Améliorer la connaissance de l’impact des COV biogéniques et de leurs produits de dégradation sur le climat par des études théoriques, cinétiques, des expériences de laboratoire et de terrain.
Illustrations : Great Smoky Mountains National Park, formation d’aerosols à partir de COVs biogéniques
Matériel et méthodes
Techniques de laboratoire:
Technique cw-CRDS coupled to laser photolysis (worldwide unique).
High resolution spectrometers (2 GHz – 1.5 THz) of very high sensitivity.
Simulation chamber equipped with innovative optical detection methods (IBB-CEAS).
Laminar flow reactor allowing high amounts of aerosols to be sampled for further analyses
Atmospheric Chamber (DouAir) coupled to PTR-ToFMS, TD-GC/FID-MS, Chemical amplifier, SMPS
Atmospheric simulation chamber (Thalamos) allowing to investigate kinetics in a large range of temperature
Atmospheric Chamber (CHARME) coupled to PTR-ToFMS, TD-GC/FID-MS, SMPS, IBBCEAS, EC-QCL, THz spectrometer, for the study of VOCs reactivity and SOA formation
Development of a new cell with molecular beam coupled to discharge dedicated to the study of atmospherically relevant radicals
Fast flow reactor coupled to cw-CRDS, LIF and Mass spectrometry
Spectrometry from the UV to mid-IR for trace gas and aerosol measurements
Dispositifs déployables lors des campagnes de mesures:
Online TD-GC/FID-MS
PTR-ToFMS (Proton Transfer Reaction Time of Flight Mass Spectrometer) coupled to CHARON (CHemical Analysis of aeRosol ON-line)
HR-ToF-AMS (High Resolution-Time of Flight-Aerosol Mass Spectrometer)
Chemical Amplifier (peroxy radical measurements)
Mobile atmospheric Chamber (DouAir) coupled to PTR-ToFMS, TD-GC/FID-MS, Chemical amplifier
FAGE (Fluorescence Assay by Gaz Expansion) for measurement of OH, HO2, ROx and OH lifetime
Laser instruments for optical metrology of trace gas and aerosol (direct absorption spectroscopy, photoacoustic spectroscopy, laser heterodyne radiometer
BBCEAS instruments for HONO, NO3, NO2 and aerosols
Dispositif expérimental innovant au synchrotron SOLEIL :
Heterodyne receivers for high-resolution THz spectroscopy
coupling of a molecular beam to synchrotron radiation (Jet-AILES apparatus)
Multi-pass IRTF cell coupled with synchrotron radiation.
Coupling of an atmospheric simulation chamber to a mass spectrometer using synchrotron radiation for photo-ionisation (PIMS).
Coupling of a fast flow reactor to PIMS.
Campagne de mesures :
Field campaigns within the MISTRAL/ChArMeX (Chemistry-Aerosol Mediterranean Experiment) program: Corsica (Summer 2013), Cyprus (2015-2017)
Field campaigns in the Landes Forest (France): LANDEX (the LANDes Experiment, summer 2017) and CERVOLAND (Caractérisation des Emissions et de la Réactivité des Composés organiques VOlatils en forêt des LANDes, summer 2018)
COBIACC (Campagne d’observation intensive des aérosols et précurseurs à Caillouël-Crépigny) campaign in France (Summer 2019)
Comparaisons expérimentales et de contrôles :
Intercomparison at the French CESAM chamber of different instruments developed to quantify HONO (NitroMAC/LISA, IBBCEAS/LPCA and QCL absorption/PC2A).
Intercomparison of two new instruments to measure OH reactivity (FAGE and laser photolysis and Comparative Rate Method)
Intercomparaison of instruments (FAGE, Chemical Amplifier, CIMS) to measure ROx (OH, HO2, RO2) radicals
Etudes en cours et résultats
Cinétique des réactions d’oxydation de COV biogéniques (limonène, aromatiques oxygénés, composés furaniques…), en phase homogène et en phase hétérogène : étude de la formation d’aérosols organiques secondaires (AOS). Techniques de caractérisation d’AOS
Spectroscopie des COV aromatiques oxygénés et furaniques précurseurs d’AOS depuis les micro-ondes jusqu’au domaine infrarouge lointain. Etude en CSA de leur réactivité avec les principaux oxydants atmosphériques et de leur capacités à produire des AOS. Identification des intermédiaires réactionnels. Analyse des propriétés d’hygroscopicité des AOS formés
Dégradation de l’isoprène : étude en chambre de simulation, couplée au synchrotron SOLEIL
Spectroscopie IR (banque de données) en phase gaz de COV biogéniques appliquée aux (mono)terpènes, à leurs produits d’oxydation et de décomposition (feux de biomasses).
Mesure du spectre d’absorption du radical CH3O2 dans le proche infrafouge par photolyse laser/cw-CRDS en vue de sa quantification. Application à des mesures de constantes de vitesse impliquant ce radical et d’autres radicaux peroxyles
Recherche du spectre rotationnel de molécules halogénées (telles que CH2IBr et INO), précurseurs supposés d’aérosols troposphériques
Métrologie spectroscopique de trace de gaz d’isoprène. Développement d’un instrument laser à l’étude pour effectuer des mesures sur le terrain de l’isoprène à l’état de trace
Intercomparaison des outils CA (Chemical Amplifier), ROxLIF (ROx Laser-Induced Fluorescence) et SAMU (Spectromètre de masse Aéroporté Multi-espèces) pour la mesure des radicaux peroxyles (HO2+RO2) dans l’atmosphère : Tester la fiabilité des outils de mesure des radicaux atmosphériques.
Campagne CHARMEX (été 2013) : mesure des COV Oxygénés et étude de la réactivité du carbone organique gazeux en zone méditerranée (quantification des précurseurs biogéniques et anthropiques et des COV secondaires)
études en phase gazeuse les mécanismes de microhydratation sur divers monoterpènes biogéniques (perrylaldehyde, myrtenal, verbenone, sabinène)
Campagne LANDEX (été 2017) et CERVOLAND (été 2018) : caractériser les COV biogéniques en forêt des Landes, leurs concentrations et plus particulièrement leur réactivité avec les différents oxydants atmosphériques. Identifier les principaux précurseurs de la formation des AOS biogéniques.
Campagne COBIAC (été 2019) : comprendre l’impact des vagues de chaleur sur la composition et la réactivité de l’atmosphère, et notamment le rôle des COVs biogéniques.
Vertical concentration profil of GHGs using ground-based LHR measurements
Illustrations : Correlation plot of the OH reactivity measurements from the CRM (SAGE) and pump-probe instruments (PC2A) as a function of NO mixing ratios (top) and as a function of the ratio of VOC reactivity to NOx reactivity (bottom).
Typical concentration-time profiles obtained for guaiacol (PTR-ToF-MS) and SOAs (SMPS; measured and corrected for wall losses). Experiment guaiacol #10 (initial mixing ratios: guaiacol (276 ppb; 1429 µg m-3); NO2 (750 ppb) and O3 (500 ppb).
Sélection de publications
LPCA
Infrared spectroscopy of methoxyphenols involved as atmospheric secondary organic aerosol precursors: gas-phase vibrational cross-sections, A. Cuisset, C. Coeur, G. Mouret, W. Ahmad, A. Tomas, O. Pirali, Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer, 179, 51-58, 2016.
High-accuracy and high-sensitivity spectroscopic measurement of dinitrogen pentoxide (N2O5) in an atmospheric simulation chamber using a quantum cascade laser (cover paper). H. Yi, T. Wu, A. Lauraguais, V. Semenov, C. Coeur, A. Cassez, E. Fertein, X. Gao, W. Chen, Analyst 142, 4638–4646.
Full Conformational Landscape of 3-Methoxyphenol Revealed by Room Temperature mm-wave Rotational Spectroscopy Supported by Quantum Chemical Calculations, A. Roucou, D. Fontanari, G. Dhont, A. Jabri, C. Bray, F. Hindle, G. Mouret, R. Bocquet, A. Cuisset, CHEMPHYSCHEM, 19, 1572–1578, 2018.
Jet-cooled rovibrational spectroscopy of methoxyphenols using two complementary FTIR and QCL based spectrometers, P. Asselin, J. Bruckhuisen, A. Roucou, M. Goubet, M. A. Martin-Drumel, A. Jabri, Y. Belkhodja, P. Soulard, R. Georges, A. Cuisset, Journal of Chemical Physics, 151, 194302, 2019
Secondary organic aerosol formation from the gas-phase reaction of guaiacol (2-methoxyphenol) with NO3 radicals, L. Meng, C. Coeur, L. Fayad, N. Houzel, P. Genevray, H. Bouzidi, A. Tomas, W. Chen, Atmospheric Environment, 240, 117740, 2020
Neeman, E.M., Dréan, P., Huet, T.R.,The structure and molecular parameters of camphene determined by Fourier transform microwave spectroscopy and quantum chemical calculations, (2016) Journal of Molecular Spectroscopy, 322, 50-54.
Neeman, E.M., Avilés Moreno, J.R., Huet, T.R., The gas phase structure of α-pinene, a main biogenic volatile organic compound, J. Chem. Phys., 147 (21), 2017
Bteich, S., Goubet, M., Motiyenko, R.A., Margulès, L., Huet T.R., Vibrational dynamic and spectroscopic molecular parameters of trans-Methylglyoxal, a gaseous precursor of secondary organic aerosols., J. Mol. Spectrosc. 348, 124, 2018
L. Zou, R.A. Motiyenko, L. Margulès and E.A. Alekseev. » Millimeter-wave emission spectrometer based on direct digital synthesis », Rev .Scien .Inst 91, 063104, 2020
SAGE
Development and validation of a THermALly regulated AtMOSpheric simulation chamber (THALAMOS). A versatile tool to simulate atmospheric processes, N. Osseiran, M.N. Romanias, V. Gaudion, M. Angelaki, V.C. Papadimitriou, A. Tomas, P. Coddeville, F. Thévenet, Journal of Environmental Sciences, 95, 141 – 154, 2020.
Water vapor does not catalyze the reaction between methanol and OH radicals, W. Chao, J. Lin, K. Takahashi, A. Tomas, L. Yu, Y. Kajii, S. Batut, C. Schoemaecker, C. Fittschen, Angewandte Chemie International Edition, 58, 5013 – 5017, 2019 (Hot paper).
The reaction of OH with CH3OO is not a major source of atmospheric methanol, R.L. Caravan, M. Anwar H. Khan, J. Zádor, L. Sheps, I.O. Antonov, B. Rotavera, K. Ramasesha, K. Au, M.-W. Chen, D. Rösch, D.L. Osborn, C. Fittschen, C. Schoemaecker, M. Duncianu, A. Grira, S. Dusanter, A. Tomas, C.J. Percival, D.E. Shallcross, C.A. Taatjes, Nature Communications, 9, 4343, 2018.
Effects of Criegee intermediate and OH-radical scavengers on the formation of new particles in the ozonolysis of limonene, W. Ahmad, C. Coeur, A. Cuisset, P. Coddeville, A. Tomas, Journal of Aerosol Science, 110, 70 – 83, 2017.
PC2A
Intercomparison of the Comparative Reactivity Method (CRM) and Pump-Probe technique for measuring total OH reactivity in an urban environment, R. F. Hansen, M. Blocquet, C. Schoemaecker, T. Léonardis, N. Locoge, C. Fittschen, B. Hanoune, P. S. Stevens, V. Sinha, S. Dusanter, Atmospheric Measurement Technique, 8 (10), 4243 (2015)
The Absorption Spectrum and Absolute Absorption Cross Sections of Acetylperoxy Radicals, CH3C(O)O2 in the near IR, M. Rolletter, E. Assaf, M. Assali, H. Fuchs, C. Fittschen, Journal of Quantitative Spectroscopy & Radiative Transfer, 245, 106877 (2020)
ROOOH: A missing piece of the puzzle for OH measurements in low NO environments?, C. Fittschen, M. Al Ajami, S. Batut, V. Ferracci, S. Archer-Nicholls, A. Archibald, C. Schoemaecker, Atmospheric Chemistry and Physics, 19, 349-362 (2019)
Experimental and Theoretical Investigation of the Reaction of RO2 Radicals with OH Radicals: Dependence of the HO2 Yield on the Size of the Alkyl Group, E. Assaf, C. Schoemaecker, L. Vereecken, C. Fittschen , International Journal of Chemical Kinetics, 50, 670-680 (2018)
