Une étude expérimentale de la photoréduction du mercure atmosphérique dans des eaux de pluie

par Xu Yang

Thèse de doctorat en Géochimie d'environnement

Sous la direction de Jeroen Sonke.

Soutenue le 19-09-2019

à Toulouse 3 , dans le cadre de École doctorale Sciences de l’univers, de l’environnement et de l’espace (Toulouse) , en partenariat avec Géosciences Environnement Toulouse (2011-....) (laboratoire) .

mots clés

• Mercure
• Eau de pluie
• Taux de photoréduction
• Phase gazeuse
• Phase aqueuse
• Modèle atmosphérique
• Atmosphère -- Teneur en mercure
• Photoréduction
• Eaux pluviales

Résumé

La photoréduction atmosphérique du Hg pourrait avoir lieu à la fois en phase gazeuse et aqueuse. Les taux de photoréduction du Hg(II) que nous observons dans l'eau de pluie, en condition d'ensoleillement total, sont d'un ordre de grandeur inférieur au taux optimisé de photoréduction dans les nuages >1.0 h-1 dans les modèles globaux de mercure. La photoréduction aqueuse de mercure dans l'atmosphère est trop lente pour constituer une voie de réduction dominante. Les formes HgBr2, HgCl2, HgBrNO2, HgBrHO2 gazeuses atmosphériques, balayées par les aérosols aqueux et les gouttelettes de nuages, sont converties en formes de Hg(II)-DOC dans les précipitations en raison de l'abondance de carbone organique dans les aérosols et de l'eau de nuages. Des calculs théoriques montrent que les taux de photolyse en phase gazeuse de composés de mercure(II) peuvent être suffisamment rapide pour rééquilibrer le cycle de mercure atmosphérique modélisé.

mots clés

• Mercury
• Redox reaction
• Rainwater
• Divalent speciation
• Photoreduction rate
• Halide
• Organic carbon
• Atmospheric model

Titre traduit

An experimental study of atmospheric mercury photoreduction in rainfall

Résumé

Atmospheric Hg photoreduction could take place in both gas- and aqueous phase. Rainwater Hg(II) photoreduction rates, under fully sunlit conditions, are an order of magnitude slower than the optimized maximum in-cloud photoreduction rate of > 1.0 h-1 in global Hg models. Atmospheric aqueous Hg photoreduction is too slow to be dominant reduction pathway. Atmospheric gaseous HgBr2, HgCl2, HgBrNO2, HgBrHO2 forms, scavenged by aqueous aerosols and cloud droplets, are converted to Hg(II)-DOC forms in rainfall due to abundant organic carbon in aerosols and cloud water. Computation of gas phase photolysis rates of Hg(II) compounds can be fast, and is fast enough to rebalance the modeled atmospheric Hg cycle between Hg(0) oxidation and Hg(II) reduction.