Modélisation à l'échelle moléculaire de la réactivité des aérosols atmosphériques PDF Download
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Author: Césaire Rostand Fotsing Kwetche
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Languages : fr
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Book Description
Cette thèse constitue une contribution à la modélisation à l'échelle moléculaire de la réactivité des aérosols atmosphériques. L'objectif est de mettre au point une méthodologie hybride classique/quantique permettant de traiter la réactivité hétérogène à la surface des aérosols atmosphériques attaqués par diverses espèces réactives de nature radicalaire (Cl, OH ou peroxyles RO2) ou saturée (dioxygène, ozone). Tout d'abord, l'approche quantique de la réactivité entre le chlore et les molécules d'acide carboxyliques (acide valérique) ou acides gras (acide palmitique) a été validée en phase gaz. Les résultats ont permis, d'une part, de mettre en évidence la spontanéité de l'abstraction des atomes d'hydrogène de l'acide par le chlore et d'autre part l'augmentation de la constante de vitesse de réaction lorsque la chaîne de la molécule d'acide s'allonge. Dans la deuxième partie dédiée à la simulation d'un aérosol modèle, nous avons, à partir de la dynamique moléculaire classique, construit un agrégat d'acide palmitique et analysé ses propriétés structurales et énergétiques. Ensuite, en ajoutant des molécules d'eau, on constate que celles-ci forment des îlots à la surface de l'agrégat. Enfin, nous avons étudié la réactivité hétérogène à la surface de l'aérosol en découpant le système en deux régions traitées de manière différenciée (approche dite "QM/MM", " Quantum Mechanics/Molecular Mechanics"). Nous avons identifié un échantillon d'atomes hydrogène à la surface de l'agrégat pouvant être capté par le Chlore et calculé pour chacun d'eux la constante de réaction. Nous avons finalement pu déterminer pour la première fois une valeur théorique du coefficient de capture (" uptake") réactif, qui peut être comparée aux résultats expérimentaux.
Author: Césaire Rostand Fotsing Kwetche
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Cette thèse constitue une contribution à la modélisation à l'échelle moléculaire de la réactivité des aérosols atmosphériques. L'objectif est de mettre au point une méthodologie hybride classique/quantique permettant de traiter la réactivité hétérogène à la surface des aérosols atmosphériques attaqués par diverses espèces réactives de nature radicalaire (Cl, OH ou peroxyles RO2) ou saturée (dioxygène, ozone). Tout d'abord, l'approche quantique de la réactivité entre le chlore et les molécules d'acide carboxyliques (acide valérique) ou acides gras (acide palmitique) a été validée en phase gaz. Les résultats ont permis, d'une part, de mettre en évidence la spontanéité de l'abstraction des atomes d'hydrogène de l'acide par le chlore et d'autre part l'augmentation de la constante de vitesse de réaction lorsque la chaîne de la molécule d'acide s'allonge. Dans la deuxième partie dédiée à la simulation d'un aérosol modèle, nous avons, à partir de la dynamique moléculaire classique, construit un agrégat d'acide palmitique et analysé ses propriétés structurales et énergétiques. Ensuite, en ajoutant des molécules d'eau, on constate que celles-ci forment des îlots à la surface de l'agrégat. Enfin, nous avons étudié la réactivité hétérogène à la surface de l'aérosol en découpant le système en deux régions traitées de manière différenciée (approche dite "QM/MM", " Quantum Mechanics/Molecular Mechanics"). Nous avons identifié un échantillon d'atomes hydrogène à la surface de l'agrégat pouvant être capté par le Chlore et calculé pour chacun d'eux la constante de réaction. Nous avons finalement pu déterminer pour la première fois une valeur théorique du coefficient de capture (" uptake") réactif, qui peut être comparée aux résultats expérimentaux.
Author: Bastien Radola
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Languages : fr
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Dans ce travail de thèse, des méthodes de simulation numérique ont été utilisées afin de modéliser, à l’échelle moléculaire,l’interaction entre des aérosols carbonés et diverses molécules de l’atmosphère.L’objectif était de caractériser les propriétés physico-chimiques de ces aérosols, qui jouent un rôle majeur dans le climat, en particulier via leur capacité à former des noyaux de condensation pour les molécules d’eau. En premier lieu, les techniques de la dynamique moléculaire ont été appliquées à la détermination de l’organisation d’agrégats d’acide carboxylique sur lesquels sont adsorbées des molécules d’eau. Les résultats montrent une influence à la fois de la température, du taux d’humidité et du type d’acide considéré sur le comportement global des agrégats. Par contre, il a été montré qu’un mélange binaire d’acides n’a que peu d’influence sur ce comportement. En second lieu, des techniques de simulation moléculaires quantiques, à la fois statiques et dynamiques, ont été appliquées à l’étude de la chloration de surfaces de suie, modélisées par de grands HAP, ainsi qu’à la caractérisation de leur affinité pour les molécules d’eau. Les résultats ont montré une forte propension de Cl, Cl2 et HCl à former des HAP chlorés à la faveur de la présence de défauts structurels. Ces structures chlorées présentent une forte hydrophilicité, ce qui pourrait expliquer la nature fortement hygroscopique de suies émises lors d’incendies industriels.
Author: Maxence Mendez
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Languages : en
Pages : 232
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The intensity of environmental and health impacts of atmospheric aerosol depend on their chemical composition. This composition varies as function of their emission source and transport time in the atmosphere where many chemical and physical transformations occur. The objectives of this thesis are, firstly, to study the initial steps of the atmospheric aging of organic aerosol in laboratory and, secondly, to provide with information on the modelling of the chemical composition of atmospheric aerosol. The first part of this work has been dedicated to the study of the reactivity of model organic aerosol in an aerosol flow tube for two heterogeneous chemical systems: oleic acid + ozone; palmitic acid + chlorine radical. Chemical analyses in both gas phase and particle phase were performed to quantify the products and determine the chemical mechanisms.In the second part of the thesis, we have built a model to generate anthropogenic pollutant emission data for the chemistry weather forecast with the WRF-Chem model. The chemical speciation of primary aerosol permits us to model the chemical composition of aerosol over the French northern region. The model results have been validated by statistical comparison with data coming from measurements network (ATMO Nord-Pas de Calais) and also measurement campaigns performed with an Aerosol Mass Spectrometer.
Author: Wei Lin
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ISBN: 9781321059878
Category :
Languages : en
Pages : 202
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Aerosols are tiny particles suspended in the atmosphere, which can directly be generated by biogenic and anthropogenic processes or be formed through nucleation of gas-phase species. Aerosols influence the chemical composition of the atmosphere, and have both direct and indirect effects on the Earth's radiative balance. These processes have major implications for climate, ecosystems, and public health. In this dissertation, we first discuss computational studies aimed at providing fundamental insights into the molecular mechanisms of aerosol nucleation through the characterization of structural, thermodynamic, and spectroscopic properties of important nucleation species, with a particular focus on HCl(H2O)n and HSO4−(HO2C(CH2)2CO2H)n binary systems. We then describe the development and application of molecular models for characterizing proton transfer and transport in water and ice. In particular, we use computer simulations with our improved multistate empirical valence bond models to characterize the mechanisms responsible for proton mobility in ice Ih as well as on the surface of both ice Ih and amorphous ice. Based on our simulation results, we thus develop a unified picture of proton transfer and transport in and on ice. The last part of this dissertation focuses on the properties of sea spray particles, which represent one of the most important components of biogenic aerosols. Field measurements have demonstrated that sea-spray particles contain a large fraction of organic material, which correlates with the extent of biological activity at the surface microlayer of the ocean. In this context, we perform molecular dynamics simulations to characterize the properties of model sea-spray aerosol surfaces. Specifically, we study the phase behavior and structural properties of three Langmuir monolayers (palmitic acid, dipalmitoyl phosphatidic acid, and Lipid-A) at the air/water interface. Through a detailed analysis of the molecular dynamics trajectories, direct connections between order/disorder transitions of the Langmuir monolayers and water structure/dynamics are determined as a function of surface pressure and structural complexity of the monolayers. Our results provide key molecular-level insights into the physical behavior of organic material at aqueous interfaces which can help understand the reactivity and nucleation properties of sea-spray aerosols.
Author: Ahmed Belasri
Publisher: Springer Nature
ISBN: 9811554447
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 659
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This book highlights peer reviewed articles from the 1st International Conference on Renewable Energy and Energy Conversion, ICREEC 2019, held at Oran in Algeria. It presents recent advances, brings together researchers and professionals in the area and presents a platform to exchange ideas and establish opportunities for a sustainable future. Topics covered in this proceedings, but not limited to, are photovoltaic systems, bioenergy, laser and plasma technology, fluid and flow for energy, software for energy and impact of energy on the environment.
Author: Bruno Voituriez
Publisher: UNESCO
ISBN:
Category : Science
Languages : en
Pages : 132
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El Nino, caprice of the heavens, scapegoat for every calamity? The general public cannot really understand what is behind the El Nino phenomenon. The book offers a tour of the Earth's climate to understand one of its normal but extreme components.
Author: Gabriele Centi
Publisher: John Wiley & Sons
ISBN: 1118831942
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 284
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Book Description
PROMISING NEW APPROACHES TO RECYCLE CARBON DIOXIDE AND REDUCE EMISSIONS With this book as their guide, readers will learn a variety of new approaches and methods to recycle and reuse carbon dioxide (CO2) in order to produce green fuels and chemicals and, at the same time, minimize CO2 emissions. The authors demonstrate how to convert CO2 into a broad range of essential products by using alternative green energy sources, such as solar, wind, and hydro-power as well as sustainable energy sources. Readers will discover that CO2 can be a driving force for the sustainable future of both the chemical industry and the energy and fuels industry. Green Carbon Dioxide features a team of expert authors, offering perspectives on the latest breakthroughs in CO2 recycling from Asia, Europe, and North America. The book begins with an introduction to the production of CO2-based fuels and chemicals. Next, it covers such topics as: Transformation of CO2 to useable products through free-radical-induced reactions Hydrogenation of CO2 to liquid fuels Direct synthesis of organic carbonates from CO2 and alcohols using heterogeneous oxide catalysts Electrocatalytic reduction of CO2 in methanol medium Fuel production from photocatalytic reduction of CO2 with water using TiO2-based nanocomposites Use of CO2 in enhanced oil recovery and carbon capture and sequestration More than 1,000 references enable readers to explore individual topics in greater depth. Green Carbon Dioxide offers engineers, chemists, and managers in the chemical and energy and fuel industries a remarkable new perspective, demonstrating how CO2 can play a significant role in the development of a sustainable Earth.
Author: Jacques Lafontaine
Publisher: Springer
ISBN: 3319207350
Category : Mathematics
Languages : en
Pages : 408
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This book is an introduction to differential manifolds. It gives solid preliminaries for more advanced topics: Riemannian manifolds, differential topology, Lie theory. It presupposes little background: the reader is only expected to master basic differential calculus, and a little point-set topology. The book covers the main topics of differential geometry: manifolds, tangent space, vector fields, differential forms, Lie groups, and a few more sophisticated topics such as de Rham cohomology, degree theory and the Gauss-Bonnet theorem for surfaces. Its ambition is to give solid foundations. In particular, the introduction of “abstract” notions such as manifolds or differential forms is motivated via questions and examples from mathematics or theoretical physics. More than 150 exercises, some of them easy and classical, some others more sophisticated, will help the beginner as well as the more expert reader. Solutions are provided for most of them. The book should be of interest to various readers: undergraduate and graduate students for a first contact to differential manifolds, mathematicians from other fields and physicists who wish to acquire some feeling about this beautiful theory. The original French text Introduction aux variétés différentielles has been a best-seller in its category in France for many years. Jacques Lafontaine was successively assistant Professor at Paris Diderot University and Professor at the University of Montpellier, where he is presently emeritus. His main research interests are Riemannian and pseudo-Riemannian geometry, including some aspects of mathematical relativity. Besides his personal research articles, he was involved in several textbooks and research monographs.
Author: P. M. Banks
Publisher: Elsevier
ISBN: 1483260666
Category : Science
Languages : en
Pages : 445
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Book Description
Aeronomy, Part A is an attempt to make a comprehensive exposition of the processes in aeronomy, the study of composition, movement, and thermal balance of the upper regions of the planetary atmosphere. The text covers topics such as atmospheric regions and atmospheric density, the temperature and molecular mass of the atmosphere; the permanent constituents and the molecular and isotonic composition of the homosphere; and the transition from the homosphere to the heterosphere. Also covered are topics such as the temperature gradient and energies in the thermosphere, conditions at 200km and above 250km, solar radiation and ionization, and aeronomic reactions. The book is recommended for scientists, especially natural physicists, who would like to know more about the field of aeronomy and its advances.
Author: Sue Blattes
Publisher: L'Editeur : EDP Sciences
ISBN: 9782868835888
Category : English language
Languages : fr
Pages : 264
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Book Description
Cet ouvrage, devenu célèbre sous son sigle MCSE, a déjà été utilisé par plus de 50 000 étudiants, chercheurs, professionnels. L'objectif est de lire et écrire des textes en anglais scientifique avec facilité et pertinence. L'ouvrage est conçu pour que l'apprenant devienne un véritable utilisateur de l'anglais. La méthode originale repose sur l'analyse des fonctions et structures nécessaires : measurement, frequency, comparison, modification, link words, time, cause and consequence, hypothesis, modality, purpose and process, impersonal forms, compound nouns and adjectives. Dans chaque unit, des tests d'auto-évaluation permettent de se situer et de construire son parcours de formation, d'abord en définissant ses objectifs à l'aide des key points et du lexis, puis, de façon plus personnalisée, en puisant dans les examples in context, checkpoints (back to basics, word web), web search, FAQs... MCSE est l'outil de base d'une méthode qui comprend aussi d'autres outils dans la même collection (Listening Comprehension for Scientiflc English et Speaking Skills in Scientitic English). L'ouvrage est destiné à tout apprenant de niveau baccalauréat qui désire acquérir une réelle compétence dans l'écriture et la lecture de textes en anglais scientifique.
