Aérosols atmosphériques et leur influence sur l’environnement

1. Aérosolsatmosphériques et leur influence sur l’environnement BIRA-IASB Chimie troposphérique Journée portes ouvertes 2009

2. Aérosols • Suspension de petites particules dans l’air • Peuvent être solides ou liquides • Grande variété d’origines et de propriétés

3. Aérosols: taille et concentration • La taille des particules varie de moins de 10 nm jusqu’à 0.1 mm • PM10: Diamètre moins de 10 µm: particules considérées comme respirables et nuisibles • Norme européenne • PM10 : 50 µg/m³

4. Différents types d’aérosols:Aérosols minéraux • Poussière emportée par le vent • Agriculture ou trafic • Cendres volcaniques Dust storm over the Sahara desert

5. Différents types d’aérosols:La suie • Combustion de combustibles fossiles (industrie, trafic) ou du bois • Incendies de forêt (source: Müller & Zeitler (2005) Microsc. Microanal.)

6. Différents types d’aérosols: Aérosols secondaire • Formés par la condensation de gaz • Inorganiques (sans carbone): Aérosols de sulfate, nitrates, acide sulfurique • Organiques: Des hydrocarbures émis par des activités humaines ou par la nature forment des aérosols par condensation Aérosols de sulfate (inorganiques) sur lesquels se collent des particules de suie (Source: Peter Buseck , Arizona State University) Aérosols organiques capturés par un filtre (Source: Adachi & Buseck (2008) Atmos. Chem. Phys. 8)

7. Contribution de matériel organique et inorganique aux aérosols Source: Zhang et al. (2007) Geoph. Res. Letters

8. Impact sur la qualité d’air : Alarme smog ! • Particules fines produites par le trafic et la combustion restent près de la surface: le “smog d’hiver” • Limite de vitesse pendant certains jours où la norme de poussière fine est dépassée • Selon la VMM le seuil pour PM10 de 50 µg/m³ a déjà été dépassé plus de 35 fois en 13 location pendant cette année! ( http://deus.irceline.be/~celinair/day_pm/daypm.php?lan=nl&web=vmm&ex=50 )

9. Le smog photochimique • Un autre type de smog est produit dans les régions polluées pendant les jours ensoleillés • La combinaison des polluants NO et NO2 , des composés organiques volatils et de la radiation solaire cause une production élevée d’ozone (O3) • Les produits de ces réactions peuvent condenser et contribuer aux aérosols secondaires Smog photochimique à Beijing: Gauche: Journée pluvieuse Droite: journée ensoleillée

10. Les effets des particules fines sur la santé • Des études ont démontré qu’il y a un impact des particules fines sur les maladies respiratoires et cardiaques et le cancer • Surtout les particules de moins de 1 µm peuvent entrer facilement dans les alvéoles

11. Influence des aérosols sur le climat Influence direct: • Aérosols reflètent la lumière: moins de réchauffement planétaire • Mais: d’autres aérosols (comme la suie) absorbent la lumière!

12. Influence des aérosols sur le climat:Influence indirecte • Les aérosols sont des germes de condensation pour la vapeur d’eau pendant la formation de nuages Plus d’aérosols veut dire plus de nuages, plus de réflexion de lumière, ce qui refroidit la planète

13. Influence des aérosols sur le climat • Réchauffement planétaire causé par l’émission de CO2 et quelques autres gaz • L’effet net des aérosols est refroidissant • Mais l’impact précis sur le réchauffement est encore très incertain! • Plus de recherche est nécessaire Source: rapport IPCC 2007

14. Emissions des composés organiques volatils (gazeux)

15. Les aérosols formés par les composés organiques volatils • Une large quantité de composés organiques volatils est émise par la végétation et par les activités humaines • Chaque année: entre 40 et 200 millions de tonnes d’aérosols organiques sont formés • Les terpènes: composés organiques de 5, 10 ou 15 atomes de carbone émis par des arbres • Exemple: alpha-pinène • Emis par certains arbres comme le chêne, le sapin, etc. , surtout par temps chaud et ensoleillé.

16. Composés semi-volatils etc. O3, OH, NO3 Aérosol Organique Secondaire etc. Composés volatils Kp,i(coefficients de partition)

17. Expériences sur la formation d’aérosols par alpha-pinène • Alpha-pinène et ozone sont introduits dans une chambre smog • Des réactions commencent et les produits peuvent condenser et former des aérosols. Vue de l’intérieur d’une chambre smog du PSI à Villingen, Suisse Chambre smog EUPHORE à Valencia

18. Chez BIRA-IASB: Modélisation de formation d’aérosol d’alpha-pinène • Nous essayons de modéliser les réactions d’alpha-pinène et de les résoudre avec un logiciel • Nous comparons les résultats de notre modèle avec les expériences de chambre smog • Le but est de mieux comprendre les processus de formation d’aérosols, et de leur impact sur l’atmosphère

19. Chez BIRA-IASB: Modélisation globale d’aérosols organiques • Nous trouvons qu’une large fraction des aérosols organiques est due aux composés biogènes comme alpha-pinène ou isoprène Nous calculons les concentrations des aérosols organiques avec un modèle global Les concentrations d’aérosols organiques moyennées annuellement, calculées avec le modèle globale IMAGES

20. Merci pour votre attention !