Academic literature on the topic 'Pollution à l'ozone'

Des études de scénarios ont été réalisées par simulations numériques sur l'évolution diurne de l'ozone dans la région d'une agglomération. L'objectif de ce travail a consisté à mettre en évidence les tendances exercées par quelques-uns des nombreux facteurs susceptibles d'influencer l'évolution des champs de concentration d'ozone au cours d'une journée, au niveau des localités se trouvant directement sous le vent d'une zone urbaine. Plus particulièrement, les études se sont portées sur les répercussions engendrées sur l'ozone par les variations que peut subir la couche limite atmosphérique dans son évolution journalière, sous l'influence de différents paramètres. Ces derniers sont : la stabilité thermique matinale, la hauteur initiale de la couche d'inversion synoptique, le gradient thermique de l'atmosphère libre et le phénomène d'évaporation. Les conséquences pouvant résulter d'une réduction exclusive des émissions urbaines d'oxyde d'azote ont aussi été examinées. Les simulations ont été effectuées pour des conditions météorologiques anticycloniques, typiques des périodes d'été, propices au développement de la pollution photo-oxydante. Parallèlement, des études numériques en situation de réacteur homogène fermé ont été réalisées afin d'analyser individuellement l'influence de certains paramètres sur l'évolution chimique de l'ozone. Ces paramètres sont : l'éclairement solaire, l'humidité, la température et le rapport des concentrations des composés organiques volatils et des oxydes d'azote. Enfin, des simulations numériques ont été entreprises afin de déterminer les effets du micromélange au voisinage d'un site urbain, c'est-à-dire sur l'impact des fluctuations de concentrations engendrées par la turbulence sur le taux de réaction moyen des espèces. Cette étude, à caractère fondamental, a été réalisée dans le cadre d'une couche limite atmosphérique considérée dans un état neutre et stationnaire. Les processus chimiques sont uniquement assimilés au cycle de Chapman, les espèces réactives prépondérantes au voisinage d'une zone urbaine étant les oxydes d'azote et l'ozone.

Les composés organiques volatils biogènes (COVb), majoritairement émis par la végétation, favorisent la pollution à l’ozone en présence d’oxydes d’azote (NOx). En région PACA, les formations arbustives méditerranéennes (ou matorrals) occupent une grande surface et sont fortement émettrices de COVb. Cependant, elles étaient mal décrites dans le modèle CHIMERE qui sert à la prédiction de la pollution à l’ozone. L’objectif de ce travail a été d’améliorer leur prise en compte en s’intéressant aux principaux paramètres de la modélisation des émissions de COVb : la répartition des espèces, leurs biomasses foliaires et leurs facteurs d’émission. D’abord, la composition floristique des matorrals a été étudiée in-situ, afin d’établir une typologie basée sur les espèces dominantes qui a servi de référence pour cartographier les matorrals par classifications supervisées d’images satellites. Ensuite, des méthodes non destructives d’estimation de la biomasse foliaire ont été mises au point afin d’obtenir les estimations ponctuelles nécessaires à la réalisation de cartes de variabilité spatiale de la biomasse foliaire des principales espèces. Par ailleurs, à partir d’une synthèse bibliographique et de mesures in-situ des émissions de COVb, il a été possible d’améliorer les facteurs d’émission des principales espèces arbustives, mais également de montrer que la saison et le type de substrat influencent les émissions de monoterpènes de Cistus monspeliensis, une espèce arbustive très répandue en région méditerranéenne. Enfin, nous avons testé l’influence de données affinées pour les matorrals, pour la prévision des émissions de COVb et de la pollution à l’ozone avec le modèle CHIMERE. Les améliorations apportées induisent une augmentation des émissions de COVb (+6 à +10%), qui se répercute sur la production d’ozone (+2 à +8%). L’utilisation d’une formation type par département semble donner des résultats similaires à ceux qui sont obtenus en prenant en compte une variation kilométrique des matorrals. La présence de NOx étant indispensable pour la production d’ozone, la variation de la concentration d’ozone est donc essentiellement observée dans la zone Berre-Aix-Marseille<br>Biogenic volatile organic compounds (BVOC), mainly emitted by vegetation, contribute to ozone pollution in presence of nitrogen oxides (NOx). In the PACA region, shrublands cover large areas and are strong BVOC emitter. However, they were poorly accounted in the chemistry-transport model CHIMERE used for ozone pollution forecast. This study aims to improve their integration in CHIMERE through three main components: the spatial distribution of the main shrub species and of their foliar biomasses and updated of emission factor. First, species composition of shrubland was studied in order to derive a typology based on dominant species. This typology was used to map shrublands using supervised classifications of remote sensing data. Second, non-destructive methods for foliar biomass estimation were defined. Local estimations of foliar biomass were carried out and used to map the main species biomass spatial variability. Then, emission data available in literature were reviewed and summarized in order to improve emission factor data. Besides, measurement carried out on field showed significant season and soil effect on monoterpene emissions of Cistus monspeliensis, a widespread shrub in Mediterranean area. Finally, the effect of shrubland refinement in BVOC emissions and ozone forecast was test in CHIMERE. It appears that shrubland refinement lead to increase of BVOC emission (+6 to +10%) resulting in increased ozone production (+2 to +8%). One shrubland per administrative department seems to give similar results to those obtained using a gridded variability of shrublands at 1Km scale. COVb need to be mixed with NOx to produce ozone, therefore the variation of ozone level is mainly observed in the Berre-Aix-Marseille area

L'ozone est aujourd'hui un des acteurs majeurs de la pollution de l'air. Engendré par les activités humaines, sa forte réactivité et sa chimie complexe lui confèrent un rôle essentiel tant à l'échelle locale que globale via les phénomènes de transport à longue distance. La mesure des concentrations atmosphériques en ozone est généralement effectuée par des analyseurs dont le coût et les contraintes d'installation et d'utilisation en limitent le nombre. La technique d'échantillonnage passif d'un prix de revient très peu élevé permet une large couverture de la zone a étudier et, donc, de déterminer la distribution des teneurs en ce polluant pour une période donnée. La mise au point d'une méthode d'échantillonnage de l'ozone par tubes à diffusion et son application sur le terrain constituent l'objectif essentiel de nos recherches. Deux méthodes chimiques de captage spécifique de l'ozone sont sélectionnées, méthodes "au nitrite" et "au DPE" sur filtre imprégné de solution réactive. Ces protocoles opératoires sont évalués par échantillonnage actif en prenant comme référence l'analyseur UV. C'est la méthode au DPE qui est retenue et optimisée. Une chambre d'exposition des tubes à des atmosphères contrôlées en vitesse de vent, température, humidité et concentration en ozone est conçue afin d'évaluer l'influence de ces paramètres lors d'un prélèvement dans l'environnement. L'étalonnage des tubes est réalisé dans l'enceinte et le coefficient de diffusion de l'ozone, inexistant dans la littérature, est déterminé. Une application sur le terrain dans la région Nord-Pas-de-Calais est effectuée sur des sites de surveillance de la qualité de l'air équipés d'analyseurs d'ozone. Les résultats issus des tests en laboratoire permettent d'obtenir un étalonnage satisfaisant des tubes sur le terrain. Une campagne de mesure à l'aide des tubes est menée dans la ville de Béthune. L'interprétation des résultats permet de distinguer une zone de plus grande concentration en ozone au nord de la ville, justifiant l'implantation d'une nouvelle station de mesure.

L'importance des relations entre la météorologie et la pollution atmosphérique justifie l'intérêt porté sur le rôle de l'îlot de chaleur urbain vis à vis de la persistance nocturne de l'ozone en milieu urbain. Lorsque les journées sont propices à d'importantes concentrations d'ozone, les agglomérations de la région observent une dynamique journalière de l'ozone différente de celle observée en milieu rural. L'étude est menée sur les villes de Tours et d'Orléans où les observations de Lig'Air ont révélé une persistance nocturne de l'ozone alors que les concentrations baissent plus rapidement en périphérie. Ce phénomène est remarquable pendant les journées anticycloniques peu ventilées. La région Centre est un terrain d'étude privilégié pour l'ozone en raison de sa situation au sud-ouest de l'Ile-de-France riche en précurseurs de l'ozone. Lorsque le flux est d'origine continentale, la région Centre se retrouve alors sous l'influence du panache parisien.

La thèse s'est inscrite dans le développement du service d'observation PAES (Pollution Atmosphérique à l'Échelle Synoptique), réseau de stations d'altitude, dédié à la mesure à long terme de l'ozone et de ses principaux précurseurs gazeux. La représentativité spatiale et temporelle a été évaluée grâce à l'analyse des données de surface comparées à des mesures aéroportées (MOZAIC) et satellitaires (MOPITT) ; les stations d'altitude s'avèrent capables de suivre les changements globaux de la composition de l'atmosphère et, dans une certaine mesure, sont représentatives de la variabilité de la troposphère libre malgré l'influence de la surface. Un bilan de la qualité de l'air en Europe de l'Ouest, depuis les années 1990 a été dressé à partir des données d'ozone et de CO de PAES et de différents réseaux français et européens. Enfin, l'analyse couplée des données d'observation obtenues pendant la campagne de terrain PIC 2005 (13 juin - 7 juillet 2005 autour du Pic du Midi) et de simulations (Méso-NH) a permis notamment de comprendre le cycle diurne inversé de l'ozone observé dans des climatologies issues de certaines stations d'altitude. Le rôle du transport à l'échelle synoptique et des échanges entre couche limite et troposphère libre sur la mesure en altitude a été montrée dans l'étude détaillée de l'épisode de pollution du 23 juin 2005<br>The framework of this PhD work is the development of the PAES network (Atmospheric Pollution at Synoptic Scale), devoted to ozone and CO measurements at high-altitude sites in France. The spatial and temporal representativity of high surface station has been evaluated, in comparisons with airborne (MOZAIC) and satellite (MOPITT) data. Monitoring the atmospheric changes turns out to be possible from surface data. High altitude stations also appear to be to some extent representative of the variability of the free troposphere despite the influence of the surface. The air quality over Western Europe and its evolution since the 1980s have been portrayed through CO and ozone data from PAES and other French and European networks. Finally, associating observations during the PIC 2005 field campaign (June 13th - July 7th 2005 around the Pic du Midi) and modeling (Méso-NH) allows the understanding of the reversed diurnal cycle observed in climatologies from some high altitude stations. Specific study about the June 23th 2005 underlines the role of the transport at synoptic scale and of the boundary layer - free troposphere exchanges on the variability of air composition at high-altitude sites

La thèse s'est inscrite dans le développement du service d'observation PAES (Pollution Atmosphérique à l'Échelle Synoptique), réseau de stations d'altitude, dédié à la mesure à long terme de l'ozone et de ses principaux précurseurs gazeux. La représentativité spatiale et temporelle a été évaluée grâce à l'analyse des données de surface comparées à des mesures aéroportées (MOZAIC) et satellitaires (MOPITT) ; les stations d'altitude s'avèrent capables de suivre les changements globaux de la composition de l'atmosphère et, dans une certaine mesure, sont représentatives de la variabilité de la troposphère libre malgré l'influence de la surface. Un bilan de la qualité de l'air en Europe de l'Ouest, depuis les années 1990 a été dressé à partir des données d'ozone et de CO de PAES et de différents réseaux français et européens. Enfin, l'analyse couplée des données d'observation obtenues pendant la campagne de terrain PIC 2005 (13 juin - 7 juillet 2005 autour du Pic du Midi) et de simulations (Méso-NH) a permis notamment de comprendre le cycle diurne inversé de l'ozone observé dans des climatologies issues de certaines stations d'altitude. Le rôle du transport à l'échelle synoptique et des échanges entre couche limite et troposphère libre sur la mesure en altitude a été montrée dans l'étude détaillée de l'épisode de pollution du 23 juin 2005.

Les mesures de l'ozone en surface ne sont pas suffisantes pour comprendre les mécanismes de formation de l'ozone dans la partie basse de la troposphère. Au cours de cette thèse, nous avons utilisé les instruments de la station QUALAIR, située à Paris, qui permettent d'obtenir des mesures de profils verticaux d'ozone ainsi que des mesures de dynamique atmosphérique et de colonnes intégrées de NO2 sur les premiers kilomètres de l'atmosphère. Une première approche statistique, à partir de quatre années de mesures consécutives de LIDAR ozone (2011-2014), a permis de comprendre les mécanismes responsables du gradient vertical et de la variabilité saisonnière de l'ozone à Paris. Afin de mieux évaluer l'influence du transport sur la variabilité spatio-temporelle de l'ozone, un deuxième travail a consisté à étudier les résultats d'une campagne instrumentale, organisée à Paris, et durant laquelle des mesures en continu d'ozone, de champs de vent et de turbulence dans la couche limite atmosphérique ont été réalisées. Ce travail a permis d'étudier l'impact de la réincorporation de la couche résiduelle sur l'évolution de l'ozone en surface à l'échelle locale. De plus, un modèle lagrangien de dispersion de particules (FLEXPART-WRF) a été utilisé afin d'évaluer l'impact du transport nocturne d'une couche appauvrie en ozone sur la variabilité de l'ozone en surface à l'échelle régionale. Enfin, le développement d'un modèle de chimie-transport à une dimension (PACT 1D) a permis de quantifier l'influence du transport vertical et de la chimie sur l'évolution de l'ozone dans la couche limite au cours de la journée<br>Surface ozone measurements are not sufficient to understand the mechanisms of ozone formation in the lower troposphere. In this study, we have used instruments from the QUALAIR station, located in Paris center, that can measure vertical profiles of ozone, atmospheric dynamics parameters, and integrated contents of NO2 in the lowermost troposphere. First, a statistical analysis, using four years of ground based ozone LIDAR measurements (2011-2014), is done to understand the mechanisms responsible for the vertical gradient and the seasonal cycle of ozone in Paris. Then, in order to better assess the influence of transport on the spatial and temporal evolution of ozone, we focus on the results obtained from an instrumental campaign, organized in Paris, and during which continuous measurements of ozone, wind and turbulence in the atmospheric boundary layer were performed. The results show the impact of the entrainment of the residual layer into the mixed layer on the surface ozone variability in the morning at the local scale. A Lagrangian particle dispersion model (FLEXPART-WRF) is used to better assess the impact of the nocturnal transport of a clean ozone layer via nocturnal low level jets from Paris on the surface ozone evolution at the regional scale. Finally, a one dimensional chemical transport model (PACT 1D) is used to quantify the influence of vertical transport versus photochemistry on the evolution of boundary layer ozone during daytime

Des études épidémiologiques récentes suggèrent que certains polluants atmosphériques jouent un rôle dans le développement et la progression de l'insulino-résistance, associée au diabète de type 2. L'ozone, un polluant photochimique majeur des zones urbaines, est associé t à des concentrations augmentées de glucose et d'insuline plasmatiques à jeun, cependant de nombreux aspects de cette association restent à élucider. En utilisant une concentration réaliste, représentative des pics de pollution (0,8 ppm), nous avons démontré que l'exposition de rats à de l'ozone induit une insulino-résistance systémique et un stress oxydant, associé à un stress du réticulum endoplasmique (RE), une activation de JNK et donc, une perturbation du signal insulinique dans le muscle. Les lavages broncho-alvéolaires réalisés chez des rats exposés à l'ozone, reproduisent ces effets sur des myotubes C2C12, suggérant que des médiateurs pulmonaires toxiques sont responsables de ce phénotype. Des prétraitements avec le chaperon chimique acide 4-phénylbutyrique, l'inhibiteur de JNK SP600125, ou l'antioxydant N-acétylcystéine préviennent l'insulino-résistance, démontrant que l'ozone induit séquentiellement un stress oxydant, un stress du RE et une activation de JNK, entraînant une perte de la sensibilité à l'insuline dans le muscle. Notre étude est la première à montrer que la pollution à l'ozone provoque le développement de l'insulino-résistance, suggérant qu'elle pourrait accélérer la progression du diabète. Nous proposons ainsi un mécanisme liant exposition à des polluants et augmentation de l'incidence des maladies métaboliques<br>A growing body of evidence suggests that exposure to traffic-related air pollution is a risk factor for type 2 diabetes. Ozone, a major photochemical pollutant in urban areas, is negatively associated with fasting glucose and insulin concentrations but most aspects of this association remain to be elucidated. Using an environmentally realistic concentration (0.8 ppm), we demonstrated that exposition of rats to ozone induced whole body insulin resistance and oxidative stress, with associated endoplasmic reticulum (ER) stress, JNK activation and disruption of insulin signaling in skeletal muscle. Bronchoalveolar lavage fluids from ozone-treated rats reproduced this effect in C2C12 myotubes, suggesting that toxic lung mediators were responsible for the phenotype. Pre-treatments with the chemical chaperone 4-phenyl butyric acid, the JNK inhibitor SP600125 or the antioxidant N-acetylcysteine alleviated insulin resistance, demonstrating that ozone sequentially triggered oxidative stress, ER stress and JNK activation to impair insulin signaling in muscle. This study is the first to report that ozone plays a causative role in the development of insulin resistance, suggesting that it could boost the development of diabetes. We therefore provide a potential mechanism linking pollutant exposure and the increased incidence of metabolic diseases