experiment) et TRACE-P (Transport and Chemical Evolution over the Pacific), de mars à mai 2001. Pour ce faire, j'ai mis en œuvre une méthodologie la plus adaptée à mon étude, qui repose sur la cartographie des surfaces brûlées (projet GBA2000 (Global Burnt Area 2000) [Tansey et al., 2003]).
Les résultats de cette étude, ABBI (Asian Biomass Burning Inventory) [Michel et al., 2005] ont été comparés avec un autre inventaire d'émissions de feux de végétation (ACESS : ACE-Asia and TRACE-P Modelling and Emission Support System) [Streets et al., 2003], construit, non pas à partir des surfaces brûlées, mais à partir des pixels de feux actifs. Cette comparaison illustre les limitations de l'utilisation des pixels de feux dans l'établissement des cartes d'inventaires d'émissions par les feux de biomasse, tout en soulignant l'importance et la pertinence de la méthode retenue dans mon étude. Une comparaison avec les données de l'année 2000, obtenues selon la même procédure, souligne toute l'importance des variations interannuelles.
L'inventaire ABBI a été introduit dans le modèle méso-échelle MésoNH-C couplé au module aérosol ORISAM (ORganic and Inorganic Spectral Aerosol Module) [Bessagnet, 2000]. Une attention particulière a porté sur l'étude du transport des émissions de feux de végétation à travers le continent asiatique. Des comparaisons entre les données simulées et les mesures in-situ et aéroportées ont montré des résultats satisfaisants dans certains cas, mais ont également fait encore apparaître certaines limitations. Des tests de sensibilités ont été effectués pour comprendre l'origine de ces différences, avec tout d'abord une deuxième simulation avec MésoNH-C-ORISAM effectuée avec l'inventaire ACESS pour étudier l'impact des émissions de feux. Le module ORISAM dans sa version 0D a été ensuite utilisé pour mettre en évidence de manière détaillée les paramètres contrôlant la formation de l'aérosol secondaire au sein du modèle.
Au total, tout en faisant ressortir l'importance majeure des inventaires d'émissions gazeuses et particulaires à l'échelle continentale, ce travail va au delà de ce thème, en montrant notamment l'apport du modèle d'aérosol ORISAM à l'analyse et la compréhension des processus de chimie hétérogène dans les épisodes de pollution affectant l'Asie.

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Capouet, Manuel J. F. "Modeling the oxidation of alpha-pinene and the related aerosol formation in laboratory and atmospheric conditions." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2005. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/210935.

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Maurin, Nicolas. "Formation et devenir de l'aérosol organique secondaire issu de l'ozonolyse de l'alpha-pinène : étude expérimentale en atmosphère simulée et analyse chimique." Paris 7, 2013. http://www.theses.fr/2013PA077087.

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Gérard, Violaine. "Surfactants in atmospheric aerosols and their role on cloud formation." Thesis, Lyon, 2016. http://www.theses.fr/2016LYSE1216/document.

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Abstract:

Les nuages sont essentiels dans le cycle de l'eau et dans le budget climatique mais certains aspects de leur formation sont encore incompris. La théorie de Köhler prédit que les surfactants devraient favoriser l'activation des particules en goutte de nuage alors que les modèles actuels les considèrent comme négligeables. Au début de ce travail de thèse, quelques études commençaient à démontrer le contraire mais des preuves du rôle de ces composés dans l'atmosphère étaient encore manquantes, d'où l'objectif de ce travail de thèse. Le développement d'une méthode pour déterminer la concentration en surfactants dans les aérosols a conduit aux premières courbes de tension de surface de surfactants atmosphériques dans des aérosols PM2.5 côtiers (Suède), et à l'identification du ratio C/CMC comme paramètre clé contrôlant l'efficacité des aérosols à former des nuages. Une seconde étude a révélé des corrélations fortes entre la présence de nuages et les propriétés intrinsèques des surfactants dans des aérosols PM1 boréaux (Finlande), démontrant pour la première fois le rôle des surfactants dans la formation des gouttes de nuage à partir d'observations directes dans l'atmosphère. Les résultats prédisent un nombre de noyaux de condensation en moyenne quatre fois plus important que lorsque les effets des surfactants étaient négligés, montrant l‘importance d'inclure l'effet des surfactants dans les modèles prédictifs. Cette importance a été confirmée en laboratoire par des expériences sur des gouttes individuelles microniques par l'augmentation de leur taille en présence de surfactants. Enfin, les observations à partir des différentes études indiquent une origine biologique des surfactants dans les aérosols atmosphériques
Clouds are essential components of the Earth’s hydrological system and climate but some aspects of their formation are still not completely understood. In particular, although Köhler theory predicts that surfactants should enhance cloud droplet activation, current models consider this role negligible. At the time of this PhD work, a few studies had started to demonstrate the contrary but atmospheric evidence for the role of these compounds was still missing and very little was known about their atmospheric concentrations, sources, and mechanism of action. The objective of this PhD work was to investigate these aspects. A method was developed to quantify surfactant concentrations in aerosols. Its application led to the first absolute atmospheric surfactants’ surface tension curves, in coastal PM2.5 aerosols in Sweden, and to the identification of the ratio C/CMC as the key parameter controlling the cloud-forming efficiency of aerosols. A second study revealed strong correlations between cloud occurrence and intrinsic surfactant properties in boreal PM1 aerosols in Finland, demonstrating for the first time the role of surfactants in cloud formation from direct atmospheric observations. The results predicted Cloud Condensation Nuclei numbers four times larger on average than when neglecting surfactant effects, showing the importance of including surfactant effects in cloud predictions models. The role of surfactants inferred from macroscopic measurements was confirmed by laboratory experiments on individual micron-sized droplets showing an increase of droplet growth in the presence of surfactants. Finally, observations from the different field studies indicated a biological origin for the surfactants present in atmospheric aerosols

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Priem, dominique. "Applications de la spectroscopique millimétrique : analyse de la forme des raies d'absorption de molécules atmosphériques (ozone, vapeur d'eau...) : détermination de la structure géométrique du chloroforme et du cyanosilane." Lille 1, 1998. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/1998/50376-1998-163.pdf.

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Abstract:

Le travail presente aborde deux aspects de la spectroscopie moleculaire a haute resolution. La premiere partie, realisee dans le cadre d'un contrat esa, est consacree a l'etude des profils d'absorption de raie, dans le domaine millimetrique, de molecules ayant un role important dans la chimie de l'atmosphere terrestre, a savoir : co, n#2o, h#2o (par ses formes h#2#1#6o et h#2#1#8o), et o#3. L'analyse des figures experimentales a mis en defaut la forme de voigt, couramment utilisee pour decrire les profils d'absorption lorsque l'effet doppler ne peut-etre neglige. Dans le cas de co, n#2o, et o#3 sont mis en evidence, a partir du modele de galatry, un effet de retrecissement de dicke et, parfois, un phenomene d'asymetrie des formes de raie. Les coefficients d'elargissement collisionnel avec n#2 et o#2 comme gaz perturbateurs, sont determines pour quatre temperatures comprises entre 250 k et 350 k. La dependance en temperature de ces coefficients est etablie. Les resultats obtenus sont avantageusement compares aux valeurs theoriques issues du formalisme de robert et bonamy et, a celles issues d'autres techniques d'investigation. Dans la deuxieme partie de ce travail, une analyse est faite des spectres millimetriques de rotation, dans l'etat fondamental de vibration, d'un grand nombre d'especes isotopiques du chloroforme et du cyanosilane. Differentes approches de la structure a l'equilibre de ces molecules, combinant a la fois resultats experimentaux et calculs ab initio, sont presentees.

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Dissertations / Theses on the topic 'Formation atmosphérique'

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