AérosolsAérosols atmosphériquesatmosphériques et leur et leur influenceinfluence sur sur l’environnementl’environnement

BIRA-IASB Chimie troposphérique Journée portes ouvertes 2009

AérosolsAérosolsSuspension de petites particules dans

l’airPeuvent être solides ou liquidesGrande variété d’origines et de

propriétés

Aérosols: taille et Aérosols: taille et concentrationconcentrationLa taille des particules varie de moins de 10

nm jusqu’à 0.1 mmPM10: Diamètre moins de 10 µm: particules

considérées comme respirables et nuisiblesNorme européenne

◦ PM10 : 50 µg/m³

Différents types d’aérosols:Différents types d’aérosols: Aérosols minérauxAérosols minéraux

◦Poussière emportée par le vent

◦Agriculture ou trafic◦Cendres volcaniques

Dust storm over the Sahara desert

Différents types d’aérosols:Différents types d’aérosols: La suieLa suieCombustion de combustibles fossiles (industrie, trafic) ou du bois Incendies de forêt

(source: Müller & Zeitler (2005) Microsc. Microanal.)

Différents types d’aérosols: Différents types d’aérosols:

Aérosols secondaireAérosols secondaire Formés par la condensation

de gaz Inorganiques (sans carbone): Aérosols de sulfate, nitrates,

acide sulfurique

Aérosols de sulfate (inorganiques) sur lesquels se collent des particules de suie

Organiques: Des hydrocarbures émis par des

activités humaines ou par la nature forment des aérosols par condensation

Aérosols organiques capturés par un filtre(Source: Adachi & Buseck (2008) Atmos. Chem. Phys. 8)

(Source: Peter Buseck , Arizona State University)

Contribution de matériel Contribution de matériel organique et inorganique organique et inorganique aux aérosolsaux aérosols

Source: Zhang et al. (2007) Geoph. Res. Letters

Impact sur la qualité d’air : Impact sur la qualité d’air : Alarme smog !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 )

Le smog photochimiqueLe smog photochimiqueUn autre type de smog est produit dans les

régions polluées pendant les jours ensoleillésLa 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 photochimiqueà Beijing:

Gauche: Journée pluvieuse

Droite: journée ensoleillée

Les effets des particules Les effets des particules fines sur la santéfines sur la santéDes 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

Influence des aérosols sur le Influence des aérosols sur le climat climat Influence direct:Influence direct:Aérosols reflètent la lumière: moins de

réchauffement planétaireMais: d’autres aérosols (comme la

suie) absorbent la lumière!

Influence des aérosols sur le Influence des aérosols sur le climat:climat:Influence indirecteInfluence indirecteLes aérosols sont des germes de

condensation pour la vapeur d’eau pendant la formation de nuagesPlus d’aérosols veut dire plus de nuages, plus de réflexion de lumière, ce qui refroidit la planète

Influence des aérosols sur le Influence des aérosols sur le climatclimatRéchauffement

planétaire causé par l’émission de CO2 et quelques autres gaz

L’effet net des aérosols est

refroidissantMais l’impact précis

sur le réchauffement est encore très incertain!

Plus de recherche est nécessaire

Source: rapport IPCC 2007

Emissions des composés organiques volatils (gazeux)

Les aérosols formés par les Les aérosols formés par les composés organiques composés organiques volatilsvolatilsUne 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.

COOH

COOH

O

CHO

O

COOH

O3, OH, NO3etc.

Composés volatils

Composés semi-volatils

etc.

COOHCOOH

O

CHO

O

COOH

Aérosol Organique Secondaire

Kp,i (coefficients de partition)

Expériences sur la formation Expériences sur la formation d’aérosols par alpha-pinèned’aérosols par alpha-pinèneAlpha-pinène et ozone sont introduits dans

une chambre smogDes réactions commencent et les produits

peuvent condenser et former des aérosols.

Chambre smog EUPHORE à Valencia

Vue de l’intérieur d’une chambre smogdu PSI à Villingen, Suisse

Chez BIRA-IASB: Chez BIRA-IASB: Modélisation de formation Modélisation de formation d’aérosol d’alpha-pinèned’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

Chez BIRA-IASB: Chez BIRA-IASB: Modélisation globale Modélisation globale d’aérosols organiquesd’aérosols organiques Nous calculons les

concentrations des aérosols organiques avec un modèle global

Les concentrations d’aérosols organiques

moyennées annuellement, calculées avec le

modèle globale IMAGES

Nous trouvons qu’une large fraction des aérosols organiques est due aux composés biogènes comme alpha-pinène ou isoprène

Merci pour votre attention !