Réactivité des Processus Atmosphériques

Chercheurs

Permanents :

Alexander ALIJAH - Professeur
alexander.alijah@univ-reims.fr
Abdelkhaleq CHAKIR - Maître de Conférences
abdelkhaleq.chakir@univ-reims.fr
Estelle ROTH - Maître de Conférences
estelle.roth@univ-reims.fr

Non permanents :

Houceine BOUYA - Doctorant (2012-2015)
houceine.bouya@etudiant.univ-reims.fr

Oussama ROKBANI - Doctorant (2015-2018)

Brahim SAMIR - Doctorant (2015-2018)

Carmen KALALIAN - Doctorante (2015-2018)
Carmen.Kalalian@etudiant.univ-reims.fr

Présentation

L’équipe RPA se préoccupe de l’étude de la réactivité atmosphérique des composés organiques volatils (C.O.V.), en particulier les composés aromatiques, oxygénés et oxyazotés. Ces composés constituent une grande classe de polluants troposphériques. Ils sont largement utilisés dans plusieurs secteurs industriels, additifs d’hydrocarbures, solvants industriels, synthèse chimiques…etc. Ils sont d’importants précurseurs de radicaux libres (RO2, HO2 et OH) augmentant ainsi le pouvoir oxydant de la troposphère et contribuant d’une manière significative au bilan global des HOX.

Réactivité
Réactivité des processus atmosphériques : cuve à réflexions multiples contrôlée en température et équipée avec des tubes à décharges UV pour l'étude de la réactivité de composants atmosphériques. La cuve est couplée à un spectromètre par transformation de Fourier. Autres moyens d'analyse dont dispose l'équipe: chromatographe et spectromètre de masse.

Le but de nos études est :
- sur le plan cinétique, la détermination des paramètres cinétiques (constante de vitesse et rapports de branchement) et mécanistiques des réactions ayant un rôle clé dans la photo-oxydation de ces C.O.V.. L’acquisition de ces données est essentielle pour comprendre et modéliser l'évolution chimique des COV dans l'atmosphère.
- sur le plan spectroscopique, la détermination des spectres d’absorption UV–Visible des COV. Ces études sont importantes puisqu’elles complètent les bases de données spectroscopiques utilisées pour mesurer la concentration de ces composés in-situ. Par ailleurs, ces mêmes données, couplées aux mesures de rendement quantique, nous permettent de calculer leur constante de photodissociation atmosphérique. Enfin, la détermination de ces spectres constitue une étape préliminaire indispensable à l'étude cinétique proprement dite. Leur connaissance permet, d’une part de déterminer le domaine spectral adapté à nos études cinétiques et d'autre part, de quantifier la concentration de ces composés dans le milieu réactionnel.

Les travaux de recherche qui ont été menés jusqu'à présent ont porté sur :
- La détermination des spectres d’absorption UV-visible à haute résolution, d’un certain nombre de composés organiques volatils, à savoir les composés aromatiques aldéhydiques (benzaldéhyde, les isomères du tolualdéhyde et les isomères du diméthyl benzaldéhyde), composés oxyazotés (les amides) et les composés hydroxy-carbonylés
- L’étude cinétique des réactions faisant intervenir des radicaux jouant un rôle déterminant dans la photo-oxydation de ces COV, les radicaux peroxyles et les radicaux acyl peroxyles, leurs réactions mutuelles et leurs réaction avec le radical HO2
- L’étude des réactions initiales d’oxydation des COV dans des conditions atmosphériques (les amides, les aromatiques et les alcools ) par les principaux photoxydants atmosphériques, les radicaux OH, Cl et NO3.

Techniques expérimentales développées par l'équipe

L’équipe possède des moyens expérimentaux complets et des compétences avérées (voir la liste des publications).
Les déterminations des spectres d’absorption UV-visible des composés atmosphériques sont réalisées en utilisant une cellules d’absorption inox à réflexions multiples permettant des trajets optiques jusqu’à 100 m. Elle est thermostatisable et régulée avec une précision de 0.1 à 0.5 °C , dans la gamme des températures représentatives de l’atmosphère (295 à 220 K). Cette cellule est couplée à un monochromateur HR 640. Le montage double faisceau permet de palier à d’éventuelles fluctuations de la source, la double détection étant obtenue par photomultiplicateurs. Ce dispositif présente également l’avantage de n’envoyer dans la cellule que la radiation monochromatique mesurée, limitant ainsi, les réactions de photolyse des gaz étudiés.

Les études des mécanismes d’évolution des composés organiques volatiles COV en phase gazeuse sont réalisées :
- par la photolyse laser couplée à une détection spectrométrique UV-Visible (figure1) permettant de déterminer la cinétique absolue des réactions étudiées.

photolyse laser

Figure 1 : Photolyse laser couplée à une détection par spectrométrie UV-Vi

- avec une chambre de simulation, thermostatisable, couplée à une détection FTIR (figure 2). Ce dispositif permet de vérifier la cinétique mécanistique et de quantifier le milieu réactionnel. La chambre de simulation à réflexion multiple, par ses dimensions (2.5 m de long et 0.2 m de diamètre) et par sa triple paroi, permettant le choix de la température du milieu réactionnel : 220-370 K, constitue l’originalité de ce dispositif expérimental.

IR
Figure 2 : Chambre de simulation couplée à un spectromètre IRTF

Publications

“Heterogeneous oxidation of folpet and dimethomorph by OH radicals : A kinetic and mechanistic study”, M. Al Rashidi, A. Chakir, E. Roth, Atmospheric Environment 82 (2014) 164 -171

“Kinetic study of the reaction of chlorine atoms with hydroxyacetone in gas-phase”, C. Stoeffler , L. Joly, G.Durry, J. Cousin , N. Dumelié, A. Bruyant, E. Roth, A. Chakir, Chemical Physics Letters 590 (2013) 221–226

“Gas-phase rate coefficients for reaction of 3-hydroxy-2butanone and 4-hydroxy-2-butanone with OH and Cl”, Messaadia, L., El Dib G.,Lendar M., Cazaunau M., Roth E., Ferhati A., Mellouki A., Chakir A., Atmospheric Environment 77 (2013) 951 -958

“Electrooxidation of 2-nitrobenzaldehyde: A comparative study of SnO2 and boron doped diamond anodes”, H. Bouya, R. Salghi, M. Errami, A. Chakir, A. Zarrouk, M. Assouag , B. Hammouti and A. Chaouch, Der Pharmacia Lettre, 2013, 5 (3):304-309

“Heterogenous ozonolysis of folpet and dimethomorph : A kinetic and mechanistic study”, M. Al Rashidi,A. Chakir, E. Roth, J.phys. Chem. A 2013, 117, 2908−2915

“Electrochemical Oxidation of 2-Nitrobenzaldehyde on Boron-Doped Diamond Anodes”, H. Bouya,M. Errami, R. Salghi, Eno E. Ebenso, A. Zarrouk, A. Chakir, B. Hammouti. Int. J. Electrochem. Sci., 8 (2013).

“First experimental determination of the absolute gas-phase rate coefficient for the reaction of OH with 4-hydroxy-2-butanone (4H2B) at 294 K by vapor pressure measurements of 4H2B”, G. El Dib, C. Sleiman, A. Canosa, D. Travers, T. Sawaya, I. Mokbel, A. Chakir J. Phys Chem A 2013, 117 (1), pp 117–125.

“A quantum cascade laser absorption spectrometer devoted to the in situ measurement of atmospheric N2O and CH4 emission fluxes”, I. Mappé, L. Joly, G. Durry, X. Thomas, T. Decarpenterie, J. Cousin, N. Dumelie, E. Roth, A. Chakir, and P. G. Grillon : Rev. Sci. Instrum. 84(2):023103 (2013); http://dx.doi.org/10.1063/1.4790376

“Pesticide Residue Levels in Peppers cultivated in Souss Masa Valley (Morocco) after Multiple Applications of Azoxystrobin and Chlorothalonil”, O. Id El Mouden, R. Salghi, M. Zougagh, A. Chakir, M. El Rachidi, Lh. Bazzi, A. Hormatallah. International Journal of Environmental Analytical Chemistry. 93(5) ( 2013) 499-510.

“Gas phase UV absorption cross-sections for a serie of hydroxycarbonyls”, L. Messadia, G. El Dib, A. Ferhati, E. Roth and A. Chakir,Chem. Phys. Lett. 529 (2012) 16-22

"Adsorption of cadmium on different granulometric soil fractions: Influence of organic matter and temperature", Roth E., Mancier V., Fabre B.,Geoderma, 189-190 (2012) 133-143.

“Electrochemical degradation of buprofezin insecticide in aqueous solutions by anodic oxidation at Boron-Doped Diamond electrode”, M. Errami, R. Salghi, M. Zougagh, A. Zarrouk, E. H. Bazzi, A. Chakir, H. Zarrouk, B. Hammouti, L. Bazzi. Research on Chemical Intermediates. (2012) DOI 10.1007/s11164-012-0574-1.

“Electrooxidation of cypermethrin pesticide : A Comparative Study of SnO2 and Boron Doped Diamond Anodes”, H. Bouya, M. Errami, R. Salghi, A. Zarrouk, A. M. Assouag, H. Zarrok, A. Chakir, B. Hammouti, S. S. Al-Deyab. J. Chem. Pharm. Res., 4(7) (2012) 3468-3477.

“Corrosion Inhibition of Steel in 1 M Hydrochloric Acid Medium by Chamomile Essential Oils”. D. Ben Hmamou, R. Salghi, A. Zarrouk, B. Hammouti, S.S. Al-Deyab, Lh. Bazzi, H. Zarrok, A. Chakir, L. Bammou. Int. J. Electrochem. Sci. Sous press 2012. Int. J. Electrochem. Sci., 7 (2012)2361 - 2373

“Electrooxidation of Bupirimate: A Comparative Study of SnO2 and Boron Doped Diamond Anodes”. M. Errami, R.Salghi , N. Abidi , L. Bazzi , B. Hammouti, A. Chakir, E. Roth , S. S. Al-DeyabInt. J. Electrochem. Sci., 6 (2011) 4927 - 4938

“The heterogeneous photo-oxidation of difenoconazole in the atmosphere”, M. Al Rashidi, O. El Mouden, A. Chakir, E. Roth, R. Salghi. Atmospheric Environment 45, (2011) 5997-6003.

“Study of a Benzoylperoxy Radical in the Gas Phase : Ultraviolet Spectrum and and C6H5C(O)O2 + HO2 Reaction between 295 and 357 K”, E. Roth, A. Chakir and A. Ferhati, J. Phys. Chem. A 2010, 114 (38),10367–10379, DOI :10.1021/jp1021467