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Thèse Année : 2007

Physicochemical characterisation and reactivity of cloud aqueous phase sampled at the top of the puy de Dôme

Caractérisation physico-chimique et réactivité de la phase aqueuse des nuages prélevée au sommet du puy de Dôme

Résumé

This work is a study of the reactivity of cloud aqueous phase sampled at the top of the puy de Dôme. It is based on field physicochemical analyses on cloud samples, and on laboratory irradiation experiments to estimate photochemical reactivity. The first part of results is a characterisation of the different kind of clouds sampled which shows strong oceanic (west flux with high Na+ proportion and pH near 5.5) and anthropogenic influences (north-east flux with high NO3 - proportion and pH near 3.5). The second part concerns the photochemical sources of HO* radicals in cloud aqueous phase; iron species and H2O2. Iron shows a very low reactivity in natural samples and under laboratory irradiation with a speciation of 70% in its reduced form. H2O2 is mainly produced in gaseous phase and constitute, with its photolysis, an aqueous source of HO* radicals in cloud aqueous phase where its concentration are clearly lowered by anthropogenic influence. Then, in a third part, comparison of microbiological and photochemical degradations (with HO* generated by H2O2 photolysis) are carried out in a laboratory common experimental setting. These experiences show similar kinetics and rates of organic compounds degradation. In a fourth part degradation of 13 carboxylic acids and 2 aldehydes (major organic compounds of cloud aqueous phase) by HO* radicals were analysed to highlight degradation products. These experiments allowed us to establish a global scheme of these degradation pathways more precise than those in the literature. At last, a fifth part clearly proves secondary photochemical production of small chain carboxylic acids in cloud aqueous phase. These observations are compared with field data that show similar tendencies.
Ce travail est basé sur des analyses physico-chimiques d'échantillons de nuages prélevés au sommet du puy de Dôme, ainsi que sur des expériences d'irradiation photochimique en laboratoire. Après une caractérisation des nuages montrant des influences océaniques et anthropiques fortes, ce travail s'intéresse aux sources photochimiques de radicaux HO dans l'eau du nuage (fer et H2O2). Le fer montre une réactivité photochimique très faible dans ce milieu, à l'inverse du H2O2. Les voies de dégradation par attaque de radicaux HO en phase aqueuse de 13 acides carboxyliques et de 2 aldéhydes (composés organiques majoritaires dans ce milieu) ont ensuite été analysées pour permettre d'établir un schéma de dégradation global. De plus, nous montrons clairement au cours d'expériences en laboratoire la formation secondaire photochimique dans l'eau du nuage d'acides carboxyliques à courte chaîne carbonée. Ces résultats sont en accord avec nos données de terrain

Domaines

Chimie organique
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tel-00718563 , version 1 (17-07-2012)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00718563 , version 1

Citer

Marius Parazols. Caractérisation physico-chimique et réactivité de la phase aqueuse des nuages prélevée au sommet du puy de Dôme. Chimie organique. Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2007. Français. ⟨NNT : 2007CLF21809⟩. ⟨tel-00718563⟩
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