Evènement
Soutenance de thèse de Gwendoline Bourdon
ISM - Groupe de Spectroscopie Moléculaire (GSM)
Vendredi 12 décembre 2025 à 9h30
Salle de Conférence, 3ème étage EST, ISM
Titre : Processus physico-chimiques de vieillissement et propriétés d’hydratation d’aérosols organiques secondaires à l’échelle de la particule unique
Résumé : Depuis des décennies, les aérosols atmosphériques sont au centre des préoccupations sociétales, tant pour leurs impacts climatiques que pour leurs effets sanitaires avérés. Face à la complexité des aérosols (composition, morphologie), leurs propriétés physico-chimiques (hygroscopicité, viscosité, pH, etc.) et la diversité des processus physico-chimiques dans lesquels ils sont impliqués (photo-oxydation, condensation, etc.), il est nécessaire de multiplier les approches expérimentales et théoriques à différentes échelles (spatiales et temporelles) afin d’atteindre une caractérisation plus précise des différents systèmes et d’appréhender au mieux leur devenir dans l’atmosphère ainsi que leurs impacts. À l’échelle de la particule unique, les dispositifs de lévitation sont des outils indispensables pour étudier les propriétés et les processus physico-chimiques des aérosols, en s’affranchissant de l’influence éventuelle d’un substrat et en contrôlant au plus près les conditions environnementales ambiantes (particule en suspension, température, humidité relative, etc.). C’est dans ce contexte que s’inscrivent les travaux de cette thèse, dont les objectifs étaient d’étudier les processus de vieillissement chimique (photolyse, oxydation) d’aérosols organiques secondaires biogéniques (AOSB) modèles, issus de la photo-oxydation de l’α-pinène, ainsi que leurs propriétés d’hydratation, afin d’améliorer la compréhension de leur devenir dans l’atmosphère. Les interactions entre une particule unique en suspension et l’eau ont été caractérisées en suivant l’évolution de son hygroscopicité (en fonction de l’humidité relative) et par l’étude de l’évaporation de l’eau (à humidité fixe) de la particule. Pour atteindre ces objectifs, trois couplages expérimentaux originaux ont été utilisés. Le couplage entre la lévitation (acoustique ou optique) et la microspectrométrie Raman a permis de suivre l’évolution de la composition chimique et l’état microphysique des particules en suspension. Cette approche a été utilisée pour les études d’hydratation et celles portant sur le vieillissement des AOSB. Le montage de lévitation acoustique a notamment permis d’étudier les propriétés d’hydratation et la photolyse de particules uniques d’acide cis-pinonique. Le couplage de lévitation optique a été optimisé pour ces études à l’Université d’Hiroshima (Japon), dans le cadre d’une collaboration originale. Il a permis de piéger et de caractériser la composition d’AOS formés in situ à partir de précurseurs gazeux pour la première fois à l’échelle d’une particule unique. Parallèlement, un nouveau couplage entre un dispositif de lévitation acoustique et la spectrométrie de masse à haute résolution (PTR-TOF-MS) a été développé au cours de cette thèse. Il a permis de mettre en évidence des transferts de composés organiques volatils de la particule vers la phase gazeuse dans le cas de la photolyse d’acide cis-pinonique. Ce dispositif ouvre la voie à une meilleure caractérisation des échanges, à l’échelle de la particule, entre les phases gazeuse et condensée de l’aérosol, contribuant à améliorer notre compréhension des mécanismes de vieillissement atmosphérique.
Mots clefs : atmosphère, AOS, lévitation, réactivité, hygroscopicité, développement instrumental
Jury :
• Mme TOUBIN Céline, Université de Lille - Rapporteure
• M. BRIGANTE Marcello, Université Clermont Auvergne - Rapporteur
• M. COUSSAN Stéphane, Université de Marseille - Examinateur
• Mme RAVAINE Valérie, Bordeaux INP - Examinatrice
• Mme SOBANSKA Sophie, Université de Bordeaux - Co-directrice de thèse
• M. VILLENAVE Eric, Université de Bordeaux - Co-directeur de thèse