Interprétation des mesures de la campagne SURFin (sans ventilation mécanique)

Il n'existe que peu de données disponibles concernant des mesures de OH et HO2 en air intérieur.

Actuellement, une seule étude est reportée dans la littérature. Il s'agit d'une campagne de mesure réalisée dans un collège ancien, sans système de ventilation mécanique, dans le cadre du projet PRIMEQUAL SURFin. Lors de cette campagne, le même instrument de quantification de OH et HO2 que celui déployé lors des campagnes intensives MERMAID a été utilisé (le FAGE du PC2A). Les profils expérimentaux obtenus ont été comparés à ceux modélisés par INCA-Indoor. Il est à noter qu'en absence de mesures extérieures, les concentrations des espèces mesurées en air intérieur, à savoir 8 COV (Tableau 24), NOx, ozone et HONO, ainsi que la température et l'humidité relative, ont été utilisées pour forcer le modèle. Les fréquences de photolyse ont pu être calculées à partir des mesures spectralement résolues de l’intensité lumineuse dans la pièce avec un spectroradiomètre placé à proximité du FAGE (même appareil LICOR que celui utilisé dans le cadre du projet MERMAID). Le renouvellement de l'air hors période d'ouverture des fenêtres a été estimé à partir de mesures de décroissance d'acétonitrile injecté et variait de 0.56 à 0.78 h^-1 selon le jour de mesure. Un taux de renouvellement de 6 h^-1 a été considéré lors des périodes d'ouverture des fenêtres [101].

Les profils de HOx mesurés et simulés pour différents jours de la campagne, ainsi que les voies de production et de consommation, sont présentés en Figure 64.

On peut observer que bien que les données d'entrée de la modélisation soient limitées pour décrire l’environnement dans lequel ont été réalisées les mesures, les niveaux de concentration et les profils de concentration des radicaux OH et HO2 sont simulés correctement, notamment durant les périodes d’ensoleillement direct de la pièce. On peut voir que la photolyse de HONO est une source significative d’OH. De plus, lors de simulations pour lesquelles la concentration de HONO a été fixée à zéro, la concentration du radical OH n’excédait pas 10⁵ molécule cm^-3. Ce résultat indique que la photolyse de HONO initie la production du radical OH et que HONO est un « réservoir » d’OH. Ainsi, une fois qu’une

83 molécule de HONO est photolysée, le radical OH produit peut réagir avec un COV pour produire un radical RO2 et ensuite HO2. Puisque la voie principale de perte d’HO2 est la réaction avec NO pour former le radical OH, ce dernier est produit à nouveau et la réaction en chaîne est bouclée (voir mécanisme chimique en Figure 75). On voit donc par simulation que c’est l’apport initial d’OH par photolyse de HONO qui permet d’initier le cycle radicalaire. Expérimentalement, la concentration intérieure de HONO atteint 7 ppb quand la fenêtre est fermée, alors qu’elle est très inférieure à 1 ppb lorsque la fenêtre est ouverte. Ceci illustre que HONO est bien formé dans l’air intérieur.

Tableau 24 : concentrations moyennes et maximum des COV le 21 juillet

Espèce Concentration

moyenne (ppb) concentration maximum (ppb)

1-pentène 0,57 1,02

isobutène 7,18 11,51

d-limonène 0,35 0,57

isoprène 0,93 1,32

acétaldehyde 11,54 15,37

acroléine 0,95 1,26

toluène 0,89 1,67

xylènes 0,96 1,74

Ces comparaisons montrent que dans un milieu relativement homogène comme cela était le cas de la campagne SURFin, avec un renouvellement d'air faible lié aux infiltrations naturelles et une source de OH principalement liée à la présence de HONO, le modèle INCA-Indoor est capable de prédire le comportement des radicaux HOx.

Ces travaux mettent également en évidence l'importance de la production de HONO par voie hétérogène.

Une étude de sensibilité basée sur l'utilisation de différents mécanismes chimiques a été réalisée et un mécanisme représentatif a été choisi pour être implémenté dans INCA-Indoor sur la base des comparaisons entre les profils expérimentaux de HONO et les profils modélisés (voir Annexe 2, description des processus hétérogènes, article soumis).

Il est à noter que comparativement à la campagne SURFin, les données disponibles pour les campagnes intensives MERMAID incluent beaucoup plus de polluants intérieurs et extérieurs. En revanche, HONO n'a pas été détecté en quantité significative et le modèle INCA-Indoor a donc été utilisé pour en estimer la concentration (0.4 ppb). Par ailleurs, la ventilation double-flux mise en place dans la pièce étudiée lors des campagnes intensives du projet MERMAID entraînait une hétérogénéité importante des concentrations dans le volume de la pièce.

Enfin, il reste à comprendre pourquoi les HOx sont sous-estimés (perte de HO2 sous-estimée à l'arrêt de la ventilation, en condition de bas NOx, par exemple) : certains processus chimiques à l'origine de leur présence ou de leur consommation doivent être manquants dans le modèle.

Figure 63: profils expérimentaux de OH, HO2 (en rouge), O3, NO, NO2, HONO et JHONO×[HONO] (cm^-3 s^-1) (issus des données SURFin et partiellement présentés en [20]) et profils simulés par INCA-Indoor (en noir). Les zones hachurées en bleu représentent les périodes d'ouverture des fenêtres et en jaune les périodes d'ensoleillement direct.

85 Figure 64: Voies de production et de consommation de OH and HO2 calculées le 21/07 à 18:23 (noir), le 22/07 à 18:30 (rouge), et le 27/07 à 18:29 (bleu).

Les différentes études de cas ont permis de mettre en évidence des processus de formation de OH et HO2

en air intérieur à des niveaux parfois proches de ceux présents dans l'atmosphère où ils jouent un rôle clé.

Ces radicaux sont, en effet, au cœur des processus d'oxydation des COV, qui sont présents également en quantité importante en air intérieur.

Il est donc important, après leur identification et la détermination de leur niveau de concentration , d'étudier leur impact sur des espèces chimiques d'intérêt en air intérieur, pouvant être de source primaire (molécules contenues dans la source et directement émise dans l’air) ou secondaire (molécules formées dans l’air par des transformations chimiques).

L'impact de la présence des HOx et des conditions présentées dans les scénarios 1 à 21 (3.3.1) et lors de la campagne SURFin sur le formaldéhyde et l'acétaldéhyde a donc été étudié et est présenté dans le paragraphe suivant.

3.3.3. Impact des différentes conditions environnementales sur la production des