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RÉSUMÉ
Les aérosols sont des constituants importants de l'atmosphère. Ils sont responsables de phénomènes naturels comme la formation des nuages, mais ils peuvent aussi être nocifs pour l'humain quand ils sont de petite taille. Après une présentation des différents types d'aérosols existants, cet article détaille les méthodes échantillonnage et de mesure de ces aérosols. Enfin il explique comment déterminer la composition chimique des aérosols, et conclut par quelques exemples concrets.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Pierre MASCLET : Laboratoire de chimie moléculaire dans l'environnement (LCME) - École supérieure d’ingénieurs de Chambéry (ESIGEC) - Université de Savoie
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Nicolas MARCHAND : Laboratoire de météorologie physique (LaMP) - Observatoire de physique du globe de Clermont (OPGC)
INTRODUCTION
Les aérosols sont des constituants majeurs de l’atmosphère au même titre que les gaz. D’une part, ils interviennent dans de nombreux phénomènes naturels tels que la formation des nuages, le bilan radiatif de l’atmosphère. D’autre part, ils peuvent être nocifs pour la santé humaine, lorsqu’ils sont de petite taille (< 2,5 µm). Ils suscitent donc un intérêt croissant pour les chercheurs du monde entier.
Il apparaît donc tout à fait nécessaire de bien déterminer les paramètres physico-chimiques propres à l’aérosol, notamment sa taille, sa forme (morphologie) et sa composition chimique. Toutes les familles chimiques organiques, minérales et inorganiques sont présentes dans l’aérosol. Il n’existe donc aucune méthode globale pour déterminer sa composition. Celle-ci est néanmoins bien connue. En revanche, on ignore encore la place d’un composé dans l’aérosol. S’il est en surface, donc accessible, ou au cœur de l’aérosol, donc inaccessible, son importance est extrêmement différente, tant en termes de santé qu’en termes de climat.
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2. Échantillonnage
La collecte correcte d’un aérosol est toujours une opération difficile, en tout cas beaucoup plus difficile que la collecte d’un gaz. Il faut obtenir un échantillon représentatif, ne pas produire d’artefacts pendant l’échantillonnage et connaître, si possible, la taille des particules collectées. Pendant l’échantillonnage, il peut se produire un fractionnement des particules (certaines particules ne sont pas recueillies), si le système de prélèvement n’est pas adapté. Aussi est-il indispensable d’éliminer la présence de coudes dans les canalisations. Des pertes peuvent aussi se produire en raison notamment des charges électrostatiques déposées sur le filtre ou du colmatage de celui-ci, si le prélèvement est trop long, etc.
L’efficacité globale de l’échantillonnage est liée :
-
à la géométrie de l’appareil ;
-
à la vitesse du vent ;
-
à la charge du filtre ;
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au débit de la pompe employée.
Le protocole de prélèvement d’un aérosol doit donc être très précis et tenir compte de tous ces paramètres. À défaut d’un prélèvement strictement exact, on se contente souvent d’un prélèvement contrôlé et reproductible.
On peut prélever la totalité des particules (TSP : Total Suspended Particulate ) ou seulement certaines fractions :
-
la fraction inférieure à 10 µm (PM 10) ;
-
la fraction inférieure à 2,5 µm, dite respirable (PM 2,5).
Nous présentons ci-après les principales méthodes d’échantillonnage des aérosols.
2.1 Filtration
Des pompes, dont le débit est variable et compris entre 1 L · min –1 et 100 m3 · h–1 , envoient l’air à travers un filtre qui intercepte les particules.
HAUT DE PAGE
On emploie divers types de filtres dont l’efficacité diffère suivant leur nature. Celle-ci est supérieure à 90 % pour la plupart des filtres. La taille minimale des particules...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - RENOUX (D.), BOULAUD (A.) - Physique des aérosols. Parties 1 et 2. - AF 3 612, AF 3 613. Traité Sciences fondamentales (2003).
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(2) - KLEITZ (A.), BOULAUD (D.) - Granulométrie des particules en mouvement et des aérosols - . R 2 360. Traité Mesures et Contrôle (1995).
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(3) - INRS - Hygiène industrielle - A 8 630. Traité L’entreprise industrielle et traité Sécurité et gestion des risques (1997).
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(4) - DESPUJOLS (J.) - Spectrométrie d’émission des rayons X. Fluorescence X - . (2000).
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(5) - MORETTO (P.), BECK (L.) - Émission X induite par particules chargées (PIXE). - , (2003).
-
(6) - POTOCEK (V.) - Analyse d’aérosols par la méthode PIXE. - (2003).
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