L’atmosphère est largement dominée par la phase gazeuse mais elle contient aussi des particules solides ou liquides appelées « aérosol ». Cette phase condensée est minoritaire en masse et en volume mais elle influence fortement les caractéristiques et les propriétés de l’atmosphère en jouant notamment sur la réactivité atmosphérique, le changement climatique et sur la santé. Malgré cette importance reconnue, les connaissances sur la composition chimique des aérosols, leurs sources et leur réactivité sont très lacunaires et nécessitent un effort important de recherches.

Réactivité chimique

Au contact des constituants gazeux de l’air, les aérosols peuvent être le siège de réactions chimiques. La présence de cette surface solide peut fortement augmenter les vitesses des réactions dans l’atmosphère mais aussi conduire à la formation de nouvelles espèces. La chimie hétérogène influence donc la composition chimique de l’atmosphère. Le très médiocre niveau de connaissances de la chimie hétérogène atmosphérique ne permet pas d’avoir aujourd’hui une vue d’ensemble sur la chimie atmosphérique.

Bilan radiatif terrestre et changement climatique

Les aérosols peuvent réduire le flux de lumière solaire incidente et ainsi compenser partiellement le phénomène de réchauffement climatique provoqué par l’effet de serre. Deux modes d’action ont été identifiés.

1. L’effet d’écran directe est induit par la réflexion des rayons solaires sur les particules.
2. L’effet d’écran indirecte est la conséquence de la capacité des particules à condenser des molécules d’eau à leurs surfaces pour former des gouttelettes de nuage qui réfléchissent le rayonnement solaire. Ce phénomène de formation des gouttes est notamment gouverné par la composition chimique des aérosols. Une meilleure connaissance de la composition chimique de l’aérosol permettrait une meilleure évaluation de l’effet d’écran indirecte pour une meilleure prévision du futur changement climatique.

Toxicité

Une récente analyse d’impact de la pollution atmosphérique au niveau européen (Rapport CAFE, 2005) a estimé que l’exposition à l’ozone et aux particules réduisait l’espérance de vie moyenne d’environ neuf mois dans les pays de l’UE-25. Cela équivaut approximativement à 3,6 millions d’années de vie perdues ou à 348 000 décès prématurés/an. L’identification des molécules responsables de cette toxicité implique un important travail de chimie analytique. Aujourd’hui, le bilan du carbone est loin d’être bouclé puisque seulement 30 à 40% de la masse de l’aérosol organique a pu être identifié.

Pour répondre à ces différents besoins de recherche, l’Université de Provence a mis en place depuis 10 ans un groupe de recherche spécialisé sur l’aérosol atmosphérique (équipe « Instrumentation et Réactivité Atmosphérique » du Laboratoire Chimie Provence, UMR 6264). Plus récemment, en 2009-2010, l’Université s’est équipée d’un laboratoire mobile unique en Europe (plateforme MASSALYA) pour l’analyse physique et chimique des aérosols dans les atmosphères intérieures et extérieure.

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