L'ozone est un constituant minoritaire secondaire de l'atmosphère. C'est un gaz à effet de serre et un polluant nocif pour la biodiversité dans la troposphère. Il peut être transporté de la stratosphère ou de la couche limite vers la troposphère libre et parcourir de longues distances au-dessus des continents et des océans. L'objectif de cette thèse est de contribuer à l'analyse des tendances à long terme des concentrations d'ozone dans la troposphère et à la compréhension des sources de cette variabilité temporelle. Pour cela, nous avons utilisé les mesures de deux instruments basés à l'Observatoire de Haute Provence (OHP) dans le sud de la France (44˚N, 6.7˚E), des sondes ECC (Electro-chemical Concentration Cell) embarquées sous ballon et un lidar UV DIAL. Les travaux menés au cours de cette thèse ont montré qu'il est indispensable de les combiner pour prendre en compte la diversité des conditions météorologiques. En effet, notre analyse montre un biais systématique d'environ 1.3 ppb entre les moyennes saisonnières obtenues avec chacun des instruments qui est compatible avec les résultats des campagnes d'inter-comparaison mais qui est beaucoup plus faible que les différences importantes (> 7 ppb) dues à la variabilité du transport du fait des différences d'échantillonnage. En combinant les deux jeux de données, le lien entre la variabilité de l'ozone et celle du transport (NAO, hauteur de la tropopause, origine des masses d'air) a été étudié. Dans la haute et moyenne troposphère aucune tendance significative n'est observée, malgré une corrélation significative avec la NAO et un changement pour la dernière décennie dans les apports d'ozone à 500 hPa pour certains régimes de transport. En revanche, une tendance négative après 2000 est observée dans les basses couches. Elle peut être expliquée par une augmentation de la couche de mélange accompagnée d'une augmentation des flux de sud et une diminution de l'apport en ozone pour ces régimes de transport. La caractérisation des masses d'air arrivant à l'OHP avec d'autres paramètres tels que l'humidité spécifique, la vorticité potentielle et les aérosols a permis d'expliquer certaines sources de variabilité des concentrations d'ozone. L'apport des mesures d'aérosol issues de deux ans d'observations du lidar spatial CALIOP reste cependant limité et d'autres mesures d'aérosols doivent être prises en compte.

La mammite est une inflammation de la mamelle, le plus souvent, en réponse à une invasion d’origine bactérienne. L’utilisation d’antibiotiques pour le traitement de cette pathologie n’est pas la solution idéale. Outre les problèmes engendrés pour la qualité du lait, l’apparition de résistance et l’inefficacité des traitements nécessitent de développer des méthodes alternatives. L’objectif de ces travaux de thèse était de vérifier si l’utilisation d’huile de tournesol ozonée comme moyen de lutte alternatif contre les mammites est envisageable. Dans un premier temps, l’effet des conditions d’ozonation sur la composition et sur l’activité antibactérienne de l’huile ozonée a été étudié pour déterminer les conditions optimales de synthèse d’un agent antibactérien. Les résultats ont montré que l’ajout d’eau et l’augmentation de la durée de la réaction permettaient l’obtention de valeurs d’indice de peroxyde plus élevées et d’une meilleure activité antibactérienne mettant en évidence la relation existant entre ces deux paramètres. Par la suite, l’activité antibactérienne d’huile de tournesol ozonée a été évaluée in vitro sur 59 espèces bactériennes isolées de cas déclarés de mammites chez des brebis. Le produit testé a prouvé son efficacité contre toutes les souches étudiées avec des concentrations minimales inhibitrices de croissance comprises entre 0,625 et 20 mg/mL. L’homologation de l’huile de tournesol ozonée comme préparation vétérinaire requiert d’avoir des données sur sa stabilité thermique et d’identifier les molécules actives. Les travaux menés ont montré que la composition de l’huile de tournesol ozonée stockée à −20 °C ou à +4 °C n’évoluait pas pendant une durée d’un an. Au contraire, des températures de stockage plus élevées entrainaient rapidement une diminution de l’indice de peroxyde et une augmentation de l’acidité. Cependant, ces modifications n’ont pas eu d’effet sur l’activité antibactérienne qui a gardé une valeur constante. Ces observations ont permis d’émettre des hypothèses sur l’identité des molécules actives. L’activité antibactérienne des huiles ozonées serait due à la présence d’ozonides, d’hydroperoxydes et d’acides nonanoïque et azélaïque. L’étude de la réaction d’ozonolyse sur un composé modèle, l’oléate de méthyle, a permis d’affiner ces hypothèses. En effet, l’activité antibactérienne spécifique de différentes fractions obtenues après purification d’oléate de méthyle ozoné a été évaluée. Toutefois, les ozonides purifiés et caractérisés par RMN n’ont pas montré d’activité dans la gamme de concentration testée. L’activité antibactérienne de l’huile de tournesol ozonée peut donc être attribuée aux hydroperoxydes, aux aldéhydes et aux acides carboxyliques à chaines courtes. / Mastitis is an inflammation of the udder, usually in response to a bacterial invasion. The use of antibiotics for the treatment of this disease is not the ideal solution. In addition to the problems caused to the quality of milk, the development of resistance and ineffective treatments require to focus on alternative methods. The aim of this work was to verify if the use of ozonized sunflower oil as an alternative means of fight against mastitis could be possible. Firstly, the effect of the ozonation conditions on the composition and the antibacterial activity of ozonized oils was studied to determine the optimum conditions for the synthesis of an antibacterial agent. The results showed that the addition of water and increasing the duration of the reaction allowed to obtain higher peroxide index values and improved antibacterial activity highlighting the relationship between these two parameters. Afterwards, the antibacterial activity of ozonized sunflower oil was assessed in vitro against 59 bacterial species isolated from reported cases of mastitis in ewes. The tested product has proved its efficiency against all the strains studied with minimum inhibitory concentrations between 0.625 and 20 mg/mL. The registration of ozonized sunflower oil as a veterinary preparation requires to obtain data on its thermal stability and to identify the active molecules. The work carried out has shown that the composition of ozonized sunflower oil stored at −20 °C or +4 °C did not evolve for a period of one year. On the contrary, higher storage temperatures quickly led to a decrease of the peroxide index and an increase in acidity. However, these changes had no effect on the antibacterial activity that kept a constant value. These observations allowed speculating on the identity of active molecules. The antibacterial activity of ozonized oils could be due to the presence of ozonides, hydroperoxides and nonanoic acid and azelaic acid. The study of the ozonolysis reaction on a model compound, methyl oleate, helped to refine these assumptions. Indeed, specific antibacterial activity of various fractions obtained after purification of ozonized methyl oleate was evaluated. However, purified ozonides, characterized by NMR, showed no activity in the tested concentration range. The antibacterial activity of ozonized sunflower oil can therefore be attributed to hydroperoxides, aldehydes and short chain carboxylic acids

Les eaux usées issues de l’industrie pétrochimique contiennent des composés organiques peu ou pas biodégradables dont le traitement nécessite de faire appel à des nouvelles techniques de traitement sophistiquées. L’objectif de ce travail est d’étudier le rôle d’adsorbants alumino-silicatés dans un procédé d’oxydation avancée associant, dans un même réacteur, adsorption et oxydation à l’ozone pour le traitement de ce type d’effluents. Dans un premier temps, l’étude s’est centrée sur l’évaluation des performances du procédé pour l’élimination d’une molécule modèle, le 2,4-diméthylphénol, dans un réacteur agité semi-batch. Avant de coupler l’ozonation et l’adsorption, chacun des phénomènes mis en jeu a été étudié indépendamment, ce qui a permis la compréhension des mécanismes qui régissent le couplage. Deux modes de couplage ont été testés, un traitement simultané ozonation/adsorption et un traitement séquentiel ozonation puis adsorption. Dans les deux configurations, l’ajout des matériaux alumino-silicatés a eu un effet très limité sur la cinétique globale de dégradation de la molécule modèle. Par contre, l’ajout des matériaux a un effet très marqué sur la cinétique d’élimination du COT, principalement dû à un effet d’adsorption de sous-produits d’oxydation spécifiques. Il a aussi été démontré que la restauration des propriétés du solide est possible, permettant ainsi sa réutilisation. Dans un second temps, le procédé a été appliqué au traitement d’un effluent réel rejeté par une usine pétrochimique chinoise, en suivant la même démarche que celle adoptée lors de l’étude réalisée sur la molécule modèle et en utilisant un réacteur à lit fluidisé semi-batch. Les mêmes phénomènes ont été observés, confirmant l’efficacité de ce procédé pour le traitement des eaux usées pétrochimiques. / Petrochemical wastewaters often contain hardly biodegradable organic compounds requiring the use of sophisticated treatment techniques to be eliminated. The aim of this work is to study the role of alumino-silica adsorbents in an advanced oxidation process combining, in the same reactor, adsorption and ozonation for the treatment of such effluents. Initially, the study focused on the evaluation of process performance for the removal of a target molecule, 2,4-dimethylphenol, in a stirred semi-batch reactor. Before coupling adsorption and ozonation, each of these techniques has been studied independently, which allowed the well understanding of the mechanisms taking place during the combined process. Two process configurations were tested; a simultaneous ozonation/adsorption process and a sequential process including a first ozonation step followed by an adsorption step. In both cases, the addition of alumino-silica materials had a very limited effect on the overall kinetics of degradation of the target molecule. However, the use of the materials had a beneficial effect on TOC removal, mainly due to an adsorption effect of specific oxidation by-products. It was also shown that the restoration of the material properties is possible, allowing its reuse. In a second time, the process has been applied to the treatment of a real effluent discharged by a Chinese petrochemical plant, following the same approach adopted in the study of the target molecule and using a semi-batch fluidized bed reactor. Similar phenomena were observed, thus confirming the efficiency of the process on petrochemical wastewater treatment.

L'ozone (O3) possède une anomalie isotopique en oxygène qui est unique et caractéristique, offrant ainsi un précieux traceur des processus oxydatifs à l'œuvre dans l'atmosphère moderne mais aussi ceux ayant eu lieu dans le passé. Cette signature isotopique, dénotée Δ17O, se propage au sein du cycle atmosphérique de l'azote réactif (NOx = NO + NO2) et est préservée lors du dépôt du nitrate (NO3-) présent dans l'aérosol, par exemple. L'anomalie isotopique en oxygène portée par le nitrate, Δ17O(NO3-), représente ainsi un traceur de l'importance relative de l'ozone ainsi que celle d'autres oxydants dans le cycle des NOx. Ces dernières années, de nombreux travaux de recherche ont été dédiés à l'interprétation des mesures de Δ17O(NO3-). Pourtant, les processus atmosphériques responsables du transfert de l'anomalie isotopique de l'ozone vers le nitrate ainsi que leur influence globale sur la composition isotopique du nitrate à différentes échelles spatiales et temporelles sont encore mal compris. De plus, la magnitude absolue ainsi que la variabilité spatio-temporelle de Δ17O(O3) sont peu contraintes, car il est difficile d'extraire de l'ozone de l'air ambiant. Cet obstacle technique contrecarre l'interprétation des mesures de Δ17O depuis plus d'une décennie. Les questions scientifiques posées au cours de ce travail de thèse ont été choisies dans le but de combler ces lacunes. Le principal outil d'analyse utilisé dans ce travail est la « méthode bactérienne » associée à la spectrométrie de masse en flux continu (CF-IRMS), une combinaison de techniques qui permet l'analyse de la composition isotopique totale du nitrate (c'est-à-dire, la mesure de δ15N, δ18O et Δ17O). Cette méthode a été employée pour l'analyse isotopique d'échantillons de nitrate obtenus pour deux cas d'études : (i) une étude des variations spatiales de la composition isotopique du nitrate atmosphérique sur la côte californienne à l'échelle journalière; et (ii) une étude du transfert du nitrate et de sa composition isotopique à l'interface entre l'air et la neige à l'échelle saisonnière sur le plateau Antarctique. En outre, cette méthode a été adaptée à la caractérisation isotopique de l'ozone via la conversion chimique de ses atomes d'oxygène terminaux en nitrate. Au cours de cette thèse, un important jeu de données rassemblant de nombreuses mesures troposphériques de Δ17O(O3) a été obtenu, incluant une année entière de mesures à Grenoble, France (45 °N) ainsi qu'un transect latitudinal de collecte dans la couche limite au-dessus de l'océan Atlantique, entre 50 °S to 50 °N. Ces observations ont permis de doubler le nombre de mesures troposphériques de Δ17O(O3) existantes avant cette thèse et d'accroître de manière conséquente notre représentation globale de cette variable isotopique essentielle. Enfin, les deux cas étudiés et présentés dans ce document révèlent des aspects nouveaux et inattendus de la dynamique isotopique du nitrate atmosphérique, avec d'importantes conséquences potentielles pour la modélisation de la qualité de l'air et l'interprétation de l'information isotopique contenue dans les carottes de glace prélevées aux pôles. / The unique and distinctive 17O-excess (Δ17O) of ozone (O3) serves as a valuable tracer for oxidative processes in both modern and ancient atmospheres. This isotopic signature is propagated throughout the atmospheric reactive nitrogen (NOx = NO + NO2) cycle and preserved in nitrate (NO3-) aerosols and mineral deposits, providing a conservative tracer for the relative importance of ozone and other key oxidants involved in NOx cycling. However, despite the intense research effort dedicated to the interpretation of Δ17O(NO3-) measurements, the atmospheric processes responsible for the transfer of Δ17O to nitrate and their overall influence on nitrate isotopic composition on different spatial and temporal scales are not well understood. Furthermore, due to the inherent complexity of extracting ozone from ambient air, the absolute magnitude and spatiotemporal variability of Δ17O(O3) remains poorly constrained, a problem that has confounded the interpretation of Δ17O measurements for over a decade. The research questions that have been pursued in this thesis were formulated to address these knowledge gaps. The primary analytical tool used was the bacterial denitrifier method followed by continuous-flow isotope ratio mass spectrometry (CF-IRMS), which allows for the comprehensive isotopic analysis of nitrate (i.e., δ15N, δ18O, Δ17O). This method was applied to the isotopic analysis of nitrate samples in two case studies: (i) an investigation of the diurnal and spatial features of atmospheric nitrate isotopic composition in coastal California; and (ii) a study of the seasonality and air-snow transfer of nitrate stable isotopes on the Antarctic plateau. Furthermore, the method was adapted to the isotopic characterization of ozone via chemical conversion of its terminal oxygen atoms to nitrate. During the course of this thesis, a large dataset of tropospheric Δ17O(O3) measurements has been obtained, including a full annual record from Grenoble, France (45 °N) and a ship-based latitudinal profile from 50 °S to 50 °N in the Atlantic marine boundary layer (MBL). This observational dataset represents a two-fold increase in the number of existing tropospheric Δ17O(O3) observations and a dramatic expansion in the global representation of this key isotopic variable. Additionally, the two case studies presented reveal novel and often unexpected aspects of the isotope dynamics of atmospheric nitrate, with potentially important implications for air quality modeling and the interpretation of isotopic information preserved in the polar ice core record.

La présence dans les eaux de composés pharmaceutiques constitue de nos jours une préoccupation croissante. Une grande variété de composés pharmaceutiques a récemment été mise en évidence dans les eaux de surface. La chloration, l'ozonation et l'oxydation radicalaire sont fréquemment employés au cours de la filière de traitement des eaux pour leurs propriétés désinfectante et oxydante. Toutefois, des sous-produits d'oxydation peuvent être rémanents. Dans ce contexte, il est important de connaître la réactivité de ces procédés oxydants sur ces composés. Pour cela, l'étude de l'effet du chlore, de l'ozone et des radicaux HO• sur trois composés pharmaceutiques couramment utilisés (le métronidazole, le paracétamol et la lévofloxacine) a été menée. Dans un premier temps, une étude cinétique a été menée à 20°C qui a conduit à la détermination de constantes cinétiques. Pour chaque composé, une dégradation plus ou moins rapide a été observée suivant le procédé d'oxydation employé. Afin de prévoir le devenir des composés pharmaceutiques au niveau des étapes d'oxydation, une modélisation de la dégradation de chacun des composés pharmaceutiques (pour différentes concentrations en oxydant, temps de contact et qualités de l'eau) a été estimée. Dans un second temps, de nombreux sous-produits ont été identifiés par LC/MS et LC/MS/MS et des mécanismesréactionnels ont été proposés. Enfin, un suivi de la toxicité (suivi de l'inhibition de la luminescence de Vibrio fisheri) a été entrepris et comparé avec l'évolution des sous-produits d'oxydation. Une augmentation de la toxicité a été observée pour les premiers taux de traitement pour chaque oxydant et composé pharmaceutique testés. / Recently, the presence of pharmaceuticals in the aquatic environment has been reported as an emerging environmental issue. Actually, numerous pharmaceuticals have been detected in surface waters. Chlorination, ozonation and oxidation by hydroxyl radicals are widely used in water treatment due to their disinfectant and oxidation properties. However, these oxidationprocesses can induce refractory transformation products. In this context, the objective of this work was to study the fate of three commonly used pharmaceuticals (metronidazole, paracetamol and levofloxacin) during oxidation with chlorine, ozone and hydroxyl radicals. First, a kinetic study was conducted at pH 7.2 and 20°C and rate constants were determined. For each pharmaceutical, different rates of degradation were observed depending on oxidation process. To better assess pharmaceutical removal under water treatment conditions, an estimation of pharmaceutical removal under several oxidation conditions (i.e.oxidant concentrations, contact time, water quality) was undertaken. In a second part, numerous transformation products were identified by LC/MS and LC/MS/MS and reactional pathways were suggested. Finally, monitoring of the toxicity (luminescence inhibition of Vibrio fisheri) were performed and compared to the formation of by-products. An increase in toxicity was observed for each oxidation process and pharmaceutical tested for the smallest oxidant doses.

Este trabalho teve como objetivo analisar as condições meteorológicas favoráveis e desfavoráveis à dispersão de poluentes, com ênfase no ozônio, nas áreas urbanas associadas à Região Metropolitana de São Paulo (RMSP) e a Grande Santiago (GS). Medidas de concentração de estações localizadas em ambas as áreas de estudo foram utilizadas para determinar o comportamento médio, o número de ocorrências de ultrapassagens de padrão de qualidade do ar e o aumento noturno das concentrações de ozônio num período de dez anos. Foi encontrado que o máximo horário acontece próximo das 14 horas (horário local) nas duas regiões, e que existe uma tendência à diminuição no número de ultrapassagens do padrão de qualidade do ar associado a este poluente. Na RMSP é possível observar um máximo secundário durante a madrugada, enquanto que este fenômeno não é claramente observado nos valores médios de concentração na GS. Com dados da Reanálise do NCEP/NCAR foi visto que a ocorrência deste fenômeno está associada a configurações sinóticas específicas na GS, enquanto que na RMSP não existe padrão sinótico específico que diferencie casos com e sem aumento de ozônio noturno. Um novo módulo fotoquímico (NPM), contendo 95 reações foi inserido no modelo BRAMS na tentativa de melhorar o prognóstico das concentrações de poluentes, principalmente em relação ao ozônio. O NPM mostrou melhor desempenho que o módulo fotoquímico original do modelo (SPM; Simple Photochemical Module) para todos os poluentes considerados, salvo o ozônio, para o qual o SPM apresentou melhores índices estatísticos em 5 das 7 estações avaliadas. As características locais associadas à ocorrência simultânea ou não de aumento na concentração de ozônio foram estudadas utilizando o modelo BRAMS com o módulo SPM ativado, sendo verificado que o aumento de ozônio na RMSP está associado, principalmente, ao transporte vertical deste poluente a partir de níveis mais elevados da atmosfera, enquanto que o transporte horizontal é a maior contribuição para o aumento das concentrações de ozônio durante o período noturno na GS. / This work aimed to analyze the favorable and unfavorable meteorological conditions for pollutant dispersion, especially ozone, at the Metropolitan Area of São Paulo (MASP) and the Greater Santiago (GS). Ozone concentration measurements from stations located in both urban areas were used to determinate the mean behavior, the number of standard air quality exceedances and the increase on nocturnal ozone concentration over a 10 years period. It was found that the diurnal maximum occurs around 14 local time in both urban areas, and that there is a diminishment tendency of the total cases of standard air quality exceedances during all period. A secondary maximum of ozone concentration was observed in MASP at night, which was not clearly seen on mean values over GS. By using the NCEP/NCAR Reanalysis data it was seen that the occurrence of this phenomenon is associated to specific synoptic patterns for GS, while there is no specific synoptic pattern for the MASP cases, with or without nocturnal increase in ozone concentrations. A New Photochemical Module (NPM), containing 95 reactions was coupled to BRAMS model in an attempt to improve the prediction of air pollutants, especially ozone. The NPM showed a better performance than the original module, the SPM (Simple Photochemical Module), for all considered pollutants but ozone. For this pollutant, the SPM presents better statistical indexes for 5 of the 7 stations analyzed. The local characteristics related to simultaneous occurrence of nocturnal ozone increase was studied using the SPM-BRAMS model, which showed that the secondary nocturnal maximum of ozone concentrations in MASP are related to vertical transport of this pollutant from higher levels of the atmosphere to the surface, while the horizontal transport is a major contributor to the increase of ozone concentrations in the GS during the night.

L'ozone troposphérique est un polluant secondaire majeur. Outre son rôle de gaz à effet de serre direct, l'ozone fait partie des polluants atmosphériques les plus toxiques et la pollution qu’elle engendre, affecte aussi bien la santé humaine que la productivité végétale. Les travaux présentés dans cette thèse porte sur l’étude du rôle des canaux ioniques de la membrane plasmique en réponse à une forte exposition à l’ozone ainsi que leurs interactions avec les évènements de signalisation mis en place lors du processus de PCD induit par ce stress sur des cellules en culture d’A. thaliana. Nous avons montré que cette mort cellulaire génétiquement contrôlée est caractérisée par une plasmolyse semblable à « l’Apoptosis Volume Decrease » (AVD) décrit en animal. Ce processus est promu par des cascades de signalisation où, dans un premier temps, les canaux anioniques sont très précocement activés potentiellement par l’acide oxalique issu de la dégradation de l’ascorbate par l’O3. Les données suggèrent une interconnexion entre les courants anioniques, l’influx cacique et une génération de ROS dépendante de la NADPH oxydase. Dans un deuxième temps, des canaux K+ rectifiants sortants sont activés de manière retardée et participent à la PCD. Cette activation retardée pourrait être due à une régulation post-transcriptionnelle des canaux GORK induite par l’O2•-. Enfin, nous avons également mis en évidence des activités enzymatiques de type caspase, au niveau cytoplasmique et nucléaire. Ces activités enzymatiques semblent être corrélées à la baisse de la teneur vacuolaire en ions K+, mais des données complémentaires sont nécessaires afin de comprendre les mécanismes sous-jacents. Ce travail souligne l’importance et la complexité de la régulation des canaux anioniques et potassiques et ce, dans les processus de signalisation et la mécanistique menant à la mort cellulaire programmée chez les plantes. / Tropospheric ozone is a major secondary pollutant. In addition to its role in greenhouse effect gas, ozone is one of the most toxic air pollutants, and its pollution affects both human health and crop productivity. The work presented in this thesis concerns the role of ion channels in the plasma membrane in response to acute exposure to ozone and their interactions with signaling events leading to O3-induced PCD in A. Thaliana cultured cells. We have shown that cell death was genetically controlled and characterized by cell shrinkage similar to the mechanism of "Apoptosis Volume Decrease" (AVD) described in animal. This process is initially promoted by an early activation of a plasma membrane anion channel, amongst which ascorbate-derived oxalic acid production potentially participates to this activation. Our data further suggests an interplay between anion channel with well known plant responses to O3, Ca2+ influx and NADPH-oxidase generating reactive oxygen species (ROS) in mediating the oxidative cell death. In a second step, K+ outwards rectifying currents are activated in a delayed manner and participate to PCD. This delayed activation could be due to O2•- post-transcriptional regulation of GORK channels. Finally, we also demonstrated caspase-like activities in the cytoplasm and the nucleus. These enzyme activities appear to be correlated with the decrease in vacuolar K+ ion content, but require additional data to understand the underlying mechanisms. This work highlights the importance and the complexity of ion channels regulation in the signaling pathway and the mechanistic processes leading to programmed cell death in plants.

L’objectif de cette étude est le développement d’un capteur de gaz à base de couche hybrideSnO2/SWNTs dans le but d’améliorer les performances des capteurs chimiques « classiques »uniquement constitués de dioxyde d’étain. En premier lieu, afin de maîtriser la synthèse dumatériau sensible, nous avons validé l’élaboration d’une couche sensible à base de dioxyded’étain préparée par procédé sol-gel. Le matériau synthétisé a été déposé par la technique ‘microgoutte’sur une micro-plateforme permettant simultanément le chauffage de la couche sensible etla mesure de sa conductance. L’étude des réponses électriques du capteur de gaz en présence dubenzène a permis de valider la possibilité d’utilisation du sol d’étain préparé pour la réalisation decouches sensibles aux gaz. En effet, des traces de benzène (500 ppb) ont été détectées à latempérature optimale de couche sensible de 420°C.Le second volet de cette étude repose sur la fabrication du matériau hybride obtenu par dispersiondes nanotubes de carbone dans un sol d’étain. Les couches sensibles élaborées par dip-coating àpartir du sol d’étain modifié par les nanotubes de carbone ont clairement montré la possibilité dedétection de divers gaz (ozone et ammoniac) à température ambiante. Ce résultat constitue l’undes points importants de ce travail de thèse dans la mesure où jusqu’à présent les capteurschimiques à base de dioxyde d’étain ne présentaient une forte sensibilité aux gaz que pour destempératures de fonctionnement de l’ordre de 350-400°C. Pour les deux gaz cibles étudiés dans lecadre de ce travail, la limite de détection à température ambiante a été évaluée à 1 ppm enprésence de NH3 et est inférieure à 20 ppb en présence d’ozone.La dernière partie de ce travail a porté sur l’optimisation des performances de détection descouches hybrides. Dans ce cadre, les expérimentations ont porté sur l’étude de l’influence dedivers paramètres tels que la quantité de nanotubes dans le matériau hybride, la température decalcination de la couche sensible, la température de fonctionnement ou encore les propriétésphysico-chimiques des nanotubes de carbone (mode de synthèse, diamètre,…) sur l’efficacité dedétection des couches sensibles. Les résultats ainsi obtenus en termes de performance de détectionont été discutés en relation avec les paramètres expérimentaux utilisés. / The objective of this study is to develop a gas sensor based on a hybrid layer of SnO2/SWNTs inorder to improve the performance of “Conventional” chemical sensors basically made from tinoxide. First, in order to control the synthesis of the sensitive material, we validated the elaborationof a sensitive layer based on tin dioxide prepared using the sol-gel process. The synthesizedmaterial was deposited by the 'microdrop' technique on a micro-platform which simultaneouslyallows the heating of the sensitive layer whilst also measuring its conductance. The study of theelectrical responses of the gas sensor in the presence of benzene has allowed us to validate thepossibility of using our prepared tin sol for the realization of gas sensitive layers. In fact, it waspossible to detect benzene at traces with an optimal temperature of the sensing layer found to be420ºC.The second part of this study describes the synthesis of the hybrid sensor obtained by dispersingSWNTs in the tin-oxide based sol. The sensitive layers made by dip-coating from the carbonnanotubes modified tin sol have clearly shown the possibility of detecting various gases (ozoneand ammonia) at room temperature. This result is one the most important points of this work tothe extent that until now the chemical sensors based on tin dioxide only showed a high sensitivityto gases when they were operated at temperatures in the range of 350 - 400ºC. Concerning the twotarget gases tested in this work, the detection limit at room temperature was evaluated at 1 ppm inthe presence of NH3 and was lower than 20 ppb in the presence of ozone.The last part of this work has focused the optimization of the detection performance of thesensitive layers. In this case, the experimental study was oriented towards examination of theeffect of various parameters such as the amount of nanotubes in the hybrid material, thecalcination temperature of the sensitive layer, the sensor working temperature and also thephysico-chemical properties of the carbon nanotubes (synthesis method, diameter...) on thedetection efficiency of the sensing layers. The results obtained in terms of detection performancewere discussed in relation to the experimental parameters used.

L'ozone joue un rôle primordial sur l'équilibre photochimique de l'atmosphère et participe au processus d'équilibrage radiatif entre les deux hémisphères (Mecke, 1931). Dans la troposphère, l'ozone détermine la capacité oxydante de la majorité des gaz et absorbe continuellement dans la stratosphère les radiations ultraviolettes nocives (McMicheal et al., 2003). D'où l'intérêt de surveiller la variation de la couche d'ozone de façon régulière. Il a été constaté au début des années 80, une diminution inquiétante et progressive de la colonne totale de l'ozone dûe aux émissions anthropiques des substances riches en chlore, brome et fluor. Ce constat a conduit au Protocole de Montréal en 1987 dont l'objectif est de mettre en place une politique internationale visant à réduire les émissions des substances appauvrissant l'ozone. Dix ans après la signature du dit Protocole, la concentration de ces substances commence à diminuer dans l'atmosphère et la prospection d'un recouvrement progressif de la couche d'ozone demeure aujourd'hui un sujet d'actualité (UNEP/PNUE, 2009 ; OMM, 2010 et 2014). Les besoins d'aujourd'hui sont de réaliser des mesures continues et fiables de l'ozone dont leurs exploitation dans des méthodes et/ ou des modèles bien adaptés à la problématique aideront la communauté à suivre l'évolution de l'ozone et d'estimer les tendances à long terme. Dans ce travail, une variété de produits d'ozone issue de différents instruments a été combinée pour construire des bases des données fiables et homogènes afin d'étudier sa variabilité et d'estimer la tendance de l'ozone dans les régions tropicale et subtropicale sud. L'application de ces bases de données sur les ondelettes a permis d'identifier les principaux forçages qui contrôlent la variabilité de l'ozone et la période de retour associée à chaque forçage. Il s'agit des variations saisonnières du climat, les oscillations quasi-biennales, les oscillations australes El-Niño et l'activité solaire dont le cycle moyen est évalué à 11ans. Le comportement et l'influence de chacun de ces paramètres sur la viabilité de l'ozone sont étudiés. Cette étude est faite en s'appuyant sur des méthodes statistiques et sur le modèle Trend-Run. Avec ce modèle, la part de contribution et la réponse de chaque paramètre sur la variabilité de l'ozone sont quantifiées. Les résultats sur les tendances montrent une augmentation de la couche d'ozone avec un taux variant entre 0 et 2.78% par décade (selon la région et le site) sur la période 1998-2012. Cette amélioration est bien observée au-dessus de 22km, surtout aux subtropiques par rapport à la région équatoriale. / Ozone plays an important role on photochemical equilibrium of atmosphere and participate on radiative balance process between hemispheres (Mecke, 1931). In the troposphere, ozone determines the oxidizing capacity of major species and absorbs continuously in the stratosphere the harmful ultraviolet radiation (McMichael et al, 2003). Based on the above facts, it is important to monitor ozone continuously with consistency and accuracy. Global total column ozone (TCO) has depleted gradually since 1980 with an increase of chlorofluorocarbon concentrations in the stratosphere due to anthropogenic activities. In 1987, the Montreal protocol was formulated in order to regulate the emissions of substances that deplete ozone. Concentrations of these substances are observed to decrease ten years after the Montreal protocol. Thus we have been expecting an increase in ozone by now (UNEP/PNUE, 2009; WMO, 2010 and 2014). The current needs are to achieve consistent and reliable measurements in which their exploitation on adapted methods/models can help scientists to follow the ozone evolution and to estimate long term ozone trend. In this work, a variety of ozone products from different instruments was combined in order to create reliable and homogenous dataset to study the ozone variability and trend over the southern tropics and subtropics. The dataset application on wavelets method allowed to identify the dynamic parameters that control ozone variability and their periodicities. These include seasonal variations of climate, the quasi-biennial oscillations, the El-Niño Southern Oscillation and the 11-years solar cycle. The behavior of each parameter and its influence on ozone variability were analysed based on statistical method and the Trend-Run model. The contribution and response of each variable on ozone variability were quantified from the model. The obtained trends results exhibit an increase of total ozone from 1998 to 2012 with a rate varying between 0 and 2.78% par decade (depending of the site and region). The ozone increase was observed mainly above 22 km and it is more important over the subtropical region with respect to equatorial zone.

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