Contribution à l'élaboration d'un indice de Dangerosité Potentielle de l'Atmosphère basée sur la photocatalyse en présence de TiO2
Résumé
Over the last century, industrialization and an increase in anthropic emissions of pollutants into the tropospheric zone have led to photochemical pollution which has resulted in the deterioration of the atmosphere and the environment. The purpose of the following study is to develop an Atmospheric Potential Hazard Index. The aim of this Index is to predict the chemical evolution of a tropospheric mass of air and its capacity to form and accumulate ozone under optimum photochemical reactivity conditions. The study, the development and the evaluation of the index were carried out once the “APH system” was set up. This system is made up of a photocatalytic micro-reactor on TiO2 which reproduces existing tropospheric photochemical reactions and of two atmospheric measurement cells based on semiconductor sensors technology which make it possible to chemically follow tropospheric pollutants during photocatalysis. The “APH system” was validated by studying a target compound photocatalysis (toluena) in a gas phase made up of air. The observations and results obtained led to the development of the first APH index. The Index is composed of three sub-indexes which respectively characterize basic pollution, the oxidizing capacity of the atmosphere and ozone formation /accumulation.
The means of calculating the APH index was adapted to the chemical data of the AASQA (Associations agréées de surveillance de la qualité de l'air : France's air quality monitoring networks) for validation. The results obtained show that the APH index can predict local increases in ozone concentrations one to two hours in advance. After development and optimization, the APH index could become a tool for evaluating both urban or industrial pollutant emissions and the quality of interior air.
The means of calculating the APH index was adapted to the chemical data of the AASQA (Associations agréées de surveillance de la qualité de l'air : France's air quality monitoring networks) for validation. The results obtained show that the APH index can predict local increases in ozone concentrations one to two hours in advance. After development and optimization, the APH index could become a tool for evaluating both urban or industrial pollutant emissions and the quality of interior air.
Les travaux de thèse présentés s'inscrivent dans la problématique environnementale actuelle. Depuis la fin du siècle dernier, il a été constaté, que l'industrialisation et l'augmentation des émissions de polluants anthropiques en zone troposphérique, ont provoqué la mise en place de phénomènes de pollution photochimique ayant pour conséquences la détérioration de l'atmosphère et de l'environnement. L'étude suivante a pour but de mettre en place un indice de Dangerosité Potentielle de l'Atmosphère visant à prédire l'évolution chimique d'une masse d'air troposphérique et sa capacité à former et à accumuler de l'ozone selon des conditions optimales de réactivités photochimiques. L'étude, l'élaboration et l'évaluation de l'indice ont été effectuées suite au développement d'un système DPA. Ce dernier est composé, d'une part d'un réacteur de photocatalyse sur TiO2 reproduisant partiellement les réactions photochimiques troposphériques existantes et, d'autre part, de deux cellules de mesures atmosphériques basées sur des capteurs semi-conducteurs ou électrochimiques permettant de suivre chimiquement les polluants troposphériques au cours de la photocatalyse.
La validation du système DPA a été réalisée en se basant sur l'étude de la photocatalyse avec un polluant cible (toluène) dans une phase gazeuse constituée d'air. Les observations et résultats obtenus ont permis l'élaboration d'un premier indice DPA. Celui-ci est composé de trois sous-indices qui caractérisent respectivement la pollution de fond, la capacité oxydante de l'atmosphère et la formation ainsi que l'accumulation d'ozone. Le mode de calcul de l'indice DPA, pour être validé à l'aide de valeurs expérimentales réelles, a été adapté aux données chimiques des AASQA. Les résultats obtenus montrent que l'indice DPA peut prévoir avec une à deux heures d'avance les augmentations locales des concentrations en ozone.
Après développement et optimisation, l'indice DPA pourrait devenir un outil d'évaluation aussi bien des émissions polluantes urbaines ou industrielles que de la qualité de l'air intérieur.
La validation du système DPA a été réalisée en se basant sur l'étude de la photocatalyse avec un polluant cible (toluène) dans une phase gazeuse constituée d'air. Les observations et résultats obtenus ont permis l'élaboration d'un premier indice DPA. Celui-ci est composé de trois sous-indices qui caractérisent respectivement la pollution de fond, la capacité oxydante de l'atmosphère et la formation ainsi que l'accumulation d'ozone. Le mode de calcul de l'indice DPA, pour être validé à l'aide de valeurs expérimentales réelles, a été adapté aux données chimiques des AASQA. Les résultats obtenus montrent que l'indice DPA peut prévoir avec une à deux heures d'avance les augmentations locales des concentrations en ozone.
Après développement et optimisation, l'indice DPA pourrait devenir un outil d'évaluation aussi bien des émissions polluantes urbaines ou industrielles que de la qualité de l'air intérieur.
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