Étude en atmosphère simulée de la chimie troposphérique nocturne de composés organiques volatils oxygénés

Study under simulated atmosphere of the night-time tropospheric chemistry of oxygenated volatile organic compounds

• Auteur / Autrice : Michaël Scarfogliero
• Direction : Jean-Marie Flaud, Bénédicte Picquet-Varrault
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'univers et de l'environnement
• Date : Soutenance le 04/02/2008
• Etablissement(s) : Paris Est
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et Ingénierie, Matériaux, Modélisation et Environnement (Champs-sur-Marne, Seine-et-Marne ; 1994-2009)
• Jury : Président / Présidente : Régis Moilleron
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Marie Flaud, Bénédicte Picquet-Varrault, Régis Moilleron, Christian George, Abdelwahid Mellouki, Anne Monod
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Christian George, Abdelwahid Mellouki

Mots clés

Mots clés contrôlés

Composés organiques volatils

Chimie de la troposphère

Mots clés libres

Atmosphère simulée

Chimie

Nocturne

COV

Radical nitrate

Reactivité

Cinétique

Mécanistique

Résumé

L’oxydation troposphérique des composés organiques volatils (COV) constitue une contribution importante à la formation de photooxydants. L’évaluation de l’impact environnemental des COV rend indispensable d’acquérir une bonne compréhension des processus en jeu. Ce travail porte donc sur l’étude en atmosphère simulée de la réactivité troposphérique avec le radical nitrate (NO3) de COV oxygénés appartenant à une série homogène d’éthers vinyliques aliphatiques (méthyl, éthyl, propyl et butyl vinyl éthers), et à une série de trois esters (acétates d’isopropényle, de vinyle, et d’allyle), auxquelles s’ajoute le 2,3,2 méthylbutènol (MBO). Pour tous ces composés, des études cinétiques (destinées à mesurer la constante d’oxydation par NO3 des produits étudiés) ont été menées selon la méthode relative, et pour certains composés selon la méthode absolue. Des études mécanistiques (destinées à identifier et quantifier les produits de la réaction, et à élucider le mécanisme réactionnel) ont également été menées. Une réévaluation de la constante cinétique d’oxydation du propène par NO3, qui a été mesurée selon la méthode absolue, a également été faite. Les expériences ont été menées dans la chambre de simulation atmosphérique du LISA, à température ambiante et à pression atmosphérique. Les durées de vie des composés étudiés vis-à-vis de NO3 ont été calculées, et comparées à celles vis-à-vis du radical OH et de l’ozone. Les résultats montrent que NO3 peut constituer un puits majeur pour les COV les plus réactifs, comme les éthers vinyliques. Par ailleurs, les apports de nos résultats aux règles de réactivité des COV ont été discutés

The tropospheric oxidation of the volatile organic compounds (VOC) constitutes an important contribution to the formation of photooxydants. It is necessary to acquire a good comprehension of the concerned chemical processes in order to correctly evaluate the environmental impact of the VOC. This work thus concerns the study under simulated conditions of the tropospheric reactivity with the nitrate radical (NO3) of oxygenated VOC pertaining to a homologous series of aliphatic vinyl ethers (methyl, éthyl, propyl and butyl vinyl ethers), and to a series of three esters (allyl and vinyl, isopropenyl acetates). In addition, the 2,3,2 méthylbutènol (MBO) has been studied too. For all these compounds, kinetic studies (in order to measure the rate constant of NO3 oxidation of the studied products) were performed according to the relative rate method, and for some compounds according to the absolute method. Mechanistic studies (in order to identify and quantify the reaction products, and to elucidate the chemical mechanism) were also performed. A revaluation of the rate constant of NO3 oxidation of propene, which was measured according to the absolute method, was also performed. The experiments were carried out in the LISA atmospheric simulation chamber, at room temperature and atmospheric pressure. The lifetimes of the studied compounds with respect to NO3 were calculated, and were compared to those with respect to OH radical and to ozone. The results show that NO3 can be a major sink for the most reactive VOC, like the vinyl ethers. In addition, the contributions of our results to the rules of reactivity of the VOC were discussed