Caractérisation physico-chimique et réactivité d'espèces biogéniques sur un site de mesure en forêt des Landes : impacts sur la qualité de l'air

Abstract

A l’échelle globale, les forêts sont parmi les écosystèmes les plus émetteurs de composés organiques volatils (COV). Une fois émis dans l’atmosphère, ces COV vont rapidement être oxydés en composés oxygénés. Selon leur volatilité et leur réactivité, ces produits d’oxydation pourront eux-mêmes être oxydés et rester soit en phase gazeuse et/ou être transférés dans la phase particulaire pour former des aérosols organiques secondaires (AOS). Cette thèse a eu pour objet principal de mieux caractériser les COV biogéniques (COVBs) en forêt des Landes, leurs concentrations et plus particulièrement leur réactivité avec les différents oxydants atmosphériques (i.e. le radical hydroxyle (OH), l’ozone (O3) et le radical nitrate (NO3)), afin d’identifier les principaux précurseurs de la formation des AOS biogéniques, au sein d’une forêt de pins maritimes. Le développement d'une nouvelle méthodologie chromatographique en phase gazeuse a permis la mesure spéciée et en ligne de 20 COVB comprenant l’isoprène, l’α- et le β-pinène, le 2 et le Δ3- carène, l’α- et le γ-terpinène, le linalool, le camphène, etc. Cette analyseur ainsi que d’autres instruments permettant la mesure de gaz traces et d’aérosols ont été utilisés au cours de l’été 2017 dans le cadre de la campagne intensive LANDEX, dans l’une des plus grandes forêts monospécifique d’Europe (>95% Pinus pinaster). Une analyse en composante principale des données météorologiques et des mesures en COVB, obtenues pendant la campagne a permis de montrer que les concentrations en COVB étaient principalement dépendantes de leurs émissions, de la température, de l'irradiation solaire et de la stabilité atmosphérique. L’analyse de la réactivité des COVB avec les principaux oxydants atmosphériques a permis de montrer le contraste entre le jour, où elle est principalement liée au radical OH et la nuit, où les processus d'ozonolyse dominent. Enfin, il a été mis en évidence que l’ozonolyse du β-caryophyllène, de l’α-pinène, du myrcène, et du linalol et l’oxydation de l’isoprène par le radical OH, étaient les principales sources de composés oxygénés, précurseurs d'AOS, en forêt des Landes.