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Influence des émissions anthropiques sur la formation d'aérosol organique en fonction des caractéristiques physico-chimiques de l'environnement
No full textSecondary organic aerosols (SOAs) affect air quality, climate, and human health. In the troposphere, volatile organic compounds (VOCs) can undergo multi-generation chemistry, and their oxidation products can condense onto existing particles to form SOAs. Consequently, SOA formation involves numerous reactions and species, depending on environmental conditions.Our up-to-date understanding of SOA formation can be described by detailed VOC mechanisms (e.g., the Master Chemical Mechanism (MCM) and the Peroxy Radical Autoxidation Mechanism (PRAM)). However, due to computational limitations, chemistry-transport models (CTMs) are unable to directly employ detailed SOA mechanisms but use rather implicit mechanisms with only a few model species and reactions. These implicit mechanisms are usually built from chamber measurements and may lack the necessary complexity to accurately represent the concentrations of organic particles.Typically, SOA concentrations are predicted to decrease due to emission regulations, particularly in rural and peri-urban areas where oxidant concentrations are expected to decrease. However, some studies suggest that reducing anthropogenic emissions, especially nitrogen oxides (NOx), may not lead to an efficient decrease in SOA concentration but may even increase it.With highly simplified implicit SOA mechanisms, this complex interaction between emission reduction and SOA formations may not be reliably simulated in CTMs. Therefore, there is a need to improve the representation of SOA formation in CTMs, especially for emission regulation evaluation.To address this issue, the GENerator of Reduced Organic Aerosol Mechanisms (GENOA) has been developed. GENOA reduces detailed chemical mechanisms into semi-explicit SOA mechanisms that are small enough to be used for regional CTM simulations. The obtained SOA mechanisms can be customized by users to the desired accuracy, and preserve the physicochemical properties of SOA. GENOA v1.0 was applied to the sesquiterpene (SQT) SOA formation mechanism from MCM, resulting in a reduced SOA mechanism within 2% of the MCM size and introducing an average error of less than 3%. To improve the reduction efficiency and to process mechanisms of multiple SOA precursors simultaneously, a parallel reduction approach is employed in GENOA v2.0 GENOA v2.0 was applied to the mechanisms (MCM + PRAM) of three monoterpenes (MTs), where the mechanism is reduced up to 93% with an error of less than 3%.The GENOA-generated biogenic SOA mechanism (GBM), including MT and SQT SOA schemes trained with GENOA v2.0, was then implemented in the CTM model CHIMERE. Simulations with GBM over Europe during summer (June-August, 2018) estimate more oxidized OAs with higher concentration than those simulated with the implicit Hydrophilic/Hydrophobic Organics (H²O) mechanism. The GBM mechanism leads to an improvement of the model to measurement comparisons for organic aerosol concentrations.With a 50% reduction in NOx anthropogenic emissions, the GBM mechanism predicts an increase in total SOA (6.5%) due to an increase in MT SOA (15%). When NOx is reduced, the formation of highly oxygenated molecules (HOMs) by auto-oxidation is enhanced, leading to an increase in MT SOA concentration. The decrease of NOx concentrations also favors chemical pathways resulting in an increase of MT non-HOM concentrations.Overall, this work shows that detailed SOA mechanisms are necessary for CTMs to preserve the variations in the physical-chemical environment of the SOA concentrations, and to accurately evaluate the impact of emission reduction scenarios.Les aérosols organiques secondaires (AOS) affectent la qualité de l'air, le climat et la santé humaine. Dans la troposphère, les composés organiques volatils (COV) peuvent subir une chimie multigénérationnelle, et leurs produits d'oxydation se condenser sur les particules existantes pour former des AOS. Ainsi, leur formation implique de nombreuses réactions et espèces, et dépend des conditions environnementales. Notre compréhension actuelle de la formation des AOS peut être décrite par des mécanismes chimiques détaillés (par exemple, le Master Chemical Mechanism (MCM) et le Peroxy Radical Autoxidation Mechanism (PRAM)). Cependant, en raison de limitations en temps de calcul, les modèles de chimie-transport (MCT) ne peuvent pas les utiliser directement. Ils utilisent plutôt des mécanismes implicites avec seulement quelques espèces modèles et réactions. Ces mécanismes implicites sont généralement construits à partir de mesures en chambre et peuvent ne pas avoir la complexité nécessaire pour simuler avec précision les concentrations en aérosols organiques. Généralement, on estime que les concentrations d'AOS diminueront en raison des réglementations sur les émissions, en particulier dans les zones rurales et périurbaines où les concentrations d'oxydants devraient diminuer. Cependant, certaines études suggèrent que la réduction des émissions anthropiques, en particulier des oxydes d'azote (NOx), peut ne pas conduire à une diminution efficace des concentrations d'AOS mais peut même les augmenter. Avec des mécanismes implicites d'AOS hautement simplifiés, cette interaction complexe entre la réduction des émissions et la formation d'AOS pourrait ne pas être simulée de manière fiable dans les MTC. Pour améliorer la formation des AOS dans les MTC, le GENerator of Reduced Organic Aerosol Mechanisms (GENOA) a été développé. GENOA réduit les mécanismes chimiques détaillés en mécanismes d'AOS semi-explicites qui sont suffisamment petits pour être utilisés dans les MCT. Les mécanismes obtenus peuvent être personnalisés par les utilisateurs selon la précision souhaitée, et préservent les propriétés physico-chimiques des AOS. GENOA v1.0 a été appliqué au mécanisme de formation des AOS de sesquiterpène (SQT) à partir de MCM, résultant en un mécanisme dont la taille est réduite à moins de 2% de celle du MCM avec une erreur moyenne inférieure à 3%.Pour améliorer l'efficacité de la réduction et traiter les mécanismes de plusieurs précurseurs d'AOS simultanément, une approche de réduction parallèle est utilisée dans GENOA v2.0. Pour les mécanismes (MCM + PRAM) de trois monoterpènes (MTs), le mécanisme global est ainsi réduit de 93% avec une erreur inférieure à 3%.Le mécanisme d'AOS biogénique généré par GENOA v2.0 (GBM), comprenant les schémas d'AOS pour MT et SQT, a ensuite été implémenté dans le MCT CHIMERE. Les concentrations simulées avec GBM sur l'Europe pendant l'été (juin-août, 2018) sont plus élevées que celles simulées avec le mécanisme implicite Hydrophilic/Hydrophobic Organics (H²O), et les AOS sont plus oxydés. Le mécanisme GBM améliore les comparaisons modèle/mesures pour les concentrations en aérosol organique. Avec une réduction de 50% des émissions anthropiques de NOx, le mécanisme GBM prédit une augmentation des AOS (6,5%) due à une augmentation des AOS provenant de MT (15%). Les réductions de NOx favorisent la formation de molécules hautement oxygénées (HOM) par auto-oxydation, entraînant une augmentation de la concentration en AOS provenant de MT. La diminution des concentrations de NOx favorise également les voies chimiques entraînant une augmentation des concentrations d'AOS non-HOM provenant de MT. Dans l'ensemble, ce travail montre que les mécanismes détaillés d'AOS sont nécessaires aux MCT pour simuler les variations des concentrations d'AOS selon l'environnement physico-chimique, et pour évaluer avec précision l'impact de scénarios de réduction des émissions
Long term behaviour based on a weakness planes approach: Constitutive model and application to a Meuse/Haute-Marne (France) URL drift
No full textInternational audienceA constitutive model considering the natural and induced anisotropies in the short- andlong-term behaviour is proposed by combining the elasto-visco-plasticity for rock matrix andweakness planes. The main assumption is that the failure of claystone material is due to the failureof the rock matrix and the fracturing along weakness planes. For intact matrix: (i) the short-termresponse includes the main mechanisms (transversely isotropic elastic, hardening, softening andresidual plastic strain, brittle-ductile transition) evidenced in laboratory investigations, (ii) the longtermbehaviour is based on Lemaître's model in agreement with the laboratory tests. The timedependentresponse of weakness planes is described by the Maxwell’s model with a threshold. Afterchecking the model on simple stress paths, its operational character is successfully demonstrated onthe GCS drift (the more difficult to reproduce the overall observations). The computed convergences(and their ratio) and plastic zone extensions are consistent with the in-situ observations
Toxicité de microplastiques de polyéthylène, vieillis et non vieillis, sur le bivalve estuarien Scrobicularia plana
No full textInternational audienceLes activités humaines et plus particulièrement les activités agricoles et horticoles génèrent une pollution plastique des sols et notamment par les microplastiques (MP). Cette pollution aux MP est aujourd’hui ubiquiste et pose la question de leur impact sur la santé des écosystèmes dans différents compartiments, en particulier le long du continuum sol/milieu aquatique. L’objectif de cette étude est d’évaluer la toxicité de microplastiques de polyéthylène (PE) sur un organisme clé du compartiment estuarien, milieu à l’interface sol/eau. Le bivalve estuarien, Scrobicularia plana, a été exposé pendant 21 jours à trois concentrations environnementales (0,008μg/L, 10μg/L, 100μg/L) de microplastiques (<400μm) de polyethylène (PE) vieillis, non vieillis ou générés à partir de macrodéchets échantillonnés sur le terrain. Les réponses des organismes ont été analysées à différents niveaux d’organisation biologique. Les premiers résultats montrent des différences en terme de dommages à l’ADN et de comportement d’enfouissement des organismes en fonction des conditions testées
Towards a harmonized identification scoring system in LC-HRMS/MS based non-target screening (NTS) of emerging contaminants
No full textInternational audienceNon-target screening (NTS) methods are rapidly gaining in popularity, empowering researchers to search for an ever-increasing number of chemicals. Given this possibility, communicating the confidence of identification in an automated, concise and unambiguous manner is becoming increasingly important. In this study, we compiled several pieces of evidence necessary for communicating NTS identification confidence and developed a machine learning approach for classification of the identifications as reliable and unreliable. The machine learning approach was trained using data generated by four laboratories equipped with different instrumentation. The model discarded substances with insufficient identification evidence efficiently, while revealing the relevance of different parameters for identification. Based on these results, a harmonized IP-based system is proposed. This new NTS-oriented system is compatible with the currently widely used five level system. It increases the precision in reporting and the reproducibility of current approaches via the inclusion of evidence scores, while being suitable for automation
The Heterogeneous Effects of Lockdown Policies on Air Pollution
No full textInternational audienceWhile a sharp decline in air pollution has been documented during early Covid-19 lockdown periods, the stability and homogeneity of this effect are still under debate. Building on pollution data with a very high level of resolution, this paper estimates the impact of lockdown policies on P M 2.5 exposure in France over the whole year 2020. Our analyses highlight a surprising and undocumented increase in exposure to particulate pollution during lockdown periods. This result is observed during both lockdown periods, in early spring and late fall, and is robust to several identification strategies and model specifications. Combining administrative datasets with machine learning techniques, this paper also highlights strong spatial heterogeneity in lockdown effects, especially according to long-term pollution exposure
Embryonic exposures to chemicals acting on brain aromatase lead to different locomotor effects in zebrafish larvae
No full textInternational audiencePathways underlying neurodevelopmental effects of endocrine disruptors (EDs) remain poorly known. Expression of brain aromatase (aroB), responsible for estrogen production in the brain of teleosts, is regulated by estrogenic EDs and could play a role in their behavioral effects. We exposed zebrafish eleutheroembryos (0-120 hours post-fertilization) to various concentrations of 16 estrogenic chemicals (incl. bisphenols and contraceptives), and of 2 aroB inhibitors. Behavior was monitored using a photomotor response test procedure. Both aroB inhibitors (clotrimazole and prochloraz) and a total of 6 estrogenic EDs induced significant behavioral alterations, including DM-BPA, BPC and BPS-MPE, three bisphenol substitutes which behavioral effects were, to our knowledge, previously unknown. However, no consensus was reported on the effects among tested substances. It appears that behavioral changes could not be linked to groups of substances defined by their specificity or potency to modulate aroB expression, or by their structure. Altogether, behavioral effects of estrogenic EDs in 120 hours post-fertilization larvae appear unrelated to aroB but are nonetheless not to be neglected in the context of environmental safety
Relations entre sismicité et déformations asismiques dans une mine profonde. Exemple de la mine de Garpenberg, Suède
No full textMicroseismic repeaters (Mw < 1 on moment magnitude scale) have been monitored in deep levels of the Garpenberg mine, Sweden. Repeaters are well-known in seismology and have been studied for decades in the case of earthquakes on plate boundaries. They are commonly associated with the presence of creep on fault planes that repetitively load the same seismic asperities. However, repeaters are unexpected in a mining context, as the state of stresses varies as the excavation progresses. In this thesis, we investigate the origin of these seismic repeaters. More specifically, we focus on the structures hosting these repeaters as well as the mechanisms that led to their loading. To do so, we combined different scales and fields of study. First, a study at a large scale showed statistical relationships between some lithologies in the mine and seismic repeaters. To study in more detail what host repeaters in these lithologies and how they are loaded, a local network has been installed in a sill pillar at 1km depth, which included geophones, boreholes, and strain cells. This installation targets one specific repeater family in the area. Borehole analyses show the presence of phyllosilicate-filled fractures oriented like the nodal plane, similar to what is commonly observed in the presence of a creeping fault plane. However, we found no evidence in the cores that could allow us to identify a specific zone or fracture as the asperity hosting seismic repeaters. This shows the difficulty of clearly identifying the nature of the seismic source for such small-scale events, even with a local installation in close vicinity of the source location. Strain data analyses showed different types of post-blast responses, with sometimes a creep phase before seismic activity, as well as a change of strain orientations, sometimes transitory, between different phases of deformation. Two different mechanisms are proposed and discussed: a seismicity triggered by creep on a fault plane or a seismicity triggered by a progressive localization along discontinuities. Further data acquisition will allow to study further the hosting structures and mechanisms. In particular, an ANR research project FIMOPTIC will aim to improve seismic location and will perform strain measurements using high sensitive optical strain-meters devices.Des répéteurs microsismiques (Mw < 1 sur l'échelle de magnitude des moments) ont été observés dans la mine profonde de Garpenberg, en Suède. Les répéteurs sont bien connus en sismologie et font l'objet d'études depuis des décennies au niveau des plaques tectoniques. Ils sont généralement associés à la présence de fluage sur des plans de faille qui chargent de manière répétée les mêmes aspérités sismiques. Toutefois, la présence de répéteurs dans un contexte minier est surprenante, car l'état de contraintes évolue constamment au fur et à mesure de l'avancement de l'excavation. Dans le cadre de cette thèse, nous proposons d'étudier l'origine de ces répéteurs sismiques en milieu minier, et plus précisément la nature des structures qui portent ces répéteurs et les mécanismes qui ont conduit à leur chargement. Pour ce faire, nous avons combiné différentes échelles et domaines d'étude. Tout d'abord, une étude à grande échelle a mis en évidence une corrélation statistique entre certaines lithologies et la présence de répéteurs. Afin d'étudier plus en détails les structures qui portent les répéteurs sismiques et la manière dont ils sont chargés, un réseau local a été installé dans un sill pillar situé à une profondeur de 1 km. Ce réseau est constitué de géophones, de forages non destructifs et de cellules de déformation, et vise à atteindre une famille de répéteurs spécifique dans le sill pillar. Les analyses des forages révèlent la présence d'un remplissage de phyllosilicates sur des failles orientées comme le plan sismique nodal, couramment associés à du fluage. Cependant, aucun indice dans les carottes ne nous permet d'identifier une zone ou une fracture spécifique comme étant l'aspérité recherchée. Cela montre la difficulté d'observer la source sismique de répéteurs sismiques pour des événements à si petite échelle, même avec une installation locale à proximité de la source. Les analyses des données de déformation ont montré différents types de comportement, avec parfois une phase de fluage entre l'excavation et le début de l'activité sismique. Des changements d'orientation des déformations, parfois transitoires, sont également observés entre différentes phases de déformation. Deux mécanismes différents sont proposés et discutés : une sismicité déclenchée par du fluage sur un plan de faille ou une sismicité déclenchée par un fluage d'abord diffus dans le massif puis relocalisé progressivement le long de discontinuités. En perspective, l'acquisition de données supplémentaires permettra d'étudier plus en détails les structures et qui portent les répéteurs et les mécanismes qui les chargent. En particulier, un projet de recherche ANR FIMOPTIC vise à améliorer la localisation de la source sismique et prévoit d'utiliser des appareils de mesures de déformation à fibre optique
IEA TCP Task 43- subtask Safety Distances: state of the art
No full textInternational audienceThe large deployment of hydrogen technologies for new applications such as heat, power, mobility andother emerging industrial utilizations is essential to meet targets for CO2 reduction. This will lead to anincrease in the number of hydrogen installations nearby local populations that will handle hydrogentechnologies. Local regulations differ and provide different safety and/or separation distances indifferent geographies. The purpose of this work is to give an insight on different methodologies andrecommendations developed for hydrogen (mainly) risk management and consequences assessment ofaccidental scenarios. The first objective is to review available methodologies and to identify thedivergent points on the methodology. For this purpose, a survey has been launched to obtain the neededinputs from the subtask participants. The current work presents the outcomes of this survey, highlightingthe gaps and suggesting the prioritization of the actions to take to bridge these gaps
