La composition chimique des particules submicroniques (PM₁) a été suivie pendant plus d'un an ( juillet 2013- septembre 2014), à résolution temporelle fine (< 30 min.), à l'aide d'un analyseur ACSM pour la fraction non-réfractaire (organiques, sulfates, nitrates, ammoniums et chlorures) et d'un aethalomètre (carbone suie), complétés par une observation micro-météorologique. Une campagne intensive (juillet 2014) a enrichi le jeu de données avec le suivi de composés organiques volatils par analyse PTR-ToFMS. Le site de mesure est de type urbain de fond, sous l'influence d'une large zone industrielle et portuaire. La composition chimique des aérosols a été analysée de manière globale, saisonnière et selon 4 secteurs de vent. L'étude de la conversion SO₂-SO₄ dans le secteur industriel a montré que ce processus est favorisé à humidité relative élevée (> 70%), faible turbulence verticale (σw : 0-0.5 m sˉ¹) et faible vitesse de vent (0-2 m sˉ¹). À l'aide d'un modèle source récepteur PMF (Positive Matrix Factorization), trois sources primaires d'espèces organiques, liées au trafic, à la combustion de biomasse et à la cuisson domestique, ont été identifiées, ainsi qu'une source secondaire. Les analyses PMF saisonnière et par secteur, avec et sans contraintes, ont permis d'identifier 2 facteurs supplémentaires en secteurs marin et industriel. Quelques cas (brises de mer, épisodes de pollution et passages de bateaux) ont été étudiés, permettant dans le dernier cas d'extraire un spectre de masse moyen lié aux émissions des navires, ShOA (Ship-like Organic Aerosol). Ce facteur contribue en moyenne pour seulement 0.5% à la fraction organique particulaire mais jusqu'à plus de 90% sur de courtes périodes. / The chemical composition of submicron particles (PM₁) was monitored for over one year (July 2013-September 2014), at high temporal resolution (< 30 min), using an Aerosol Chemical Speciation Monitor (ACSM) for the non-refractory fraction (NR-PM₁ : organic, sulfate, nitrate, ammonium and chloride) and an aethalometer for black carbon (BC), together with micrometeorology parameters. An intensive campaign (July 2014) completed the data set including the monitoring of volatile organic compounds by PTR-TOFMS. The chosen site has an urban background typology, under the influence of a large area with industrial and harbor activities. The chemical composition of aerosols was analyzed globally, seasonally and using four wind sectors. A study of the SO₂-to-SO₄ conversion in the industrial sector has shown that this process is favored at high relative humidity (> 70%), low vertical turbulence (σw : 0-0.5 m sˉ¹) and low wind speed (0-2 m sˉ¹). Using PMF (Positive Matrix factorization) source receptor modeling, three primary sources of organic species, relatied to traffic, combustion of biomass and domestic cooking, have been identified, as well as a secondary source. The seasonal and sector PMF analyses, with and without constraints, helped to identify two additional factors in the marine and industrial sectors. Some specific events (sea breezes, high pollution events and nearby ship movements) were studied, allowing to extract an average mass spectrum associated with ship emissions for the latter, ShOA (Ship-like organic aerosol). This factor only contributes to 0.5% of the particulate organic fraction on average but up to more than 90% over short periods.

La réglementation plus sévère sur les niveaux de matières particulaires (PM) en atmosphère ambiante fixée par l'Union européenne à l'horizon 2015 impose de pouvoir quantifier les contributions des différentes sources d'émission. Les sources d'émissions primaires de particules peuvent être anthropiques (chauffage au bois, au fioul, émissions véhiculaires ou industrielles, combustion de déchets verts, activités de cuisine,…) ou naturelles (végétaux, poussières crustales). Des processus secondaires de formation des particules (conversion gaz-particules) peuvent également contribuer aux taux de PM mesurés. L'identification et la quantification des sources peuvent être conduites notamment à travers l'étude de la composante organique des aérosols réalisée à partir d'analyses chimiques de prélèvements sur filtres en atmosphère ambiante ou à l'émission. Dans ce travail, des méthodologies de caractérisation des sources d'émission par l'analyse de la fraction organique des PM et la quantification de leur influence sur les concentrations ambiantes en particules fines ont été développées et/ou adaptées de méthodologies existantes sur de nombreux sites d'observation. Une attention particulière a été portée sur différents sites de la région Rhône-Alpes où de nombreux épisodes de dépassements des valeurs limites en PM sont régulièrement enregistrés. Les méthodologies ont été développés dans un premier temps sur un site urbain de référence (sites des Frênes à Grenoble) et s'appuient à la fois sur des approches qualitatives d'études des sources (étude d'empreinte de grandes familles chimiques, utilisation de ratios de composés traceurs) et quantitatives (ACP, mesures isotopiques du carbone, Molecular-Marker Chemical Mass Balance). Elles permettent une bonne estimation des sources de matière organique (OM) et des PM en hiver. Leurs applications à d'autres sites de topologies différentes (ruraux, fond de vallées, proximités de sources, marin) en France et en Suisse et à d'autres saisons a permis de montrer la complémentarité des différentes approches introduites et la nécessité de leur adaptation aux spécificités des sites pour permettre une bonne estimation des PM. L'estimation des contributions des sources à l'OM reste cependant encore à améliorer. De plus, dans le cadre de leur application à des sites de vallées alpines suisses, l'approche quantitative de type CMB basée sur l'étude de traceurs organiques a pu être confrontée à une méthode basée sur l'étude de la composante inorganique des aérosols. Les méthodologies développées et mises en œuvre au cours de ce travail constituent des outils de référence dans le cadre d'études des sources d'aérosol à portée scientifique ou réglementaire à l'échelle nationale ou internationale. / Tougher European Union regulations of ambient particulate matter (PM) will require apportionment of the different sources. Primary sources can be anthropological sources (biomass burning, fossil-fuel combustion, cooking, ….) and natural sources (vegetative detritus, crustal dust). PM can also be formed by gas-to-particle conversion processes (secondary sources). The identification and sources apportionment can be conducted by studying the organic fraction of aerosols using chemical analysis on off-line filters in ambient and in emissions of sources. In this work, methodologies of emission sources characterization by analyzing the organic fraction of PM and the sources apportionment on fine aerosol mass were developed and/or adapted from previous methodologies on many ambient sites. A special focus was placed on different sites of the Rhône-Alpes Region where many exceedances of authorized PM values are observed. Methodologies were developed primarily for an urban background site (Les Frênes site in Grenoble) and are based both on qualitative approaches (footprints study of large chemical family, use of tracer ratios) and quantitative approaches (PCA, isotopic carbon measurements, Molecular-Marker Chemical Mass Balance). They allow a good estimation of OM (organic matter) and PM sources in winter. Applications of those methodologies for other sites with different topologies (rural, valley bottoms, near sources, marine, in France and in Switzerland, for different seasons) showed the complementarity of the different methodologies proposed. It also pointed out the necessity of adapting them to the specificities of each sites in order to have a good estimation of PM. In addition, further work should still be done to improve sources apportionment of OM. Moreover, in the context of applying those methodologies to Swiss alpine valley sites, it got possible to compare the quantitative CMB approach based on the study of organic compounds with another approach based on the study of the inorganic fraction of aerosols. Methodologies developed and optimized during this work will be used like reference to scientific or regulation applications in other national or international studies.

La région Nord-Pas-de-Calais figure parmi les régions françaises les plus concernées par les dépassements de valeurs limites journalières de concentrations de PM₁₀ (50 µg m-³). Sur le littoral, le niveau de fond atmosphérique particulaire demeure parfois élevé, bien que relativement éloigné des sources principales de particules que sont le trafic routier et l'industrie. Alors que de nombreuses études ont été réalisées sur les émissions en milieu industrialo-portuaire, il ressort un manque de connaissances concernant l'impact des émissions issues du secteur maritime, qu'il s'agisse d'apports naturels (sels marins) ou anthropiques (trafic maritime). Dans ce travail, deux campagnes de mesures ont été menées : en 2013 au Cap Gris-Nez et au premier trimestre 2014, simultanément au Cap Gris-Nez et dans le port de Calais. La concentration en PM₁₀ a été suivie et la composition chimique (métaux, ions hydrosolubles, EC, OC, traceurs organiques) en a été déterminée. Sur le site du Cap Gris-Nez en 2013, l'évolution des niveaux de PM₁₀ est similaire à celle observée en région, reflétant la fluctuation du fond atmosphérique. Les espèces majoritairement sont NO₃-, OC, SO₄²-, CI-, Na⁺ et NH₄⁺ et représentent 69% de la masse de PM₁₀. La proportion de ces espèces varie selon la saison et les conditions météorologiques (température, vitesse et direction du vent). Les situations de fortes teneurs de PM₁₀ sont caractérisées par une plus grande proportion de nitrate d'ammonium. Les données recueillies sur le site de Calais ont permis de montrer que les émissions du trafic maritime ont pour effet d'augmenter le nombre de particules ultrafines dans l'atmosphère. Sous cette influence, les concentrations en NOx et SO₂ apparaissent plus élevées, ainsi que celles des espèces V, Ni et Co qui peuvent être proposées comme traceurs du trafic maritime. L'utilisation de la factorisation matricielle nous a permis d'identifier 10 sources de particules et d'en estimer les contributions. Ainsi, en moyenne en 2013 au Cap Gris-Nez, 41% des PM₁₀ sont issus des aérosols inorganiques secondaires, 37% des sels marins et 10% de la combustion de biomasse. Pour cette dernière, la contribution peut atteindre 17% en hiver. Enfin, le trafic maritime (5%) contribue davantage à la concentration de PM₁₀ que le trafic routier (2%). / The Nord-Pas-de-Calais region is one of the most concerned areas in France by exceedance of the PM₁₀ mean daily limit value (50 µg m-³). The particulate atmospheric background level can also be high on the coastal zone, despite the absence of any urban and industrial sources at its vicinity. Numerous studies have been performed regarding those sources, but there is still a lack of knowledge about the impact of emissions resulting from the marine compartment, including natural emissions (sea salts) and anthropogenic emissions (maritime traffic). Two measurement campaigns have been achieved, in 2013 at Cape Gris-Nez and in the first trimester 2014, simultaneously at Cape Gris-Nez and in the harbour of Calais. Concentrations of PM₁₀ were recorded and chemical composition was determined (metals, water soluble ions, Ec, OC, organic tracers). In 2013, the evolutions of PM₁₀ levels at Cape Gris-Nez and in the region similar, reflecting the atmospheric background fluctuation. NO₃-, OC, SO₄²-, CI-, Na⁺ and NH₄⁺ were found as the major species and correspond to 69% of PM₁₀ mass. The proportion of these species evolves depending on the season and the meteorological conditions (temperature, wind speed and direction). High PM₁₀ concentration situations are characterized by high proportion of ammonium nitrate. Data collected in Calais show that maritime traffic emissions increase the number of ultrafine particles in the atmosphere. Under this influence, NOx and SO₂ concentrations are higher, as those of V, Ni and Co, species that could be used as maritime traffic tracers. 10 sources were identified and apportioned by matrix factorization. In average, in 2013 at Cape Gris-Nez, 41% of PM₁₀ come from secondary inorganic aerosols, 37% from sea salts and 10% from biomass combustion. This last contribution can reach 17% in winter. Maritime traffic represents a higher contribution to PM₁₀ than road traffic, 5% against 2%.

Sur un site multi-influencé par des émissions urbaines et industrielles, l'analyse de la pollution aux aérosols, au voisinage des sources, requiert une connaissance multi-échelles de la dynamique atmosphérique. une campagne de mesure a été développée afin d'étudier la variabilité météorologique et micro-météorologique et l'évolution des particules, en particulier, submicroniques, sur une durée d'une année. Des oscillations de la concentration en aérosols, autour de la moyenne régionale, ont été identifiées le long du littoral dunkerquois, et attribuées aux phénomènes météorologiques locaux à proximité des industries. Des méthodes de reconnaissance et d'apprentissage supervisé, faisant appel aux mesures par anémomètre ultrasonique et aux profils verticaux du vent par lidar Doppler, ont été mises en œuvre pour établir la variabilité de phénomènes pertinents dans les événements de pollution de l'air : brise de mer, brouillard, front et tempête. L'analyse d'une base de données de six ans a permis de montrer que l’occurrence annuelle des brises de mer est corrélée à celle du nombre de journées anticycloniques. Par ailleurs, la fréquence annuelle des brouillards pourrait être liée à la concentration annuelle régionale en aérosols. L'analyse des covariances du vent a révélé deux situations contrastées, à faible et à fort flux turbulents. Le brouillard et la brise de mer, de faible flux, génèrent une pollution élevée aux PM₁, et sont le siège d'une forte concentration en aérosols organiques oxygénés (aérosols secondaires). Les situations à fort flux, favorisant les échanges verticaux, sont associées à une forte variabilité des sulfates particulaires. L'observation de longue durée a permis de mettre en évidence la construction d'épisodes de pollution particulaire, au cours de séquences de phénomènes météorologiques locaux, du fait des sources locales, mais aussi par incorporation de la pollution à plus grande échelle. / On a site that is multi-influenced by urban and industrial emissions, the analysis of aerosol pollution, in the vicinity of sources, requires a multi-scale knowledge of atmospheric dynamics. A measurement campaign was developed in order to study the meteorological and micro-meteorological variability and the evolution of particles, in particular, submicronic evolution, during a one-year period.Oscillations of the aerosol concentration around the regional average were identified along the Dunkirk coastline, and were attributed to the local meteorological phenomena close to the industries. Recognition and machine learning methods using measurements by an ultrasonic anemometer and vertical wind profiles by a Doppler lidar, were implemented to define the variability of relevant phenomena in air pollution events : sea breeze, fog, front and storm. A six-years database analysis has highlighted a correlation between the annual sea breeze occurrence and the annual number of anticyclonic days. Furthermore, the annual fog frequency could be connected with the annual regional concentration of aerosols. Analysis of wind covariance revealed two contrasting situations, low-level and high-level turbulent fluxes. The fog and the sea breeze, with low-level fluxes, generate a high PM₁ pollution and are in favor of a high organic oxygenated aerosols concentration (secondary aerosols). High-level fluxes situations, favoring vertical exchanges, are associated with a large variability of sulfate aerosols. The long-term observation, made it possible to highlight the development of episodes of particulate pollution during local weather phenomena, owing to the local emissions, but also by taking into account the larger-scale pollution.

La pollution atmosphérique est un problème de santé publique. En 2013, le Centre International de Recherche sur le Cancer a classé la pollution de l'air, ainsi que les particules fines (PM₂.₅), de taille inférieure à 2,5 µm, comme cancérogène de groupe I pour l'homme. Les PM₂.₅ ont la capacité de pénétrer en profondeur dans l'appareil respiratoire. En se déposant au niveau des alvéoles pulmonaires, elles entraînent une réponse inflammatoire importante notamment via la libération de médiateurs de l'inflammation et des vésicules extracellulaires (EV) par les cellules immunitaires infiltrantes ou résidentes. Dans ce contexte, ce projet de thèse comportait deux objectifs majeurs : i) déterminer les caractéristiques chimiques des PM₂.₅ collectées en milieu industrialo-urbain, en identifier les origines et la variabilité saisonnière de leur composition chimique ; ii) étudier la réponse et les EV produites par les macrophages suite à l'exposition aux PM₂.₅ et observer les effets des EV sur les cellules pulmonaires.Pour cela, des macrophages primaires ont été exposés aux PM₂.₅ prélevées à Dunkerque et leur réponse cellulaire (stress oxydant, inflammation, polarisation, miARN) a été mesurée. Les EV produites en réponse à cette exposition ont été isolées et caractérisées. Enfin, des cellules épithéliales pulmonaires, les BEAS-2B, ont été exposées aux EV libérées en réponse à l'exposition aux PM₂.₅ et les effets de cette exposition (inflammatoire, stress oxydant, miARN) ont été mesurés. Nous avons mis en évidence une inflammation et une réponse anti-oxydante dans les macrophages, ainsi qu'une modification de leur polarisation. Les PM₂.₅ entrainent une libération plus importante d'EV. / Air pollution is a major public health problem. In 2013, The International Agency for Research on Cancer classified air pollution and fine particle (PM₂.₅), with size lower than 2.5 µm, as carcinogenic to humans (group I). PM₂.₅ are able to penetrate deeply in lungs. When PM₂.₅ settle in pulmonary alveolar, they lead to strong inflammatory response, with inflammatory mediators ans extracellular vesicles release by infiltrating or resident immune cells. In this context, this thesis included two major aims : i) evaluate the physico-chemical characteristics of PM₂.₅ sampled in an industrial-urban site, identify their origin and study the seasonal variability of their composition ; ii) investigate the cellular response and EV produced by macrophages in response to PM₂.₅ and study EV's effects on epithelial cells. To achieve this, macrophages are exposed to PM₂.₅ collected in Dunkerque, and cellular response (oxidative stress, inflammation, polarization, miRNA) was quantified. EV released in response to PM₂.₅ exposition was isolated and characterized. Finally, epithelial cells, BEAS-2B, are exposed to EV released by exposed and non exposed macrophages to evaluate effects from this exposure (inflammation, oxidative stress, miRNA). We observed inflammation and anti-oxidant response in macrophages after PM₂.₅ exposure, as well as polarization modification. PM₂.₅ lead to increased number of EV by macrophages.

International Telemetering Conference Proceedings / October 17-20, 1994 / Town & Country Hotel and Conference Center, San Diego, California / This paper discusses the design and performance of the FM/PM/BPSK "personal computer card-based" receiver. In PSK, a carrier recovery technique must be used for signal demodulation. Costas loop is a well known method and is the basis in the design of the BPSK demodulation. A new design approach employing digital Box Car arm filters is used to improve receiver performance and flexibility. Detail design and performance of the digital Costas loop will be explored in a later section. A classical technique is employed for Phase demodulation with the use of tracking Phase Lock Loop. Frequency demodulation is designed around a simple, single FM discriminator IC.

International Telemetering Conference Proceedings / October 25-28, 1993 / Riviera Hotel and Convention Center, Las Vegas, Nevada / System performance can be ascertained via a number of parameters; one of which is Signal-to-Noise ratio (SNR). SNR is the ratio of the value of the signal to the value of the noise. It is generally expressed in decibels and usually a function of the system bandwidth. Another measure of performance is the Noise-Power ratio (NPR). NPR is the ratio of the noise level within a specific measurement channel when noise is applied to all channels, to the level that is measured within the specific channel with noise applied to all of the channels but not the specific channel.

Rhamnolipid (RL) biosurfactants have been considered "green" alternatives to synthetic surfactants. Here, systematic studies of monorhamnolipids (mRLs) and their synthetic analogues are performed to characterize their interfacial and solution behaviors as surfactants. Chemical structure-surface activity relationships of rhamnolipids were probed using surface tension measurements on RLs and a series of their synthetic analogues designed by "truncation modification." Based on our study on RLs and the rationally-designed RL analogues, the key structural factor responsible for the excellent surface activity performance of rhamnolipids is the presence of the rhamnose moiety in the headgroup. As a result, rhamnopyranosides (RhEs), the simplest surfactants with a rhamnose moiety in the headgroup, show surface activity comparable to the bioproduced mRLs. The purified mixture of mRLs harvested from Pseudomonas aeruginosa ATCC 9027 was mixed with a nonionic surfactant Tween-20 (TW) and studied by surface tension measurements at pH 8. The experimental values of CMC show deviation from the theoretical values predicted by ideal solution theory, which is hypothesized to be due to a shape change from rod-shaped to spherical as the mole fraction of TW is increased. The hypothesis about the shape change is supported by dynamic light scattering results, regular solution theory, and packing parameter theory. Polarization modulated-infrared reflection-absorption spectroscopy (PM-IRRAS) has been used to characterize the orientation of the synthetic rhamnolipid Rha-C18-C18 at the air-water interface. Although rhamnolipids exhibit pH-dependent micellization, their orientation at the air-water interface is not affected by pH. The average tilt angle of their alkyl chains is determined to be ~45° at a surface pressure π = 40 mN/m which decreases to 36° when Pb²⁺ is present in the subphase. Assisted by molecular modeling, the packing of mRLs at the air-water interface is believed to be dominated by the packing of their large hydrophilic headgroups. Finally, the adsorption isotherm of mRLs on hydrophobic polyethylene surfaces was generated by ATR-FTIR from solutions of different pH, which were then fit to a Frumkin adsorption model to yield the thermodynamic adsorption parameters, the adsorption equilibrium constant and the interaction parameter. mRLs strongly adsorb to d-PE, and the adsorption is pH dependent.

This thesis has two major purposes: (1) to investigate the impact carshave on Particulate Matter (PM) level in a limited area and (2) to demonstratethrough Computational Fluid Dynamics (CFD) the possibility toclean a limited area of PM with a system installed on a car.This thesis was performed in collaboration with Volvo Car Corporation(VCC) at Torslanda, Göteborg. All experimental data was sampledat three occasions: 24th of February, 14th of March and 3rd of June andwere compared to similar recent studies for verication. Computer calculationwere conducted in July and August with experimental data asinitial conditions. ANSYS v16.0 Fluent Meshing and ANSYS v16.0 Fluentwere used as computational software to set up and calculate the problem.The result of the experiments shows that with increased number ofcars there is an increased value of PM. It also shows that a cars ventilationsystem can be used to collect small PM. Result from CFD derivationsdisplayed that a cleaning system mounted in a car will decrease number ofPM with 5-20% in 250 seconds in a closed domain and 4% in 135 secondsin a open domain.

Nesta dissertação, foram estudados materiais com gradiente de função produzidos por metalurgia do pó a fim de se encontrar uma alternativa com redução de custo para aplicações na indústria automobilística. Os corpos de prova produzidos com ferro comercialmente puro e materiais ligados foram ensaiados de maneira a entender o efeito da interface no componente a ser produzido. Foram estudadas as propriedades de ruptura transversal, resistência à tração, macro e microdureza, além da microestrutura por microscopia ótica e microscopia eletrônica de varredura. Foi possível verificar que é uma alternativa viável, mas se faz necessário um controle da posição da interface e do elemento de liga a ser utilizado no material mais nobre a fim de se obter o melhor desempenho do componente. / In this dissertation, materials with a gradient of function produced by powder metallurgy were studied in order to find an alternative with cost reduction for applications in the automobile industry. The specimens produced with commercially pure iron and alloyed materials were tested in order to understand the effect of the interface on the component to be produced. The properties of transverse rupture, tensile strength, macro and micro hardness, as well as, the microstructure by optical microscopy and scanning electron microscopy were studied. It was possible to verify that it is a viable alternative, but it is necessary to control the position of the interface and the alloying element to be used in the noblest material in order to obtain the best performance of the component.