CE01 - Terre solide et enveloppes fluides

La complexation de surface : un phénomène clé de la réactivité atmosphérique des aérosols de fer ? – FAAR

Résumé de soumission

Le fer (Fe) est un micronutriment indispensable au développement de la biomasse océanique qui constitue l’un des principaux puits de carbone à l’échelle globale. Dans environ 30% des océans, le développement de cette biomasse est contrecarré par une déficience en fer qui limite la production primaire. Cette déficience est liée aux très faibles concentrations en Fe soluble (bioaccessible en 1ère approximation) dans les eaux. Afin de comprendre l’origine et les conséquences de ces teneurs (de l’ordre du ng Fe/L), différents modèles ont cherché à déterminer la variabilité des apports en Fe à l’océan, notamment via les aérosols. Depuis une dizaine d’année les progrès réalisés sur la mesure de la composition isotopique de Fe ont permis de tester la sensibilité de ces modèles aux variations spatiotemporelles des apports, notamment dans le cas des aérosols anthropiques, réputés très solubles en eau nuageuse. Cette approche est cependant rendue délicate par l’existence de phénomènes de fractionnement isotopique qui seraient liés à la dissolution des particules au sein des nuages. Nos travaux précédents semblent montrer que cet effet isotopique est lié à l’existence d’une compétition entre complexes Fe-ligand en solution et la présence de complexes similaires en surface des particules. Le Projet FAAR a pour ambition d’expliquer ces processus via une double approche, à la fois expérimentale et théorique. Il s’agira d’une part de simuler la dissolution de particules modèles d'aérosols de fer en eau nuageuse reconstituée, afin de relier la composition isotopique du fer dissous aux caractéristiques des complexes de surface. Ces particules modèles sont des nanoparticules d'hématite alpha dont la croissance cristalline a été contrôlée, afin de produire des nanoparticules dont les plans de cristallisation préférentielle seront exposés à l’eau nuageuse. D’autre part, ce fractionnement sera estimé via des méthodes de chimie quantique, basées sur des calculs Ab Initio et comparé, de la même manière, aux stabilités respectives des complexes de surface et en solution, de manière à conclure sur la possibilité d’étendre nos simulations à des conditions atmosphériques plus réalistes.

Coordination du projet

Pascal FLAMENT (LPCA LABORATOIRE DE PHYSICO-CHIMIE DE L'ATMOSPHERE)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

UCEIV UCEIV UNITE DE CHIMIE ENVIRONNEMENTALE ET INTERACTIONS SUR LE VIVANT
LPCA LPCA LABORATOIRE DE PHYSICO-CHIMIE DE L'ATMOSPHERE
FR 2638 - IMEC - Institut Michel Eugène Chevreul

Aide de l'ANR 118 764 euros
Début et durée du projet scientifique : décembre 2023 - 30 Mois

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