LANDEX : étude des aérosols organiques secondaires (AOS) générés par la forêt des Landes

LANDEX : study of Secondary Organic Aerosols (SOAs) generated by the Landes forest

• Auteur / Autrice : Julien Kammer
• Direction : Eric Villenave, Émilie Perraudin, Eric Lamaud
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie analytique et environnementale
• Date : Soutenance le 16/12/2016
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences chimiques (Talence, Gironde ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Environnements et Paléoenvironnements Océaniques et Continentaux (Talence, Gironde ; 1999-....) - Interactions sol plante atmosphère (INRA Bordeaux-Aquitaine)
• Jury : Président / Présidente : Isabelle Coll
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Eric Villenave, Émilie Perraudin, Eric Lamaud, Isabelle Coll, Nadine Locoge, Benjamin Loubet, Karine Sellegri, Nathalie Poisson, Michael Staudt
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Nadine Locoge, Benjamin Loubet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Changements climatiques

Air -- Qualité

Écologie des forêts

Aérosols organiques secondaires

Ozone

Composés organiques volatils

Landes (France ; région)

Effets de la pollution atmosphérique

Forêts

Monoterpènes

Mots clés libres

Aérosols Organiques Secondaires (AOS)

Composés Organiques Volatils (COV)

Pollution atmosphérique

Qualité de l'air

Changement climatique

Particules

Monoterpènes

Ozone

Formation de nouvelles particules

Forêt des Landes

Secondary Organic Aerosols (SOAs)

Volatile Organic Compounds (VOCs)

Atmospheric pollution

Air quality

Climate change

Particles

Monoterpene

Ozone

New particle formation

Landes forest

Résumé

L’objectif de ce travail de thèse est d’améliorer l’état de nos connaissances sur les processus de formation et du devenir de l’AOS, en lien avec la réactivité des COVB avec les oxydants de l’atmosphère et en particulier l’ozone, en utilisant le potentiel de l’écosystème landais en tant que source d'AOS biogénique. Pour cela, des campagnes de terrain ont été menées sur un site de mesure en forêt landaise, écosystème particulièrement approprié pour l’étude de la formation et du devenir des AOS. Au cours de ces campagnes, différents paramètres physico-chimiques complémentaires ont été mesurés, tels que les concentrations et les flux de particules, d’oxydants et de COVB. Des épisodes nocturnes de formation de nouvelles particules ont été mis en évidence, ce qui constitue un résultat original car les évènements rapportés jusqu’ici dans la littérature étaient principalement diurnes. La contribution importante de l’ozonolyse des monoterpènes émis par les pins maritimes, dominés par l’α- et le β-pinène, à la formation nocturne de nouvelles particules a également été démontrée. Les mesures de flux de particules réalisées suggèrent que les particules formées au cours de la nuit sont transférées depuis la canopée vers les plus hautes couches de l’atmosphère. Une production d’ozone a également été démontrée par la comparaison des mesures de flux d’ozone à un modèle physique de dépôt. Cette source d’ozone pourrait être liée à la photooxidation des COVB

Forest ecosystems affect air quality and climate, especially through the emissions and the reactions of biogenic volatile organic compounds (BVOCs) with the atmospheric oxidants, known to generate Secondary Organic Aerosols (SOAs). This work aims to improve our knowledge on the processes involved in biogenic SOA formation and fate. Two field campaigns have been conducted in the Landes forest. In a first step, the measurement site was characterized by a statistical study of local meteorological conditions. During these campaigns, complementary physical and chemical measurements have been carried out, implying measurements of fluxes and concentrations of particles, BVOCs and oxidants. The results evidenced nocturnal new particle formation, which is an original result as this process was usually only reported during daytime. The strong contribution of BVOCs (dominated by α- and β-pinene) ozonolysis to nocturnal new particle formation has been demonstated. Particle flux measurements suggested that particles are transfered from the canopy to the higher atmospheric surface layer. The comparison between ozone fluxes and a physical ozone deposition model also highlighted an ozone production source. This ozone production might be related to BVOC photooxidation.