Cette thèse se consacre à la mise au point de techniques d’échantillonnage suivies d’analyses réalisées au laboratoire pour mettre en évidence les espèces majoritaires en air intérieur et caractériser leurs variations temporelles. Le développement analytique a été effectué pour 52 COVs et pour 16 HAPs associés à la phase particulaire de l’air. Les prélèvements des COVs ont été réalisés au moyen d’un préleveur automatique permettant d’échantillonner l’air sur des tubes extraits par désorption thermique et analysés par chromatographie gazeuse couplée à la détection FID. Pour la quantification des HAPs, le prélèvement des particules est effectué par un impacteur à cascade à trois étages permettant de fractionner l’aérosol en fonction de leur diamètre aérodynamique. Les HAPs sont quantifiés par chromatographie liquide haute performance couplée à la détection par fluorescence. Ces deux techniques ont été mises en application dans le cadre de la 1ère campagne intensive du projet MERMAID. / This work aims at developing rapid and simple air sampling techniques followed by laboratory analyses to highlight the occurrence of the main species in indoor air and to describe their temporal variations. The analytical development was focused on 52 VOCs belonging to a wide variety of chemical families to determine their concentrations. The sampling step was performed using an automatic sampler allowing the sampling of air on adsorbent tubes. These tubes were then thermally desorbed and analyzed by gas chromatography coupled to FID. Another analytical development was conducted to determine the particle bound PAHs concentrations. The sampling of particles was realized by the mean of a 3-stages cascade impactor allowing an aerosol fractionation depending on their aerodynamic diameter. Finally, quantification of PAHs was realized by liquid chromatography coupled to fluorescence detection. These two techniques were applied in a field campaign in the frame of the MERMAID program.

Les recherches menées au cours des dernières années ont permis de mettre en évidence les nombreuses fonctions écologiques des composés organiques volatils (COVs) émis par les plantes. Cette thèse a eu pour objectif d'utiliser ces connaissances dans un cadre de protection des cultures. Nous avons essayé de poser les bases d'une stratégie de type « Push-Pull » contre la mouche du chou (Delia radicum) en utilisant des sources d'odeurs synthétiques (diffuseurs de COVs) ou des sources d'odeurs naturelles (plantes compagnes). A partir d'observations menées en plein champ nous avons sélectionné plusieurs brassicacées présentant des taux d'infestations contrastés vis-à-vis de la mouche du chou. Des expérimentations de laboratoires combinant des études comportementales et des analyses chromatographiques ont permis (i) d'établir un lien entre l'infestation et l'attractivité de certaines plantes (ii) d'identifier de nouveaux COVs potentiellement impliqués dans les prises de décisions comportementales de D. radicum. En parallèle, des études de terrain ont permis de tester l'efficacité de diffuseurs de COVs synthétiques au sein de parcelles expérimentales, que ce soit (i) pour favoriser le recrutement d'ennemis naturels (ii) attirer (composante « Pull ») ou repousser (composante « Push ») la mouche du chou. Enfin, l'utilisation de plantes pièges concentrant le ravageur semble être intéressante pour modifier la répartition de la mouche du chou à l'échelle de la parcelle en vue de protéger des cultures d'intérêt telles que le brocoli. / Volatile organic compounds (VOCs) emitted by plants are used by phytophagous, predatory and parasitoid insects to adjust behavioral decisions in complex environments. We aimed at using these ecological functions of VOCs in crop protection. We developed the first steps of a "Push-Pull" strategy toward the cabbage root fly (Delia radicum) with both dispensers of synthetic VOCs and natural blends of VOCs released by plants. We conducted a field study to select brassicaceous plants exhibiting contrasted levels of infestation toward the cabbage root fly. Laboratory bioassays combining behavioral observations and gas chromatographic analyses allowed to (i) investigate the relation between plant infestation and plant attractiveness (ii) identify novel VOCs involved in behavioral decisions of the cabbage root fly. Parallel field experiments were used to test the potential of dispensers of synthetic VOCs to (i) enhance natural enemies recruitment (ii) modify cabbage root fly behavior, attracting ("Pull" component) or repelling the pest ("Push" component). Finally, we demonstrated that attractive plants are promising for a trap crop approach enabling to redistribute cabbage root fly density at the field scale in order to protect main crop such as broccoli.

Dans cette thèse, nous présentons des travaux complémentaires conduits à ICARE-CNRS (Orléans), partie A et à l’Université de Fudan (Shanghai), partie B. Partie A : les 2-et 3-carène sont deux composés organiques volatils biogéniques importants présents dans l’atmosphère dont les voies de dégradation sont encore mal connues. Afin de déterminer les constantes de vitesse des réactions de ces espèces avec l’ozone, nous avons utilisé trois systèmes expérimentaux complémentaires : des chambres de simulation d’ICARE de 7300L et 80000L (HELIOS) et un réacteur à flux laminaire. Les rendements de certains produits de réactions, le radical hydroxyle (OH), le formaldéhyde (HCHO) et le monoxyde de carbone (CO) ont aussi été déterminés. D’autre part, pour avoir une meilleure compréhension d’intermédiaires de réaction formés lors de l’ozonolyse, appelés intermédiaires de Criegee, un réacteur à flux laminaire à deux étages a été mis en place pour mesurer leurs constantes de vitesse de réaction avec SO2, NO2 et O3. Partie B : les impacts du “black carbon (BC)” et du “brown carbon (BrC)” constituent une incertitude majeure dans les modèles climatiques actuels. Des rapports récents indiquent que la morphologie et l’évolution des BC et BrC dans l’atmosphère jouent un rôle important sur la capacité d’absorption de ces particules. Afin d’étudier leurs comportements, des mélanges de particules (BC-BrC) ont été exposés en chambre de simulation atmosphérique à l'acide sulfurique, au mélange ammoniac / triéthylamine, et à la vapeur d'eau de manière séquentielle. / In this thesis, we present a complementary work conducted at ICARE-CNRS (Orléans), Part A and at Fudan University (Shanghai), Part B. Part A: 2-and 3-carene are two important biogenic volatile organic compounds present in the atmosphere. The knowledge on their degradation pathways and the corresponding products are still poor. Using complementary reaction systems-ICARE 7300 L and HELIOS 80000 L simulation chambers, vertical laminar flow reactor, their kinetic rate constants for reaction with ozone were determined. Additionally, important product formation yields, hydroxyl radical (OH), formaldehyde (HCHO) and carbon monoxide (CO) have been determined with indication to their corresponding formation routes from the ozonolysis of carene. To have a better understanding on reactions of Criegee intermediates (CIs) generated through ozonolysis in the atmosphere, a horizontal 2-stage laminar flow reactor was set up to measure the rate constants of CIs with SO2, NO2 and O3. Part B: Radiative forcing of black carbon (BC) in the atmosphere, as well as that of brown carbon (BrC), remains to be a major uncertainty in current climate models. Recent reports indicate that the absorption enhancement of BC and BrC particles is determined by evolution of morphology and mixing state during the atmospheric processing. Laboratory-generated BC-BrC mixture particles (BC-BrC) were exposed to sulfuric acid, ammonia/triethylamine, and water vapor sequentially to investigate the alternation in light absorption, morphology and mixing state during simulated atmospheric processing.

Depuis la révolution industrielle les niveaux des concentrations atmosphériques des gaz à effet de serre ne cessent d’augmenter provocant ainsi une accélération du réchauffement climatique. Les composés organiques volatils (COVs) contribuent non seulement à cet effet de serre mais aussi à la pollution environnementale qui a un impact négatif sur toutes les espèces vivantes de la planète. Par exemple, au cours de l’année 2012, la pollution de l'air a été à l’origine 7 millions de décès, selon l'Organisation mondiale de la santé (OMS) [1]. Très récemment, une étude médicale de la commission Lancet sur la pollution et la santé a révélé qu'en 2015 un décès sur six était lié à la pollution de l'air et de l'eau, 6,5 millions de décès dans le monde chaque année sont liés à la pollution de l'air intérieur et extérieur [2]. En effet, les COVs, très volatils et utilisés comme solvants par exemple, peuvent être indirectement à l’origine de toux, d’inconfort thoracique, de gêne douloureuse, d’essoufflement respiratoire, d’irritation nasale ou oculaire ou encore de la gorge. Ils peuvent aussi être directement toxiques ou explosifs ou encore perturbateurs de la réponse immunitaire. De plus certains d’entre eux sont classés CMR (cancérogène, mutagène et reprotoxique). Dans ces conditions une meilleure connaissance des effets liés à l’exposition aux COVs sur la santé et l’environnement est vraiment nécessaire. Cette connaissance passe également par la détection et la quantification des concentrations de COVs afin de proposer un meilleur aménagement des environnements et d'alerter les individus concernés en temps réel sur les dangers encourus. La plupart des plateformes déjà existantes ou commercialisées sont soient trop coûteuses, soient très consommatrices d'énergie, soient fonctionnelles à des températures élevées, soient instables pour la détection en temps réel ou à long terme ce qui limite la prolifération des sites de mesures. Ainsi, cette thèse s’inscrit dans le domaine des capteurs de gaz dédiés pour la détection de la pollution dans l’air. Elle porte sur le développement d’une plateforme de détection, de suivi et de quantification des composés organiques volatils (COVs) en temps réel, utilisant un capteur de gaz différentiel flexible et imprimé basé sur des transducteurs micro-ondes et des matériaux carbonés polymères composites comme couches sensibles. Le dispositif proposé vise à fournir des informations directement exploitables pour constituer à terme une plateforme de faible coût embarquée, dédiée à l’internet des objets pour faciliter la prolifération des sites de détection et de contrôle en réalisant des réseaux de capteurs communicants sans fil fonctionnant en environnements variés. / Since the Industrial Revolution, the levels of atmospheric concentrations of greenhouse gases have been increasing, causing an acceleration of global warming. Volatile organic compounds (VOCs) contribute not only to this greenhouse effect, but also to environmental pollution, which has a negative impact on all living species on the planet. For example, in the year 2012, air pollution caused 7 million deaths, according to the World Health Organization (WHO) [1]. In addition, a very recent medical study by the Lancet Commission on Pollution and Health found that one in six deaths in 2015 was related to air and water pollution [2]. Also, indoor and outdoor air pollution is linked to 6.5 million deaths worldwide each year. VOCs can indirectly cause cough, chest discomfort, painful discomfort, shortness of breath, as well as nasal, ocular or throat irritation. They can also be directly toxic or explosive or disruptive of the immune response. In addition, some of them are classified as CMR (carcinogenic, mutagenic and reprotoxic). They are very volatile and often used as solvents for example. In these conditions, a better understanding of the health and environmental effects of exposure to VOCs is necessary. Such knowledge also involves the detection and quantification of VOC concentrations in order to propose a better management of the environments and to alert people in real time of the dangers incurred. Most of the existing or commercially available platforms are either too expensive, energy intensive, high temperature functional, unstable for real-time or long-term detection, which limits the proliferation of measurement sites. This thesis is in the field of dedicated gas sensors for the detection of pollution in the air. It deals with the development of a platform for the detection, monitoring and quantification of volatile organic compounds (VOCs) in real time, using a flexible and printed differential gas sensor based on microwave transducers and composite polymeric carbon materials as sensitive layers. The proposed device aims at providing directly exploitable information such as a low-cost embedded platform dedicated to the Internet of things and which offers increasing possibilities for the proliferation of detection and control sites by realizing networks of wireless communicating sensors operating in various environments.

La pollution de l’air intérieur est aujourd’hui reconnue comme un enjeu de santé publique. La règlementation impose depuis 2012 un étiquetage des matériaux de construction et d’ameublement en matière d’émission de polluants volatils. Bien que les méthodes de mesure d’émission de polluants soient nombreuses, il n’existe aucun matériau-standard émissif de référence pour les polluants de l’air intérieur qui permettrait la comparaison et la validation des mesures d’émission. L’objectif de ce travail est de produire des matériaux émissifs de référence en utilisant des matériaux à porosité contrôlée avec des tailles de pores adaptées à celle du polluant-cible pour un relargage contrôlé en concentration en fonction du temps. Les matériaux étudiés sont des polymères inorganiques ou hybrides organique-inorganiques synthétisés par voie sol-gel sous forme de blocs monolithiques ou déposés sur des substrats solides (verre ou textile). Différents matériaux microporeux ou/et mésoporeux ont été dopés au toluène et au naphtalène par exposition à leur vapeur saturante pendant des durées variables (2h à plusieurs jours). Ceci permet d’étudier l’influence de la taille des pores du matériau sur la vitesse de relargage du polluant. Le suivi cinétique du relargage spontané des polluants est réalisé selon un 1er mode statique avec une mesure optique du spectre d’absorption du polluant gazeux dans l’UV en fonction du temps. Dans le 2ème mode, le relargage dynamique sous balayage d’air du matériau dopé disposé dans une cellule FLEC normalisée est réalisé avec une mesure en continu de la concentration du polluant par chromatographie en phase gazeuse. Nous avons montré qu’il est possible de produire des matériaux à porosité contrôlée avec des gammes de distributions de tailles de pores allant de 0,8 à 12 nm. En choisissant judicieusement la matrice poreuse et la durée de dopage et en contrôlant les conditions de mise en œuvre (température, humidité), nous pouvons imposer la vitesse de relargage du polluant. Les gammes de vitesses d’émission vont de 30 µg.m-3.h-1 (classe A+) à 8.104 µg.m-3.h-1 (classe C) pour le toluène et de 2,6.103 à 2,6.104 µg.m-3.h-1 pour le naphtalène. Ces résultats montrent que ces matériaux pourront être utilisés pour une large gamme de polluants. / Indoor air pollution is now recognized as a public health issue. Since 2012, the regulations have required the labelling of construction and furnishing materials with regard to the emission of volatile pollutants. Although there are many methods for measuring pollutant emissions, there is no standard reference emissive material for indoor air pollutants that would allow for comparison and validation of emission measurements. The objective of this work is to produce reference emissive materials by using porous materials with pore sizes tailored to the doped target pollutant with controlled release in pollutant concentration over time. The materials studied are inorganic or hybrid organic-inorganic polymers synthesized by sol-gel in the form of monolithic blocks or deposited on solid substrates (glass or textile). Various microporous and/or mesoporous materials have been doped with toluene and naphthalene pollutants by exposure to the latters’ saturated vapour for varying periods of time (2 hours to several days). The influence of the size of the pores of the material on the release of the pollutant has been studied. The kinetic monitoring of the spontaneous release of pollutants is carried out in two independent modes. A 1st static mode involves an optical measurement of the absorption spectrum of the gaseous pollutant in the UV as a function of time. In the 2nd mode, the dynamic air-sweeping release of the doped material placed in a standard FLEC cell is carried out with continuous measurement of the pollutant concentration by gas chromatography. We have shown that it is possible to produce materials with controlled porosity with narrow pore size distributions over the 0.8 to 12 nm domain. Further, by choosing judiciously the porous matrix and doping time and controlling the experimental conditions of release (temperature, humidity), we can impose the rate of release of the pollutant. The emission velocity ranges from 30 µg.m-3.h-1 (class A+) to 8.104 µg.m-3.h-1 (class C) for toluene and from 2.6.103 to 2.6.104 µg.m-3.h-1 for naphthalene. These results indicate that these materials can be used for a wide range of pollutants.

Résumé: De nombreuses études ont établi que l’exposition aux moisissures intérieures peut être nuisible à la santé. Dans une récente étude, 21 composés organiques volatils microbiens (COVM) ont été sélectionnés comme biomarqueurs potentiels de l’exposition aux moisissures intérieures. L’objectif du projet était de déterminer les coefficients de partage (CP) sang:air, urine:air, plasma:air et eau:air pour ces composés, paramètres utilisés dans la prédiction de la toxicocinétique des xénobiotiques. Pour y parvenir, la méthode de flacons à l’équilibre a été utilisée. Les COVM (1.57-2.01 µg) injectés dans des flacons (20 ml) hermétiquement scellés contenant soit 0.5 ml de matrice (flacons test) ou simplement de l’air (flacons références) ont été incubés 60 min à 37⁰ C sous agitation continue. La quantification des COVM dans l’espace de tête des flacons (test et références) a été ensuite faite par chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse (GC-MS/MS). Les CP de 19 COVM variaient entre 78 et 4721 pour sang:air, 14 et 3586 pour urine:air, 64 et 5604 pour plasma:air et 16 et 2210 pour eau:air. Les CP eau:air étaient étroitement liés aux CP urine:air pour 17 COVM (R2 = 0,97, pente =1,001) suggérant que la valeur de CP eau:air (lorsqu’inférieur à103) peut être un substitut au CP urine:air. L’étude des ratios sang:urine indique que six COVM seraient nettement plus concentrés dans le sang, matrice de choix pour ces composés. Les données générées par cette étude faciliteront le développement de modèles pharmacocinétiques de COVM et le paramétrage de leurs prélèvements en tant que biomarqueurs de l’exposition aux moisissures intérieures. / Abstract: Numerous studies have established that exposure to indoor molds can be harmful to health. In a recent study, 21 microbial volatile organic compounds (mVOCs) were selected as potential biomarkers of indoor mold exposure. The objective of the project was to determine the blood:air, urine:air, plasma:air, and water:air partition coefficients (PCs) for these compounds, parameters used in predicting the toxicokinetics of xenobiotics. To achieve this, the vial-equilibration method was used. mVOCs (1.57-2.01 µg) were injected into hermetically sealed vials (20 ml) containing either 0.5 ml of matrix (test vials) or simply air (reference vials) and were incubated for 60 min at 37 ⁰C under continuous agitation. Quantification of mVOCs in the headspace of the vials (test and reference) was then performed by gas chromatography mass spectrometry (GC-MS/MS). The PCs of 19 mVOCs ranged from 78 and 4721 for blood:air, 14 and 3586 for urine:air, 64 and 5604 for plasma:air, and 16 and 2210 for water:air. Water:air PCs were closely related to urine:air PCs for 17 mVOCs (R2 = 0.97, slope =1.001) suggesting that the water:air PC value (when less than 103) may be a surrogate for the urine:air PC. The blood:urine ratio study indicates that six mVOCs would be significantly more concentrated in blood, the matrix of choice for these compounds. The data generated from this study will facilitate the development of pharmacokinetic models of mVOCs and the parameterization of their sampling as biomarkers of indoor mold exposure.

L’industrie des produits de l’érable est particulièrement importante en Amérique du Nord. Elle est touchée par un phénomène naturel qui se produit en fin de saison de récolte. Il s’agit de l’altération du goût du sirop ; un goût fort désagréable se développe et se nomme goût de bourgeon vu qu’il coïncide au bourgeonnement des feuilles d’érable. Des coûts et du temps sont impliqués à sa récolte et sa production. Cependant, un sirop d’érable avec un goût de bourgeon est vendu à moindre prix. Il constitue donc une perte potentielle d'argent pour les producteurs. Au fil du temps, ils ont appris à se fier à des signes distincts de la nature pour déterminer le début du bourgeonnement. Néanmoins, il est important de le détecter hâtivement pour les producteurs et de mieux comprendre les changements moléculaires associés au défaut de saveur de type bourgeon. Plusieurs travaux sur les produits de l’érable ont été effectués durant le dernier siècle, mais ce n’est que récemment que des projets de recherche sont centrés sur le goût de bourgeon. La détection de celui-ci est certes importante, mais il y est aussi question de mieux connaître la variation de la composition du sirop ou de la sève d’érable, afin de mieux comprendre le phénomène. Tel que décrit dans l’introduction de ce mémoire, on connaît maintenant mieux la composition du sirop d’érable, même que quelques solutions ont été proposées à notre problème, mais beaucoup de questions restent sans réponse que ce mémoire tentera de résoudre. C'est dans ce contexte que cette étude se pose. En visant à identifier les molécules responsables du défaut de goût de type bourgeon que l’on peut retrouver dans le sirop d’érable, nous espérons aider à mieux cibler le problème et à mieux comprendre le métabolisme et, éventuellement, comprendre comment ce goût se développe. Dans un second temps, la découverte de molécules pas encore rapportées, au meilleur de notre connaissance, comme étant présentes dans le sirop d’érable est aussi visée, sans égard à la classification du sirop. Les travaux de ce mémoire contribueront, ultimement, à trouver une façon d’empêcher la formation de ce goût et surtout un moyen de l’éliminer. Pour ce, une première partie correspondant à l’analyse des composés volatils a été effectuée par SPME et GC-MS sur 78 échantillons de sirop d’érable. L’analyse statistique des résultats par PCA cible 42 composés et associe chacun d’entre eux au sirop d’érable avec le défaut de saveur ou alors au sirop sans défaut de saveur. Parmi elles, seules 36 ont pu être identifiées par leurs spectres de masse. La seconde partie correspond à l’analyse des composés non volatils par UPLC-QTOF et UPLCMS/MS. La méthode a été optimisée pour cibler les molécules relativement apolaires par rapport aux sucres et aux acides aminés présents dans le sirop d’érable. Au total, 20 échantillons de sirop ont été analysés, dont 10 à défaut de saveurs de type bourgeon et 10 sans défaut. Pour cette partie, l’analyse de composantes principales a encore une fois été utilisée pour classer les types de sirop à l’étude selon les composés détectés. Ainsi, le mémoire avance les connaissances moléculaires liées à l’émergence du défaut de bourgeon dans le sirop d’érable. / The maple products industry is particularly important in North America. It is affected by a natural phenomenon that occurs at the end of the harvest season. It’s the alteration of the taste of the syrup; a very unpleasant taste develops and is called buddy flavour since it coincides with the budding of maple leaves. Costs and time are involved in its harvest and production. When maple syrup is associated with the buddy taste, its commercial value is lower. Therefore, it contributes to a loss of money for producers. Over time, they have learned to rely on distinct signs from nature to determine the onset of budding. However, methods are needed to detect it and research is needed to better understand the molecular changes in maple syrups. Several research projects on maple products have been carried out during the last century, but it is only recently that research projects have focused on the buddy flavour. They focus on determining the variation in the composition of maple syrup or sap, but also on better understanding of the phenomenon. We now know more than ever about the composition of maple syrup, on top of that some solutions have been proposed to our problem, but many questions remain unanswered and it is obvious that there is still so much to discover. It is in this context that this study arises. By aiming to identify the molecules responsible for the buddy flavour defects that can be found in maple syrup, we hope to help on targeting the problem and better understanding the metabolism of maple trees and, eventually, how the buddy taste develops. Secondly, it is aimed at discovering molecules not yet reported, to the best of our knowledge, as being present in maple syrup regardless of the classification of the syrup. This will contribute, ultimately, in finding a way to prevent the formation of this taste and a way to eliminate it. Thus, the first part of this master’s thesis corresponds to the analysis of volatile compounds by SPME and GC-MS on 78 maple syrup samples. Statistical analysis of the results targets 42 compounds and associates them with either maple syrup with flavour defects or with maple syrup with regular flavour maple syrup. Among these, 36 molecules could be identified by mass spectrometry. To extract correlations from our data, the principal component analysis (PCA) ensued. The second part corresponds to the analysis of non-volatile compounds by UPLC QTOF and UPLC-MS/MS. The method has been optimized to target molecules that are relatively apolar compared to sugars and most of the amino acids present in maple syrup. A total of 20 syrup samples were analyzed, including 10 with bud-like flavour defects and 10 with no defects. For both parts, PCA was once again used to determine which types of syrup under study are the compounds associated with. Taken together, the results presented in this master’s thesis advances knowledge on the molecular origins of the buddy flavour defect in maple syrups.

L’oxydation photocatalytique des Composés Organiques Volatils (COVs) apparaît comme un procédé très prometteur pour la réduction de la pollution atmosphérique. Ce travail avait pour objectif d’étudier l’oxydation photocatalytique de plusieurs COVs au sein d’un réacteur annulaire: méthyléthylcétone (MEK), acétone, 1-propanol ou encore triéthylamine (TEA). Dans une première partie, l’influence de plusieurs paramètres cinétiques tels que la concentration en polluant, l’intensité lumineuse, le temps de contact et le taux d’humidité a été étudiée. Un mécanisme de dégradation photocatalytique a été établi pour chaque polluant en fonction des sous-produits détectés par GC/MS. Dans une seconde partie, la diffusion de radicaux hydroxyles OH• dans la phase gazeuse, après activation photonique du TiO2, a été mise en évidence par Fluorescence Induite par Laser (LIF). Pour la première fois, ces radicaux OH• ont été détectés à des pressions proches des conditions atmosphériques. Dans ce cas, nous pouvons en conclure que la dégradation photocatalytique des COVs pourrait être partiellement due à une réaction en phase gazeuse entre les COVs et les radicaux OH• / Photocatalytic oxidation of airborne contaminants appears to be a promising process for remediation of air polluted by Volatile Organic Compounds (VOCs). The aim of our study is the photocatalytic oxidation of several VOCs using an annular reactor: methylethylketone (MEK), acetone, 1-propanol and triethylamine (TEA). First, the influence of different kinetic parameters such as pollutant concentration, incident light irradiance, contact time and humidity has been studied. A mechanistic pathway has been indeed proposed for each pollutant according to the produced intermediates species detected by GC/MS. Second, the diffusion of hydroxyls radicals OH• in gas phase, after photonic activation of TiO2, has been highlighted using Laser-Induced Fluorescence (LIF). For the first time, OH• radicals have been detected at atmospheric pressures, close to the major photocatalytic oxidation conditions, leading to the assumption that the photocatalytic degradation of VOCs might be at least partially occurs between pollutants and OH• radicals in gas-phase

Depuis quatre décennies, la prévalence des affections respiratoires chroniques de l'enfant a considérablement augmenté dans les pays développés. Les conditions de survenue de ces affections sont complexes, mais de nombreux travaux suggèrent la contribution importante de l'exposition par inhalation aux polluants de l'air intérieur. Dans ce contexte, cette thèse vise à évaluer l’exposition cumulée à une gamme de polluants chimiques et biologiques de l’air intérieur dans un échantillon donné de logements. Il a également pour objectif de créer une typologie des logements en fonction de leur multi-contamination, et vise à construire des modèles explicatifs des concentrations des polluants en fonction des caractéristiques de l’habitat et des habitudes de vie des occupants.Une enquête environnementale a été menée dans 150 logements issus de la cohorte Pélagie, suivie en Bretagne depuis 2002. Des prélèvements ont permis de mesurer la concentration de 8 aldéhydes, 4 THM, 22 autres COV, 9 COSV et 4 genres de moisissures dans l’air de ces logements. Celles-ci, ainsi que 4 allergènes ont également été dosés dans des échantillons de poussières. Les paramètres d’ambiance (température, humidité relative et dioxyde de carbone) ont été mesurés. Un questionnaire renseigné par les familles a permis de collecter des informations sur les logements et leurs occupants : structure et historique du bâtiment, revêtements, ménage, chauffage, aération, utilisation de certains produits ou réalisation d’activités particulières. Ces données ont été analysées par des approches statistiques multivariées, et des modèles de régression linéaire et logistique ont été mis en oeuvre pour relier les concentrations des contaminants aux caractéristiques des logements. Ces mesures ont mis en évidence une contamination importante et systématique des logements par une grande part des contaminants chimiques et biologiques, à des niveaux parfois élevés au regard d’études comparables et des valeurs guides lorsqu’elles existent. Des analyses en composantes principales ont permis de mettre en évidence des sous-groupes de composés qui ont pu être interprétés en termes de sources, et de sélectionner un certain nombre de composés traceurs représentatifs de chaque sous-groupe. Une analyse factorielle multiple a permis de répartir les logements en 7 classes, chacune présentant un profil de multi-contamination particulier. Enfin, les modèles de régression linéaire et logistique construits pour les composés traceurs permettent d’expliquer entre 5 et 60% de la variabilité des concentrations, et mettent en évidence la multiplicité des sources, l’importance de la description précise des environnements intérieurs, et l’impact des paramètres d’ambiance sur ces concentrations. Ce travail décrit donc une contribution importante à l’évaluation des expositions aux contaminants de l’air intérieur et fournit un certain nombre d’éléments quant à la prédiction des expositions dans les environnements intérieurs. / For the last four decades, the prevalence of chronic respiratory affections in children has increased dramatically in developed countries. Occurring conditions of these affections are complex, but many studies suggest the important contribution of inhalation exposure to indoor air pollutants. In this context, this thesis aims to assess the cumulative exposure to a range of chemical and biological pollutants in indoor air in a given sample of dwellings. It also aims to create a typology of these dwellings based on their multi-contamination, and to build explanatory models for concentrations of pollutants based on characteristics of the dwellings and lifestyle of the occupants. An environmental survey was conducted in 150 dwellings from the Pelagie cohort, followed in Brittany since 2002. We measured the concentration of 8 aldehydes, 4 THMs, 22 other VOCs, 9 SVOCs and 4 mold genera in the air of these dwellings. Molds as well as four allergens were also measured in dust samples. Ambient parameters (temperature, relative humidity and carbon dioxide) were also measured. A questionnaire completed by families allowed collecting information on dwellings and their occupants: structure and history of the building, wall and floor coatings, cleaning, heating and ventilation habits, use of certain products or performing specific activities. These data were analyzed by multivariate statistical approaches, and linear and logistic regression models were used to link the concentrations of the contaminants with the housing characteristics. These measures showed an important and systematic contamination of the dwellings by a large amount of both chemical and biological contaminants, sometimes at relatively high levels regarding comparable studies and guideline values when they exist. Principal components analysis allowed to identify subgroups of compounds that could be interpreted in terms of sources, and to select representative compounds of each subgroup. A multiple factor analysis was used to classify the dwellings into 7 categories, each with a special multi-contamination profile. Finally, linear and logistic regression models built for the representative compounds explained between 5 and 60% of the variability of the concentrations, and highlighted the multiplicity of sources, the importance of a precise description of indoor environments, and the impact of the ambient parameters on these concentrations. This work thus describes an important contribution to the exposure assessment to indoor air contaminants and provides elements for prediction of exposures in indoor environments.

L’objectif de ce travail de thèse est d’améliorer l’état de nos connaissances sur les processus de formation et du devenir de l’AOS, en lien avec la réactivité des COVB avec les oxydants de l’atmosphère et en particulier l’ozone, en utilisant le potentiel de l’écosystème landais en tant que source d'AOS biogénique. Pour cela, des campagnes de terrain ont été menées sur un site de mesure en forêt landaise, écosystème particulièrement approprié pour l’étude de la formation et du devenir des AOS. Au cours de ces campagnes, différents paramètres physico-chimiques complémentaires ont été mesurés, tels que les concentrations et les flux de particules, d’oxydants et de COVB. Des épisodes nocturnes de formation de nouvelles particules ont été mis en évidence, ce qui constitue un résultat original car les évènements rapportés jusqu’ici dans la littérature étaient principalement diurnes. La contribution importante de l’ozonolyse des monoterpènes émis par les pins maritimes, dominés par l’α- et le β-pinène, à la formation nocturne de nouvelles particules a également été démontrée. Les mesures de flux de particules réalisées suggèrent que les particules formées au cours de la nuit sont transférées depuis la canopée vers les plus hautes couches de l’atmosphère. Une production d’ozone a également été démontrée par la comparaison des mesures de flux d’ozone à un modèle physique de dépôt. Cette source d’ozone pourrait être liée à la photooxidation des COVB / Forest ecosystems affect air quality and climate, especially through the emissions and the reactions of biogenic volatile organic compounds (BVOCs) with the atmospheric oxidants, known to generate Secondary Organic Aerosols (SOAs). This work aims to improve our knowledge on the processes involved in biogenic SOA formation and fate. Two field campaigns have been conducted in the Landes forest. In a first step, the measurement site was characterized by a statistical study of local meteorological conditions. During these campaigns, complementary physical and chemical measurements have been carried out, implying measurements of fluxes and concentrations of particles, BVOCs and oxidants. The results evidenced nocturnal new particle formation, which is an original result as this process was usually only reported during daytime. The strong contribution of BVOCs (dominated by α- and β-pinene) ozonolysis to nocturnal new particle formation has been demonstated. Particle flux measurements suggested that particles are transfered from the canopy to the higher atmospheric surface layer. The comparison between ozone fluxes and a physical ozone deposition model also highlighted an ozone production source. This ozone production might be related to BVOC photooxidation.