L’exposition aux particules atmosphériques (PM) est associée à divers effets néfastes pour la santé humaine. Ces effets seraient notamment liés au stress oxydatif généré par les espèces réactives de l'oxygène (ERO), présentes dans l'air inhalé ou produites de manière endogène par interaction avec les PM. Le potentiel oxydant (PO) des PM, une métrique intégrant leurs caractéristiques physiques et chimiques, permet d’estimer leur réactivité. Cependant, la détermination du PO se fait généralement en différé, après collecte d'échantillons, ce qui réduit la représentativité des mesures. Pour pallier ces limites, notre étude présente le développement et la validation en laboratoire d’une méthode de mesure en ligne du PO.

Ce travail a pour objectif de présenter les développements analytiques permettant l’analyse de 30 PFAS (substances per et poly-fluoro alkylées) présents dans les poussières des environnements intérieurs. La première partie de cette étude a consisté à faire une revue de la littérature afin d’identifier les PFAS d’intérêt présents dans les poussières. Une méthode d’analyse a ensuite été développée pour 30 composés sélectionnés, sur une UHPLC associée à un spectromètre de masse à temps de vol. Cette méthode permet l’analyse de 30 PFAS avec des limites de détection analytiques comprises entre 0,05 et 2 µg/L et des limites de quantification qui varient entre 0,2 et 6,6 µg/L.

Les microplastiques constituent une forme de pollution émergente de tous les compartiments environnementaux, mais sont relativement peu renseignés dans les environnements intérieurs. Les étudier requiert de sélectionner et développer rigoureusement des techniques de prélèvement et d’analyse d’aérosols, afin de fournir des données fiables et originales. La Pyrolyse-GC-MS apparaît comme une méthode adéquate pour analyser ces particules et nécessite l’optimisation de nombreux paramètres expérimentaux. Ce travail présente l’intégration de la Pyrolyse-GC-MS dans notre stratégie analytique pour l’étude des microplastiques dans les environnements intérieurs. Il vise à exposer le potentiel de cette technique, introduire notre méthodologie ainsi que nos choix expérimentaux.

Les particules ultrafines (PUF) représentent un risque sanitaire majeur en raison de leur petite taille et de leur capacité à pénétrer profondément dans les poumons. La présente étude s’appuie sur trois ans de mesures de PUF réalisées dans Paris. Les concentrations en nombre total de particules enregistrées entre 2020 et 2022 ont assez souvent dépassé la valeur indicative journalière haute fixée à 104 part./cm3 par l’Organisation Mondiale de la Santé, soulignant ainsi la nécessité de suivre ce mesurande de manière pérenne. L’analyse des distributions par taille granulométrique a permis d’identifier le trafic routier comme principale source de PUF à Paris, elles-mêmes présentant une forte corrélation avec le NO2.

Dans le but de mieux évaluer l’impact des particules atmosphériques sur la santé, le potentiel oxydant des particules apparaît comme un indicateur de choix en complément de leur concentration massique. Cette métrique permet d’apporter de l’information sur la réactivité intrinsèque des particules et leur dangerosité pour la santé. Dans ce contexte, une large base de données de PO mesurées de façon homogène dans toute la France a permis d’étudier sa variabilité spatiale et de différencier plusieurs typologies d’environnement. Ces observations alimentent par ailleurs la réflexion sur l’intégration du PO dans la réglementation Européenne grâce à plusieurs scénarios de valeurs cibles de PO.

La technique de mesure par lidar permet d’échantillonner de façon résolue différents paramètres atmosphériques comme la vapeur d’eau, la température ou encore de mesurer le contenu en aérosol atmosphérique. Une étude a été menée dans la vallée d’Annecy en juin 2019 où un lidar a fonctionné en continu en synergie avec d’autres moyens de mesure aéroportés, comme un granulomètre FIDAS ou une sonde météo. Une telle mise en œuvre a permis à la fois de déterminer les différentes propriétés des aérosols présents dans la vallée d’Annecy mais également de comprendre la circulation de ces aérosols dans la vallée.

Surveiller la concentration de ces particules est essentiel pour évaluer les effets des particules atmosphériques, ce qui nécessite une compréhension détaillée de leur composition chimique, notamment la signification de chaque source potentielle dans cette composition. Les aérosols sont constitués d'un mélange de nombreuses molécules qui composent leur composition chimique. L'origine de la matière organique (MO) dans les aérosols peut être déterminée grâce aux saccharides, ou sucres, qui sont des composants omniprésents dans la biosphère et la géosphère. Nous avons développé et validé une méthode de chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse (GC-MS) pour la détermination des saccharides primaires, des alcools de sucre et du lévoglucosane dans les aérosols urbains collectés sur des filtres en quartz, afin de mieux comprendre les sources de sucres dans les aérosols. L'extrait obtenu est concentré, dérivatisé avec du BSTFA (N,O-bis-(triméthylsilyl)trifluoroacétamide), puis analysé par la technique de chromatographie en phase gazeuse–spectrométrie de masse (GC–MS). Le nouveau protocole a été validé pour sa linéarité (r²), sa récupération (R), sa précision (intra- et inter-journalière), sa limite de détection (LOD) et sa limite de quantification (LOQ). Ensuite, la procédure développée a été testée pour son efficacité sur des échantillons réels d'aérosols collectés en France dans la région Alsace (Strasbourg, Cronenbourg).

Cette étude vise à comprendre la réactivité des gouttelettes individuelles de myrtenal lorsque les particules sont exposées à diverses conditions environnementales. Pour ce faire, nous avons utilisé un dispositif innovant qui combine une cellule environnementale de lévitation acoustique couplée à un microspectromètre Raman. L'évolution de la composition et la morphologie des particules ont été suivies au fil du temps, à mesure que les réactions progressaient. Nos recherches montrent que la réactivité du myrténal varie fortement en fonction des conditions environnementales, avec des différences marquées entre son comportement en bulk et à l'échelle de la particule individuelle. Notamment, les gouttelettes individuelles de myrtenal ont montré une réactivité hétérogène significative avec la vapeur d'eau, et ont subi une réaction d’hydratation sous humidité ambiante. L'étude a également identifié une séparation de phase liquide-liquide dans des particules contenant initialement du myrtenal lorsqu'elles sont exposées à des niveaux élevés d'humidité relative. Dans l'ensemble, cette étude apporte de nouvelles perspectives sur la réactivité chimique du myrtenal en phase condensée dans des conditions environnementales variées. Ces résultats améliorent notre compréhension du devenir des produits d'oxydation de première génération des terpènes, de leur rôle dans la chimie troposphérique, ainsi que de leurs implications pour la qualité de l'air et le changement climatique futur.

Le carbone noir (BC) est considéré comme le contributeur le plus significatif au réchauffement climatique de la Terre parmi les particules d’aérosols, bien que son forçage radiatif direct reste très incertain. Lors de son transport, le BC subit divers processus de vieillissement qui modifient ses propriétés microphysiques et optiques. Dans ce travail, à travers l’analyse des panaches urbains émis depuis la région du bassin parisien, nous étudions l’évolution du BC lors de son transport régional. Les résultats montrent que les propriétés absorbantes du BC évoluent avec le temps de vieillissement (0,83 m² g⁻¹ h⁻¹) ainsi que la fraction de particules de BC enrobées, qui augmente jusqu’à 62 % au cours des 9 heures de transport.

Un épisode d'asthme d'orage (EAO), premier de cette ampleur en France, a touché la région parisienne les 10, 11 et 12 juin 2023. Avec un pic d'activité dans la nuit du 10 au 11 juin, cet événement a entraîné 1900 consultations aux urgences pour asthme, touchant en particulier les hommes âgés de 14 à 44 ans. Le taux d'hospitalisation (14 %) est resté inférieur à la moyenne annuelle pour l’asthme (20 %). L'afflux aux urgences a débuté le 10 juin vers 18 h, après une forte bourrasque (15 m.s-1) et un épisode de resuspension de PM10, et a culminé le 11 juin vers 4 h du matin. Une augmentation significative des spores de moisissures (Cladosporium et ascospores) a été observée durant la nuit. Bien que l'EAO ait coïncidé avec la saison pollinique des graminées et urticacées, les concentrations de pollens étaient plus faibles que les jours précédents. L'analyse suggère des causes plurifactorielles à cet EAO incluant : un pic de pollution à l'ozone, des vents violents, un épisode de resuspension de PM10, la présence de pollens altérés et une augmentation des spores de moisissures après l'orage.

Les zones arides et semi-arides du nord et de l'ouest de l'Afrique subissent une pollution atmosphérique élevée en raison des émissions massives de poussières désertiques, principalement issues du Sahara, qui représentent environ 50 % des émissions mondiales. La variabilité et l'intensité croissantes des tempêtes de sable, associées au changement climatique, exposent les populations à des concentrations alarmantes de particules fines (PM10), présentant des risques significatifs pour la santé publique, notamment en matière de maladies respiratoires et cardiovasculaires. Face à une croissance démographique rapide, la région se voit confronter à des défis importants en matière de santé publique lié à la qualité de l’air. Dans cette étude, les données de concentration en PM10 recueillies sur plusieurs sites de l'Afrique de l'Ouest et du Nord à partir du réseau INDAAF (International Network to study Deposition and Atmospheric composition in Africa) per- mettent de dresser un état des lieux. En comparant ces données aux recommandations de l'Organisation Mondiale de la Santé (OMS), cette étude met en lumière les risques sanitaires posés par des concentrations annuelles et journalières de PM10 fréquemment au-dessus des seuils critiques. Les populations sont surexposées de manière chronique aux PM10, ce qui souligne l'urgence d'une réponse de santé publique adaptée pour limiter les effets de ces poussières désertiques sur la santé.

Bien que les études épidémiologiques tendent à montrer que certains constituants particulaires et gazeux de l’atmosphère participent à l’exacerbation de maladies pulmonaires et respiratoires, il est nécessaire d’effectuer en parallèle des études toxicologiques (incluant les études d’exposition) afin de valider les observations faites. Dans ce contexte, la plateforme d’exposition de modèles précliniques (souris) à des atmosphères réelles simulées -POLLURISK- a été développée. Deux grands jalons ont été identifiés pour ce développement : 1) la simulation d’atmosphères réalistes à partir de l’injection et de l’irradiation de précurseurs gazeux et particulaires en chambre atmosphérique et 2) le transfert de ces atmosphères en continu et à l’équilibre photo-stationnaire dans des compartiments contenant les modèles précliniques. Les résultats ont montré que le couplage de la chambre atmosphérique CESAM avec un isolateur commercial modifié permet d’atteindre ces jalons et d’observer des effets sur l’aggravation de maladie à court terme, comme sur la fibrose pulmonaire. Cependant, même si l’équilibre photo-stationnaire est maintenu, des fluctuations de concentrations sont observées dans la chambre. Pour aller plus loin, de nouvelles sources de particules et de gaz vont être ajoutées afin d’améliorer la représentativité des simulations.

La technologie LIDAR permet de détecter la présence de particules dans l'atmosphère ou à proximité des sources. Parmi ces particules, la suie, également connue sous le nom de carbone noir, se distingue par sa morphologie fractale et ses propriétés d'absorption élevées. Ces propriétés doivent être prises en compte dans les codes d'inversion LIDAR, qui utilisent généralement des lois d'interaction lumière - particules sphériques (théorie de Mie). De ce point de vue, la théorie RDG-FA semble plus pertinente pour les particules de suies, même si elle souffre de limitations dues aux hypothèses simplificatrices sous-jacentes. Le but de ce travail est d'évaluer le rôle de certains paramètres morphologiques fins, tels que la polydisersité des sphérules primaires, leur recouvrement ou le nombre de coordination sur les propriétés morphologiques, au moyen de calculs de fonctions de corrélation par paire. Cette dernière fonction est nécessaire pour calculer les propriétés de diffusion de la lumière des particules.

Nous décrivons dans ce travail une méthodologie complète pour séparer-trouver, identifier et analyser des Carbones Quantum dots (CQD) dans les fumées lors de la combustion de bois dans un appareil de chauffage domestique. Nous avons effectué des prélèvements grâce à un impacteur électrique basse pression (ELPI) dans la sous fraction nanométrique des PM1 émises et ceci à différents moments du brûlage de la charge de bois. L’identification a été rendue possible par les techniques de microscopies électroniques à balayage et transmission (TEM et MEB), des analyses de Rayons X à dispersion d’Energie (EDX)), de spectroscopies Raman, et de spectroscopie de Photoélectrons X (XPS).

La présente étude quantifie et analyse la production d’effets optiques non linéaires (ONL), tels que la génération de seconde harmonique (SHG), par des particules de carbone noir et par d’autres types de nanoparticules en phase d’aérosol. Les expériences sont réalisées dans une installation optique innovante permettant d’analyser la réponse OLN résolue dans le temps, la longueur d’onde et l’angle, ce qui permet d’isoler la SHG d’autres phénomènes, tels que la filamentation laser. Le signal SHG observé s’avère être non cohérent et donc lié à la diffusion hyper Rayleigh. Le signal SHG détecté augmente linéairement avec la surface des particules, indépendamment de leur forme ou de leur composition. Ces résultats montrent le potentiel de l’ONL, en particulier pour quantifier in situ la surface spécifique d’un aérosol. En donnant accès à cette information qui est cruciale dans l’évaluation de la toxicité des aérosols, le présent travail peut donc ouvrir la voie à une nouvelle classe de diagnostics optiques pour les aérosols.

Afin de réduire les émissions polluantes issues de la combustion, l’utilisation de mélange d’hydrocarbures et hydrogène est envisagée. Il est donc nécessaire de caractériser la production de suies pour des telles mélanges. Pour cela, dans ce travail, un dispositif expérimental basé sur la LII a été développée afin d’obtenir simultanément la fraction volumique, la température de gaz, la taille moyenne des particules primaire et la fonction d’absorption. La stratégie expérimentale a été ensuite appliquée à l’étude de flammes de diffusion laminaires avec 2 mélanges différentes. Au final, la base de donnée est utilisé pour valider un modèle détaillé largement utilisé par la communauté.

Les particules de suie issues des processus de combustion nécessitent une caractérisation précise pour comprendre et contrôler leurs émissions. Cette étude présente une méthodologie permettant de déterminer de façon in situ et résolue spatialement les distributions de taille dans une flamme de diffusion laminaire d'éthylène en utilisant la diffusion angulaire et spectrale de la lumière. Les données résolues spatialement sont obtenues par inversion d'Abel avec correction de l'auto-absorption du signal. L'analyse montre que le modèle de distribution de taille auto-préservée capture une polydispersité plus élevée par rapport à la distribution log-normale. Le coefficient de diffusion avant est déterminé de manière robuste et sa dépendance spectrale est mise en évidence ouvrant de nouvelles perspectives d'application.

Dans le cadre d’études d’aérodispersion (transferts de contamination, dépôts…) ou de caractérisation des suies émises par des moteurs diesel, il est important d’avoir une mesure robuste de la concentration massique des suies émises, respectivement pour des situations d’incendie ou pour de la métrologie sur des moteurs classiques. Cette étude consiste à réaliser une intercomparaison de la mesure de la concentration massique de suies générées avec le Mini-Cast avec des instruments de mesure temps réel et avec des analyses ex-situ en considérant le Tapered Element Oscillating Microbalances (TEOM) comme instrument de référence. Dans cet article, seuls les résultats du MA300 sont comparés à ceux du TEOM.

La surveillance de la qualité de l'air est cruciale face à la pollution croissante et à ses implications pour la santé. Le GRIMM MiniWRAS offre une solution compacte et polyvalente en combinant un nanosizer électrique avec un spectromètre optique d'aérosol, capable de surveiller en temps réel une gamme de tailles de particules (10 nm à 35 µm). Cette étude compare les performances du MiniWRAS avec celles du Scanning Mobility Particle Sizer+C (SMPS) de référence dans un milieu intérieur contrôlé, afin d'évaluer sa précision et sa fiabilité dans la détection des particules. Les résultats préliminaires mettent en évidence les performances comparables de MiniWRAS dans la détection des variations de concentration dues aux activités intérieures, malgré de légères fluctuations à faibles concentrations de particules, ce qui confirme son adéquation pour les évaluations mobiles et intérieures de la qualité de l'air

Ce travail porte sur l’étude de la dynamique de survie du virus de la grippe en aérosol, en s’intéressant en particulier aux aérosols respiratoires supermicroniques, qui sont peu étudiés. Elle repose sur une approche expérimentale qui combine l’analyse de la physique des microgouttelettes et l’examen des propriétés biologiques du virus qu’elles transportent. L’article aborde l’impact de l’hygrométrie et de la matrice sur le comportement de microgouttelettes lors de l’évaporation.

Parmi les divers bioaérosols présents dans l'atmosphère, les pollens et les spores fongiques suscitent un intérêt particulier en raison de leur capacité à déclencher des réactions allergiques. Bien qu’ils partagent une importance commune pour la surveillance des allergènes, ils diffèrent significativement par leur origine et leur structure de surface : les pollens sont caractérisés par des pointes, des ouvertures et des perforations, tandis que les spores fongiques présentent des parois cellulaires et des textures plus complexes. Nous rapportons ici les résultats d’une publication récente [1], fruit d’une coopération entre l’iLM et le Réseau National de Surveillance Aérobiologique (RNSA), relatant, en laboratoire, la diffusion de la lumière par ces structures complexes en utilisant des techniques de spectroscopie et de polarimétrie optique. En s'appuyant sur le formalisme des vecteurs de Stokes et des matrices de Mueller, des signatures polarimétriques distinctes des pollens et des spores fongiques ont été identifiées, tant dans le domaine spectral du visible (532 nm) que dans celui du proche infrarouge (1064 nm). Cette approche pourrait ainsi offrir une méthode pour identifier les allergènes en suspension dans l’air, avec des applications potentielles dans les secteurs de l’agriculture et de la santé.

Depuis des années, les particules ultrafines d’argent sont utilisées dans une grande variété d’applications (Ankilov, 2002 ; Giechaskiel, 2009 ; Wiedensohler, 2017). Cependant, le frittage des particules d’argent suscite un intérêt particulier chez les chercheurs (Ku, 2006 ; Zihlmann, 2014 ; Tuch, 2016 ; Silva, 2019). En particulier, l’étalonnage des CPCs pour mesurer les nanoparticules ultrafines dans l’atmosphère devient un sujet d’intérêt croissant, nécessitant des particules d’argent (CEN/TS 16976:2016), où le frittage est largement utilisé. De plus, les particules sphériques d’argent peuvent être utilisées pour l’étalonnage des DMA, où il est crucial de connaître la forme et la densité des particules de référence. Les travaux présentés ici visent à apporter plus de répétabilité et d’utilité dans divers domaines des sciences des aérosols utilisant des nanoparticules d’argent frittées. Il a été démontré qu’il est possible de générer des particules d’argent de manière très stable et reproductible, atteignant une variation de ± 1 % pour le diamètre médian géométrique (GMD) et de ± 1,25 % pour la concentration totale, tout en offrant une gamme de tailles utilisables de 2 à 200 nm (Berger, 2023). Dans cette étape suivante, l’efficacité d’un dispositif de frittage est étudiée dans le but d’obtenir des particules d’argent sphériques pour l’étalonnage des CPC et des DMA. Le frittage des nanoparticules métalliques commence à des températures bien inférieures au point de fusion du matériau concerné (Ku, B. K., et al., 2006). Pour l’argent, les premiers effets de frittage peuvent être observés à des températures autour de 100 °C. Des travaux récents des auteurs ont confirmé ces observations en étudiant les changements de diamètre de mobilité électrique (Berger, 2024). L’objectif de ce travail est de confirmer l’efficacité du four de frittage en analysant la morphologie des particules résultantes à l’aide d’images TEM. La taille des particules, le temps de résidence dans la zone de frittage et la température de frittage ont été variés pour caractériser les performances du système. Des images TEM ont été prises avant et après le frittage des particules d’argent. Les images TEM des particules avant frittage montrent la forme agglomérée des particules d’argent de 300 nm générées par la méthode d’évaporation-condensation. Les images TEM après frittage montrent qu’une température de frittage de 400 °C est suffisante pour obtenir des particules sphériques d’argent. Les résultats confirment la réduction de taille due au frittage, déjà observée (Berger, 2024). En outre, il est démontré que le dispositif présenté peut générer des sphères d’argent de 100 nm.

Dans les installations nucléaires, la surveillance obligatoire de la contamination aéroportée est opérée par des instruments dédiés (CAM – Continuous Air Monitor) qui collectent les aérosols sur un filtre, mesurent la radioactivité déposée et déclenchent une alarme lorsqu'un seuil prédéterminé en activité est dépassé. Cette mesure et donc les alarmes sont très influencées par les variations en taille et concentration des aérosols. Sur la base d’un ensemble de données préalablement constitué, un processus d’ajustement nouveau permet de chercher à mettre en relation la masse déposée sur un filtre de prélèvement et l’évolution de la mesure nucléaire. Cette relation a pu être établie pour une dimension d’aérosol et doit être étendue aux autres dimensions d’aérosols de la base de données. Il s’agit ici de la première relation explicite entre les évolutions des mesures nucléaires et celle des aérosols.