Thèse de doctorat : Sciences de l'univers et de l'environnement : Paris Est : 2008. / Titre provenant de l'écran-titre.

Thèse de doctorat : Lasers, molécules et rayonnement atmosphérique : Lille 1 : 2001. / N° d'ordre (Lille) : 3057. Résumé en français. Textes en français et en anglais. Bibliogr. p. 301-312.

Le dernier rapport du GIEC (2007) souligne que la compréhension du changement climatique en cours est encore incomplète. Le rôle de la stratosphère est notamment mal connu. C'est pourquoi il est important d'étudier sa composition et les processus physicochimiques s'y déroulant. Les mesures d'occultation solaire telles celles de l'instrument satellitaire SAGE III et les mesures in situ sont particulièrement bien adaptées à l'étude de la stratosphère. J'ai étudié dans cette thèse la cohérence entre les mesures existantes.<br />Mon travail a consisté à inverser les transmissions atmosphériques de SAGE III pour obtenir les profils verticaux des concentrations en ozone et en dioxyde d'azote ainsi que des coefficients d'extinction des aérosols dans neuf canaux entre 385 et 1545 nm. Dans les canaux situés autour de 450 nm, un lissage vertical a été effectué sur les transmissions tangentes pour pallier un défaut de neutralité spectrale de l'atténuateur. Dans le canal à 1545 nm, la prise en compte de l'absorption du CO2 a été effectuée avec le modèle MODTRAN 5. Les incertitudes ont été évaluées par une méthode de Monte Carlo. Nous avons alors validé nos produits à l'aide des produits SAGE III officiels (NASA), ceux d'un troisième algorithme d´eveloppé par une équipe de Saint Petersbourg et à l'aide de mesures coïncidentes des instruments SAGE II et POAM III. Ces comparaisons montrent que les produits LOA sont de bonne qualité. Cependant, une étude effectuée à l'aide des mesures in situ de l'instrument sous ballon SPIRALE aux abords du vortex polaire a montré un bon accord pour O3 et un désaccord pour NO2. Ce désaccord montre que la méthode d'occultation solaire pour la mesure d'espèces réactives (tel NO2) dans des conditions dynamiques complexes n'est pas bien adaptée. De plus, les variations diurnes de NO2 rendent les comparaisons directes entre mesures à distance et in situ difficiles.<br />Une étude spécifique sur les aérosols des feux de forêt de l'ouest du Canada (août 2003) a été menée avec les produits SAGE III officiels. Des intrusions d'aérosols issus des feux de forêt dans la basse stratosphère par pyroconvection sont suspectées d'être à l'origine des pics d'extinction observés par SAGE III. Nous avons déduit des mesures SAGE III les propriétés microphysiques de ces aérosols et montré que ces coefficients d'extinction anormalement élevés étaient dus à une augmentation du nombre de particules dans la basse stratosphère. Cependant, la nature chimique de ces aérosols n'a pu être déterminée car les mesures d'extinction ne sont pas assez sensibles à l'indice de réfraction.<br />Depuis la fin des missions SAGE II, SAGE III et POAM III, les instruments satellitaires de la mission ACE-SCISAT sont les seuls instruments d'occultation solaire (hormis SOFIE) fournissant des informations sur la stratosphère. Nous nous sommes ainsi intéressés à la validation de leurs mesures à l'aide des données de SAGE II, SAGE III et SPIRALE. Ce travail s'inscrit dans le cadre de la campagne de validation internationale. Nous avons montré que les coefficients d'extinction des aérosols déduits des mesures de IMAGER sont en désaccord avec ceux de SAGE II et SAGE III et que les rapports de mélange en ozone et en dioxyde d'azote de FTS et de MAESTRO sont en bon accord avec les produits SAGE III. Cependant, nous obtenons également un désaccord concernant NO2 en comparaison avec SPIRALE bien que les autres espèces (CH4, N2O, HNO3, O3, HCl) déduites de FTS ainsi que l'ozone MAESTRO sont en bon accord avec les données SPIRALE.

Le travail présenté dans ce mémoire porte sur la modification d'un polysaccharide extrait d'un tubercule d'espèces d'Amorphophallus konjac sp., une plante pérenne appartenant à la famille des Araceae. Ce polysaccharide, le glucomannane, est un copolymère linéaire soluble dans l'eau, constitué de résidus D-mannopyranosyle (M) et D-glucopyranosyle (G) liés en β-(1→4) (M/G ≅ 1,6) et la chaîne principale présente des groupements acétyles. La masse molaire varie de 4.105 à 2.106 g.mol-1 selon les sources botaniques et les méthodes de purification, et l'étude de sa structure ainsi que ses propriétés physico-chimiques ont fait l'objet de plusieurs travaux de recherche. Pour trouver des nouvelles voies de valorisation de ce polysaccharide la modification de sa structure et/ou la réduction de sa masse molaire ont été envisagées. Le but était d'obtenir, soit des polysaccharides originaux avec des propriétés physico-chimiques différentes de celles du polymère de départ, soit des polymères de faible masse molaire ou des oligosaccharides présentant des activités biologiques particulières. Nous avons étudié la modification chimique de glucomannanes par oxydation avec le dioxyde d'azote et l'obtention d'oligosaccharides de glucomannane par des méthodes classiques en milieu aqueux telles que l'hydrolyse acide et enzymatique. In fine nous avons développé une nouvelle méthode d'obtention d'oligoglucomannanes partiellement oxydés par réaction hétérogène en milieu diphasique solide/gaz avec le dioxyde d'azote et obtenus des molécules chargées de petites tailles. Nous avons généralisé cette méthode à d'autres polysaccharides sélectionnés parmi les plus connus (alginates, agar, cellulose, xanthane, galactomannanes et dextranes) et enfin nous avons évoqué les principales perspectives de valorisation des molécules obtenues, en particulier grâce aux activités antivirales et prébiotiques.

L'atmosphère est un milieu complexe, loin d'être parfaitement homogène. Elle contient de nombreuses particules, sous formes solides ou liquides, dénommées aérosols. Ces particules peuvent affecter l'équilibre radiatif de la planète, la qualité de l'air dans les milieux urbains et changer la composition chimique de l'atmosphère malgré leur présence à des très faibles teneurs. Par ailleurs, au niveau du sol, la phase gazeuse atmosphérique peut interagir avec la végétation et le bâtiment, tout particulièrement en zone urbaine. Ce travail se situe donc dans le cadre général de l'étude des réactions photoinduites à l'interface air/solide afin de pouvoir comprendre et décrire leur rôle dans la pollution atmosphérique (principalement urbaine). Cette étude a comme objectif principal l'étude de l'influence du rayonnement solaire sur les cinétiques hétérogènes des réactions impliquant le dioxyde d'azote et des surfaces organiques (pyrene, fluoranthene, phénanthrène) pures et des surfaces organiques/inorganiques (pyrene/KNO3, pyrene/Fe2O3, pyrene/KNO3/Fe2O3) simulant le dépôt urbain. De telles réactions n'ont pas encore été étudiées. Ces travaux ont été menés expérimentalement à l'aide de réacteurs de type " tube à écoulement " couplé à un détecteur spécifique du gaz en trace étudié. Après avoir mis en évidence une capture photoinduite sur ces surfaces, nous avons montré que la capture de NO2 dépend de plusieurs paramètres tels que la concentration de NO2, l'humidité relative, le flux photonique avec l'identification des produits de réactions, en l'occurrence l'acide nitreux HNO2, le monoxyde d'azote, les ions nitrites et le 1‐nitropyrene. L'acide nitreux détecté est un élément favorisant les pics de pollution photochimique à l'ozone. Ainsi ce travail est une avancée importante dans ce champ de recherche.

Nous décrivons une nouvelle méthode de Chimie Douce permettant de préparer des oxydes possédant des structures ouvertes à canaux ou à feuillets par destruction à l'aide du dioxyde d'azote des ions ammoniums présents au sein de composé de départ. Un trioxyde de tungstène hexagonal a ainsi pu être préparé, permettant ensuite l'intercalation d'étain par voie organométallique.<br />La destruction des ions ammoniums a aussi mené, dans le cas de composés du cérium, à l'obtention d'oxyde de cérium finement divisé.<br />Cette méthode présente l'avantage de pouvoir être utilisée dans le cas de composés peu stables comme l'iodate d'ammonium.<br />Divers essais avec des ions alkyle-ammoniums beaucoup plus volumineux permettent aussi d'envisager l'accès à des oxydes de structures plus ouvertes.

Cette étude est consacrée à la modélisation spatio-temporelle de la pollution atmosphérique urbaine en utilisant un ensemble de méthodes statistiques exploitant les mesures de concentrations de polluants (NO2, O3) fournies par un réseau de surveillance de la qualité de l'air (AIRPARIF). Le principal objectif visé est l'amélioration de la cartographie des champs de concentration de polluants (le domaine d'intérêt étant la région d'Île-de-France) en utilisant, d'une part, des méthodes d'interpolation basées sur la structure spatiale ou spatio-temporelle des observations (krigeage spatial ou spatio-temporel), et d'autre part, des algorithmes, prenant en compte les mesures, pour corriger les sorties d'un modèle déterministe (Filtre de Kalman d'Ensemble). Les résultats obtenus montrent que dans le cas du dioxyde d'azote la cartographie basée uniquement sur l'interpolation spatiale (le krigeage) conduit à des résultats satisfaisants, car la répartition spatiale des stations est bonne. En revanche, pour l'ozone, c'est l'assimilation séquentielle de données appliquée au modèle (CHIMERE) qui permet une meilleure reconstitution de la forme et de la position du panache pendant les épisodes de forte pollution analysés. En complément de la cartographie, un autre but de ce travail est d'effectuer localement la prévision des niveaux d'ozone sur un horizon de 24 heures. L'approche choisie est celle mettant en œuvre des méthodes de type réseaux neuronaux. Les résultats obtenus en appliquant deux types d'architectures neuronales indiquent une précision correcte surtout pour les 8 premières heures de l'horizon de prédiction

L'existence des inégalités sociale de santé (ISS) est solidement établie en France. La mortalité infantile et néonatale sont reconnues comme des indicateurs de l'état de santé d'une population. En dépit de nombreux facteurs de risques déjà identifiés, une part des ISS demeurent inexpliquées ; les nuisances environnementales sont suspectées. L'objectif de la thèse est d'analyser par une approche spatio-temporelle la contribution de l'exposition au dioxyde d'azote aux inégalités sociales de mortalité infantile et néonatale en France 2000-2009. L'étude est épidémiologique de type écologique dans les agglomérations de Lille, Paris, Lyon, et Marseille. L'unité géographique est l'IRIS. Les cas recueillis dans les mairies ont été géocodés en utilisant l'adresse de résidence des parents. Les données socioéconomiques estimées à partir des recensements de 1999, 2006 ont été utilisées dans un indice composite définissant la défaveur socioéconomique globale. Les concentrations moyennes de dioxyde d'azote ont été modélisées par les réseaux de surveillance de la qualité de l'air. Des modèles statistiques additifs généralisés ont permis de prendre en compte l'autocorrélation spatiale et de générer des cartes à l'aide de lissage sur la longitude et la latitude tout en ajustant sur les variables d'intérêt. A l'aide d'une approche innovante, les résultats ont démontré l'existence de zones d'inégalités socio-spatiales, environnementale ou le cumul d'inégalités de mortalité infantile et néonatale. Ces résultats sont ville-spécifique, ils varient selon la période d'étude et l'évènement sanitaire étudié démontrant ainsi la difficulté de généraliser ces observations à l'échelle nationale / In France, existence of social health inequalities (SHI) has well established. Infant and neonatal mortality are recognized as indicators of the health status of a population. In spite of numerous risk factors already identified, a part of these inequalities remain unexplained, environmental nuisances are suspected. The thesis objectives were to analyze by a spatial and temporal approach, the contribution of exposure to nitrogen dioxide to social inequalities in infant and neonatal mortality in France between 2000 and 2009. We conducted an ecological type epidemiological study using the French census block as the geographical unit in the metropolitan areas of Lille, Paris, Lyon, and Marseille. All cases collected in the cities hall were geocoded using address of parent's residence. Socioeconomic data estimated from the 1999, 2006 national census were used in a composite index which encompasses multiple dimensions to analyze global deprivation. Average nitrogen dioxide concentrations were modeled by the air quality monitoring networks. Generalized additive models allowed to take into account spatial autocorrelation and generate maps using smoothing on longitude and latitude while adjusting for covariates of interest. Using an innovative approach, results highlight the existence of socio-spatial, environmental or cumulate inequalities in infant and neonatal mortality. These results are city-specific, they vary according to the period and the health event demonstrating the difficulty to generalize these observations at the national level

Pour répondre aux aspects essentiels du développement durable, les nouvelles constructions doivent réduire leur consommation énergétique. Cela se traduit par une meilleure isolation des bâtiments mais aussi par une maitrise et un control du renouvellement de l'air par ventilation mécanique contrôlée. De telles actions participent à l’augmentation des concentrations de polluants en intérieur pouvant avoir des conséquences sanitaires importantes. La technique de dépollution passive de l’air reposant sur des processus photocatalytiques est une solution intéressante pour répondre à cette problématique. L’objectif de cette étude est d’optimiser une peinture pour application intérieure contenant des nanoparticules de dioxyde de titane (TiO2) afin de réduire les concentrations de polluants gazeux comme de dioxyde d’azote (NO2) tout en limitant la formation de contaminants tel que l’acide nitreux (HONO). Dans cette optique, durant cette thèse, différents jeux de peintures (photocatalytiques et de référence) ont été étudiés dans des conditions simulées de laboratoire et dans un environnement réel. Les expériences en laboratoire ont montré une efficacité d’élimination du NO2 jusqu’à 4 fois plus importante sur une peinture photocatalytique que sur une peinture standard. Cette étude met également en évidence la formation hétérogène d’acide nitreux pendant la réaction photocatalysée du NO2. Les rendements de formation de HONO sont compris entre 4 et 20 % du NO2 consommé. Lors d’une étude à échelle 1, dans une pièce modèle, des concentrations significatives de HONO ont été mesurées. Ces observations mettent à jour des mécanismes encore non élucidés de formation de cette espèce en air / In order to improve building energy consumption, new constructions reduce air exchange rate by including better insulation and adding controlled ventilation. However, this energetic advantage participates in increasing the concentration of indoor pollutants and can be the cause of adverse effects on the occupants’ health. A possible solution to this issue is to use the photocatalysis principle/theory as an innovating technique for air remediation. The aim of this study is to optimize photocatalytic materials containing titanium dioxide (TiO2) in order to reduce the concentrations of indoor air pollutants such as nitrogen dioxide (NO2) without the generation of emerging contaminants such as nitrous acid HONO. Over the course of this Ph.D., effects of different photocatalytic paints, tested under simulated and real conditions were studied. Laboratory experiments showed an effective elimination of nitrogen dioxide (NO2) up to 4 times higher with a photocatalytic paint than with a standard paint, the most important parameters influencing NO2 elimination being nanoTiO2 quantity built-in the paint, light intensity, and temperature. This study also highlights the heterogeneous formation of nitrous acid (HONO) during the photocatalysis of NO2, reactivity yields range from 4 % to 20 % of used NO2. During a scale one study in a model room, a significant concentration of HONO was measured. Those observations reveal yet not fully elucidated mechanisms for the indoor formation of this compound

Ce travail a eu pour objectif d'étudier l'oxydation hétérogène de composés aromatiques polycycliques (CAP) adsorbés sur des particules solides, exposés à des oxydants troposphériques. Après adaptation et validation des protocoles analytiques, deux aspects ont été abordés : les cinétiques de dégradation avec O3, NO2 et OH dans un premier temps, puis l'étude des produits d'oxydation formés au cours de ces réactions. Les constantes de vitesse mesurées ont permis de comparer les différences de réactivité entre les composés étudiés (pyrène, 1-nitropyrène, 1-hydroxypyrène, 9,10-anthraquinone). L'influence de différents paramètres sur la réactivité (nature des particules, concentration en HAP...) a aussi été étudiée. Enfin, la détermination des produits d'oxydation et leur quantification, quand cela a été possible, a permis de mieux comprendre le devenir de ces composés particulaires dans l'atmosphère, à travers les mécanismes réactionnels proposés.