Predicting indoor ozone and NOx concentrations

International audienceSimple modelling of indoor chemistry using FACSIMILE softwar

Methylglyoxal Uptake Coefficients on Aqueous Aerosol Surfaces

In order to predict the amount of secondary organic aerosol formed by heterogeneous processing of methylglyoxal, uptake coefficients (γ) and estimates of uptake reversibility are needed. Here, uptake coefficients are extracted from chamber studies involving ammonium sulfate and glycine seed aerosol at high relative humidity (RH ≥ 72%). Methylglyoxal uptake coefficients on prereacted glycine aerosol particles had a strong dependence on RH, increasing from γ = 0.4 × 10–3 to 5.7 × 10–3 between 72 and 99% RH. Continuous methylglyoxal losses were also observed in the presence of aqueous ammonium sulfate at 95% RH (γAS,wet = 3.7 ± 0.8 × 10–3). Methylglyoxal uptake coefficients measured at ≥95% RH are larger than those reported for glyoxal on nonacidified, aqueous aerosol surfaces at 90% RH. Slight curvature in first-order uptake plots suggests that methylglyoxal uptake onto aqueous aerosol surfaces is not entirely irreversible after 20 min. Methylglyoxal uptake by cloud droplets was rapid and largely reversible, approaching equilibrium within the 1 min mixing time of the chamber. PTR-MS measurements showed that each cloud event extracted 3 to 8% of aerosol-phase methylglyoxal and returned it to the gas phase, likely by an oligomer hydrolysis mechanism

Complex refractive index and single scattering albedo of Icelandic dust in the shortwave part of the spectrum

Icelandic dust can impact the radiative budget in high-latitude regions directly by affecting light absorption and scattering and indirectly by changing the surface albedo after dust deposition. This tends to produce a positive radiative forcing. However, the limited knowledge of the spectral optical properties of Icelandic dust prevents an accurate assessment of these radiative effects. Here, the spectral single scattering albedo (SSA) and the complex refractive index (mCombining double low linen-ik) of Icelandic dust from five major emission hotspots were retrieved between 370-950 nm using online measurements of size distribution and spectral absorption (βabs) and scattering (βsca) coefficients of particles suspended in a large-scale atmospheric simulation chamber. The SSA(λ) estimated from the measured βabs and βsca increased from 0.90-0.94 at 370nm to 0.94-0.96 at 950nm in Icelandic dust from the different hotspots, which falls within the range of mineral dust from northern Africa and eastern Asia. The spectral complex refractive index was retrieved by minimizing the differences between the measured βabs and βsca and those computed using the Mie theory for spherical and internally homogeneous particles, using the size distribution data as input. The real part of the complex refractive index (n(λ)) was found to be 1.60-1.61 in the different samples and be independent of wavelength. The imaginary part (k(λ)) was almost constant with wavelength and was found to be around 0.004 at 370nm and 0.002-0.003 at 950nm. The estimated complex refractive index was close to the initial estimates based on the mineralogical composition, also suggesting that the high magnetite content observed in Icelandic dust may contribute to its high absorption capacity in the shortwave part of the spectrum. The k(λ) values retrieved for Icelandic dust are at the upper end of the reported range for low-latitude dust (e.g., from the Sahel). Furthermore, Icelandic dust tends to be more absorbing towards the near-infrared. In Icelandic dust, k(λ) between 660-950nm was 2-8 times higher than most of the dust samples sourced in northern Africa and eastern Asia. This suggests that Icelandic dust may have a stronger positive direct radiative forcing on climate that has not been accounted for in climate predictions

Enhanced volatile organic compounds emissions and organic aerosol mass increase the oligomer content of atmospheric aerosols

Secondary organic aerosol (SOA) accounts for a dominant fraction of the submicron atmospheric particle mass, but knowledge of the formation, composition and climate effects of SOA is incomplete and limits our understanding of overall aerosol effects in the atmosphere. Organic oligomers were discovered as dominant components in SOA over a decade ago in laboratory experiments and have since been proposed to play a dominant role in many aerosol processes. However, it remains unclear whether oligomers are relevant under ambient atmospheric conditions because they are often not clearly observed in field samples. Here we resolve this long-standing discrepancy by showing that elevated SOA mass is one of the key drivers of oligomer formation in the ambient atmosphere and laboratory experiments. We show for the first time that a specific organic compound class in aerosols, oligomers, is strongly correlated with cloud condensation nuclei (CCN) activities of SOA particles. These findings might have important implications for future climate scenarios where increased temperatures cause higher biogenic volatile organic compound (VOC) emissions, which in turn lead to higher SOA mass formation and significant changes in SOA composition. Such processes would need to be considered in climate models for a realistic representation of future aerosol-climate-biosphere feedbacks

Un aéronef urbain pour explorer la structure verticale de la pollution atmosphérique

International audienceDepuis près de trois ans, le LISA réalise des sondages de la couche limite urbaine en ballon touristique pour étudier les profils verticaux d'ozone La pollution atmosphérique, par ses impacts sur le climat et la santé, est un sujet de préoccupation grandissant. Or dans les zones urbanisées qui concentrent une part importante des populations mais également des sources d'émissions de polluants, cette pollution peut être à la fois primaire, c'est-à-dire issue directement de sources d'émissions notamment anthropiques (transport, industrie, chauffage au bois, agriculture etc…), ou secondaire, c'est-à-dire provenant de transformations chimiques initiées par le rayonnement solaire ou les oxydants atmosphériques

Etudes cinétiques et mécanistiques des processus d'oxydation des composés organiques volatils d'importance atmosphérique induits par le radical nitrate en atmosphères simulées.

To study the chemical transformations of volatile organic compounds in the atmosphere, the physico-chemist requires some results that can be easily interpreted and, on the other hand, that can be extrapolated to the atmospheric conditions. These constraints imply the variability and complexity of the atmosphere needs to be simplified in laboratory experiments while keeping experimental conditions as close as possible of the atmospheric ranges of pressure, temperature and concentrations. This can be achieved by performing « simulation experiments ». During this doctoral work, atmospheric simulation methods have been used within the study of the reactivity of the nitrate radical toward volatile organic compounds of tropospheric interest. This approach led us to the development of a simulation chamber. We have chosen to use long path UV-visible spectrometry and very long path FT-IR spectrometry as analytical methods. In order to improve this methods we have built up a new type of infrared multi-reflection stabilised cell. Our results concern the study of the nitrate radical initiated oxidation mechanisms of acetaldehyde, propionaldehyde, benzene and toluene. Our results have allowed us to describe completely the aldehyde oxidation scheme and to determinate associated rate constants. Ours experiments have confirmed the existence of reactions between nitrate radicals and peroxyacyl radicals. These reactions have been studied under simulated atmospheric conditions. The discussion of these results shows that this process could be significant in the troposphere. We have shown that the reactions of NO3 with secondary radicals are of great importance in the simulation experiments. The nitrate radical is one of the major species of the night-time troposphere so our results are of importance for the understanding of the atmospheric transformations of pollutants at night. Our research shows that mechanistic studies with complete mass balance can be achieved by the use of a simulation chamber together with powerful spectrometric methods. Moreover, understanding of the generation and the evolution of intermediate radical species can be reached.L'étude des mécanismes des transformations chimiques des composés organiques dans l'atmosphère exige de pouvoir mener des expériences en phase gazeuse dont les résultats peuvent être d'une part interprétables et d'autre part fiablement extrapolables aux conditions physico-chimiques de l'atmosphère. Ces deux contraintes impliquent donc de pouvoir s'affranchir de la complexité et de la variabilité de la composition atmosphérique et simultanément de pouvoir travailler dans des domaines de pression, de température et de concentrations proches de celles rencontrées dans l'atmosphère. La simulation expérimentale permet de remplir ces objectifs. Ce travail de doctorat porte donc sur la mise en œuvre de techniques de simulation atmosphérique expérimentale dans le cadre d'études de la réactivité du radical nitrate vis-à-vis de composés organiques volatils d'intérêt troposphérique. L'utilisation de cette méthode nous a conduit à développer une chambre de simulation atmosphérique. Des méthodes d'analyse par spectrométrie optique UV-visible (DOAS UV-visible) et infrarouge à transformées de Fourier (IRTF) à très long trajet optique ont été adoptées ce qui nous a conduit au développement d'un nouveau type de cellule multi-reflexion infrarouge stabilisée. Les résultats qui ont été obtenus portent sur l'étude des mécanismes d'oxydation initiés par NO3 vis-à-vis du formaldéhyde, de l'acétaldéhyde, du propionaldéhyde, du benzène et du toluène. Nos résultats ont permis de décrire complètement le schéma d'oxydation des aldéhydes et de déterminer les constantes cinétiques associées à ces espèces. Nos expériences ont aussi confirmé l'existence d'une réaction entre les radicaux peroxyacyles et NO3 et permis son étude sous conditions atmosphériques simulées. La discussion de son impact atmosphérique montre qu'il pourrait être considérable. Plus généralement, l'importance la chimie des radicaux nitrate vis-à-vis des espèces radicalaires secondaires apparaissant au cours du processus d'oxydation a été démontré. Le radical nitrate étant l'une des espèces-clefs de la troposphère nocturne, ces résultats intéressent la compréhension de l'évolution des polluants atmosphériques durant la nuit. Il résulte de ces recherches que l'utilisation d'une chambre de simulation, équipée de puissants moyens d'analyse spectrométrique in-situ, permet de mener des études mécanistiques avec des bilans complets ainsi que des études portant sur la génération et l'évolution de composés radicalaires intermédiaires

Les particules atmospheriques

L’atmosphère est composée non seulement de gaz – dont les plus importants sont de loin l’azote et l’oxygène – mais également de particules solides et liquides en suspension dans l’air. Celles-ci, de composition chimique et de taille variées, contribuent de façon importante à la pollution atmosphérique observée dans différentes régions du monde. À ce titre, les particules sont très étudiées depuis quelques années afin de mieux comprendre le rôle qu’elles jouent sur l’environnement et dans l’évolution du climat. Certaines d’entre elles, les plus petites – moins de 10 micromètres (μm) –, sont couramment appelées particules fines et ont des effets nocifs spécifiques sur la santé humaine. Même si un grand nombre de particules est d’origine naturelle, la majorité des particules fines est issue d’activités humaines, comme le trafic automobile, le chauffage résidentiel ou encore les activités agricoles et industrielles. Dans les grandes villes, ces particules fines, responsables d’une mauvaise qualité de l’air, font l’objet d’une surveillance quotidienne et des mesures de restriction (circulation différenciée, suspension des activités industrielles très émettrices…) sont régulièrement prises en cas de dépassement du seuil d’alerte qui est de 80 microgrammes par mètre cube (μg/m3) en moyenne pour vingt-quatre heures.26

Utilisation de Ressources en ligne pour l’IR

National audienc

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