Les aérosols marins représentent près de la moitié des particules émises dans l’atmosphère. Par ailleurs, l’activité biologique dans les océans génère des composés organiques soufrés qui sont émis dans la troposphère sous forme gazeuse ou sont transportés avec les particules de sels de mer. Ces particules exposées aux gaz atmosphériques, au rayonnement solaire et à l’humidité sont sujettes aux modifications physicochimiques. L’étude de ces processus de transformations en laboratoire est indispensable à une meilleure compréhension des mécanismes impliqués dans ces processus, et de l’impact des aérosols sur les propriétés physiques et chimiques de l’atmosphère. Dans ce travail, les évolutions photochimiques de composés inorganiques et organiques soufrés, analogues de composés d’origine marine, ont été étudiées en phase gaz, en matrice cryogéniques et à l’échelle des particules individuelles par spectroscopie. Le dispositif de lévitation acoustique couplé à la microspectrométrie Raman se révèle être un outil pertinent pour étudier les mécanismes de photochimie à l’échelle de la particule. L’impact de la phototransformation des particules de NaNO3 sur leurs propriétés d’hygroscopicité a été démontré. Les études menées en matrice cryogénique sont particulièrement intéressantes pour l’étude des processus unimoléculaires impliqués dans la photodégradation de composés organiques soufrés et complémentaires des études en phase gaz. Les composés formés par photolyse en phase gaz et en phase condensée sont d’intérêt atmosphérique et ont un impact potentiel sur le bilan du soufre atmosphérique. La présence de dioxygène et d’eau modifie les mécanismes et la nature des photoproduits. / Marine aerosols represent more than half of the global emission of particles into the atmosphere. Furthermore, sulfur organic compounds are generated by biological activities in the oceans and are emitted into the troposphere in the gaseous phase or are transported with sea-salt particles. These particles are subject to physicochemical changes due to atmospheric gases, sunlight and humidity exposure. The study of these transformation processes in the laboratory is essential for a better understanding of the mechanisms which are involved in these processes, and of the aerosols impact on the physical and chemical properties of the atmosphere.In this work, the photochemical evolutions of inorganic and sulfur organic compounds, similar to compounds of marine origin, have been studied by spectroscopy in the gas phase, in cryogenic matrix and at the single particle scale. The acoustic levitation system coupled to micro-Raman spectrometry is a relevant tool for studying the photochemical mechanisms at the particle scale. The impact of the phototransformation of NaNO3 particles on their hygroscopic properties has been demonstrated. The experiments carried out in cryogenic matrix are especially interesting for the study of unimolecular processes involved in the photodegradation of the sulfur organic compounds and are complementary to studies in gas phase. The compounds produced by photolysis in gas phase and condensed phase are of atmospheric interest and have a potential impact on the atmospheric sulfur balance. The presence of oxygen and water modified the mechanisms and the nature of the photoproducts.

Le travail effectué durant cette thèse est basé sur l’étude de la photoréactivité de l’acrylonitrile et du propionitrile (composés présents dans l’atmosphère de Titan) lorsque nous simulons en laboratoire les conditions spécifiques de ce satellite.Leur photochimie à haute énergie (λ>120 nm) a été étudiée en matrices cryogéniques afin de simuler la phase gazeuse présente à haute altitude dans l’atmosphère de Titan. Nous avons pu identifier des photoproduits qui sont connus pour être présents dans cette même atmosphère comme le cyanoacétylène, l’acétylène, l’éthylène et l’acide cyanhydrique. La formation d’isonitriles a également été caractérisée permettant ainsi d’envisager leur présence dans cette atmosphère.Les processus photochimiques en phase solide ont également été étudiés à différentes températures afin de simuler les aérosols présents à différentes altitudes de l’atmosphère de Titan. Les mêmes photoproduits qu’en matrices cryogéniques ont été identifiés et des rapports de branchement ont été mesurés pour les différentes températures. L’irradiation VUV de la phase solide (acrylonitrile ou propionitrile) conduit à la formation de résidus non volatils qui seront comparés avec les données de la littérature.Enfin, nous avons étudié l’impact que peut avoir une incorporation de ces molécules dans un mélange gazeux N2/CH4 (les deux composants les plus abondants de l’atmosphère de Titan) lors de la formation de résidus par application d’un plasma simulant le bombardement de la haute atmosphère par des particules lourdes. / This work focused on studying the photoreactivity of acrylonitrile and propionitrile (molecules present in Titan) when the specific conditions of its atmosphere are simulated in laboratory.High energetic photochemistry (λ>120 nm) has been investigated in cryogenic matrices in order to reproduce the gazeous phase present in high altitude. We identified the photoproducts which are known to be detected in Titan such as cyanoacetylene, acetylene, ethylene and cyanhydric acid. We also noticed the formation of isonitriles for which their future detection became predictable.Solid phase photochemical processes have also been studied at different temperatures in order to reproduce the aerosols present at different altitudes. The same photoproducts than in matrices were obtained and branching ratios were determined for the different temperatures. Solid phase (acrylonitrile or propionitrile) VUV radiation leads to the formation of non volatile residues that will be compared to literature data.Finally, we studied the effect of the inclusion of these molecules in an initial gaseous mixture composed of nitrogen and methane (the two most abundant species in the atmosphere of Titan) during the formation of residues by application of plasma simulating the heavy particles shelling in high altitude.

Les glaces interstellaires sont composées de CO, H2O, NH3, .... Soumis à un flux lumineux émanant des étoiles (λ > 120 nm) ces glaces peuvent évoluer vers la formation de molécules plus complexes. Parmi celles-ci, on trouve l'acide isocyanique (HNCO) dont nous avons étudié la réactivité avec des glaces de H2O, de NH3, de NH3/H2O. Nous avons montré qu'il pouvait être à l'origine de la formation de l'ion OCN-. Cet ion peut être caractérisé sur les spectres ISO de sources protostellaires, par sa bande dite "XCN" à 4,62 μm (2167 cm-1). Une production spontanée de l'ion OCN- cohérente avec le domaine de température (10 - 100 K) dans lequel évoluent ces glaces, se produit entre HNCO et NH3 en excès codéposés à 10 K. Un sel analogue à NH4+OCN- est formé au-delà de 160 K. Des calculs quantiques ont montré que la solvatation d'une molécule de NH3 directement liée à HNCO par trois autres molécules de NH3, joue un rôle important dans le processus de formation de NH4+ et OCN- et confirment le caractère spontané de cette réaction. L'irradiation UV (λ > 120 nm) de HNCO solide a conduit à la formation de OCN- mais aussi de composés carbonylés tels que le formaldéhyde, le formamide, et l'urée. La comparaison du spectre des photoproduits primaires avec le spectre ISO des glaces NGC7538 IRS9 ou W33A, permet de donner une tentative d'attribution pour les bandes situées à 1700 cm-1 et 1470 cm-1.