Titre original :

Caractérisation physico-chimique de la matière organique présente dans les particules fines d’une zone urbaine sous influence industrielle

Titre traduit :

Physicochemical characterization of organic matter in fine particles sampled at an urban site under industrial influence

Mots-clés en français :
  • Polluants – Émission et transport
  • Matière organique particulaire

  • Pollution atmosphérique
  • Aérosols atmosphériques
  • Matière organique
  • Composés aromatiques polycycliques
  • Acides dicarboxyliques
  • Spectrométrie de masse à temps de vol
  • Langue : Français, Anglais
  • Discipline : Optique et Laser, Physicochimie, Atmosphère
  • Identifiant : 2013LIL10196
  • Type de thèse : Doctorat
  • Date de soutenance : 07/03/2013

Résumé en langue originale

La composition chimique de particules fines collectées sur un site urbano-industriel à Grande-Synthe et un site urbain de fond de Douai a été étudiée à partir d’observations de terrain menées sur deux saisons contrastées (été et hiver). A partir de prélèvements par filtration, la spéciation chimique des particules fines a été réalisée et a permis l’identification et la quantification de plusieurs familles chimiques ciblées (hydrocarbures aromatiques polycycliques, acides dicarboxyliques) et de la fraction carbonée (carbone organique et élémentaire) des aérosols. La composition chimique des aérosols submicroniques non-réfractaires a également été suivie en temps réel par un spectromètre de masse haute résolution à temps de vol (HR-ToF-AMS) tandis que les concentrations en carbone suie ont été déterminées par un aéthalomètre. Les différentes méthodes analytiques ont ensuite pu être comparées pour certains paramètres. Les résultats obtenus lors des campagnes de mesures ont mis en évidence des variations saisonnières et inter-sites. Le lien entre observations et météorologie a également été réalisé par l’étude des roses de pollution et l’analyse de rétro-trajectoires afin d’identifier respectivement les sources d’émissions locales et le transport longue distance à partir des profils chimiques des polluants associés à l’origine des masses d’air. Enfin, l’analyse par factorisation en matrices positives (PMF) appliquée aux données AMS a permis de séparer la fraction organique des aérosols en facteurs caractéristiques de sources d’émissions dont les contributions par rapport à la masse totale, l’état d’oxydation et le degré de fonctionnalisation ont été estimés.

Résumé traduit

The chemical composition of fine particles sampled at an industrialized coastal site in Grande-Synthe and an urban background site in Douai was investigated from field measurements during two contrasted seasons (summer and winter). The chemical speciation of fine particles was performed using filter collection and allowed the identification and quantification of some targeted species (polycyclic aromatic hydrocarbons, dicarboxylic acids) and of the carbonaceous fraction (organic and elemental carbon) of aerosols. The real-time measurements of the chemical composition of non-refractory submicron aerosols were also monitored by a high resolution time-of-flight aerosol mass spectrometer (HR-ToF-AMS) whereas the concentrations of black carbon were determined by an aethalometer. The analytical methods were then compared for some parameters. The results obtained highlighted the variations between seasons and sites. The relationship between observations and meteorology was also carried out with pollution roses and back trajectory analyses in order to identify the local emission sources and the long-range transport from the chemical profiles associated with the origin of air masses, respectively. Finally, positive matrix factorization analysis was applied to AMS datasets to separate organic aerosols into factors characteristic of emission sources, whose contributions to the total mass, oxidation state and degree of functionalization were estimated.

  • Directeur(s) de thèse : Petitprez, Denis - Riffault, Véronique
  • Président de jury : Bergametti, Gilles
  • Rapporteur(s) : Besombes, Jean-Luc - Sciare, Jean
  • Laboratoire : École nationale supérieure des techniques industrielles et des mines (Douai, Nord). Département Sciences de l'Atmosphère et Génie de l'Environnement (....-2016)
  • École doctorale : École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Lille ; 1992-....)

AUTEUR

  • Crenn, Vincent
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