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Delphine Vardanega

Dynamique de radicaux hydroperoxyle à la surface d’aéerosols organiques

vendredi 24 avril 2015, 14h

salle de conférences de l’observatoire

Delphine Vardanega, Laboratoire PhLAM, Université Lille 1
delphine.vardanega chez univ-lille1.fr

Résumé :

Depuis une vingtaine d’années, des modèles de chimie atmosphérique, qui permettent de décrire l’évolution chimique d’un certain nombre d’espèces ainsi que leur transport, dans la troposphère et la stratosphère, ont été développées pour étudier notamment l’impact de la modification de la composition chimique de la troposphère et de la stratosphère, sur le changement climatique liés à l’effet de serre et sur la qualité de l’air impactant la santé humaine.

Ces modèles ont émergé comme des outils uniques pour concevoir des stratégies de contrôle des émissions visant à réduire l’empreinte humaine sur le changement climatique. Cependant, de grandes incertitudes sont encore associées avec la chimie mise en œuvre dans ces modèles,
qui peuvent conduire à des prévisions inexactes à long terme, dans un domaine où les enjeux socio-économiques sont élevés.

Une bonne et complète compréhension des transformations chimiques qui se produisent dans l’atmosphère est donc primordiale.

Or, il existe de nombreuses études indiquant que notre compréhension de la capacité oxydante de l’atmosphère est incomplète, conduisant donc à des estimations incertaines de la durée de vie de traces de gaz émis et du taux de production d’espèces secondaires. Par exemple, des mesures récentes de radicaux libres faites dans les environnements forestiers caractérisés par de faibles niveaux d’oxydes d’azote (NOx = NO et NO2) indiquent que les modèles actuels de la chimie atmosphérique ont tendance à surestimer la concentration des radicaux peroxy (HO2 et RO2). Ceci a également été observé dans la couche limite marine et la troposphère arctique.
Une surestimation de radicaux peroxy est une question importante puisque ces radicaux sont les principaux précurseurs du radical hydroxyle (OH), l’oxydant atmosphérique le plus important pendant la journée. Cette question pourrait conduire à une surestimation significative de
la capacité oxydante de l’atmosphère mondiale puisque plus de 86% de la surface de la terre est couverte de forêts, d’océans et de régions polaires. Une analyse approfondie des mesures de radicaux peroxy, effectuées dans un environnement boisé par le groupe de P. Stevens [1], suggère un manque de radicaux peroxy dans les modèles. Une analyse de cet ensemble de données indique que cela pourrait être dû à une sous-estimation des taux de réactions RO2 + HO2, et/ou l’absorption de radicaux peroxy sur des particules d’aérosols.

Afin de tenter d’expliquer ce manque de radicaux peroxy dans les modèles, nous avons modélisé l’adsorption de radicaux peroxy sur des aérosols organiques.

Dans une première étape, j’ai effectué des simulations de dynamique moléculaire, en utilisant le logiciel de simulation GROMACS [2], pour étudier l’interaction entre des radicaux hydroperoxyle (HO2) et des agréegats d’acides gras (acides oléique et stéarique). L’effet de la présence de molécules d’eau sur la surface des aérosols a été également étudiée.

Ces calculs fourniront des valeurs d’observables comparables aux résultats expérimentaux, tel que le taux de collage des radicaux sur la surface des aérosols.

Références :


[2D. van der Spoel, E. Lindahl, B. Hess, A. R. van Buuren, E. Apol, P. J. Meulenhoff, D. P. Tieleman, A. L. T. M. Sijbers, K. A. Feenstra, R. van Drunen, and H. J. C. Berendsen, GROMACS User Manual version 5.0.2, 2014, see www.gromacs.org.