Etude de la réactivité atmosphérique par mesures expérimentales de la capacité oxydante de l'atmosphère

Doctorant: M. Al Ajami

Ce travail de thèse porte sur une approche expérimentale de l’étude de la chimie atmosphérique au moyen du développement et de l’utilisation d’une technique de caractérisation des radicaux atmosphériques que sont les radicaux hydroxyle OHŸ, hydroperoxyle HO2Ÿ et peroxyles RO2Ÿ (R représentant un groupement carboné). En effet, ces espèces réactives sont impliquées dans les processus de transformation des composés organiques volatils (COV) gazeux émis par la nature (végétation) ou les activités anthropiques (trafic, industries,…). Les produits formés sont des espèces plus oxygénées, plus fonctionnalisées voire des Aérosols Organiques Secondaires (AOS). Malgré la réalisation de campagnes de mesures sur le terrain et le déploiement d’un nombre de plus en plus important d’instruments, une part importante de la réactivité atmosphérique reste non identifiée. Cela entraine des incertitudes dans les mécanismes chimiques utilisés dans les modèles atmosphériques et limite l’analyse et la compréhension des phénomènes observés dans l’atmosphère.

Afin d’apporter des éléments de réponses concernant ces mécanismes, nous proposons dans ce travail de thèse de réaliser des expériences de laboratoire mais également des mesures de terrain portant sur la quantification des radicaux OH, HO2 et RO2 et également sur la mesure du temps de vie de OH (mesure de l’ensemble des voies de consommation de OH) par la technique FAGE (Fluorescence Assay by Gas Expansion). Cette technique, sélective et sensible, reposant sur la mesure de la Fluorescence Induite par Laser de OH à basse pression, est utilisée par une dizaine de laboratoires dans le monde. Un instrument a été développé ces dernières années au laboratoire PC2A. Celui-ci sera utilisé au cours de la thèse lors d’études en laboratoire pour évaluer le potentiel de la technique à la mesure des radicaux RO2Ÿ mais également pour caractériser de façon détaillée les potentielles interférences liées à d’autres espèces réactives (telles que les intermédiaires de Criegee produits lors de l’ozonolyse des alcènes). Il sera également déployé sur le terrain pour des intercomparaisons avec d’autres instruments en chambres à simulations atmosphérique afin de tester la fiabilité des mesures. Des mesures en environnements forestiers permettront également l’étude ciblée de l’oxydation des espèces biogéniques et leur rôle dans la formation des AOS.

Le candidat que nous recherchons aura un profil expérimental avec un intérêt particulier pour les mesures de terrain. Des bases théoriques en chimie de l’atmosphère, en optique et spectroscopie sont souhaitées.

Mots clés
Radicaux atmosphériques– capacité oxydante de l’atmosphère – mécanisme chimique - Diagnostic Optique – campagnes de terrain

Directrices: Christa Fittschen, Coralie Schoemaecker

Laboratoire: PC2A

Financement: Ecole Doctorale SMRE / Labex CaPPA