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Thèses sur le sujet « Aérosols atmosphériques – Effets de la pollution atmosphérique »

Auteur : Grafiati

Publié le 1 février 2025

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Qabil, Saïd. « Evolution des aérosols atmosphériques et conditions météorologiques en région bordelaise : études par spectrométrie de vibration ». Bordeaux 1, 1988. http://www.theses.fr/1988BOR10552.

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Résumé :

Les particules atmospheriques sont prelevees par impaction. L'utilisation conjointe de la spectroscopie infrarouge et de la microspectroscopie raman permet l'identification de plusieurs composes et l'estimation de leurs quantites. Les prelevements de particules atmospheriques effectues dans l'agglomeration bordelaise et sa region montrent la presence de sulfates d'ammonium, de sodium et de calcium, de nitrates de sodium et de potassium, de silicates et de carbonate de calcium. Ces memes composes sont detectes dans l'atmosphere de certaines grottes. Un compose organique non identifie, est generalement present en quantite relativement faible. Une tres forte augmentation de cette quantite a ete observee pendant quelques jours ou il y avait des inversions de temperature. L'accroissement du diametre de diverses particules a ete calcule en fonction de l'humidite relative de l'air. Le grossissement est un phenomene tres rapide; il se produit, dans certains cas en quelques millisecondes. Les resultats ont ete interpretes en suivant l'origine des masses d'air; certains composes paraissent d'origine locale alors que d'autres sont transportes sur de longues distances

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Aouizerats, Benjamin. « Impacts radiatifs des aérosols sur la dynamique en couche limite urbaine : application à la campagne CAPITOUL ». Toulouse 3, 2010. http://thesesups.ups-tlse.fr/1591/.

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Résumé :

La modélisation de l'aérosol se pose actuellement comme un point de passage obligé pour la compréhension du système atmosphérique. Son rôle multiple le place au centre de préoccupations environnementales comme météorologiques. Aujourd'hui, de nombreuses études attestent que de par ses propriétés physico-chimiques, l'aérosol a un impact direct complexe sur le bilan radiatif du fait de ses propriétés diffusantes et absorbantes. Il a été également montré qu'il avait un fort impact indirect lorsqu'on considère sa capacité d'activation en gouttelettes nuageuses. Enfin et selon différents rapports de l'Organisation Mondiale de la Santé, l'aérosol fin et ultra fin (particules fines inhalables) pose un vrai problème de santé publique (cancers, asthmes,. . . ). Cette étude s'inscrit dans ce contexte et a pour principal objectif d'étudier les impacts radiatifs de l'aérosol urbain sur la couche limite. L'un des objectifs est d'étudier et d'évaluer les rétroactions des aérosols sur la dynamique de la couche limite urbaine au travers des interactions entre les particules atmosphériques et le rayonnement. La campagne de mesure CAPITOUL qui eut lieu entre 2004 et 2005 à Toulouse a servi de cadre à cette étude. Un cadastre d'émissions des aérosols et des gaz a tout d'abord été établi. Puis, une modélisation de l'aérosol urbain, principalement émis par des sources anthropiques (trafic routier et industries), a permis l'étude de l'évolution granulométrique et chimique, ainsi que l'analyse de la distribution spatiale des particules, fortement dépendante de la résolution adoptée. Ensuite, un module permettant de prendre en compte les caractéristiques des aérosols (taille, composition, concentration) calculées en chaque point et à chaque pas de temps lors du calcul des flux radiatifs a été développé. Ce module a permis de calculer les flux radiatifs influencés par la nature absorbante ou diffusante des aérosols. Les impacts sur ces flux et sur la température de la couche limite dans le cas réel de la campagne CAPITOUL sont présentés et comparés aux impacts dus à la surface urbaine seule
Nowaday, aerosol modelling is an absolute interest for the understanding of the complex atmospheric system. The role of aerosol particles is considered crucial for air quality, meteorological and climatical purpose. Several studies show that the aerosol physical and chemical behaviours affect the atmospheric radiative budget by scaterring and aborbing the radiative fluxes. Moreover, it has also been shown that the physical and chemical description of the aerosol is necessary to give shape to water droplets. Finally, several reports from the World Health Organisation show that the fine aerosol particles can cause major diseases as cancer or pulmonary diseases, and should be now considered as a public health matter. This study takes place in this context, and aims at estimating the radiative feedbacks of urban aerosol on the boundary layer. The CAPITOUL field experiment, which took place in the city of Toulouse during one year from march 2004 to february 2005, is the framework of a modelling study during a 2-day IOP. First, an emission inventory has been set up to reproduce the gaz and particles emissions. Then, a simulation exercise aims at reproduce the aerosol evolution at the fine scale of 500 m, and the very specific spatial distribution at different resolutions. In order to estimate the impact of aerosol particles on radiation, a radiative module has been developped to compute online the aerosol optical properties depending on the complex aerosol physical and chemical parameters. The radiative fluxes are then impacted by the aerosol scaterring and aborbing behaviour, leading to change in the urban dynamics. Those feedbacks on radiative fluxes lead to a change of the boundary layer's temperature. The impacts are also compared to the urban surface impacts

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Lepers, Capucine. « Pollution atmosphérique de proximité et toxicité respiratoire : recherche in vitro des mécanismes d'action toxique induits par des aérosols atmosphériques particulaires (PM₂.₅) industriels, urbains et ruraux ». Thesis, Littoral, 2013. http://www.theses.fr/2013DUNK0352/document.

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Résumé :

Les particules fines (PM₂.₅) présentes dans l'air extérieur peuvent être inhalées puis retenues au niveau pulmonaire, conduisant à l'apparition ou à l'aggravation de différentes pathologies cardio-respiratoires. La composition complexe des PM₂.₅ rend d'autant plus difficile l'étude de leurs mécanismes d'action. Cette thèse s'inscrit donc dans une démarche d'identification des processus impliqués dans un éventuel potentiel cancérigène des PM₂.₅, en lien avec leur composition chimique. Nous avons étudié la toxicité de six échantillons de PM₂.₅, collectés sous influence industrielle, urbaine ou rurale au cours des saisons printemps-été 2008 et automne-hiver 2008-2009. L'étude de la fraction biologique a révélé la diversité et la richesse des particules en contaminants fongiques et bactériens. Le test d'Ames nous a permis de mettre en évidence une forte mutagénicité des PM₂.₅, vraisemblablement liée aux composés nitro-aromatiques. Sur la base de tests de cytotoxicité préalables, nous avons étudié l'effet de 3,75 et 15 µg/cm² de particules sur la lignée de cellules épithéliales bronchiques humaines BEAS-2B. Nous avons mis en évidence une induction génique de différents enzymes impliquées dans l'activation métabolique des hydrocarbures aromatiques polycycliques, associée à une augmentation d'activité catalytique. Cette induction semble conduire à la formation d'adduits encombrants à l'ADN. De plus, les PM₂.₅ induisent des cassures simple- et double-brin de l'ADN, la formation de micronoyaux, ainsi que des perturbations de l'activité télomérase. Ces effets génotoxiques sont associés à des altérations épigénétiques que sont une hyperméthylation du promoteur de P16ᴵᴺᴷ⁴ᴬ, des modifications post-traductionnelles de l'histone 3 et des changements dans l'expression des miRNA étudiés. Considérant l'influence de la composition des PM₂.₅, les composés organiques semblent être responsables des effets génotoxiques les plus importants, alors que les métaux paraissent avoir des effets épigénétiques supérieurs. En conclusion, il apparaît que les échantillons de PM₂.₅ étudiés, de par l'action conjointe de leurs fractions organique et inorganique, sont susceptibles d'induire in vitro de multiples lésions décrites dans les étapesd'initiation et de promotion de la cancérogénèse broncho-pulmonaire
Fine airborne particulate matter (PM₂.₅) can be inhaled and retained in deep lung for long periods, leading to onset or exacerbation of cardio-respiratory diseases. However, the complex composition of PM₂.₅ makes difficult the study of their mechanisms of action. This work fits into a global approach aiming to identify the toxicity mechanisms involved in a putative PM₂.₅ carcinogenicity, in association with PM composition. We study six PM samples collected either under industrial, urban or rural area, in spring-summer 2008 or autumn-winter 2008-2009 seasons. Biological fraction analysis revealed numerous and diverse bacterial and fungal components. We carried out Ames tests revealing a high mutagenic potency for PM samples, presumably linked to their nitro-aromatic content. Based on previous cytotoxicity assays, we studied PM effect on bronchial epithelial cell line BEAS-2B, at two concentrations (3.75 and 15µg/cm²). We demonstrated gene induction of several xenobiotic metabolizing enzymes involved in polycyclic aromatic hydrocarbons metabolic activation. This was associated with an increase in their catalytic activity, leading to bulky DNA-adducts formation in exposed cells. Furthermore, PM₂.₅ lead to DNA single- and double-strand breaks, micronuclei formation, and disturbed telomerase activity. In addition to these genotoxic effects, our study revealed epigenetic alterations such as P16ᴵᴺᴷ⁴ᴬ promoter hypermehylation, histone 3 post-translational modifications, and miRNAs expression changes. Considering the impact of chemical composition on PM toxicity, organic compounds lead to the highest genotoxicity, whereas metals seem to induce more pronounced epigenetic modifications. Altogether, our results indicate that the studied PM₂.₅ samples, through cooperative action of organic and inorganic fractions, may lead in vitro to multiple alterations involved in initiation and promotion steps toward pulmonary carcinogenesis

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Unga, Florin. « Investigation of atmospheric aerosol mixing state effect on measured and retrieved optical characteristics : an approach integrating individual particle analysis, remote sensing and numerical simulations ». Thesis, Lille 1, 2017. http://www.theses.fr/2017LIL10023/document.

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Résumé :

Les aérosols troposphériques influencent la composition chimique de l’atmosphère, le bilan radiatif terrestre et le climat. Après formation, les aérosols subissent des processus de vieillissement altérant leurs propriétés microphysiques et chimiques. L’étude de l’impact environnemental des aérosols à différentes échelles spatio-temporelles doit donc tenir compte des transformations physico-chimiques. Les objectifs poursuivis sont : (i) d’étudier par microscopie analytique électronique à balayage et en transmission la composition élémentaire et l'état de mélange des particules atmosphériques prélevées lors d'épisodes de charge élevée en aérosol ; (ii) d’analyser les effets des propriétés microphysiques sur les caractéristiques optiques mesurées et restituées par télédétection ; (iii) de proposer un paramétrage ainsi qu’une représentation de la composition et de la structure des particules dans les algorithmes de télédétection. Ces travaux portent sur des observations dans le Nord de la France et en Afrique de l’Ouest (Sénégal) dans le cadre du Labex CaPPA et des campagnes de terrain SHADOW. Sont inclues des analyses complémentaires de la composition chimique et de la structure de particules individuelles, de mesures in situ et par télédétection de particules urbano-industrielles, désertiques et de biomasse prélevées en surface et à différentes altitudes. Une série de simulations numériques ont été utilisées dans le but d'analyser la sensibilité des observations par télédétection à l’état de mélange des aérosols. Enfin, l'intégration d'un paramétrage de la structure en "core-shell" des particules dans les algorithmes de restitution est présentée en perspective
Tropospheric aerosols play an important role in atmospheric chemistry, Earth’s radiative budget and climate. After their generation, aerosol can suffer ageing processes and altering their physicochemical properties. An accurate accounting for these processes requires observations of the aerosol properties on different temporal and spatial scales. The current thesis work is dedicated to: (i) study of physicochemical properties and mixing state of individual particles by means of analytical scanning and transmission electron microscopy for aerosols collected during episodes of elevated aerosol loading; (ii) analysis of the effect of microphysical properties on optical characteristics as measured and retrieved by remote sensing; and (iii) investigation of possible parameterization of aerosol composition and structure in remote sensing algorithms. The work presents observations conducted in northern France and western Africa (Senegal) as part of Labex CaPPA project and SHADOW field campaigns. It includes simultaneous analyses of collected individual particles composition and structure, remote sensing and in situ observations of urban/industrial, Saharan dust and biomass burning particles near the surface and on different altitudes. A series of numerical simulation devoted to an analysis of sensitivity of remote sensing observations to aerosol mixing state is conducted. Insights on possible parameterization of aerosol core-shell structure in retrieval algorithms are finally presented

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Costantino, Lorenzo. « Analysis of aerosol-cloud interaction from space ». Versailles-St Quentin en Yvelines, 2012. http://www.theses.fr/2012VERS0004.

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Résumé :

Le but de cette thèse est de fournir une analyse exhaustive des interactions entre nuages et aérosols dans le Sud-Est de l'Atlantique, en quantifiant l'impact des aérosols sur le bilan radiatif régional en ondes courtes. Pour cet objectif, nous avons utilisé les données satellitaires de MODIS, PARASOL et CALIPSO, qui fournissent des observations complémentaires et quasi simultanées. L'idée principale qui a permis une analyse originale est d'utiliser les observations du lidar CALIPSO pour identifier les cas pour lesquels les couches d’aérosols et nuages vues par MODIS et PARASOL sont en interaction (mélangées) et ceux pour lesquels ils sont clairement disjoints. Il ressort de cette analyse que les propriétés des nuages sont fortement influencées par l'interaction avec les aérosols (premier effet indirect). On observe une diminution du rayon efficace de gouttelettes et du contenu en eau sous l'effet d’une hausse de la concentration des particules polluantes. En revanche, nous n’avons pas mis en évidence une modification significative de la réflectance des nuages. Lorsque les aérosols et les nuages sont mélangés, on observe aussi une diminution de l’occurrence des précipitations (second effet indirect) et l'augmentation de la couverture nuageuse. D'autre part, la fraction nuageuse est affectée par la présence d'aérosols, même si les particules de pollution sont situées au-dessus du sommet des nuages (sans interaction physique). Cette observation est interprétée comme étant une conséquence de l'effet radiatif des aérosols. Pour quantifier le forçage radiatif direct et indirect des aérosols, nous avons utilisé un code de transfert radiatif rapide à onde courte, contraint par les observations satellitaires. Sur six ans (2005-2010), le forçage moyen est faible et égal à -0. 07 (direct) et -0. 05 (indirect) W/m². Le forçage total est donc négatif (refroidissement) et égal à -0. 12 W/m²
The aim of this work is to provide a comprehensive analysis of cloud and aerosol interaction over South-East Atlantic, to quantify the overall aerosol impact on the regional radiation budget. We used data from MODIS, PARASOL and CALIPSO satellites, that fly in close proximity on the same sun-synchronous orbit and allow for complementary observations of the same portion of the atmosphere, within a few minutes. The main idea is to use CALIPSO vertical information to define whether or not aerosol and cloud layers observed by MODIS and PARASOL are mixed and interacting. We found evidences that, in case of interaction, cloud properties are strongly influenced by aerosol presence (first indirect effect). In particular, there is a decrease in cloud droplet effective radius and liquid water path with aerosol enhancement. On the other hand, we could not evidence any significant impact on the cloud reflectance. We also analyzed the aerosol impact on precipitation (second indirect effect). In polluted low clouds over the ocean, we found evidence of precipitation suppression and cloud cover increase with increasing aerosol concentration. On the other hand, cloud fraction is shown to be affected by aerosol presence, even if pollution particles are located above cloud top, without physical interaction. This observation is interpreted as a consequence of the aerosol radiative effect. Aerosol shortwave direct (DRF) and indirect (IRF) radiative forcing at TOA has been quantified, with the use of a radiative transfer model constrained by satellite observations. For the direct effect, there is a competition between cooling (negative, due to light scattering by the aerosols) and warming (positive, due to the absorption by the same particles). The six year (2005-2010) mean estimate is equal to -0. 07 (DRF) and -0. 05 (IRF) W/m². The resulting total aerosol forcing is negative (cooling) and equal to -0. 12 W/m²

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Chabas, Anne. « Rôle de l'environnement atmosphérique marin dans la dégradation des marbres et du granite de Delos (Cyclades - Grèce) ». Paris 12, 1997. http://www.theses.fr/1997PA120052.

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Résumé :

Ce travail a consiste a determiner les principaux modes et mecanismes de l'alteration des materiaux pierreux du site archeologique de l'ile de delos (cyclades-grece) par les aerosols marins. La comprehension de ce mecanisme d'interaction entre l'atmosphere et le materiau a necessite d'une part, la caracterisation des apports atmospheriques particulaires secs (par filtration d'air) et humides (par recolte d'evenements pluvieux), et d'autre part, l'etude des proprietes petrophysiques des materiaux pierreux. Il a ete possible de justifier les alterations les plus importantes rencontrees a delos par l'action des sels et l'action de la pollution atmospherique : - les cycles de dissolution-critallisation des sels conduisent a la desagregation et a la desquamation des roches ainsi qu'a la formation de crateres. Ces cycles se produisent d'une part, par transfert capillaire-evaporation a partir d'une alimentation en eau et en sel depuis le sol et d'autre part, par solvatation des sels deposes a la surface des monuments par les embruns. - l'action de la pollution atmospherique se manifeste par des dissolutions et des encroutements bruns. Les dissolutions sont la consequence du ruissellement de l'eau de pluie, pouvant, a delos, atteindre un ph de 4. La production d'acides peut egalement survenir par reaction entre les sels marins et h#2so#4. Les encroutements bruns gypseux, dont l'origine atmospherique est discutee, sont en tout point comparables aux croutes noires decrites en atmosphere urbaine polluee. Cette definition des mecanismes de formation des alterations est indispensable a l'etablissement d'une meilleure conservation des monuments.

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Bhugwant, Chatrapatty. « Étude physico-chimique des aérosols de combustion et de l'ozone troposphérique à la Réunion ». La Réunion, 2001. http://elgebar.univ-reunion.fr/login?url=http://thesesenligne.univ.run/01_16_Bhugwant.pdf.

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Résumé :

Les aérosols carbonés ont été étudiés pour la première fois en corrélation avec l'ozone, dans la couche limite marine et la troposphère libre, en région tropicale au sud-ouest de l'océan Indien. Les propriétés (concentration, caractéristiques, etc. ) des aérosols carbonés ont été analysées pour différentes sources (feux de brousse, émissions par le trafic automobile, etc. ), en environnement marin (Sainte-Rose), semi-urbain (Saint-Denis) et en troposphère libre (Piton Textor). La mesure de fractions carbonées particulaires (carbone suie (BC) et carbone organique (OC) a permis de proposer divers indicateurs de vieillissement (origine et type de sources). En troposphère libre, l'utilisation des indicateurs spécifiques tels que le radon, le rapport de diffusion des aérosols et de l'ozone, associés à des calculs de trajectoires des masses d'air montre qu'en hiver et au printemps, les polluants de combustion en Afrique et à Madagascar sont transportés dans le courant d'ouest et contaminent la troposphère de notre région. L'augmentation d'ozone troposphérique pendant cette période est due à la dynamique (transport) et à la photochimie, la source des précurseurs étant la même que celle des aérosols carbonés. Dans la couche limite à Sainte-Rose, des indicateurs spécifiques (BC, rapport et BC/OC, etc. ) couplé à une analyse sectorisée des vents et des trajectoires montre que la variabilité saisonnière des constituants atmosphériques (aérosols carbonés, ozone) est gouvernée par la dynamique (alizés) et la variabilité des sources anthropiques, avec des concentrations maximales en automne et en hiver due à une contribution des sources locales voire régionales. Sur le site semi-urbain de Saint-Denis, une forte corrélation est établie entre la densité du trafic et la concentration du BC à différentes saisons, suggérant que la principale source de l'aérosol carboné est l'activité anthropique, c'est à dire les émissions par les véhicules. En bref, les origines et causes de la variabilité des aérosols de combustion et de l'ozone sont différentes dans la couche limite et la troposphère libre au sud-ouest de l'océan Indien. Le rôle de l'aérosol carboné sur la chimie atmosphérique, en particulier l'impact du BC sur le bilan de l'ozone est également étudié en milieu semi-urbain. Cette étude basée sur des mesures et des simulations avec un modèle photochimique OD, montre que le carbone suie pourrait, par interaction hétérogène induire une certaine variabilité sur la concentration des précurseurs de l'ozone (oxydes d'azote) et par conséquent sur l'ozone lui-même en régions relativement polluées, en particulier lors des pics de pollution. Finalement, ces résultats expérimentaux préliminaires pourraient être utilisés dans la modélisation de l'impact radiatif des aérosols et aussi du bilan de l'ozone, à l'échelle locale et régionale. [Résumé de l'auteur]

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Pellerin, Geoffrey. « Quantification des vitesses de dépôt par temps sec et documentation des processus d’émission des aérosols sur couvert naturel : du nanomètre au micron ». Thesis, Paris Est, 2017. http://www.theses.fr/2017PESC1086/document.

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Résumé :

Les particules émises, dans l’atmosphère, lors de rejets chroniques ou accidentels par les installations peuvent être soumises après dispersion à des flux verticaux par temps sec : le dépôt sec et la remise en suspension. Les flux verticaux par temps sec sont caractérisés par la vitesse de transfert vertical, qui est le rapport entre le flux de particules et la concentration atmosphérique de l'aérosol au voisinage de la surface. Lorsque cette vitesse est positive, c‘est une vitesse de dépôt sec (Vd en m.s-1) et inversement, lorsqu’elle est négative, c’est une vitesse d’émission. Il est important d'étudier leur dépôt sec en milieu prairial. En effet, les produits issus de ce milieu sont une composante de la chaine alimentaire de l’homme via l’élevage. Pour les particules de moins de 1 μm, il y a un manque de données expérimentales, ce qui entraîne une incertitude sur les résultats des modèles, qui peuvent atteindre jusqu'à deux ordres de grandeur. En outre, il n'existe pas de données de mesure de la vitesse de dépôt in situ disponibles pour les particules inférieures à 10 nm. Ces particules sont issues de réaction gaz/particules (nucléation) et peuvent concerner certains radionucléides tels que l’iode (129,131I).Après leur dépôt, ces radionucléides peuvent être remis en suspension sous l’effet de la contrainte soumise par le vent sur le couvert. Un tel phénomène est soupçonné autour de la centrale nucléaire de Fukushima. Les processus de remise en suspension des aérosols, est caractérisée par la vitesse de transfert vertical (m.s-1) mais également par le coefficient de remise en suspension (Ks en m-1) qui est le rapport entre la concentration atmosphérique et la concentration surfacique de particules. Des incertitudes rémanentes de 2 à 3 ordres de grandeurs sur les coefficients de remise en suspension existent. La remise en suspension concerne l’ensemble des particules présentent sur le couvert qu’elles soient inertes ou vivantes (champignons, bactéries, levures…). Contrairement aux particules inertes, ces particules vivantes peuvent assimiler et concentrer les radionucléides. Cependant, il y a très peu de données concernant la remise en suspension des microorganismes et des bactéries en particulier. Dans ce contexte, les objectifs de la thèse sont de quantifier la vitesse de dépôt sec en fonction de la taille des particules et des principaux paramètres micrométéorologique dans la gamme 1,5 nm – 1,2 µm. Le second objectif est de documenter les processus d’émission des bactéries
The particles emitted into the atmosphere during chronic or accidental release by the nuclear plants can be subjected, after dispersion, to vertical flows by dry weather: dry deposition and resuspension. Vertical flows in dry weather are characterized by the vertical transfer rate, which is the ratio between the particle flux and the atmospheric concentration of the aerosol in the vicinity of the surface. When this speed is positive, it is a dry deposition rate (Vd in m.s-1) and conversely, when it is negative, it is a transmission rate. It is important to study their dry deposition in a prairial environment. Indeed, the products resulting from this environment are a component of the human food chain via livestock. For particles less than 1 μm, there is a lack of experimental data, which results in uncertainty about the results of the models, which can reach up to two orders of magnitude. In addition, there are no in situ deposition rate measurement data available for particles less than 10 nm. These particles are derived from the gas / particle conversion (nucleation) and may relate to certain radionuclides such as iodine (129, 131I).After their deposition, these radionuclides can be resuspended under the effect of the stress submitted by the wind on the canopy. Such a phenomenon is suspected around the Fukushima nuclear power plant. The aerosol resuspension processes are characterized by the vertical transfer rate (m.s-1) but also by the re-suspension coefficient (Ks in m-1) which is the ratio of atmospheric concentration to surface concentration of particles. Relative uncertainties of 2 to 3 orders of magnitude on the resuspension coefficients exist. The resuspension concerns all the particles present on the canopy, whether they are inert or living (fungi, bacteria, yeasts, etc.). Unlike inert particles, these living particles can assimilate and concentrate radionuclides. However, there is very little data on the resuspension of microorganisms and bacteria in particular. In this context, the objectives of the thesis are to quantify the dry deposition rate as a function of the particle size and the main micrometeorological parameters in the range 1.5 nm - 1.2 μm. The second objective is to document the processes of emission of the bacteria

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Rimetz, Juliette. « Les aérosols de pollution en zone urbaine et industrielle sous influence marine : physico-chimie des particules ». Phd thesis, Université des Sciences et Technologie de Lille - Lille I, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00282543.

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Résumé :

Les grands ports de marchandises sont généralement proches de zones urbaines très peuplées et de zones industrielles comportant des raffineries de pétrole, des complexes métallurgiques, des cimenteries, et des transports par rail, par route et par mer. Ces activités font des domaines portuaires des sources très importantes de pollution de l'air. Les mesures de concentrations de NO_x, SO₂, O₃ et des constituants chimiques de la matière particulaire (PM) ont été effectuées en 2005 et 2006 dans l'agglomération du port de Dunkerque dans le cadre de l'Institut IRENI. Dans des conditions de dépression atmosphérique, les vents dominants préservent l'air de la zone urbaine des émissions de la zone d'activité. Par contre dans des conditions anticycloniques, la faible dispersion ainsi que les phénomènes de brise de mer concentrent les émissions locales. Les analyses chimiques effectuées sur des échantillons de PM prélevées en fonction du diamètre aérodynamique (D_a) des particules montrent que les ions (Na⁺, NH₄⁺, Cl^-, NO₃^-, SO₄²), les éléments métalliques (Fe, Zn, Pb, Cd, etc...) et les composés organiques (EC, OC) sont associés à des particules sub- et/ou supermicroniques. Les imageries Raman et d'émission X (MEBE-EDS) sont obtenues sur des particules individuelles des fractions 1

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Pouyes, Pauline. « Etude de l'aérosol organique secondaire d'origine biogénique : caractérisation de marqueurs moléculaires et étude de leur réactivité hétérogène d'intérêt atmosphérique ». Electronic Thesis or Diss., Bordeaux, 2024. http://www.theses.fr/2024BORD0471.

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Résumé :

Parmi les principaux enjeux environnementaux, la problématique des aérosols atmosphériques secondaires, dont on ne peut réguler les émissions, fait l’objet de toutes les attentions depuis plusieurs années de par leurs impacts sur le changement climatique et la qualité de l’air. Ce travail a eu pour objectif d’étudier les principaux traceurs d’aérosols organiques secondaires (AOS) issus de l’oxydation de terpènes émis par la végétation. Deux aspects complémentaires ont été étudiés expérimentalement sur le terrain et en laboratoire. Un premier a consisté en la caractérisation chimique à l’échelle moléculaire de particules collectées au cours de campagnes de mesures intensives coordonnées en forêt des Landes et en forêt de Rambouillet par chromatographie en phase liquide couplée à la spectrométrie de masse à temps de vol, dans le but de mieux comprendre les interactions biosphère-atmosphère. Le second volet s’est intéressé aux marqueurs atmosphériques en phase particulaire et plus spécifiquement aux limites de leur utilisation comme traceurs de sources et de processus atmosphériques de l’aérosol, en lien avec l’importance des processus (photo-) chimiques hétérogènes, très peu documentés jusqu’ici. Ainsi, la réactivité à l’interface gaz-particule de 6 traceurs (i.e. les acides térébique, terpénylique, pinonique, pinique, β-caryophyllinique et le MBTCA) issus de l’oxydation de l’α- et du β-pinène ainsi que du β-caryophyllène, a été investiguée avec les radicaux hydroxyles, l’ozone ou encore par photodégradation, avec l’objectif de déterminer les temps de vie atmosphériques de ces différents composés
Among the main environmental issues, secondary atmospheric aerosols, whose emissions cannot be regulated, have been the focus of much attention for several years because of their impact on both climate change and air quality. The aim of this work was to study the main tracers of secondary organic aerosols (SOA) produced by the oxidation of terpenes emitted by vegetation. Two complementary aspects were studied experimentally both on the field and in laboratory. The first one focused on the chemical characterisation at the molecular scale of atmospheric particles collected during intensive field campaigns in the Landes and Rambouillet forests, using liquid chromatography coupled with time-of-flight mass spectrometry, to better understand biosphere-atmosphere interactions. The second part dealt with atmospheric markers in the particulate phase, and more specifically with the limitations of their use as tracers of aerosol sources as well as formation and fate processes, related to heterogeneous (photo-)chemical degradation, which has been very poorly documented to date. Thus, the reactivity at the gas-particle interface of 6 tracers (i.e. terebic, terpenylic, pinonic, pinic, β-caryophyllinic acids and MBTCA) generated from the oxidation of α- and β-pinene as well as β-caryophyllene, was investigated with hydroxyl radicals, ozone or by photodegradation, to determine their atmospheric lifetimes

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Rimetz, Juliette. « Les aérosols de pollution en zone urbaine et industrielle sous influence marine : physico-chimie des particules ». Phd thesis, Lille 1, 2007. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2007/50376-2007-247.pdf.

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Résumé :

Les grands ports de marchandises sont généralement proches de zones urbaines très peuplées et de zones industrielles comportant des raffineries de pétrole, des complexes métallurgiques, des cimenteries, et des transports par rail, par route et par mer. Ces activités font des domaines portuaires des sources très importantes de pollution de l'air. Les mesures de concentrations de NOx, SO2, O3 et des constituants chimiques de la matière particulaire (PM) ont été effectuées en 2005 et 2006 dans l'agglomération du port de Dunkerque dans le cadre de l'Institut lRENI. Dans des conditions de dépression atmosphérique, les vents dominants préservent l'air de la zone urbaine des émissions de la zone d' activité. Par contre dans des conditions anticycloniques, la faible dispersion ainsi que les phénomènes de brise de mer concentrent les émissions locales. Les analyses chimiques effectuées sur des échantillons de PM prélevées en fonction du diamètre aérodynamique (Da) des particules montrent que les ions (Na+, NH4+, Cl-, NO3-, SO4²), les éléments métalliques (Fe, Zn, Pb, Cd, etc. . . ) et les composés organiques (EC, OC) sont associés à des particules sub- et/ou supermicroniques. Les imageries Raman et d'émission X (MEBE-EDS) sont obtenues sur des particules individuelles des fractions 1

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Dagher, Zeina. « Recherche in-vitro des mécanismes physiopathologiques impliqués dans la toxicité pulmonaire d'un aérosol (PM2,5) d'origine urbano-industrielle prélevé dans l'agglomération dunkerquoise ». Littoral, 2006. http://www.theses.fr/2006DUNK0153.

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Résumé :

Les preuves d'une relation causale entre les variations, à court terme, des niveaux actuels de pollution atmosphérique et l'incidence de la mortalité et de la morbidité par pathologies cardiopulmonaires se sont accumulées au cours de la dernière décennie. En dépit de nombreuses recherches, les mécanismes sous-jacents responsables des effets néfastes des aérosols sur la santé demeurent encore peu connus. La composition chimique de l'aérosol est un facteur prépondérant à intégrer à toute étude toxicologique. Dans l'optique d'une meilleure compréhension des phénomènes impliqués dans la toxicité des polluants atmosphériques, une étude a dons été initiée à partir d'un aérosol collecté dans la ville de Dunkerque. Ses caractéristiques physiques et chimiques ont été déterminées et ont révélé que sa granulométrie était de 92,15% < 2,5µm, et que des constituants organiques (composés organiques volatils, hydrocarbures aromatiques polycycliques, etc. ) étaient absorbés à la surface des particules (surface spécifique : 1 m²/g), en interaction avec divers éléments inorganiques (Al, Ca, Fe, K, Na, Mg, Pb, etc. ). Après avoir évalué sa cytotoxicité dans un modèle de cellules embryonnaires d'épithélium pulmonaire humain (L132) en culture, nous avons montré que cet aérosol pouvait provoquer, de manière dépendante de la concentration et/ou du temps, l'apparition d'un stress oxydant, le développement d'une réponse inflammatoire via l'activation du facteur de transcription nuclear factor-kappa B, et l'induction de la mort cellulaire par apoptose. Ce travail suggère donc que ces mécanismes physiopathologiques pourraient jouer un rôle dans la toxicité pulmonaire d'un aérosol anthropogénique
Detailed knowledge on the effects of air pollutants on human health is a prerequisite for the development of effective policies to reduce the adverse impact of ambient air. However, the majority of toxicological studies published on air pollution Particulate Matter (PM) toxicity have been conducted using complex mixtures, yet their physical and chemical characteristics are usually not well established. The underlying mechanismes of PM-related health effects are still incompletely understood, but a hypothesis currently under investigation is that many of the adverse health effects may derive from oxidative stress, initiated by the formation of reactive oxygen species within affected cells. In this work, we focused also our attention on the capacity of PM to induce cytotoxic, oxidative stress, inflammatory, and apoptotic response in embryonic human epithelial lung cells (L132) in culture. PM were collected in Dunkerque, a French seaside city. Their size distribution showed that 92,15% < 2. 5µm and their specific surface area (1 m²/g) allowed the absorption of organic chemicals (i. E. Volatile organic compounds, polycyclic aromatic hydrocarbons, etc. ) into inorganic elements (i. E. Fe, Al, Ca, Na, K, Mg, Pb, etc. ). Their cytotoxicity was assessed in L132 cells. In PM-exposed L132 cells, there was concentration and/or time-dependent induction of oxidative stress conditions, an inflammatory response through nuclear factor-kappa B activation, an apoptotic events. Taken together, these findings suggested that all these underlying mechanisms of action proceeded cytotoxicity in PM-exposed L132 cells

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Chesnoiu, Gabriel. « Environnement solaire et pollutions atmosphériques particulaires en région Hauts-de-France : évolution récente et scénarios futurs ». Electronic Thesis or Diss., Université de Lille (2022-....), 2023. http://www.theses.fr/2023ULILR061.

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Le rayonnement solaire incident en surface, principale source d'énergie pour la vie sur Terre et pour la ressource photovoltaïque, présente de fortes variabilités spatio-temporelles en raison notamment de l'influence des propriétés de l'atmosphère.L'objectif principal de cette thèse est d'analyser la variabilité récente et l'évolution future de l'environnement solaire en région Hauts-de-France (HdF), caractérisée par une forte influence de conditions nuageuses et des niveaux significatifs de pollution particulaire.Nous utilisons d'abord les mesures coïncidentes continues des propriétés optiques des aérosols et du rayonnement solaire incident à la surface effectuées à Lille entre 2010 et 2022. La mise au point d'une classification des conditions d'ensoleillement en trois catégories (ciel clair, ciel nuageux avec soleil visible ou non) permet d'obtenir des climatologies de l'environnement solaire par type de situations. Par ailleurs, l'utilisation d'une décomposition multivariée basée sur des simulations du transfert radiatif permet d'analyser l'influence de la variabilité des nuages et des aérosols atmosphériques sur celle de l'environnement solaire mesurée à Lille. Le printemps et l'été, deux saisons clefs en termes de ressource solaire, sont marquées par des conditions moins nuageuses et des concentrations en aérosols élevées. Au printemps, l'effet des aérosols est maximum, avec une réduction du flux global incident de l'ordre de -9 W/m² en moyenne (-23 W/m², en l'absence de nuages dans la direction du Soleil). Les aérosols modifient considérablement la partition entre le flux direct et diffus, augmentant la proportion de diffus d'un facteur 2 en moyenne en ciel clair. A Lille, notre analyse met également en évidence une tendance sur la période d'étude à l'augmentation des flux global et direct (de l'ordre de +4 W/m²/an) pour ces deux saisons, en lien notamment avec une diminution de la fréquence des conditions nuageuses.Afin d'étendre spatialement l'étude menée à Lille à l'ensemble de la région HdF et ses environs, nous utilisons les simulations climatiques du modèle régional ALADIN-Climat incluant le schéma d'aérosol TACTIC. L'analyse d'un premier jeu de simulations en mode HINDCAST sur la période 2010-2020 montre des scores de comparaisons satisfaisants avec les mesures de flux et d'aérosols effectuées sur plusieurs sites de notre zone d'étude. Cette approche met également en évidence un maximum d'ensoleillement et de flux global au printemps et en été, en particulier sur le sud de la région d'étude, la Manche et la Mer du Nord, ainsi que des niveaux particulièrement élevés d'aérosols sur le Bénélux et la région HdF. De plus, la tendance récente à l'augmentation du flux global mesurée à Lille en lien avec la diminution de la fréquence des conditions nuageuses, est confirmée par ALADIN-Climat sur une large part de la région.Enfin, nous analysons, à l'aide de trois jeux supplémentaires de simulations d'ALADIN-Climat en mode climatique, l'évolution future possible, au printemps et en été, de l'environnement solaire aux horizons 2050 et 2100, par rapport à la période 2005-2014, pour deux scénarios climatiques CMIP6 contrastés. Pour le scénario SSP1-1.9 relativement optimiste, ALADIN-Climat projette une augmentation du flux global au printemps et en été en 2100, en particulier sur l'Angleterre et l'est de la zone d'étude, en lien avec une diminution coïncidente de la fraction nuageuse et des aérosols. Pour le scénario SSP3-7.0 plus pessimiste, ALADIN-Climat simule au contraire une diminution significative du flux global sur l'ensemble de la zone pour les deux saisons, en lien avec une augmentation des aérosols et de la vapeur d'eau. En été, ALADIN-Climat simule une diminution de la couverture nuageuse qui compense, plus en 2050 qu'en 2100, ces premiers effets. Au printemps, les simulations projettent au contraire une augmentation de la couverture nuageuse, qui accentue la diminution du flux global dès 2050
The solar radiation incident at the surface, primary source of energy for life on Earth and for photovoltaic resources, exhibits strong spatiotemporal variabilities, mainly due to the influence of atmospheric properties.The main objective of this thesis is to analyze the recent variability and future evolution of the solar environment in the Hauts-de-France region (HdF), which is characterized by a strong influence of cloudy conditions and significant levels of particulate pollution.We first use continuous coincident measurements of aerosol optical properties and incident solar radiation at the surface conducted in Lille between 2010 and 2022. The development of a classification of sunshine conditions into three categories (clear sky, cloudy sky with visible or non-visible sun) allows us to obtain solar environment climatologies for the different situations. Furthermore, the use of a multivariate decomposition based on radiative transfer simulations allows us to analyze the influence of cloud and atmospheric aerosol variability on the measured solar environment in Lille. Spring and summer, two key seasons in terms of solar resource, are marked by less cloudy conditions and high aerosol concentrations. In spring, the aerosol direct radiative effect is maximum, with an average reduction of the incident global irradiance of about -9 W/m² (-23 W/m² in the absence of clouds in the direction of the Sun). Aerosols significantly alter the partition between direct and diffuse solar radiation, increasing the proportion of diffuse irradiance by a factor of 2 on average under clear skies. In Lille, our analysis also highlights a trend over the study period of increasing global and direct solar flux (approximately +4 W/m²/year) for these two seasons, in connection with a decrease in the frequency of cloudy conditions.To spatially extend the study conducted in Lille to the entire HdF region and its surroundings, we use climate simulations from the ALADIN-Climat regional model, which includes the TACTIC aerosol scheme. Analysis of a first set of HINDCAST simulations for the period 2010-2020 shows satisfactory comparisons with flux and aerosol measurements from several sites in our study area. This approach also highlights maximum sunshine and global flux in spring and summer, especially in the southern part of the study region, the English Channel, and the North Sea, as well as particularly high levels of aerosols over the Benelux and the HdF region. Furthermore, the recent increasing trend of the global irradiance measured in Lille due to the decrease in the frequency of cloudy conditions is confirmed by ALADIN-Climat over a large part of the region. Finally, using three additional sets of ALADIN-Climat simulations in climate mode, we analyze the possible future evolution, in spring and summer, of the solar environment in 2050 and 2100 compared to the period 2005-2014 for two contrasting CMIP6 climate scenarios. For the relatively optimistic SSP1-1.9 scenario, ALADIN-Climat projects an increase in global flux in spring and summer in 2100, especially over England and the eastern part of the study area, in connection with a coincident decrease in cloud cover and aerosols. For the more pessimistic SSP3-7.0 scenario, ALADIN-Climat simulates, on the contrary, a significant decrease in global flux across the entire region for both seasons, in connection with an increase in aerosols and water vapor. In summer, ALADIN-Climat simulates a decrease in cloud cover that compensates for these initial effects, more so in 2050 than in 2100. In spring, the simulations project an increase in cloud cover, which amplifies the decrease in global flux as early as 2050

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Ioannidis, Eleftherios. « Local and remote sources of Arctic air pollution ». Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2022. https://theses.hal.science/tel-03889862.

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Résumé :

La région arctique se réchauffe plus rapidement que toute autre région de la planète en raison de l’effet des gaz à effet de serre, notamment le CO2, et des forçeurs climatiques à courte durée de vie d’origine anthropique, comme le carbone suie (BC). Au cours des 20 à 30 dernières années, les émissions anthropiques lointain au-dessus des régions de latitude moyenne ont diminué. Les émissions anthropiques dans l’Arctique y contribuent également et pourraient augmenter à l’avenir et influencer davantage la pollution atmosphérique et le climat de l’Arctique. Les émissions naturelles, telles que les aérosols d’origine marine, pourraient également augmenter en raison du changement climatique en cours. Cependant, les processus et les sources qui influencent les aérosols et les gaz traces dans l’Arctique sont mal quantifiés, surtout en hiver. Dans cette thèse, des simulations quasi-hémisphériques et régionales sont réalisées à l’aide du modèle Weather Research Forecast, couplé à la chimie (WRF-Chem). Le modèle est utilisé pour étudier la composition atmosphérique sur la région Arctique et lors de deux campagnes de terrain, l’une au nord de l’Alaska à Barrow, Utqiagvik en janvier et février 2014 et la seconde à Fairbanks, au centre de l’Alaska en novembre et décembre 2019 lors de la campagne française pré-ALPACA (Alaskan Layered Pollution And Chemical Analysis). Tout d’abord, les aérosols inorganiques et les aérosols de sel marin (SSA) modélisés sont évalués sur des sites arctiques pendant l’hiver. Ensuite, le modèle est amélioré en ce qui concerne les traitements des SSA, après évaluation par rapport aux données de la campagne de Barrow, et leur contribution à la charge totale d’aérosols dans la région arctique est quantifiée. Une série d’analyses de sensibilité est effectuée sur le nord de l’Alaska, révélant des incertitudes du modèle dans les processus influençant les SSA dans l’Arctique, tels que la présence de glace de mer et de chenaux ouverts. Ensuite, une analyse de sensibilité est effectuée pour étudier les processus et les sources qui influencent le BC hivernale dans l’ensemble de l’Arctique et au nord de l’Alaska, en se concentrant sur les traitements de dépôt et les émissions régionales. Des variations de la sensibilité du modèle aux dépôts humides et secs sont constatées dans tout l’Arctique et pourraient expliquer les biais du modèle. Dans le nord de l’Alaska, les émissions régionales provenant de l’extraction pétrolière contribuent de manière importante au BC observée. Les résultats du modèle sont également sensibles aux schémas de paramétrisation de la couche limite. Troisièmement, la version améliorée du modèle est utilisée pour étudier la contribution des sources régionales et locales à la pollution atmosphérique dans la région de Fairbanks pendant l’hiver 2019. En utilisant des émissions actualisées, le modèle donne de meilleurs résultats pour l’hiver 2019 que pour l’hiver 2014, lorsqu’on le compare aux observations effectuées sur des sites de fond en Alaska. Les sous-estimations des aérosols modélisés de BC et de sulfate s’expliquent en partie par le manque d’émissions anthropiques locales et régionales. Dans le cas du sulfate , des mécanismes supplémentaires de formation d’aérosols secondaires dans des conditions sombres/froides doivent également être pris en compte
The Arctic region is warming faster than any other region on Earth due to the effect of greenhouse gases, notably CO2, and short-lived climate forcers of anthropogenic origin, such as black carbon (BC). Over the last 20-30 years, remote anthropogenic emissions over mid-latitude regions have been decreasing. Anthropogenic emissions within the Arctic are also contributing and might increase in the future and further affect Arctic air pollution and climate. Natural emissions, such as sea-spray aerosols, also might increase due to on-going climate change. However, the processes and sources influencing Arctic aerosols and trace gases are poorly quantified, especially in wintertime. In this thesis, quasi-hemispheric and regional simulations are performed using the Weather Research Forecast model, coupled with chemistry (WRF-Chem). The model is used to investigate atmospheric composition over the wider Arctic and during two field campaigns, one in northern Alaska at Barrow, Utqiagvik in January and February 2014 and the second in Fairbanks, central Alaska in November and December 2019 during the French pre-ALPACA (Alaskan Layered Pollution And Chemical Analysis) campaign. First, modelled inorganic and sea-spray (SSA) aerosols are evaluated at remote Arctic sites during wintertime. Then, the model is improved with respect to SSA treatments, following evaluation against Barrow field campaign data, and their contribution to the total aerosol burden within the Arctic region is quantified. A series of sensitivity runs are performed over northern Alaska, revealing model uncertainties in processes influencing SSA in the Arctic such as the presence of sea-ice and open leads. Second, a sensitivity analysis is performed to investigate processes and sources influencing wintertime BC over the wider Arctic and over northern Alaska, with a focus on removal treatments and regional emissions. Variations in model sensitivity to wet and dry deposition is found across the Arctic and could explain model biases. Over northern Alaska, regional emissions from petroleum extraction are found to make an important contribution to observed BC. Model results are also sensitive to planetary boundary layer parameterisation schemes. Third, the improved version of the model is used to investigate the contribution of regional and local sources on air pollution in the Fairbanks area in winter 2019. Using up-to-date emissions, the model performs better in winter 2019 than in winter 2014, when compared to observations at background sites across Alaska. Underestimations in modelled BC and sulphate aerosols can be partly explained by lacking local and regional anthropogenic emissions. In the case of sulphate, additional secondary aerosol formation mechanisms under dark/cold conditions also need to be considered

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Tidiga, Mariam. « Contenu et variabilité des aérosols de la stratosphère : impact des éruptions volcaniques sur la période 2013-2019 ». Electronic Thesis or Diss., Orléans, 2021. http://www.theses.fr/2021ORLE2011.

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Les grandes éruptions volcaniques affectent le climat en injectant du dioxyde de soufre gazeux dans la stratosphère qui se transforme en aérosols sulfatés. Ces aérosols ont le pouvoir de réchauffer la stratosphère entraînant un refroidissement de la troposphère en réfléchissant le rayonnement solaire. Depuis l’éruption du Pinatubo en 1991, qui a entraîné un refroidissement global de 0,4◦C, les observations ont montré que la stratosphère a été régulièrement impactée par des éruptions volcaniques de magnitude modérée à l’échelle de l’hémisphère, mais que ces événements ont été moins bien documentés dans les tropiques. Des simulations par le modèle global WACCM-CARMA incluant les cycles chimiques et microphysiques du soufre, ont été effectuées durant nos travaux de thèse pour étudier la variabilité de la teneur en aérosols stratosphériques dans les tropiques sur la période 2013-2019. Il ressort des simulations que les événements volcaniques de la période (Kelud, Calbuco, Ambae, Raikoke et Ulawun) ont influencé de manière significative la couche d’aérosols dans les tropiques, soit par injection directe, soit par transport depuis des latitudes éloignées
Large volcanic eruptions affect the climate by injecting sulphur dioxide gas into the stratosphere which is converted to sulphate aerosols. These aerosols have the power to warm the stratosphere, cooling the troposphere by reflecting solar radiation. Since the Pinatubo eruption in 1991, which resulted in a global cooling of 0.4◦C, observations have shown that the stratosphere has been regularly impacted by volcanic eruptions of moderate magnitude on a hemispheric scale, but that these events have been less well documented in the tropics. During our research, we carried out simulations by the global model WACCM-CARMA, including chemical and microphysical cycles of Sulphur to study the variability of stratospheric aerosol content in the tropics over the period 2013-2019. The simulations show that the volcanic events of the period (Kelud, Calbuco, Ambae, Raikoke and Ulawun) have significantly influenced the aerosol layer in the tropics, either by direct injection or by transport from distant latitudes

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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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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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Zhang, Yuan. « Impacts of anthropogenic aerosols on the terrestrial carbon cycle ». Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2020. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=https://theses-intra.sorbonne-universite.fr/2020SORUS123.pdf.

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Il est reconnu que les aérosols atmosphériques d’origine anthropique ont eu un impact significatif sur le système climatique au cours des dernières décennies via leurs interactions avec le rayonnement et les nuages. Outre ces processus physiques bien connus mais mal compris, des études récentes ont fait état de fortes influences des aérosols sur le cycle du carbone, en particulier sur sa composante terrestre. Les changements du cycle du carbone vont alors modifier le climat par le biais de la rétroaction climat-carbone. On ne sait toujours pas bien dans quelle mesure les aérosols anthropiques perturbent le cycle du carbone terrestre. Cette thèse vise à quantifier et à attribuer les impacts des aérosols anthropiques sur le cycle terrestre en utilisant une approche de modélisation. Au chapitre 2, un ensemble de simulations « hors ligne » utilisant le modèle de surfaces continentales ORCHIDEE forcé par les champs climatiques de différents modèles climatiques de la génération CMIP5 ont été réalisées pour étudier les impacts des aérosols anthropiques sur le cycle du carbone terrestre au travers de leurs impacts sur le climat. Les résultats indiquent une augmentation du puits de carbone terrestre de 11,6 à 41,8 PgC cumulé entre 1850 et 2005 en raison des aérosols anthropiques. L'augmentation de la production nette du biome (net biome production, NBP) se situe principalement dans les tropiques et les latitudes moyennes de l’hémisphère nord. Le refroidissement induit par les aérosols est le principal facteur à l'origine de cette évolution de la NBP. Aux hautes latitudes, le refroidissement induit par les aérosols a provoqué une diminution plus forte de la production primaire brute (gross primary production, GPP) que de la respiration totale de l'écosystème (total ecosystem respiration, TER), ce qui a entraîné une baisse de la NBP. Aux latitudes moyennes, la diminution de la TER due au refroidissement est plus forte que celle de la GPP, ce qui entraîne une augmentation nette de la NBP. Aux basses latitudes, la NBP a également augmenté en raison de l'augmentation de la GPP due au refroidissement, mais la diminution des précipitations régionales en réponse aux émissions d'aérosols anthropiques peut annuler l'effet de la température. Comme les modèles de climat sont actuellement en désaccord sur la manière dont les émissions d'aérosols affectent les précipitations tropicales, la modification des précipitations en réponse aux aérosols devient la principale source d'incertitude dans les changements de flux de C causés par les aérosols. Les résultats suggèrent qu'une meilleure compréhension et simulation de la manière dont les aérosols anthropiques affectent les précipitations dans les modèles de climat est nécessaire pour une attribution plus précise des effets des aérosols sur le cycle du carbone terrestre. Le chapitre 3 présente le développement et l'évaluation d'une nouvelle version du modèle ORCHIDEE appelé ORCHIDEE_DF. Par rapport à la version standard d’ORCHIDEE, ORCHIDEE_DF comprend un nouveau module de partitionnement de la lumière pour séparer le rayonnement solaire descendant en ses composantes directe et diffuse, ainsi qu'un nouveau module de transfert radiatif pour simuler la transmission du rayonnement diffus et direct dans la canopée, et différentier l'absorption de la lumière parles feuilles éclairées et ombragées. Le nouveau modèle ORCHIDEE_DF a été évalué à l'aide d'observations de flux par la méthode « eddy covariance » provenant de 159 sites de mesures sur le globe
Anthropogenic atmospheric aerosols have been recognized to have significantly affected the climate system through their interactions with radiation and cloud during the last decades. Besides these well-known butpoorly-understood physical processes in the atmosphere, recent studies reported strong influences of aerosols on the carbon cycle, especially its terrestrial component. The changes in carbon cycle will further alter the climate through the climate-carbon feedback. It remains uncertain how much anthropogenic aerosols perturb the land carbon cycle. This thesis aims to quantify and attribute the impacts of anthropogenic aerosols on the terrestrial cycle using a modeling approach. In Chapter 2, a set of offline simulations using the ORCHIDEE land surface model driven by climate fields from different CMIP5 generation climate models were performed to investigate the impacts of anthropogenic aerosols on the land C cycle through their impacts on climate. The results indicate an increased cumulative land C sink of 11.6-41.8 PgC during 1850-2005 due to anthropogenic aerosols. The increase in net biome production (NBP) is mainly found in the tropics and northern mid latitudes. Aerosol-induced cooling is the main factor driving this NBP changes. At high latitudes, aerosol-induced cooling caused a stronger decrease in gross primary production (GPP) than in total ecosystem respiration (TER), leading to lower NBP. At mid latitudes, cooling‐induced decrease in TER is stronger than for GPP, resulting in a net NBP increase. At low latitudes, NBP was also enhanced due to the cooling‐induced GPP increase, but regional precipitation decline in response to anthropogenic aerosol emissions may negate the effect of temperature. As climate models currently disagree on how aerosol emissions affect tropical precipitation, the precipitation change in response to aerosols becomes the main source of uncertainty in aerosol-caused C flux changes. The results suggest that better understanding and simulation of how anthropogenic aerosols affect precipitation in climate models is required for a more accurate attribution of aerosol effects on the terrestrial carbon cycle

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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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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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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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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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Lasserre, Frédéric. « Modélisation du cycle d'aérosols naturels et anthropiques en Asie orientale ». Phd thesis, Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00691228.

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Cette thèse est une contribution au thème crucial de l'impact climatique de la matière particulaire dans l'atmosphère, dont on soupçonne qu'il pourrait être du même ordre que l'effet de serre des gaz, mais peut-être de signe opposé. L'outil central de ce travail est le modèle météorologique RAMS. Ce travail exploite les rares données de terrain disponibles dans cette région, données indispensables pour la validation des calculs par modèle. Sur la base d'un DPM validé en Afrique, nous proposons ainsi un cadastre d'émission éolienne de poussières désertiques 1°X1° recouvrant les zones désertiques et semi-arides en Mongolie et Chine du Nord. Cette source est validée par l'étude d'une forte tempête de poussieres minérales datant d'Avril 1998. Nous montrons ensuite son aptitude à restituer en détail un épisode de tempête de sable enregistré au printemps 2002 en un site expérimental de la campagne ACE-ASIA. Enfin nous couplons le transport atmosphérique des poussières désertiques issues de ce cadastre avec les émissions de certains des gaz et aérosols les plus représentatifs des émissions anthropiques de polluants en Asie de l'Est. Les processus de transport et de chimie très simplifiés appliqués aux BC (particules carbonées) et au SO2 aboutissent à des mélanges et des captures quantifiables de sulfates par les poussières minérales. Les calculs d'épaisseurs optiques caractéristiques de chaque polluant dans les mélanges sont en bon accord avec les données photométriques (Lidar, AERONET, etc.) et permettent de conclure que le parti pris de notre méthode simplificatrice donne une approche des observations à la fois correcte et aisément interprétable par le nombre réduit des paramètres choisis

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Guyot, Gwennolé. « Caractérisation des propriétés microphysiques des nuages et de l'interaction aérosol-nuage en Arctique à partir de mesures in-situ au sol pendant la campagne CLIMSLIP-NyA, Svalbard ». Thesis, Clermont-Ferrand 2, 2016. http://www.theses.fr/2016CLF22699/document.

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La région arctique est particulièrement sensible au changement climatique. Aux latitudes polaires, les nuages arctiques ont un effet important sur le bilan radiatif à la surface. La première partie de ce travail est constitué de l’intercomparaison instrumentale au sol à la station PUY en Mai 2013. Les mesures ont montré une bonne corrélation entre les diamètres effectifs et les distributions en taille des gouttelettes d’eau obtenus par les instruments, mais avec des biais systématiques sur les concentrations. Ces biais ont été reliés à l’estimation du volume d’échantillonnage et nous avons donc proposé une méthode consistant à normaliser les données par rapport à un instrument qui réalise des mesures intégrées. D’autre part, le FSSP et le FM ont fait l’objet d’expériences visant à évaluer l’influence de l’angle de déviation par rapport au vent extérieur et de la vitesse du vent. La seconde partie de ce travail a pour objet la campagne de mesure qui s’est déroulée à la station du Mont-Zeppelin, Ny-Alesund, Svalbard, de Mars à Mai 2012 dans le cadre du projet CLIMSLIP. Une comparaison a été effectuée entre un cas « pollué », avec des masses d’air provenant d’Asie de l’Est et d’Europe, et un cas « propre », dont les sources d’aérosols sont majoritairement locales et ne dépassent pas l’Europe du Nord. Les résultats ont montré que le cas pollué possède des concentrations en BC, aérosols et gouttes plus élevées, un mode accumulation plus important, un diamètre de gouttes plus faible et une fraction d’activation plus élevée. Enfin, le premier et le second effet indirect des aérosols ont pu être quantifiés
The arctic region is especially sensitive to climate change. At high latitudes, arctic clouds have an important effect on the surface radiative budget. The first part of this work consists in a ground based cloud instrumentation intercomparison in the PUY station in May 2013. The measurements showed a good correlation between the effective diameters and the droplet size distributions obtained by the instruments, but with a systematical bias on the concentrations. These biases have been relied to the assessment of the sampling volume and we thus proposed a methodology to standardize the data according to an ensemble of particles probe. Moreover, the FSSP and the FM have been the subject of experiments to assess the influence of the deflection angle according to exterior wind and the wind speed. The second part of this work is about the measurement campaign at the Mount-Zeppelin station, Ny-Alesund, Svalbard, from March to May 2012 in the frame of the CLIMSLIP project. A comparison has been performed between a « polluted » case, with air masses coming from East Asia and Europe, and a « clean » case, where the aerosol sources are predominantly local and do not exceed the northern Europe. The results showed that the polluted case possessed higher concentrations in BC, aerosols and drops, an accumulation mode more important, weaker droplet diameters and higher activation fraction. Finally, the first and second aerosol indirect effects have been quantified

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Jacob, Florence. « Génération contrôlée et détermination de l'impact toxicologique des aérosols organiques secondaires ». Electronic Thesis or Diss., Université de Lille (2022-....), 2023. http://www.theses.fr/2023ULILS078.

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L'exposition chronique aux particules atmosphériques d’un diamètre inférieur à 2,5 μm (PM2,5) à des concentrations supérieures au niveau recommandé par l'organisation mondiale de la santé est à l’origine de la survenue et/ou l’aggravation de pathologies respiratoires, cardiovasculaires, neurologiques, voire de cancers. Des valeurs seuils réglementaires ont été définies concernant la concentration massique ambiante des PM2,5. Cependant, ces valeurs ne tiennent pas compte de l’impact des variations de la composition chimique des particules sur les effets biologiques induits. Une attention particulière a été portée dans la littérature sur plusieurs composés reconnus comme nocifs tels que les métaux et les hydrocarbures aromatiques polycycliques qui ont pour certains étés réglementés. Néanmoins, d’autres constituants sont encore, à ce jour, peu étudiés alors qu’ils pourraient jouer aussi un rôle important dans la toxicité particulaire. Il s’agit notamment des aérosols organiques secondaires (AOS) qui constituent une fraction chimique majeure des PM2,5 et peuvent représenter jusqu'à 90% de leur masse de matière organique. Ils sont formés par réaction/oxydation/condensation de composés organiques volatils (COV) dans l'atmosphère. Une hausse de la concentration des AOS en air ambiant est attendue dans le futur en raison de l'augmentation concomitante des émissions de précurseurs de COV et de la capacité oxydante de l'atmosphère liés au changement climatique. Dans ce contexte, ce projet de thèse a consisté, dans un premier temps, à générer des AOS modèles résultant de l'oxydation de deux COV largement présents dans l'atmosphère, l'un d'origine biogénique, le limonène, et l'autre d'origine anthropique, le m-xylène. L’ozonolyse du limonène et la photooxydation du m-xylène ont été respectivement réalisées dans un réacteur à écoulement et une chambre de simulation. 2 types d’oxydation ont été testés pour la synthèse des AOS biogéniques : l’une avec une concentration faible et l’autre avec une concentration forte d’ozone. Les phases particulaires ont été ensuite caractérisées en termes de granulométrie (particules quasi-ultrafines de quelques centaines de nm), de masse et de composition chimique (fonctions hydroxyles, carbonyles, acides carboxyliques, oligomères, pour le limonène ; nitrophénols, dimères pour le xylène). Dans un second temps, le potentiel oxydant intrinsèque (PO) des AOS biogéniques et anthropiques générés a été évalué, de même que leur impact toxicologique, en termes de stress oxydant et d’effets inflammatoires, sur un modèle de cellules épithéliales bronchiques humaines immortalisées (BEAS-2B). Les résultats obtenus ont montré que, parmi les AOS biogéniques, ceux produits avec une faible concentration d’ozone présentent un PO et une réponse antioxydante plus marqués. Par ailleurs, nos résultats indiquent également que, comparés à ces AOS biogéniques, les AOS issus de la photo-oxydation du m-xylène ont un PO plus élevé et présentent une cytotoxicité et une activation des défenses antioxydantes plus importantes. De plus, des lésions oxydatives sur les protéines et l’ADN ont également été détectées dans les cellules exposées à ces AOS. Globalement, les résultats issus de ce projet permettent d’améliorer la connaissance de la composition chimique de la phase particulaire de ces AOS modèles et apportent de nouvelles connaissances sur les mécanismes impliqués dans leur toxicité pulmonaire
Chronic exposure to atmospheric particles with a diameter less than 2.5 μm (PM2.5) at concentrations exceeding the levels recommended by the World Health Organization is responsible for the onset and/or exacerbation of respiratory, cardiovascular, neurological, and even cancer-related diseases. Regulatory threshold values have been defined regarding the ambient mass concentration of PM2.5, but these values do not take into account the impact of variations in the chemical composition of particles on induced biological effects. Special attention has been given in the literature to certain recognized harmful compounds such as metals and polycyclic aromatic hydrocarbons, some of which have been regulated. Nevertheless, other compounds are still poorly studied to date, even though they could also play an important role in particulate toxicity. This includes secondary organic aerosols (SOA), which constitute a major chemical fraction of PM2.5 and can represent up to 90% of their organic matter mass. They are formed through the reaction/oxidation/condensation of volatile organic compounds (VOCs) in the atmosphere. A rise in ambient SOA concentration is expected in the future due to the simultaneous increase in VOC precursor emissions and the oxidizing capacity of the atmosphere related to climate change. In this context, the present project first consisted in generating model SOA resulting from the oxidation of two VOCs that are widely present in the atmosphere, one of biogenic origin, limonene, and the other of anthropogenic origin, m-xylene. Limonene ozonolysis and m-xylene photooxidation were respectively carried out in a flow reactor and a simulation chamber. Two types of oxidations were tested for biogenic SOA synthesis: one with low ozone concentration and the other with high ozone concentration. The particulate phases were then characterized in terms of size (few hundred nm), mass, and chemical composition (hydroxyl, carbonyl, carboxylic acid functions, oligomers for limonene; nitrophenols, dimers for xylene). In a second step, the intrinsic oxidative potential (OP) of the generated biogenic and anthropogenic SOA was evaluated, as well as their toxicological impact in terms of oxidative stress and inflammatory effects on a model of immortalized human bronchial epithelial cells (BEAS-2B). The results obtained showed that among the biogenic SOA, those produced with low ozone concentration exhibit a more pronounced OP and antioxidant response. Furthermore, our results also indicate that, compared to these biogenic SOA, SOA resulting from m-xylene photooxidation have a higher OP and display greater cytotoxicity and activation of antioxidant defenses. In addition, oxidative damage to proteins and DNA was also detected in cells exposed to these SOA. Overall, the results from this project contribute to improving our knowledge on the chemical composition of SOA particulate phase and provide new insights into the mechanisms involved in their pulmonary toxicity

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Assamoi, Abé Yapo Eric-Michel. « Emissions anthropiques d'aérosols carbonés en Afrique en 2005 et en 2030 : élaboration d'inventaires et évaluation ». Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00585492.

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La croissance démographique rapide que connait le continent africain ces dernières décennies ainsi que l'exode rural, tendent de plus en plus à concentrer dans quelques mégapoles (e.g. Abidjan) une grande partie des activités nationales polluantes (transports, industries,...), en plus du développement des activités pétrolières et minières le long des côtes du Golfe de Guinée. De même, les combustions de biofuels sont largement répandues pour les besoins domestiques. Tout ceci contribue à des émissions anthropiques considérables et croissantes d'aérosols de combustion dont les inventaires sont encore très imparfaitement connus sur le continent. L'objectif premier de cette thèse a permis de mettre en évidence et de mieux caractériser les émissions de carbone suie et de carbone organique primaire associées à l'utilisation des véhicules deux roues, un mode essentiel de transport dans certains pays en Afrique de l'Ouest. Par la suite, j'ai développé deux nouveaux inventaires d'émissions de carbone suie et de carbone organique primaire à l'échelle de l'Afrique pour les années 2005 et 2030, afin de réviser et de mettre à jour les données de l'inventaire global de Junker and Liousse (2008) de 2005. Enfin, nous avons simulé les concentrations ambiantes à partir des données de nos nouveaux inventaires 2005 et 2030 à l'aide du modèle global TM5. Ce modèle peut simuler de manière satisfaisante les concentrations en zones rurales, moins bien en zones urbaines. En outre, pour les épaisseurs optiques, le modèle fournit des ordres de grandeur satisfaisants avec un positionnement encore imparfait des maxima en Afrique de l'Ouest et en Afrique Centrale. Pour l'albédo de simple diffusion, nos résultats sont encourageants, sachant que le carbone suie et le carbone organique sont seuls pris en compte dans notre version du modèle global TM5.

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Khlaifi, Anis. « Estimation des sources de pollution atmosphérique par modélisation inversée ». Paris 12, 2007. http://www.theses.fr/2007PA120067.

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L’identification des sources de pollution et de leurs contributions à partir des mesures dans leur environnement a été traitée par deux approches, adaptées à deux problématiques différentes. Dans le premier cas, l’objectif est l’identification des sources en aveugle, par leurs profils (signatures), suivie éventuellement par la détermination de leurs contributions. Il s’agit de sources complexes, dont le profil d’émission est inconnu et comprend plusieurs espèces. C’est à travers les mesures des différentes espèces dans l’environnement, en utilisant des méthodes statistiques de reconnaissance des formes (ACP, PMF, CAH, ACPN, ACI), qu’on cherche à mettre en évidence les profils des sources. L’intérêt général de cette problématique s’inscrit dans le cadre de l’évaluation de l’impact des sources d’aérosols. Dans le deuxième cas, la différenciation entre les sources ne se fait plus par leur profil, car il s’agit d’une seule espèce chimique, et on se propose d’estimer les contributions (en termes d’émission) des sources chroniques et connues. Nous avons développé un couplage original entre le modèle gaussien de Pasquill et les algorithmes génétiques, pour résoudre le problème inverse : déterminer les émissions des sources à partir des mesures d’un réseau de surveillance de la qualité de l’air. L’estimation de ces émissions peut se faire dans un but de surveillance des sources ou bien d’inventaire et analyse des émissions. Nos résultats montrent les différentes configurations liées à l’inversion d’un modèle physique et débouchent sur le développement d’une méthodologie permettant une conception optimale d’un réseau de mesure permettant de remonter aux émissions des sources
The identification of the pollution sources and their contributions using the measures in their environment was treated by two approaches, adapted to two different problems. In the first case, the objective is the identification of the sources as a blind source separation, by their profiles (fingerprints), and the estimation of their contributions. They are complex sources, whose emission profiles are unknown and include several species. It is through the measurements of the various species in the environment, by using statistical methods of pattern recognition (PCA, PMF, HC, KPCA, ICA), that we determined the sources profiles. The general interest of these problems lies within the evaluation of the impact of the aerosols sources. In the second case, the separation among the sources is not done any more by their profile, because there is only one chemical species; in this case, the purpose is to estimate the contributions of the chronic and known sources. We developed an original coupling between the Pasquill gaussian model and the genetic algorithms, to solve the inverse problem: source emission estimation from the measurements of an air quality monitoring network. This estimation can be realized with the aim of sources monitoring or emission inventory. Our results revealed various configurations related to the inversion of a physical model and led to the development of a methodology allowing an optimal network design

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Geffroy, Sylvain. « Méthodologies de caractérisation des aérosols atmosphériques par télédétection optique ». Lyon 1, 2004. http://www.theses.fr/2004LYO10177.

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Robache, Antoine. « Caractérisation des aérosols dans l'air ambiant : application à la recherche de sources ». Lille 1, 2000. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2000/50376-2000-320-321.pdf.

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La concentration élémentaire de dix-huit éléments (Al, Ba, Ca, Cd, Cr, Cu, Fe, K, Mg, Mn, Na, Ni, Pb, S, Sr, Ti, V et Zn) et la granulométrie des particules de diamètre aérodynamique compris entre 30 nm et 10 m ont été étudiées sur un site urbain de fond industrialisé. La première étape de ces travaux est constituée par l'élaboration des procédures de prélèvement et d'analyse. Les techniques utilisées sont le prélèvement par impacteur en cascade basse pression, la minéralisation par micro-ondes et l'analyse par spectrométrie d'émission atomique induite par couplage plasma (icp-aes). La minéralisation et l'analyse des échantillons ont été validées sur des particules de références (nist srm 1648). Une campagne de mesure de huit mois a permis de mettre en évidence un comportement granulométrique constant pour la plupart des éléments. Ba, Ca, Fe, Mg, Na, Sr sont majoritairement présents dans la fraction des grosses particules (2-10 m). Cd, Pb, S, Zn se trouvent principalement dans les fines particules (0,1-2 m). Cu, K, Mn et V apparaissent dans les deux fractions. Ces résultats ont été exploités en vue d'identifier les sources à l'origine des concentrations particulaires observées. Une modélisation de type récepteur, l'analyse des cibles par composantes principales (accp), a été mise en œuvre. Elle a permis de dégager quatre sources potentielles : la remise en suspension de poussières du sol, l'aérosol marin, la formation de sulfate secondaire et une usine de production de métaux non ferreux. Des analyses en microscopie électronique à balayage environnementale ont permis de compléter ces travaux par des informations sur la morphologie et la composition élémentaire de particules individuelles.

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Cougnenc, Sylvine. « Caractérisations physique et chimique des flux d'aérosols atmosphériques et marins sur la côte méditerranéenne française ». Aix-Marseille 3, 1994. http://www.theses.fr/1994AIX30017.

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Les flux d'aerosols marins pollues transportes au-dessus de la cote mediterraneenne se caracterisent principalement par: leur repartition granulometrique faisant apparaitre les trois modes typiques de nucleation, accumulation et grosses particules, evoluant en fonction des conditions meteorologiques, et demontrant l'existence de differents processus de production: une production primaire directe liee a l'action du vent sur les surfaces marines et terrestres ( gamme 0,5-10 m), une production indirecte secondaire par conversion gaz-particules (gamme 0,01-0,5 m); une correlation directe dephasee entre la mise en place des courants atmospheriques (force et direction des vents dominants) et la concentration particulaire atmospherique sur la gamme 0,5-10 m (gros aerosols); une correlation indirecte entre les conditions meteorologiques caracterisant les vents (temperature, humidite relative, ensoleillement. . . ) et les concentrations particulaires sur la gamme 0,01-0,5 m (petits aerosols); des constituants de diverses natures evoluant en fonction des conditions meteorologiques: d'origine naturelle (cl, sio#3, hco#3), mixte (so#4#), et anthropogenes (hydrocarbures, detergents et metaux lourds)

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Curier, Lyana. « Restitution des propriétés des aérosols et validation ». Phd thesis, Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00730509.

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Les aérosols influencent le bilan radiatif global et les processus nuageux. Leurs propriétés optiques et physico-chimiques sont mesurées au sol avec une grande précision à l'échelle locale. Les satellites permettent un suivi des aérosols à des résolutions spatio-temporelles raisonnables. Deux instruments et leurs algorithmes sont utilisés pour restituer les épaisseurs optiques des aérosols au dessus des océans et des terres : un a été appliqué aux données AATSR afin de restituer l'épaisseur optique dans le visible alors que l'autre permet de restituer les propriétés optiques dans l'UV à partir de OMI. Ces algorithmes ont été développés et testés sur le Nord-Ouest de l'Europe et sur le bassin amazonien. Les cas étudiés se situaient dans des zones industrialisées avec des couches d'aérosols de forte épaisseur optique sous le vent de sources locales avec de forts gradients de concentration. Les résultats montrent une bonne restitution des concentrations en aérosols.

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Gaie-Levrel, François. « Développement d'un instrument d'analyse physico-chimique en temps réel pour l'étude de la fraction organique de l'aérosol atmosphérique : SPLAM : Single particle Laser Ablation Mass Spectrometry ». Paris 7, 2009. http://www.theses.fr/2009PA077038.

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Part omniprésente de l'atmosphère, les aérosols atmosphériques sont connus pour être impliqués dans la chimie hétérogène atmosphérique et pour leurs impacts tant climatique que sanitaire. De nos jours, ces effets sont encore mal connus notamment en raison de la caractérisation encore incomplète de la composition chimique des aérosols atmosphériques et plus particulièrement de la fraction organique secondaire (AOS). Une meilleure connaissance du cycle de vie des AOS permettrait alors de mieux comprendre leurs impacts. Ce travail de thèse, mené dans cet objectif, a consisté à développer et caractériser un instrument d'analyse de particules individuelles en temps réel pour l'étude d'AOS produits en chambre de simulation atmosphérique (CSA) complémentaire aux techniques d'analyses traditionnelles. Ce développement a porté sur les trois étapes qui composent cet instrument : (1)- un système de lentilles aérodynamiques permet d'introduire les particules au sein de l'instrument sous la forme d'un faisceau de particules peu divergent (2) - une chambre de détection optique, composée de deux laser continus à 403 nm, permet de déterminer k taille des particules détectées et de déclencher un laser excimère (KrF, 248 nm) qui permet leur vaporisation et leur ionisation (3) - un spectromètre de masse à temps de vol (TOF-MS) linéaire permet l'analyse des ions produits lors de l'impulsion du laser excimère et donc l'accès à la composition chimique des particules individuelles précédemment détectées. Finalement, les premières expériences sur des aérosols modèles ainsi que sur des AOS produits en CSA ont permis de valider le principe d'analyse particule par particule de cet instrument
Atmospheric aerosols are known to impact on human health, atmospheric chemistry and climate. To date, these effects are still poorly understood, partly due to incomplete characterisation of aerosol chemical composition, in particular its secondary organic fraction (SOA). A better comprehension of the SOA formation and ageing mechanisms allows a better understanding of these impacts. In this context, this thesis work was dedicated to the development and the characterisation of an analytical technique of individual particles in real time for the SOA studies produced in smog chamber. The three parts of the instrument were developed : (1) - an aerodynamic lens System which permits the introduction of a beam of very low divergence of particles into the instrument (2) - an optical detection chamber, composed of two continuous laser at 403 nm, which permits to size the detected particles and to trigger a KrF eximer laser (248 nm) allowing for their vaporisation and ionisation (3) a linear time-of-flight mass spectromeier (TOF-MS) which analyses the ions produced during the excimer laser pulse and therefore gives access to the chemical composition of individual particles detected in the second part of the instrument. Finally, the first experiments of some models aerosols and SOA produced in a smog chamber validated the individual particle analysis of the instrument

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Chini, Catherine. « Recherche d'un ou plusieurs marqueurs de la pollution de l'air par l'aérosol diesel ». Paris 12, 1997. http://www.theses.fr/1997PA120021.

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La revue des moyens aujourd'hui disponibles pour evaluer la proportion de l'aerosol diesel en milieu urbain montre qu'il manque un marqueur, par definition specifique et detectable de ce qu'on veut mesurer. Nous avons donc explore deux possibilites de detection de l'aerosol diesel : ? les mineraux (par microscopie electronique et fluorescence x) exclusivement contenus dans l'huile diesel : on les retrouve au cur des spherules de suie,specifiques de l'huile brulee, mais en faible quantite ? le carbone-suie (par une methode thermique) : il est suffisamment abondant pour la mesure mais n'est pas specifique de l'aerosol diesel. Les premiers resultats du dosage des mineraux presentent quelques differences entre l'aerosol d'un moteur diesel et celui d'une chaudiere, mais l'etude demande a etre approfondie. L'evaluation de notre methode d'analyse du carbone-suie dans les aerosols montre qu'elle donne des resultats comparables a ceux d'autres laboratoires. Il apparait, quelle que soit la technique thermique, des artefacts qui necessitent un examen plus approfondi et des modifications. L'utilisation du carbone-suie en environnement se revele satisfaisante, puisque nous observons une bonne correlation avec les fumees noires et que ces deux parametres ont un comportement semblable vis-a-vis de composes gazeux (oxydes de carbone et d'azote). Le carbone-suie est avant tout un marqueur des combustions, et, a ce titre, il est utilise comme substitut de marqueur pour l'aerosol diesel tant qu'on ne trouve pas mieux. Si d'autres sources interferent avec les echappements diesel, la valeur de carbone-suie obtenue est une simple limite superieure qui majore la teneur de l'aerosol diesel carbone. La distribution granulometrique de l'aerosol urbain et celle de la seule fraction carbonee sont un complement non negligeable qui permet de suivre, au point de mesure, l'evolution de l'influence de diverses sources d'aerosols.

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Audebrand, Michel. « Etude des polluants particulaires de l'atmosphère par spectroscopie de vibration et de leur rétention par l'appareil respiratoire ». Bordeaux 1, 1985. http://www.theses.fr/1985BOR10503.

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

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Menegoz, Martin. « Modélisation globale des interactions atmosphère-aérosols ». Toulouse 3, 2009. http://thesesups.ups-tlse.fr/700/.

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Les aérosols agissent sur l'équilibre radiatif de la Terre en diffusant et en absorbant le rayonnement solaire et en interagissant avec les nuages. Une première étape pour quantifier l'impact des aérosols sur le climat est l'évaluation de la composition atmosphérique en aérosols. C'est l'objectif de ce travail de thèse. Trois espèces sont étudiées en particulier : le sulfate, le carbone-suie et les poussières désertiques. Des simulations pluriannuelles de l'évolution de ces trois espèces sont analysées d'abord en Europe et aux hautes latitudes, puis globalement. Elles sont confrontées à des observations et à des simulations réalisées par d'autres centres de recherche. Le modèle décrit correctement la concentration atmosphérique de ces trois aérosols. Leurs principaux puits et sources ont été mis en évidence, ce qui permet de proposer les principales clés nécessaires pour modéliser la concentration atmosphérique en aérosols
Aerosols influence the Earth radiative budget, both scattering and absorbing solar radiation and through their interactions with clouds. Before quantifying the impact of aerosols on climate, it is necessary to evaluate their concentration in the atmosphere. This is the topic of this work. In particular, three aerosols are studied : sulphate, black-carbon and desert dust. Multi-year simulations are analysed over Europe and high latitudes as a first step and at the global scale as a second step. They are compared with observations and with simulations performed by other models. Our model describe the atmospheric concentration of aerosols quite well. Mains sinks and sources are put forward for each aerosol, which allows to identify ways to better simulate their atmospheric distribution

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Argouges, Odile d'. « Mise en place d'une mesure rapide de la composition chimique de l'aérosol en zone urbaine : étude en mégapoles ». Paris 7, 2009. http://www.theses.fr/2009PA077206.

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L'augmentation continue de la population urbaine s'accompagne d'une augmentation de la taille des villes et de l'apparition de mégapoles, particulièrement en Asie du sud-est. Ces agglomérations sont des sources intenses de pollution et en particulier de particules atmosphériques. Pour en étudier les différents impacts (sur le climat, l'environnement ou la santé) il est important de documenter les sources et les transformations rapides des polluants, ce que permettent les mesures en temps quasi-réel de leur composition chimique. C'est dans ce cadre que ce travail de thèse se propose de développer et qualifier un parc instrumental de terrain capable de documenter la chimie de l'aérosol sur des pas de temps court (au moins horaires). Cet ensemble permet la mesure des ions majeurs par technique PILS (Particle-Into-Liquid-Sampler), de la fractior carbonée (EC-OC) par technique thermo-optique (EC-OC Sunset Field Analyzer) et celle de la fraction organique hydrosoluble également par technique PILS. La masse totale de l'aérosol est obtenue sans arteface avec un TEOM-FDMS. L'optimisation et la qualification des instruments sont abordées, et le potentiel du parc (à différents stades de son développement) est évalué à partir de résultats obtenus pour les mégapoles contrastées Paris (Mai-Juin 2007) et Pékin (Août 2007). Cet ensemble instrumental permet de reconstruire la masse (PM2. 5) et les propriétés optiques des aérosols sur des pas de temps horaires, d'aider à l'identification et à la déconvolution des sources d'aérosols (sources locales/régionales ou primaires/secondaires) ainsi que d'affiner la connaissance de l'aérosol organique à travers sa fraction insoluble/soluble
The continuous population growth in urban area is accompanied by an increasing number of megacities especially in South East Asia. These urban regions form intense pollution spots with a particular concern for atmospheric particles. To evaluate their impact on climate, environment or human health, studies to document main sources and fast transformations of pollutants are mandatory. This may be obtained by quasi real time measurements of chemical composition. In this context, the present work shows the development and the qualification of a field instrumental package that has been built to retrieve aerosol chemistry on short duration scales. The package is composed of a PILS-IC (Particle-Into-Liquid-Sampler) for ion measurement, a thermo- optical analyser for EC and OC (EC-OC Sunset Field Analyzer), a PILS-TOC for water soluble OC measurements and a TEOM-FDMS for artefact free mass measurement. Optimisation and qualification of the instrument package are presented, followed by an evaluation of its potential using results of two field campaigns Paris (June 2007) and Beijing (August 2007) conducted at two different stages of its development. This package now allows PM-2. 5 mass and optical reconstructions on one-hour basis and provides data able to help for source identification (local vs regional, primary vs secondary) and a better understanding of organic aerosol properties (water solubility)

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Yahi, Houda. « Méthodologie de prévision de la pollution atmosphérique particulaire : vers une télédétection satellitaire ». Littoral, 2010. http://www.theses.fr/2010DUNK0260.

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Résumé :

Les aérosols (particules fines en suspension dans l’air) constituent un enjeu important pour l’étude de l’atmosphère : ils ont des conséquences sanitaires néfastes, modifient la visibilité et ont sur le bilan radiatif des effets directs (absorption/réfraction de la lumière), semi directs (modification du profil vertical de température) et indirects (impacts sur la formation des nuages en tant que noyaux de condensation). Leur modélisation est particulièrement complexe, aussi bien physiquement que numériquement. La concentration massique en particules dont le diamètre est inférieur à 10 µm (PM10 -Particule Matter) mesurée par les réseaux de surveillance de la qualité de l’air est un des éléments objectifs d’évaluation de la pollution atmosphérique particulaire. Ces mesures ponctuelles présentent l’avantage de donner des profils horaires de concentrations massiques pour les lieux où elles sont implantées. Par contre, elles ne permettent pas d’accéder aux répartitions spatiales des différents polluants. L’emploi des mesures satellitaires d’épaisseur optique en aérosols (AOT) peut s’avérer une bonne alternative, cependant la relation permettant de retrouver les concentrations massiques en (PM10) au sol à partir des mesures optiques est loin d’être simple. Cette thèse vise à établir la relation liant la concentration massique à 2 mètres du sol des particules fines (PM10) à l’épaisseur optique. L’objectif recherché est d’utiliser à terme cette relation pour tirer profit du potentiel de l’observation satellitaire en matière de cartographie de la pollution particulaire. Nous proposons une méthodologie d’analyse et de prévision de la pollution particulaire à partir de la télédétection, du modèle de chimie-transport CHIMERE et du modèle météorologique MM5. Elle est basée sur une approche statistique (réseaux de neurones) et permet d’établir une classification en types de temps (à partir des variables météorologiques) pour lesquels on peut déterminer plus facilement la relation PM10-AOT. Les types de temps permettent également de définir des indices de pollution générique, et une prévision largement satisfaisante des concentrations massiques des PM10 à partir des mesures d’épaisseurs optique. Notre modèle de prévision a été validé sur cinq années de mesures in situ et l’apport de l’information AOT satellitaire par type de temps est clairement montré
We present a methodology for retrieving atmospheric particulate matter (PM10) from sun-sky photometer measurements (AOT). As PM10 are “surface parameters” and AOT are “integrated parameters”, the last and containing or not the first one, one needs to use a “functional relationship” between the two parameters. As these two parameters depend on atmospheric structure and meteorological parameters, we tried here to initiate a statistical approach, classified the meteorological situations in weather types using a neuronal classifier (Self organizing Map). For each weather type, a simple relationship can be estimated. We applied this methodology to the Lille region (France) for the summer 2003-2007. The good performances of the method led us to envisage the possibility of measuring the PM10 from satellite observations

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El, Haddad Imad. « Fraction primaire et secondaire de l'aérosol organique : méthodologies et application à un environnement urbain méditerranéen, Marseille ». Thesis, Aix-Marseille 1, 2011. http://www.theses.fr/2011AIX10029.

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Résumé :

La mise en place de politiques efficaces visant à la réduction des niveaux de concentrations en PM exige la connaissance préalable des sources primaires et secondaires de l’aérosol organique, une fraction majoritaire des PM demeurant encore mal appréhendée. Les travaux réalisés au cours de cette thèse s’inscrivent dans le cadre du projet FORMES qui avait pour principal objectif d’évaluer et de contraindre les principales méthodes de quantification de l’influence des différentes sources de la fraction organique de l’aérosol en milieu récepteur et d’en optimiser les procédures. La caractérisation physico-chimique de l’aérosol s’est articulée autour de deux campagnes de mesures intensives de 15 jours chacune dans deux environnements urbains très contrastés : Marseille en été, et Grenoble en hiver. Ce travail de thèse s’est concentré sur le cas de Marseille, un environnement très complexe, combinant une activité photo oxydante très intense à un ensemble d’émissions primaires qui incluent les sources industrielles et les émissions par les bateaux.L’analyse CMB appliquée sur le cas de Marseille a montré que les sources primaires sont dominées par les émissions véhiculaires contribuant à 17 % du carbone organique (OC). Bien que les sources industrielles contribuent faiblement à la masse de l’aérosol (2.5 % de l’OC), ces émissions contrôlent les concentrations des HAP et de certains métaux lourds. Ces sources contribuent également, en moyenne sur la période, à environ 30% du nombre des particules ultrafines (Dp<50 nm), ce qui augmente probablement leurs effets sanitaires. Contrairement à Grenoble, où la combustion de bois est une source prépondérante (environ 70 % de l’OC), à Marseille ces émissions ne constituent qu’une source minoritaire, contribuant à 0.8 % de l’OC. Toutefois, la principale information révélée par la déconvolution de sources par CMB est que les sources primaires considérées ne permettent d’expliquer, que 22 % de l’OC mesuré ; 78 % du carbone restant non expliqué. Cette fraction est associée majoritairement à l’aérosol organique secondaire (SOA). En combinant les résultats CMB aux mesures 14C, il a été montré que plus que 70% de cet aérosol est très vraisemblablement d’origine biogénique. En conséquence, les contributions du SOA formé à partir de l’isoprène, l’α-pinène et le β-caryophyllène ont été examinées moyennant une approche basée sur les marqueurs de cet aérosol. Le SOA issu de ces précurseurs a été estimé comme contribuant uniquement à 4.3 % de l’OC, laissant une grande fraction de ce carbone non-attribuée. Cette sous-estimation est la conséquence de trois causes : (i) les incertitudes associées à l’approche utilisée, (ii) des précurseurs biogéniques non-considérés et (iii) le vieillissement de l’aérosol secondaire au cours de son transport dans l’atmosphère, comme suggéré par les mesures d’organosulfates et de la fraction polycarboxylique de type HULIS. Cette dernière fraction peut contribuer à près de 40% de l’OC non-attribué
Tougher particulate matter regulations around the world and especially in Europe point out the need of source apportionment studies in order to better understand the different primary and secondary sources of organic aerosol, a major fraction of particulate matter that remains not well constrained. The work carried out in this thesis takes part of the FORMES project whose main objective is the source apportionment of the organic aerosol using different approaches, including mainly CMB modelling, AMS/PMF and radiocarbon (14C) measurements. The aerosol characterisation was performed within two intensive field campaigns conducted in two contrasted urban environments: Grenoble during winter and Marseille during summer. The present work focuses on the Marseille case study that presents a particularly complex environment, combining an intense photochemistry to a mixture of primary emissions including shipping and industrial emissions. Primary organic carbon (POC) apportioned using CMB modelling contributed on average for only 22% and was dominated by vehicular emissions accounting on average for 17% of OC. Even though, industrial emissions contribute for only 2.3% of the total OC, they are associated with ultrafine particles and high concentrations of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons and heavy metals such as Pb, Ni and V, which most likely relate them with acute health outcomes. Whereas in Grenoble the organic aerosol was dominated by wood burning smoke (70% of OC), this source was negligible in Marseille contributing for less than 1% of OC. The main result from this source apportionment exercise is that 78% of OC mass cannot be attributed to the major primary sources and remains un-apportioned; this fraction is mostly associated with secondary organic aerosol. Radiocarbon measurements suggest that more than 70% of this fraction is of modern origins, assigned predominantly to biogenic secondary organic carbon (BSOC). Therefore, contributions from three traditional BSOC precursors, isoprene, α-pinene and β-caryophellene, were considered using a marker based approach. The aggregate contribution from BSOC derived from these precursors was estimated at only 4.2% of total OC. As a result, these estimates underpredict the high loading of OC. This underestimation can be associated with (i) uncertainties underlying the marker-based approach, (ii) presence of other SOC precursors and (iii) further processing of fresh SOC, as indicated by organosulfates (RSO4) and HUmic LIke Substances (HULIS) measurements. This HULIS can contribute up to 40% of the unattributed OC

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Ramgolam, Kiran. « Effet des particules atmosphériques fines (PM2. 5, PM1) et ultrafines (PMO. 1) provenant de la région parisienne sur lépithélium respiratoire humain in vitro ». Paris 7, 2007. http://www.theses.fr/2007PA077040.

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Résumé :

Les études épidémiologiques ont souligné l'impact des particules atmosphériques (PM) sur la santé avec des effets cardio-respiratoires. L'inhalation des PM provoque une inflammation de l'appareil respiratoire résultant d'une augmentation de la sécrétion de médiateurs proinflammatoires tels que le GM-CSF. L'objectif de cette thèse a été de caractériser in vitro la réponse pro-inflammatoire induite par les PM fines (PM2. 5 et PM1, de diamètre aérodynamique inférieur ou égal à 2,5 et 1 um) et ultrafines (PMO,1) dans des cellules épithéliales respiratoires humaines. La comparaison des différentes fractions granulométriques de l'aérosol parisien de fond (PMO. 03-0,1 ; PMO. 1-1 ; PM1-2. 5 et PM2. 5-10) a montré que la sécrétion du GM-CSF utilisée comme biomarqueur de la réponse pro-inflammatoire est toujours plus fortement induite par les particules fines PMO. 1-1 et ultrafines PMO,03-0,1 en corrélation avec leur contenu en carbone organique. L'étude des mécanismes de régulation de la réponse proinflammatoire par des PM2. 5 parisiennes a révélé (1) une augmentation de l'expression et de la sécrétion de l'amphiréguline (AR), un facteur de croissance ligand du récepteur à l'EGF (EGFR), via la transactivation de l'EGFR et de l'activation des voies des MAP Kinases, et (2) la participation de l'AR dans la régulation de la sécrétion du GM-CSF induite par l'exposition aux PM2. 5. Ce travail conforte l'hypothèse d'une plus forte réactivité biologique des particules fines et ultrafinesurbaines et révèle pour la première fois le rôle de l'EGFR et de ses ligands dans la réponse proinflammatoire induite par les PM dans les cellules épithéliales
Epidemiological studies have highlighted the health impacts of ambient particulate matter (PM), and especially on cardio-respiratory diseases. Inhaled PM induces an inflammatory response in the respiratory tract that results from an increased release of inflammatory mediators such as the pro-inflammatory cytokine GM-CSF. The aim of this work was to characterize in vitro the pro-inflammatory response induced by fine (PM2. 5 and PM1 : particulate matter with an aerodynamic diameter les than 2. 5 and 1 um) and ultrafine (PM0. 1) particulate matter in human respiratory epithelial cells. The comparison of the size fractions of Paris aerosol (PMO. 03-0. 1, PMO. 1-1, PM1-2. 5 and PM2. 5-10) showed that fine PMO. 1-1 and ultrafine PMO. 03-0. 1 systematically induced the highest release of the pro-inflammatory biomarker GM-CSF. This pro-inflammatory effect was correlated to particle organic carbon content. The study of the mechanisms of the pro-inflammatory response induced by Paris PM2. 5 revealed that (1) the expression and release of the growth factor amphiregulin (AR) which is an EGF receptor (EGFR) ligand, were increased through EGFR and MAP Kinases activation and (2) AR participates in PM2. 5-induced GM-CSF release. These results strengthened the hypothesis of a higher reactivity of fine and ultrafine urban PM and highlighted for the first time the involvement of EGFR and its ligands in PM-induced pro-inflammatory response of respiratory epithelial cells

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Auger, Floriane. « Implication des particules atmosphériques fines dans l'induction de pathologies cardiorespiratoires : étude in vitro des réponses cellulaires de l'épithélium respiratoire et de l'endothélium vasculaire ». Paris 7, 2006. http://www.theses.fr/2006PA077068.

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Résumé :

La pollution environnementale est une préoccupation contemporaine. D'après de nombreuses études épidémiologiques la pollution particulaire est responsable de l'exacerbation et/ou de l'induction de pathologie: cardiorespiratoires ainsi que de cancers. Les cibles potentielles des particules inhalées sont l'épithélium respiratoire, les cellules inflammatoires résidentes ainsi que l'endothélium vasculaire. Dans ce travail, des modèles de culture cellulaire in vitro permettant d'étudier les cellules dans un contexte proche de celui in vive ont été utilisés. Ils permettent d'étudier l'impact des particules urbaines de l'air sur l'épithélium respiratoire sain des voies supérieures ainsi que sur l'endothélium vasculaire soit directement soit indirectement via l'épithélium alvéolaire. Les travaux ont montré que les particules urbaines ou Diesel ne sont pas internalisée: dans les cellules épithéliales différenciées polarisées. Néanmoins, elles induisent la sécrétion de médiateurs notamment pro-inflammatoire. De plus, elles provoquent un stress oxydant au niveau intracellulaire et semblent perturber l'etanchéité du tapis cellulaire. Par ailleurs, il est montré que l'endothélium vasculaire lors d'une exposition directe aux particules sur-exprime les gènes PAI-1 et MMP-1 qui peuvent respectivement avoir un rôle dans la coagulation et le développement des tumeurs. Ainsi, les résultats obtenus suggèrent qu l'épithélium respiratoire serait impliqué dans le développement de l'inflammation locale et qu'une atteinte de l'endothélium par les particules pourrait être responsable de certaines pathologies cardiorespiratoires
Air pollution is a current concern. Many epidemiological studies suggest that particulate air pollution is responsible for exacerbation and/or induction of cardiorespiratory diseases and cancer. Potential targets of particles are airway epithelial cells, resident inflammatory cells and endothelial cells of microvessels. Mechanisms for the action of particle are largely unclear, although the hypothesis of development of an inflammatory response in the airways is accepted. In the present study, we used model cell Systems in which cells were in an environment quite similar to that of the in vivo context. This enabled the study of the effects on ambient urban particles on non-injured upper airway epithelium and vascular endothelium, either directly or indirectly via the alveolar epithelium. Results showed that fine particles do not enter into well-differentiated epithelial cells. Nevertheless, particles induce release of mediators, and notably proinflammatory cytokines. I addition, particles enhance intracellular oxidative stress and alter the permeability of the airway epithelium. Moreover, the vascular endothelium directly exposed to particles overexpressed PAI-1 and MMP-1 genes, which may play a crucial role in coagulation and tumor progression. Thus, our results suggest that thé airway epithelium is implicated in the local inflammatory response in the lung, and that endothelium damaged by particles may be responsible for certain diseases

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Goger, Thierry. « Unindicateur d'impact environnemental global des polluants atmosphériques émis par les transports ». Lyon, INSA, 2006. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2006ISAL0099/these.pdf.

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Résumé :

On cherche à construire un indicateur d'impact environnemental global de la pollution atmosphérique semblable au potentiel de réchauffement climatique. Il doit permettre d'estimer l'impact environnemental global de la pollution atmosphérique induit par les transports, tout en conservant la valeur de l'impact environnemental de chaque catégorie d'impact, ainsi que l'évaluation des émissions. On s'appuie pour cela sur une typologie des impacts basée sur les connaissances scientifiques, la recherche d'un indicateur pour chaque type de pollution, et l'élaboration d'une architecture d'agrégation de la pollution de l'air, qui permet d'intégrer l'ensemble des catégories d'impact environnemental au sein d'un impact global des polluants atmosphériques, et d'assister l'utilisateur à hiérarchiser ses préoccupations vis-à-vis de chacune des catégories d'impact de la pollution de l'air
We intend to build a global environmental impact indicator of air pollution to assess transport infrastructures, technologies or flows. This indicator tries to be simple and transparent to facilitate its use in decision-making. The intention is for the indicator to be like the Global Warming Potential (GWP), which establishes a relationship between the emission of six greenhouse gases and the average temperature increase of the Earth. The indicator therefore allows estimating the global environmental impact of transport-generated air pollution, while simultaneously conserving the value of the environmental impact of each type of air pollution and the emission assessment. This work is based on an environmental impact typology, a set of indicators, and aggregation architecture of atmospheric pollution. The typology is established as a function of the specific and homogenous characteristics of each type of pollution in terms of pollutants, impact mechanisms, targets and environmental impacts. To ensure exhaustiveness and non-redundancy, 10 types of air pollution impact are proposed: greenhouse effect, ozone depletion, direct ecotoxicity (this type of pollution excludes greenhouse effects on nature, ozone depletion, eutrophication, acidification and photochemical pollution), eutrophication, acidification, photochemical pollution, restricted direct health effects (not taking into account welfare, and excluding the effects on health of the greenhouse effect, ozone depletion, acidification and photochemical pollution), sensitive pollution (annoyance caused by odours and fumes), and degradation of common and historical man-made heritage. Indicators similar to GWP can be identified in the literature for each type of atmospheric pollution, except for the degradation of common and historical man-made heritage, for which none indicator have been suggested. However, these indicators do not seem to have achieved wide scientific consensus, except for GWP, which may make it necessary to continue research in this field. Aggregating the different indicators is proposed by using an architecture composed of two structures that aggregate types of air pollution. One is based on the target affected, whereas the second has three dimensions, i. E. Targets, space and time. This architecture allows also the indicator’s users to establish a hierarchy of concerns for each type of atmospheric pollution. The indicator makes thus it possible to give a global value to impact of air pollutants, taking into account scientific assessment and social perception

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Machado, Echalar Francisco Agustin. « Caractérisation de la fraction minérale des particules émises par les feux de végétation tropicale ». Paris 12, 1995. http://www.theses.fr/1995PA120032.

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Résumé :

L'objectif de ce travail est de decrire la production particulaire d'elements traces par les feux de vegetation tropicale en integrant ses facteurs de variabilite. Les prelevements ont ete realises dans des feux de forets et de savanes d'afrique et d'amazonie, les deux grands ecosystemes tropicaux. Les elements traces constituent de bons marqueurs sensibles aux processus de combustion: les particules du flaming seraient caracterisees par k, cl, zn, et br (elements attaches plutot aux particules fines), et les particules du smoldering par si et ca (attaches plutot aux particules grosses). A l'echelle individuelle, les particules de microsuies des feux presentent tres souvent le signal potassium independamment de la phase du feu. La signature elementaire du panache peut etre alteree par des particules remobilisees par le feu. Une fois emis, les particules grossissent et, si a l'emission il y a un rapport presque stoechiometrique entre k et cl, a distance le cl devient proportionnellement moins important au profit du s. Ceci impliquerait la formation assez rapide d'une couche de sulfates sur les particules de microsuie. Ainsi ces aerosols de feux evoluent de facon complexe dans l'atmosphere, ce qui rend delicate la modelisation de leur comportement radiatif. A distance, quelques caracteristiques semblent se conserver: a echelle individuelle le signal potassium persiste ; globalement le rapport k/zn semble conserver des valeurs similaires a celles retrouvees a l'emission. Ces caracteristiques pourront etre utilisees comme des traceurs des feux de vegetation. En savane, l'intensite des emissions est determinee principalement par les conditions de combustion, et non pas par les caracteristiques de la vegetation. Cela nous autorise a donner un ensemble de facteurs d'emission representatifs des emissions des savanes brulant sous des conditions similaires. Les emissions des feux de savane sont peu importantes comparees aux sources naturelles de poussiere, elles correspondent neanmoins a un quart des emissions de poussieres industrielles. Les feux de savane sont une source de pollution anthropique importante dans la region tropicale, notamment des metaux trace, comme le zn. Les feux de savane pourraient, en outre, etre un maillon du cycle du potassium important au niveau regional: en afrique occidentale, le potassium emis par les feux est environ deux fois plus importantes que celui perdu par l'erosion hydrique. Ainsi ces emissions peuvent etre assez significatives localement pour le transfert de nutriments

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Kasparian, Jérôme. « Etude de spectroscopie linéaire et non-linéaire d'aérosols atmosphériques ». Lyon 1, 1997. http://www.theses.fr/1997LYO10132.

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Résumé :

Les aerosols atmospheriques sont une composante essentielle de la pollution urbaine et un agent cle de la physico-chimie de l'atmosphere, mais ils sont actuellement mal caracterises. Nous avons mis au point une methode quantitative de mesure des aerosols urbains qui combine la teledetection par lidar et l'analyse de particules prelevees sur des filtres classiques. La composition et la distribution de taille des aerosols preleves sont determines par microscopie electronique et microanalyse. Ils servent a calibrer l'inversion du signal lidar. On ajoute ainsi la richesse des informations issues des filtres a la souplesse du lidar qui donne la dynamique spatiale et temporelle de la concentration globale. Simultanement, en vue de mesurer l'efficacite des processus chimiques heterogenes a la surface des aerosols, nous developpons une enceinte de simulation pour etudier une particule isolee. Dans ce but, nous avons mis au point des methodes d'analyse optique non-destructive des particules, piegees dans un champ electrique. Nous mesurons leur taille par la figure de diffusion de mie, leur composition par spectroscopie micro-raman, et leurs parametres optiques utiles a l'inversion des signaux lidar grace a une sphere integratrice. Enfin, les gouttes spheriques microscopiques se comportent comme des microcavites qui amplifient les processus optiques non-lineaires. Nous avons etudie la diffusion non-lineaire par des gouttes d'eau de rayon jusqu'a 30 m, et en particulier la generation de troisieme harmonique pompee par un laser a impulsions ultrabreves. La distribution angulaire correspondante est considerablement plus simple que dans le cas lineaire, et depend peu de la taille des gouttes. Par ailleurs, nos resultats suggerent que les longueurs relatives de l'impulsion et de la cavite pourraient influer sur l'efficacite des processus stimules. Ceci nous conduit a envisager un lidar non-lineaire selectivement sensible aux particules de petites tailles.

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Flament, Pascal. « Les métaux-traces associés aux aérosols atmosphériques : apports au milieu marin du littoral Nord-Pas-de-Calais ». Lille 1, 1985. http://www.theses.fr/1985LIL10066.

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Résumé :

Le travail entrepris s'insère dans la problématique des apports de métaux-traces au milieu marin par le biais des aérosols. L'étude s'est développée sur le littoral Nord-Pas-de-Calais et concerne les méataux-traces Fe, Zn, Cu, Cd et Mn ainsi que Al et Na traceurs respectifs des aérosols terrigènes et marins. Elle a permis d'établir un bilan des retombées atmosphériques qui apparaissent plus marquées sur le littoral de la Flandre que sur la façade Ouest. Calculés pour une bande marine de 10 km d large, ces apports annuels de métaux-traces sont respectivement e 385, 50, 12, 14, 0,75 et 65 tonnes. Enfin la comparaison des apports secs et humides montre que Fe, Cu et Mn se déposent plutôt par voie humide contrairement au plomb. Des prélèvements par impacteur à cascade ont permis d'atteindre la distribution masse-taille des métaux et de proposer les valeurs moyennes des diamètres médians massiques équivalents des particules, compris entre 0,4 µm(Pb) et 2,54 µm(Na). L'analyse de ces données a mis en évidence une dualité Pb-Zn dans la fraction submicronique des aérosols. Ces deux métaux, associés au cuivre <1µm, sont fortement liés au rejets anthropiques. L'analyse factorielle des correspondances a montré d'autre part que Cu et Na sont associés dans les particules supérieures au micron. Une approche de la spéciation de Cu, Cd et Pb à l'interface air-mer permet d'expliquer la présence de cuivre dans l'aérosol d'origine marine. Inversement le plomb, essentiellement particulaire, a plutôt tendance à sédimenter. La mesure de l'abondance relative des isotopes stables du plomb atmosphérique permet enfin d'estimer la proportion des compossantes industrielle et automobile.

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Abbas, Imane. « Etude de l'activation métabolique par la fraction organique d'un aérosol atmosphérique particulaire et de ses conséquences génotoxiques dans un modèle de co-culture de cellules pulmonaires humaines ». Littoral, 2010. http://www.theses.fr/2010DUNK0282.

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Résumé :

La pollution de l’atmosphère, qu’elle soit d’origine anthropique ou naturelle, est décrite comme un des facteurs de risque majeurs pour la santé de l’homme. Une grande partie de cette pollution est due à la présence dans l’air des particules fines (PM2. 5). L’objectif de notre projet de recherche a consisté à déterminer la toxicité pulmonaire d’aérosols atmosphériques particulaires (PM2. 5) collectés à Dunkerque en termes d’activation métabolique, de génotoxicité et d’altérations du cycle cellulaire dans deux modèles de cellules : des cellules embryonnaires d’épithélium pulmonaire humain (L132) et des Macrophages Alvéolaires (MA) humains isolés à partir de lavages bronchiolo-alvéolaires réalisés chez des patients sains. En outre, un modèle de co-culture de ces deux types cellulaires a été développé afin de mieux intégrer l’hétérogénéité cellulaire des alvéoles pulmonaires. Les particules atmosphériques se sont avérées capables d’induire l’expression des différentes enzymes de la phase I et II de métabolisation (CYP1A1, CYP2E1, CYP2F1, EHm, NQO1, GSTµ1 et GSTµ3) dans les MA en mono- et co-culture et dans les cellules L132, principalement en mono-culture. Nos résultats ont montré l’effet génotoxique des aérosols via la formation d’adduits encombrants à l’ADN dans les MA en mono- et co-culture ainsi que dans les cellules L132 en co-culture, contrairement aux cellules L132 en mono-culture. Par ailleurs, une perte d’hétérozygotie et/ou une instabilité de certains microsatellites situés sur le chromosome 3p ont été observées dans 30 à 40 % des L132 en mono-culture après 72 heures d’exposition aux PM2. 5 provoquant des altérations significatives du cycle cellulaire, et notamment de la voie de signalisation P53/RB. Ce travail a, par conséquent, contribué à l’amélioration des connaissances quant à l’impact pulmonaire des expositions environnementales à la pollution atmosphérique particulaire de proximité. Cependant, le chantier des mécanismes d’action des polluants atmosphériques sur le système respiratoire reste ouvert et devrait être complété
Whether it is from anthropogenic or natural origin, air pollution is described as one of the major risk factors affecting the human health. Fine Particulate Matter (PM2. 5) is the main responsable to this atmospheric pollution. The objective of our research project consisted to determine the toxicity of the PM2. 5 collected in Dunkerque in terms of metabolic activation, genotoxicity, and cell cycle alterations, in two cell models : a human embryonic lung epithelial cell line (L132) and human Alveolar Macrophages (AM) isolated from broncho-alveolar lavages within healthy outpatients. Therefore, we developed a co-culture model using these two cell types in order to better integrate the cell heterogeneity of the alveoli. The atmospheric particles proved to be able to induce the gene expression of various phase I and phase II metabolism enzymes (CYP1A1, CYP2E1, CYP2F1, EHm, NQO1, GSTµ1 et GSTµ3) in human MA in both mon and co-culture and in L132 cells, only in monoculture. Our results showed also the genotoxicity of the aerosol through the formation of the DNA bulky adducts in human MA in mono and co-culture as well as in L132 cells in co-culture. In contrast, no DNA bulky adduct was reported in L132 cells in monoculture. In addition, a Loss of Heterozygosity (LOH) and/or a MicroSatellite Instability (MSI) of some microsatellites located on the short-arm of the chromosome 3 were observed in 30 to 40% of L132 cells in monoculture 72 hours after their exposure to PM2. 5. As a consequence, significant alterations of the gene expression and/or protein concentration of some of the key protein controllers involved in the TP53-RB gene signaling pathway were reported in the two cell models, in mono-cultures or in co-cultures. This work consequently contributed to the improvment of the knowledge about the adverse lung effects of environmental exposure. However, the better understanding of the underlying mechanisms of action involved in the toxicity of the atmospheric pollutants on the respiratory system still remains opened and should be completed

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Péré, Jean-Christophe. « Simulation de l'impact climatique des aérosols en Europe ». Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00553196.

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Le principal objectif de la thèse a été d'estimer le forçage radiatif direct exercé par les aérosols de pollution durant la canicule ayant affectée l'Europe de l'ouest durant l'été 2003. Un intérêt particulier a été porté sur l'étude des rétroactions possibles de ce forçage radiatif direct sur la dynamique atmosphérique et les processus photochimiques. Tout d'abord, un module permettant de calculer les propriétés optiques des aérosols en considérant trois types de mélange de la particule (externe, interne homogène et core-shell) a été développé dans le modèle de chimie-transport CHIMERE. Une évaluation de ce module optique a été réalisée pour toute l'année 2003 à l'aide d'observations photométriques et satellitaires. Ensuite, un couplage du modèle CHIMERE associé au module optique avec le modèle de météorologie WRF d'une part et le code de transfert radiatif TUV d'autre part a permis d'évaluer le forçage radiatif direct des aérosols et ses rétroactions potentielles sur la dynamique atmosphérique et les processus photochimiques.

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Mortier, Augustin. « Tendances et variabilités de l’aérosol atmosphérique à l’aide du couplage Lidar/Photomètre sur les sites de Lille et Dakar ». Electronic Thesis or Diss., Lille 1, 2013. http://www.theses.fr/2013LIL10164.

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Résumé :

Au delà de leur impact sur la qualité de l'air que nous respirons et sur la santé, les aérosols atmosphériques constituent une des pièces maîtresses de la machine climatique. De fortes incertitudes demeurent aujourd'hui encore (IPCC, 2013) du fait de la grande diversité de leurs propriétés, de leurs multiples interactions avec le rayonnement et les nuages, ainsi que de leur grande variabilité spatio-temporelle. Dans ce contexte, la mise en place d'un suivi sur le long terme est fondamentale. En 2006, le LOA a enrichi les observations photométriques qu'il conduisait, avec la mise en place de micro-lidars sur les sites de Lille et Dakar. Notre travail porte sur l'analyse à multi-échelle temporelle de ces mesures complémentaires pour détecter d'éventuelles tendances et évaluer la variabilité des aérosols. Ces observations incluent aussi des évènements extrêmes (éruption de l'Eyjafjöll, 2010). L'exploitation de cette base de données riche et originale a nécessité le développement et la mise en oeuvre d'un algorithme opérationnel (BASIC), combinant profils verticaux et mesures photométriques. Ces travaux présentent un intérêt pour la communauté française, en particulier dans le cadre du système d'observation ORAURE et du réseau de surveillance de Météo France. Nos travaux nous ont permis de préciser l'impact radiatif des aérosols. Nos résultats ont également été utilisés pour une étude de validation des profils de CALIOP et pour une première évaluation du modèle NMMB/BSC-Dust, en Afrique. Enfin, nous présentons les premiers résultats d'un système mobile permettant l'étude de la variabilité spatiale aérosol à haute résolution, déployé pendant la campagne DRAGON (USA, 2011)
Beyond their impact on air quality affecting health, atmospheric aerosols are a key parameter of the climate. Large uncertainties remain (IPCC, 2013) due to their type versatility, radiative and clouds interactions and their strong variability in space and time. In light of this, a long-term observation is highly required. In 2006, the LOA reinforced sunphotometer observations with two micro-lidars in two contrasted sites : Lille and Dakar. In this work, we analyse these complementary observations at multiple time scale in order to highlight trends and provide a variability estimation. These observations include detection of extreme events (volcanic ash from Eyjafjöll, 2010). The analysis of the unique and large database is based on the development of an automatic algorithm (BASIC) combining vertical profiles and sunphotometer measurements. This work is particularly relevant and of interest in the current and future context of observation systems (ORAURE, Météo France). Our results are used to provide a better determination of aerosols radiative effect. Our whole database has been used faced to vertical profiles from the CALIOP spaceborne lidar and for a first evaluation of the NMMB/BSC-Dust model in Africa during one year. Finally, we present first results of a mobile ground-based remote sensing system, providing high space resolution capability to monitor aerosol properties, deployed during DRAGON campaign (USA, 2011)

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Bernard, Nadine. « Mesure de l'exposition individuelle au photo-oxydants atmosphériques et recherche de marqueurs biologiques ». Montpellier 2, 1997. http://www.theses.fr/1997MON20025.

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Favez, Olivier. « Caractérisation physico-chimique de la pollution particulaire dans les mégapoles contrastées ». Paris 7, 2008. http://www.theses.fr/2008PA077007.

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Résumé :

Ce travail de thèse a permis la caractérisation physico-chimique des aérosols affectant l'atmosphère de deux mégapoles (Paris et Le Caire) pour lesquelles la granulométrie et la composition chimique de la phase particulaire étaient encore mal connues. Cette caractérisation s'appuie sur des mesures de terrain effectuées lors de suivis pluriannuels ainsi que lors de campagnes d'observation intensives ciblées. Elle repose sur l'échantillonnage et l'analyse par classes de taille des principales espèces chimiques, ainsi que sur des mesures physiques (masse, nombre, granulométrie, propriétés optiques) réalisées in situ. L'étude des variations saisonnières permet l'identification des principales sources de particules, et des principaux mécanismes de formation secondaire et de transformation de l'aérosol. Différents aspects de la pollution particulaire au sein des deux mégapoles sont ensuite étudiés de façon détaillée: mesure et composition chimique des composés semi-volatils à Paris, impact sanitaire de l'aérosol parisien, propriétés physicochimiques de la phase particulaire au Caire lors de la saison du « Black Cloud », mécanismes de formation de l'aérosol organique secondaire. Enfin, la mise en perspective des résultats obtenus par comparaison avec une troisième mégapole (Pékin) offre l'opportunité d'étudier les principales sources d'émission et les principaux mécanismes de transformation de l'aérosol urbain pour des situations climatiques et économiques très contrastées. Ce travail apporte, en outre, une base de données détaillée susceptible d'aider à la modélisation des mécanismes qui régissent la qualité de l'air dans les mégapoles, et de leurs impacts environnementaux
This work aims at characterizing the physics and the chemistry that govern particulate air pollution in two megacities (paris and cairo) for which the size distribution and the chemical composition of airborne particles were poorly documented. Seasonnal variations of the main aerosol sources and transformation processes are investigated in these two urban centers, with a particular attention to semi-volatile material and secondary organic aerosols. Short-term health effects of paris size-segregated aerosols, as well as particulate pollution during the cairo "black cloud" season, are also emphasized. Finally, the comparison of results obtained for these two megacities and for another one (beijing) allows investigating main factors responsible for particulate air pollution in megacities with contrasted climatic conditions and economic situations. Noteworthy, this work also allowed the build-up of an experimental dataset which is now available for the modelling of urban air quality and of environmental impacts of megacity air pollution

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Journet, Emilie. « Etude du facteur minéralogique sur la solubilité et la spéciation redox du fer dissous dans le contexte biogéochimique du depôt atmosphérique des aérosols désertiques sahélo-sahariens ». Paris 7, 2008. http://www.theses.fr/2008PA077216.

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Résumé :

L'étude de la solubilité et de la spéciation rédox du fer d'origine désertiques en phase aqueuse atmosphérique est essentielle pour estimer l'impact des apports atmosphériques de fer sur la production primaire marine et donc sur le cycle biogéochimique du C. Ces travaux visaient à étudier les relations entre le statut minéralogique du fer et sa solubilité/spéciation rédox en phase aqueuse atmosphérique au cours du cycle atmosphérique des particules désertiques. J'ai mené en parallèle (i) une étude en laboratoire pour caractériser la solubilité et la spéciation rédox du fer dissous issu des différents minéraux qui constituent l'aérosol désertique et (ii) une caractérisation fine sur le terrain de la physico-chimie, de la minéralogie et de la solubilité/spéciation rédox du fer dans les aérosols désertiques et dans des pluies en Afrique de l'Ouest-Atlantique tropical. Les résultats émanant de ces travaux montre que parmi les minéraux typiquement trouvés dans les aérosols désertiques, ce sont les argiles qui contribuent majoritairement à libérer du fer en phase dissoute, au détriment des hydroxydes de fer jusqu'à présent identifiés comme les principaux fournisseurs de fer dissous. Les mesures réalisées sur le terrain permettent de conclure que cette approche originale, via la composition minéralogique de l'aérosol, pourrait, à terme, permettre de paramétriser la solubilité du fer, voir même son évolution au cours du cycle atmosphérique des particules. Les mesures réalisées dans les pluies révèlent toutefois qu'il est important de prendre en compte l'ensemble des facteurs d'influence et notamment l'effet de l'irradiation ou de la composition chimique de la phase aqueuse
Studying dust iron solubility and its redox state in atmospheric aqueous phase is essential to estimate impacts of atmospheric inputs on marine productivity and hence on C biochemical cycle. The aim of this work was to study the link between the mineralogical state of iron and its bioavailability (solubility/ redox speciation) over dust atmospheric cycle. I led to (i) a laboratory study in order to establish a database for the solubility and the redox speciation of dissolved iron coming from various minerals which constitute dust and (ii) on the field, a precise characterization of physico-chemistry and mineralogy parameters and solubility/redox speciation of iron into dust and into "red" rains in the West Africa-Tropical Atlantic region. Main results proceeding from this work show that clay minerals are the major source of dissolved Fe. This conclusion challenges most of work leading actually in modelling for the estimation of fluxes, which considered iron oxides as the single source of iron into atmospheric deposition. Measurements made on aérosols allow concluding that this original approach, via mineralogical composition of aerosol, could be used to parameter the solubility of iron but not the redox state and maybe permit to evaluate the evolution of iron dust over the atmospheric cycle. In-situ measurements into rains show finally that it is essential to also take into account external

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Mortier, Augustin. « Tendances et variabilités de l’aérosol atmosphérique à l’aide du couplage Lidar/Photomètre sur les sites de Lille et Dakar ». Thesis, Lille 1, 2013. http://www.theses.fr/2013LIL10164/document.

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Kacenelenbogen-Tilot, Meloë. « Application de la télédétection spatiale à la surveillance de la pollution en aérosols ». Thesis, Lille 1, 2008. http://www.theses.fr/2008LIL10012/document.

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Résumé :

Les mesures satellitaires d'épaisseur optique en aérosols (AOT) conviennent à la surveillance globale journalière du contenu atmosphérique en particules. L'objectif de notre étude a été d'évaluer la capacité satellitaire à estimer la pollution en aérosols en termes de catégories de qualité de l'air. Ces dernières sont définies grâce aux mesures de concentration massique des particules de rayon aérodynamique inférieur à 2.5 µm au sol (PM2.5). Nous avons d'abord utilisé les mesures photométriques du réseau AERONET/PHOTONS pour caractériser les propriétés optiques et microphysiques des aérosols en Europe de l'Ouest et leur influence possible sur la relation entre PM2.5 et AOT. La comparaison des mesures d'AOT restituées par différents radiomètres satellitaires (principalement POLDER) aux mesures de PM2.5 au-dessus de la France a permis, non seulement de définir une relation statistique directe entre ces deux types de mesures mais aussi d'élaborer un seuil d'AOT satellitaire (égal à 0.17) au-dessus duquel la pollution peut être qualifiée de «Modérée» d'avril à octobre 2003, 2005 et 2006. Nous avons enfin estimé la masse en particules au sol à partir de la mesure d'AOT satellitaire et l'information de distribution verticale des particules, d'une part, simulée par le modèle de chimie-transport CHIMERE et d'autre part, mesurée par le LIDAR spatial CALIOP. Alors que le modèle CHIMERE n'améliore pas significativement la corrélation entre mesures d'AOT satellitaires et de PM2.5, l'utilisation des profils restitués par CALIOP montre l'importance de prendre en compte la distribution verticale des aérosols dans l'élaboration d'un produit satellitaire de qualité de l'air
Satellite measurements of aerosol optical thickness (AOT) are weil suited for global daily monitoring of atmospheric particle load. The goal of this study is to evaluate the satellite's capability to monitor aerosol pollution in terms of air quality categories. Those last ones are defined using the particulate mass concentration concerning particles smaller than about 2.5 ,um in aerodynamic diameter (PM2.5). We have first used the photometric meàsurements provided by the AERONET/PHOTONS network to characterise the optical and microphysical properties of aerosols over Western Europe and their possible impact on the relationship between PM2.5 and AOT measurements. The comparison between AOT measurements derived from different satellite radiometers (mostly POLDER) and PM2.5 measurements over France has allowed us the definition of a statistical relationship between those two measurements. Thanks to this relationship, we have elaborated a threshold of satellite AOT measurements (0.17) over which pollution can be qualified as « Moderate» from April to October 2003,2005 and 2006. We have finally assessed particulate mass at the ground using satellite AOT measurements and vertical distribution of aerosols simulated by the CHIMERE chemistrytransport model on the one hand and on the other, measured by CALIOP spatial LIDAR. While the CHI MERE model has not improved significantly the correlation between satellite AOT and PM2.5 measurements, the use of profiles derived from CALIOP has shown the importance of taking into consideration the vertical distribution of aerosols in the elaboration of a satellite air quality product

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Marelle, Louis. « Modélisation régionale des polluants à courte durée de vie (aérosols, ozone) en Arctique ». Thesis, Paris 6, 2016. http://www.theses.fr/2016PA066190/document.

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Résumé :

La région arctique s’ouvre peu à peu aux activités humaines, en raison du réchauffement climatique et de la fonte des glaces, dûs en partie aux effets radiatifs des aérosols et de l'ozone. En conséquence, les émissions locales de pollution en Arctique pourraient augmenter, et devenir prépondérantes comparées à la source historique liée au transport de pollution depuis les moyennes latitudes. Dans cette thèse, j’effectue des simulations régionales de la troposphère arctique avec le modèle WRF-Chem, combiné à de nouveaux inventaires des émissions de pollution locales en Arctique (navigation et torches pétrolières). Deux cas d’étude issus de campagnes de mesure par avion sont analysés. Premièrement, j’étudie un évènement de transport d’aérosols depuis l’Europe au printemps 2008, afin d’améliorer les connaissances sur cette source majeure de pollution. Deuxièmement, je détermine l’impact des émissions de la navigation en Norvège en été 2012, où la navigation Arctique est actuellement la plus intense. J’utilise ces cas d’étude pour valider la pollution modélisée et améliorer WRF-Chem en Arctique. J’effectue avec ce modèle amélioré des simulations des impacts actuels (2012) et futurs (2050) de la navigation et des torches pétrolières en Arctique. Les résultats indiquent que les torches sont et devraient rester une source majeure d’aérosols de carbone suie réchauffant en Arctique. La navigation en Arctique est une source de pollution importante en été et, en 2050, pourrait devenir une source majeure de pollution locale
The Arctic is increasingly open to human activity due to rapid warming, associated with decreased sea ice extent. This warming is due, in part, to the effect of short-lived atmospheric pollutants (aerosols, ozone). As a result, Arctic pollutant emissions should increase in the future, and their impacts might become significant compared to the now predominant source due to pollution transport from the mid-latitudes. In this thesis, regional simulations of the Arctic troposphere are performed with the WRF-Chem model, combined with new emission estimates for oil and gas extraction and shipping in the Arctic. The model is used to analyze two case studies from recent airborne measurement datasets: POLARCAT-France in 2008, ACCESS in 2012. First, I investigate an aerosol transport event from Europe to the Arctic in spring 2008, in order to improve our understanding of this major source of Arctic pollution. Second, I determine the air quality and radiative impacts of shipping emissions in Northern Norway in summer 2012, where most current Arctic shipping occurs. I use these results to validate modeled pollution, and to improve WRF-Chem for Arctic studies. The updated model is used to investigate the current (2012) and future (2050) impacts of Arctic shipping and Arctic gas flaring in terms of air quality and radiative effects. Results show that Arctic flaring emissions are and should remain a strong source of local black carbon aerosols, causing warming, and that Arctic shipping is already a strong source of aerosols and ozone during summer. In 2050, diversion shipping through the Arctic Ocean could become a major source of local surface aerosol and ozone pollution

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