Phénoménologie, sources et dynamique de la pollution atmosphérique par les particules fines : observatoire de Marseille

Phenomology sources and dynamic of atmospheric pollution by fine particles : observatory of Marseille

• Auteur / Autrice : Benjamin Chazeau
• Direction : Henri Wortham, Nicolas Marchand
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie de l'environnement
• Date : Soutenance le 29/07/2021
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Sciences de l'environnement (Aix-en-Provence)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire chimie et environnement (LCE) (Marseille ; ....-2007)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Luc Jaffrezo
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Olivier Favez, Evelyn Freney
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Jean-Luc Jaffrezo, Imad El Haddad

Mots clés

Mots clés contrôlés

Air -- Composition chimique

Chimie de l'atmosphère

Pollution atmosphérique

Mots clés libres

Pollution de l'air

Chimie atmosphérique

Particules fines

Quantification des sources

Air pollution

Atmospheric Chemistry

Fine particles

Source apportionment

Résumé

La pollution atmosphérique représente le premier risque sanitaire d’origine environnementale en Europe selon l’Agence Européenne pour l’Environnement. Les dommages les plus importants sur la santé sont causés par les particules fines sont à l’origine de plus de 417 000 morts prématurés par an en Europe. Cette thèse a pour objectif de caractériser les sources et la phénoménologie de la pollution aux particules fines sur la ville de Marseille. L’étude s’appuie sur la collecte à haute résolution temporelle de la composition chimique et des propriétés physiques de l’aérosol submicronique (PM1) sur la station urbaine de fond Marseille-Longchamp. L’analyse de ces données a permis de mettre en évidence des situations saisonnières très contrastées durant la période d’observation (de février 2017 à avril 2018).L’aérosol organique représentait la fraction majeure des PM1 (50% de contribution) sur toute la période. La déconvolution de ses sources d’émissions a été réalisée à l’aide d'une nouvelle approche, le rolling PMF (Positive Matrix Factorization). La méthode a permis d’évaluer les contributions à l’aérosol organique du trafic routier (11.2%), des activités de cuisines (11.5%), de la combustion de biomasse (11.7%), des émissions combinées des navires et des industries (4.5%) et de la production d’aérosol organique secondaire (61.1%).La quantité considérable de données en ligne générée par le parc instrumental existant a nécessité le développement de procédures permettant de les compiler, valider et présenter graphiquement en temps réel. Ces développements ont abouti à la création de l’outil HERMES (« HERald of the MEasurement Stations »).

Air pollution is recognized as the first sanitary risk of environmental origin in Europe according to the European Environment Agency. Fine particles may cause the highest damages to human health and trigger respiratory and cardiovascular diseases and cancers. They cause premature deaths reaching 417 000 per year in Europe. This thesis aims to characterize the phenomenology and the sources of fine particles in the city of Marseille. To achieve these objectives, the Marseille-Longchamp supersite was recently implemented and dedicated to the long-term chemical composition and physical properties of the submicron aerosol (PM1). The analyses of these data highlighted the very contrasted situations according to the seasons during the study period (February 2017-April 2018).PM1 chemical composition was dominated by organic aerosol (50%) over the whole period. The source apportionment of organic aerosol was performed with the use of a novel approach, the rolling PMF. The results allowed us to identify the contributions of road traffic (11.2%), cooking emissions (11.5%), biomass burning (11.7%), combined emissions of industrial and shipping activity (4.5%) and secondary organic aerosol (61.1%). The large online dataset generated by the existing instrumental panel required the development of procedures used for the real-time compilation, validation and visualisation of these data. It resulted in the development of the tool HERMES (« HERald of the MEasurement Stations »).