Etude du vieillissement des aérosols inorganiques industriels en milieu urbain

Doctorant: Sarah GUILBAUD

Lors de leur séjour dans l’atmosphère, les aérosols sont soumis entre autre à des processus d’agrégation et de condensation sur leurs surfaces. Ces processus, dits de vieillissement, sont fonction de la durée de vie des particules, des conditions météorologiques et de l’environnement chimique rencontré. Le travail réalisé dans le cadre de cette thèse vise à caractériser l’aérosol inorganique et étudier son évolution physico-chimique sur quelques dizaines de milliers de mètres dans les panaches industriels et urbains où les concentrations atmosphériques en particules fines PM2.5 sont relativement élevées. Il s’agit notamment de rendre compte de l’évolution des particules d’aérosol primaire lors d’épisodes de formation d’aérosols secondaires inorganiques.

Dans ce cadre, il s’agira, dans un premier temps, de développer de nouveaux outils permettant d’étudier ces phénomènes de formation et d’évolution des aérosols, à l’échelle locale, dans un environnement urbano-industriel. Cela passera par la mise au point d’un système de prélèvement automatique des aérosols à haute résolution temporelle (type impacteur rotatif), permettant d’une part de préserver la fraction semi-volatile de l’aérosol et d’autre part de prélever les particules sur des substrats adaptés à l’analyse individuelle de particules. Le travail se focalisera alors sur le développement de la caractérisation de ces aérosols par microscopie analytique. L’enjeu sera notamment de rendre compte de l’état de mélange des composés atmosphériques d’origine secondaire (composés semi-volatils) avec l’aérosol primaire. A ces fins, les observations seront réalisées à basse température et en détection par transmission électronique (cryo-TSEM-EDS). Ces développements analytiques se feront à l’aide de composés modèles.

Dans un second temps, l’étude des processus physico-chimiques mis en jeu lors du vieillissement des aérosols inorganiques atmosphériques en champ proche sera entreprise au cours d’une campagne intensive de terrain, visant à étudier plus particulièrement l’évolution des émissions industrielles en milieu urbain. Afin de se dégager des influences de sources urbaines très localisées (axes de trafic intense par exemple), les prélèvements se feront à une centaine de mètre d’altitude, en zone préservée (parc urbain par ex.) à l’aide d’un ballon captif. En parallèle, des mesures en télédétection par LIDAR permettront de rendre compte de la position précise du prélèvement aéroporté par rapport aux limites du panache.

C’est travaux s’inscrivent dans le cadre des études menées par le LABEX CAPPA et également des travaux menés au sein du projet régional CLIMIBIO.

Durée
3 ans : Octobre 2015 - 2018

Directrice: Karine DEBOUDT (LPCA)
Co-encadrant: Pascal FLAMENT (LPCA)

Laboratoire: LPCA

Financement: Pôle métropolitain Côte d'Opale / Labex CaPPA