Laboratoire de Physico-Chimie Atmosphérique (LPCA)
Université du Littoral Côte d’Opale (Dunkerque, France)
Titre : Etude dans la nouvelle chambre de simulation CHARME de la réactivité atmosphérique de Composés Organiques Volatils (COV) précurseurs d’Aérosols Organiques Secondaires (AOS)
Période : de octobre 2020 à septembre 2023 (3 ans)
Date limite de candidature : 01/06/2020
Contexte
De grande quantités de Composés Organiques Volatils (COV) sont émises dans l’atmosphère par des sources biogéniques et anthropiques. Leurs réactions avec les oxydants atmosphériques peut être une source d’ozone et également contribuer à la formation d’Aérosols Organiques Secondaires (AOS). Les aérosols atmosphériques diffusent et absorbent les rayonnement terrestre et solaire, influencent la formation des nuages et participent à des réactions chimiques hétérogènes, affectant l’abondance et la distribution des gaz traces atmosphériques. Les aérosols affectent donc le bilan radiatif de l’atmosphère terrestre et jouent un rôle dans l’évolution du climat. En outre, ils contribuent également à dégrader la qualité de l’air et ont des effets néfastes sur la santé.
Une des grandes incertitudes dans l’estimation de l’effet radiatif des aérosols concerne la contribution des aérosols organiques secondaires. Les AOS sont formés à partir de l’oxydation atmosphérique de composés organiques volatils primaires en produits moins volatils qui partitionnent dans la phase condensée. Environ 20% à 90% de la masse de l’aérosol serait constituée de matière organique et plus de 60% de cette matière organique serait d’origine secondaire.
Objectifs
Ces travaux de recherche consistent à étudier les processus d’oxydation atmosphérique avec le radical nitrate (NO3) de COV précurseurs d’aérosols organiques secondaires. Les résultats attendus sont la détermination des constantes de vitesse, la caractérisation des produits de réaction et l’élucidation des mécanismes. Les propriétés physico-chimiques (composition, hygroscopicité et impact radiatif) des AOS formés seront également étudiés.
Les expériences seront réalisées dans la nouvelle chambre de simulation atmosphérique du LPCA. CHARME (Chamber for the Atmospheric Reactivity and the Metrology of the Environment) est un réacteur cylindrique de 9,2 m3 en inox électropoli équipé de 4 lampes à arc Xénon pour simuler le rayonnement solaire. Elle est couplée à un large panel d’instruments dédiés à l’analyse des composés gazeux et particulaires d’intérêt atmosphérique (thermodésorbeur-GC-MS-FID, PTR-ToF-MS, analyseurs d’ozone et d’oxydes d’azote, SMPS, IBBCEAS (pour NO3, NO2)...
Ces études font partie des activités de recherche développées dans le cadre du Labex CaPPA et du CPER CLIMIBIO.
Profil du candidat : Un Master en chimie, physico-chimie ou sciences de l’atmosphère est demandé. Des connaissances en chimie analytique (chromatographie, spectrométrie de masse, spectroscopie…) sont également souhaitables.
Candidature : Envoyer un CV détaillé, une lettre de motivation et les coordonnées de l’encadrant du stage de Master 2 à : Dr. Cécile COEUR - email: coeuruniv-littoralfr.
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Thesis in Atmospheric Chemistry
Laboratory for Physico-Chemistry of the Atmosphere (LPCA)
University of Littoral Côte d’Opale (Dunkerque, France)
Title: Study in the new simulation chamber CHARME of the atmospheric reactivity of Volatile Organic Compounds (VOCs) precursors of Secondary Organic Aerosols (SOAs)
Period: from October 2020 to September 2023 (3 years)
Deadline to apply: 01/06/2020
Context
Large amounts of Volatile Organic Compounds (VOCs) are emitted in the atmosphere by biogenic and anthropogenic sources. Their reaction with atmospheric oxidants can be a source of ozone and also contribute to the formation Secondary Organic Aerosols (SOAs). Atmospheric aerosols scatter and absorb solar and terrestrial radiations, influence cloud formation and participate in heterogeneous chemical reactions, thereby affecting the abundance and distribution of atmospheric trace gases. As a result, aerosols markedly affect the radiative balance of the Earth’s atmosphere and play a central role in climate. Moreover, aerosols also have impacts on air quality and affect human health.
One of the main uncertainties in the estimation of the radiative effect of the aerosols concerns the contribution of secondary organic aerosols. SOAs originate from chemical transformations of primary volatile organic compounds to lower volatility products that partition into the condensed phase. About 20% to 90% of the aerosol mass would be constituted by organic matter and more than 60 % of this fraction would be from secondary origin.
Objectives
This research works consists in investigating the atmospheric oxidation processes with nitrate radicals (NO3) of VOCs precursors of secondary organic aerosols. The expected results are the rate coefficients determination, reaction products characterization and mechanism elucidation. The physico-chemical properties (composition, hygroscopicity and radiative impact) of the SOAs formed from these reactions will also be studied.
The experiments will be performed in the new LPCA simulation chamber. CHARME (Chamber for the Atmospheric Reactivity and the Metrology of the Environment) is a 9.2 m3 cylindrical reactor in electro-polished stainless steel equipped with 4 xenon arc lamps to simulate the solar irradiation and coupled to a large panel of instruments dedicated to the analysis of gas and aerosol species of atmospheric interest: thermal desorber-GC-MS-FID, PTR-ToF-MS, NOx and ozone analyzer, SMPS, IBBCEAS (for NO3, NO2)...
This research works enters in the field of the activities developed in the Labex CaPPA and the CPER CLIMIBIO.
Candidate profile: A master in chemistry, physico-chemistry or atmospheric sciences is required. Knowledge in analytical chemistry (chromatography, mass spectrometry, spectroscopy...) are also desirable.
Application: Please send a detailed CV, a letter of application with research interest and contact details of the supervisor of the Master 2 internship to Dr. Cécile COEUR - email adress: coeuruniv-littoralfr
PhD position at IFP Energies nouvelles (IFPEN) - Physical sciences
Development of an absorption measurement procedure to control particulate emissions from internal combustion engines
Particles in the atmosphere are responsible for the degradation of air quality. They can cause respiratory and cardiovascular diseases, and thus lead to a premature death . A large part of these particles is emitted by combustion processes, including engines. To regulate and finally limit these emissions, it is necessary to have tools to qualify these particles. In this context, IFPEN has developed an optical measurement system based on absorption phenomena. The response of this measurement system in the presence of particles is to be explored in the context of a PhD.
In the first phase of this work, the PhD student will acquire a solid knowledge on carbon particles as well as a clear and exhaustive vision of the different methods of measurement and characterization of these particles. Particular attention will be paid to the methods of particle characterization by UV absorption.
The second phase of this work will focus on carrying out experiments in a laboratory reactor, representative of an engine exhaust line, and making it possible to acquire a database necessary for understanding the physical phenomena involved. State of the art reference devices (SMPS, DMS ...) are at will be used to determine particle size and in number. Physical shape, structure, and chemical characteristics of the particles (composition) will be obtained by using cutting edge analytical instrumentation available at IFPEN and University of Lille laboratory. This phase will link the observed absorption signal to the characteristics of the particles and define the area of validity of our approach to measure atmospheric particulates.
Keywords: Absorption, emission, particles, optical measurement
Academic supervisor: Dr Pascale DESGROUX, Directrice de Recherche au CNRS, PC2A Laboratory
Doctoral School: Ecole Doctorale Sciences de la Matière, du rayonnement et de l’environnement (SMRE) edsmre.univ-lille1.fr
IFPEN supervisor: Dr LECOMPTE Matthieu, mobility and systems direction,
PhD location: IFP Energies nouvelles, Rueil-Malmaison, France
Duration and start date: 3 years, starting preferably on October 1, 2019
Employer: IFP Energies nouvelles, Rueil-Malmaison, France
Academic requirements: University Master degree in relevant disciplines
Language requirements: Fluency in French or English, willingness to learn French
For more information or to submit an application, see theses.ifpen.fr or contact the IFPEN supervisor.
About IFP Energies nouvelles: IFP Energies nouvelles is a French public-sector research, innovation and training center. Its mission is to develop efficient, economical, clean and sustainable technologies in the fields of energy, transport and the environment. For more information, see www.ifpen.fr. IFPEN offers a stimulating research environment, with access to first in class laboratory infrastructures and computing facilities. IFPEN offers competitive salary and benefits packages. All PhD students have access to dedicated seminars and training sessions.
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Poste de thèse à IFP Energies nouvelles (IFPEN) - Sciences physiques
Développement d'une procédure de mesure par absorption pour contrôler les émissions particulaires provenant des moteurs à combustion internes
Les particules présentes dans l’atmosphère sont responsables de la dégradation de la qualité de l’air. Elles entraînent un niveau élevé de maladies respiratoires et cardiovasculaires, voire de mortalité. Une partie importante de ces particules est émise par les processus de combustion, notamment les moteurs. Pour limiter ces émissions, il est nécessaire de disposer d’outils permettant de qualifier ces particules. Dans ce cadre, IFPEN a développé un système de mesure optique basé sur les phénomènes d'absorption. La réponse de ce système de mesure en présence de certaines particules est à approfondir dans le cadre d’une thèse.
La première phase de la thèse doit permettre au doctorant (e) d’acquérir une connaissance solide sur les particules carbonées ainsi qu’une vision claire et exhaustive des différentes méthodes de mesure et de caractérisation de ces particules, qu’elles soient présentes dans l’atmosphère ou à l’émission des moteurs. Une attention particulière sera portée sur les méthodes de caractérisation des particules par absorption dans l’UV. L’objectif ici sera d’appréhender la physique de l’interaction lumière matière d’intérêt pour notre étude
La seconde phase de la thèse portera sur la réalisation d’expériences dans un réacteur de laboratoire, représentatif d’une ligne d’échappement de moteur, et permettant d’acquérir une base de données nécessaire à la compréhension des phénomènes physiques en jeu. Les particules présentes dans l’échantillon étudié seront caractérisées en taille et en nombre par des appareils de référence (SMPS, DMS…). Les caractéristiques physiques (forme, structure) et chimiques des particules (composition) seront obtenues en s’appuyant sur les outils analytiques dont disposent IFPEN et le laboratoire de Lille. Cette phase est le cœur de la thèse car elle permettra de relier le signal d’absorption observé aux caractéristiques des particules ainsi que de définir le domaine de validité de notre approche.
Mots clefs : Absorption, particules, diagnostic optique
Directrice de thèse : Dr Pascale DESGROUX, Directrice de Recherche au CNRS, Laboratoire PC2A
Ecole doctorale : Ecole Doctorale Sciences de la Matière, du rayonnement et de l’environnement (SMRE) edsmre.univ-lille1.fr
Encadrant IFPEN : Dr LECOMPTE Matthieu, Direction Mobilité et Systèmes.
Localisation du doctorant.e : IFP Energies nouvelles, Rueil-Malmaison, France
Durée et date de début : 3 ans, début de préférence : le 1 octobre 2019
Employeur : IFP Energies nouvelles, Rueil-Malmaison, France
Qualifications : Master 2 dans une discipline appropriée
Connaissances linguistiques : Bonne maîtrise du français indispensable, anglais souhaitable
Pour plus d’information ou pour soumettre votre candidature, voir theses.ifpen.fr ou contacter l’encadrant IFPEN.
IFP Energies nouvelles : IFP Energies nouvelles est un organisme public de recherche, d’innovation et de formation dont la mission est de développer des technologies performantes, économiques, propres et durables dans les domaines de l’énergie, du transport et de l’environnement. Pour plus d’information, voir www.ifpen.fr. IFPEN met à disposition de ses chercheurs un environnement de recherche stimulant, avec des équipements de laboratoire et des moyens de calcul très performants. IFPEN a une politique salariale et de couverture sociale compétitive. Tous les doctorants participent à des séminaires et des formations qui leur sont dédiés.
