Etude de la photochimie de quelques COV par spectroscopie cw

Etude de la photochimie de quelques COV par
spectroscopie cw-CRDS
M. DJEHICHE1,2, A. TOMAS1,2, C. FITTSCHEN1,3, P. CODDEVILLE1,2
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Université Lille Nord de France,
Département Chimie et Environnement, Ecole des Mines de Douai, F-59508 Douai
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Laboratoire de Physico-Chimie des Processus de Combustion et de l’Atmosphère, CNRS UMR
8522, F-59655 Villeneuve d'Ascq
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L’action du rayonnement solaire sur les composés organiques volatils émis dans
l’atmosphère, conduit à un phénomène appelé la pollution photochimique (production
de l’ozone et d’autres composés oxydants tels que les aldéhydes, les radicaux
peroxy). Cette pollution peut induire des effets néfastes sur la santé humaine et les
écosystèmes naturels.
Les travaux conduits par notre équipe ont pour objectifs d'étudier les photofragments
tels que les radicaux HO2 ou des espèces plus stables telles que le formaldéhyde et
le CO issus de la photolyse des composés organiques volatils, et de développer
l'instrumentation nécessaire à leur identification et leur quantification dans le réacteur
photochimique monté au laboratoire. Ces travaux contribuent à une meilleure
compréhension des mécanismes réactionnels d’interaction de ces composés avec le
rayonnement solaire.
C’est dans ce contexte que le département Chimie et Environnement de l’École des
Mines de Douai et le laboratoire PC2A de l’Université de Lille ont développé une
technique de spectroscopie d’absorption cw-CRDS (Continuous Wave-Cavity Ring
Down Spectroscopy) dans le proche infrarouge pour la mesure et la détection in situ
des espèces gazeuses en chambre de simulation atmosphérique. Cette technique
d’absorption ultrasensible est basée sur la mesure du temps de déclin d’une onde
électromagnétique piégée dans une cavité résonante de type Fabry-Pérot. Les
chemins optiques obtenus dans ce type de cavité sont si élevés (de l’ordre de la
dizaine de kms) que la détection d’espèces atmosphériques à l’état de traces telles
que le radical HO2 est devenue possible.
Nous avons effectué les premières séries d’expériences sur la photolyse du méthyle
nitrite (CH3ONO). Le formaldéhyde HCHO, produit majeur de la réaction, a été
détecté et quantifié. A partir de la mesure de sa concentration en fonction du temps,
nous avons déterminé le taux de photolyse du méthyle nitrite dans nos conditions
expérimentales. Les effets de la concentration initiale de méthyle nitrite et de la
puissance de photolyse sur la formation du HCHO ont été étudiés.
Dans un deuxième temps, nous avons étudié le système photochimique CH3OH / Cl2
/ O2. Grâce à la grande sensibilité et la vitesse d’acquisition élevée de la technique
cw-CRDS in situ utilisée, le radical HO2 a pu être observé et quantifié. La constante
de vitesse de la réaction mutuelle HO2 + HO2 a aussi pu être déterminée.
6
ème
édition des Journées Interdisciplinaires de la Qualité de l’Air
4 & 5 février 2010