Étude spectroscopique des processus primaires liés à la réactivité età la photoréactivité de molécules mono- et polyaromatiquesd'intérêt atmosphérique.

Spectroscopic study of primary processes related to reactivity andto the photoreactivity of mono- and polyaromatic moleculesof atmospheric interest.

• Auteur / Autrice : Daniel Camacho granados
• Direction : Karinne Miqueu, Alejandro Gutierrez quintanilla
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Chimie physique
• Date : Inscription en doctorat le 17/09/2023
• Etablissement(s) : Pau
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Exactes et leurs Applications
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des sciences analytiques et de Physico-chimie pour l'Environnement et les Matériaux

Mots clés

Mots clés libres

Physico-Chimie organique

Processus photoinduits

Techniques cryogéniques

Spectroscopie moléculaire

Chimie atmosphérique

Organic Physical-Chemistry

Photoinduced processes

Cryogenic techniques

Molecular spectroscopy

Atmospheric chemistry

Résumé

Le travail de thèse proposé s'inscrit dans le domaine de la recherche fondamentale en sciences chimiques et a pour objectif principal de mieux comprendre des étapes primaires des réactions en chimie atmosphérique, mettant plus particulièrement en jeu des précurseurs d'aérosols organiques secondaires (SOA) ou des Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques Halogénés (Hal-(PAHs). Pour cela, des outils de spectroscopies moléculaires et de modélisation seront utilisés. Concernant les précurseurs de ces SOA, nous étudierons plus spécifiquement des dérivés de phénol, qui peuvent être issus de la pyrolyse de la lignine. Parmi les principaux 'représentants atmosphériques' de cette classe de composés on trouve le gaïacol (2-méthoxyphénol) et le syringol (2,6- diméthoxyphénol). Ce sont des composés semi-volatiles répartis entre les phases gazeuse et particulaire, qui peuvent à leur tour subir des réactions d'oxydation (ex : avec les oxydes d'azote (NOx)). La 2ième famille de composés étudiés concernera des espèces plus lourdes dans l'atmosphère, comme les hydrocarbures aromatiques polycycliques (PAHs) halogénés. La présence et l'impact dans l'environnement de telles espèces a motivé l'étude approfondie de leur dynamique et comportement physico-chimique. Des dérivés de ces PAHs peuvent être présents dans l'atmosphère, principalement des PAHs bromés et chlorés. Ceux-ci sont formés par exemple comme sous-produits des processus de UMR 5254 combustion des plastiques ou dans des réactions photochimiques. Néanmoins, leur comportement et leur physico-chimie ont été peu explorés. Pour une compréhension complète des mécanismes de dégradation photolytique de ces systèmes, il est indispensable d'acquérir une connaissance détaillée des étapes élémentaires, qui peuvent à leur tour nous fournir des informations importantes pour comprendre les processus pertinents pour l'atmosphère. L'étude de l'interaction de ces composés avec des molécules importantes dans l'atmosphère tels que l'eau ou l'ammoniaque est également nécessaire pour comprendre la physico-chimie de ces systèmes. Pour résumé, l'objectif principal de ce projet de thèse sera d'étudier les processus primaires présents dans la dégradation de certains précurseurs des aérosols organiques secondaires et des PAHs halogénés dans l'atmosphère par spectroscopies moléculaires. Pour cela, on s'intéressera à la compréhension des mécanismes primaires, notamment induits par photons.

The proposed thesis work is part of the field of fundamental research in chemical sciences and its main objective is to better understand the primary stages of reactions in atmospheric chemistry, more particularly involving precursors of secondary organic aerosols (SOA) or Halogenated Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (Hal-(PAHs). For this, molecular spectroscopy and modeling tools will be used. Concerning the precursors of these SOAs, we will study more specifically phenol derivatives, which can result from the pyrolysis of lignin. Among the main 'atmospheric representatives' of this class of compounds are guaiacol (2-methoxyphenol) and syringol (2,6-dimethoxyphenol). They are semi-volatile compounds distributed between the gaseous and particulate phases, which can in turn undergo oxidation reactions (e.g. with nitrogen oxides (NOx)). The 2nd family of compounds studied will concern heavier species in the atmosphere, such as halogenated polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs). The presence and impact in the environment of such species has motivated the in-depth study of their dynamics and physico-chemical behavior. Derivatives of these PAHs can be present in the atmosphere, mainly brominated and chlorinated PAHs. These are formed for example as by-products of the processes of UMR 5254 combustion of plastics or in photochemical reactions. Nevertheless, their behavior and their physico-chemistry have been little explored. For a complete understanding of the photolytic degradation mechanisms of these systems, it is essential to acquire a detailed knowledge of the elementary steps, which in turn can provide us with important information to understand the processes relevant to the atmosphere. The study of the interaction of these compounds with important molecules in the atmosphere such as water or ammonia is also necessary to understand the physico-chemistry of these systems. In summary, the main objective of this thesis project will be to study the primary processes present in the degradation of certain precursors of secondary organic aerosols and halogenated PAHs in the atmosphere by molecular spectroscopy. For this, we will be interested in understanding the primary mechanisms, in particular induced by photons.