Analyse dynamique en champ proche de la contribution des sources de composés organiques volatils, en région urbaine sous influence industrielle

par Yang Xiang

Thèse de doctorat en Optique et Lasers, Physico-chimie, Atmosphère

Sous la direction de Hervé Delbarre et de Nadine Locoge.

Le président du jury était Robin Bocquet.

Le jury était composé de Frédérique Said.

Les rapporteurs étaient Jane Meri Santos, Bernard Bonsang.


  • Résumé

    À ce jour, l'identification des sources de Composés Organiques Volatils (COV) a fait l'objet de nombreuses études, afin de déterminer leur contribution à la pollution atmosphérique. Néanmoins, le comportement dynamique de l'atmosphère, dans sa dimension micro-météorologique, n'a jamais été pris en compte dans une approche sources-récepteur. Celui-ci est pourtant essentiel dans l'interprétation des mesures physico-chimiques de la pollution de l'air en champ proche, dans une région urbaine sous influence industrielle. La complexité de ces zones d'études provient non seulement des différents modes d'émissions et de la variété des activités industrielles, mais aussi des phénomènes météorologiques à multi-échelles, qui influent la dispersion et le transport à petite échelle spatiale (typiquement quelques kilomètres). En nous appuyant sur la mesure de 85 COV (dont 23 COV oxygénés) sur une durée de plusieurs mois, nous avons développé une méthodologie novatrice, associant lors de l'analyse des résultats d'un modèle sources-récepteur PMF (Positive Matrix Factorization) des grandeurs météorologiques, pour identifier des sources et comprendre leur comportement dynamique. En introduisant la turbulence verticale, pour la première fois dans ce type d'analyse, la température et le rayonnement solaire, comme paramètre d'analyse des facteurs de comportements ont pu être différenciés, permettant de distinguer les modes d'émissions diffuses et canalisées. Ainsi, nous avons pu classer les sources des COV par nature et par mode d'émissions, et également mettre en évidence des masses d'air âgées contenant des espèces secondaires.

  • Titre traduit

    New-field dynamic analysis of the contribution of Volatile Organic Compounds sources, in urban region under industrial influence


  • Résumé

    Recently, sources apportionment of Volatile Organic Compounds (VOC) has been the subject of a great numbers of studies, in order to determine their contributions to atmospheric pollution. However, the dynamical behavior of atmosphere, within its micro-meteorological scale, has never been taken into account in the sources-receptor approach, yet it is the main factor to interpret near-field physic-chemical measurements of air pollution, in an urban area under industrial influences. The complexity of such a study area results from not only the emission modes and the various industrial activities, but also the meteorological phenomenon in multi-scale, which influences the dispersion and transport in a small scale (tipically several kilometers). With measurements of 85 VOC (including 23 oxygenated VOC) during several months, we have developed an innovative methodology, associating the results of the PMF (Positive Matrix Factorization) modeling and the meteorological parameters, in order to identify the sources and to understand their dynamical behaviors. By introducing the vertical turbulence for the first time in this kind of analysis, the temperature and the solar radiation, as parameters of factor analyses, two behaviors have been distinguished, leading to identify the emissions near ground and in the upper part of surface layer. In this way, we have labeled the sources according to their nature as well as their emission mode, and we have highlighted the aged air mass containing secondary pollutants.

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