SPéciation des composés organiques gazeux et IMpacts sur la qualité de l'air : une modélisation explicite des sources et puits du Carbone Organique

 

Les activités biogéniques et anthropogéniques émettent dans l'atmosphère des centaines de composés organiques. Ces composés organiques, dits primaires (COP), réagissent dans l'atmosphère avec les oxydants atmosphériques. Ces réactions forment d'autres composés organiques, appelés secondaires (COS), pouvant à leur tour s'oxyder jusqu'à l'oxydation totale du carbone émis en CO2. Cette oxydation met en jeu plusieurs milliers de COS. Ces COP et COS influencent la qualité de l'air : ils sont potentiellement toxiques, modifient la réactivité de l'atmosphère et la composition des phases condensées.

Les impacts des polluants sur la qualité de l'air sont quantifiés à l'aide de modèles de chimie/transport (CTM). Coûteux en temps de calcul et en ressources informatiques, les CTM représentent généralement la spéciation et la chimie des COP et COS de façon simplifiée. Ces réductions entraînent cependant une perte d'information conséquente sur la spéciation des COP et COS, rendant impossible (1) l'évaluation du modèle par comparaison avec les concentrations des espèces organiques individuelles mesurées sur le terrain, (2) l'accès aux propriétés physico-chimiques des composés organiques (réactivité avec OH, solubilité, volatilité…) et (3) l'estimation de leurs contributions à la réactivité de l'atmosphère et à la composition des phases condensées.

L'objectif général de ce projet vise à explorer la spéciation des composés organiques gazeux et leurs impacts sur la qualité de l'air. La méthodologie mise en place consistera à représenter explicitement les termes d'émission, de chimie et de dépôt des composés organiques. Une représentation explicite ne peut être résolue que dans des modèles simples, tels que les modèles de boîte. Des scénarios seront ainsi développés pour représenter différents environnements (continental, urbain et forestier ou encore panaches pollués) en conditions estivales et hivernales. Les scénarios seront évalués par comparaisons avec les mesures de terrain. Les simulations seront utilisées pour (1) identifier les espèces organiques majoritaires pour les différents scénarios et (2) explorer leurs contributions aux sources/puits de HOx et au bilan de NOx.

 

Contact :M. Camredon

 

Support financier : Le projet SPIM-CO est financé par le programme LEFE-CHAT de l’INSU-CNRS

 

 

Figure 1 : Exemple de distribution des composés organiques en termes de solubilité et volatilité dans un scénario continental pour des conditions estivales moyennes. Les zones de prédominance des espèces ont été calculées pour un système tri-phasique à l’équilibre, avec un contenu en eau liquide pour la phase aqueuse de 10^-11 (aérosol déliquescent) et une quantité d’aérosol organique préexistant de 1 µg m^-3.