Fractional solubility of iron in mineral dust aerosols over coastal Namibia: a link to marine biogenic emissions?

This paper presents the first investigation of the solubility of iron in mineral dust aerosols collected at the Henties Bay Aerosol Observatory (HBAO), in Namibia, from April to December 2017. During the study period, 10 intense dust events occurred. Elemental iron reached peak concentrations as high as 1.5 µg m−3, significantly higher than background levels. These events are attributed to wind erosion of natural soils from the surrounding gravel plains of the Namib desert. The composition of the sampled dust is found to be overall similar to that of aerosols from northern Africa but is characterized by persistent and high concentrations of fluorine which are attributed to local fugitive dust. The fractional solubility of Fe (%SFe) for both the identified dust episodes and background conditions ranged between 1.3 % and 20 % and averaged at 7.9 % (±4.1 %) and 6.8 (±3.3 %), respectively. Even under background conditions, the %SFe was correlated with that of Al and Si. The solubility was lower between June and August and increased from September onwards during the austral spring. The relation to measured concentrations of particulate MSA (methane sulfonic acid), solar irradiance, and wind speed suggests a possible two-way interaction whereby marine biogenic emissions from the coastal Benguela upwelling to the atmosphere would increase the solubility of iron-bearing dust according to the photo-reduction processes. This first investigation points to the western coast of southern Africa as a complex environment with multiple processes and active exchanges between the atmosphere and the Atlantic Ocean, requiring further research

The Potential Incidence of Green Roofs on Urban Runoff Quality

International audienceThe article presents the results of one year of study on a set of pilot green roofs. The roofs were monitored for outflow and water quality of the runoff. The flux data of green roofs were compared to the reference roof consisting of bituminous membrane. The results show similar findings as the literature data, slight release of solids and nutrients. However, the metals can be retained (Zn) or released (Cu, Ni). Atmospheric pollutants like PAH are strongly retained, but on the other side plasticiser from green roof structure can be released. If the obtained data are applied to an urban area of known composition, the substitution of all roofs by green roofs, leads to slight (+19%) increase in the oxydable matter, but significant increase (+60%) in phosphorus loads to the receiving environment. There might be a pseudo effect on heavy metals discharge, but this is rather due to replacement of metallic parts than to roof impact itself. If we consider the real possibilities of roof greening (less than 15% of the total roof surface in Paris) these effects become minimal

Synthetic fibers in atmospheric fallout: a source of microplastics in the environment?

International audienceSources, pathways and reservoirs of microplastics, plastic particles smaller than 5 mm, remain poorly documented in an urban context. While some studies pointed out wastewater treatment plants as a potential pathway of microplastics, none have focused on the atmospheric compartment. In this work, the atmospheric fallout of microplastics was investigated in two different urban and sub-urban sites. Microplastics were collected continuously with a stainless steel funnel. Samples were then filtered and observed with a stereomicroscope. Fibers accounted for almost all the microplastics collected. An atmospheric fallout between 2 and 355 particles/m2/day was highlighted. Registered fluxes were systematically higher at the urban than at the sub-urban site. Chemical characterization allowed to estimate at 29% the proportion of these fibers being all synthetic (made with petrochemicals), or a mixture of natural and synthetic material. Extrapolation using weight and volume estimates of the collected fibers, allowed a rough estimation showing that between 3 and 10 tons of fibers are deposited by atmospheric fallout at the scale of the Parisian agglomeration every year (2500 km²). These results could serve the scientific community working on the different sources of microplastic in both continental and marine environments

Processus d'émission de micropolluants par lessivage: étude du potentiel d'émission d'alkylphénols et de bisphénol-A par les matériaux de construction et l'automobile

La caractérisation des eaux pluviales réalisée au cours du projet INOGEV au niveau de trois bassins versants a mis en évidence une contamination significative des eaux pluviales urbaines pour différents micropolluants organiques, contamination imputable pour la majeure partie à des émissions endogènes aux bassins versants. C'est le cas notamment des alkylphénols (APs), du bisphénol A (BPA) et des PBDE, qui sont des molécules organiques de synthèse dont la toxicité est reconnue, et faisant l'objet actuellement de restrictions d'usage à l'échelle européenne ou nationale. Les sources potentielles de ces contaminants dans les eaux ruissellement sont les activités du bassin versant, et en particulier l'activité automobile, ainsi que le lessivage des matériaux constituants l'enveloppe du bâti et des infrastructures urbaines. Une analyse bibliographique détaillée a permis de suspecter la présence des alkylphénols et du bisphénolA dans divers consommables automobiles, ainsi que dans des matériaux fréquemment utilisés dans le secteur de la construction et entrant en contact avec l'eau de pluie. Cependant, compte tenu de la diversité de formulation des matériaux en fonction de leur usage et du caractère très général des données de la littérature, il est très difficile de caractériser le risque effectif d'émission de ces composés dans le ruissellement. Dans le cas des PBDE, la synthèse bibliographique montre que leur utilisation dans le secteur de la construction/bâtiment et de l'automobile concerne essentiellement les équipements d'intérieurs, et très rarement les éléments extérieurs. C'est pourquoi la suite du travail s'est focalisée sur une évaluation expérimentale du potentiel d'émission dans l'eau des AP et BPA pour une sélection de matériaux et consommables urbains pour lesquels la présence de ces composés était suspectée. 27 échantillons de matériaux, neufs et usagés, appartenant à 6 grandes familles de matériaux de construction (bétons, PVC, acier laqué, polycarbonate, étanchéité en bitume modifié SBS, matériaux de drainage) ont été collectés. Ces matériaux ont fait l'objet d'essais de lixiviation au méthanol, pour identifier la présence ou non d'APs et BPA extractibles, puis pour une sélection d'entre eux d'essais de lixiviation à l'eau. Les analyses ont porté sur le nonylphénol (NP), le mono et le di éthoxylates de nonylphénol (NP1EO et NP2EO), le nonylphénol mono carboxylé (NP1EC), l'octyphénol (OP), le mono et le di éthoxylates d'octylphénol ainsi que le bisphénolA. La contribution potentielle du secteur automobile a été abordée par des essais de lixiviation sur des échantillons de pneumatiques (4) et de carrosserie (3), ainsi que l'analyse directe de la composition de différents fluides automobiles (3 liquides de frein, 4 liquides refroidissement, 4 laves glace). Les bitumes, les carburants et les huiles moteurs, bien qu'identifiés comme sources potentielles d'AP et BPA non pas pu être étudiés au cours de ce travail du fait de difficultés analytiques. Les essais de lixiviation ont permis de détecter la présence d'au moins un des composés recherchés à des niveaux significativement supérieurs aux blancs dans la plupart des échantillons testés, démontrant la présence ubiquiste de ces composés dans les matériaux urbains. Les composés émis le plus fréquemment lors de la lixiviation à l'eau, et avec les taux d'émission les plus élevés sont le bisphénol A et le nonylphénol. Les émissions de bisphénolA les plus importantes (de 10 à 300 ng/g) ont été mesurées pour le polycarbonate, les pneumatiques, certaines carrosseries de voiture et les PVC (gouttières, volets). Le nonylphénol a été lixivié en quantités importantes (1 à 10 ng/g) pour les PVC, certains bétons, les étanchéités en bitume modifié et les échantillons de carrosserie. Les pneumatiques sont les seuls matériaux lixiviés présentant de fortes émissions en octylphénol (1 à 10 ng/g). L'analyse des fluides automobiles a permis de confirmer la présence de bisphénolA et de nonylphénol dans la composition des liquides de frein et d'embrayage : 0.3 à 5.5 g/l pour le BPA, 2.3 à 3.9 mg/l pour le NP. Le BPA a également été quantifié en concentration significative (1.7 mg/l) dans un des liquides de refroidissement. BPA et APs ont été quantifiés à l'état de traces (0 à 7 µg/l) dans les autres liquides de refroidissement et les liquides lave-glace. Ces résultats permettent d'identifier les principales sources primaires pouvant expliquer la contamination des eaux de ruissellement en alkylphénol et en bisphénolA. Les conditions d'essai de la lixiviation sont cependant très différentes des conditions de ruissellement lors d'une pluie (surface de contact et temps de contact lors d'une pluie beaucoup plus faible que dans le cas de la lixiviation) et ne permettent pas de préjuger des concentrations pouvant être émises dans le ruissellement. Une première tentative de quantification des concentrations pouvant être émises dans des conditions proches de celles de la pluie a été réalisée en appliquant une pluie synthétique simulée sur 5 échantillons de matériaux, sélectionnés parmi les plus émissifs à la lixiviation : plaque de polycarbonate, carrosserie de voiture, membrane d'étanchéité en bitume modifié, gouttière en PVC, béton de trottoir. Les résultats en simulation de pluie confirment le potentiel de contamination du ruissellement même avec un temps de contact très court mais montrent un comportement des matériaux assez différent de celui observé en lixiviation et demanderaient à être étayés par un plus grand nombre d'essais

Can green roofs improve the run-off water quality?

International audienc

First overview of microplastics in indoor and outdoor air

International audienceThe plastic production has increased rapidly from 1.7 to 288 million tons annually within the last 60 years (PlasticsEurope 2013). In the early 70’s, the presence of millimetric plastic debris in marine environment has been highlighted and more recently the term microplastics was used to describe millimetric and inframillimetric particles. Since 2008, plastic particles smaller than 5 mm have been defined as microplastics (Barnes et al. 2009). These microplastics cover a large and continuous spectrum of sizes and shapes including 1D-fibers (with one larger dimension), 2D-fragments (flat particles), and 3D-spherules. While numerous studies were published on microplastic in marine environment, only few are dealing with these pollutants in continental environments. Moreover most of these studies are dealing with lakes and rivers, but none focused on the contamination of atmospheric compartment by microplastics. In addition to experimentations on total atmospheric fallout (Dris et al. 2015a), this study aims at investigating the contamination of indoor and outdoor air by microplastics. Indoor air concentrations of microplastics (number of particles/m3) were measured in 2 private apartments and 1 office at the Paris-Est University. Volumes about 5 m3 over a 24h-period were pumped using a Deltanova pump (8 L/min) on glass fiber GF/A Whatman® filters (1.6 µm). In addition, household dust was also sampled using conventional vacuum cleaner and collected in the vacuum cleaner bag. Outdoor air samples were collected on the University roof located in an urbanized area (about 10 km from Paris center) and about 10 m3 were pumped over a same period. In both cases, the total dust sampling modes were considered. Filters were then observed with a stereomicroscope Leica MZ12 coupled with a software for image analyzing to account microplastics. For methodological reasons, the minimal microplastic particle size considered in this study is about 50 µm. For dust, a densimetric separation coupled with an enzymatic digestion was performed.Microplastics observed in indoor and outdoor air are exclusively fibrous with a size distribution. Fibers are mainly sub-millimetric (50-80% between 100 and 500 µm) and to a lesser extent millimetric (10-30% between 500 and 1 000 µm or between 1 000 and 5 000 µm). First campaigns indicate that indoor concentrations are in the 3-15 particles/m3 range. A gradient of indoor concentrations according to the sampling height (30, 125 and 250 cm) was also observed suggesting that the microplastics are mainly re suspended from the floor probably due to human activity and movement. Finally, a significant amount of fibers is observed in dust. Outdoor concentrations are lower than those observed for indoor and are in the 0.2-0.8 particles/m3 range. Due to their size, a high deposition velocity of microplastics may be expected and could explain the low concentrations observed. Parallel to that, a significant amount of particles is also observed in total atmospheric fallout (29-280 particles/m2/d), confirming the contamination of atmospheric compartment by microplastics. The time-variation of this flux seems to be strongly influenced by rain events suggesting that the microplastic wash out could be a major route of deposition. The chemical identification of the microplastics is in progress using Raman micro spectroscopy

Organic Micropollutants in Roof Runoff - A Study of the Emission/Retention Potential of Green Roofs

International audienceThe incidence of extensive roof greening structures in the contamination of roof runoff has been analysed for three families of organic micropollutants (polycyclic aromatic hydrocarbons [PAHs], alkylphenols [APs], and bisphenol A [BPA]) by means of both laboratory leaching tests and field experiments. For PAHs, which do not have any local source on the green roof and originate only from atmospheric fallout, the green roof behaves as a sink and reduces by a factor 10 the emitted loads compared to a conventional flat roof. APs and BPA however can be emitted by the synthetic materials that constitute the roofing structure (e.g., roof sealing, drainage material, filter, evacuation pipes). Potential emissions of BPA and nonylphenol (NP) from the geotextile, the sealing membrane and PVC pipes have especially been identified. Field results confirm increased NP and octylphenol (OP) emissions in the green roof runoff. However, the concentrations and loads remain within the range of values observed for other types of urban surfaces

Urban cycle of alkylphenol and bisphenol a: the case of Paris.

Le 2, 2-bis (4-hydroxyphenyl) propane ou bisphénol A (BPA) est un composé de synthèse utilisé majoritairement dans la formulation de plastique polycarbonate (DVD, matériaux de construction) et de résines de type époxyde (surface interne des cannettes et boîtes de conserve). Malgré la reconnaissance du bisphénol A comme perturbateur endocrinien, et sa forte médiatisation suite à sa présence dans certains biberons, les données aujourd'hui disponibles sur les niveaux de contamination en bisphénol A de différentes matrices environnementales sont limitées, particulièrement en France. Dans ce contexte, le LEESU étudie, dans le cadre des programmes de recherche OPUR et PIREN Seine, les niveaux de contamination des eaux urbaines et naturelles par le bisphénol A. Les premiers résultats obtenus sur les phases dissoutes, ont permis de révéler des niveaux de contamination allant de 562 à 2 100 ng/l dans les eaux usées (n=5) et les rejets urbains de temps de pluie (n=8) et de 19 à 157 ng/l dans les rejets des stations d'épuration de la région parisienne (n=19). En outre, les concentrations retrouvées dans la Seine (n=11) présentent une évolution entre les secteurs amont (18 ng/l) et aval (40 à 62 ng/l). Un premier bilan entre les flux annuels déversés (rejets de stations d'épuration et déversoirs d'orage) et le flux annuel exporté à l'aval de l'agglomération parisienne semble indiquer que les sources liées à l'assainissement ne représenteraient, à l'échelle annuelle, que 12 % de la contamination observée dans la Seine