Des nano-agrégats font la lumière sur le sort des aérosols
Quand on parle des aérosols et de leur impact sur l’environnement, la première chose qui vient à l’esprit est souvent l’interdiction, dans les années 1970, des produits chimiques qui appauvrissent la couche d’ozone (CFC). Bien que ces produits chimiques aient disparu depuis longtemps, d’autres aérosols sont toujours utilisés et libérés dans l’atmosphère dans le monde entier et, à vrai dire, nous en savons encore bien peu au sujet de leur impact sur l’environnement. Comme l’explique la Dre Katrianne Lehtipalo, de l’Institut de recherche sur le système atmosphérique et terrestre de l’Université d’Helsinki, «il existe une grande variabilité au niveau des sources (naturelles et anthropiques) et des propriétés (concentration, taille, composition, etc.) des aérosols, ce qui n’aide pas à modéliser avec précision leurs impacts sur les nuages et le climat. Nous avons besoin d’en savoir davantage sur la formation des aérosols et sur la façon dont ils se transforment dans l’atmosphère». Telle était la mission centrale du projet nanoCAVa (Formation of nano-scale clusters from atmospheric vapors). Pendant trois ans, avec l’aide de groupes de recherche de l’Université d’Helsinki et de l’Institut Paul Scherrer, la Dre Lehtipalo s’est efforcée de faire progresser la compréhension actuelle de la frontière ténue entre la phase gazeuse et la phase condensée des aérosols, en étudiant la formation d’agrégats à l’échelle nanométrique à partir de vapeurs atmosphériques. «Notre approche a consisté à combiner des études de laboratoire détaillées sur les propriétés de base et les mécanismes de formation des particules d’aérosol avec des études de terrain sur le long terme. Il s’agit d’une combinaison efficace qui nous permet d’utiliser l’expertise que nous avons acquise au cours de nombreuses années d’études atmosphériques afin de planifier des expériences de laboratoire pertinentes pour l’atmosphère et les questions de recherche actuelles. D’autre part, cela nous permet de tester si les mécanismes découverts en laboratoire et les modèles associés sont capables d’expliquer les observations atmosphériques réelles», explique la Dre Lehtipalo. Grâce aux dernières avancées en matière d’instrumentation permettant de détecter les vapeurs atmosphériques, les agrégats et les particules d’aérosol récemment formées, l’équipe du projet a pu mesurer les agrégats dans l’atmosphère et étudier leur processus de formation dans la chambre CLOUD du CERN. Même les aérosols affichant les concentrations atmosphériques les plus basses ne sauraient échapper à ces méthodes de détection. L’équipe dispose désormais d’une meilleure compréhension des concentrations et de la composition des agrégats de moins de 3 nm dans l’atmosphère, et pourrait même découvrir de nouveaux mécanismes de formation et de croissance des particules d’aérosol, notamment en ce qui concerne l’acide sulfurique, l’ammoniac, les amines et les vapeurs organiques. «Nos résultats sont parmi les premiers à montrer comment des agrégats et des nanoparticules se forment presque partout dans l’atmosphère, que ce soit dans les campagnes non polluées ou dans les mégalopoles urbaines. Bien entendu, leurs sources et leurs concentrations varient beaucoup. Nous espérons en apprendre plus à l’avenir et mieux comprendre les phénomènes qui contrôlent leur passage de la dimension d’agrégats à des tailles susceptibles d’influencer le climat», explique la Dre Lehtipalo. Bien que le projet soit maintenant terminé, l’équipe a l’intention de continuer ses travaux. De nouvelles mesures sur le terrain sont actuellement en cours dans différentes parties du monde et d’autres expériences de laboratoire attendent d’être analysées. La Dre Lehtipalo a également souligné la nécessité de disposer de davantage d’instruments robustes et fiables pour les mesures atmosphériques sur le long terme car, comme elle le reconnaît, il nous reste encore beaucoup à comprendre quant à la constitution de l’atmosphère.
Mots‑clés
nanoCAVa, aérosols, nano-agrégats, particules, environnement
