Offre de thèse - Hétérogénéité chimique des particules atmosphériques en milieu urbano-industriel en cas de pic de pollution
Sujet de thèse : Hétérogénéité chimique des particules atmosphériques en milieu urbano-industriel en cas de pic de pollution : Vers une meilleure connaissance des sources proches et lointaines contrôlant les pics de pollution en Région Hauts de France.
Résumé : De nombreuses études scientifiques démontrent le caractère néfaste de la pollution atmosphérique, notamment particulaire, pour la santé humaine. Si les émissions françaises de particules fines ont été réduites de plus de 60% (-265.103 tonnes) entre 1990 et 2015 (rapport SECTEN CITEPA avril 2017, disponible : ici ), l’OMS estime que 92% de la population française est encore exposée à des concentrations de PM2.5 excessives, notamment lors d’épisodes de pollution urbaine. Ces particules fines sont constituées d’une part de composés primaires, directement émis dans l’atmosphère, et d’autre part d’aérosols secondaires qui se forment dans l’atmosphère à partir de gaz précurseurs. La part des aérosols secondaires dans la charge particulaire a été longtemps sous-estimée. Des études récentes montrent cependant que les aérosols inorganiques secondaires tels que les nitrates et sulfates d’ammonium peuvent représenter jusqu’à 77% des PM2.5 lors d’épisodes de pollution (Huang et al., 2014). Lors de leur séjour dans l’atmosphère, les aérosols sont soumis à divers processus dont, par exemple, des phénomènes d’agrégation ou de condensation sur leurs surfaces, de dissolution/précipitation dans les gouttes de pluie ou de nuages ou encore à des réactions chimiques avec les gaz environnant. Ces processus, dits de « vieillissement », sont fonction de la durée de vie des particules, des conditions météorologiques et de l’environnement chimique rencontré. La présence de COV biogéniques, par exemple, irait à l’encontre de la formation de nitrate d’ammonium (Aksoyoglu et al., 2017)
La connaissance de ces mécanismes complexes, qui peuvent exacerber les conséquences néfastes des épisodes de pollution sur la santé, nécessite donc des outils analytiques performants, permettant d’aboutir à une caractérisation physico-chimique détaillée à l’échelle de la particule individuelle. Les travaux entrepris au sein de notre laboratoire rendent possible, dorénavant, la détermination de l’état de mélange des aérosols, tenant compte à la fois de la diversité de composition chimique de l’ensemble des particules présentes dans la masse d’air et également de la diversité existant au sein de chaque particule, y compris certains composés secondaires, comme le sulfate d’ammonium, grâce à des analyses par Cryo-microscopie. Ces développements analytiques en Cryo-microscopie électronique (couplage MEB-EDS) seront poursuivis dans le cadre du présent projet de thèse, notamment afin de réduire encore la dégradation des particules les plus fines et les plus volatiles sous le faisceau électronique lors de l’acquisition des spectres d’émission X. Cela nous permettra ainsi de décrire l’évolution de la nature et de l’abondance des PM2.5 durant des épisodes de pollution particuliers, par exemple l’été sous photochimie intense, lors de « jours chauds » (température > +30°C), ou lors de phénomènes locaux tels que la mise en place de brises de mer en zone côtière, le tout avec une vision complète de la complexité du matériau particulaire. Il s’agira alors d’identifier les paramètres clés qui expliquent l’état de mélange des aérosols lors de pics de pollution.
Références :
High secondary aerosol contribution to particulate pollution during haze events in China. R.-J. Huang et al., Nature 514(2014), pp. 218-222.
Secondary inorganic aerosols in Europe: sources and the significant influence of biogenic VOC emissions, especially on ammonium nitrate. S. Aksoyoglu et al., Atmos. Chem. Phys. 17 (2017), pp. 7757–7773.
Mots clés : Poussières atmosphériques, Pollution urbaine et industrielle, caractérisation physico-chimique
Directeurs de thèse : P. Flament, Professeur ; K. Deboudt, Maître de Conférences HDR.
Laboratoire d’accueil : Laboratoire de Physico-Chimie de l’Atmosphère (LPCA - EA 4493), Université du Littoral Côte d’Opale, Dunkerque.
École Doctorale : Ecole Doctorale 104, Sciences de la Matière, du Rayonnement et de l’Environnement.
Date limite de candidature : 20 mars 2018
Date de démarrage de la thèse : 1er octobre 2018
Candidature : Merci d’envoyer votre candidature par mail à Karine Deboudt et Pascal Flament accompagnée d’un CV.
