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Contribution à l'étude des vitesses de dépôt sec des aérosols submicroniques dans un écosystème prairial


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Titre du congrès :CFA 2007/2008 - 23ème Congrès Français sur les Aérosols
Ville du congrès :Paris
Date du congrès :16/01/2008

Résumé

Pour déterminer l'impact de la pollution par les aérosols (aérocontamination) sur le bâti et les écosystèmes, les fonctions de transfert des particules sur les bâtiments ou la végétation doivent en premier lieu être étudiées. En fonction des conditions météorologiques, le dépôt des aérosols peut être considéré comme humide ou sec. Le dépôt sec est caractérisé par une vitesse de dépôt qui est le quotient du flux surfacique de particules et de la concentration atmosphérique de l'aérosol au voisinage de la surface. Cette vitesse de dépôt dépend de nombreux paramètres, comme par exemple, la topographie du terrain, le substrat, les conditions micrométéorologiques (turbulence), les caractéristiques des aérosols (granulométrie, charge électrique), les champs externes (gravité, électrique). L'étude du dépôt sec des aérosols reste un domaine de recherche encore ouvert qui implique une approche expérimentale in situ pour prendre en compte les particularités locales (turbulence, substrat, végétation etc.). A ce jour, il existe différents modèles de dépôt sec des aérosols qui prennent en compte des effets liés à la turbulence, au substrat et à la dimension des particules pour une large gamme de diamètres (q.q. nm à 100 µm). Dans le cas de particules de diamètres supérieurs à 1 µm, les résultats de ces modèles peuvent être comparés avec des résultats expérimentaux. Néanmoins, cette comparaison n'est pas toujours aisée du fait de la dispersion des résultats existants (tant au niveau modélisation qu'au niveau expérimental) sur plusieurs ordres de grandeur et du manque d'information sur certaines conditions expérimentales. Dans le cas de particules de diamètres inférieurs à 1 µm il n'existe que peu de données expérimentales fiables permettant une comparaison avec les modèles de dépôt sec dans l'environnement. L'objectif principal de ce travail est d'accéder expérimentalement à la vitesse de dépôt sec d'aérosols ultrafins et fins dans un écosystème prairial. Pour atteindre cet objectif deux méthodes seront utilisées, la corrélation de tourbillon (Eddy correlation), et le traçage par des aérosols de fluorescéine. Pour la méthode "Eddy correlation", la mesure de la concentration de l'aérosol atmosphérique est faite à haute fréquence (10 Hz) à l'aide d'un ELPI (Electrical Low Pressure Impactor) et de deux CPC (Condensation Particles Counter), couplés à des anémomètres ultrasoniques mesurant la vitesse verticale du vent. La covariance entre la vitesse verticale du vent et la concentration des aérosols donne le flux de dépôt pour une taille d'aérosols jusqu' à environ 0,2 µm. Pour des problèmes de sensibilité au delà de cette granulométrie (0,2 µm) la méthode de traçage est utilisée. Des aérosols monodispersés de fluorescéine sont générés dans l'air, puis la fraction déposée sur l'herbe est mesurée par fluorescence. Le flux de dépôt est alors la quantité déposée par unité de surface et de temps. Pour les deux méthodes les vitesses de dépôt sec sont obtenues en normalisant le flux de dépôt à la concentration de l'aérosol mesuré. Ce papier présente les méthodes employées, leurs incertidudes et les premiers résultats obtenus sur le terrain.