Traitement des FAP et émission particulaire. Production particulaire native Analyse des productions...

Traitement des FAP et émission particulaire

Production particulaire “native”

Analyse des productions en absence de filtre

Production particulaire “native”

Point de fonctionnement 1

Production particulaire “native”

Point de fonctionnement 1

- [Total] ≈ 7.7 x 108 #.cm-3 après stabilisation- [Clusters] ≈ 4.8 x 108 #.cm-3 après stabilisation

Production particulaire “native”

Point de fonctionnement 4

Production particulaire “native”

Point de fonctionnement 4

- [Total] ≈ 7.7 x 108 #.cm-3 après stabilisation- [Clusters] ≈ 4.6 x 108 #.cm-3 après stabilisation

Production particulaire “native”

Point de fonctionnement 1 VS. 4

Pas de différence significative entre les deux points de fonctionnement

[Clusters]PF4 ~< [Clusters]PF1

Résumé des Points de Fonctionnement 1 & 4

1- Nombre[Total] ≈ 7.7 x 108 #.cm-3

[Clusters] ≈ 4.7 x 108 #.cm-3

2- DistributionMode ultra-fin à 1.2 nmMode Aïtken à 70 – 80 nm (SMPS)

Production particulaire “native”

Point de fonctionnement 8

- [Total] ≈ 4 x 108 #.cm-3 après stabilisation- [Clusters] ≈ 1 x 108 #.cm-3 après stabilisation

Production particulaire “native”

Point de fonctionnement 8

Grande variation par rapport à PF1-4 :

1- En nombre[Total]PF8 ≈ ½ x [Total]PF1-4

[Clusters]PF8 ≈ ¼ x [Clusters]PF1-4

2- En distributionDéplacement vers des tailles inférieuresMode ultra-fin à 1.2 nmModes fins à 25 nm & 35 nm

- [Total] ≈ 4 x 108 #.cm-3 après stabilisation- [Clusters] ≈ 1 x 108 #.cm-3 après stabilisation

Cas du FAP videPoint de fonctionnement 1

Cas du FAP vide

Point de fonctionnement 1

1- Efficacité du filtre en “mode filtration”[Total] ≈ 2 x 104 #.cm-3 (moyenne) [Clusters] ≈ 2 x 104 #.cm-3 (moyenne)

2- Efficacité du filtre en “mode régénération”Pic de production[Total] ≈ 9.7 x 105 #.cm-3 (moyenne)[Clusters] ≈ 9.7 105 #.cm-3 (moyenne)

3- Fraction chargée : 2.8 %

Filtre efficace sur toute la gamme de taille en régime filtrant.

Production particulaire en régime régénérant.

Cas du FAP catalysé (YSZ)Point de fonctionnement 1

Cas du FAP catalysé (YSZ)

Point de fonctionnement 1

1- Efficacité du filtre en “mode filtration”[Total] ≈ 1.8 x 105 #.cm-3 (moyenne) [Clusters] ≈ 1.8 x 105 #.cm-3 (moyenne)

2- Efficacité du filtre en “mode régénération”Pic de production[Total] ≈ 5.7 x 104 #.cm-3 (moyenne)[Clusters] ≈ 5.7 104 #.cm-3 (moyenne)

3- Fraction chargée : 31 %

Filtration moins efficace que FAP vide.

Production particulaire en régime régénérant moins importante qu’en FAP vide.

Cas du FAP catalysé (LSM-Ag)Point de fonctionnement 1

Cas du FAP catalysé (LSM-Ag)

Point de fonctionnement 1

1- Efficacité du filtre en “mode filtration”[Total] ≈ 1.8 x 105 #.cm-3 (moyenne) [Clusters] ≈ 1.8 x 105 #.cm-3 (moyenne)

2- Efficacité du filtre en “mode régénération”Pic de production[Total] ≈ 3.2 x 105 #.cm-3 (moyenne)[Clusters] ≈ 1.1 105 #.cm-3 (moyenne)

3- Fraction chargée : 34 %

Filtre moins efficace que FAP vide.

Production particulaire de clusters supérieure au FAP vide + production supplémentaire de particule > 3nm par / FAP vide et YSZ.

Résumé des traitementsPoint de fonctionnement 1

Traitement Efficacité de filtration

Tot. / Clust. Fraction Chargée

FAP vide > 99.9 % 1 2.8 %

YSZ > 99.9 % 1 31 %

LSM-Ag > 99.9 % 3 34 %

Résumé des traitementsPoint de fonctionnement 1

Traitement Efficacité de filtration

Tot. / Clust. Fraction Chargée

FAP vide > 99.9 % 1 2.8 %

YSZ > 99.9 % 1 31 %

LSM-Ag > 99.9 % 3 34 %

En absence de catalyse => Processus de nucléation neutre en accord avec Maricq et al. (2006) sur des particules > 5 nm que nous détectons sous 3 nm.

Catalyse => Processus chargés => Favorise IMN (?) => Particule + grosse ou croissance favorisée (voir SMPS pour YSZ)

Modélisation de la formation de nouvelles particules

Inceritude sur les mécanismes les mecanismes impliqués aux tailles intermédiaires entre gaz / particules :

- Acitvation des clusters puis croissance (Théorie nano-Kohler).

- Equilibre gaz / particules sans barrière d’énergie.

Modélisation de la formation de nouvelles particules

Inceritude sur les mécanismes les mecanismes impliqués aux tailles intermédiaires entre gaz / particules :

- Acitvation des clusters puis croissance (Théorie nano-Kohler).

- Equilibre gaz / particules sans barrière d’énergie.

TEST PAR MODÉLISATION

Modèle M7 (Vignati et al., 2004)

- Développé pour intégrer la nucléation dans les modèles aux modèles de circulation générales et de chimie atmosphérique de grande échelle.

- Approche pseudo-modale (4 modes log-normaux : nucléation, Aïtken, accumulation et grossier)

* 1 mode = 1 masse, 1 nombre de particule => GMD

- Processus : Nucléation selon théorie bimoléculaire (H2SO4 / H2O), condensation & coagulation, comportement hygroscopique.

Modèle M7-SOA

MODIFICATION POUR NUCLEATION COMPOSÉS ORGANIQUES

1 population d’embryons nanométriques stables

1 Composé volatile condensable

Condensation, Croissance & Coagulation

+

=

Modèle M7-SOA

MODIFICATION POUR NUCLEATION COMPOSÉS ORGANIQUES

1 population d’embryons nanométriques stables

1 Composé volatile condensable

Condensation, Croissance & Coagulation

TEST DU MECANISME EQUILIBRE GAZ / PARTICULE SANS ACTIVATION

+

=

Modèle M7-SOA

ENTRÉES :

1 population d’aérosol support (ceux émis lors de la régénration par exemple)1 quantité de vapeur condensable (nécessite la détermination de GR)

SORTIE :

1 distribution granulométrique de l’aérosol secondaire à différent temps depuis l’émission.

Paramètres à mesurer lors de la prochaine campagne

- Growth rate => Quantité de vapeur condensable* Faire varier le temps de residence (au moins trois points par experience).* Bien déterminer l’impact de la dilution (utilisation d’un traceur avant et après diluteur, CO2 par exemple) - Paramétrer le taux de formation (J) : pas de dependance claire avec les points de fonctionnement => Étendre les mesures à PF4 et PF8 (seul PF1 est exploitable sur la campagne Sep. 09)

- Autres suggestions : CPC 3025 pour confirmer NAIS (Première utilisation sur ce type d’expérience) + diluteur / injecteur

MERCI