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Comprendre le devenir des composés organiques dans l'atmosphère est un enjeu majeur dans l'évaluation des impacts climatiques et sanitaires des émissions d'origines biotiques comme anthropiques. Ce travail propose une nouvelle approche analytique de la problématique en permettant d'accéder à la spéciation chimique à l'échelle moléculaire de la matière organique atmosphérique, notamment d'origine secondaire, simultanément en phases gazeuse et particulaire. L'objectif est de décrire la chimie multiphasique impliquée dans la formation et l'évolution des aérosols organiques secondaires (AOS) et d'améliorer la prise en compte des phénomènes de partition gaz/particules des composés organiques secondaires. Les phases gazeuse et particulaire sont simultanément prélevées, respectivement sur tubes d'adsorbant et sur filtres. La méthode adapte les techniques de dérivatisation des fonctions carbonylées et hydroxylées afin de les réaliser directement sur ces supports de prélèvement avant analyse des échantillons par thermo-désorption - chromatographie en phase gazeuse - spectrométrie de masse. La technique réduit l'utilisation de solvant, limite les pertes et contaminations et simplifie le traitement des échantillons. Potentiellement applicable à une large gamme de systèmes chimiques (précurseur/oxydant) et de type de sites (rural, urbain, trafic...), seront présentés ici les résultats de l'application de la méthode à l'étude de l'ozonolyse du limonène, l'un des terpènes les plus émis par la végétation à l'échelle globale et à fort rendement d'AOS.

National audience; Secondary Organic Aerosols (SOAs) are formed in the atmosphere by gas-to-particle conversion of oxygenated Semi-Volatile Organic Compounds (SVOCs). However, the community currently lacks data to describe these multiphase phenomena and assess their climate and health impacts. This analytical work intends to improve our understanding of SOA by an original study based on the development of a simultaneous sampling method for gaseous and particulate phases. Both phases are analyzed by the same sensitive and rapid analytical technique coupling thermal-desorption, gas chromatography and mass spectrometry (TD-GC-MS). The method involves derivatization of oxygenated SVOCs, in gas and particulate phases, on a solid support fitting with TD, to improve their analytical response and facilitate their identification. This work presents this development performed combining smog chamber experiments and the MEGAPOLI field campaign.; Les Aérosols Organiques Secondaires (AOS) sont formés dans l'atmosphère par conversion de gaz organiques en particules ; ils sont issus de l'oxydation en phase gazeuse de Composés Organiques Volatils (COV) précurseurs, menant à la formation de Composés Organiques Semi-Volatils (COSV) oxygénés se partageant entre les phases gazeuse et particulaire. La communauté manque actuellement de données pour décrire ces phénomènes multiphasiques et évaluer leurs impacts climatiques et sanitaires. Ce travail analytique se propose ainsi d'améliorer notre connaissance des AOS par une étude originale basée sur la mise au point d'une méthode de prélèvement simultané des phases gazeuse et particulaire et leur analyse par une même technique analytique sensible et rapide, le couplage thermo-désorption/chromatographie en phase gazeuse/spectrométrie de masse (TD-GCMS). La méthode consiste en une dérivatisation indispensable des COSV oxygénés, prélevés en phase gazeuse comme en phase particulaire, sur un support solide thermo-désorbable afin d'améliorer leur réponse analytique et de faciliter leur identification. Ce travail présente le développement réalisé à partir d'expériences en chambres de simulation atmosphérique - dont CESAM, chambre spécialement conçue pour l'étude des phénomènes multiphasiques - et de la campagne de terrain du projet européen MEGAPOLI.

Forest ecosystems affect air quality and climate, especially through the emissions and the reactions of biogenic volatile organic compounds (BVOCs) with the atmospheric oxidants, known to generate Secondary Organic Aerosols (SOAs). This work aims to improve our knowledge on the processes involved in biogenic SOA formation and fate. Two field campaigns have been conducted in the Landes forest. In a first step, the measurement site was characterized by a statistical study of local meteorological conditions. During these campaigns, complementary physical and chemical measurements have been carried out, implying measurements of fluxes and concentrations of particles, BVOCs and oxidants. The results evidenced nocturnal new particle formation, which is an original result as this process was usually only reported during daytime. The strong contribution of BVOCs (dominated by α- and β-pinene) ozonolysis to nocturnal new particle formation has been demonstated. Particle flux measurements suggested that particles are transfered from the canopy to the higher atmospheric surface layer. The comparison between ozone fluxes and a physical ozone deposition model also highlighted an ozone production source. This ozone production might be related to BVOC photooxidation., L’objectif de ce travail de thèse est d’améliorer l’état de nos connaissances sur les processus de formation et du devenir de l’AOS, en lien avec la réactivité des COVB avec les oxydants de l’atmosphère et en particulier l’ozone, en utilisant le potentiel de l’écosystème landais en tant que source d'AOS biogénique. Pour cela, des campagnes de terrain ont été menées sur un site de mesure en forêt landaise, écosystème particulièrement approprié pour l’étude de la formation et du devenir des AOS. Au cours de ces campagnes, différents paramètres physico-chimiques complémentaires ont été mesurés, tels que les concentrations et les flux de particules, d’oxydants et de COVB. Des épisodes nocturnes de formation de nouvelles particules ont été mis en évidence, ce qui constitue un résultat original car les évènements rapportés jusqu’ici dans la littérature étaient principalement diurnes. La contribution importante de l’ozonolyse des monoterpènes émis par les pins maritimes, dominés par l’α- et le β-pinène, à la formation nocturne de nouvelles particules a également été démontrée. Les mesures de flux de particules réalisées suggèrent que les particules formées au cours de la nuit sont transférées depuis la canopée vers les plus hautes couches de l’atmosphère. Une production d’ozone a également été démontrée par la comparaison des mesures de flux d’ozone à un modèle physique de dépôt. Cette source d’ozone pourrait être liée à la photooxidation des COVB