Academic literature on the topic 'Hydroxyle radical. Chlore. Ozone'

The photocatalytic degradation of 4-chloronitrobenzene (4-CNB) was carried out using Degussa P25 TiO2 as photocatalyst in three different gas atmospheres: nitrogen, oxygen, and ozone. The total organic carbon (TOC) and inorganic anions including chloride, nitrite, and nitrate anions were measured to monitor the mineralization processes, while the degradation of 4-CNB and the formation of intermediates were followed by liquid chromatography–mass spectrometry (LC/MS). Results showed that the photocatalytic efficiency followed the order of TiO2/UV/N2 < TiO2/UV/O2 < TiO2/UV/O3, which was further proved by evaluating the reaction activities using electron paramagnetic resonance (EPR) spin trapping technique. Chlorine atom, nitro group and hydrogen atom of the benzene ring could be displaced by hydroxyl radical (•OH) leading to the formation of chloride, nitrite (III) anions and a variety of phenols, then the nitrite (III) anions were further oxidized to nitrate (V) anions. 4-Nitrophenol and 5-chloro-2-nitrophenol were identified and quantified in both of the TiO2/UV/N2 and TiO2/UV/O2 processes while no aromatic intermediates were monitored in the process of TiO2/UV/O3.

The soil adsorption behaviour of atrazine and its photodegradation intermediate 4,6-diamino-2-chloro-1,3,5- s-triazine (I), was evaluated by measuring partition coefficients on five representative European topsoils using classical batch experiments. From this study, (I) appears to be less immobilised than atrazine itself, especially for typical agricultural soils. Consequently, (I) has a higher tendency to reach the saturated zones, and hence, the groundwater. In order to remove atrazine and its degradation products from groundwater prior to making it drinkable, photocatalytic degradation onto membranes immobilizing 30±3 wt.% TiO2 has been investigated as a possible technology to mineralize these waters satisfactorily. For this purpose, experiments have been carried out using a pilot-plant facility, with 0.02 - 0.10 mmol L-1 solutions of atrazine, as well as of compound (I) and of 2,4,6-trihydroxy-1,3,5-s-triazine (II). When employing an excess of hydrogen peroxide as the oxidizing agent, the monitoring of chemical oxygen demand (COD), as well as control by HPLC, showed that (II) was a photostable degradation product, owing to its resistance to attack by hydroxyl radicals. On the other hand, when kinetic runs were carried out onto membranes in the presence of dissolved oxygen only or of sub-stoichiometric quantities of H2O2, (II) could be quantitatively mineralized. A mechanism has been proposed, based on the possible direct involvement of holes in the irradiated semiconductor surface, together with superoxide anions, these latter being produced by the reaction of conduction band electrons with dissolved oxygen. This mechanism, which is inhibited by an excess of hydrogen peroxide, owing to its reaction yielding hydroxyl radicals by any route, is also substantiated by previous experiments, carried out in the presence of ozone, with and without photocatalytic promoters.

La présence dans les eaux de composés pharmaceutiques constitue de nos jours une préoccupation croissante. Une grande variété de composés pharmaceutiques a récemment été mise en évidence dans les eaux de surface. La chloration, l'ozonation et l'oxydation radicalaire sont fréquemment employés au cours de la filière de traitement des eaux pour leurs propriétés désinfectante et oxydante. Toutefois, des sous-produits d'oxydation peuvent être rémanents. Dans ce contexte, il est important de connaître la réactivité de ces procédés oxydants sur ces composés. Pour cela, l'étude de l'effet du chlore, de l'ozone et des radicaux HO• sur trois composés pharmaceutiques couramment utilisés (le métronidazole, le paracétamol et la lévofloxacine) a été menée. Dans un premier temps, une étude cinétique a été menée à 20°C qui a conduit à la détermination de constantes cinétiques. Pour chaque composé, une dégradation plus ou moins rapide a été observée suivant le procédé d'oxydation employé. Afin de prévoir le devenir des composés pharmaceutiques au niveau des étapes d'oxydation, une modélisation de la dégradation de chacun des composés pharmaceutiques (pour différentes concentrations en oxydant, temps de contact et qualités de l'eau) a été estimée. Dans un second temps, de nombreux sous-produits ont été identifiés par LC/MS et LC/MS/MS et des mécanismesréactionnels ont été proposés. Enfin, un suivi de la toxicité (suivi de l'inhibition de la luminescence de Vibrio fisheri) a été entrepris et comparé avec l'évolution des sous-produits d'oxydation. Une augmentation de la toxicité a été observée pour les premiers taux de traitement pour chaque oxydant et composé pharmaceutique testés
Recently, the presence of pharmaceuticals in the aquatic environment has been reported as an emerging environmental issue. Actually, numerous pharmaceuticals have been detected in surface waters. Chlorination, ozonation and oxidation by hydroxyl radicals are widely used in water treatment due to their disinfectant and oxidation properties. However, these oxidationprocesses can induce refractory transformation products. In this context, the objective of this work was to study the fate of three commonly used pharmaceuticals (metronidazole, paracetamol and levofloxacin) during oxidation with chlorine, ozone and hydroxyl radicals. First, a kinetic study was conducted at pH 7.2 and 20°C and rate constants were determined. For each pharmaceutical, different rates of degradation were observed depending on oxidation process. To better assess pharmaceutical removal under water treatment conditions, an estimation of pharmaceutical removal under several oxidation conditions (i.e.oxidant concentrations, contact time, water quality) was undertaken. In a second part, numerous transformation products were identified by LC/MS and LC/MS/MS and reactional pathways were suggested. Finally, monitoring of the toxicity (luminescence inhibition of Vibrio fisheri) were performed and compared to the formation of by-products. An increase in toxicity was observed for each oxidation process and pharmaceutical tested for the smallest oxidant doses

Les monoterpènes sont des composés organiques volatils biogéniques (COVB) largement émis dans l'atmosphère par les forêts et les cultures végétales, représentant ainsi des acteurs significatifs de la chimie atmosphérique. Leur réactivité importante envers les oxydants atmosphériques a fait sujet de plusieurs études dans la littérature. Cependant, leurs produits de première génération d’oxydation sont moins évalués et pourraient expliquer en partie la réactivité manquante ainsi que la sous-estimation de la formation des AOS par les modèles. Dans ce contexte, cette étude vise à comprendre la réactivité atmosphérique de cinq COVB (nopinone, myrténal, kétolimonène, caronaldéhyde, et limononaldéhyde) qui sont des produits de première génération de l’oxydation des α et β-pinène et du limonène. Ce travail porte sur l’étude des processus de dégradation en déterminant la cinétique et le mécanisme des réactions d'oxydation des COVB visés par le radical OH, le chlore et l’ozone, ainsi que leur potentielle de photolyse au travers de l’étude de leurs spectres d’absorption UV-Vis. Pour ce faire, les réactions d'oxydation des cinq produits de première génération d’oxydation de monoterpènes ont été étudiées en chambre de simulation atmosphérique couplée à différentes techniques analytiques (FTIR, SPME-GC/MS, PTR-MS-ToF).L’étude spectroscopique se concentre sur la détermination des spectres d’absorption UV-visible des cinq composés dans le domaine 200-400 nm à une température de 353 ± 2 K, et à une pression inférieure à la pression de vapeur saturante du COVB. Les spectres montrent une large bande d'absorption située entre 240 et 370 nm, correspondant à la bande n-π* du groupement carbonyle. L'absorption significative de ces composés au-delà de 290 nm suggère qu’ils sont susceptibles d'être décomposés par photolyse en quelques heures au minimum.Les études cinétiques en température réalisées dans cette thèse concernent la réaction (COV+ OH) pour le nopinone, le myrténal, le kétolimonène et le limononaldehdye, la réaction (COV + Cl) pour le nopinone, le myrténal et le kétolimonène et la réaction d’ozonolyse pour le kétolimonène, le myrténal et le limononaldéhyde. Les expériences ont été menées soit en utilisant la méthode cinétique relative ou la méthode cinétique absolue dans le domaine de température 298 – 353 K et à pression atmosphérique. Les résultats cinétiques obtenus ont permis de calculer les durées de vie atmosphérique de ces composés. Leur persistance atmosphérique ne dépasse pas une journée. Ces durées de vie montrent globalement que la principale voie d’élimination des composés étudiés est liée à leur réaction avec les radicaux OH avec une concurrence importante en région côtière des radicaux Cl. Par ailleurs, les études cinétiques en température ont mis en évidence une tendance générale positive avec l'augmentation de la température vis à vis des radicaux OH et de l’ozone et négative avec le chlore.Enfin des études mécanistiques d’ozonolyse concernant l’ozonolyse du kétolimonène, myrténal et limononaldéhyde ont été élaborées. Ces études consistent à suivre l’évolution temporelle des réactifs ainsi que leur produit de formation. Ces données nous ont permis d’extraire le taux de formation des produits formés lors des processus d’ozonolyse. En se basant sur ces résultats des mécanismes réactionnels d’ozonolyse du kétolimonène, myrténal et limononaldéhyde sont proposés
Monoterpenes are biogenic volatile organic compounds (BVOCs) widely emitted into the atmosphere by forests and plant crops, thus representing significant players in atmospheric chemistry. Their high reactivity towards atmospheric oxidants has been the subject of several studies in the literature. However, their first-generation oxidation products are less evaluated, and could partly explain the missing reactivity and the underestimation of AOS formation by models. In this context, this study aims to understand the atmospheric reactivity of five VOCBs (nopinone, myrtenal, ketolimonene, caronaldehyde, and limononaldehyde) that are first-generation oxidation products of α- and β-pinene and limonene. This work focuses on the study of degradation processes by determining the kinetics and mechanism of oxidation reactions of the targeted BVOCs by the OH radical, chlorine and ozone, as well as their potential photolysis through the study of their UV-Vis absorption spectra. To this end, the oxidation reactions of five first-generation monoterpene oxidation products were studied in an atmospheric simulation chamber coupled with various analytical techniques (FTIR, SPME-GC/MS, PTR-MS-ToF).The spectroscopic study focused on determining the UV-visible absorption spectra of the five compounds in the 200-400 nm range at a temperature of 353 ± 2 K, and at a pressure below the saturation vapor pressure of COVB. The spectra show a broad absorption band between 240 and 370 nm, corresponding to the n-π* band of the carbonyl group. The significant absorption of these compounds above 290 nm suggests that they are likely to be removed by photolysis in at least a few hours.The temperature kinetic studies carried out in this thesis concern the (VOC+ OH) reaction for nopinone, myrtenal, ketolimonene and limononaldehdye, the (VOC + Cl) reaction for nopinone, myrtenal and ketolimonene and the ozonolysis reaction for ketolimonene, myrtenal and limononaldehyde. Experiments were carried out using either the relative or the absolute kinetic method in the temperature range 298 - 353 K and at atmospheric pressure. The kinetic results obtained made it possible to calculate the atmospheric lifetimes of these compounds. Their atmospheric persistence does not exceed one day. Overall, these lifetimes show that the main route of elimination for the compounds studied is through their reaction with OH radicals, with significant competition in coastal regions from Cl radicals. The study also revealed a generally positive trend for OH radicals and ozone with increasing temperature, and a negative trend for chlorine.Finally, mechanistic ozonolysis studies of ketolimonene, myrtenal and limononaldehyde were carried out. These studies consist of monitoring the temporal evolution of the reagents as well as the reaction product. These data allowed us to extract the formation rate of the products formed during ozonolysis processes. Based on these results, reaction mechanisms of ozonolysis of ketolimonene, myrtenal and limononaldehyde are proposed

Cette thèse présente le devenir atmosphérique de trois alcools saturés CH3(CH2)4OH, CH3CH2CH2CH(OH)CH3 et (C2H5)2CHOH, de trois esters CH3CH2CH2C(O)OC2H5, CH3CH2C(O)OC2H5 et CH3CH2C(O)OCH2CH2CH3 ainsi que d’un HFC insaturé (CF3)2C=CH2 avec OH et Cl. La constante de vitesse de la réaction avec OH de ces composés a été déterminée en fonction de la température (253 – 373 K), en utilisant la technique Photolyse Laser Pulsée couplée à la Fluorescence Induite par Laser (PLP-FIL). La constante de vitesse de la réaction de OH et de Cl avec les alcools, les esters et l’hexafluoroisobutène (HFIB) a été également déterminée à température ambiante en utilisant la chambre de simulation atmosphérique. Pour la réaction du radical OH avec le HFC et de l’atome Cl avec les esters et le HFC, il s’agit d’une première détermination des constantes de vitesse. Les constantes de vitesse obtenues sont comparées à la littérature, la réactivité des alcools et des esters a été discutée. Enfin, le calcul des durées de vie de ces composés ainsi que la recherche de leurs produits éventuels ont permis d’évaluer l’impact atmosphérique de ces composés sur l’environnement
In this thesis we report the atmospheric fate of three saturated alcohols: CH3(CH2)4OH, CH3CH2CH2CH(OH)CH3 and (C2H5)2CHOH, three esters: CH3CH2CH2C(O)OC2H5, CH3CH2COOC2H5 and CH3CH2COOCH2CH2CH3 and an unsaturated HFC with OH radicals and Cl atoms. The rate coefficients of OH reactions with these compounds have been measured over the temperature range 253 – 373 K, using the Pulsed Laser Photolysis – Laser Induced Fluorescence technique (PLP-LIF). Moreover the rate coefficients of OH and Cl reactions with alcohols, esters and hexafluoroisobutene (HFIB) have been determined at room temperature, using smog chambers. For the reaction of OH radicals with HFIB and Cl atoms with esters and HFIB, the rate coefficients obtained in this study present the first determination. The results have been compared with the literature and the reactivity of the compounds has been discussed. Finally, the atmospheric lifetimes of these compounds have been determined and the OH oxidation products have been identified, which allows us to estimate the atmospheric impact of these compounds

Ce travail a eu pour objectif d'étudier l'oxydation hétérogène de composés aromatiques polycycliques (CAP) adsorbés sur des particules solides, exposés à des oxydants troposphériques. Après adaptation et validation des protocoles analytiques, deux aspects ont été abordés : les cinétiques de dégradation avec O3, NO2 et OH dans un premier temps, puis l'étude des produits d'oxydation formés au cours de ces réactions. Les constantes de vitesse mesurées ont permis de comparer les différences de réactivité entre les composés étudiés (pyrène, 1-nitropyrène, 1-hydroxypyrène, 9,10-anthraquinone). L'influence de différents paramètres sur la réactivité (nature des particules, concentration en HAP...) a aussi été étudiée. Enfin, la détermination des produits d'oxydation et leur quantification, quand cela a été possible, a permis de mieux comprendre le devenir de ces composés particulaires dans l'atmosphère, à travers les mécanismes réactionnels proposés.

Dans le cadre du projet DISPATMO (étude de prévision des risques de pollution liés à la dispersion atmosphérique de produits chimiques), des études de risques liés aux incendies et explosions dus aux produits chimiques ont été menées. L’objectif de cette thèse était de réaliser une étude cinétique et mécanistique approfondie afin de déterminer la dégradation en phase gazeuse de l'un des principaux constituants du solvant Tiflex, acétate de 1-méthoxy-2-propyle (MPA), par les radicaux OH et les atomes de Cl. En outre, les constantes de vitesse de réaction de OH et Cl avec une série d' acétates d’alcoxyle largement utilisés dans l'industrie du revêtement et la peinture, l'acétate de méthoxy-2-butyle (2MBA), l'acétate de méthoxy-3-butyle (3MBA), l'acétate de méthoxy-éthyle (MEA), l'acétate d'éthoxy-éthyle (EEE) et l’acétate de n-pentyle (n-PA), ont été déterminées. Les expériences ont été conduites en utilisant la technique de photolyse laser pulsée couplée à la fluorescence induite par laser, un réacteur à écoulement à basse pression couplé à un spectromètre de masse et une chambre de simulation atmosphérique couplé à GC-FID, FTIR et GC-MS en utilisant les méthodes absolue et relative. Les données cinétiques ont été utilisées pour déterminer les expressions Arrhenius pour évaluer le devenir environnemental des composés étudiés tels que leur durée de vie et le potentiel de formation d'ozone. D'autre part, le mécanisme réactionnel a été étudié et les principaux produits de dégradation et leurs rendements ont été déterminés en présence de NO. Les spectres d’absorption UV-Vis de MPA, 2MBA et 3MBA ont également été déterminés afin d'évaluer le potentiel de photolyse de ces composés dans l’atmosphère. Les paramètres cinétiques et mécanistiques ainsi que les durées de vie troposphérique déterminés sont utilisés comme données d'entrée dans les modèles de simulation atmosphériques photochimiques et dans les modèles de dispersion atmosphérique de produits chimiques pour évaluer leur impact atmosphérique
In the context of DISPATMO project (forecast study of pollution risks related to the atmospheric dispersal of chemicals), risk studies linked to the fires and the explosions due to chemical storage were conducted. The purpose of this thesis was to perform a thorough kinetic and mechanistic study to determine the gas phase degradation of one of the main component of Tiflex solvent, the 1-methoxy 2-propyl acetate (MPA). Furthermore, the rate coefficients of OH and Cl with a series of alkoxy acetates widely used in painting and coating industries, 2-methoxy-butyl acetate (2MBA), 3-methoxybutyl acetate (3MBA), methoxy ethyl acetate (MEA), ethoxy ethyl acetate (EEA) and n-pentyl acetate (n-PA), were determined. The experiments were performed employing the pulsed laser photolysislaser induced fluorescence technique, a low pressure flow tube reactor coupled with a quadrupole mass spectrometer and an atmospheric simulation chamber coupled with a GC-FID, a FTIR and a GC-MS using complementary absolute and relative rate methods. The kinetic data were used to derive the Arrhenius expressions as well as to evaluate the environmental fate of the studied compounds such as their lifetimes and the Photochemical Ozone Creation Potential. Besides, the reaction mechanism was investigated, while the major degradation products and their yields were determined in presence of NO. In addition, the UV-Vis absorption cross sections of MPA, 2MBA and 3MBA were measured in order to evaluate their potential photolysis in the atmosphere. The investigation of the chemical processes and the tropospheric lifetimes of the compounds are used as input data in photochemical atmospheric simulation models and in chemical agent atmospheric dispersion models to evaluate their atmospheric impact

Emissions of volatile organic acids can cause detrimental impact on the air quality as well as risk to human health and environment. These organic acids are found all through the troposphere at high level concentration in the ppb range. In the forested and rural regions, divergent study reveals strong variations in volatile organic acids concentration, with a considerable decrease from summer to winter. The atmospheric sources of volatile organic acids comprise of mainly emissions from biogenic, anthropogenic and precursors photochemical transformation in the gaseous, particulate and aqueous phases. We also appraise the predominant sources of volatile organic acids, principal sinks of such compounds and their benefaction to tropospheric concentration for various environments. At the tropospheric level, these organic compounds are initiated with the atmospheric oxidants like hydroxyl (OH) radicals, ozone (O3) molecules, nitrate (NO3) radicals, chlorine (Cl) atoms and play a significant role in the lower region of the troposphere. In this review, moreover, the mechanism, kinetics and atmospheric lifetime of the tropospheric reactions of both the biogenic as well as anthropogenic organic acids are bestowed and discussed succinctly.

The link between anthropogenic chlorofluorocarbon (CFC) release and stratospheric ozone depletion now appears well established. Several fluorinated methanes and ethanes are among the hydrofluorocarbons (HFCs) currently being investigated as replacements for the chlorine containing congeners that have traditionally found use as refrigerants, fire extinguishers, and in more specialized applications. In recent years significant effort has focused on the tropospheric degradation pathways available to HFCs initiated by H atom abstraction by a hydroxyl radical. For alternate CFC's the generic initiating reactions are: Although an impressive amount of mechanistic and kinetic information concerning these pathways has been gathered recently, much remains to be learned about the fluorinated methyl and ethyl radicals which represent the first intermediates of the degradation process.