Le Laboratoire a développé 2 chambres de simulation instrumentées pour l’étude de la réactivité des COV avec les principaux oxydants atmosphérique (les radicaux OH et NO₃, l’ozone et les atomes de Cl).

1. CHARME (CHamber for Atmospheric Reactivity and Metrology of the Environment)
   • Chambre cylindrique en inox 304 L électropoli
   • V = 9,2 m³ (S/V = 2,4 m^-1)
   • T° (à terme) = -20°C à +50°C
   • P = 0,15 – 10³ hPa
   • 4 lampes xénon (5 kW)

CHARME (CHamber for Atmospheric Reactivity and Metrology of the Environment)

2. LPCA-one :
   • Chambre cubique en PMMA (polyméthacrylate de méthyle)
   • V = 8 m³ (S/V = 3 m^-1)
   • T° = 20 ± 2°C
   • P = 10³ hPa
   • 10 tubes à fluorescence (Philips TLD 58W/965) : 400-800 nm.

LPCA-One

Instrumentation associée aux CSA

Caractérisation des particules atmosphériques par microscopie électronique

Le laboratoire est doté d’un microscope électronique à balayage à effet de champ JEOL JSM7100F, dédié à l’analyse des particules atmosphériques. En plus des détecteurs conventionnels d’électrons secondaires et rétrodiffusés, il est équipé de :

– un détecteur d’électrons transmis
– trois spectromètres EDX Bruker QUANTAX 800 (3 x 30 mm²)
– un système de détection et analyse automatisée des particules
– une platine de cryogénique QUORUM PP3010T permettant d’observer les aérosols semi-volatils à température de l’azote liquide.

Prélèvements des Aérosols Atmosphériques

Le Laboratoire a à sa disposition des outils d’échantillonnage classique des aérosols atmosphériques, tels que des impacteurs en cascade permettant de prélever les particules en les sériant en taille (Figure 1), dispositifs qui peuvent accueillir des supports particulièrement adaptés à la microscopie analytique, tels que des supports à pastilles de bore, spécifiquement développés par le laboratoire (Figure 2).

Figure 1 : Impacteur en cascade à trois étages type Dekati® PM10

Figure 2 : Supports de bore permettant la collection et l’analyse automatisée de milliers de particules par échantillon, par microanalyse X

Ces dernières années nous nous sommes plus précisément attachés à développer des moyens de prélèvement aéroporté des aérosols, tel que le ballon captif ci-dessous (Figure 3) permettant d’échantillonner jusqu’à 200 m d’altitude, au sein des panaches d’émissions industrielles.

Figure 3 : Dirigeable captif employé notamment pour les prélèvements au sein des panaches d’émission

Analyse des Aérosols Atmosphériques

• Microscopie Analytique

Caractérisation des particules atmosphériques par microscopie électronique (Système FEG-TSEM décrit ci-dessus)

• Analyse des éléments-traces

Le Laboratoire dispose d’une Salle à Empoussièrement Contrôlé « ISO 6 » (ex-classe 1000), comportant des zones de type « ISO 5 » (enceinte à flux laminaire ex-classe 100). Cette « Salle Blanche » (figure 4) est notamment destinée à la chimie préparative avant analyse élémentaire (exemple : métaux-lourds), par les techniques habituelles de Spectrométrie Atomique (ICP-MS notamment), ainsi qu’à la purification préalable aux analyses isotopiques (Pb, Fe, Cu, Zn,..) effectuées en collaboration avec l’Université Libre de Bruxelles (Prof. Nadine Mattielli).

Figure 4 : Vue de la Salle Blanche ISO 6 du LPCA

Unité Mobile Atmosphérique (UMA)

L’Unité Mobile Atmosphérique UMA

L’Unité Mobile Atmosphérique (UMA) a été créée grâce au soutien, au titre du BQR 2016, de l’Université du Littoral Côte d’Opale (ULCO). Cette aide a permis de restructurer un « camion-LIDAR » déjà existant en un dispositif fonctionnel et polyvalent permettant l’étude des effets de la dynamique de l’atmosphère sur les polluants et leurs conséquences sur la santé. Cette unité mobile est capable de fournir des éléments de réponse au travers de campagnes de mesures multi-échelles sur le terrain, en combinant des mesures par télédétection et in-situ lors de différents épisodes de phénomènes atmosphériques dont notamment les brises de mer, très fréquentes au niveau des régions côtières.

L’équipement de l’UMA représente un panel instrumental très diversifié pouvant, aussi bien documenter la dynamique atmosphérique, les caractéristiques physico-chimiques et les propriétés optiques des aérosols, que le niveau de toxicité des polluants. En effet l’UMA permet actuellement d’intégrer simultanément quatre principaux modules entièrement amovibles, constitués d’instruments de mesure de terrain ou de laboratoire adaptés au terrain :

            – Module A: Équipements pour l’étude de la dynamique atmosphérique

            – Module B: Équipements pour l’étude des propriétés optiques des aérosols

            – Module C: Équipements pour la caractérisation physico-chimique des aérosols

            – Module D: Équipements pour l’étude toxicologique des gaz et aérosols

Modules constitutifs de l’UMA

Cette unité mobile est totalement autonome, alimentée par un groupe électrogène sur remorque de 18 kVA (dont 9 kVA sur réseau électrique ondulé). L’habitacle est climatisé permettant d’éviter l’échauffement des différents appareillages en fonctionnement mais aussi d’obtenir une température contrôlée et stable pour certaines applications. Un système de rampe permet l’embarquement de systèmes et consommables d’analyse « lourds » (bouteilles de gaz, LIDAR vent, baies de mesures…). Un toit amovible permet le déploiement rapide d’instruments de mesure vers l’extérieur et un mat pneumatique est utilisé pour surélever certains dispositifs (station météo, anémomètre ultrasonique, prélèvements…)

Module A

Les systèmes pouvant être déployés au niveau du Module A, dont l’objectif est de l’étude de la dynamique de l’atmosphère afin de définir les mécanismes météorologiques susceptibles de jouer un rôle sur la variabilité des polluants atmosphériques, sont actuellement les suivants :

• Profileurs de vent LIDAR et SODAR
• Station météo
• Anémomètres Ultrasoniques
• LIDAR Aérosol
• Radiosondages

Module B

Les systèmes pouvant être déployés au niveau du Module B, dont l’objectif est de déterminer l’impact de phénomènes atmosphériques sur l’évolution de la distribution spatiales des aérosols, sont actuellement les suivants :

• LIDAR Aérosol
• IBBCEAS

Module C

Les systèmes pouvant être déployés au niveau du Module C, dont l’objectif est l’étude du vieillissement des aérosols inorganiques et de l’évolution de l’état de mélange, sont actuellement les suivants :

• Boite à gants portable pour la préparation des filtres
• Compteurs de particules
• SMPS
• Impacteurs en cascade
• Ballon captif équipé (impacteur en cascade, compteur de particules, sonde météo PTH…)

Module D

Les systèmes pouvant être déployés au niveau du Module D, dont l’objectif est l’étude de l’impact de la dynamique de l’atmosphère sur la toxicité des gaz et aérosols, sont actuellement les suivants :

• Chambre d’exposition cellulaire Vitrocell®

L’analyse fine combinée des paramètres mesurés au niveau des différents modules, est rendue possible par déploiement d’instruments ayant une résolution temporelle adaptée à l’échelle de temps des phénomènes atmosphériques rencontrés.

Selon les objectifs des campagnes de mesure, des moyens d’observation complémentaires peuvent être utilisés, comme des analyseurs de gaz (NOx, CO, SO2, O3, BTEX, COVs…) du Laboratoire mobile du CCM de l’ULCO.