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BOURCIER Jennifer DELMON Julien FONTAINE Franck GOBY Sandra SINGH Gagandeep SLIMANI Idir

Soutenance du stage de terrain Impact de la photochimie, du transport et des sources sur la variabilité des concentrations des polluants gazeux à la Couronne. BOURCIER Jennifer DELMON Julien FONTAINE Franck GOBY Sandra SINGH Gagandeep SLIMANI Idir. 1 er juin 2011. Introduction.

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  1. Soutenance du stage de terrainImpact de la photochimie, du transport et des sources sur la variabilité des concentrations des polluants gazeux à la Couronne BOURCIER Jennifer DELMON Julien FONTAINE Franck GOBY Sandra SINGH Gagandeep SLIMANI Idir 1er juin 2011

  2. Introduction →Présentation du sujet →Présentation du site d’études et des industries environnantes Ville : La CouronneDépartement : Bouches-du-Rhône (13)Région : Provence-Alpes-Côte d'Azur Coordonnées GPS: latitude = 43.338 longitude = 5.05252 Plage de La Couronne Zone portuaire de Lavera, Martigues 2

  3. Industries environnantes 3

  4. Plan I. Etude de la variabilité spatio-temporelle des NOx (NO + NO2) 1) Observations a) Tendance générale b) Cas particuliers c) Rapport NO/NO2 2) Interprétations a) Impact des sources et transport des masses d’air b) Hypothèses sur les cas particuliers II. Etude de la variabilité spatio-temporelle de l’ozone 1) Observations a) Tendance générale b) Cas particuliers 2) Interprétations a) Rôle de la photochimie dans le cycle de l’ozone; études des taux de photodissociation b) L’anti-corrélation avec les NOx III. Etude de la variabilité spatio-temporelle des carbonylés 1) Observations 2) Interprétations et caractérisation des sources 4

  5. I. Les NOx : NO2 + NO → Tendance générale 5

  6. I. Les NOx : NO2 + NO Concentrations plus élevées Épisodes matinaux (9h-12h) 6

  7. I. Les NOx : NO2 + NO Épisodes nocturnes (19h-23h) de moindre intensité 7

  8. I. Les NOx : NO2 + NO → Cas particuliers Pic de NO2 à 00h00 NO>NO2 8

  9. I. Les NOx : NO2 + NO → Rapport NO/NO2 Événement ponctuel 9

  10. I. Les NOx : NO2 + NO → Interprétations Important trafic urbain avec la présence d’axes routiers Transports routiers responsables de 42 % des émissions de NOx dans les Bouches-du-Rhône La Couronne 10

  11. I. Les NOx : NO2 + NO Tendance des directions des masses d’air 5 mai 6 mai 9 mai • Alternance de brise de terre et de brise de mer • influence des axes routiers A7 et A55 • influence du transport maritime 11

  12. I. Les NOx : NO2 + NO Pics élevés de NO2 observés les 8, 10 et 11 mai: pollution urbaine et industrielle 8 mai 10 mai 11 mai 12

  13. I. Les NOx : NO2 + NO → Cas particuliers Masse d’air jeune Masse d’air âgée 13

  14. II. L’ozone 14

  15. II. L’ozone • Tendance générale Fin de matinée En soirée 15

  16. Cycle de formation de l’ozone Intervention des NOx, COV et HOx. 16

  17. Fréquences de photolyse de NO2 et O3 temps en heures solaires ( H réelle - 2) 17

  18. Cycle de formation de l’ozone 18

  19. Épisode du 10 mai 2011 • En général : [O3] maximale entre 60 et 70 ppb 19

  20. Épisode du 10 mai 2011 Épisode du 10 mai 2011 • Maximum de 79,72 ppb 20

  21. Épisode du 10 mai 2011 • Pic de NOx • Intervention des COV Source : www.arl.noaa.gov Source : www.arl.noaa.gov Source : www.arl.noaa.gov 21

  22. III. Les carbonylés 22

  23. III. Les carbonylés Temps de vie du formaldéhyde = 1,2 j  Formaldéhyde : 3 pics ponctuels 23

  24. III. Les carbonylés Un bruit de fond entre 0 et 0,4 ppb  Formaldéhyde : transport ? Pic à 10,7 ppb Pic à 10,7 ppb Pic à 12,9 ppb Pic à 2,7 ppb 5 mai 20h40 6 mai 15h15 6 mai 23h15 Temps de vie du formaldéhyde = 1,2 j Pour des conditions de fort ensoleillement, J = 10-4 s-1, Temps de vie du formaldéhyde alors = 3 heures 24

  25. III. Les carbonylés Un bruit de fond entre 0 et 0,4 ppb  Formaldéhyde : hypothèses Pic à 10,7 ppb Pic à 12,9 ppb Pic à 2,7 ppb 5 mai 20h40 6 mai 15h15 6 mai 23h15 Sources primaires Cigarettes photochimie Le formaldéhyde est un intermédiaire clé dans la combustion tel que le gaz naturel et le méthanol 25

  26. O C H H III. Les carbonylés  Formaldéhyde : Sources Produit et matériaux de construction Résines à base de formaldéhyde Panneaux en particules et en fibres de bois agglomérées. Textiles, certains médicaments et cosmétiques. Combustion Produits d'usage courant 26

  27. R-CH2-R’ R-CH.-R’ OH. H2O NO R-CHO2.-R’ R-CHO.-R’ RCH.-R’ RCHO2.-R’ O2 NO2 HO2. R-CHO2.-R’ R-CO-R’ O2 R’. R-CHO2.-R’ R-CHO R’. R’-O-O. O2 Rx-CH2-O. Rx-CH2-O-O. NO2 NO HO2. OH. NO NO2 III. Les carbonylés  Photooxydation des Hydrocarbures R1 : R2 : R3 : R4 : R4’ : R5 : R6 : R7 : 27

  28. HCO. H2O CH2O (O2) OH. CH2O HCO. hν (<330 nm) HCO. H. O2 CO HO2 . CH2O H2 hν (<370 nm) CO HO2 . H. M O2 M III. Les carbonylés  Formaldéhyde : réactions Le temps de vie de cette espèce est principalement déterminé par la réaction avec OH Mais il faut y ajouter un autre processus de dégradation important pour ce composé : la photolyse par rayonnement solaire La photolyse de formaldéhyde constitue alors une production photochimique de radicaux HO2 dans l’atmosphère, même loin des sources de composés réactifs. Rq : le formaldéhyde est soluble dans l’eau 28

  29. III. Les carbonylés  Acétaldéhyde Temps de vie = 8,8 h 29

  30. CH3 . hν CH3CHO CHO . III. Les carbonylés  Acétaldéhyde : réactions  Photooxydation des Hydrocarbures  Acétaldéhyde : sources Issus de photochimie, fumée de cigarettes, photocopieurs, panneaux de bois brut, panneaux de particules, combustion d’hydrocarbures.  Hypothèses: -sources proches du lieu de prélèvement -industries à proximité ou fumée de cigarette 30

  31. O C H Bruit de fond entre 0 et 0,07 ppb III. Les carbonylés  Propanal 31

  32. III. Les carbonylés Acétone 32

  33. O2 CH3CO2 . HO2 . CH3CO2H hν OH. CH3CO2H CH3O HO2 . CH2O (O2) hν OH. CH3CO2H NO CH3CO3. ( O2) CH3O2. HO2 . CO2 NO2 CH2O NO ( O2) CH3O2. CH3O2. NO2 CH3CO3. hν (2 O2) CH3COCH3 III. Les carbonylés Acétone : réactions Ainsi par l'intermédiaire de ce mécanisme, nous pouvons voir que la dégradation d'une molécule d'acétone fournit, par voie photochimique, des radicaux OH et HO2. Gierczak et al. estiment que la dégradation par cette voie de photodissociation mène à la formation de 2 à 4 HOx pour une molécule d'acétone. 33

  34. O C III. Les carbonylés Acétone : sources Photochimie marine Dégraissage industriels Aérosols organiques marins Combustion de plastiques Oxydation atmosphérique d’isoalcanes anthropiques Végétation terrestre Peinture, vernis, produit pharmaceutiques. 34

  35. III. Les carbonylés Un bruit de fond entre 0 et 0,6 ppb Acétone : transport Pic à 19 ppb Pic à 18,9 ppb Pic à 15,1 ppb 8 mai 04h00 UTC 7 mai 11h00 UTC 7 mai 20h00 UTC Hypothèses : -balaiement par les masses d’air des côtes industrialisées -chargement des masses d’air en produits de photochimie au niveau de la mer 35

  36. Pic à 1 ppb Pic à 0,57 ppb Pic à 0,35 ppb III. Les carbonylés Un bruit de fond entre 0 et 0,12 ppb Butanal 10 mai 17h20 10 mai 21h20 12 mai 02h20 12 mai 08h45 36

  37. O C H III. Les carbonylés Butanal : réactions Réagit avec OH°, puis formant CO2, NO2 et un radical en C3 qui reprend les réactions des alcanes qui mènent aux aldéhydes et en fin de réaction au formaldéhyde. Butanal : sources Solvant de produits organiques Fabrication de résines 37

  38. Plusieurs sources: Transport routier (42%) Solvants industriels (18%) Procédés chimiques (12%) Déchets d’agriculture (10%) Solvants non industriels (9%) Combustion (5%) Chimie-pétrochimie (5%) IV. Les autres COV Deux définitions officielles des COV : l’une définit en fonction de la pression de vapeur (p°>0,01 kPa à 25°C), donc de la volatilité l’autre en fonction de la constitution moléculaire : au moins un C et ou plusieurs H, X, O2, P, S, Si et N (sauf oxydes de carbone, carbonates et bicarbonates inorganiques) Réactivité des COV: Précurseurs de l’ozone troposphérique Participation aux réactions photochimiques dans la basse atmosphère Dépendant de facteurs environnementaux 38

  39. V. Conclusion Observations de la variabilité des NOx, impact spatio-temporelle des sources (trafic routier..) et du transport… Observations des variations de concentrations soumis aux aléas de sources telles que les NOx ou les COV, de transport par l’apport de polluants primaires tels que les NOx issus des industries des grandes agglomérations avoisinante et enfin de la photochimie : les fréquences de photolyse de NO2 et de l’ozone Rôle des carbonylés sur le cycle de l’ozone, en appréhendant les phénomènes de transport, photochimie et émission L’analyse des carbonylés peut être améliorée… 39

  40. Merci de votre attention

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