Caractérisation et mise en oeuvre d'une nouvelle Chambre Expérimentale de Simulation Atmosphérique Multiphasique (Projet CESAM)

Characterization and implementation of a new Multiphase Expérimental Atmospheric Simulation Chamber (Project CESAM)

• Auteur / Autrice : Junnan Wang
• Direction : Jean-François Doussin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie de la pollution atmosphérique et physique de l'environnement
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Simulation, Méthodes de

Chimie de l'atmosphère

Aérosols atmosphériques

Résumé

L'étude des mécanismes de transformation des polluants atmosphériques, et des processus de formation d'aérosol et de leurs propriétés physico-chimiques sont essentielles pour estimer l'impact des espèces d'intérêt sur le bilan radiatif terrestre en réduisant les incertitudes existantes à ce jour. La simulation expérimentale est une approche de premier choix en laboratoire permettant d'étudier les mécanismes de la pollution photochimique et la chimie de l'aérosol dans des conditions expérimentales à la fois simplifiées et bien maîtrisées. Dans un premier temps, ce travail a consisté à mettre en oeuvre une nouvelle chambre expérimentale de simulation atmosphérique multiphasique (CESAM) et différents dispositifs techniques dans le cadre d'études de la chimie atmosphérique multiphasique (aérosol, nuages. . . ). Le principal objectif de ce travail a donc été de caractériser tous les paramètres techniques, physiques et chimiques de cette nouvelle chambre de simulation. Le méthodologies pour l'utilisation de cet outil expérimental pour l'étude de la réactivité de la photochimie atmosphérique en simulant des systèmes chimiques plus complexes, et l'étude de la formation d'aérosols organique secondaires (AOS), ont été ensuite développées au cours de cette thèse. Nos résultats ont donc permis de constate que la chambre CESAM, équipée de puissants dispositifs techniques et analytiques, permet de mener des études d la photochimie dans la troposphère ou aux altitudes supérieurs jusqu'à 25 km, des études (quantification et dynamique) de la formation d'AOS, ainsi que des études de modifications des propriétés physico-chimiques de aérosols lors de leur vieillissement dans l'atmosphère.

A better understanding for the mechanism of secondary photochemical pollution production and the atmospheric aerosols formation and their future during the transport in the air may greatly improve the estimation of global radiative forcing and the prediction of climate changing of our planate. In the laboratory, an efficient way to study the gas-phase photochemistry and aerosol chemistry is to carry out the experiences under the well controlled conditions as close as possible to the real atmosphere. Today, the big atmospheric simulation reactors have been widely used for atmospheric chemistry studies. In this thesis, we present the design of a new experimental atmospheric simulation chamber for multiphase's chemistry investigation. The main objective of my thesis is to complete and characterise the entire instrumentation and ail basic technical and physic-chemical chamber parameters. To eventually qualify our results, several experiences have been carried out in the chamber by simulating more complex photochemical models, and by simulating secondary organic aerosol formation. The results have shown a capability of studying the reactivity of photochemistry in CESAM chamber by simulating the environment of troposphere and even at a higher altitude till 25 km. The powerful technical equipments and analytical methods allow us as well to carry out the experiences for aerosol chemistry studies: quantification and dynamic observation of secondary organic aerosol produced in the chamber and their evolution of physic-chemical properties during the aging in the atmosphere.