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Ce domaine garde une structuration proche de celle proposée lors de la période précédente. Il concerne essentiellement la caractérisation et l’étude du devenir des polluants gazeux et des aérosols dans l’atmosphère. Les objectifs sont d’identifier l’impact de ces polluants sur la qualité de l’air, sur le climat et la santé. L’aspect sanitaire sera renforcé durant cette période et l’étude de biomarqueurs de la pollution sera traitée.
Pour le prochain quinquennal, ce domaine scientifique s’appuiera en grande partie sur les thématiques du projet scientifique du Labex CaPPA dont la demande de renouvellement est en cours. CaPPA regroupe 7 laboratoires, y compris le LOA, le PC2A, le LASIRE, le PhLAM et l’UMS ICARE, qui sont également adossés à l’IRePSE. Néanmoins, une attention particulière envers les projets émergents hors CaPPA sera portée afin d’assurer une complémentarité des projets (notamment pour la thématique « impacts sanitaires » qui n’est actuellement pas couverte par le projet du Labex CaPPA).
Il s’agira de mieux identifier les effets (directs ou indirects) des aérosols sur le climat, leurs sources et leur devenir. En outre, étant donné que ceux-ci peuvent provenir de sources secondaires après oxydation de la phase gazeuse, par exemple, et subir des transformations au cours de leur transport, il est nécessaire de mieux caractériser les transformations des espèces gazeuses sources d’aérosols ainsi que les propriétés physiques et chimiques des différents types d’aérosols (organiques, inorganiques, vieillis,…) afin d’estimer précisément leur impact. Grâce aux avancées réalisées dans le cadre du Labex CaPPA, des méthodes d’observation atmosphériques à différentes échelles spatiales (de la méso-échelle à l’échelle globale) sont développées et permettent de cartographier les principaux polluants du niveau continental jusqu’au niveau régional. Ces observations sur le long terme sont enrichies de résultats issus de campagnes de terrain où sont déployés des instruments permettant une caractérisation poussée des polluants avec une attention particulière pour les particules d’aérosols (taille et composition chimique). Ces données viennent alimenter des modèles atmosphériques d’inversion ou des modèles directs qui ont pour objectifs de retrouver l’origine de l’émission de ces polluants (naturelle ou anthropique, émission de proximité ou apports lointains) et de différencier les événements de pics de pollution particulaire.
En s’appuyant sur le savoir-faire des équipes régionales en physico-chimie de l’atmosphère, et notamment sur leur expertise en techniques de prélèvement in situ et d’analyses physico-chimiques, il est maintenant possible de caractériser et de suivre très finement les polluants atmosphériques et leurs propriétés, qu’ils soient sous forme gazeuse ou particulaire. Grâce au renfort des équipes du laboratoire IMPECS, l’institut favorisera l’émergence de projets mêlant sciences de l’atmosphère et impacts sanitaires. En effet, il est désormais reconnu que la pollution de l'air a des effets dramatiques sur la santé humaine, en particulier au niveau respiratoire, et constitue indéniablement un problème majeur pour la communauté internationale. L'Organisation Mondiale de la Santé (OMS) a d’ailleurs estimé qu'en 2012, la pollution de l'air ambiant était responsable de près de 7 millions de décès dans le monde, soit plus de 10% des décès toutes causes confondues, et pouvait être considérée comme le plus grand risque environnemental pour la santé (WHO, 2014 http://who.int.gate2.inist.fr/phe/health_topics/outdoorair/databases/en/).
Avec l’émergence sur le marché de capteurs individuels de polluants, il est possible de suivre l’exposition des populations aux principaux polluants réglementés à l’échelle de l’individu. Cependant nous ne sommes qu’au début de ces développements et ces capteurs doivent être plus finement testés, calibrés et étalonnés avec des techniques certifiées en vue d’exploiter avec rigueur les mesures issues de ces technologies miniaturisées. Enfin des études sur les impacts phytosanitaires de polluants, tels que l’ozone ou les particules, pourraient être également envisagées.
Quatre axes sont envisagés pour ce domaine scientifique :
- L’axe 1 concerne les «polluants atmosphériques et impacts sur les plantes et la santé humaine». Le thème « polluants atmosphériques » est en adéquation avec l’étude des transformations de la phase gazeuse vers la phase particulaire du Labex CaPPA (WP1 centré sur les espèces biogéniques) et en est complémentaire car il vise à quantifier les polluants dans l’atmosphère et à en étudier leurs transformations. Il s’agira dans cet axe d’apporter un volet sanitaire et phytosanitaire pour élargir cette thématique aux impacts sur les populations et les écosystèmes.
- L’axe 2 «aérosols et impacts sanitaires» est complémentaire des WP2, 3 et 4 du Labex CaPPA centrés respectivement sur (i) les propriétés physiques, chimiques et optiques des aérosols pour leur télédétection, (ii) l’observation des aérosols à différentes échelles, et (iii) la détermination des sources à l’aide de données satellitaires. L’axe 2 de l’IRePSE vise à étendre ces thématiques vers une meilleure caractérisation de la composition des aérosols et leurs impacts sanitaire et phytosanitaire. Il s’agira notamment d’étudier le rôle de la fraction fine et ultrafine des aérosols sur les maladies respiratoires (BPCO, asthme, cancer du poumon) en fonction de la nature des particules (source, composition chimique, biodisponibilité). Les effets de toxicité de ces particules pourront être évalués à l’aide de modèles animaux mais également in vitro sur des cultures primaires de cellules épithéliales pulmonaires.
- L’axe 3 «nuages et cycle de l’eau» se rapproche du WP5 du Labex CaPPA centré sur l’étude des effets indirects des aérosols et leur rôle dans le cycle de vie des nuages. Le projet de l’IRePSE vise à renseigner le rôle des aérosols dans (i) la formation des gouttelettes de nuages, (ii) la quantification du transfert des polluants gazeux et particulaires vers les gouttelettes, et (iii) leur élimination de l’atmosphère par le biais des précipitations. Le projet de l’IRePSE vise également à poursuivre et à améliorer la caractérisation de l’eau atmosphérique (vapeur d’eau et nuage), à différentes échelles spatiales (du régional au planétaire), puisqu’elle joue un rôle important dans le climat actuel et son évolution future.
- L’axe 4 «Remédiation» porte sur l’utilisation de nouveaux carburants (biocarburants, ajout d’hydrogène) pour la réduction des polluants à la source et des gaz à effet de serre. Les techniques innovantes de caractérisation des NOx, des suies et de leurs précurseurs (HAPs) récemment développées seront mises à profit pour caractériser l’impact de différentes familles de carburants sur la production de ces espèces.
Animateurs d'axe :