Ecole Doctorale
Sciences de l'Environnement
Spécialité
Sciences de l'environnement: Chimie
Etablissement
Aix-Marseille Université
Mots Clés
sources de HONO,capacité oxydante,réactivité hétérogène,stress hydrique,atmosphère,plantes,
Keywords
HONO sources,oxidative capacity,heterogeneous reactivity,water-stress,atmosphere,plants,
Titre de thèse
Production et échanges dacide nitreux à linterface plante-atmosphère
Nitrous acid production and exchanges at the plant-atmosphere interface
Date
Jeudi 16 Décembre 2021 à 14:00
Adresse
Campus Saint Charles
3 place Victor Hugo
13003 Marseille Amphi sciences naturelles
Jury
Directeur de these |
M. Henri WORTHAM |
LCE- Université Aix-Marseille |
CoDirecteur de these |
Mme Barbara D'ANNA |
LCE- Université Aix-Marseille |
Rapporteur |
M. Patrice CODDEVILLE |
IMT Lille-Douai |
Rapporteur |
M. Mohamad SLEIMAN |
Institut Chimie de Clermont-Ferrand |
Examinateur |
Mme Valérie GROS |
Laboratoire des sciences du climat et de l'environnement |
Examinateur |
M. Benjamin LOUBET |
INRA AgroParisTech |
Résumé de la thèse
Lacide nitreux (HONO) est un important précurseur du radical hydroxyle, le principal oxydant atmosphérique en période diurne. Ainsi, la quantification des sources de HONO est indispensable pour estimer la capacité oxydante de latmosphère, qui est contrôlée par les radicaux hydroxyles. Cependant, la comparaison entre les mesures de terrain et les sorties des modèles de chimie atmosphérique ont mis en évidence lexistence de sources inconnues de HONO. De récentes études ont suggéré que le couvert végétal pourrait être une de ces sources manquantes de HONO. Par conséquent, ce travail de thèse a pour objectif dévaluer le rôle des végétaux en tant que source de HONO dans latmosphère pour différentes conditions de température, dhumidité relative et de concentrations de NO2. Ce travail a été réalisé au travers dexpérimentations en laboratoire sur des feuilles coupées et en chambres de croissance sur des plants vivants. Le végétal choisi pour cette étude est le maïs (Zea mays L.) qui est une culture très répandue en France. Il a ainsi été montré que la conversion hétérogène de NO2 en HONO pouvait avoir lieu à la surface de feuilles et que celle-ci augmentait fortement avec la concentration de NO2 (entre 10 et 80 ppb) et la température (entre 20 et 40°C). Dans un second temps, une absorption de HONO par les plantes a été mise en évidence. La constante dabsorption de HONO est corrélée à louverture des stomates pour des températures comprises entre 10 et 26°C, une humidité relative de 50 à 70% et une concentration de NO2 entre 10 et 55 ppb. Ainsi, la production nette de HONO dans latmosphère sera la différence entre la production hétérogène sur la surface des feuilles et labsorption de HONO par les stomates. Cette production nette est significative à 26°C et sera maximale en été, pour des températures qui favorisent la production de HONO sur les surfaces foliaires et limitent sa consommation du fait dune fermeture partielle des stomates. Les végétaux pourraient donc contribuer à la source manquante de HONO.
Thesis resume
Nitrous acid (HONO) is an important precursor of hydroxyl radicals (OH), which are the main atmospheric oxidants during the day. The identification and quantification of HONO sources are therefore essential to estimate the oxidizing capacity of the atmosphere, governed by hydroxyl radicals. However, discrepancies between atmospheric chemistry models and field measurements revealed unknown HONO sources. Recent studies suggested that vegetation surfaces may be one of the missing sources. Therefore, this PhD work aims to assess the role of plants in HONO formation in the atmosphere for different conditions of temperature, relative humidity, and NO2 concentrations. This work was done through laboratory experiments on cut leaves and growth chamber experiments on living plants. The plant chosen for this study is Zea mays L., which is a widespread crop in France. It was shown that NO2 heterogeneous conversion to HONO is occurring on plant leaves and is increasing strongly with NO2 concentration (from 10 to 80 ppb) and temperature (from 20 to 40°C). Secondly, an absorption of HONO by plants was demonstrated. The absorption constant of HONO by maize leaves is correlated to stomatal opening from 10 to 26°C, from 50 to 70% RH and from 10 to 55 ppb of NO2. Thus, the net production of HONO in the atmosphere will be the difference between the heterogeneous HONO production on leaf surfaces and the HONO assimilation through stomata. This net production is significant at 26°C and will be maximum during summer for temperature which favor HONO production on leaf surfaces and limit HONO consumption due to partial closure of the stomata. Plants could therefore contribute to the missing source of HONO.