Communiqué de presse – Mercredi 8 Mars 2006 – Des chercheurs du Laboratoire d’Application de la Chimie à l’Environnement Villeurbanne (LACE, CNRS-UCBL), en collaboration avec l’Institut Paul Scherrer (Suisse), et l’Université de Wuppertal (Allemagne) viennent de mettre en évidence, en laboratoire, l’existence d’une source de production d’acide nitreux (HNO₂) inconnue à ce jour. En présence de lumière, le dioxyde d’azote réagit avec des surfaces contenant des composés organiques, tels que les substances humiques, présentes dans les sols, pour produire ce gaz observé depuis plus de vingt ans dans les environnements pollués et intervenant dans le cycle de formation de l’ozone. Cette production a un impact potentiel sur la chimie de la troposphère(1), et peut modifier en qualité et quantité la pollution dans les basses couches atmosphériques. Ces travaux sont publié dans la revue Nature du 9 mars 2006.

L’acide nitreux est un élément important de la pollution atmosphérique car il possède la particularité d’interagir avec la lumière et de libérer des radicaux hydroxyle (OH). Ces radicaux sont parfois appelés “détergents de l’atmosphère”, car ils oxydent les polluants organiques volatils, amorçant le cycle de production de l’ozone troposphérique.

La détermination des concentrations troposphériques en acide nitreux est une véritable gageure du fait des faibles teneurs impliquées. Ainsi, ce gaz était supposé se former principalement la nuit, subissant une photolyse immédiate au lever du soleil. Or, de nouvelles techniques de mesure d’une plus grande sensibilité, développées au sein de l’université de Wuppertal (Allemagne), ont révélé une production diurne et des concentrations dépassant largement les prédictions calculées par les modèles numériques de chimie atmosphérique.

Une collaboration entre l’Université de Wuppertal, l’Institut Paul Scherrer (Suisse), et le Laboratoire d’Application de la Chimie à l’Environnement à Villeurbanne (CNRS-UCBL) a permis d’identifier la source de cette surproduction : les substances humiques. En effet, la décomposition et la transformation de la matière organique biogène aboutit à la formation de substances humiques qui absorbent une fraction du rayonnement lumineux. A leur surface, la photo-réduction (dans le visible) du dioxyde d’azote (NO₂) produit de l’acide nitreux. Cette production est, par conséquent, vraisemblablement très répandue à la surface de la Terre.

Ces photo-transformations ont été étudiées lors d’expériences de laboratoire utilisant des techniques dérivées de celles des tubes à écoulement. Elles consistent à exposer une surface de substances humiques à un flux gazeux contenant du dioxyde d’azote et à suivre l’évolution de la composition de la phase gazeuse qui en découle (disparition des réactifs et apparition des produits) sous irradiation contrôlée.

De telles études en laboratoire permettent, non seulement, la détermination des cinétiques et des mécanismes associés à ces photo-transformations, mais aussi la démonstration que ces dernières produisent de l’acide nitreux avec des taux horaires comparables à ceux effectivement observés sur le terrain en plein jour.

Par ailleurs, comme les éléments chimiques constitutifs des substances humiques sont très répandus à la surface de la Terre, que ce soit dans un milieu naturel, ou sous forte influence anthropique (comme un site urbain), cette photo-réduction du dioxyde d’azote est vraisemblablement généralisable à de très nombreuses surfaces.

Cette production d’acide nitreux pourrait influencer significativement la chimie des basses couches de la troposphère et ainsi changer notre description des mécanismes de pollution atmosphérique.