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Soutenance du stage de terrain Impact de la photochimie, du transport et des sources sur la variabilité des concentrations des polluants gazeux à la Couronne.

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1 Soutenance du stage de terrain Impact de la photochimie, du transport et des sources sur la variabilité des concentrations des polluants gazeux à la Couronne BOURCIER Jennifer DELMON Julien FONTAINE Franck GOBY Sandra SINGH Gagandeep SLIMANI Idir 1 er juin

2 → Présentation du sujet → Présentation du site d’études et des industries environnantes Ville : La Couronne Département : Bouches-du-Rhône (13) Région : Provence-Alpes-Côte d'Azur Coordonnées GPS: latitude = longitude = Zone portuaire de Lavera, Martigues Plage de La Couronne 2

3 Industries environnantes 3

4 4

5 5 → Tendance générale

6 Épisodes matinaux (9h-12h) Concentrations plus élevées 6

7 Épisodes nocturnes (19h-23h) de moindre intensité 7

8 → Cas particuliers NO>NO 2 Pic de NO 2 à 00h00 8

9 → Rapport NO/NO 2 Événement ponctuel 9

10 → Interprétations Important trafic urbain avec la présence d’axes routiers Transports routiers responsables de 42 % des émissions de NOx dans les Bouches-du-Rhône La Couronne 10

11 Tendance des directions des masses d’air 5 mai 6 mai9 mai Alternance de brise de terre et de brise de mer - influence des axes routiers A7 et A55 - influence du transport maritime 11

12 8 mai10 mai11 mai Pics élevés de NO 2 observés les 8, 10 et 11 mai: pollution urbaine et industrielle 12

13 → Cas particuliers Masse d’air âgée Masse d’air jeune 13

14 II. L’ozone 14

15 II. L’ozone Tendance générale Fin de matinée En soirée 15

16 Cycle de formation de l’ozone 16 Intervention des NOx, COV et HOx.

17 Fréquences de photolyse de NO 2 et O 3 temps en heures solaires ( H réelle - 2) 17

18 Cycle de formation de l’ozone 18

19 Épisode du 10 mai 2011 En général : [O 3 ] maximale entre 60 et 70 ppb 19

20 Maximum de 79,72 ppb Épisode du 10 mai

21 Épisode du 10 mai 2011 Pic de NOx Intervention des COV 21 Source :

22 III. Les carbonylés 22

23 III. Les carbonylés  Formaldéhyde : 3 pics ponctuels Temps de vie du formaldéhyde = 1,2 j 23

24  Formaldéhyde : transport ? III. Les carbonylés 5 mai 20h40 6 mai 23h15 6 mai 15h15 Pic à 10,7 ppbPic à 12,9 ppb Pic à 2,7 ppb Pic à 10,7 ppb Un bruit de fond entre 0 et 0,4 ppb Temps de vie du formaldéhyde = 1,2 j Pour des conditions de fort ensoleillement, J = s -1, Temps de vie du formaldéhyde alors = 3 heures 24

25  Formaldéhyde : hypothèses III. Les carbonylés 5 mai 20h40 6 mai 23h15 6 mai 15h15 Pic à 10,7 ppbPic à 12,9 ppb Pic à 2,7 ppb Un bruit de fond entre 0 et 0,4 ppb Cigarettes photochimie Sources primaires Le formaldéhyde est un intermédiaire clé dans la combustion tel que le gaz naturel et le méthanol 25

26  Formaldéhyde : Sources Produit et matériaux de construction Résines à base de formaldéhyde Panneaux en particules et en fibres de bois agglomérées. Textiles, certains médicaments et cosmétiques. Combustion Produits d'usage courant III. Les carbonylés O H C H 26

27 III. Les carbonylés R-CH 2 -R’ R-CH. -R’ OH. H2OH2O RCH. -R’RCHO 2. -R’ O2O2 R-CHO 2. -R’ NO R-CHO. -R’ NO 2 R-CHO 2. -R’ R-CHO R’. R-CHO 2. -R’ O2O2 R-CO-R’ HO 2. R’. O2O2 R’-O-O. R x -CH 2 -O-O. NO NO 2 R x -CH 2 -O. NO 2 HO 2. OH. NO R1 : R2 : R3 : R4 : R4’ : R5 : R6 : R7 :  Photooxydation des Hydrocarbures 27

28  Formaldéhyde : réactions Rq : le formaldéhyde est soluble dans l’eau La photolyse de formaldéhyde constitue alors une production photochimique de radicaux HO 2 dans l’atmosphère, même loin des sources de composés réactifs. Le temps de vie de cette espèce est principalement déterminé par la réaction avec OH Mais il faut y ajouter un autre processus de dégradation important pour ce composé : la photolyse par rayonnement solaire (O 2 ) OH. CH 2 O H2OH2O HCO. CH 2 O hν (<370 nm) hν (<330 nm) H.H. H2H2 CO HCO. III. Les carbonylés H.H. O2O2 M M HO 2. CO HCO. O2O2 28

29 III. Les carbonylés  Acétaldéhyde Temps de vie = 8,8 h 29

30 III. Les carbonylés Issus de photochimie, fumée de cigarettes, photocopieurs, panneaux de bois brut, panneaux de particules, combustion d’hydrocarbures.  Acétaldéhyde : réactions  Acétaldéhyde : sources CH 3 CHO CH 3. CHO. hνhν  Photooxydation des Hydrocarbures  Hypothèses: -sources proches du lieu de prélèvement -industries à proximité ou fumée de cigarette 30

31 III. Les carbonylés  Propanal O H C Bruit de fond entre 0 et 0,07 ppb 31

32 III. Les carbonylés Acétone 32

33 Ainsi par l'intermédiaire de ce mécanisme, nous pouvons voir que la dégradation d'une molécule d'acétone fournit, par voie photochimique, des radicaux OH et HO 2. Gierczak et al. estiment que la dégradation par cette voie de photodissociation mène à la formation de 2 à 4 HOx pour une molécule d'acétone. Acétone : réactions III. Les carbonylés CH 3 COCH 3 hνhν(2 O 2 ) CH 3 CO 3. CH 3 O 2. CH 3 CO 3. NO CH 3 O 2. NO 2 CO 2 ( O 2 ) NO CH 3 O 2. CH 2 O NO 2 HO 2. ( O 2 ) O2O2 CH 3 CO 2 H CH 3 CO 2. HO 2. hνhν CH 3 CO 2 H OH. CH 3 O hνhν CH 3 CO 2 H (O 2 ) OH. HO 2. CH 2 O 33

34 Photochimie marine Dégraissage industriels Aérosols organiques marins Combustion de plastiques Oxydation atmosphérique d’isoalcanes anthropiques Végétation terrestre Peinture, vernis, produit pharmaceutiques. III. Les carbonylés Acétone : sources O C 34

35 III. Les carbonylés 7 mai 11h00 UTC 7 mai 20h00 UTC 8 mai 04h00 UTC Acétone : transport Pic à 19 ppbPic à 15,1 ppbPic à 18,9 ppb Un bruit de fond entre 0 et 0,6 ppb Hypothèses : -balaiement par les masses d’air des côtes industrialisées -chargement des masses d’air en produits de photochimie au niveau de la mer 35

36 III. Les carbonylés Butanal Pic à 0,35 ppb Pic à 0,57 ppb Pic à 1 ppb Un bruit de fond entre 0 et 0,12 ppb 10 mai 17h20 10 mai 21h2012 mai 02h20 12 mai 08h45 36

37 Solvant de produits organiques Fabrication de résines III. Les carbonylés Butanal : sources O H C Butanal : réactions Réagit avec OH°, puis formant CO 2, NO 2 et un radical en C3 qui reprend les réactions des alcanes qui mènent aux aldéhydes et en fin de réaction au formaldéhyde. 37

38 IV. Les autres COV Deux définitions officielles des COV : l’une définit en fonction de la pression de vapeur (p°>0,01 kPa à 25°C), donc de la volatilité l’autre en fonction de la constitution moléculaire : au moins un C et ou plusieurs H, X, O 2, P, S, Si et N (sauf oxydes de carbone, carbonates et bicarbonates inorganiques) Plusieurs sources: Transport routier (42%) Solvants industriels (18%) Procédés chimiques (12%) Déchets d’agriculture (10%) Solvants non industriels (9%) Combustion (5%) Chimie-pétrochimie (5%) Réactivité des COV: Précurseurs de l’ozone troposphérique Participation aux réactions photochimiques dans la basse atmosphère Dépendant de facteurs environnementaux 38

39 V. Conclusion Observations de la variabilité des NOx, impact spatio-temporelle des sources (trafic routier..) et du transport… Observations des variations de concentrations soumis aux aléas de sources telles que les NOx ou les COV, de transport par l’apport de polluants primaires tels que les NOx issus des industries des grandes agglomérations avoisinante et enfin de la photochimie : les fréquences de photolyse de NO 2 et de l’ozone Rôle des carbonylés sur le cycle de l’ozone, en appréhendant les phénomènes de transport, photochimie et émission L’analyse des carbonylés peut être améliorée… 39

40 Merci de votre attention


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