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Thème 1 : Atmosphère

Dans un périmètre de 250 km autour de Lille, la région Nord-Pas de Calais est au cœur d’une euro-région, couvrant cinq pays d’Europe occidentale (France, Royaume-Uni, Belgique, Pays-Bas, Luxembourg). Cet ensemble européen, fortement urbanisé et industrialisé, constitue une zone d’échanges commerciaux intenses ; on y trouve en effet quatre grandes capitales européennes (Paris, Londres, Bruxelles, Amsterdam), de grands sites industriels ouverts sur la Manche et la Mer du Nord (notamment Rotterdam, 3ème port mondial et 1er port européen) et un trafic maritime intense (20% du trafic mondial). Ces grands sites urbains et industriels sont autant de points chauds, qui participent, avec le tissu d’activités périphériques, à l’anthropisation des milieux, de l’échelle locale à l’échelle continentale. Cette région est en pleine mutation sous l’effet de contraintes internes, comme la restructuration des sites industriels et l’implantation de nouvelles activités (comme le terminal méthanier à Dunkerque), la croissance des grands sites urbains, l’accroissement du trafic de marchandises (notamment portuaires), mais aussi externes, comme le changement climatique. Dans ce contexte très évolutif, la question de la qualité de l’air par exemple et plus généralement des évolutions/modifications de l’environnement atmosphérique reste plus que jamais d’actualité.


 Il n’est pas étonnant dans ce contexte que les laboratoires de Physique et Chimie des universités régionales se soient emparés très tôt des questions fondamentales liées à la problématique de l’évolution du climat et à la pollution atmosphérique, chacun dans leur domaine de compétence scientifique. Ainsi, les universités de Lille 1 et du Littoral Côte d’Opale ont notamment acquis une expertise reconnue dans les domaines suivants : développement d’outils pour la métrologie optique de traces de polluants de l’air, développement de capteurs des polluants gazeux et aérosols, spectroscopie moléculaire, étude de la physico-chimie des aérosols et de la réactivité physico-chimique, développement de procédés de remédiation aux émissions polluantes, analyse de la dynamique atmosphérique et de la pollution de l’air, développement et analyse de systèmes d’observation - sol, aéroportés ou spatiaux - des gaz, des aérosols et des nuages, en particulier par télédétection active (lidar) et passive (radiomètres, photonmètres).
 

En particulier, les émissions simultanées de COV et de NOx en présence d’autres polluants (CO, suies…) au niveau des sources fixes et mobiles constituent une préoccupation commune dans les différents pays partenaires du projet ARCUS «E2D2». Plusieurs techniques peuvent aujourd'hui être prises en compte afin de réduire de telles émissions. Au niveau des premières solutions, seront préconisées celles qui permettent d’optimiser des conditions de fonctionnement, tout en conservant un rendement suffisant ou une performance industrielle satisfaisante. En un deuxième temps, l’ajout d’équipements de limitation des émissions peut être nécessaire. Dans ce contexte, une thèse est en codirection entre l’ULCO et le CNRS au Liban sur la caractérisation de ces polluants (COV, NOx, suies) et la dépollution simultanée à l’aide de catalyseurs pour un traitement multipolluants.Dans ce contexte, des thèses sont en codirection entre l’ULCO et le CNRS au Liban et entre l’Université de Lille 1 et l’Université libanaise sur la caractérisation de ces polluants (COV, NOx, suies) et la dépollution simultanée à l’aide de catalyseurs pour un traitement multipolluants.

Au cours des dernières années, de nombreuses études épidémiologiques en Europe et dans le Monde ont montré l’impact de la pollution de l’air sur la mortalité et la morbidité. Ces études ne permettent pas de détecter un seuil en dessous duquel on n’observerait pas d’effet sur la santé. Ceci est d’autant plus vrai en ce qui concerne les particules en suspension qui constituent un cocktail de substances chimiques présentes à de faibles doses. Il s’avère crucial de pouvoir évaluer à la fois l’impact sanitaire de cette pollution atmosphérique, mais également les mécanismes d’action par lesquelles cette toxicité s’exercerait, sur l’homme comme sur les végétaux. Forte de ce constat, l’Unité de Chimie Environnementale et Interactions sur le Vivant (UCEIV EA 4492) a regroupé les forces de recherche concernées par ces aspects et disponibles à l’ULCO. Au sein de cette unité de recherche pluridisciplinaire, sont ainsi fédérés des chercheurs issus de plusieurs domaines : chimie analytique, chimie physique, chimie organique, toxicologie, mycologie et biologie végétale. Forte des compétences qu’elle abrite et de ses plateaux techniques, elle couvre un champ d’investigation original et unique en Environnement dans la région, lui conférant ainsi un statut privilégié dans ce domaine. Les activités de l’UCEIV sont structurées en deux grands axes qui favorisent l’émergence d’études transversales et marquent la cohérence interdisciplinaire. Deux équipes (Chimie et Toxicologie des émissions atmosphériques et Mycologie) sont particulièrement impliquées dans l’étude de l’impact de la pollution atmosphérique.

Cette expertise dans le domaine de l’impact de l’homme sur son environnement et a contrario de l’environnement sur l’homme a permis de mettre en œuvre des projets fédérateurs. Nos interventions se situent aux plusieurs niveaux d’intégration (in-vitro, in-vivo et chez l’homme). Elles concernent les mécanismes d’action des polluants en utilisant des outils de culture cellulaire, de biochimie, de biologie moléculaire… Ces études transversales mettent en œuvre les effets toxiques (mutagène, cancérogène, immunotoxique…) des substances chimiques après une analyse approfondie de leurs caractéristiques (forme, taille, composition, surface spécifique…). De nombreuses collaborations nationales et internationales, nous ont permis de développer des recherches dans des projets d’envergure (IRENI, PNSE2, plan cancer, Anses…) avec des partenaires nationaux le cancéropole Nord-Ouest, école de santé publique de Rennes, CEA et internationaux école polytechnique de Mons (Belgique), King College of London, des pays du sud (Liban, Algérie, Sénégal).

Les Laboratoires de recherche et unités de service suivants présentent la particularité de disposer de compétences complémentaires, qu’ils ont l’habitude d’exploiter en synergie dans divers programmes de recherche : LASIR UMR CNRS 8516 : Laboratoires de Spectroscopie Infrarouge et Raman (Lille 1), LOA UMR CNRS 8518 : Laboratoire d’Optique Atmosphérique (Lille 1), LPCA EA 4493 : Laboratoire de Physico-Chimie de l’Atmosphère  (ULCO), PC2A UMR CNRS 8522 : Laboratoire de Physico-Chimie des Processus de Combustion et de l’Atmosphère (Lille1), PhLAM UMR CNRS 8523 : Laboratoire de Physique des Lasers, Atomes et Molécules (Lille1), UCEIV EA 4492 Unité de Chimie Environnementale et Interactions sur le vivant (ULCO) et CGTD ICARE UMS CNRS/CNES 2877 : Centre de Gestion et de Traitement des Données (Lille1), et UCCS UMR CNRS 8181 : Unité de Catalyse et de Chimie du Solide.

Cette expertise leur a permis de mettre en œuvre des projets fédérateurs d’envergure :

  • l’Institut de Recherche en Environnement Industriel (IRENI) est un Groupement d’Intérêt Scientifique, impliquant 150 chercheurs issus d’une quinzaine de laboratoires régionaux, sur la thématique de l’environnement industriel
  • Le Laboratoire d’Excellence « Chemistry and Physical Properties of the Atmosphere » (CAPPA), lauréat de la seconde vague de l’appel à candidature des Programmes d’Investissements d’Avenir en 2012, fédère les compétences de 7 laboratoires régionaux (environ 200 personnes) sur la thématique des aérosols.
  • Un projet européen INTERREG IV « Redugaz » : 7 équipes de recherche de l’ULCO, Lille1 et belges (Mons et Namur) développement de procédés d’adsorption et de traitements catalytiques et étude des effets toxiques de Composés Organiques Volatils (COV) et du dioxyde de carbone (CO2).
  • Le Pôle thématique national ICARE (Lille1/CNRS/CNES/Région Nord-Pas de Calais) dont la vocation est de mutualiser et coordonner les ressources spatiales mises en œuvre dans les domaines de recherche liés aux nuages, aérosols, cycle de l’eau et le bilan d’énergie de la planète.
  • L’OSU-Nord (Observatoire des Sciences de l’Univers) crée le 1er juin 2012, qui fédère les compétences en observation de 5 unités de recherche de la Région Nord-Pas de Calais et constitue ainsi un ensemble scientifique de masse critique, travaillant sur un spectre large de thèmes des Sciences de l’Univers (atmosphère et climat, géophysique interne, océanographie,…).