R2DS Île-de-France

Réseau de Recherche sur le Développement Soutenable

Accueil > Projets de recherche > Année 2005

Pollution de l’air en Ile de France, Impact régional de la pollution photo-oxydante

Coordination : BONSANG Bernard - LSCE - IPSL

Pollution de l'air en Ile de France, Impact régional de la pollution photo-oxydante

Objectifs scientifiques

Ce projet a pour objectifs de réaliser des campagnes de mesures intensives en région parisienne de manière à déterminer précisément le bilan des radicaux libres, et de définir les meilleures conditions d’implantation d’un observatoire des émissions et dépôts de polluants atmosphérique sur les surfaces naturelles (couverts agricoles, forêts).
Pour ces expériences, les équipes visent à réaliser une "fermeture chimique" dans laquelle le bilan des radicaux est contraint par la confrontation des mesures et de leur bilan ‘photo stationnaire’.

Ce projet permettra de :

  • préciser le rôle majeur des espèces carbonylées, de l’acide nitreux et des radicaux libres dans l’équilibre photochimique de l’atmosphère urbaine. Le couplage mesures/modèles permettra de tester la pertinence de nos connaissances actuelles sur le bilan des radicaux et éventuellement l’amélioration des mécanismes chimique ;
  • acquérir une meilleure connaissance des mécanismes de formation et destruction des espèces radicalaires, et fournir des moyens d’estimation cohérents de la vitesse de production d’ozone (PO3) en aval des sources ; sur meilleure compréhension des réservoirs d’azote réactif et de son transport à longue distance ;
  • prendre en compte le rôle des surfaces naturelles dans les modèles de prévision de la qualité de l’air ;
  • analyser le comportement des modèles chimiques et de tirer des enseignements sur les améliorations à leur apporter.

Les objectifs plus spécifiques du projet se déclinent selon les questions majeures suivantes :

  • Quantifier le budget des radicaux hydroxyle (OH) et hydropéroxyle (HO2) à partir d’observations détaillées de ces espèces et d’une large gamme d’espèces chimiques intervenant dans leur bilan (O3, NOx, CO, hydrocarbures et VOC au sens large, HCHO) et de paramètres environnementaux (flux actinique, T, RH, ….) lors de campagnes ciblées ;
  • Identifier et quantifier les composés volatils organiques responsables de la réactivité chimique vis-à-vis des radicaux libres ;
  • Evaluer les mécanismes chimiques en phase gazeuse des modèles de prévision de qualité de l’air ;
  • Evaluer la contribution des surfaces naturelles et la pollution photo-oxydante en zone périurbaine à l’effet de serre ;
  • Evaluer le rôle spécifique de la turbulence et du rayonnement dans les échanges et les flux d’espèces réactives entre atmosphère et surface.

Problématique

Il est essentiel de bien contraindre le bilan des radicaux, en particulier des radicaux OH et HO2 pour pouvoir simuler correctement les processus d’oxydation des composés organiques volatils (COV) conduisant à la formation d’ozone dans les panaches urbains. Les processus impliqués dans cette chimie radicalaires sont très rapides. La communauté française dispose maintenant d’un fort potentiel instrumental permettant entre autre la mesure des radicaux OH et HO2 et plusieurs laboratoires (SA, LISA, LCSR, LSCE) sont impliqués dans cette étude de la chimie radicalaire.

Des campagnes de mesure dans différents environnements (urbains, péri-urbains) sont envisagées afin de mesurer le plus grand nombre possible de composés intervenant dans le bilan des radicaux afin de pouvoir mieux comprendre les processus mis en jeu et de ainsi de mieux contraindre les codes chimiques des modèles utilisés par la communauté française (code du LISA, code MELCHIOR du SA).

Attendus

Le programme de travail consiste en la réalisation de différentes campagnes de terrain :

  • 2005 : Une campagne préliminaire visant essentiellement à déterminer la faisabilité d’une expérience de fermeture et valider les nouveaux développements instrumentaux (en particulier l’instrument SAMU pour la mesure des radicaux OH, HO2 et RO2).

Une première partie de ce projet a été réalisée en septembre 2005 sur le site INRA de Grignon. Durant cette expérience les équipes ont systématiquement mesuré les concentrations des radicaux OH et la somme des radicaux HO2 et RO2, ainsi que les principaux paramètres déterminant leur bilan : NOx, COV’s (hydrocarbures de C2 à C12), fréquences de photolyse (J O1D et J NO2), Ozone, CO, paramètres météorologiques.

  • 2007-2009 : Une série de campagnes intensives Une campagne intensive a été réalisée en juin-juillet 2006, elle visait plus particulièrement a comprendre le rôle d’espèces oxygénées (acide nitreux, aldéhydes) dans la formation de radicaux libres et dans le potentiel oxydant de l’atmosphère. Plusieurs campagnes sont prévues à partir de l’été 2008, dans le but de suivre la conversion des COV et des COVO (composés oxygénés) dans le panache urbain. Pour finir, une campagne est également prévue en 2009/2010 pour l’étude plus spécifique de la formation de dioxyde d’azote (NO2) et milieu urbain.

Equipes et partenaires

  • LMD (laboratoire de météorologie Dynamique)
  • SA IPSL (Service d’Aéronomie ; IPSL)
  • INRA UMR Environnement et Grandes Cultures et UMR d’Agronomie
  • LISA (Laboratoire InterUniversitaire des Systèmes Atmosphériques)
  • AirParif
  • INERIS
  • CEREA (ENPC – EDF)