La photosensibilisation aggrave la formation de particules ultrafines atmosphériques

Résultats scientifiques

Les ions sulfate particulaires, omniprésents lors d’épisodes de pollution atmosphérique, proviennent de l’oxydation de précurseurs soufrés dont, principalement, le dioxyde de soufre (SO2). Cependant, leur présence à de fortes teneurs en Asie reste inexpliquée. Des chercheurs du CNRS, de l’Académie chinoise des sciences et des universités de Lyon, de Shanghai, de Californie et de Hong Kong ont découvert une voie réactionnelle qui explique enfin ces observations. Ces travaux, publiés dans la revue Environmental Science and Technology, montrent que les propriétés photosensibilisantes des particules conduisent à une oxydation rapide du SO2.

Provenant entre autres des véhicules, le dioxyde de soufre (SO2) peut s’oxyder dans la basse atmosphère pour former de l’acide sulfurique et des ions sulfate, ces derniers formants un cocktail complexe et nocif de particules ultrafines. Le soufre à l’état d’oxydation (+IV) réagit avec différents oxydants comme les métaux de transition, l’ozone ou le peroxyde d’hydrogène, ce qui a permis de décrire les pluies acides des années 70 et 80. Ces modèles atmosphériques n’expliquent cependant pas les fortes teneurs en particules ultrafines lors de certains épisodes intenses de pollution, en particulier ceux qui affectent l’Asie en hiver lorsque les feux de bois sont très utilisés. Des chercheurs de l’Institut de recherche sur la catalyse et l’environnement de Lyon (IRCELYON, CNRS/Université Claude Bernard), de l’Institut de combustion, aérothermique, réactivité et environnement (ICARE, CNRS), de l’académie chinoise des sciences et des universités de Shanghai, de Californie et de Hong Kong viennent de découvrir le chemin réactionnel qui guide la conversion du SO2 en ions sulfates dans cette pollution aux particules ultrafines.

Les feux domestiques de bois sont nombreux en hiver en Asie, pour la cuisine et le chauffage. Ils libèrent des aérosols de petite taille qui entraînent une concentration particulièrement importante en matière organique. Ils contiennent également des composés organiques complexes, similaires aux dérivés de l’acide humique. Les chercheurs ont montré que leur présence permet l’absorption de l’énergie solaire disponible par le SO2 et initie une voie photosensibilisée de son oxydation en ions sulfate. Ces travaux permettent de mieux clore le budget atmosphérique et offrent des pistes pour le réduire.

L’oxydation photosensibilisée de SO2. © Wang et al.

Référence :

Xinke Wang, Rachel Gemayel, Nathalie Hayeck, Sebastien Perrier, Nicolas Charbonnel, Caihong Xu, Hui Chen, Chao Zhu, Liwu Zhang, Lin Wang, Sergey A. Nizkorodov, Xinming Wang, Zhe Wang, Tao Wang, Abdelwahid Mellouki, Matthieu Riva, Jianmin Chen, Christian George. Atmospheric photosensitization: a new pathway for sulfate formation. Environmental Science and Technology. Volume 54, number 5.

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