Mécanismes d'altération du verre calco-sodique en atmosphère urbaine polluée

Mechanisms of soda lime glass alteration in urban polluted atmosphere

• Auteur / Autrice : Tiziana Lombardo
• Direction : Roger Lefèvre
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie et physique de la pollution atmosphérique
• Date : Soutenance en 2002
• Etablissement(s) : Paris 12

Mots clés

Mots clés contrôlés

Paris (France)

France

Effets de la pollution atmosphérique

Verre

Mots clés libres

Verre float Si-Ce-Na

Résumé

Dans le but de comprendre les mécanismes d'altération du verre moderne soumis à un environnement urbain pollué, une expérience d'exposition en site réel a été mise en place. Des éprouvettes de verre Ca-Na de type float ont été exposées au centre de Paris, à la pluie et à l'abri. Les échantillons ont été prélevés après 1, 2, 6 et 12 mois. Parallèlement, une étude de l'atmosphère parisienne a été menée : le contenu particulaire, les retombées atmosphériques totales, la température et humidité relative ont été mesurés, les concentrations en polluants gazeux (SO2, NOx) ont été collectées. Cette étude montre que la composition chimique de la partie la plus superficielle du verre (quelques dizaines de nm) s'appauvrit en sodium (lixiviation). Les précipitations (hauteur et pH acide) sont l'agent principal comme le démontre le fait que l'épaisseur de la couche lixiviée est légèrement plus importante pour les échantillons à la pluie. Les résultats montrent aussi que les gaz polluants (SO2 et NOx), la température, l'humidité relative et les particules (suies) ont un rôle non négligeable. Il a été aussi montré que le verre float est le siège d'un processus d'accumulation de fines particules (diamètre < 1 um) (salissure). Ces particules diffusent (carbone organique et sels) et absorbent (carbone élémentaire) la lumière provoquant une perte de transparence du substrat. En fonction des modalités d'exposition deux faciès peuvent être décrites. A la surface des éprouvettes abritées on observe un film constitué de carbone (organique et minéral), de sulfates et nitrates. Sur les échantillons à la pluie il se forme un tapis de suies coalescentes sur lequel de rares sulfates et nitrates sont présents ; le carbone y est l'espèce majoritaire, son accumulation n'est pas proportionnelle à la concentration atmosphérique en carbone élémentaire. En revanche, l'accumulation des sels est liée aux teneurs en SO2 et NOx, en nitrates particulaires, à l'humidité relative et à la température.

In order to better understand the mechanisms of deterioration of modem glass subjected to a polluted urban environment, a fie exposure experiment was conducted. Samples of Na-Ca float glass were exposed in the centre of Paris sheltered and unsheltered from the ram. Samples were withdrawn after 1, 2, 6 and 12 months. In parallel, a study of the Parisian atmosphere was undertaken: the particulate contents, the total atmospheric fallout, the temperature and relative humidity were recorded, the gaseous pollutant concentrations (SO2, NOx. . . ) were gathered. This study shows that the chemical composition of the uppermost part of the glass samples (a few tens of nm) was found to undergo a slight modification consisting in a depletion in sodium (leaching). The precipitations (amount and acid pH) are the main factor as suggested from the fact that the thickness of the leached layer is greater for samples exposed to the rain. Nevertheless the pollutant gas concentrations (SO2, and NOx), the temperature, the relative humidity and the particulate matter (soots) also appear to have a considerable role. This work also shows that float glass readily accumulates fine particles (diameter < 1um) (soiling). These particles diffuse (organic carbon and salts) and absorb (elemental carbon) the light and thus cause a loss of transparency of the substrate. According to the exposure mode two distinct facies can be described. On sheltered samples a thin film composed of a mixture of carbon (organic and mineral) and su and nitrates is present. On the unsheltered samples a carpet of coalescent soots, over which a smail amount of su and nitrates are observed; carbon is the largest portion of the deposit; its accumulation is not proportional to the atmospheric elemental carbon concentration. The accumulation of sa is related to the gaseous pollutants concentrations (SO2, Nox), to the particulate nitrates content, to the relative humidity and to temperature.