La thématique « devenir atmosphérique du carbone organique » a pour objectif d’améliorer la compréhension des processus d’évolution multiphasique du carbone atmosphérique afin de mieux quantifier son impact sur la qualité de l’air et le climat.

 

Des milliers de composés organiques sont émis dans l'atmosphère par les sources naturelles et les activités anthropiques. Ces composés, dits primaires, subissent au cours de leur transport des oxydations successives formant des centaines de milliers de composés organiques intermédiaires, dits secondaires. Les composés les plus solubles et les moins volatils se transfèrent au sein des phases condensées (aérosols ou gouttelettes de nuages), conduisant ainsi à la formation ou au vieillissement des Aérosols Organiques Secondaires (AOS).

 

Potentiellement toxiques, ces composés organiques participent à la dégradation de la qualité de l'air. De plus, au cours de leur oxydation, ils influencent le bilan des espèces photo-oxydantes (ozone et radicaux) et de l’azote réactif. La présence des composés organiques en phases condensées modifie les propriétés physico-chimiques des aérosols (granulométrie, hygroscopicité, propriétés optiques, viscosité, réactivité…), et donc leurs impacts direct et indirect sur le climat mais également leur toxicité. Les incertitudes sur la spéciation des composés organiques, leurs propriétés et leurs évolutions multiphasiques rendent la quantification de leurs impacts délicate.

 

Les activités de ce thème s’articulent ainsi autour de trois axes de recherche visant à étudier :

- Axe 1 : La réactivité des composés organiques en phase gazeuse

- Axe 2 : La formation, l’évolution et les propriétés de l’aérosol carboné

- Axe 3 : La variabilité spatio-temporelle du carbone atmosphérique multiphasique et ses impacts

 

 

Afin de mieux caractériser la spéciation des composés organiques et leurs évolutions multiphasiques, le LISA étudie les processus à l’échelle moléculaire, en s’appuyant sur des activités complémentaires de laboratoire, de modélisation et de terrain. Nos activités de recherche sont basées en particulier sur l’utilisation et/ou le développement : Afin de mieux caractériser la spéciation des composés organiques et leurs évolutions multiphasiques, le LISA étudie les processus à l’échelle moléculaire, en s’appuyant sur des activités complémentaires de laboratoire, de modélisation et de terrain. Nos activités de recherche sont basées en particulier sur l’utilisation et/ou le développement :

- d’un large parc instrumental pour la caractérisation des composés organiques en phase gazeuse et en phase condensée, pour l’analyse sur le terrain et l’analyse en laboratoire ainsi qu’une plateforme d’analyse chimique (PRAMMICS rattachée à l’OSU EFLUVE).
- de chambres de simulation atmosphériques (CESAM et CSA) et de plateformes de mesures mobiles et fixes (PEGASUS, MILEAGE ou encore deux stations de suivi de la qualité de l’air sur les campus des Universités Paris Est Créteil et Paris Cité).
- d’outils de modélisation numérique : un générateur de mécanismes chimiques et d’estimation des propriétés des molécules (GECKO-A) et un modèle de chimie-transport pour la qualité de l’air (CHIMERE).

 

Figure 1 : Simulation de l’évolution du carbone organique au cours de l’oxydation gazeuse de l’octane : (a) distribution du carbone ; (b) distribution du carbone organique secondaire en fonction de la longueur de la chaîne carbonée ; (c) distribution des espèces en C8 en fonction du nombre de groupes fonctionnels portés par les molécules. Les espèces typiques en C8 comportant 2 et 4 groupes fonctionnels sont reportées en tant qu’exemple. Ces espèces di-fonctionnelles sont suffisamment hydrosolubles pour être dissoutes dans la phase aqueuse des systèmes nuageux. Les espèces en C8 comportant 4 groupes fonctionnels possèdent de faibles pressions de vapeur et sont ainsi susceptibles de condenser sur les aérosols préexistants.