PDA – Activité « Réactivité atmosphérique des composés organiques volatils »

Les composés organiques volatils (COV) sont émis dans l’atmosphère par des processus naturels (végétation, océans…) ou résultant des activités humaines (transport, industrie…). Cette matière organique est ensuite oxydée et forme des espèces fonctionnalisées que l’on retrouve dans les phases gazeuses et particulaires (Aérosols Organiques Secondaires ou AOS), elle impacte à la fois la qualité de l’air et le climat.

Afin d’étudier le devenir atmosphérique des COV, des travaux de recherche sur leur réactivité avec les principaux oxydants (les radicaux OH et NO3, l’ozone et les atomes de Cl) sont réalisés dans les chambres de simulation atmosphérique (CSA) du LPCA.

Etudes mécanistiques

Fig.1. Mécanisme réactionnel pour la réaction en phase gazeuse du guaiacol avec les radicaux OH.

Formation d’aérosols organiques secondaires (AOS)

Fig. 2. Profils de concentrations des AOS (SMPS) et du guaiacol (GC-FID) lors de l’oxydation du guaiacol par le radical OH. Distribution des AOS en nombre (haut) et en volume (bas).

Etude des propriétés hygroscopiques des AOS collectés en chambre de simulation atmosphérique (Synchrotron SOLEIL, ligne AILES). Collaboration avec la thématique PCMI (groupe THz)

Fig. 3. Spectres ATR-FTIR mesurés dans le moyen IR (gauche) et le proche IR (droite) d’AOS collectés en CSA lors de la réaction du syringol (en haut) et du guaiacol (en bas) avec les radicaux OH (en noir, spectres des filtres secs ; en vert, spectre du 4-nitroguaiacol).

Métrologie optique en CSA d’espèces d’intérêt atmosphérique: mesure de radicaux NO3 par IBBCEAS (Incoherent Broad-Band Cavity-Enhanced Absorption Spectroscopy) ; de N2O5 par QCL (Laser à Cascade Quantique) ; … Collaboration avec la thématique PCMI (groupe DFG).

Fig. 4. Mesure des radicaux NO3 par IBBCEAS (660 nm) dans la chambre de simulation atmosphérique LPCA-one.

Fig. 5. Profils temporels des concentrations de NO3, NO2 et O3 mesurés par IBBCEAS et par chimiluminescence (CL) et concentrations simulées.