Origine et physicochimie des particules atmosphériques PM₂.₅ dans des villes du littoral de la région Nord-Pas-de-Calais

Origin and physichochemical behaviour of atmospheric PM₂.₅ in cities located in the area of the Nord-Pas-de-Calais region, France

• Auteur / Autrice : Adib Kfoury
• Direction : Dominique Courcot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 30/05/2013
• Etablissement(s) : Littoral
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Lille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Unité de chimie environnementale et interactions sur le vivant - Unité de chimie environnementale et interactions sur le vivant / UCEIV
• Partenaire(s) de recherche : : Syndicat mixte de la Côte d'Opale
• Jury : Président / Présidente : Pirouz Shirali
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Olivier Favez, Frédéric Ledoux, Gilles Delmaire
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Najat Saliba, Ignacio Fernández Olmo

Mots clés

Mots clés contrôlés

Nord-Pas-de-Calais (France)

Polluants atmosphériques

Composition chimique

Particules (matière)

Suspensions (chimie)

Air -- Qualité

Mots clés libres

Qualité de l'air

Particules en suspension

PM₂.₅

Composition chimique

Traçage de sources

Modèle récepteur

Air quality

Suspended particles

PM₂.₅

Chemical composition

Tracking sources

Receptor model

Résumé

Les objectifs principaux de cette étude étaient d'acquérir une meilleure connaissance des niveaux d'exposition aux particules fines PM₂.₅ de leur composition chimique et de leurs sources, dans trois villes situées sur la façade littorale de la région du Nord-Pas-de-Calais. Les particules fines ont été collectées dans le cadre de deux campagnes d'échantillonnage menées entre novembre 2010 et avril 2011 (campagne ''hiver'' à Dunkerque et Boulogne sur Mer ; campagne ''printemps'' à Dunkerque et Saint Omer). La composition chimique des PM₂.₅ a été déterminée suite à la quantification d'éléments majeurs, d'éléments traces, d'ions hydrololubles et du carbone total. Pour les deux périodes considérées, les concentrations et la composition chimique en PM₂.₅ évoluent en suivant les mêmes tendances sur chacun des sites. L'influence de sources locales a été mise en évidence en comparant l'évolution temporelle et les roses de concentration de certains éléments majeurs et éléments traces, d'un site à l'autre. Cette exploitation a permis de proposer des rapports spécifiques entre éléments, qui peuvent être utilisés comme traceurs de certaines sources anthropiques. Enfin, l'application d'un modèle source-récepteur, basé sur la factorisation matricielle non-négative (NMF), a permis d'identifier les sources principales des PM₂.₅, d'évaluer leur contribution et leur part relative au niveau de chacun des sites étudiés.

The main objectives of this study were to acquire a better knowledge on the exposure level to fine PM₂.₅ particles and on their chemical composition and sources, in three cities located on the littoral facade of the Nord-Pas-de-Calais region. The particles were collected following two sampling campaigns held between November 2010 and April 2011 (''winter'' campaign in Dunkerque and Boulogne sur Mer ; ''Spring'' campaign in Dunkerque and Saint-Omer). The chemical composition of the collected PM₂.₅ was determined through the quantification of major elements, trace elements, water soluble ions and total carbon. For the two considered sampling periods, PM₂.₅ concentrations and chemical composition trends followed similar tendencies at each site. Local sources influence was evidenced throughout a comparison of the chronological evolution and concentration roses of some major and trace elements between the sites. This analysis allowed the suggestion of specific elemental ratios, which can be used as tracers of some anthropogenic sources. Finally, the use of a source-receptor model, based on a non-negative matrix factorization (NMF) method, allowed the identification of the main PM₂.₅ sources as well as the evaluation of their relative contributions in each of the studied sites.