Caractérisation des particules atmosphériques et identification de leurs sources dans une atmosphère urbaine sous influence industrielle PDF Download
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Book Description
Ces travaux ont caractérisé la pollution métallique des PM10 d'une atmosphère urbaine sous influence industrielle, l'agglomération de Dunkerque, dans le Nord de la France. En premier lieu, des développements analytiques en laboratoire ont permis d'optimiser l'analyse d'une quarantaine d'éléments à l'état de trace dans les particules atmosphériques. La méthode analytique choisie repose sur une minéralisation micro-onde suivie d'analyses par ICP-MS et ICP-AES. Sur un site récepteur dans l'agglomération de Dunkerque, de nombreux échantillons de particules atmosphériques PM10 ont été prélevés en fonction de la direction du vent de juin 2003 à février 2005. Des prélèvements pour caractériser deux sources plus spécifiques, une usine sidérurgique et les émissions automobiles ont également eu lieu. Une analyse descriptive des données, reposant sur des roses de pollution et des données granulométriques, a permis de mettre en évidence les sources des différents éléments. L'analyse plus fine des données par l'utilisation de modèles récepteur, l'Analyse en Composantes Principales (ACP) et la Factorisation en Matrice Positive (PMF), a mis en évidence 7 principaux types de sources. aérosol terrigène, aérosol marin, activité pétrochimique, deux sources liées à l'activité sidérurgique, production de ferro-manganèse et émissions dues au trafic routier. Le modèle PMF a permis d'identifier des traceurs spécifiques de sources, d'établir les profils de sources correspondants et d'estimer la contribution de chacune d'elles aux teneurs ambiantes en métaux.
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Ces travaux ont caractérisé la pollution métallique des PM10 d'une atmosphère urbaine sous influence industrielle, l'agglomération de Dunkerque, dans le Nord de la France. En premier lieu, des développements analytiques en laboratoire ont permis d'optimiser l'analyse d'une quarantaine d'éléments à l'état de trace dans les particules atmosphériques. La méthode analytique choisie repose sur une minéralisation micro-onde suivie d'analyses par ICP-MS et ICP-AES. Sur un site récepteur dans l'agglomération de Dunkerque, de nombreux échantillons de particules atmosphériques PM10 ont été prélevés en fonction de la direction du vent de juin 2003 à février 2005. Des prélèvements pour caractériser deux sources plus spécifiques, une usine sidérurgique et les émissions automobiles ont également eu lieu. Une analyse descriptive des données, reposant sur des roses de pollution et des données granulométriques, a permis de mettre en évidence les sources des différents éléments. L'analyse plus fine des données par l'utilisation de modèles récepteur, l'Analyse en Composantes Principales (ACP) et la Factorisation en Matrice Positive (PMF), a mis en évidence 7 principaux types de sources. aérosol terrigène, aérosol marin, activité pétrochimique, deux sources liées à l'activité sidérurgique, production de ferro-manganèse et émissions dues au trafic routier. Le modèle PMF a permis d'identifier des traceurs spécifiques de sources, d'établir les profils de sources correspondants et d'estimer la contribution de chacune d'elles aux teneurs ambiantes en métaux.
Author: Caroline Badol Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages :
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Ces travaux ont caractérisé la pollution par les Composés Organiques Volatils d'une atmosphère urbaine sous influence industrielle. Un site récepteur de l'agglomération dunkerquoise a été équipé d'un outil analytique permettant la mesure horaire de 53 COV de septembre 2002 à août 2003. Des profils d'émission des sources de COV influençant ce site ont été établis. L'analyse qualitative des données a mis en évidence plusieurs type de sources: échappements automobiles, évaporation de solvants et carburants, émissions industrielles. Ces dernières sont corrélées à des directions de vent peu fréquentes, qui, lorsqu'elles s'établissent, engendrent de fortes teneurs au site récepteur. L'analyse quantitative des données, basée en partie sur le modèle CMB, a établi que la contribution des sources industrielles aux teneurs ambiantes pour certaines directions de vent atteint plus de 70%. Néanmoins, globalement la contribution des sources urbaines et trafic représente plus de 80%.
Author: Regina M. B. O. Duarte Publisher: MDPI ISBN: 3039439316 Category : Science Languages : en Pages : 146
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The challenges faced by the atmospheric research community today are vast, complex, and multi-faceted. The book Urban Atmospheric Aerosols: Sources, Analysis, and Effects highlights important aspects concerning the chemical and optical properties, size distribution, sources, and potential health effects of fine urban air particles (PM2.5). The physical and chemical characterization of PM2.5, its source assignment, and the assessment of the magnitude and distribution of its emissions are crucial for establishing effective fine air particle regulations and assessing the associated risks to human health. This book brings together eight papers covering the main topics of the field and will be of interest to researchers who are interested in air quality in outdoor and indoor environments, air particle toxicity, and atmospheric chemistry, as well as global climate modelers.
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La connaissance des principales sources de l'aérosol permet d'améliorer, d'adapter et de cibler les mesures prises pour réduire les concentrations de particules fines. Ainsi, l'identification et la hiérarchisation des sources de particules fines sont des étapes essentielles à la mise en place d'une politique efficace d'amélioration de la qualité de l'air. Le travail mené durant cette thèse s'inscrit dans cette démarche puisqu'il avait pour objectif de quantifier les sources de PM2.5 en milieu industriel. Afin de répondre à cet objectif, deux campagnes de prélèvements ont été réalisés dont une sous les vents des principales activités industrielles afin de caractériser leurs émissions (profils) et une en zones urbaines caractéristiques de l'exposition de la population aux particules fines. Les résultats ont permis d'obtenir des empreintes représentatives des principales activités industrielles de la zone d'étude. L'analyse ME-2 menée a permis, avec la combinaison d'analyses radiocarbones, de déterminer que la source de combustion de biomasse est la source majoritaire pendant l'automne et l'hiver où les épisodes de PM2.5 ont été observés. La source industrielle est la source majoritaire des PM2.5 au printemps et en été mais ne constitue pas un driver fort de la concentration des PM2.5. Toutefois, cette étude a montré que les sources industrielles impactent significativement la population de particules (taille, composition, etc.) dans la zone d'étude.
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Les grands ports de marchandises sont généralement proches de zones urbaines très peuplées et de zones industrielles comportant des raffineries de pétrole, des complexes métallurgiques, des cimenteries, et des transports par rail, par route et par mer. Ces activités font des domaines portuaires des sources très importantes de pollution de l'air. Les mesures de concentrations de NOx, SO2, O3 et des constituants chimiques de la matière particulaire (PM) ont été effectuées en 2005 et 2006 dans l'agglomération du port de Dunkerque dans le cadre de l'Institut lRENI. Dans des conditions de dépression atmosphérique, les vents dominants préservent l'air de la zone urbaine des émissions de la zone d' activité. Par contre dans des conditions anticycloniques, la faible dispersion ainsi que les phénomènes de brise de mer concentrent les émissions locales. Les analyses chimiques effectuées sur des échantillons de PM prélevées en fonction du diamètre aérodynamique (Da) des particules montrent que les ions (Na+, NH4+, Cl-, NO3-, SO42), les éléments métalliques (Fe, Zn, Pb, Cd, etc ... ) et les composés organiques (EC, OC) sont associés à des particules sub- et/ou supermicroniques. Les imageries Raman et d'émission X (MEBE-EDS) sont obtenues sur des particules individuelles des fractions 1
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L'exposition aux particules fines et ultrafines, pouvant contenir des éléments métalliques, est un sujet de préoccupation sanitaire majeure, notamment dans les zones fortement industrialisées. Cette thèse a consisté à mieux caractériser la fraction métallique des particules fines et ultrafines émises dans un contexte industrialo-urbain (Littoral dunkerquois) et à déterminer leur bioaccessibilité pulmonaire, en lien avec l'impact sanitaire. Des particules ont été collectées selon leur granulométrie dans des environnements très contrastés : (i) en milieu urbain sous l'influence du trafic automobile et d'émissions industrielles et (ii) à proximité immédiate et à la source même d'une usine de ferromanganèse (Glencore), caractéristique de l'activité industrielle du dunkerquois. La bioaccessibilité pulmonaire des éléménts métalliques a été déterminée par une extraction avec un fluide pulmonaire synthétique (solution "Gamble") et comparée avec une méthode d'extraction séquentielle. En milieu urbain, les concentrations élémentaires dans les particules ultrafines sont principalement liées aux sources locales (issues d'émissions de véhicules ou de chauffage). Les particules submicroniques (
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La réglementation plus sévère sur les niveaux de matières particulaires (PM) en atmosphère ambiante fixée par l'Union européenne à l'horizon 2015 impose de pouvoir quantifier les contributions des différentes sources d'émission. Les sources d'émissions primaires de particules peuvent être anthropiques (chauffage au bois, au fioul, émissions véhiculaires ou industrielles, combustion de déchets verts, activités de cuisine,...) ou naturelles (végétaux, poussières crustales). Des processus secondaires de formation des particules (conversion gaz-particules) peuvent également contribuer aux taux de PM mesurés. L'identification et la quantification des sources peuvent être conduites notamment à travers l'étude de la composante organique des aérosols réalisée à partir d'analyses chimiques de prélèvements sur filtres en atmosphère ambiante ou à l'émission. Dans ce travail, des méthodologies de caractérisation des sources d'émission par l'analyse de la fraction organique des PM et la quantification de leur influence sur les concentrations ambiantes en particules fines ont été développées et/ou adaptées de méthodologies existantes sur de nombreux sites d'observation. Une attention particulière a été portée sur différents sites de la région Rhône-Alpes où de nombreux épisodes de dépassements des valeurs limites en PM sont régulièrement enregistrés. Les méthodologies ont été développés dans un premier temps sur un site urbain de référence (sites des Frênes à Grenoble) et s'appuient à la fois sur des approches qualitatives d'études des sources (étude d'empreinte de grandes familles chimiques, utilisation de ratios de composés traceurs) et quantitatives (ACP, mesures isotopiques du carbone, Molecular-Marker Chemical Mass Balance). Elles permettent une bonne estimation des sources de matière organique (OM) et des PM en hiver. Leurs applications à d'autres sites de topologies différentes (ruraux, fond de vallées, proximités de sources, marin) en France et en Suisse et à d'autres saisons a permis de montrer la complémentarité des différentes approches introduites et la nécessité de leur adaptation aux spécificités des sites pour permettre une bonne estimation des PM. L'estimation des contributions des sources à l'OM reste cependant encore à améliorer. De plus, dans le cadre de leur application à des sites de vallées alpines suisses, l'approche quantitative de type CMB basée sur l'étude de traceurs organiques a pu être confrontée à une méthode basée sur l'étude de la composante inorganique des aérosols. Les méthodologies développées et mises en œuvre au cours de ce travail constituent des outils de référence dans le cadre d'études des sources d'aérosol à portée scientifique ou réglementaire à l'échelle nationale ou internationale.
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Dans cette thèse, nous avons caractérisé chimiquement (métaux, EC, OC) les particules atmosphériques (PM10, PM2,5, PM1), étudié leurs sources et leur devenir puis modélisé leur comportement dynamique dans l’air intérieur de classes d’écoles du Nord Pas de Calais. Les teneurs en PM10 dépassent largement et presque systématiquement (moyenne de huit écoles : 97±28μg/m3) la valeur de gestion journalière (50μg/m3) pour l’air intérieur (recommandations OMS et ANSES). Les seuls éléments métalliques (Al, Ba, Ca, Fe) nettement associés à une source intérieure sont liés à l’utilisation de craie. Bien que l’on retrouve une quantité importante de particules d’origine extérieure dans les classes (trafic automobile, sources industrielles ou naturelles, ...), les activités physiques des élèves sont à l’origine de la majeure partie des teneurs en PM10 en suspension dans l’air intérieur. Ce phénomène de remise en suspension n’influence pas significativement la répartition des métaux, majeurs et traces dans les PM10. La modélisation de l’évolution des teneurs en PM10 intérieures est clairement influencée par la présence d’activité dans les classes, nécessitant de prendre en compte les phénomènes de remises en suspension. De même, le comportement des particules est lié à la distribution granulométrique ainsi qu’aux caractéristiques intrinsèques du bâtiment qui contrôlent les échanges d’air avec l’extérieur. Le modèle déterministe développé dans ce travail permet une prédiction simple de l’évolution des concentrations en particules en fonction de leur distribution granulométrique dans les classes d’écoles.
Author: Nicolas Cherin Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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"[L]a pollution de l'air [fait] peser une menace importante sur le plan sanitaire partout dans le monde." L'OMS estime ainsi que, pour l'année 2012 (OMS, 2014), plus de 3,7 millions de décès prématurés dans le monde seraient imputables à la seule pollution de l'air, dont près de 70% surviendraient en ville. Pourtant la connaissance du dépôt sec, particulièrement en milieu urbain, reste très parcellaire. L'object de ce travail de thèse vise à améliorer la compréhension des mécanismes de dépôts atmosphériques en milieu urbain. Historiquement, les dépôts atmosphériques ont été étudiés et modélisés sur des couverts végétaux, plan d'eau ou surface nue, et ce afin d'évaluer, notamment, l'impact sur les écosystèmes des dépôts acides, ou encore de l'eutrophisation. Or, le milieu urbain est caractérisé par une géométrie complexe, et des surfaces variées. Par conséquent, ces modèles de dépôts atmosphériques peuvent ne pas convenir pour simuler les flux de dépôts dans les zones urbaines.Le modèle développé dans cette thèse est un modèle à longueur de mélange. Ces travaux se sont attelés à prendre en compte les principaux processus qui prennent place au sein de la canopée urbaine en modifiant la longueur de mélange et en la rendant dépendante des caractéristiques morphologiques de la ville. Aussi, le profil des vitesses de vent moyen est directement impactée par ce changement de longueur de mélange. Par conséquent, ce nouveau modèle offre la possibilitéde calculer les dépôts secs en milieu urbain en fonction de quelques paramètres représentant les principales caractéristiques de la canopée urbaine (hauteur moyenne des bâtiments, largeur moyenne des rues, densité du bâti).
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Des écorces d'arbres et des aérosols ont été analysés pour déterminer la pollution par les métaux dans l'environnement urbain en utilisant les isotopes. Cette étude s'est focalisée sur trois aspects: 1) La composition isotopique du fond "naturel" dans la vallée du Rhin, les montagnes des Vosges et les Alpes Centrales (Suisse). 2) Les caractéristiques des terres rares et des isotopes du Pb, Sr, Nd des émissions d'une aciérie. 3) Le traçage des émissions industrielles dans un environnement urbain en utilisant les isotopes de Pb, Sr et Nd. Les poussières provenant des principales sources de pollution (incinérateurs, centrale thermique, aciérie) et les suies provenant des voitures et des bateaux ont été analysées. Les sources industrielles montrent des valeurs en εNd et en 87Sr/86Sr bien variables. Les aérosols collectés dans le centre urbain de Strasbourg montrent l'influence des différentes sources industrielles et naturelles.
Author: Laure Lamaison
Author: Laure Lamaison
Author: Caroline Badol
Author: Regina M. B. O. Duarte
Author: Alexandre Sylvestre
Author: Juliette Rimetz
Author: Saliou Mbengue
Author: Christine Piot
Author: Dinh Trinh Tran
Author: Nicolas Cherin
Author: Majdi Lahd Geagea