Réactivité hétérogène de pesticides adsorbés sur des particules atmosphériques : influence des paramètres environnementaux sur les cinétiques

Heterogeneous reactivity of pesticides adsorbed on atmospheric particles : influence of environmental parameters on the kinetics

• Auteur / Autrice : Coraline Mattei
• Direction : Henri Wortham, Étienne Quivet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie de l'environnement
• Date : Soutenance le 16/07/2019
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences de l'Environnement (Aix-en-Provence ; 1996-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie (France) - Laboratoire chimie et environnement (LCE) (Marseille)
• Jury : Président / Présidente : Benjamin Loubet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laurence Galsomiès
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Marcello Brigante, Christian George

Mots clés

Mots clés contrôlés

Teneur en nitrates

Ozone atmosphérique

Effets des pesticides

Mots clés libres

Pesticides

Réactivité hétérogène

Ozone

Radicaux hydroxyles

Radicaux nitrates

Particules atmosphériques

Pesticides

Heterogeneous reactivity

Ozone

Hydroxyl radicals

Nitrate radicals

Atmospheric particles

Résumé

La contamination de l’environnement par les pesticides est ubiquiste et les preuves d’impacts sanitaires et environnementaux s’accumulent. Après application, une fraction des pesticides passe dans l’atmosphère où ils sont répartis entre les phases gazeuse, aqueuse et particulaire. La plupart des pesticides utilisés aujourd’hui sont semi-volatils et sont donc en partie adsorbés en surface de particules atmosphériques où ont lieu des réactions hétérogènes. La réactivité en phase gazeuse des pesticides est documentée contrairement à celle en phase particulaire qui est mal décrite. Ce travail expérimental a permis d’étudier l’influence de paramètres environnementaux (humidité relative, nature des particules, taux de recouvrement) sur la réactivité hétérogène de 8 pesticides (cyprodinil deltaméthrine difénoconazole fipronil oxadiazon pendiméthaline perméthrine tétraconazole). Ces composés étaient adsorbés sur des particules minérales (silices hydrophobe et hydrophile, sable d’Arizona) et ont été exposés aux principaux oxydants atmosphériques (ozone, radicaux hydroxyles (OH) et nitrates (NO3)). Les résultats ont montré que l’humidité relative, la nature des particules et le taux de recouvrement peuvent influencer les cinétiques de dégradation hétérogène par l’ozone et les radicaux OH. Ils ont aussi permis de mettre en évidence l’efficacité des radicaux NO3 pour la dégradation hétérogène des pesticides (temps de demi-vie hétérogène avec NO3 : 2 à 16 j contre 0,4 à >800 j avec l’ozone et 3 à >100 j avec OH). Ces résultats permettent une meilleure compréhension du devenir atmosphérique des pesticides et contribueront à la prédiction de la pollution de l’air par les pesticides.

Environmental contamination by pesticides is ubiquitous and induces health and environmental impacts. Once applied, some of the pesticides reach the atmosphere, where they distribute between the aqueous, gaseous and particle phases. Most of the currently used pesticides are semi-volatiles and are therefore partially adsorbed on the atmospheric particle surfaces and undergo heterogeneous degradation reactions. If their reactivity in the gaseous phase is often known, their reactivity in the particle phase remains poorly described. This experimental work allowed studying the influence of environmental parameters (relative humidity, type of particles, pesticides surface concentration) on the reactivity of eight pesticides (cyprodinil, deltamethrin, difenoconazole, fipronil, oxadiazon, pendimethalin, permethrin, tetraconazole). They were adsorbed on mineral surfaces mimicking mineral aerosol particles (hydrophobic and hydrophilic silica, Arizona sand) to simulate atmospheric degradation by the mains atmospheric oxidants (ozone, hydroxyl radicals (OH) and nitrate radicals (NO3)). Results showed that relative humidity, particle type, and pesticide concentration can influence the heterogeneous degradation of pesticides with ozone and OH radicals. They also showed the efficiency of NO3 radicals for the atmospheric heterogeneous degradation of pesticides (half-lives in the particle phase from 2 to 16 d with NO3 compared to 0.4 to > 800 d with ozone and to 3 to > 100 d with OH). Results obtained allow a better understanding of the atmospheric fate of pesticides and will contribute to predict of atmospheric contamination.