A l'émission et plus encore dans l'atmosphère libre, les composés organiques sont de nature très variée et présents en très faibles concentrations (ppm à sub-ppt). Les outils utilisés pour leur analyse doivent donc être sensibles et spécifiques. Le critère de spécificité peut être satisfait par des méthodes de chromatographie, et par utilisation de la spectrométrie de masse. La sensibilité est classiquement obtenue par des prélèvements qui permettent d'accumuler de la matière. En raison de la réactivité des composés organiques dans l'atmosphère, les prélèvements présentent deux inconvénients: 1/ les composés peuvent se dégrader (ou être produits) au cours de l'échantillonnage, 2/ certaines cinétiques de chimie atmosphérique sont plus rapides que les prélèvements. Pour lever ces difficultés, nos travaux visent à développer des méthodes d'analyse directes ou à développer des méthodes de prélèvement spécifique.
Ces développements instrumentaux utilisent la spectrométrie de masse associée à de nouvelles sources d'ionisation et contribuent au développement de dispositifs de prélèvements et des transferts des composés du préleveur vers l'analyseur. Les performances des différents éléments de la chaîne de mesure (prélèvements - transferts des composés du préleveur vers l'analyseur) sont individuellement étudiées et calibrées à l'aide de dispositifs de laboratoire simulant les conditions (température, pression, concentration…) à l'émission et en atmosphère libre. Les composés ciblés sont des composés susceptibles de jouer un rôle déterminant sur la qualité de l'air (dioxines, HAPs, furanes, PCBs,…), le climat et la chimie atmosphérique (COV Composés oxygénés, terpènes, aromatiques, AOS).
La méthodologie de mesure en temps réel des dioxines, furanes, PCB et HAP, met en jeu un spectromètre de masse constitué d’un piège à ions fonctionnant avec un mode opératoire exclusif par Transformée de Fourier (FTQIT-MS). Un prototype a notamment été conçu et développé au laboratoire. L'étape de prélèvement satisfait la fonction d'accumulation sélective des polluants sans artéfact. Cette étape constitue un mini procédé physico-chimique de mesure mettant en jeu l'adsorption et la thermo-désorption par divers matériaux poreux de type zéolithique.
En raison de l’évolution rapide des COV et des AOS étudiés en chambre de simulation, l'analyse en ligne est impérative. Dans cet objectif, un "Thermal Desorption Atmospheric Pressure Ionisation Aerosol Mass Spectrometer" (TD-API-AMS) a également été développé et validé par plusieurs expériences de simulation de réactivité, mais pour des concentrations 10 à 100 fois plus élevées que celles rencontrées dans l’atmosphère.
De plus, un nouveau développement analytique permettant d'avoir une vision globale de la composition organique de l'AOS a été mis au point. La vision d'ensemble est obtenue par quantification des fonctions chimiques (acides organiques, carbonylés, alcools…) présentent dans l'AOS. L'analyse utilise le mode "perte de neutre" d'un triple quadripôle. Cette technique a l’inconvénient d’être "off-line", mais l’avantage de fournir des informations quantitatives sur le niveau d'oxydation global de l'OAS. Elle est donc complémentaire à l'utilisation du TD-API-AMS. |
