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Influence Of Weather And Chemical Composition On Pmx Microsensors Measurements

P. ESPINA, C. BOSSUYT, S. LI, E. PERDRIX, L.Y. ALLEMAN, S. CRUNAIRE, N. REDON

CERI EE (SAGE), IMT Nord Europe, Université de Lille, Lille, France

[2023]

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Résumé

Plusieurs microcapteurs de PMx commerciaux ont été déployés sur le territoire de Douaisis Agglo dans le nord de la France, de mars à mai 2021, dans le cadre du projet AIRRURAL. Des mesures complémentaires de PMx et de spéciation chimique des PM2.5 ont été effectuées au moyen d'un instrument de référence FIDAS et d'un système de mesure chimique MARGA, sur un site multi-instrumenté situé à Bugnicourt. Les comparaisons entre le FIDAS et les microcapteurs concernant PM10, PM2.5 et PM1 montrent que les microcapteurs surestiment les concentrations d'environ 10% à 30%, avec une meilleure corrélation pour les fractions fines et très fines (R2 > 0.85) que pour la fraction grossière (R2 = 0.4). La cause principale de ces différences semble liée aux précipitations importantes et aux périodes d'humidité relative élevée (RH > 90%), car les gouttelettes d'eau peuvent interférer sur le comptage optique. Concernant l'influence de la composition chimique des particules fines, les microcapteurs commerciaux tendent à sous-estimer les PM2.5 en présence de Na+ et Cl- dans l'atmosphère, en lien avec la fraction grossière des aérosols marins qui est moins bien détectée par les microcapteurs. A l'opposé, la présence de concentrations élevées en NO3- est associée à une surestimation des PM2.5 par les microcapteurs. Ce phénomène peut être dû à l'humidité élevée (RH) qui est souvent associée à la formation de NH4NO3, ou à l'augmentation de la teneur en eau des PM2.5 due à l'hygroscopicité accrue des aérosols en présence de nitrate d'ammonium.

Mots clés

Microcapteurs, PMx, RH, erreur, composition chimique

Abstract

Commercial PMX microsensors sensors were deployed over the territory of Douaisis Agglo in the North of France from March to May 2021 within the AIRRURAL project framework. Additional measurements of PMX and PM2.5 chemical speciation were provided by a FIDAS and a MARGA system at a technical park located in Bugnicourt. The comparisons between the microsensors and the FIDAS for PM10, PM2.5 and PM1 showed that the microsensors overestimated all PM concentrations between 10% and 30%, although the correlation between instruments for the fine fractions was much higher (R2 > 0.85) compared to the coarse fraction (R2 = 0.4). The main cause of this deviation seems to be related to intense rains and RH > 90% periods, as water droplets may interfere with the microsensors optical counter. Regarding the influence of the particle's chemical composition, the commercial microsensor tends to underestimate PM2.5 when high concentrations of Na+ and Cl- are present in the atmosphere, associated with coarse marine aerosols that may be not well measured by the microsensor. On the contrary, the presence of high NO3- levels are associated to overestimation of PM2.5. This may be linked to the high RH conditions that are necessary for NH4NO3, or to an increased liquid water content in the PM2.5 due to the increased hygroscopicity.

Keywords

Microsensors, PMx, RH, error, chemical speciation

DOI

10.25576/ASFERA-CFA2023-32915

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