Etude de la photo dégradation de particules atmosphériques individuelles par l’utilisation du couplage lévitation – microscopie optique [ja]

Initiative franco-japonaise dans le cadre du partenariat Sakura, ce projet vise à mieux comprendre les processus physico-chimiques de transformation des particules dans l’atmosphère induits par le rayonnement solaire. Son objectif est de comprendre comment les produits secondaires se forment dans les particules, à quelle vitesse et si cela affecte les propriétés des particules (taille, morphologie, hygroscopicité, composition chimique).

Le Dr Sophie Sobanska (CNRS, Université de Lille 1) et le Dr Shoji Ishizaka (Université d’Hiroshima) nous parlent de leur projet franco-japonais Sakura, soutenu par l’ambassade de France au Japon. Ce projet appartenant au domaine de la chimie, qui a bénéficié d’une première année de financement, entame sa deuxième année.

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En quoi consiste votre projet ?

Les particules d’aérosols sont abondamment présentes dans l’atmosphère. Elles proviennent de sources naturelles (sels marins, érosion des dols, tempêtes de sable, activité volcaniques, etc.) mais également de l’activité humaine (pollution automobile, industrie, etc.). Ces particules peuvent également se former par des mécanismes chimiques complexes de conversion des gaz atmosphériques. La présence de ces particules en fortes concentrations dans l’air ambiant pose un problème de santé publique dans de nombreux pays industrialisés. Par ailleurs, l’impact de ces aérosols sur la modification du climat est encore peu connu. La taille et la composition chimique des particules sont les paramètres qui déterminent ces impacts, cependant, les relations entre le changement de la composition chimique des particules atmosphériques induite par les photo-transformations et les propriétés des particules telle que leur hygroscopicité ne sont pas clairement établies. C’est pourquoi la caractérisation des particules et des processus à l’échelle des particules est cruciale.

La détermination de ces paramètres requiert le développement de techniques dédiées à l’étude des particules individuelles. Peu de dispositifs expérimentaux de lévitation couplée à la microscopie optique sont disponibles dans la communauté de chimie atmosphérique, et à ce jour, il n’existe pas de travaux relatifs à la photochimie de particules uniques. C’est pourquoi les partenaires, dont l’équipe japonaise est menée par le Dr. Shoji Ishizaka (département de chimie de l’Université de Hiroshima), et l’équipe française est menée par le Dr. Sophie Sobanska (Laboratoire de Spectrochimie Infrarouge et Raman (LASIR) de l’Université de Lille), ont développé des systèmes expérimentaux originaux qui permettent d’étudier la photo-transformation de particules uniques.

Quels résultats avez-vous obtenus à ce jour et quelles retombées attendez-vous ?
Les propriétés d’hygroscopicité (capacité des particules à absorber de l’eau) de modèles de particules marines ont été étudiées par les deux systèmes de lévitation développés par les partenaires : au Japon les particules très fines 1 à 20 µm) sont lévitées par un laser (lévitation optique), en France le dispositif utilisant la force du son permet de léviter les particules (lévitation acoustique) de tailles plus grosses. Les résultats escomptés du projet concernent les mécanismes fondamentaux de photo-transformation de particules contenant des nitrates (particules très abondantes dans l’atmosphère) en mélange ou non avec des composés organiques d’intérêt atmosphérique (acides organiques). Nous voulons montrer que ces photo-transformations sont des phénomènes de surface qui modifient les propriétés de réactivité des particules, notamment leurs propriétés d’hygroscopicité.

Cela permettrait d’obtenir des connaissances fondamentales sur les mécanismes de photochimie des particules dans l’atmosphère et ainsi d’améliorer la compréhension de l’impact des particules dur le changement climatique et la formation des nuages. Par ailleurs, le phénomène de photo-dégradation des particules est peu pris en compte dans les études d’impact sanitaire des particules, pour lesquels ces résultats se monteraient également utiles.

Que vous a apporté le partenariat Sakura ?

Le projet Sakura permet la collaboration de deux équipes développant des systèmes expérimentaux complémentaires pour l’étude de la chimie atmosphérique. De plus, le projet est une bonne opportunité d’échange de jeunes étudiants dont des doctorants. Ce programme permet l’ouverture vers d’autres programmes de collaboration, en particulier les programmes européens.

Pour en savoir plus

Le partenariat Sakura, soutenu par les ministères des affaires étrangères et du développement international (MAEDI) et de l’éducation nationale et de l’enseignement supérieur et de la recherche (MENESR) en France et par la JSPS (Japan Society for Promotion of Science) au Japon, vise à favoriser de nouvelles coopérations entre jeunes chercheurs et à développer les échanges scientifiques et techniques de haute qualité entre les universités et les institutions de recherche des deux pays.

dernière modification le 03/11/2016

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