La connaissance des sources des particules dans le milieu ambiant est devenue une préoccupation majeure depuis que leur impact sur la santé est avéré. Ainsi, une connaissance détaillée de la nature des fines particules (PM) et de leurs sources, devient nécessaire pour quantifier l’importance des émissions sur la masse totale en PM. Dans ce contexte, l’objectif de ce travail est de mieux connaître la composition chimique et les sources de l’aérosol organique. Les travaux réalisés s’intègrent dans le cadre du projet MEGAPOLI. Deux campagnes ont été conduites en région parisienne en été et en hiver sur deux sites urbain (LHVP) et suburbain (SIRTA). Une caractérisation chimique des PM2.5 a été effectuée. La contribution des sources primaires des PM2.5 fut calculée par modélisation CMB et les résultats furent par la suite intercomparés à ceux obtenus par les approches AMS/PMF et radiocarbone 14C. L’analyse CMB montra qu’en hiver, les principales sources contributrices sont les sources primaires, dominées par les émissions véhiculaires et la combustion de la biomasse. En été, les concentrations de PM2.5 sont gouvernées par les espèces secondaires. D’après l’approche basée sur les marqueurs organiques secondaires, le SOA biogénique traditionnel contribue faiblement à la masse de PM2.5. La comparaison des deux approches CMB et AMS-PMF a montré qu’en hiver, les différences ont été observées pour les deux sources majeures d’aérosol organique : combustion de biomasse et source véhiculaire. En été, les différences obtenues sont moins marquées. Les comparaisons des résultats de modélisation CMB avec les mesures de 14C, approche totalement indépendante, montrèrent un bon accord. / Knowing the sources of airborne fine particulate matter in ambient area became a major concern since their adverse effects on health were. Then, knowing in detail the nature and the sources of the fine particles (PM) is necessary to quantify the relative importance of the emissions on the total PM concentration. In this context, the main objective is to better know the chemical composition and the sources of the organic aerosol. This works is integrated within the MEGAPOLI framework. Two intensive campaigns were led in Paris region in summer and in winter at an urban (LHVP) and a suburban (SIRTA) sites. During the both sampling campaigns, a complete PM2.5 chemical characterization was made. The contributions of the PM2.5 primary sources were calculated by CMB modelling and the results were intercompared with those obtained by the AMS/PMF and the radiocarbon 14C approaches. The CMB analysis showed that in winter, the main contributing sources were primary, dominated by vehicular exhaust and biomass burning. In summer, the PM2.5 ambient concentrations were mainly governed by secondary species. According to the approach based on the secondary organic markers, the traditional biogenic SOA contribution to the PM2.5 mass was. The both CMB and AMS-PMF approaches comparison showed that in winter, the differences were particularly observed for both major organic aerosol sources: biomass burning and vehicular exhaust. In summer, the differences between both approaches were less visible. The comparisons of the CMB modeling approach results with the radiocarbon 14C measurements, a totally independent approach, show a very good agreement between both approaches

Les particules fines (PM2.5) suscitent de plus en plus l’intérêt des pouvoirs publics en raison de leurs effets néfastes sur la qualité de l’air et la santé humaine. La mise en place des politiques de réductions efficaces des émissions requière une connaissance détaillée des contributions des principales sources aux concentrations ambiantes en PM. Ainsi, cette thèse a pour objectifs de caractériser la composition chimique des PM2.5, et de quantifier leurs sources d’émissions à Marseille. Pour se faire, une campagne de mesure d’un an (2011-2012) a été conduite sur le site de fond urbain de « Cinq avenues ». La spéciation chimique complète des filtres collectés a été réalisée, et 3 modèles-récepteurs ont été utilisés: CMB (Chemical Mass Balance), PMF (Positive Matrix Factorization), et ME-2 (Multilinear Engine). Bien que basés sur des concepts sensiblement différents, l’exercice d’intercomparaison des sorties de ces modèles a montré globalement un bon accord pour l’estimation des contributions de la combustion de biomasse (entre 23 et 33% en moyenne annuelle) et du trafic véhiculaire (14-26%). En revanche, des différences significatives sont observées pour la source industrielle (1-18%) et le sulfate d’ammonium (12-30%). Cette étude a mis en évidence une contribution importante de la matière organique (OM) qui représente en moyenne 42% des PM2.5. Quant à la quantification des sources, l’un des résultats marquants est la mise en évidence de deux types d’aérosols de combustion de biomasse, dont l’un provient très probablement du brûlage à l’air libre de déchets verts. Ce dernier peut même être considéré comme un contributeur majeur des PM2.5 à l’automne et en début d’hiver. / Fine particulate matter (PM2.5) has received considerable attention due to its impact on human health and air quality. Therefore, effective plans for human health protection require a detailed knowledge of the most relevant PM emission sources and their contributions to the ambient PM levels. Thus, this thesis aims to characterize the chemical composition of PM2.5 collected in Marseille area, and quantify the impacts of the main emission sources. To meet these objectives, a one-year monitoring campaign was conducted at the urban background site of “Cinq avenues” during the period of 2011-2012. A detailed chemical characterization of the collected PM2.5 filters was performed, and 3 receptor models were applied to this database: CMB (Chemical Mass Balance), PMF (Positive Matrix Factorization), and ME-2 (Multilinear Engine). Although based on significantly different concepts, the intercomparison exercise of the output data of the used models has generally showed a good agreement in estimating the source contributions of biomass burning (representing between 23 and 33% on annual average) and vehicular traffic (between 14 and 26%). In contrast, significant differences were observed for the industrial (1-18%) and ammonium sulfate (12-30%) sources. This study highlighted the significant contribution of organic matter (OM), which represents 42% of the PM2.5 mass, on average. Regarding the source apportionment results, one of the most striking findings is the identification of two types of biomass burning aerosol, one of which probably comes from open burning of green waste. The latter can even be considered a major contributor to the PM2.5 mass during fall and early winter