Les particules ultrafines (PUF) représentent un risque sanitaire majeur en raison de leur petite taille et de leur capacité à pénétrer profondément dans l’organisme. Airparif a mené une étude parisienne complémentaire à son réseau de surveillance, avec le soutien de Breathe Cities et en collaboration avec la Ville de Paris, visant à caractériser les concentrations particulaires en nombre en différents points de la capitale en hiver comme en été, afin d’obtenir une meilleure compréhension de leur variabilité et de leurs sources d’émissions, notamment le trafic routier et le chauffage au bois en hiver. Ces niveaux mesurés à Paris ont également été comparés à ceux d’autres villes européennes.

Cet article présente les premiers résultats consolidés issus du projet DECOMPOSE (appel à projet AQACIA de l’ADEME en 2022), dont l’objectif est l’étude des émissions véhiculaires et ferroviaires à l’échappement et hors échappement sur trois sites urbains à Reims (France), avec la détermination de la composition chimique et du potentiel oxydant des particules issues de ces émissions. Les résultats montrent une variabilité importante selon les typologies de sites, les saisons et les sources d’émissions, avec une contribution particulièrement marquée des émissions véhiculaires hors échappement dans les environnements sous influence des trafics routier et ferroviaire.

Dans le cadre d’une étude épidémiologique, les concentrations moyennes journalières de particules ultrafines (PUF) ont été estimées par apprentissage automatique à l’échelle kilométrique sur Bordeaux Métropole pour les années 2016 à 2024. Le modèle, construit à partir de 34 variables d’entrées (polluants réglementés, paramètres météorologiques, occupation du sol, mesures satellitaires), présente de bonnes performances (corrélation de 0.82 en validation croisée k-folds, k = 10). En 2024, les concentrations estimées varient de 3 800 à 9 700 particules·cm⁻³, avec des niveaux plus élevés à proximité des axes routiers.

Les Aérosols Organiques (AO) constituent une part importante de la matière particulaire submicronique (PM1), avec des impacts avérés sur la santé humaine. Cette étude identifie et quantifie leurs sources en appliquant le modèle Rolling PMF à des données acquises en 2023 grâce à un spectromètre de masse (ACSM) situé sur le super-site de Paris 1er – Les Halles. Trois sources primaires principales ont été identifiées : le trafic routier (HOA), la combustion du bois (BBOA), la cuisson (COA), et deux facteurs oxydés (LO-OOA, MO-OOA) associés aux aérosols organiques secondaires (AOS). Ces résultats apportent des éléments clés pour orienter les politiques publiques dans leur démarche d’amélioration de la qualité de l’air.

La présence de pesticides dans l’air soulève des questions sanitaires et sociales majeures, alors qu’aucune réglementation spécifique n’existe à ce jour. Cette étude analyse les concentrations atmosphériques mesurées en Bretagne (2021-2022) en lien avec les pratiques agricoles locales, les propriétés physico-chimiques des substances et les conditions météorologiques. Les données proviennent du réseau national de surveillance, de la Banque nationale des ventes et d’une enquête locale. Les herbicides dominent les usages (≈12 t/an) et les détections, avec des pics saisonniers pour le prosulfocarbe et la pendiméthaline (1,88 et 0,62 ng/m³). À l’inverse, le S-métolachlore, pourtant largement vendu, reste peu présent (<0,1ng/m³). Des substances non appliquées localement, dont le lindane (interdit), ont été détectées, illustrant la mobilité et la persistance de certains contaminants. Enfin, 54 substances identifiées localement ne figurent pas dans le programme national, soulignant la nécessité d’adapter la surveillance aux spécificités régionales.

L’outil SIRANet est un émulateur basé sur l'apprentissage profond, conçu pour reproduire les prévisions de qualité de l'air du modèle déterministe SIRANE avec une résolution fine (25 m) sur l'ensemble de la région Grand Est. Utilisant des architectures UNet conditionnées par les émissions liées au trafic, au résidentiel et à l’industrie, il fournit des simulations rapides et précises tout en réduisant le temps de calcul et les coûts. Validé par rapport aux résultats de SIRANE et aux observations, SIRANet permet des prévisions opérationnelles et offre également de nouvelles perspectives pour l'analyse de scénarios de pollution. Cet article s’intéresse spécifiquement aux résultats pour les particules.

Les aérosols organiques (AO) jouent un rôle important dans la chimie atmosphérique, le changement climatique et la santé publique. Si les particules d'AO peuvent être émises directement dans l'atmosphère, elles peuvent également y être introduites par la formation d'aérosols organiques secondaires (AOS). Cependant, nos connaissances actuelles sur les voies d'oxydation et la composition chimique des AOS sont limitées et lacunaires, compte tenu de la difficulté des modèles de transport chimique à prédire la masse d'AO dans l'atmosphère. Il en résulte d'importantes incertitudes quant à l'estimation de l'impact des aérosols atmosphériques sur le climat et la qualité de l'air. Une meilleure compréhension des processus de formation des AOS est essentielle pour évaluer plus précisément les impacts sanitaires et environnementaux des particules atmosphériques. L'analyse de la phase particulaire à l'échelle moléculaire des aérosols organiques, qui représentent environ la moitié de la masse des particules fines (PM2,5) dans la troposphère, constitue un défi analytique considérable. Cette analyse est indispensable pour élucider leurs mécanismes de transformation dans l'environnement et identifier les marqueurs liés aux différentes sources et processus. De plus, l'analyse de la phase particulaire à l'échelle moléculaire permet de compléter et d'enrichir les données obtenues par l'analyse de la composition chimique globale de l'aérosol (par exemple, par spectrométrie de masse des aérosols (AMS)). Considérant la complexité et la diversité des espèces chimiques dans l’atmosphère, l’approche « traceurs » est souvent utilisée pour suivre les sources/émissions/formations et devenirs dans l’atmosphère, de familles de composés dans un environnement donné. Par définition, un traceur est une espèce spécifique d’une source ou d’un processus, identifiable et quantifiable et stable au cours de son séjour dans l’atmosphère. Dans ce contexte, différentes expériences en chambre et campagnes de terrain ont été menées afin de mieux comprendre la formation et le vieillissement des aérosols organiques dans l'atmosphère. Dans la chambre CESAM du LISA, installation nationale du CNRS INSU, différentes formations d'AOS issues de l'oxydation de précurseurs anthropiques individuels tels que les alcanes à longue chaîne (Lamkaddam et al. 2017, 2020), les composés monoaromatiques ou les hydrocarbures aromatiques polycyliques (HAP) (Pereira et al. 2026), ou de leurs mélanges, ont été étudiées dans des conditions environnementales variées et contrôlées. Des aérosols issus de combustion de biomasse ont aussi été étudiés dans la chambre CESAM (Almarj et al. 2026). Outre la production de masse d'aérosols, le mécanisme a également été étudié en mesurant la composition des AOS après échantillonnage sur filtre. Par ailleurs, dans le cadre de la campagne ACROSS (Chimie atmosphérique de la forêt périurbaine), menée de mi-juin à fin juillet 2022 afin d'améliorer la compréhension des impacts du mélange des masses d'air urbaines et biogéniques sur l'oxydation des COV atmosphériques, des filtres ont été collectés dans la zone urbaine et périurbaine (forêt de Rambouillet) de Paris (Pereira et al, 2025, 2026). La caractérisation chimique des aérosols organiques secondaires représente un défi analytique en raison de leur complexité, de leur grande diversité fonctionnelle, de leur solubilité et de leur polarité, ainsi que de leurs faibles concentrations, pouvant atteindre l'état de traces. Pour appréhender cette complexité, différentes techniques analytiques ont été utilisées, capables de détecter des espèces de faible et de haut poids moléculaire (oligomères et composés à longue chaîne hautement fonctionnalisés), grâce à une combinaison de chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse après extraction par fluide supercritique (SFE-GC-MS), de chromatographie liquide ultra-performante couplée à la spectrométrie de masse à temps de vol à quadripôle (UPLC-TOF-MS) et d'analyse par spectrométrie de masse à ultra-haute résolution (ESI-UHR-MS, Orbitrap). Ce couplage, issu de la plateforme régionale d'analyse multimédia des micro-contaminants (PRAMMICS) et développé à Cambridge, permettra d'identifier et de quantifier les composés multifonctionnels présents dans les aérosols organiques et de découvrir de nouveaux traceurs.

Le projet SAMBA documente pour la première fois la composition et la granulométrie des particules en air intérieur dans sept bâtiments tertiaires et scolaires de Martinique. Des prélèvements PM10 sur filtres avec spéciation chimique et microscopie sont combinés à des mesures granulométriques continues (PM1, PM2.5, PM10), y compris lors d’épisodes de brumes sahariennes. Les résultats montrent une faible réduction des concentrations intérieures avec aération naturelle (≈10–20 %), contre ≈60 % dans les bâtiments climatisés et ≈85 % avec VMC double flux. Cet abattement des concentrations affecte essentiellement les particules minérales et les sels de mer, alors que les concentrations de suies sont proches entre les deux environnements. Ces données fournissent des éléments nouveaux pour la conception et la gestion de la ventilation en climat tropical insulaire

De récentes études expérimentales identifient de nouvelles voies d’oxydation des composés aromatiques. Dans ce travail, des mécanismes quasi-explicites du benzène et du toluène sont développés à partir de ces réactions, permettant d’expliciter la composition des aérosols organiques secondaires formés par ces précurseurs. Les simulations réalisées à l’aide de ces mécanismes soulignent le rôle déterminant des processus d’autoxydation dans la formation d’espèces de faible volatilité, processus peu représentés dans les modèles actuels. La réduction des mécanismes quasi-explicites permet une représentation détaillée de la composition des particules dans les simulations 3D menées à grande échelle.

La détection et la caractérisation du carbone noir (BC), ou suie, constituent un enjeu majeur, notamment pour l’étude des émissions aéronautiques. Le LIDAR offre dans ce contexte une technique de télédétection pertinente, mais la morphologie fractale et les propriétés d’absorption de ces particules rendent les modèles basés sur la théorie de Mie inadaptés. Le formalisme RDG-FA (Rayleigh--Debye--Gans Fractal Aggregate), qui intègre explicitement la nature fractale des agrégats, constitue une alternative plus appropriée. Si les expressions des sections efficaces d’absorption et de diffusion totale sont bien établies, la description du facteur de structure reste toutefois limitée. Et pourtant, la mesure LIDAR repose sur un principe de rétro-diffusion, dès lors, le facteur de structure qui décrit la dépendance angulaire de la diffusion de la lumière par la particule et qui dépend directement de sa morphologie, joue un rôle considérable dans ce signal et donc dans son interprétation. En conséquence, ce travail vise à étudier l’influence de la polydispersité des sphérules primaires sur le facteur de structure. Au-delà des implications d'un tel travail pour les mesures LIDAR, ce développement trouve des applications directes pour les mesures de diffusion des rayons X aux petits angles (SAXS). La stratégie adoptée consiste à améliorer la modélisation de la fonction d'auto-corrélation de paires dont le facteur de structure est la transformée de Fourier. Les résultats sont comparés à ceux issus de la théorie de Mie, du modèle de Dobbins-Megaridis et de l’approximation de Fisher.

La mesure granulométrique des nanoparticules repose principalement sur des dispositifs commerciaux qui classifient les particules selon leur mobilité électrique, en équilibrant la traînée hydrodynamique induite par un écoulement laminaire avec une force électrique transversale. Pour les particules sphériques, la mobilité est directement corrélée au diamètre géométrique. Cependant, pour les particules non sphériques — en particulier les agrégats fractals composés de sphères primaires quasi sphériques — les chosent se compliquent. Pour remédier à cela, des facteurs de forme ont été introduits. Toutefois, les agrégats fractals, caractérisés par des lois d’échelle, nécessitent des relations entre le diamètre de mobilité et des descripteurs morphologiques (par exemple, le nombre et les rayons des sphères primaires, la dimension fractale et le préfacteur). Malgré des recherches approfondies, cette problématique reste un sujet d’investigation toujours actif avec la coexistence de nombreux modèles qui sont son rarement comparés. Ce document passe en revue les approches avancées les plus récentes, en les présentant dans un cadre analytique unifié et simplifié pour faciliter leur comparaison et approfondir la compréhension physique. Nous proposons une nouvelle expression analytique unifiée pour le diamètre de mobilité des agrégats fractals, valable pour une large gamme de morphologies, de températures et de régimes d’écoulement. Ce modèle est pratique et directement intégrable dans les codes de post-traitement pour des applications réelles.

Notre capacité à produire des nanoparticules (NP) d’oxydes métalliques présentant des caractéristiques précises est essentielle pour développer de nouveaux matériaux destinés à des applications telles que la photocatalyse et le stockage d'énergie. La synthèse via flamme est une technologie prometteuse pour la production à grande échelle, mais elle nécessite une compréhension approfondie des processus physiques en jeu. Pour cela, il est essentiel d’accéder à l’évolution spatiale des caractéristiques des NP tout au long de la flamme ainsi qu’à l’environnement gazeux local. Dans ce contexte, ce travail vise à discuter la faisabilité de mesures pyrométriques à l'aide d'un appareil photo numérique afin d'obtenir à partir de la luminosité naturelle de la flamme des champs 2D de température, de fraction volumique et de fonction d'absorption des nanoparticules de dioxyde de titane (TiO2) générées dans une flamme laminaire de type co-courant H2/Ar/TTIP.

Une technique de mesure précise et rapide du volume et de la densité des nanoparticules en phase aérosol est proposée. Elle repose sur la condensation d’un revêtement liquide sur chacune des nanoparticules grâce au développement une chambre de grossissement unique. Apres validation sur des particules sphériques en polystyrène, des particules aux morphologies et chimies complexes telles que des poudres et des agrégats ont été mesurées. Cette approche propose une alternative aux méthodes de mesure d’ensemble ex situ et ouvre une nouvelle voie dans la métrologie appliquée aux nanotechnologies.

Dans le cadre d’études visant à caractériser les descendants du radon dans les grottes touristiques, il est essentiel d’évaluer les pertes de nanoparticules au sein du système de séchage utilisé. Cette étude examine ces pertes en fonction du diamètre des particules, du débit d’échantillonnage et de l’humidité relative dans un sécheur à membrane NAFION. Les résultats montrent que les pertes augmentent avec l’humidité relative et diminuent avec le diamètre des particules.

Dans les installations nucléaires, la surveillance de la contamination aéroportée repose sur la mesure de l’activité des aérosols collectés sur filtre par un moniteur. Or, la nature des particules rencontrées — taille, composition, morphologie, concentration, ... — influence profondément la réponse du moniteur. Ces instruments de surveillance, conçus pour des conditions standardisées, peinent à prendre en compte les variations de bruit de fond dans des situations complexes, telles que celles rencontrées sur des chantiers de démantèlement des installations nucléaires. Nous présentons une approche novatrice fondée sur l’utilisation d’un réseau de neurones convolutionnel, capable d’estimer les résultats de comptage dû aux transuraniens, ainsi que l’incertitude associée. Cette méthode intègre la variabilité des caractéristiques réelles des aérosols dans la mesure et améliore la fiabilité des systèmes de surveillance atmosphérique.

À l'aide de l'approche Euler-Lagrange et en calculant les trajectoires limites, nous étudions l'efficacité avec laquelle une cassette fermée de 37 mm à orifice de 4 mm capte des particules ellipsoïdales par rapport à des particules sphériques, en air calme. Les particules sont soumises à la pesanteur et aux forces et couples aérodynamiques, qui agissent sur leur translation et leur rotation au cours du prélèvement. La variabilité du biais de prélèvement avec le rapport d’aspect et l’orientation des ellipsoïdes dans l’ambiance interroge sur l’usage d’une simplification telle qu’un diamètre aérodynamique moyen pour caractériser universellement le transport de particules anisotropes dans les écoulements d’air, et notamment dans les préleveurs et les voies respiratoires.

L’objectif de cette étude concerne le développement d’un modèle d’efficacité intégrant la distribution granulométrique des fibres, afin d’optimiser la structure fibreuse des médias filtrants. Un modèle issu de la littérature, initialement conçu pour des mélanges de fibres bimodaux, a été validé sur un large ensemble de structures numériques et étendu à des distributions pentamodales.

Ces dernières années, l’électrofiltration, procédé permettant la collecte de particules aéroportées, a fait l’objet de nombreuses études. Celles-ci ont abouti à des optimisations significatives, permettant d’envisager son intégration dans des applications liées aux bâtiments. Cependant, sa faible efficacité pour la collecte des particules ultrafines demeure un frein important. L’objectif de cette étude consiste en l’adaptation de modèles d’électrofiltres à deux étages pour la collecte de ces particules. Le modèle proposé, reposant sur des hypothèses simples et peu coûteuses en temps de calcul, permet de décrire l’ensemble des comportements observés expérimentalement. Il permet, en outre, une estimation de la limite de la zone de charge partielle en fonction des paramètres du collecteur.

L’essai d’ajustement est essentiel afin de vérifier l’adéquation entre la pièce faciale d’un appareil de protection respiratoire et le visage du porteur. Cependant, certains exercices sont reconnus comme plus dégradants pour l’ajustement. Cette étude vise à identifier ces exercices pour les demi-masques et masques complets, afin d’aider l’opérateur d’essai d’ajustement à affiner son évaluation, notamment en cas de doute. Deux séquences d’exercices, inspirées des méthodes quantitatives existantes, ont été programmées sur une tête factice pour analyser leur impact sur l’ajustement de différents modèles de masques. Les résultats montrent que l’étape de retrait puis de réajustement du masque a un impact significatif sur l’ajustement des demi-masques. Cet exercice apparaît ainsi comme un indicateur de la facilité d’ajustement du masque, et peut être facilement ajouté en fin d’essai en cas de doute sur l’obtention d’un ajustement correct.

La méthode de Spray de Pyrolyse en Flamme (FSP) est une technique de synthèse qui permet la formation de nanoparticules en phase gaz. Avec l’objectif d’un meilleur contrôle de la taille des particules de synthèse, ce projet de recherche se concentre sur la formation de particules d’oxydes de fer. Pour cela, une approche combinant les essais expérimentaux et les simulations CFD (Computational Fluid Dynamics) est retenue ici. D’une part, un montage expérimental a été mis en place permettant de synthétiser des oxydes de fer dans une atmosphère contrôlée pour différentes conditions expérimentales. D’autre part, des simulations haute-fidélité de la combustion et l’évaporation d’une goutte ont été mises en place afin d’améliorer notre compréhension sur une configuration fondamentale. Les bases de données expérimentales et numériques ainsi obtenues permettront le développement et la validation d’une approche LES pour la prédiction numérique des caractéristiques des oxydes de fer produits dans les systèmes FSP.

En réponse à l’essor du compostage de proximité, il devient nécessaire d’estimer les risques liés à ces pratiques, notamment ceux liés aux émissions de particules pouvant affecter localement la qualité de l’air. Nous avons caractérisé les émissions générées lors du brassage dans 14 sites de compostage partagés de Rennes Métropole, en distinguant les fractions granulométriques. Les PM10 dominent largement, alors que les PM1 restent minoritaires. Les dynamiques d’émission varient selon l’humidité et la température du compost. L’aérosolisation de particules fines est ainsi avérée, mais les risques microbiologiques et biologiques associés restent à déterminer

Les Particules UltraFines (PUF), de diamètre aérodynamique inférieur à 100 nm, ont des effets néfastes sur la santé. Comprendre leur origine est nécessaire afin de pouvoir agir efficacement sur leurs sources d’émission. Cette étude vise à identifier les différentes sources de PUF à l’aide d’un modèle récepteur (Non-negative Matrix Factorization, NMF). Des données de mesures de PUF acquises sur la plateforme d’observation ATOLL entre 2017 et 2024 ont permis d’identifier un maximum de six facteurs NMF, et d’observer une prédominance des émissions issues du trafic routier et de la nucléation des particules, ainsi qu’une contribution particulièrement forte des activités humaines sur les émissions de PUF en été.

Les particules ultrafines (PUF, <100 nm) présentent de fortes concentrations en nombre et la capacité de franchir des barrières biologiques, notamment après leur dépôt dans les alvéoles pulmonaires et la région olfactive. Leur distribution en taille, leur composition et leurs concentrations ont été simulées pour l’hiver 2020–2021 à l’aide de la chaîne CHIMERE/MUNICH/SSH-aerosol sur trois domaines imbriqués, en s’appuyant sur les inventaires d’émissions européens et franciliens. L’exposition humaine a été quantifiée via la surface déposée (LDSA), en particulier dans les alvéoles pulmonaires et la région olfactive, avec un dépôt systématiquement plus élevé chez les enfants que chez les adultes. La croissance hygroscopique des particules dans l’organisme (jusqu’à 99,5 % d’humidité relative) a été intégrée grâce au facteur de croissance issu de la théorie de Köhler, permettant une estimation réaliste et cohérente de l’exposition aux PUF.

Les récents changements dans les émissions urbaines exigent des outils avancés pour mieux caractériser les particules atmosphériques et leurs impacts sanitaires. Le projet européen RI-URBANS a développé 16 Service Tools couvrant la composition chimique, l’attribution des sources, la détection des particules ultrafines et l’évaluation de l’exposition. Les approches d’attribution des sources basées sur la spéciation off-line des PM permettent d’identifier jusqu’à dix sources majeures, dont le trafic et la combustion de biomasse, fournissant un appui essentiel aux politiques de qualité de l’air. Le potentiel oxydant (PO) est une nouvelle métrique d’évaluation de l’impact sanitaire des particules qui présente toutefois une forte variabilité liée aux protocoles et aux modèles de régression. Il apparait donc nécessaire de disposer de méthodologies harmonisées actuellement en cours de développement, ouvrant la voie à la création d'un centre d'expertise ACTRIS sur le PO.

Une campagne de mesures a été menée dans une entreprise de traitement de Déchets d’Equipements Electriques et Electroniques (DEEE) dans le but d’évaluer les expositions et d’étudier la faisabilité d’un déploiement d’outils conjoints de mesures des polluants organiques et inorganiques : mesures environnementales des émissions dans les atmosphères et dépôts sur les surfaces, mesures individualisées des expositions atmosphériques, frottis dermiques et recueils biométrologiques. Dans cet article, un focus particulier est mis sur les prélèvements atmosphériques, notamment des retardateurs de flamme (RF) et phtalates, perturbateurs endocriniens reconnus ou suspectés. Les autres polluants investigués sont les polluants inorganiques : poussières, métaux. Les résultats suggèrent une contamination généralisée des environnements de travail, une polyexposition et une présence ubiquitaire des retardateurs de flammes. Cette situation, si elle se confirme, nécessitera la mise en place de mesures de prévention adaptées afin de limiter l’exposition des travailleurs.

L’utilisation croissante des nanomatériaux dans les procédés industriels entraîne la génération d’aérosols submicroniques (diamètre < 1 µm), exposant les travailleurs à des risques d’inhalation. Pourtant, aucun appareil portable et peu couteux ne permet actuellement de mesurer, en temps réel, la distribution granulométrique en nombre de ces aérosols en milieu professionnel. Cette étude propose une approche combinant des grilles de diffusion et un compteur de noyaux de condensation (CNC) pour répondre à ce besoin. Dans ce couplage, le CNC mesure la concentration en particules non collectée par différents jeux de grilles faisant office de sélecteurs. Un algorithme d’inversion de données permet par la suite de reconstruire la distribution granulométrique à partir des mesures de concentration. Les tests en laboratoire, réalisés avec des aérosols monodispersés de nature variable et pour différentes configurations de grilles ont permis d’établir un modèle de perméance à implémenter dans l’algorithme. Après une première validation théorique de l’approche, des comparaisons des distributions granulométriques mesurées, en conditions réelles, avec cette approche et un appareil de référence (Nanoscan TSI®), montrent une excellente concordance. Cette méthode offre une solution peu coûteuse, portable et facile à utiliser pour la surveillance des aérosols en milieu industriel. Les travaux futurs visent à optimiser les configurations de grilles et à valider les performances dans des conditions industrielles encore plus variées.

Les systèmes MEMS sont prometteurs pour mesurer la masse de particules, mais leur calibration reste complexe. Cette étude combine théorie et expériences pour analyser les limites d’une microbalance MEMS, développée en laboratoire et soumise à des dépôts contrôlés de particules. Des dépôts de billes de latex dont le diamètre varie de 1,03 à 7μm sont réalisés sur des MEMS et les variations de fréquences de résonances sont mesurées par l’intermédiaire d’un banc d’instrumentation dédié. Les décalages de fréquence observés s’écartent du modèle classique et s’expliquent par un modèle modifié intégrant l’adhésion et la dynamique de contact. Ainsi, les capteurs MEMS ne mesurent pas uniquement la masse : leur réponse dépend aussi de la taille et du comportement mécanique des particules.

Ce travail présente des tests préliminaires sur un dispositif fluidique millimétrique ouvrant la voie au développement et à la validation d'un microséparateur thermophorétique en phase gazeuse conçu pour trier des particules de 10 nm à 1 µm. Une plateforme expérimentale a été construite afin d'assurer le transport stable d'aérosols de particules polydisperses et monodisperses sous des conditions de pression et de dilution contrôlées. Les aérosols polydisperses de NaCl ont montré une relation cohérente entre le diamètre moyen géométrique des particules, le débit de dilution et la pression statique au niveau du générateur de particules. Des aérosols monodisperses de mélamine d'un diamètre de 1,05 µm ont également été testés, pour des concentrations typiques de pollution urbaine, soit (1.5-2.1) × 10^3 particules/cm^3. Les résultats obtenus sont cohérents et stables et confirment la fiabilité du dispositif développé, établissant ainsi une base solide pour de futures expériences de séparation thermophorétique à l'échelle micrométrique.

Les travailleurs peuvent être exposés à des aérosols nocifs. Le diamètre aérodynamique est essentiel pour l’étude de leur comportement en milieux de travail. Les mesures massiques d’exposition requièrent une intégration temporelle limitant l’information sur la dynamique des aérosols. Les compteurs optiques de particules (COP) fournissent des données en temps réel et sont potentiellement peu couteux et miniaturisables (capteurs à bas coût). Toutefois, ils mesurent un diamètre optique (do) influencé par la nature des particules et non-convertible en diamètre aérodynamique (dae). Pour un COP usité (OPS 3330, TSI Inc.), des relations entre do et dae ont été obtenues pour des aérosols représentatifs des milieux de travail.

La charge des particules d'aérosol joue un rôle important dans de nombreuses applications telles que la photocopie et l'amélioration de la séparation des particules dans les filtres électrostatiques. Il a récemment été démontré que la charge dépendante du matériau peut également être utilisée pour trier des particules dans des processus de recyclage à sec (Javadi et al., 2025). La collision de particules avec des parois auxquelles un potentiel est appliqué peut même être utilisée pour régler la charge des particules de négative à neutre à positive. Ce processus, appelé « chargement triboélectrique forcé », est à la base des recherches présentées ici.

La remise en suspension de microparticules de verre est étudiée expérimentalement par PTV (Particle Tracking Velocimetry). Cette méthode permet la reconstruction de la trajectoire des particules au moment de leur décollement de la paroi sur laquelle elles sont initialement déposées. L’acquisition simultanée des paramètres de l’écoulement au voisinage des particules permet d’établir un lien entre structures de l’écoulement et comportement des particules. Le traitement PTV de particules permet notamment d’obtenir des informations sur la vitesse et l’accélération des particules au moment de leur décollage permettant ainsi de déterminer le type de décollage de la particule.

La présente étude expérimentale a pour but de comprendre comment les collisions influencent la remise en suspension de particules soumises à un écoulement turbulent. Le banc expérimental est constitué d’une veine aéraulique et d’un système d’imagerie haute fréquence permettant de suivre chaque particule ainsi que ses interactions. Trois expériences, réalisées dans les mêmes conditions, sont présentées pour trois concentrations initiales différentes. La fraction de particules remise en suspension à la fin de chaque essai est d’autant plus importante que la densité initiale est grande. On montre qu’il y a trois phases : atteinte de la vitesse seuil, forte remise en suspension et remise en suspension à long terme.

Dans ces travaux, nous développons un nouveau modèle pour la dynamique des particules sphéroïdales dans les écoulements turbulents confinés par des parois. En particulier, le modèle prend en compte l'effet des interactions avec les surfaces sur la vitesse de translation et la vitesse de rotation des particules. Le modèle fait le pont entre les approches par loi de Coulomb, qui prennent en compte un frottement entre deux surfaces en contact, et les approches par coefficient de restitution, qui rendent compte du roulement et de l’adhérence.

Un nouveau modèle quasi-statique de remise en suspension, dit ``Rock’n Roll'', est proposé pour une sphère immobile glissante en contact avec une paroi plane et soumise à un écoulement de cisaillement. Sur chaque surface, le glissement est caractérisé par une longueur de glissement et la condition de glissement de Navier s'applique. Des interpolations et des formules pratiques ont été établies en régime d'écoulement de Stokes pour la force de traînée hydrodynamique et le couple (au centre de la sphère) exercés sur la sphère glissante.

Un modèle numérique a été développé pour étudier la remise en suspension d’aérosols à l’échelle d’une particule. Il associe un solveur aux volumes finis pour l’écoulement à une description lagrangienne à six degrés de liberté, permettant de représenter les interactions proche paroi et le couplage fluide-particule. Une approche de simulation par courants tourbillonnaires détachés (DES) est employée pour modéliser les phénomènes d’écoulement instationnaires aux nombres de Reynolds typiques lors de la remise en suspension. Les forces adhésives sont intégrées via une formulation de van der Waals adaptée à STAR-CCM+ grâce à une méthode de compensation permettant d’appliquer des forces tensiles et des moments résistants. Des tests de vérification ont été menés sur le modèle de contact et l’intégration des forces adhésives pour garantir un comportement stable et des seuils de décollement cohérents. Les premiers résultats illustrent l’influence de l’intensité de l’écoulement sur les phases de bascule, de soulèvement et de remise en suspension. Ce cadre servira à des validations en soufflerie et à l’étude de morphologies de surface et conditions environnementales plus complexes.

Les polluants déposé sur les surfaces urbaines sont susceptibles d’être détachés par le vent lors d’un processus appelé remise en suspension. Cette cause indirecte d’exposition aux polluants demeure difficile à caractériser, car elle dépend à la fois des paramètres de l’écoulement et des caractéristiques des particules. Nous étudions la dynamique de la remise en suspension dans une rue canyon en couplant le code de Large-Eddy Simulation PALM avec une formulation discrète du modèle probabiliste de remise en suspension Rock’n’Roll. Nous analysons l’organisation spatiale des structures turbulentes et leur contribution à la remise en suspension à l’aide d’une analyse par quadrants.