Journée des stagiaires de l'IPSL

12/06/2025 09:00

ICOLMDZ Limited Area Model (LAM) Day

03/06/2025 09:30

Au cœur de l'actualité du monde de la recherche : libertés académiques et engagements publics des chercheur·es

23/05/2025 10:00

Marine biogeochemistry seminars cycle

27/05/2024 10:00

Cycle de séminaires organisés par le LSCE-IPSL.

Les Sacoches du Climat : le retour (d'expérience) / Séminaire-Webinaire

24/05/2024 15:00

Du 2 au 11 avril, huit jeunes scientifiques ont parcouru 350 km à vélo le long de la Loire pour des actions de médiation scientifique en zone rurale. Ils ont réalisé des interventions dans les écoles et auprès du public avec la Tournée du Climat et de la Biodiversité. Ils invitent maintenant toute la communauté de l’UFR TEB, de l’IPSL, à un séminaire/webinaire pour partager leurs expériences.

From small whirls to the global ocean: how ocean eddies affect the AMOC

23/05/2024 10:00

Séminaire du LMD à l’ENS-PSL.

Effets de la pollution atmosphérique sur la santé : Développement de protocoles innovants de simulation d’atmosphères urbaines et d’exposition de modèles précliniques

19/04/2023 09:45

Résumé

L’Organisation Mondiale de la Santé estime que l’exposition à la pollution atmosphérique est à l’origine de plus de 6 millions de décès prématurés annuels dans le monde. La pollution atmosphérique constitue donc un risque majeur pour la santé.

L’évaluation des effets de la pollution atmosphérique sur la santé demeure toutefois lacunaire. En effet, les études épidémiologiques et toxicologiques ne prennent en compte que certains polluants atmosphériques réglementés, sans de plus considérer la synergie qui peut exister entre eux, alors que la pollution atmosphérique est un mélange multiphasique de composés gazeux et particulaires. De plus les concentrations support de ces études sont rarement dans des gammes réalistes.

L’objectif de ce travail est d’évaluer la capacité d’une plateforme innovante (PolluRisk) à étudier les effets de la pollution atmosphérique sur la santé. Pour ce faire, des modèles murins (souris) ont été exposés à des situations atmosphériques représentatives d’atmosphères et d’épisodes de pollution atmosphérique urbains (type Paris ou type Pékin), simulées en laboratoire. Ces atmosphères simulées ont ensuite été qualifiées. Nous avons ainsi pu reproduire des atmosphères urbaines multiphasiques simulées en laboratoire, et ce pendant plusieurs jours. La formation d’aérosols organiques secondaires
et de composés organiques volatiles fonctionnalisés valident la qualité de nos simulations (proxy d’atmosphères urbaines réelles), en mettant en évidence l’oxydation de la matière organique. Les résultats des analyses biologiques sur les souris exposées ont mis en évidence la pertinence de la
plateforme pour étudier les effets de la pollution atmosphérique sur la santé.

Mots clés : Pollution atmosphérique, chambre de simulation, qualité de l’air, santé.

Abstract

The World Health Organization estimates that exposure to atmospheric pollution causes more than 6 million premature deaths annually worldwide. Atmospheric pollution is therefore a major health risk. However, the assessment of the health effects of atmospheric pollution remains incomplete. Indeed,
epidemiological and experimental studies only take into account certain regulated atmospheric pollutants without considering the synergy that may exist between them, whereas atmospheric
pollution is a multiphasic mixture of gaseous and particulate compounds. Moreover, the support concentrations of these studies are rarely within realistic ranges.

The objective of this work is to assess the ability of an innovative platform (PolluRisk) to study the effects of air pollution on health. To do this, murine models (mice) were exposed to atmospheric situations representative of atmospheres and episodes of urban air pollution (Paris type or Beijing type), simulated in the laboratory. These simulated atmospheres were then qualified. We were thus able to reproduce multiphasic urban atmospheres simulated in the laboratory, for several days. The formation of secondary organic aerosols and functionalized volatile organic compounds validate the quality of our simulations (proxy of real urban atmospheres), by highlighting the oxidation of organic
matter. The results of the biological analyses on the exposed mice highlighted the relevance of the platform for studying the effects of air pollution on health.

Keywords: Atmospheric pollution, simulation chamber, air quality, health.

Surface longwave cloud radiative effect derived from space lidar observations : An application to the Arctic

21/04/2023 14:00

Les nuages jouent un rôle important dans la régulation du bilan énergétique à la surface de la Terre. Par exemple, ils absorbent le rayonnement tellurique émis par la surface de la Terre et le réémettent vers la surface, réchauffant ainsi cette dernière. Ce réchauffement peut être quantifié au travers de l’effet radiatif des nuages (Cloud Radiative Effect (CRE)) infrarouge (LongWave (LW)) à la surface. Cependant, il n’est pas bien connu en tout point du globe et sa variabilité instantané et interdécénale est mal connue. En effet, il dépend fortement de la distribution verticale des nuages qui n’est pas bien restitué à l’échelle globale. Dans cette thèse, nous proposons de restituer le CRE LW à la surface sur 13 ans (2008 − 2020) sur tout le globe en utilisant les observations du lidar Cloud–Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observations (CALIPSO). A partir de calculs de transfert radiatif 1D, nous établissons des paramétrisations linéaires entre le CRE LW à la surface et des propriétés nuageuses dont l’altitude des nuages. En combinant les paramétrisations avec les observations nuages, nous restituons le CRE LW à la surface, à l’échelle mensuelle (2° × 2°) et instantané à la pleine résolution horizontale de CALIPSO (90 m/330 m). Nous avons trouvé que les nuages réchauffent la surface de 27.0 W/m2 sur la période 2008−2020 à l’échelle globale. Le CRE LW à la surface est particulièrement important dans les régions polaires, où les nuages peuvent avoir un effet sur la fonte des glaces. En colocalisant instantanément le CRE LW à la surface et les observations de la banquise dans les régions où la concentration de la banquise Arctique varie, nous avons montré que les grandes valeurs du CRE LW à la surface (> 80 W/m2 ) sont beaucoup plus fréquentes au-dessus des océans ouverts que de la banquise en fin d’automne. Nos résultats suggèrent que les nuages peuvent retarder la reconstruction de la banquise plus tard dans la saison.

Détermination des sources de composés organiques (gazeux et particulaires) en Ile-de-France

31/03/2023 14:00

Afin d’approfondir les connaissances sur la qualité de l’air et la chimie atmosphérique en Ile-de-France, il est nécessaire de documenter la nature et la variabilité des polluants atmosphériques sur le long terme. La station péri-urbaine du SIRTA (intégrée à l’infrastructure de recherche européenne ACTRIS) héberge des instruments de mesure permettant le suivi en continu des propriétés physico-chimiques des particules en suspension et de certains gaz réactifs inorganiques depuis une dizaine d’années. Des questions restent néanmoins encore ouvertes sur les origines de l’aérosol organique secondaire, et plus particulièrement sur son lien avec ses précurseurs gazeux, les composés organiques volatils (COV). Alors qu’ils jouent un rôle important dans la chimie de l’atmosphère, ces derniers n’étaient jusqu’alors pas mesurés sur le long-terme au SIRTA.

Dans ce contexte, cette thèse vise à mieux caractériser la pollution organique en Ile-de-France. Cela passe par la mesure de COV en temps réel venant compléter le panel de mesures existantes, ainsi que l’application et l’évaluation de méthodes pour la détermination des sources de polluants organiques adaptées au long-terme.

Pour ce faire, des mesures par spectrométrie de masse (PTR-MS), encore très peu utilisée au sein d’ACTRIS, ont été mises en place au SIRTA dans le cadre de cette thèse. Les chaînes de traitement de données automatisé ont été améliorées et adaptées pour le long terme et un contrôle qualité rigoureux a été appliqué aux données de 2020 et 2021. Ces deux premières années de mesures ont ensuite été étudiées en termes de variabilités journalières et saisonnières. Le rôle joué par les conditions météorologiques et par l’origine des masses d’air est particulièrement illustré par les résultats obtenus lors des confinements de 2020. L’influence de sources anthropiques a été observée pour les monoterpènes, composés habituellement identifiés comme biogéniques en site périurbain.

Le modèle source-récepteur Positive Matrix Factorisation (PMF) est classiquement utilisé pour la détermination des sources de polluants atmosphériques (aérosols ou COV), mais certaines limites existent pour son application sur le long-terme. Pour dépasser ces limitations, de nouvelles options existent et ont été testées lors de cette thèse. En particulier, les données COV ont servi de marqueurs pour l’analyse des sources de l’aérosol organique en été, par la création d’un jeu de données combiné unifié. Cette méthodologie complexe a été mise en œuvre ici pour la première fois avec ce type d’instruments. Elle a été adaptée au jeu de données du SIRTA, permettant de mieux déconvoluer l’aérosol organique oxygéné par rapport à une méthode classique, et par conséquent de le relier à ses sources/processus respectifs, notamment en distinguant des processus de jour et de nuit.

 

Abstract

To refine the knowledge on air quality and atmospheric chemistry in the Paris region, it is essential to document the nature and variability of atmospheric pollutants on the long term. The suburban SIRTA station (integrated to the European infrastructure ACTRIS) has been hosting instruments for the continuous measurement of physicochemical properties of suspended particles and of some inorganic reactive gases for a decade. Nonetheless, questions remain open on the origins of secondary organic aerosol and more specifically the link with its precursor gases, volatile organic compounds (VOC). Although their play an important role in atmospheric chemistry, VOC were hitherto not measured on the long term at SIRTA.

In this context, this thesis aims at better characterizing organic pollution in the Paris region. This involves the measurement of VOC in real time to complete the panel of existing measurements, as well as the application and evaluation of methods for the source apportionment of organic pollutants adapted to long term studies.

For this purpose, measurements using mass spectrometry (PTR-MS), still very little used within ACTRIS, were setup at SIRTA as part of this thesis. Automated data treatment was improved and adapted for the long term and a rigorous quality control was applied to 2020 and 2021. These first two years of measurements were then studied in terms of diel and seasonal variabilities. The role played by meteorological conditions and air masses was particularly illustrated by results obtained during the lockdowns in 2020. An influence of anthropogenic sources was observed for monoterpenes, compounds usually identified as biogenic in suburban sites.

The Positive Matrix Factorization (PMF) source-receptor model is classically used for the source apportionment of atmospheric pollutants (aerosol or VOC), but some limits exist for its long-term application. To overcome these limitations, new options exist and were tested during this thesis. Particularly, VOC were used as organic markers for the analysis of organic aerosol sources in summer, by creating a unified combined dataset. This complex methodology was implemented here for the first time with this type of instruments. It was adapted to the SIRTA dataset, allowing a better deconvolution of oxygenated organic aerosol compared to a classical method, and consequently to link it to its respective sources/processes, especially by distinguishing daytime and nighttime processes.