rapport oral - laboratoire PROTEE

protee.univ.tln.fr

rapport oral - laboratoire PROTEE

LSEET

Année 2008-2009

Cédric SPITZ

Mise en place d’un protocole de

caractérisation physico-chimique des

particules atmosphériques,application à

l’étude des transferts continents/zones

côtières.

M 1 Chimie Analytique Réactionnelle

Modélisation en Environnement

Tuteurs:

-M. Serge DESPIAU

-M. Cédric GARNIER

1


AVANT PROPOS

CETTE ETUDE INTEGRE LE PROJET MARSECO FINANCE PAR L’ANR (CES)

OBJECTIFS:

- CARTOGRAPHIE DE LA CONTAMINATION DE LA ZONE D’ ETUDE

- COMPREHENSION DES PROCESSUS DE TRANSFERTS -

DES CONTAMINANTS

ORGANIQUES ET INORGANIQUES

- IMPACTS SUR LA VEGETATION

2


INTRODUCTION

I GENERALITES

SOMMAIRE

II DISCUSSIONS TESTS AMENANT AU PROTOCOLE

- ANALYSE DU CARBONE ORGANIQUE TOTAL

- ANALYSE DES ELEMENTS MAJEURS: ANIONS

III DEVELOPPEMENT DU PROTOCOLE DE PRELEVEMENT ET D’ ANALYSES

CONCLUSION

- AEROSOLS

- SYTEME DE PRELEVEMENT / THEORIE DE L’IMPACTION

- QUANTITE DE PARTICULES PRELEVEES

3


INTRODUCTION

PROBLEMATIQUE:

METTRE EN PLACE UN PROTOCOLE AFIN DE PRELEVER ASSEZ D’ AEROSOLS

DANS LE BUT DE DETERMINER LEURS COMPOSITIONS

- BESOIN D’ UN SYSTEME DE PRELEVEMENT

- NECESSITE DES TECHNIQUES ANALYTIQUES ADAPTEES

- EFFECTUER DIFFERENTS TESTS

4


GENERALITES

LES AEROSOLS

PARTICULES SOLIDES, LIQUIDES CONTENUES DANS L’ AIR

D’ ORIGINE NATURELLE OU ANTHROPIQUE

IMPACT SIGNIFICATIF SUR LE CLIMAT ET SUR LA SANTE

IMPORTANT DE CONNAÎTRE LEUR

- COMPOSITION

- TAILLE

-ORIGINE

NECESSITE D’ UN SYSTEME DE PRELEVEMENT

ADEQUAT

5


LE SYSTEME DE PRELEVEMENT

LE SYSTEME DIT « HIGH VOLUME » EST

CONSTITUE D’ UN ENSEMBLE

MECANIQUE CONTENANT:

- UN SYSTEME DE CALIBRATION DU FLUX,

ICI REGLE A 68m 3 .h -1 .

- UN MOTEUR PERMETTANT D’ ASPIRER

LES POUSSIERES ATMOSPHERIQUES

CE SYSTEME EST ASSOCIE A UN IMPACTEUR EN CASCADE QUE

L’ ON PLACE AU DESSUS .

6


L’IMPACTEUR EN CASCADE EST CONSTITUE DE DEUX TYPES

DIFFERENTS DE PLAQUES EN METAL

-CINQ PETITES DONT LES SEUILS DE

COUPURE DIFFERENT SELON LES

ETAGES (7,2 µm> X >0,49µm).

-UNE PLUS GRANDE SUPPORTANT L’

ENSEMBLE ET DONT LE SEUIL DE

COUPURE EST LE PLUS FAIBLE(


LA GEOMETRIE DE L’IMPACTEUR:

THEORIE DE L’IMPACTION

DEUX POSSIBILITES POUR

LES PARTICULES

-SUIVRE LE FLUX D’ AIR

-VENIR S’ IMPACTER

INERTIE

-LA TAILLE DE L’ ENTREE DIMINUE A CHAQUE ETAGE SUCCESSIF

-LA DISTANCE PLAQUE D ’IMPACTION-ENTREE EGALEMENT

PARTICULES IMPACTEES DE PLUS EN PLUS PETITES

8


TESTS EFFECTUES

TEST 1: PREMIERE APPROCHE AVEC LE MATERIEL

PREMIERE IDEE DE LA QUANTITE DE PARTICULES COLLECTEES

TEST 3: DETERMINATION DES POLLUANTS ORGANIQUES

LABORATOIRE LCP MARSEILLE

TEST 2 ET 4: ANALYSE DU CARBONE ORGANIQUE TOTAL

ANALYSE DES ANIONS

ETUDE DES CATIONS ET METAUX IMPOSSIBLES

DES BLANCS ONT ETES REALISES POUR CHAQUE TEST

9


QUANTITE DE PARTICULES COLLECTEES

TEST 1 24 H 19,3 mg

TEST 2 96 H

TEST 3 96 H

TEST 4 96 H

61 mg

46,3 mg

55,7 mg

LES QUANTITES PRELEVEES DEPENDENT GRANDEMENT DES

CONDITIONS METEOROLOGIQUES

Multiplié par 4

QUAND EST-IL DE LA DISTRIBUTION DES PARTICULES SUR CHAQUE

FILTRE?

10


(%)

50

45

40

35

30

25

20

15

10

5

0

DISTRIBUTION DES PARTICULES SUR CHAQUE FILTRE

test 2

test 3

test 4

>7,2 3,0-7,2 1,5-3,0 0,95-1,5 0,49-

0,95

LORS DES TROIS TESTS DE 96 H

classe de taille (µm)


POURCENTAGE DU CARBONE ORGANIQUE TOTAL DANS LES

DIFFERENTES CLASSES DE TAILLES DES PARTICULES COLLECTEES

%

45

40

35

30

25

20

15

10

5

0

test 2

test 4

>7,2 3,0-7,2 1,5-3,0 0,95-1,5 0,49-1,5


mg

CARBONE ORGANIQUE TOTAL : SUITE

25

20

15

10

5

0

masse particule test 2

masse carbone test 2

masse particule test 4

masse carbone test 4

>7,2 3,0-7,2 1,5-3,0 0,95-1,5 0,49-0,95


8000

7000

6000

5000

4000

3000

2000

1000

0

-1000

-2000

-3000

CHROMATOGRAPHIE IONIQUE

concentration(ng.m-3) en différents anions sur les filtres utilisés

>7,2 µm

3,0-7,2 µm

1,5-3,0 µm

0,95-1,5 µm

0,49-0,95 µm


DISCUSSION DES ANALYSES

DETERMINATION DE DEUX TYPES DE PARTICULES

FINES (


DISCUSSIONS DES TECHNIQUES

UTILISEES

TOC-METRE

RESULTATS EXPLOITABLES

TECHNIQUE RAPIDE, SIMPLE ET EFFICACE

CHROMATOGRAPHIE IONIQUE

BESOIN D’ INVESTIGATION SUPPLEMENTAIRE (CATIONS)

UTILISATION DE FILTRES EN CELLULOSE ADAPTES

RESULTATS TRES PEU EXPLOIABLES LORS DE NOTRE ETUDE

TECHNIQUE EFFICACE EN GENERALE

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MISE EN PLACE D’UN PROTOCOLE

LES DIFFERENTS TESTS SONT INDISPENSABLES DANS LA

CONCEPTION DU PROTOCOLE

- DETERMINER LA DUREE D’IMPACTION

- VISUALISER LES PROBLEMES DE BLANCS NOTAMMENT AVEC LA

CHROMATOGRAPHIE IONIQUE

- VALIDER LES DIFFERENTES ETAPES DU PROTOCOLE ENTREPRIS

PROPOSITION DE PROTOCOLE

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Utilisé

comme blanc

Analyse TOC

découpage

Filtre de

verre

Calcination

4h-450°

Analyse Polluants

Organiques

LCP-Ism2

Rinçage

HNO 310% - Eau ultra pure

Pesée avec une balance de précision

Nettoyage filtre

Impacteur en

cascade high

vol.1j-4j

68m 3 h- 1 Impactage

Séchage étuve 2h-45° + Pesée

Analyse

Extraction eau ultra pure

Analyse

chromatographie.

ionique

Filtre de

cellulose

découpage

Analyse AAS

Extraction

séquentielle

BCR

. CH 3 COOH

.NH 2 OH(HCL)

.C 2 H 7 NO 2

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CONCLUSION

L’ ETUDE DE LA COMPOSITION DES AEROSOLS S’ AVERE COMPLEXE

- QUANTITES PRELEVEES TRES FAIBLES

- CONDITIONS METEOROLOGIQUES TRES VARIABLES / TRES INFLUENTES

- DETERMINATION DE DEUX TYPES DE PARTICULE

- BESOIN D’ INVESTIGATIONS SUPPLEMENTAIRES (CATIONS)

NECCESSITE DE TESTS SUPPLEMENTAIRES AFIN D’ OPTIMISER LE

PROTOCOLE NOTAMMENT AU NIVEAU DU TEMPS D’ IMPACTION

COUPLAGE DES DIFFERENTES ETUDES DU PROJET MARSECO AFIN DE

DETERMINER LE COMPORTEMENT DES AEROSOLS ET LES PROCESSUS

DE TRANSFERT

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MERCI DE VOTRE

ATTENTION

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