Atmospheric kinetics and photochemistry of oxygenated volatile organic compounds

par Emese Szabó

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

Sous la direction de Sándor Dóbé et de Christa Fittschen.

Soutenue le 21-11-2011

à Lille 1 en cotutelle avec Szegedi Tudományegyetem , dans le cadre de École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Villeneuve d'Ascq, Nord) , en partenariat avec École nationale supérieure des techniques industrielles et des mines (Douai, Nord ; 1878-2016) (École d'ingénieurs) .

mots clés

• Chambre de simulation atmosphérique
• Chimie de l'atmosphère
• Composés organiques volatils -- Réactivité
• Hydroxyle
• Radicaux libres (chimie)
• Composés carbonylés
• Fluorescence induite par laser
• Cinétique chimique
• Photochimie

Titre traduit

Cinétique et photochimie atmosphériques des composés organiques volatils oxygénés

Résumé

Les composés organiques volatils oxygénés (COVOs) sont des espèces chimiques importantes de l’atmosphère. Ils incluent, par exemple, les alcools aliphatiques, les aldéhydes, les cétones et les acides organiques. Dans la troposphère libre, l’abondance des COVOs est plus importante que celle des hydrocarbures non méthaniques et leur réactivité globale avec OH est comparable avec celle du méthane. En revanche le méthane est présent à une concentration plus élevée. La dégradation des COVOs dans l’atmosphère s’effectue soit par la réaction avec le radical OH, soit par photolyse. La dégradation des COVOs produit des radicaux libres qui vont influencer la capacité oxydante de l’atmosphère, les concentrations en oxydes d’azotes, en radical OH et en ozone troposphérique. L’ozone est le troisième plus important gaz à effet de serre dans l’atmosphère et est l’un des composants toxiques principaux des pollutions urbaines et intervient donc dans des problèmes environnementaux graves comme le réchauffement climatique et la dégradation de la qualité de l’air. L’objectif de ce travail est de contribuer à la compréhension du comportement atmosphérique de quelques COVOs en mesurant leurs paramètres cinétiques et photochimiques apportant des donnés afin de permettre la réalisation de modélisations informatiques et l’amélioration de la connaissance des mécanismes chimiques ayant lieu dans l’atmosphère.

Résumé

Oxygenated volatile organic compounds (OVOCs) are important constituents of the atmosphere. They include, e.g., aliphatic alcohols, aldehydes, ketones, and organic acids. In the free troposphere, the abundance of OVOCs is higher than that of the non-methane hydrocarbons and their overall reactivity with OH is comparable with that of methane, in contrast that methane is present in much higher concentration. Degradation of OVOCs in the atmosphere takes place via the reaction with OH radicals and, in the case of photochemically active molecules, via photolysis. Free radicals are formed in the photooxidative degradations of the oxygen containing organics which basically determine the oxidative capacity of the atmosphere, the transformation of nitrogen oxides and the concentration of OH radicals and tropospheric ozone. Ozone is the third most important greenhouse gas in the atmosphere, it is one of the toxic components of urban smog and so it is related to such grave environmental problems as global warming and the quality of air. The aim of this work is to contribute to the understanding of the atmospheric behaviour of a few OVOCs by measuring their kinetic and photochemical parameters. One of the major goals of a laboratory basic research in atmospheric chemistry is to provide kinetic and photochemical data for computer modelling and to deduce atmospheric transformation mechanisms in the case of some important chemicals.