Photochimie des particules minérales : impact sur la composition de l'atmosphère

par Marième Ndour

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Oumar Ka et de Christian George.

Soutenue en 2007

à Lyon 1 .


  • Résumé

    This work is focused on the investigations of the heterogeneous chemistry between trace gases and mineral aerosols. While many studies were carried out in this field, none of them studied the effect of light. The relevance of this study is related to the fact that the mineral particles contain metallic oxides such as TiO2 (which have known photocatalytic properties), Fe2O3 and Al2O3. The NO2 uptake coefficients onto these oxides were measured using a horizontal coated wall flow-tube coupled with various detectors specific to the studied trace gases. We thus characterized the heterogeneous photochemistry of nitrogen dioxide and ozone on model compounds that are representative of the mineral aerosols but also on real sand particles. The sand particles were also characterized by means of electron microscopy. We showed that the capture of NO2 and ozone by the mineral particles depends on various parameters such as temperature, humidity, trace gas concentration, irradiance and mass of the particles. In the case of NO2 we identified reaction products such as the nitrous acid and nitrate ions and the reaction mechanism is proposed. We also studied the decomposition of the nitrates once they are formed on the surface of these mineral aerosols. Finally, a 3D modelisation was used to assess the actual impact of the laboratory experimental results on the atmospheric composition

  • Titre traduit

    Impact of the mineral dust photochemistry on the atmospheric composition


  • Résumé

    Ce travail se situe dans le cadre général des études sur la chimie hétérogène entre les gaz traces et les aérosols minéraux. Même si de nombreuses études ont été menées dans ce domaine, aucune n’a encore considéré l’effet de la lumière sur les réactions mises en jeu. La pertinence de la présente étude vient du fait que les particules minérales contiennent, à des teneurs différentes, des oxydes métalliques tels que TiO2 (dont les propriétés photocatalytiques sont bien connues), Fe2O3 et Al2O3, En utilisant un tube à écoulement à paroi enduite couplé à des détecteurs spécifiques pour les gaz traces étudiés, nous avons caractérisé la photochimie hétérogène du dioxyde d’azote et de l’ozone sur des surfaces modèles représentatives de l’aérosol désertique, ainsi que sur des véritables grains de sable désertique. Après avoir mis en évidence une capture photoinduite sur des surfaces synthétiques, caractérisé la composition et la chimie des grains de sable, nous avons montré que la capture de NO2 et de l’ozone par les particules minérales dépend de paramètres tels que la température, l’humidité, la concentration du gaz trace, le flux photonique et la masse des particules. Dans le cas de NO2, nous avons identifié les produits de réaction tels que l’ion nitrate (NO3-) et l’acide nitreux (HONO) et proposé des mécanismes réactionnels. Nous avons également étudié la décomposition des ions nitrates qui sont formés à la surface de ces aérosols minéraux. Dans une dernière partie, nous avons précédé à une modélisation visant à mesurer l’impact réel au niveau de l'atmosphère des résultats expérimentaux obtenus en laboratoire

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Informations

  • Détails : 1 vol. (140 f.)
  • Annexes : Bibliogr. f. 124-132

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  • Disponible pour le PEB
  • Cote : T50/210/2007/257bis

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  • Cote : 07 LYO1 0345
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