Recherche: Nouvelle méthode pour analyser les particules fines

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RechercheNouvelle méthode pour analyser les particules fines

La recherche remet en cause la doctrine selon laquelle les molécules contenues dans les poussières fines ne subissent plus de réactions chimiques.

Le promeneur qui sent l'odeur aromatique qui se dégage d'une forêt de conifères inhale de l'alpha-pinène.

Le promeneur qui sent l'odeur aromatique qui se dégage d'une forêt de conifères inhale de l'alpha-pinène.

Keystone

Des chercheurs de l'Institut Paul Scherrer (PSI) ont développé une nouvelle méthode pour analyser les particules fines. Elle leur a permis de réfuter la doctrine selon laquelle les molécules contenues dans les poussières fines ne subissent plus de réactions chimiques.

Le promeneur qui sent l'odeur aromatique qui se dégage d'une forêt de conifères inhale de l'alpha-pinène. Il s'agit de l'un des composés organiques volatils que contiennent les huiles des conifères. Il est présent également dans l'eucalyptus et le romarin.

Or sous l'action de certains radicaux, l'alpha-pinène se transforme dans l'atmosphère en d'autres composés appelés molécules organiques hautement oxydées. Certaines de ces molécules sont des substances réactives, parfois nocives.

Cela fait quelques années seulement qu'elles se trouvent dans la ligne de mire des chercheurs spécialistes de l'atmosphère. Avec des particules de poussière, et d'autres substances solides et liquides présentes dans l'air, elles forment des particules fines ou aérosols.

Les réactions continuent

«Jusqu'à maintenant, on pensait qu'une fois qu'elles se retrouvaient dans les particules fines, les molécules de ce type étaient protégées de transformations ultérieures», explique, André Prévôt du Laboratoire de chimie de l'atmosphère au PSI, cité vendredi dans un communiqué de l'institut.

Mais, comme les chercheurs viennent de le démontrer dans la revue Science Advances, ces molécules restent réactives: soit elles réagissent les unes avec les autres pour former de plus grandes molécules, soit elles se désintègrent en dégageant par exemple de l'acide formique.

Ce composé très répandu ne se retrouve pas seulement chez les fourmis et les orties, mais aussi dans l'atmosphère où il constitue un indicateur important de pollution de l'air.

Nouvel appareil de mesure

Les chercheurs du PSI ont été les premiers à analyser des composés chimiques directement dans les particules fines, sous conditions atmosphériques. Pour ce faire, ils ont utilisé la «chambre à smog» du PSI dans laquelle il est possible de simuler les processus qui ont lieu dans l'atmosphère.

Les chercheurs ont injecté une petite quantité d'alpha-pinène dans cette chambre et ont laissé le composé réagir avec de l'ozone. Durant 15 heures, ils ont observé ce qui se passait et identifié les composés chimiques qui se formaient et ceux qui finissaient par disparaître.

Ces observations ont été rendues possibles grâce à un appareil nommé spectromètre de masse à temps de vol avec une source électrospray extractive, développé en collaboration avec l'entreprise Tofwerk, à Thoune (BE), pour réaliser des mesures atmosphériques. Le nouvel appareil ionise sans fragmentation et permet de détecter chaque molécule séparément.

Mesures à Zurich

La nouvelle méthode d'analyse n'est pas seulement exploitable en laboratoire, elle peut aussi être utilisée directement sur le terrain. Durant l'hiver 2018/2019 et l'été 2019, des chercheurs du PSI s'en sont servi pour mesurer les particules fines présentes dans l'air dans la ville de Zurich.

Il s'est avéré qu'en été, les particules fines zurichoises étaient composées pour un bon tiers de produits de réactions de l'alpha-pinène et de molécules similaires. En hiver, en revanche, ce sont les émissions des installations de chauffage au bois et leurs produits de réaction qui dominent.

Les chercheurs ont planifié des campagnes de mesure en Chine et en Inde, où ils comptent mener des analyses pour identifier les molécules qui se forment dans une métropole de plusieurs millions d'habitants.

Ces observations contribuent également à améliorer les modèles de simulation, par exemple ceux qui portent sur la formation des nuages et la pollution atmosphérique, note encore le PSI.

(ats)

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