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Réactivité des Processus Atmosphériques

Présentation

L’équipe RPA se préoccupe de l’étude de la réactivité atmosphérique de la matière organique, en particulier les composés organique volatils et les polluants émergents comme les pesticides.

Ces composés constituent une grande classe de polluants troposphériques. Ils sont largement utilisés dans plusieurs secteurs à savoir les activités agricoles, activités industrielles, additifs d’hydrocarbures, solvants industriels, synthèse chimiques…etc. Ils sont d’importants précurseurs de radicaux libres (RO2, HO2 et OH) et polluants secondaires comme l’ozone troposphérique et les AOS (aérosol organique secondaire) augmentant ainsi le pouvoir oxydant de la troposphère et contribuant d’une manière significative au bilan global des HOX.

Contact : Abdel Chakir

RPA1
RPA2

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.

-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 des polluants organiques. 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 composés d’intérêt atmosphérique. 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 multifonctionnels, à savoir les composés aromatiques aldéhydiques, les amides, les hydroxy-carbonyles, les aldéhydes insaturés, les composés hétérocycliques oxyazotés et aromatiques azotés.

- 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 et nitrate

- L’étude des réactions initiales d’oxydation des COV et des pesticides dans des conditions atmosphériques par les principaux photoxydants atmosphériques, les radicaux OH, Cl , ozone et NO3.

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 cellule 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 polluants organiques volatiles en phase gazeuse sont réalisées :
- par la photolyse laser couplée à une détection spectrométrique UV-Visible (figure1) et diode laser permettant de déterminer la cinétique absolue des réactions étudiées.

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.

Figure 2 : Chambre de simulation couplée à un spectromètre IRTF

Rate Coefficients for the Gas-Phase Reaction of Ozone with C5 and C6 Unsaturated Aldehydes, Kalalian, C., Roth, E., Chakir, A., International Journal of Chemical Kinetics 50, 1 (2018)

Kinetics of the photolysis and OH reaction of 4-hydroxy-4-methyl-2-pentanone: Atmospheric implications. Aslan L., Laversin H., Coddeville P., Fittschen C., Roth E., Tomas A., Chakir A., Atmospheric Environment 150 (2017) 256 - 263

A. Kinetic of the gas-phase reactions of OH radicals and Cl atoms with diethyl ethylphosphonate and triethyl phosphate. Laversin, H., Masri, A. El, Rashidi, M. Al, Roth, E., Chakir, A., Atmospheric Environment, 126 (2016) 250–257.

Influence of the coating level on the heterogeneous ozonolysis kinetics and product yields of chlorpyrifos ethyl adsorbed on sand particles, El Masri A., Laversin, H., Chakir, A., Roth E., Chemosphere, 165 (2016) 304-310.

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