Ce travail est un PFE qui contient des articles scientifiques, des thèses et des recherches de laboratoire concernant le domaine des aérosols.

1. LE RÔLE DES AÉROSOLS
DANS LE CHANGEMENT
CLIMATIQUE
PROJET DE FIN D’ETUDE
CHARMAT MOHAMMED
17 JUILLET 2022

2. UMP(FSO)
0.1 Remerciements
Au nom d’Allah le tout puissant et grâce à sa puissance on a arrivé a
compléter ce travail.
C’est avec beaucoup de plaisir qu’on a passé plus d’un mois sous l’enca-
drement de Madame Nadia Meziani, à la faculté des sciences de l’université
Mohammed Premier Oujda, pour réaliser ce travail. Grand remerciement à
elle pour son encadrement. L’encadrement de ce travail par Madame Meziani
a été une grande chance pour nous de développer notre compétences de la
recherche scientifique et également de mettre la main sur un domaine très
intéressant grâce au sujet proposé, il s’agit de la physique de l’atmosphère ,je
tiens à vous remercier Madame par l’enthousiasme sans faille que vous avez
montré pour cette étude, même dans les moments où "ça ne marchait pas",
et par votre incroyable capacité à toujours avoir une idée de rechange, même
quand "il n’y a rien à faire, j’ai tout essayé..." ! Je tiens à vous remercier
également pour votre disponibilité permanente tout au long de cette période
de projet de fin d’étude. Je tiens à remercier les membres de jury pour leur
présence et pour la temps qu’ils ont donner pour lire et vérifier ce rapport.
Un grand remerciement également à nos familles pour leur soutien et leur
aide que ça soit matériels ou morales.
Un grand remerciement également à l’administration de la faculté des sciences
Oujda pour les salles des et les matériels informatiques qu’ils ont mis à notre
disposition pour compléter ce travail pendant cette période de projet de fin
d’étude.
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3. Table des matières
0.1 Remerciements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1 Introduction aux aérosols 3
1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.2 Définition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.3 Principales espèces d’aérosols . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.4 Pourquoi s’intéresser aux aérosols ? . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.5 Aérosols et réchauffement climatique . . . . . . . . . . . . . . 7
1.5.1 Définition du réchauffement climatique . . . . . . . . . 7
1.5.2 Interaction Aérosols-Climat . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.6 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2 Propriétés microphysiques 9
2.1 Taille et Forme des particules . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.2 Composition chimique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.3 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
3 Le rôle des aérosols 13
3.1 Le rôle des aérosols dans le climat . . . . . . . . . . . . . . . . 13
3.1.1 Effet direct . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
3.1.2 Effets indirect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
3.2 Impact des aérosols sur la santé . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3.3 Évolution du climat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.4 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
4 Solution peut-être efficace 21
4.1 La séparation de phase liquide-liquide . . . . . . . . . . . . . 21
4.2 Réduction de l’absorption radiative par la rédistribution du BC 26
5 Conclusion 29
2

4. Chapitre 1
Introduction aux aérosols
1.1 Introduction
Le changement climatique est, à l’origine, causé principalement par l’aug-
mentation de la teneur atmosphérique en gaz à effet de serre (liée entre autres
à la combustion des énergies fossiles), mais il est apparu rapidement que ce
phénomène très complexe est en réalité le résultat d’intéractions nombreuses.
Non seulement tous les composants de l’atmosphère, et pas seulement les gaz
à effet de serre, jouent un rôle dans le changement climatique, mais les autres
composantes du système Terre (océan, biosphère, cryosphère...), et évidem-
ment le soleil, font partie de ce que l’on appelle "la machine climatique",c’est
pour cela on peut dire que les aérosols avec leurs interactions avec les rayon-
nements solaires peuvent jouer un rôle très important dans la huasse de la
température globale et donc dans le changement climatique.
Une augmentation, même limitée, de la température moyenne de la Terre
aurait des conséquences importantes sur L’agriculture, les forets et les cycles
hydrologiques, et plus généralement sur la biosphère. Ces changements sont
susceptibles d’être couples a des perturbations locales et régionales, comme
l’illustrent les problèmes de pollution photochimique dans les zones urbaines,
les récentes tempêtes, les épisodes de précipitations intenses ou les dommages
aux écosystèmes naturels. existe cependant une incertitude considérable dans
l’évaluation du réchauffement planétaire et de ses conséquences au niveau ré-
gional. En particulier, les aerosols atmospheriques jouent un rôle important
sur le bilan radiatif de la Terre, mais les mécanismes par lesquels ils in-
fluencent le climat sont extremement complexes et mal apprendre. A cet effet
global s’ajoutent des impact locaux préoccupants. Les teneurs très élevées de
particules fines dans les atmosphères urbaines et péri-urbaines sont respon-
sables des phénomènes de réduction de visibilité atmosphérique et surtout,
3

5. CHAPITRE 1. INTRODUCTION AUX AÉROSOLS UMP(FSO)
entrainent une pollution de l’air dangereuse pour la santé, probablement res-
ponsable chaque année en Europe de centaines de milliers d’hospitalisations
et de dizaines de milliers de décès. Elles sont, en outre, a l’origine de la dété-
rioration de monuments historiques par l’action de leur composante acide sur
le calcaire et le marbre. Compte tenu de la gravite de leurs effets sur la Santé
et sur I’environnement, il est indispensable de mettre en place des politiques
de réduction et de contrôle des émissions adaptées aux spécificités locales et
régionales, ce qui ne peut être entrepris que sur la base d’une connaissance
approfondie des propriétés des particules atmosphériques, de leurs sources
d’émission ainsi que des transformations qu’elles subissent durant leur trans-
port dans l’atmosphère.[1] Le but du présent article est ainsi de proposer au
lecteur une revue des connaissances sur les propriétés physico-chimiques des
particules aérosols, de discuter de leur rôle dans la biosphère et de leurs effets
sur l’environnement, des échelles locales aux échelles globales.
1.2 Définition
Le terme aérosol désigne une suspension de particules, solides ou liquides,
dans un gaz,plus précisément ce que l’on appelle aérosol atmosphérique(Figure
1) (ou même aérosols atmosphériques) est donc un ensemble de particules qui
résident dans l’atmosphère pendant plusieurs heures au moins. Il est cepen-
dant d’usage d’exclure les aérosols formés d’eau solide ou liquide, c’est-à-dire
les nuages, car leur prépondérance dans notre atmosphère en font un champ
d’étude propre. D’une manière générale, on distingue les aérosols d’origine
naturelle, par exemple d’origine volcanique, et ceux d’origine anthropique,
c’est-à-dire créés par les activités humaines. Donc dans le langage des sciences
de I’atmosphère, le terme [ aérosol ] désigne uniquement les particules solides
ou liquides qui sont suspendues dans une masse d’air, a l’éxclusion donc des
gouttelettes ou des (cristaux) de nuage et de pluie, plus généralement défi-
nis sous le terme ( hydrométéores ). D’autres termes sont également d’usage
courant comme celui de ( poussières ) ou de ( matière particulaire ).
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6. CHAPITRE 1. INTRODUCTION AUX AÉROSOLS UMP(FSO)
Figure 1 : Poussières désertiques observées au microscope électronique (source : [E.A. Reid et
al.(2003)]).
1.3 Principales espèces d’aérosols
Commençons par souligner qu’il n’existe pas de classement unique des
différents aérosols, puisque ceux-ci peuvent se regrouper par mélange interne
(différentes espèces chimiques ou différents minéraux dans une même parti-
cule) ou par mélange externe (différents types de particules dans le même
nuage d’aérosols).
– les aérosols de poussières provenant des sols désertiques ou à végétation
réduite. – les aérosols de sels marins provenant par exemple de l’explosion des
bulles d’eau de mer à la surface. – les poussières industrielles, et autres aéro-
sols anthropogéniques primaires. – les aérosols carbonés (carbone organique
et suies). – les aérosols biogéniques primaires, qui consistent en des débris de
plantes, d’humus, de bactéries, de champignons, de pollens, d’algues etc. –
les aérosols sulfatés, produits par réaction chimique à partir de précurseurs
gazeux du type SO2 (on parle d’aérosols anthropogéniques secondaires). –
les nitrates, issus de gaz du type NOx. – les aérosols volcaniques : cendres et
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7. CHAPITRE 1. INTRODUCTION AUX AÉROSOLS UMP(FSO)
aérosols sulfatés produits à partir des produits dégazés par les volcans. Un
exemple de mélange interne est l’aérosol produit par les feux de biomasse :
les particules présentent souvent un noyau de carbone entouré d’ions nitrates
ou sulfates en solution. Mais l’aérosol produit par les feux de biomasse est
aussi un mélange externe : il contient à la fois des suies et des poussières
minérales(Figure 2) advectées du sol par la combustion.[1]
Figure 2 : Aérosols microscopique,Source : (Reid et Al,2003)
1.4 Pourquoi s’intéresser aux aérosols ?
Les aérosols atmosphériques jouent un rôle très important, a la fois à
l’échelle globale par leur action sur le bilan radiatif de la Terre et locale-
ment par leurs effets sur la Santé dans les zones fortement polluées. Présent
à des concentrations pouvant atteindre, dans des zones fortement pollués.
Cependant, les mécanismes par lesquelles les aérosols interagissent avec l’en-
vironnement sont extrêmement complexes et encore mal appréhendés. Si les
connaissances actuelles permettent de bien caractériser les principales pro-
priétés physiques et chimiques des particules d’aérosols dans l’atmosphère,
des questions restent en suspend concernant l’évaluation de l’intensité des
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8. CHAPITRE 1. INTRODUCTION AUX AÉROSOLS UMP(FSO)
sources d’émission ou la nature chimique de la fraction organique des par-
ticules. Cette limitation des connaissances ne permet pas,à l’heure actuelle,
de chiffrer avec précision l’intensité du refroidissement global de la Terre
produit par la présence de particules et susceptible de contrebalancer l’effet
produit par l’augmentation de gaz a effet de serre. De plus, des études ap-
profondies restent encore nécessaires pour comprendre les relations de cause
à effet entre la pollution particulaire et les conséquences sanitaires sur une
population quelconque.
Donc à la lumière de ce que déroule, les aérosols jouent un rôle très impor-
tant dans l’augmentation de la température moyenne du globe et donc dans
le changement climatique, d’une autre coté si l’on demande à un individu de
décrire ce que contient l’atmosphère, il parlera sans doute des nuages, des
gaz que nous respirons et notamment de l’oxygène, peut être des gaz à effet
de serre et de l’ozone... Il y a fort à parier, par contre, que le terme "aéro-
sols" ne soit pas prononcé, donc ce terme doit être étudié et reconnu à cause
de son importance dans les composantes de l’atmosphère et dans le change-
ment climatique, et c’est ça la réponse au question "Pourquoi s’intéresser aux
aérosols ?"[1]
1.5 Aérosols et réchauffement climatique
1.5.1 Définition du réchauffement climatique
Le phénomène du réchauffement climatique et un sujet très riche en infor-
mations grâce à des recherches scientifiques qui sont fait chaque année dont
le but est lutter contre les changements climatiques qui affectent notre exis-
tence sur la planète,On peut formuler plusieurs définitions du réchauffement
climatique mais de façon plus précise, lorsque l’on parle du réchauffement
climatique, on parle de l’augmentation des températures liées à l’activité in-
dustrielle et notamment à cause de plusieurs facteurs comme les GES,oubien
le aérosols atmosphériques,le changement climatique a une influence grandis-
sante sur l’ensemble des composantes du système terrestre cette contribution
présente l’évolution des températures globales et montre que le changement
climatique affecte l’existence des êtres humains et de la vie sur le globe gé-
néralement,et les derniers rapports montrent que environ de 500 millions de
personnes vivent dans des zones touchées par la désertification.[6] Les zones
arides et les zones en voie de désertification sont plus vulnérables aux chan-
gements climatiques et aux phénomènes extrêmes, tels que les sécheresses, les
canicules et les tempêtes de poussière.Au niveau des océans par exemple Les
océans ont absorbé plus de 0.9 de l’excès de chaleur du système climatique,
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9. CHAPITRE 1. INTRODUCTION AUX AÉROSOLS UMP(FSO)
ce qui les a rendus plus acides et moins productifs cela met en danger les res-
sources marines qui nourrissent 3,2 milliards de personnes [6].Les tempéra-
tures plus élevées ont à leur tour une incidence sur les ressources nécessaires
à la production de nourriture. En 2020, 811 millions de personnes dans le
monde ont souffert de la faim, soit 161 millions de plus qu’en 2019.[2]
1.5.2 Interaction Aérosols-Climat
Comme pour tout objet de l’environnement terrestre, les aérosols sont en
interaction avec toutes les composantes du système climatique. Par exemple,
le dépôt de poussières sahariennes sur l’Atlantique apporte au phytoplancton
le fer nécessaire à son développement, qui conditionne à son tour les échanges
de dioxyde de carbone entre l’atmosphère et l’océan. De plus, les aérosols mo-
difient le climat, mais sont sensibles en retour aux changements climatiques :
la modification du cycle hydrologique a un impact sur le lessivage des aéro-
sols par les précipitations, l’émission de poussières des sols dépend de leur
aridité, pour ne citer que ces quelques rétroactions possibles.
1.6 Conclusions
Le terme "Aérosols" désigne toutes les particules solides ou liquides en
suspension dans l’atmosphère et regroupe une grande variété d’espèces, d’ori-
gines naturelles ou anthropiques, dont les tailles typiques et abondances
s’étendent sur plusieurs ordres de grandeurs. En interagissant avec le rayon-
nement solaire et terrestre, les aérosols sont à l’origine d’un forçage radiatif
direct. Leur effet sur la formation des nuages et le cycle hydrologique est une
difficulté supplémentaire à la quantification de leur effet sur le climat.
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10. Chapitre 2
Propriétés microphysiques
Les propriétés microphysiques des aérosols désignent principalement la
taille, la composition chimique ou minéralogique et la forme des particules
des aérosols.[3]
2.1 Taille et Forme des particules
Taille des particules d’aérosols :
La définition de la taille d’un aérosol n’est pas univoque. D’abord, si la forme
de la particule est complexe, on peut prendre comme valeur de son "rayon" la
longueur du plus grand axe, ou le rapport du volume sur l’aire, ou encore faire
un tout autre choix. Ensuite, on ne considère jamais une seule particule mais
un grand nombre de particules : ce n’est donc pas une taille, par exemple,
que l’on considérera, mais un ensemble de tailles. On modélise donc généra-
lement la distribution de taille de l’aérosol par une distribution analytique .
Reste à savoir si la nature suit ces lois mathématiques... Si la distribution de
taille lognormale est si populaire, c’est parce qu’elle permet un bon accord
avec les observations, mais aussi en partie parce qu’elle permet de simplifier
de nombreux calculs.
L’aérosol atmosphérique est présent dans trois modes :
– un mode de nucléation (taille de l’ordre de 10−3
- 10−2
microns), issu
de la conversion gaz-particules.
– un mode d’accumulation, centré autour de quelques dixièmes de mi-
crons, formé généralement par coagulation de particules plus fines.
– un mode grossier, centré autour de quelques microns, dont les particules
sont souvent libérées par des procédés mécaniques comme l’érosion des sur-
faces.
Dans ce contexte on distingue deux types des aérosols : (Primaires et Secon-
9

11. CHAPITRE 2. PROPRIÉTÉS MICROPHYSIQUES UMP(FSO)
daires).
Les aérosols primaires :
principalement émis par des processus mécaniques, ont généralement un dia-
mètre supérieur à 10−6
m , et puisqu’ils sont arrachés directement a un
matériau-parent, ils ont souvent une composition chimique semblable a celle
de ce matériau. Typiquement, les aérosols marins sont principalement consti-
tues de Na, de Cl et de K, et ont des diamètres de I’ordre de 1 a 4 µm. Les
aérosols d’origine désertique ont une composition similaire a celle du désert et
sont généralement riches en minéraux tels le quartz ou les alumino-silicates.
Les débris biologiques ou les spores font également partie des particules pri-
maires et sont essentiellement constitues de carbone. Il faut noter également
que la composition de l’aérosol peut se différencier quelque peu de la com-
position du matériau-parent et que certains éléments peuvent se retrouver
considérablement enrichis dans les aérosols.
Les aérosols secondaires :
résultent d’une conversion d’un gaz en particules, sont, à l’origine, des par-
ticules de très petite taille (de l’ordre du nanomètre) qui vont ensuite coa-
guler pour donner des particules de quelques centimes ou dixièmes de pm.
On y trouve en grande quantité des composes organiques ; c’est dans cette
gamme que se trouvent les particules formées par réaction entre l’acide sul-
furique (H2SO4) , et l’ammoniac NH3 à l’origine du sulfate d’ammonium
SO4(NH4)2 .
un des composes principaux des particules atmosphériques. C’est aussi
dans cette gamme que se trouvent les particules émises par les pots d’échap-
pement des véhicules a moteur, une fois les effluents condenses et coagules
dans l’air. Dans ce dernier cas cependant, la définition de particule primaire
et secondaire différé quelque peu, puisque l’on ne considérera la particule
comme secondaire uniquement si le produit condense différé chimiquement
du précurseur gazeux. Des particules organiques primaires sont donc égale-
ment formées lors du refroidissement suivant la combustion.
Forme des particules d’aérosols :
Pour simplifier leur étude, les aérosols atmosphériques ont longtemps été
considérés comme sphériques : c’est exact dans le cas de gouttelettes, mais
c’est une approximation parfois très éloignée de la réalité dans le cas des
poussières désertiques par exemple. Bien que l’on puisse théoriquement tenir
compte de la forme des aérosols, la difficulté vient du manque de données
permettant de savoir quelle forme adopter pour une description réaliste. Il est
presque impossible de décrire parfaitement la forme d’une seule particule. Et
il est a fortiori difficile ensuite d’estimer quelle est la représentativité de cette
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12. CHAPITRE 2. PROPRIÉTÉS MICROPHYSIQUES UMP(FSO)
particule par rapport à l’aérosol naturel. Il faudrait pour être rigoureux intro-
duire des distributions de formes, couplées aux distributions de taille. Non
seulement les temps de calcul limitent encore énormément cette approche,
mais il reste aussi le problème de la description de la forme : les images ob-
tenues par microscopie électronique montrent une variété et une complexité
des formes très grandes.Un bon compromis entre l’approximation sphérique
et une description impossible de la réalité est l’utilisation de sphéroïdes, soit
allongés (de type "ballon de rugby"), soit aplatis (de type "galette"). La forme
sphéroïdale permet en effet de réaliser des calculs de propriétés optiques pour
toute une gamme de particules asphériques. La forme d’un sphéroïde est ca-
ractérisée par son rapport d’aspect, que l’on notera a, et qui est le rapport
entre la longueur de son axe de rotation et la longueur maximale d’un axe
perpendiculaire à l’axe de rotation. Le rapport d’aspect d’une sphère vaut
1, il est supérieur à 1 pour un sphéroïde allongé et inférieur à 1 pour un
sphéroïde aplati.
2.2 Composition chimique
La composition minéralogique et/ou chimique des aérosols atmosphé-
riques est très variable. De plus, les différents constituants d’un aérosol
peuvent être mélangés de façon interne (par exemple des aérosols de feux
de biomasse présentent souvent un noyau de carbone entouré d’ions nitrates
ou sulfates en solution), ou externe (un nuage de fumée lié à un feu de bio-
masse contient à la fois des suies et des poussières minérales advectées du
sol par la combustion). Dans l’interaction de l’aérosol avec le rayonnement,
c’est l’indice de réfraction (partie réelle et partie imaginaire, à chaque lon-
gueur d’onde) qui porte l’information sur la composition de l’aérosol. Mal-
heureusement, les mesures d’indice de réfraction dans l’infrarouge sont peu
nombreuses. Une approche envisageable serait de calculer l’indice de réfrac-
tion de l’aérosol à partir des matériaux qui le composent (leurs proportions,
mais aussi la façon dont ils sont mélanger et même, pourquoi pas, la cristal-
lographie ), ce qui permettrait de pouvoir relier composition de l’aérosol et
mesure spatiale, mais ceci dépasse le cadre de ce travail . Enfin, il est possible
que l’indice de réfraction (ou la forme des particules...) dépende de la taille
considérée (on peut imaginer avoir un jeu d’indices pour le petit mode, et
un jeu pour le mode grossier dans le cas d’une distribution de taille bimo-
dale). la composition chimique, dépendent les indices de réfraction, réel et
imaginaire, de l’aérosol à chaque longueur d’onde. Même si ces indices nous
renseignent sur l’interaction entre le rayonnement et l’aérosol (par exemple
absorptivité du matériau augmente avec son indice imaginaire) ils ne suffisent
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13. CHAPITRE 2. PROPRIÉTÉS MICROPHYSIQUES UMP(FSO)
pas à décrire quantitativement l’interaction aérosol-rayonnement. Ce sont les
propriétés optiques de l’aérosol qui caractérisent son interaction avec une
onde électromagnétique. Elles dépendent, d’une part de la longueur d’onde
considérée, d’autre part des propriétés microphysiques de l’aérosol (distribu-
tion de taille, forme et indice de réfraction qui dépend lui aussi de la longueur
d’onde). Ce sont plus particulièrement les trois paramètres suivants : section
efficace d’extinction, albédo de diffusion simple, et facteur d’asymétrie, qui
permettent, via l’équation de transfert radiatif, de prédire le champ de rayon-
nement en tenant compte de l’effet des aérosols.
2.3 Conclusions
Dans ce chapitre, nous avons défini les principales grandeurs permettant
de caractériser la microphysique ou physicochimiques des aérosols, c’est-à-
dire leur distribution de taille, leur forme, et leurs indices de réfraction. Nous
nous sommes plus précisément intéressés au cas des aérosols minéraux, ou
poussières. Après avoir défini ensuite les propriétés optiques intensives des
aérosols, en particulier la section efficace d’éxtinction, l’albédo de diffusion
simple et le paramètre d’asymétrie, nous avons introduit un grandeur très
importante : l’épaisseur optique des aérosols (AOD). L’AOD est la grandeur
observable : nous verrons au chapitre suivant qu’elle intervient en le thème
principale de ce travail qui est le rôle des aérosols dans le climat.
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14. Chapitre 3
Le rôle des aérosols
3.1 Le rôle des aérosols dans le climat
Afin d’évaluer au mieux le bilan radiatif terrestre, les derniers rapports
scientifiques, soulignait l’importance d’une meilleure prise en compte des aé-
rosols et de leur influence sur le rayonnement solaire mais aussi terrestre.
Leur effet est difficile à quantifier car la distribution des aérosols est très va-
riable dans l’espace et dans le temps, et les processus d’interaction entre les
aérosols, le rayonnement, et les autres composantes du système climatique
sont complexes. Ainsi, pour certains types d’aérosols, il est encore difficile de
dire si leur présence conduit plutôt à un réchauffement ou à un refroidisse-
ment de la surface terrestre.
3.1.1 Effet direct
Effet parasol
On définit le forçage radiatif comme la perturbation du bilan radia-
tif à la tropopause après ajustement des températures stratosphériques mais
avec les profils de température et d’humidité de la troposphère maintenus
fixes. Le forçage est négatif si la perturbation tend à refroidir le système
terre-atmosphère, positif si elle tend à le réchauffer. A titre d’exemple, pour
les aérosols liés à la combustion des fuels fossiles.
Parce qu’ils interagissent avec le rayonnement solaire (dans le domaine ultra-
violet, visible et proche-infrarouge - ou "ondes courtes") et terrestre (dans le
domaine de l’infrarouge thermique - ou "ondes longues"), les aérosols atmo-
sphériques modifient l’ équilibre radiatif terrestre. De façon très schématique
, les aérosols réfléchissent une partie du rayonnement solaire vers l’espace
13

15. CHAPITRE 3. LE RÔLE DES AÉROSOLS UMP(FSO)
("effet parasol") (Figure 3), ce qui refroidit la surface, et éventuellement ab-
sorbent une partie du rayonnement solaire, ce qui réchauffe la zone de l’at-
mosphère où ils se trouvent. L’effet radiatif dans l’infrarouge thermique est
moindre mais non négligeable : le rayonnement infrarouge émis par la surface
et l’atmosphère est absorbé et réémis (et diffusé) par les aérosols, une partie
est donc piégée par effet de serre.
Figure 3 : Schéma éxplicatif de l’effet parasol
Visibilité du climat
La dégradation de la visibilité de l’atmosphère est sans doute le signe le
plus directement pércu de la pollution atmosphérique. Le terme de la visibi-
lité est en général utilisé comme le terme de distance visible , et représente la
plus grande distance a laquelle on peut voir un objet de grande dimension et
de couleur noire sur l’horizon . Même si aucun objet n’est visible a distance,
un jugement subjectif de la visibilité peut être fait sur la base de la colora-
tion et de l’intensité lumineuse du ciel et des objets proches. La visibilité est
réduite si, par exemple, on ne peut distinguer une montagne lointaine que
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16. CHAPITRE 3. LE RÔLE DES AÉROSOLS UMP(FSO)
l’on distingue habituellement, ou bien si des objets proches semblent troubles
ou peu contrastés , si le ciel est blanc, gris, jaune ou noir au lieu de bleu.
Plusieurs facteurs déterminent la distance a laquelle on peut voir a travers
I’atmosphère, en tenant compte des propriétés optiques atmosphériques, de
la quantité de lumière disponible, des caractéristiques des objets observes et
des propriétés de l’œil de l’observateur. La visibilité est réduite d’une part
a cause de l’absorption et de la diffusion de la lumière par les gaz (qui sont
responsables de la couleur bleue du ciel) et d’autre part en raison de la pré-
sence des aérosols.
Toutefois, la diffusion par les aérosols est le phénomène principalement res-
ponsable de l’attenuation de la visibilité dans l’atmosphère.
Les particules contribuent différemment a la diffusion, l’absorption et l’ex-
tinction des rayonnements lumineux suivant leur taille et leur composition
chimique. Les composés les plus efficaces dans l’éxtinction des rayons lu-
mineux sont les composes carbonés.Par exemple, le carbone élémentaire est
responsable de près de de la moitié la réduction de la visibilité en hiver dans
une ville industrielle.
La visibilité dépend également de la quantité d’eau condensée a la surface des
particules, elle-même résultant a la fois de l’humidité relative ambiante et de
l’hygroscopicité des particules. Cette dernière dépend de la nature chimique
de l’aérosol, et en particulier de la proportion de sels inorganiques, même si
des études recentes tendent a montrer qu’une fraction non négligeable des
composes organiques serait soluble dans l’eau.L’affinité de la particule avec
l’eau est a la base de sa capacité a servir de noyau de condensation pour la
formation des nuages.
L’efficacité avec laquelle les aérosols absorbent et/ou diffusent la lumière
solaire est caractérisée par le coefficient d’extinction bext .Ce coefficient cor-
respond a l’atténuation de visibilité par unité de longueur m.
et sa valeur dépend également de la longueur d’onde considérée. La relation
entre la visibilité (x, exprimée en m) et le coefficient d’extinction (formule
de Koschmeider) est simplement : x= 3.912
bext
Au niveau de la mer, dans une atmosphère imaginaire sans particules,
bext avait une valeur de 13.2 10−6
m−1
pour une longueur d’onde de, 520 nm,
correspondant a une visibilité maximale de 296 km. Ce coefficient diminue
avec l’altitude, ce qui explique la meilleure visibilité que l’on a généralement
en montagne.
Lorsque l’humidité augmente jàsqu’a des valeurs proches de la saturation ,
la visibilité diminue encore jusqu’à la formation de la brume (visibilité < 1
km) ou du brouillard (visibilité < 500 m).
L’interaction entre la lumière solaire et les particules d’aérosol n’affecte pas
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17. CHAPITRE 3. LE RÔLE DES AÉROSOLS UMP(FSO)
seulement la visibilité mais, au niveau global, la quantité d’énergie arrivant a
la surface de la Terre.Le bilan radiatif de la Terre qui régule la température
nécessite, pour que la température soit en équilibre. que la même quantité
d’énergie arrivant au sommet de l’atmosphère soit ré-émise vers l’espace, no-
tamment en tant que rayonnement infrarouge tellurique.Tout écart a l’équi-
libre, sur le flux incident ou le flux sortant, engendre un changement de
climat vers une température terrestre plus faible ou plus élevée pour que le
bilan radiatif soit à nouveau équilibre.Les gaz a effet de serre interceptent
une partie des rayonnements telluriques et forcent donc la surface de la terre
à se stabiliser vers une température d’équilibre plus élevée.Comme on a déjà
dit, les aérosols absorbent et diffusent a la fois la lumière solaire (diffusion
et absorption) et le rayonnement infra-rouge (absorption). En contraste avec
les gaz a effet de serre, les particules d’aérosol peuvent donc influencer le flux
radiatif incident,comme le flux radiatif sortant.
3.1.2 Effets indirect
A tout ce qu’on déjà cité s’ajoute un phénomène plus complexe encore,
lié à la faculté de certains aérosols a servir de noyaux de condensation de
gouttelettes de nuage. La réflectivité des nuages est fonction du nombre de
gouttelettes : (plus elles sont nombreuses, plus les nuages seront réfléchis-
sants). Une augmentation de la concentration des particules d’aérosols dans
l’atmosphère serait susceptible d’augmenter la quantité d’énergie renvoyée
dans l’espace par des nuages devenus plus réfléchissants. Cet effet, appelle
effet indirect des aérosols, est très difficilement quantifiable.
Les analyses de l’évolution de la température terrestre ont conclu a une aug-
mentation de 0,3 a 0,6 °C depuis la 1ère
postindustrielle. Jusqu’à aujourd’hui,
l’incapacité à reproduire l’évolution de la température moyenne terrestre dans
le temps a l’aide des modèles de circulation générale (GCM) sur la base des
gaz a effet de serre uniquement a mené à considérer une incertitude plus
importante sur notre connaissance du forqage climatique dû a ces gaz a effet
de serre. Toutefois, lorsque l’on ajoute I’effet des aérosols, la modélisation de
l’évolution de la température proche de la surface de la Terre devient généra-
lement en accord avec les températures observées.Le forçage radiatif combiné
des aérosols et des nuages et ses impacts sur la dynamique atmosphérique
et le climat doivent donc encore être quantifies avec des modèles complexes
permettant de prendre en compte ces divers effets aux conséquences radia-
tives opposées. Il est clair que les aérosols d’origine anthropique induisent
globalement un contre-effet de serre et entreront donc probablement d’ici
peu dans le débat sur l’effet de serre, actuellement concentré sur les effets
des émissions de CO2.[1]
2021-2022 page 16

18. CHAPITRE 3. LE RÔLE DES AÉROSOLS UMP(FSO)
Figure 4 : Forçage direct des aérosols (source : IPCC)
L’effet indirect ou forçage indirect(Figure 4) des aérosols est défini comme
étant le processus par lequel les aérosols perturbent l’équilibre radiatif Terre-
Atmosphère par la modulation de l’albédo des nuages et de leur couverture.
Cet effet est qualifié d’indirect car il désigne l’effet des aérosols sur les proprié-
tés nuageuses, qui affectent à leur tour le climat. L’effet indirect est encore
difficilement quantifié, malgré des observations récentes. Parce que les aéro-
sols sont des noyaux de condensation pour la vapeur d’eau atmosphérique (ou
CCN=Cloud Condensation Nuclei), une plus grande concentration d’aérosols
dans l’atmosphère conduit à un plus grand nombre de gouttelettes dans les
nuages, qui sont alors plus petites. Cela augmente l’albédo des nuages et
donc diminue le flux solaire atteignant la surface terrestre (Premier effet
indirect, également appelé "effet Twomey"). D’autre part, les gouttelettes
étant plus petites, elles précipitent moins facilement, ce qui modifie la teneur
en eau liquide et l’épaisseur du nuage. En conséquence, la durée de vie du
nuage augmente. Ainsi, ce second effet indirect (ou "effet d’Albrecht") a pour
conséquence une modification de tout le cycle hydrologique.[1]
2021-2022 page 17

19. CHAPITRE 3. LE RÔLE DES AÉROSOLS UMP(FSO)
3.2 Impact des aérosols sur la santé
Une des conséquences les plus préoccupantes des teneurs importantes en
particules rencontrées dans les zones urbaines concernant leur impact sur
la Santé. De nombreuses études épidémiologiques ont mis en évidence une
vaste gamme de manifestations sanitaires, g court ou long terme, associée aux
concentrations des particules (PMlO, fumées noires...). En effet, de part leur
taille et leur capacité à suivre les lignes de courant de l’air, les particules d’aé-
rosols sont très facilement transportables dans les voies respiratoires. Clas-
siquement, les particules peuvent être séparées en trois fractions distinctes
en fonction de leur capacité à être transportées dans les voies respiratoires :
la fraction inhalable, précipitées sur la muqueuse du pharynx puis déglutie
(correspondant à la majorité des particules 100 µm > d >10 µm. La fraction
thoracique, qui pénètre jusqu’à l’étage trachéo-bronchique correspondant aux
particules de diamètre aérodynamique (10 µm > d > 1 µm) et la fraction res-
pirable pouvant pénétrer jusque dans les alvéoles pulmonaires (typiquement
les particules de diamètre inférieur à 1 µm). Les particules permettent donc
la pénétration dans les voies respiratoires de composés toxiques, comme cer-
tains acides ou hydrocarbures ayant des propriétés mutagènes et cancèrogènes
même à basses concentrations.. Au delà de la composition chimique des par-
ticules inhalées, les particules sont également susceptibles d’irriter les voies
respiratoires,favorisant par là même les échanges entre les polluants gazeux
et particulaires et les réseaux lymphatiques ou sanguins.Les conséquences de
ces échanges sur la Santé ont été clairement établies lors d’épisodes de pollu-
tion dans les grandes agglomérations urbaines. Des centaines de décès furent
attribues aux épisodes de pollution du début du siècle a Londres à l’origine
du mot smog utilisé pour caractériser a la fois le brouillard (Fog) et la fumée
(smoke) mais en réalité, toutes les villes industrielles étaient alors affectées
par des teneurs extrêmement élevée en SO2, et en particules.
A l’heure actuelle, les études épidémiologiques montrent qu’une augmen-
tation de la masse des PM10 de 10 µg 103
produirait une augmentation de
0,005 a 0.15 de la mortalité sur une population exposée lors d’épisodes de
pollution. Cette augmentation pourrait alter jusqu’à 0.005 dans le cas dune
exposition a long terme a des teneurs élevées de particules.[2]
2021-2022 page 18

20. CHAPITRE 3. LE RÔLE DES AÉROSOLS UMP(FSO)
3.3 Évolution du climat
Le climat est un système extrêmement complexe, régi par de multiples
interactions entre différents réservoirs (atmosphère, océan, hydrosphère, cryo-
sphère, biosphère...). Un très large spectre d’échelles de temps (de la journée
à la centaine de milliers d’années) et d’éspace (échelle locale, régionale ou
globale) y intervient.
D’après les deriners rapports scientifiques la température à la surface du
globe est supérieure d’environ 1,1 °C par rapport à la température enregis-
trée dans les années 1950(Figure 5)[5] à cause des aérosols et des GES car
Les écosystèmes sains peuvent assurer le un tière des mesures d’atténuation
nécessaires pour limiter la hausse de la température mondiale et les écosys-
tèmes endommagés libèrent du carbone au lieu de le stocker en engendrant
des hausses de température.[3]
Figure 5 : Variation de la température globale moyenne depuis 1950 à 2020 (Source : Le Monde)[5]
2021-2022 page 19

21. CHAPITRE 3. LE RÔLE DES AÉROSOLS UMP(FSO)
3.4 Conclusions
En conclusion, les résultats des études épidémiologiques, conduites dans
des contextes fort varies, au sein de populations différentes, convergent pour
attribuer aux particules fines une part de responsabilité dans la survenue
d’une vaste gamme d’effets sanitaires, dont certains peuvent être extrême-
ment sérieux. Mais ces études restent incomplètes et ne permettent pas encore
de définir des relations de cause a effets entre les conséquences sanitaires et
la concentration de particules, en particulier pour des expositions prolongées
a des teneurs moyennes de concentration. De plus, la mesure de l’exposition
totale des individus n’est pas triviale, puisqu’il est maintenant évident qu’une
grande partie de l’exposition résulte de la permanence dans les environne-
ments intérieurs (habitations, lieux de travail) ou des teneurs élevées sont
fréquemment rencontrées.
2021-2022 page 20

22. Chapitre 4
Solution peut-être efficace
4.1 La séparation de phase liquide-liquide
Les aérosols du noir de Carbone absorbent le rayonnement et leur force
d’absorption est influencée par les particules structures de mélange et com-
positions de l’enrobage. La séparation de phase liquide-liquide peut déplacer
noir de Carbone aux enrobage des particules organiques qui affectent la capa-
cité d’absorption, mais il n’est pas clair lequel conditions favorables à cette
redistribution. Ici, nous combinons observations de terrain, laboratoire ex-
périences et microscopie électronique à transmission pour démontrer que la
phase liquide-liquide la séparation redistribue le noir de Carbone des noyaux
de particules inorganiques aux enrobage organiques sous une large gamme
d’humidité relative. Nous constatons que le rapport de l’épaisseur de l’enro-
bage organique influence la rédistribution. Lorsque le ratio de H est inférieur
à 0,12 plus de 90% le noir de Carbone se trouve à l’intérieur des noyaux de sel
inorganique. Cependant, lorsque le rapport dépasse 0,24, la plupart des noirs
de Carbone est redistribué aux enrobage organiques, en raison d’un chan-
gement de son affinité pour les phases inorganiques et organiques. À l’aide
d’un modèle de calcul optique, nous éstimons que la redistribution du noir
de Carbone réduit l’effet d’amélioration de l’absorption de 28 à 34% . Nous
suggérons que le climat les modèles supposant une structure de particules
noyau-coquille surestiment probablement l’absorption radiative de aérosols
de noir de carbone d’environ 18%
· Le noir de Carbone (BC) est un type important de particules d’aérosol
absorbant la lumière.Les particules BC non seulement aggraver la pollution
de l’air et poser des risques importants pour la santé grand public, mais
aussi ils modifient le forçage radiatif atmosphérique et influencer le climat
mondial.Les derniers rapports scientifiques ont montré que la la structure de
21

23. CHAPITRE 4. SOLUTION PEUT-ÊTRE EFFICACE UMP(FSO)
mélange des particules BC(Black Carbon) influence fortement leur propriétés
optiques et leurs effets sur le climat.Par exemple, lorsque les particules du BC
sont recouvertes de composants d’aérosol secondaires (par exemple, nitrates,
sulfates et matières organiques secondaires), leur absorption de la lumière
s’améliore grâce à l’effet de lentille.Cependant, l’ampleur de l’effet de len-
tille reste très incertain en raison des variations des matériaux d’enrobage
et des structures de mélange variables entre le BC et les enrobage.À ce jour,
la plupart des instruments d’aérosols et des modèles climatiques supposent
que les particules du BC mélangées en interne ont un noyau-coque struc-
tures,alors qu’une telle hypothèse ne pouvait pas à elle seule expliquer de
manière adéquate les propriétés optiques mesurées sur le terrain de BC,par
exemple, la différence entre l’absorption renforcement du BC observé dans
l’atmosphère et le BC modélisé avec la structure core-shell peut atteindre
14 à 50% L’écart par rapport à l’approximation noyau-coque ( core-shell )
peut être largement attribué à l’état de mélange du BC et à sa distribution
en particules individuelles bien que la morphologie de chaque particule BC
ait également un effet très important.Fait intéressant, un récent étude en
laboratoire a suggéré que la distribution de BC à l’intérieur des particules
individuelles peuvent passer de la particule entière à l’enrobage organique
sous la séparation de phases liquide-liquide (LLPS) d’espèces organiques et
inorganiques lorsque l’humidité relative (HR) était inférieur à 90% ,Le mou-
vement de la position de BC en particules individuelles dues à la LLPS a
été appelée BC redistribution. Cependant, il manque des données de terrain
pour soutenir une telle déclaration. Alors que certaines particules de BC ont
jusqu’à présent ont été observés pour se distribuer dans les enrobage orga-
niques de particules dans l’environnement ambiant à l’aide d’un microscope
électronique.Des conditions favorisant la diffusion du BC les particules dans
les enrobage organiques ne sont pas claires et non élucidées.Les données de
plusieurs campagnes de terrain sur deux sites de fond typiques et sur un site
urbain au vent ainsi qu’en laboratoire expériences dans cette étude appuient
la conclusion montrant la redistribution du BC des noyaux inorganiques aux
enrobage organiques en raison de la LLPS. A notre connaissance, cette étude
est la première à fournir la preuve de la redistribution des particules de BC
en suspension dans l’air des noyaux inorganiques aux enrobage organiques
pendant le LLPS sous une large gamme de conditions d’humidité relative à
l’aide d’électrons de transmission microscopie (MET) et TEM cryogénique
(cryo-TEM) intégrant avec une chambre humide. De plus, un nouveau calcul
optique modèle a ensuite été utilisé pour quantifier la variation de BC d’ab-
sorption optique due à la redistribution du BC induite par le LLPS.
L’état de mélange et la répartition du noir de carbone de nombreux par-
2021-2022 page 22

24. CHAPITRE 4. SOLUTION PEUT-ÊTRE EFFICACE UMP(FSO)
ticules de BC avec une large gamme de tailles de 40 nm à 1.5 µm ont été
observé à la fois dans l’air de fond rural et montagne en l’été.la fraction nu-
mérique de BC-contenant les particules atteignaient 44 à 47% et la concen-
tration massique de BC était 1,23 ± 0,53 µg m−3
au site de montagne lors
de l’échantillonnage période. L’analyse de la trajectoire vers l’arrière indique
que ces BC les particules ont été principalement transportées par le vent en
milieu urbain dans les domaines pollué.Les particules contenant du BC ont
été classées en particules à mélange externe et particules mélangées en in-
terne plus de 90% des particules de BC étaient mélangées en interne avec des
aérosols secondaires à la fois dans l’air ambiant et dans l’air urbain.Ces par-
ticules contenant du BC mélangées à l’intérieur étaient normalement formé
par divers processus de vieillissement, y compris la coagulation, condensation
et réactions hétérogènes entre les particules population ou entre les particules
et les gaz.Pour mieux obtenir l’état de mélange des particules individuelles
à une certaine RH, le cryo-TEM intégrant une chambre humide a été appli-
qué pour observer les particules ambiantes collectées sous l’humidité relative
sélectionnée niveau.Ce résultat de sondage RH suggère que la plupart des
particules secondaires contenant du BC collectées dans le l’air de fond doit
être séparé en phases car l’humidité relative était souvent moins de 88% pen-
dant les périodes d’échantillonnage sur le terrain.Nous avons en outre obtenu
profils élémentaires de C, S et O à travers un secondaire typique particule
mélangée avec BC à l’aide du champ noir annulaire à angle élevé balayage
TEM (HAADF-STEM).Le constat est conforme à la conclusion des études
récentes selon laquelle particules à phases séparées comprenant le noyau inor-
ganique et un enrobage organique se produit couramment dans l’air ambiant.
Cependant, les particules BC-in-Icore étaient dominantes, représentant 88%
en nombre dans toutes les particules contenant du BC sur le site urbain au
vent.De plus, nous ont constaté que 75% des particules de BC étaient in-
crustées dans des particules avec LLPS dans l’air de fond mais seulement
32% dans le air urbain.Ces résultats indiquent que les particules de BC ont
tendance à se redistribuer à partir du sel inorganique noyaux en enrobage
organiques avec l’augmentation de la matière organique parce que les parti-
cules secondaires individuelles contiennent souvent plus matières organiques
suite au transport de particules de l’urbain vers l’arrière-plan air.Bien que
la condensation et la coagulation des aérosols puissent provoquent directe-
ment le mélange de certaines particules de BC dans les enrobage organiques
dans l’air.le changement significatif dans la distribution du BC à l’intérieur
les particules individuelles de l’air urbain à l’arrière-plan reflétaient la re-
distribution en noir de Carbone a été le processus majeur pour former une
abondance Particules BC-in-Ocoating. Dans les sections suivantes, nous ap-
profondissons quantifié comment la LLPS affecte la distribution du BC à
2021-2022 page 23

25. CHAPITRE 4. SOLUTION PEUT-ÊTRE EFFICACE UMP(FSO)
l’intérieur du particules individuelles(Figure 6)et(Figure 7).[4]
Figure 6 : Images typiques de microscopie électronique à transmission (MET) et TEM cryogénique (cryo-
TEM) de particules contenant du noir de Carbone(BC) avec différentes structures de mélange.
a. image TEM d’une particule BC mélangée à l’extérieur, BC dans une
particule riche en S (BC-in-Icore) et BC dans une particule d’enroabge orga-
nique (BC-in-Ocoating). Les modèles de mélange de particules contenant du
BC sont affichés dans les coins supérieurs droits des images TEM. Les agré-
gats de cercle noir, les cercles cyan et orange les anneaux représentent respec-
tivement l’nrobage du BC, riches en S et organiques. b. Images Cryo-TEM
de particules BC-in-Ocoating. Ces particules ont été exposées à conditions
atmosphériques avec différentes humidité relative (RH) = 75 ± 2 la particule
BC-in-Ocoating a disparu lorsqu’elle était à 95 ± 2% HR.
2021-2022 page 24

26. CHAPITRE 4. SOLUTION PEUT-ÊTRE EFFICACE UMP(FSO)
Figure 7 : Répartition du BC à l’intérieur des particules individuelles et nombre de fractions de
particules de BC
Pour confirmer davantage la redistribution de BC de noyaux inorganiques
en enrobages organiques (Figure 6) et sa dépendance à l’égard de la rapport
COT/DBC, nous avons réalisé une expérience en laboratoire pour observer
la distribution de BC à l’intérieur des particules individuelles. Ces individus
Des particules contenant du BC ont été générées à partir de deux suspensions
mixtes organiques/inorganiques/BC avec une masse sèche organique à inor-
ganique.les résultats de laboratoire montrent que les particules contenant du
BC dominées par des particules de BC-in-Ocoating ont un TOC plus élevé
(93 nm) que ceux dominés par les particules BC-in-Icore (17 nm).De plus,
le type dominant de les particules contenant du BC générées en laboratoire
passent de particules BC-in-Icore à des particules BC-in-Ocoating lorsque le
TOC/DBC le rapport passe de 0,04 à 0,34.Par combinant les données des
mesures en laboratoire et sur le terrain, nous concluons que la LLPS des com-
posés organiques/inorganiques secondaires les particules mélangées peuvent
faciliter la redistribution du BC dans la matière organique.L’enrobage du
noyau de sel inorganique avec le rapport TOC/DBC dépassant 0,24.Sur la
base de l’analyse TEM-EDS, nous avons estimé les rapports O/C de l’enro-
bages organiques à 0,43 ± 0,06 dans l’air ambiant,suggérant que la matière
organique dans l’enrobage avait une polarité relativement faible.Des études
antérieures ont montré que le noir de Carbone et les particules contenaient des
2021-2022 page 25

27. CHAPITRE 4. SOLUTION PEUT-ÊTRE EFFICACE UMP(FSO)
hydrocarbures saturés et insaturés, hydrocarbures aromatiques polycycliques
(HAP) et partiellement oxydés organiques par la condensation organique.[4]
Figure 8 : Enrobage roganique des aérosols BC (Source : Reid et Al)
4.2 Réduction de l’absorption radiative par
la rédistribution du BC
La variation de la distribution de BC dans les particules individuelles
effectivement modifie ses propriétés optiques telles que Eabs .Un Outil de si-
mulation de microscope électronique à BC (EMBS) a ensuite été utilisé pour
combiner avec l’approximation dipolaire discrète (ADD) pour les calculs op-
tiques des particules BC vieillies. Basé sur la distribution de BC à l’intérieur
des particules secondaires individuelles, nous avons déterminé trois types
de particules BC mélangées en interne (BC-in-Icore sans enrobage (modèle
noyau-coque de base), BC-in-Icore avec enrobage organique (modèle noyau-
coque à phases séparées) et BC-in-Ocoating (modèle redistribué) pour cal-
culer leur Eabs par rapport au BC noyau à 550 nm. Le modèle noyau-coque
de base et le modèle noyau-coque à phases séparées ont ensuite été classés
en deux types,respectivement.La structures de mélange : BC en le centre et
2021-2022 page 26

28. CHAPITRE 4. SOLUTION PEUT-ÊTRE EFFICACE UMP(FSO)
dans la zone excentrique des particules individuelles pour la modèle de base
core-shell et BC au centre et touchant l’interface entre les espèces organiques
et inorganiques pour le modèle noyau-coque à phases séparées. Les modèles
contenant un et deux Les particules BC ont été prises en compte dans le
calcul optique en raison de leur dominance dans les particules contenant du
BC,les enrobage organiques ont été supposés non absorbants avec un indice
de réfraction de 1,65.Eabs du modèle de base core-shell est de 2,35 à 2,44 à
550 nm, qui est légèrement inférieur à 2,57–2,64 de la phase séparée modèle
core-shell avec TOC à 80–81 nm.[4]
Figure 9 : schéma de la redistribution du BC et de la modification de l’absorption optique du BC après
le transport des particules
Le rapport COT/DBC détermine si les particules de BC peuvent être redistribuées dans dse enrobages
organiques à partir de noyaux de sel inorganique. Lorsque l’enrobage organique est non absorbant, la
lumière d’absorption des particules mélangées en interne contenant un et deux BC diminue de 28 à 34
Cela suggère que les matières organiques non absorbantes avec enrobage
ont peu d’effet sur l’absorption de la lumière de la base modèle core-shell.
Lorsque nous modifions la distribution de BC particules du noyau inorga-
nique au enrobage organique, l’Eabs diminue significativement de 2,57 à 2,64
pour la phase séparée modèle core-shell à 1,75-1,86 pour le modèle redistri-
bué.Cela implique que l’absorption optique du modèle redistribué réduit de
28 à 34% par rapport au core-shell à phases séparées, ce qui est supérieur à
la diminution de 20 à 30% signalée suivant le mouvement BC du centre vers
le bord de l’eau gouttelettes ou aérosols organiques.
Eabs augmenté calculé à partir des particules BC redistribuées par rapport
aux particules BC core-shell. Ce résultat inverse doit être attribuée au mo-
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29. CHAPITRE 4. SOLUTION PEUT-ÊTRE EFFICACE UMP(FSO)
dèle inapproprié de particules BC redistribuées utilisé dans cette étude qui
supposait que les particules BC étaient la coquille et sels inorganiques pour
être le noyau. Le BC redistribué adopté modèle est totalement différent des
particules BC vieillies dans l’air ambiant air.Sur la base des comparaisons
ci-dessus, nous confirmons que notre Eabs calculé de particules contenant du
BC est crédible car EMBS combiné avec ADD peut considérer divers struc-
tures de mélange compliquées des particules BC et calculer leur paramètres
optiques.Il convient de noter que Eabs pour BC dans la zone excentrique est
de 1,89 à 2,22 dans le core-shell de base et pour BC touchant l’interface entre
l’espèce organique et inorganique est de 2,38 à 2,61 dans le core-shell à phases
séparées.Ces deux résultats Eabs sont inférieurs que 2,66–2,81 et 2,67–2,76
pour BC au centre dans ce qui précède deux modéles mais réste supérieur à
1.75–1.86 pour la redistribution. Par conséquent, nous pouvons conclure que
l’absorption radiative des particules de BC dépend largement de la position
de BC dans les particules individuelles.le BC redistribue les particules repré-
sentent 59% en nombre des particules contenant du BC dans l’air ambiant.
Si l’on considère la structure de mélange réelle de Des particules contenant
du BC au lieu de la seule structure core-shell, l’écart d’absorption radiative
de BC entre la structure de mélange et la structure core-shell peuvent être
estimées en l’air ambiant. Basé sur Eabs,Nous avons obtenu que l’absorption
radiative du carbon noire dans l’air de fond est surestimée d’environ 18%
dans les modèles optiques qui supposent tous les BC mélangés en interne
particules pour être le modèle core-shell.Les conclusions ci-dessus mettre en
évidence le nouvel aperçu de la redistribution de Black Carbon grâce à la
LLPS d’espèces secondaires organiques et inorganiques et suggèrent la ré-
duction de l’absorption radiative du BC causée par le BC redistribution.
Compte tenu de la prévalence de LLPS dans les zones urbaines et l’air de
fond, les aérosols atmosphériques et les modèles climatiques devraient compte
du phénomène de redistribution du BC pour améliorer la les modèles actuels
de mélange BC et les prévisions climatiques.[4]
2021-2022 page 28

30. Chapitre 5
Conclusion
Les problèmes de pollution dans les atmosphères urbaines ne sont pas
uniquement liés à des hautes teneurs de gaz comme l’ozone ou les oxydes
d’azote, mais intéressent également les concentrations en particules d’aéro-
sols. Celles-ci sont généralement produites par condensation de gaz, et leur
nature est infiniment plus complexe que celles des polluants gazeux comme
les gaz à effet de serre. La régulation des teneurs en particules d’aérosol né-
cessite donc une bonne connaissance a la fois des émissions gazeuses, des
processus de transformation, ainsi que des mécanismes de lessivage de l’at-
mosphère. Ces connaissances ne sont pas toujours suffisantes pour prévoir les
effets sanitaires des particules, lesquels ne sont pas forcement bien évalués
par le contrôle de teneurs articulaires sur la base de leur concentration mas-
sique. Il n’éxiste à l’heure actuelle aucune indication mettant en évidence de
manière certaine une relation de cause à effet entre une propriété physique
ou chimique particulière des aérosols et leurs effets sur la Santé. La nature
indifférenciée des masses PM10 ou PM2.5 et la variété des sources qui y
contribuent laisse planer des doutes sur l’efficacité de la réglementation PM,
aussi sévère soit-elle. La mise en place de cette législation pourrait se révéler
coûteuse et il serait sans doute judicieux de pouvoir prendre en compte des
réalités locales dans la politique de contrôle de la qualité de l’air. Ceci est
l’autant plus important que les particules, comme d’ailleurs certains gaz pol-
luants, tels que les oxydes d’azotes, I’oxyde de carbone, ou certains composes
organiques volatils (solvants...), sont présents en quantités importantes dans
l’air intérieur. Seule l’évaluation, difficile, de l’éxposition totale des popula-
tions a un nombre de particules permettrait de mieux comprendre l’impact
des diverses sources et d’évaluer leurs effets.
Au niveau global, l’augmentation des teneurs en particules produit un refroi-
dissement significatif de la température de la Terre, susceptible de contreba-
lancer une partie de l’augmentation de température due aux teneurs crois-
29

31. CHAPITRE 5. CONCLUSION UMP(FSO)
santes de dioxyde de carbone et de méthane. Ce mécanisme (effet direct des
particules sur le climat), lié a la diffusion du rayonnement solaire par les
particules, est déjà mesurable au dessus de grandes agglomérations dans les
régions urbanisés.l’évaluation précise de l’impact des particules sur le bilan
radiatif de la Terre reste cependant très difficile à établir, en raison notam-
ment du caractère régional des effets. l’incertitude majeure concerne l’impact
des particules sur la réflectivité des nuages (effet indirect). La conjonction
des effets direct et indirect est susceptible de produire une altération du bilan
radiatif terrestre du même ordre de grandeur, mais de signe oppose a celle
produite par les gaz a effet de serre. Au regard de la complexité des proces-
sus mis en jeu pour comprendre l’impact des aérosols atmosphériques dans
l’environnement, il est clair que les liens entre la communauté scientifique et
les médecins, les législateurs et les autres acteurs de l’environnement devront
être renforces. Le développement des techniques de mesure mieux adaptées,
ainsi que des choix judicieux de monitorage des particules dans l’environne-
ment, pourront apporter des informations plus réalistes de la nature de la
pollution particulaire et de ses impacts.
La science peut trouver des solutions afin d’inverser l’accumulation des
GES dans notre atmosphère. C’est trop tôt pour le dire, par contre il est clair
que nous devons agir maintenant. C’est pourquoi il convient de revoir nos
habitudes on peut dire que la science ne peut pas être la seule solution car
en fin de compte le problème est politique et économique pour cette raison
on trouve les conventions internationales pour la limitation des émissions des
GES comme (L’accord de Paris pour le climat, protocole de Kyoto)
2021-2022 page 30

32. Bibliographie
[1] Auteur : Clémence Pierangelo , Thèse de doctorat Spécialité Méthodes
Physiques en Télédétection , Laboratoire de Météorologie Dynamique -
IPSL/CNRS (Ecole Polytechnique, Palaiseau),2005,https ://tel.archives-
ouvertes.fr/tel-00011661
[2] Auteur : ONU , Article Changements climatiques
, L’ONU et l’action climat, changement climatique
2022,https ://www.un.org/fr/climatechange/
[3] Auteur : Paolo Laj, Karine Sellegri , Dossier Scientifique LES AEROLS
ATMOSPHERIQUES : IMPACTS LOCAUX, EFFETS GLOBAUX ,Ré-
vue Française des Laboratoires, janvier 2003, N° 349
[4] Auteur : Jian Zhang, Yuanyuan Wang,Xiaomi Teng, Lei Liu,Yisheng
Xu,Lihong Ren, Zongbo Shi,Yue Zhang,Jingkun Jiang,Dantong
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