Développement de méthodes d’analyse directe de polluants organiques volatils à l’état de traces dans l’air et les biogaz

Il est reconnu que le benzène, le toluène, l’éthylbenzène et les isomères du xylène, composés organiques volatils (COVs) communément désignés BTEX, produisent des effets nocifs sur la santé humaine et sur les végétaux dépendamment de la durée et des niveaux d’exposition. Le benzène en particulier est classé cancérogène et une exposition à des concentrations supérieures à 64 g/m3 de benzène peut être fatale en 5–10 minutes. Par conséquent, la mesure en temps réel des BTEX dans l’air ambiant est essentielle pour détecter rapidement un danger associé à leur émission dans l’air et pour estimer les risques potentiels pour les êtres vivants et pour l’environnement. Dans cette thèse, une méthode d’analyse en temps réel des BTEX dans l’air ambiant a été développée et validée. La méthode est basée sur la technique d’échantillonnage direct de l’air couplée avec la spectrométrie de masse en tandem utilisant une source d’ionisation chimique à pression atmosphérique (APCI-MS/MS directe). La validation analytique a démontré la sensibilité (limite de détection LDM 1–2 μg/m3), la précision (coefficient de variation CV < 10%), l’exactitude (exactitude > 95%) et la sélectivité de la méthode. Des échantillons d’air ambiant provenant d’un site d’enfouissement de déchets industriels et de divers garages d’entretien automobile ont été analysés par la méthode développée. La comparaison des résultats avec ceux obtenus par la technique de chromatographie gazeuse on-line couplée avec un détecteur à ionisation de flamme (GC-FID) a donné des résultats similaires. La capacité de la méthode pour l’évaluation rapide des risques potentiels associés à une exposition aux BTEX a été prouvée à travers une étude de terrain avec analyse de risque pour la santé des travailleurs dans trois garages d’entretien automobile et par des expériences sous atmosphères simulées. Les concentrations mesurées dans l’air ambiant des garages étaient de 8,9–25 µg/m3 pour le benzène, 119–1156 µg/m3 pour le toluène, 9–70 µg/m3 pour l’éthylbenzène et 45–347 µg/m3 pour les xylènes. Une dose quotidienne environnementale totale entre 1,46 10-3 et 2,52 10-3 mg/kg/jour a été déterminée pour le benzène. Le risque de cancer lié à l’exposition environnementale totale au benzène estimé pour les travailleurs étudiés se situait entre 1,1 10-5 et 1,8 10-5. Une nouvelle méthode APCI-MS/MS a été également développée et validée pour l’analyse directe de l’octaméthylcyclotétrasiloxane (D4) et le décaméthylcyclopentasiloxane (D5) dans l’air et les biogaz. Le D4 et le D5 sont des siloxanes cycliques volatils largement utilisés comme solvants dans les processus industriels et les produits de consommation à la place des COVs précurseurs d’ozone troposphérique tels que les BTEX. Leur présence ubiquitaire dans les échantillons d’air ambiant, due à l’utilisation massive, suscite un besoin d’études de toxicité. De telles études requièrent des analyses qualitatives et quantitatives de traces de ces composés. Par ailleurs, la présence de traces de ces substances dans un biogaz entrave son utilisation comme source d’énergie renouvelable en causant des dommages coûteux à l’équipement. L’analyse des siloxanes dans un biogaz s’avère donc essentielle pour déterminer si le biogaz nécessite une purification avant son utilisation pour la production d’énergie. La méthode développée dans cette étude possède une bonne sensibilité (LDM 4–6 μg/m3), une bonne précision (CV < 10%), une bonne exactitude (> 93%) et une grande sélectivité. Il a été également démontré qu’en utilisant cette méthode avec l’hexaméthyl-d18-disiloxane comme étalon interne, la détection et la quantification du D4 et du D5 dans des échantillons réels de biogaz peuvent être accomplies avec une meilleure sensibilité (LDM ~ 2 μg/m3), une grande précision (CV < 5%) et une grande exactitude (> 97%). Une variété d’échantillons de biogaz prélevés au site d’enfouissement sanitaire du Complexe Environnemental de Saint-Michel à Montréal a été analysée avec succès par cette nouvelle méthode. Les concentrations mesurées étaient de 131–1275 µg/m3 pour le D4 et 250–6226 µg/m3 pour le D5. Ces résultats représentent les premières données rapportées dans la littérature sur la concentration des siloxanes D4 et D5 dans les biogaz d’enfouissement en fonction de l’âge des déchets.

Modélisation toxicocinétique d’un mélange de composés organiques volatils dans l’eau potable

L'évaluation des risques de l'exposition aux mélanges de produits chimiques par voies multiples peut être améliorée par une compréhension de la variation de la dose interne due à l’interaction entre les produits. Les modèles pharmacocinétiques à base physiologique (PBPK) sont des outils éprouvés pour prédire l'ampleur de ces variations dans différents scénarios. Dans cette étude, quatre composés organiques volatils (COV) (toluène, nhexane, cyclohexane et isooctane) ont été choisis pour représenter des produits pétroliers (essence) pouvant contaminer l'eau potable. Premièrement, les modèles PBPK ont simulé l'exposition à un seul COV par une voie (inhalation ou gavage). Ensuite, ces modèles ont été interconnectés pour simuler l'exposition à un mélange par voies multiples. Les modèles ont été validés avec des données in vivo chez des rats Sprague-Dawley (n=5) exposés par inhalation (50 ppm ; toluène, hexane, et 300 ppm ; cyclohexane, isooctane; 2-h) ou par gavage (8,3; 5,5; 27,9 et 41,27 mg/kg pour le toluène, l’hexane, le cyclohexane et l’isooctane, respectivement). Des doses similaires ont été utilisées pour l'exposition au mélange par voies multiples. Les AUC (mg/L x min) pour le toluène, l'hexane, le cyclohexane et l'isooctane étaient respectivement de 157,25; 18,77; 159,58 et 176,54 pour les données expérimentales, et 121,73; 21,91; 19,55 et 170,54 pour les modèles PBPK. Les résultats des modèles PBPK et les données in vivo (simple COV par voies multiples vs. mélange par voies multiples) ont montré des interactions entre les COVs dans le cas de l'exposition au mélange par voies multiples. Cette étude démontre l'efficacité des modèles PBPK pour simuler l'exposition aux mélanges de COV par voies multiples.

Développement de modèles prédictifs de la toxicocinétique de substances organiques

Les modèles pharmacocinétiques à base physiologique (PBPK) permettent de simuler la dose interne de substances chimiques sur la base de paramètres spécifiques à l’espèce et à la substance. Les modèles de relation quantitative structure-propriété (QSPR) existants permettent d’estimer les paramètres spécifiques au produit (coefficients de partage (PC) et constantes de métabolisme) mais leur domaine d’application est limité par leur manque de considération de la variabilité de leurs paramètres d’entrée ainsi que par leur domaine d’application restreint (c. à d., substances contenant CH3, CH2, CH, C, C=C, H, Cl, F, Br, cycle benzénique et H sur le cycle benzénique). L’objectif de cette étude est de développer de nouvelles connaissances et des outils afin d’élargir le domaine d’application des modèles QSPR-PBPK pour prédire la toxicocinétique de substances organiques inhalées chez l’humain. D’abord, un algorithme mécaniste unifié a été développé à partir de modèles existants pour prédire les PC de 142 médicaments et polluants environnementaux aux niveaux macro (tissu et sang) et micro (cellule et fluides biologiques) à partir de la composition du tissu et du sang et de propriétés physicochimiques. L’algorithme résultant a été appliqué pour prédire les PC tissu:sang, tissu:plasma et tissu:air du muscle (n = 174), du foie (n = 139) et du tissu adipeux (n = 141) du rat pour des médicaments acides, basiques et neutres ainsi que pour des cétones, esters d’acétate, éthers, alcools, hydrocarbures aliphatiques et aromatiques. Un modèle de relation quantitative propriété-propriété (QPPR) a été développé pour la clairance intrinsèque (CLint) in vivo (calculée comme le ratio du Vmax (μmol/h/kg poids de rat) sur le Km (μM)), de substrats du CYP2E1 (n = 26) en fonction du PC n octanol:eau, du PC sang:eau et du potentiel d’ionisation). Les prédictions du QPPR, représentées par les limites inférieures et supérieures de l’intervalle de confiance à 95% à la moyenne, furent ensuite intégrées dans un modèle PBPK humain. Subséquemment, l’algorithme de PC et le QPPR pour la CLint furent intégrés avec des modèles QSPR pour les PC hémoglobine:eau et huile:air pour simuler la pharmacocinétique et la dosimétrie cellulaire d’inhalation de composés organiques volatiles (COV) (benzène, 1,2-dichloroéthane, dichlorométhane, m-xylène, toluène, styrène, 1,1,1 trichloroéthane et 1,2,4 trimethylbenzène) avec un modèle PBPK chez le rat. Finalement, la variabilité de paramètres de composition des tissus et du sang de l’algorithme pour les PC tissu:air chez le rat et sang:air chez l’humain a été caractérisée par des simulations Monte Carlo par chaîne de Markov (MCMC). Les distributions résultantes ont été utilisées pour conduire des simulations Monte Carlo pour prédire des PC tissu:sang et sang:air. Les distributions de PC, avec celles des paramètres physiologiques et du contenu en cytochrome P450 CYP2E1, ont été incorporées dans un modèle PBPK pour caractériser la variabilité de la toxicocinétique sanguine de quatre COV (benzène, chloroforme, styrène et trichloroéthylène) par simulation Monte Carlo. Globalement, les approches quantitatives mises en œuvre pour les PC et la CLint dans cette étude ont permis l’utilisation de descripteurs moléculaires génériques plutôt que de fragments moléculaires spécifiques pour prédire la pharmacocinétique de substances organiques chez l’humain. La présente étude a, pour la première fois, caractérisé la variabilité des paramètres biologiques des algorithmes de PC pour étendre l’aptitude des modèles PBPK à prédire les distributions, pour la population, de doses internes de substances organiques avant de faire des tests chez l’animal ou l’humain.

Évaluation et modélisation de l’impact de la coexposition de composés organiques volatils sur l’excrétion de leurs biomarqueurs urinaires

L’évaluation de l’exposition aux composés organiques volatils (COV) recourt couramment à l’analyse des métabolites urinaires en assumant qu’aucune interaction ne survient entre les composés. Or, des études antérieures ont démontré qu’une inhibition de type compétitive survient entre le toluène (TOL), l’éthylbenzène (EBZ) et le m-xylène (XYL). Le chloroforme, qui est également un solvant métabolisé par le CYP2E1, se retrouve souvent en présence des autres COV dans les échantillons de biosurveillance. La présente étude visait donc à évaluer si le chloroforme (CHL) peut lui aussi interagir avec ces COV et évaluer ces interactions au niveau de l’excrétion des biomarqueurs urinaires associés, soit l’o-crésol, l’acide mandélique et l’acide m-méthylhippurique pour TOL, EBZ et XYL respectivement. Afin d’obtenir des données humaines, cinq volontaires ont été exposés par inhalation à différentes combinaisons de COV (seuls et mélanges binaires ou quaternaires) où la concentration de chacun des composés était égale à 1/4 ou 1/8 de la valeur limite d’exposition (VLE) pour une durée de 6h. Des échantillons d’air exhalé, de sang et d’urine ont été récoltés. Ces données ont ensuite été comparées aux modèles pharmacocinétiques à base physiologique (PCBP) existants afin de les ajuster pour l’excrétion urinaire. Certaines différences ont été observées entre les expositions aux solvants seuls et les coexpositions, mais celles-ci semblent majoritairement attribuables aux remplacements de participants à travers les différentes expositions. Les valeurs de Vmax pour EBZ et CHL ont été optimisées afin de mieux prédire les niveaux sanguins de ces COV. À l’exception du modèle pour EBZ, tous les paramètres pour l’excrétion urinaire ont été obtenus à partir de la littérature. Les modèles adaptés dans cette étude ont permis de simuler adéquatement les données expérimentales.

Écologie et implications trophiques de la cyanobactérie Lyngbya wollei dans le fleuve Saint-Laurent

Les proliférations nuisibles de la cyanobactérie filamenteuse benthique Lyngbya wollei qui forme des tapis déposés sur les sédiments ont augmenté en fréquence au cours des 30 dernières années dans les rivières, lacs et sources de l'Amérique du Nord. Lyngbya wollei produit des neurotoxines et des composés organiques volatils (géosmin, 2-méthylisobornéol) qui ont des répercussions sur la santé publique de même que des impacts d'ordre socioéconomiques. Cette cyanobactérie est considérée comme un habitat et une source de nourriture de piètre qualité pour les invertébrés en raison de sa gaine robuste et de sa production de toxines. Les proliférations de L. wollei ont été observées pour la première fois en 2005 dans le fleuve Saint-Laurent (SLR; Québec, Canada). Nous avons jugé important de déterminer sa distribution sur un tronçon de 250 km afin d'élaborer des modèles prédictifs de sa présence et biomasse en se basant sur les caractéristiques chimiques et physiques de l'eau. Lyngbya wollei était généralement observé en aval de la confluence de petits tributaires qui irriguent des terres agricoles. L’écoulement d’eaux enrichies à travers la végétation submergée se traduisait par une diminution de la concentration d’azote inorganique dissous (DIN), alors que les concentrations de carbone organique dissous (DOC) et de phosphore total dissous (TDP) demeuraient élevées, produisant un faible rapport DIN :TDP. Selon nos modèles, DOC (effet positif), TP (effet négatif) et DIN :TDP (effet négatif) sont les variables les plus importantes pour expliquer la répartition de cette cyanobactérie. La probabilité que L. wollei soit présent dans le SLR a été prédite avec exactitude dans 72 % à 92 % des cas pour un ensemble de données indépendantes. Nous avons ensuite examiné si les conditions hydrodynamiques, c'est-à-dire le courant généré par les vagues et l'écoulement du fleuve, contrôlent les variations spatiales et temporelles de biomasse de L. wollei dans un grand système fluvial. Nous avons mesuré la biomasse de L. wollei ainsi que les variables chimiques, physiques et météorologiques durant trois ans à 10 sites le long d'un gradient d'exposition au courant et au vent dans un grand (148 km2) lac fluvial du SLR. L'exposition aux vagues et la vitesse du courant contrôlaient les variations de biomasses spatiales et temporelles. La biomasse augmentait de mai à novembre et persistait durant l'hiver. Les variations interannuelles étaient contrôlées par l'écoulement de la rivière (niveau d'eau) avec la crue printanière qui délogeait les tapis de l'année précédente. Les baisses du niveau d'eau et l'augmentation de l'intensité des tempêtes anticipées par les scénarios de changements climatiques pourraient accroître la superficie colonisée par L. wollei de même que son accumulation sur les berges. Par la suite, nous avons évalué l'importance relative de L. wollei par rapport aux macrophytes et aux épiphytes. Nous avons examiné l'influence structurante de l'échelle spatiale sur les variables environnementales et la biomasse de ces producteurs primaires (PP) benthiques. Nous avons testé si leur biomasse reflétait la nature des agrégats d'habitat basées sur l'écogéomorphologie ou plutôt le continuum fluvial. Pour répondre à ces deux questions, nous avons utilisé un design à 3 échelles spatiales dans le SLR: 1) le long d'un tronçon de 250 km, 2) entre les lacs fluviaux localisés dans ce tronçon, 3) à l'intérieur de chaque lac fluvial. Les facteurs environnementaux (conductivité et TP) et la structure spatiale expliquent 59% de la variation de biomasse des trois PP benthiques. Spécifiquement, les variations de biomasses étaient le mieux expliquées par la conductivité (+) pour les macrophytes, par le ratio DIN:TDP (+) et le coefficient d'extinction lumineuse (+) pour les épiphytes et par le DOC (+) et le NH4+ (-) pour L. wollei. La structure spatiale à l'intérieur des lacs fluviaux était la plus importante composante spatiale pour tous les PP benthiques, suggérant que les effets locaux tels que l'enrichissement par les tributaire plutôt que les gradients amont-aval déterminent la biomasse de PP benthiques. Donc, la dynamique des agrégats d'habitat représente un cadre général adéquat pour expliquer les variations spatiales et la grande variété de conditions environnementales supportant des organismes aquatiques dans les grands fleuves. Enfin, nous avons étudié le rôle écologique des tapis de L. wollei dans les écosystèmes aquatiques, en particulier comme source de nourriture et refuge pour l'amphipode Gammarus fasciatus. Nous avons offert aux amphipodes un choix entre des tapis de L. wollei et soit des chlorophytes filamenteuses ou un tapis artificiel de laine acrylique lors d'expériences en laboratoire. Nous avons aussi reconstitué la diète in situ des amphipodes à l'aide du mixing model (d13C et δ15N). Gammarus fasciatus choisissait le substrat offrant le meilleur refuge face à la lumière (Acrylique>Lyngbya=Rhizoclonium>Spirogyra). La présence de saxitoxines, la composition élémentaire des tissus et l'abondance des épiphytes n'ont eu aucun effet sur le choix de substrat. Lyngbya wollei et ses épiphytes constituaient 36 et 24 % de l'alimentation in situ de G. fasciatus alors que les chlorophytes, les macrophytes et les épiphytes associées représentaient une fraction moins importante de son alimentation. Les tapis de cyanobactéries benthiques devraient être considérés comme un bon refuge et une source de nourriture pour les petits invertébrés omnivores tels que les amphipodes.

Avaluació econòmica i ambiental de tractament de compostos orgànics volàtils

L'estudi tracta sobre una empresa fabricant de tints i pintures que tot i està conscienciada amb el medi ambient i utilitzar tècniques de prevenció en origen per disminuir l’emissió de COV a l’atmosfera (les seves emissions es troben dins dels rangs permesos per la legislació en aquest sector), els seus directius pretenen conèixer les alternatives possibles per valorar la possibilitat d'aplicar algun sistema de tractament dels Compostos Orgànics Volàtils a la sortida de la xemeneia, amb la finalitat de recuperar o reduir l’emissió d’aquests contaminants a l’atmosfera. Es presenta una avaluació econòmica i ambiental de diferents sistemes de tractament dels COV aplicables a l’empresa

Procesos secuenciales de adsorción/oxidación con H2O2 para la eliminación de compuestos orgánicos volátiles

Volatile Organic Compounds (VOCs) are one of the main groups of odour causing compounds in Waste Water Treatment Plants (WWTP). Adsorption technology is already established, in recent years the interest for the optimization of the costs associated with this technique has grown significantly. In particular, there are different options, from the use of low cost adsorbents, to reducing costs associated with carbon regeneration process. In this thesis, the adsorption of the three VOCs on sewage sludge based adsorbents was studied. It was proved that adsorbents obtained by chemical activation of sewage sludge with alkaline hydroxides are comparable to commercial activated carbons (ACs). Likewise, the adsorption of multicomponent gaseous streams was also studied. Related to the ACs regeneration, it was proposed a regeneration treatment of VOC saturated ACs with H2O2 based on advanced oxidation processes (AOP). The influence of the surface chemistry of ACs in this regeneration process was also studied.

Nitrogen management is essential to prevent tropical oil palm plantations from causing ozone pollution

More than half the world's rainforest has been lost to agriculture since the Industrial Revolution. Among the most widespread tropical crops is oil palm (Elaeis guineensis): global production now exceeds 35 million tonnes per year. In Malaysia, for example, 13% of land area is now oil palm plantation, compared with 1% in 1974. There are enormous pressures to increase palm oil production for food, domestic products, and, especially, biofuels. Greater use of palm oil for biofuel production is predicated on the assumption that palm oil is an “environmentally friendly” fuel feedstock. Here we show, using measurements and models, that oil palm plantations in Malaysia directly emit more oxides of nitrogen and volatile organic compounds than rainforest. These compounds lead to the production of ground-level ozone (O3), an air pollutant that damages human health, plants, and materials, reduces crop productivity, and has effects on the Earth's climate. Our measurements show that, at present, O3 concentrations do not differ significantly over rainforest and adjacent oil palm plantation landscapes. However, our model calculations predict that if concentrations of oxides of nitrogen in Borneo are allowed to reach those currently seen over rural North America and Europe, ground-level O3 concentrations will reach 100 parts per billion (109) volume (ppbv) and exceed levels known to be harmful to human health. Our study provides an early warning of the urgent need to develop policies that manage nitrogen emissions if the detrimental effects of palm oil production on air quality and climate are to be avoided.

Floral volatiles controlling ant behaviour

P>1. Ants show complex interactions with plants, both facultative and mutualistic, ranging from grazers through seed predators and dispersers to herders of some herbivores and guards against others. But ants are rarely pollinators, and their visits to flowers may be detrimental to plant fitness. 2. Plants therefore have various strategies to control ant distributions, and restrict them to foliage rather than flowers. These 'filters' may involve physical barriers on or around flowers, or 'decoys and bribes' sited on the foliage (usually extrafloral nectaries - EFNs). Alternatively, volatile organic compounds (VOCs) are used as signals to control ant behaviour, attracting ants to leaves and/or deterring them from functional flowers. Some of the past evidence that flowers repel ants by VOCs has been equivocal and we describe the shortcomings of some experimental approaches, which involve behavioural tests in artificial conditions. 3. We review our previous study of myrmecophytic acacias, which used in situ experiments to show that volatiles derived from pollen can specifically and transiently deter ants during dehiscence, the effects being stronger in ant-guarded species and more effective on resident ants, both in African and Neotropical species. In these plants, repellence involves at least some volatiles that are known components of ant alarm pheromones, but are not repellent to beneficial bee visitors. 4. We also present new evidence of ant repellence by VOCs in temperate flowers, which is usually pollen-based and active on common European ants. We use these data to indicate that across a wide range of plants there is an apparent trade-off in ant-controlling filter strategies between the use of defensive floral volatiles and the alternatives of decoying EFNs or physical barriers.

Nitrogen management is essential to prevent tropical oil palm plantations from causing ground-level ozone pollution

More than half the world's rainforest has been lost to agriculture since the Industrial Revolution. Among the most widespread tropical crops is oil palm (Elaeis guineensis): global production now exceeds 35 million tonnes per year. In Malaysia, for example, 13% of land area is now oil palm plantation, compared with 1% in 1974. There are enormous pressures to increase palm oil production for food, domestic products, and, especially, biofuels. Greater use of palm oil for biofuel production is predicated on the assumption that palm oil is an "environmentally friendly'' fuel feedstock. Here we show, using measurements and models, that oil palm plantations in Malaysia directly emit more oxides of nitrogen and volatile organic compounds than rainforest. These compounds lead to the production of ground-level ozone (O-3), an air pollutant that damages human health, plants, and materials, reduces crop productivity, and has effects on the Earth's climate. Our measurements show that, at present, O-3 concentrations do not differ significantly over rainforest and adjacent oil palm plantation landscapes. However, our model calculations predict that if concentrations of oxides of nitrogen in Borneo are allowed to reach those currently seen over rural North America and Europe, ground-level O-3 concentrations will reach 100 parts per billion (10(9)) volume (ppbv) and exceed levels known to be harmful to human health. Our study provides an early warning of the urgent need to develop policies that manage nitrogen emissions if the detrimental effects of palm oil production on air quality and climate are to be avoided.

Gas-phase rate coefficients for reactions of NO3, OH, O-3 and O(P-3) with unsaturated alcohols and ethers: correlations and structure-activity relations (SARs)

Experimental difficulties sometimes force modellers to use predicted rate coefficients for reactions of oxygenated volatile organic compounds (oVOCs). We examine here methods for making the predictions for reactions of atmospheric initiators of oxidation, NO3, OH, O-3 and O(P-3), with unsaturated alcohols and ethers. Logarithmic correlations are found between measured rate coefficients and calculated orbital energies, and these correlations may be used directly to estimate rate coefficients for compounds where measurements have not been performed. To provide a shortcut that obviates the need to calculate orbital energies, structure-activity relations (SARs) are developed. Our SARs are tested for predictive power against compounds for which experimental rate coefficients exist, and their accuracy is discussed. Estimated atmospheric lifetimes for oVOCs are presented. The SARs for alkenols successfully predict key rate coefficients, and thus can be used to enhance the scope of atmospheric models incorporating detailed chemistry. SARs for the ethers have more limited applicability, but can still be useful in improving tropospheric models. (C) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Principles and calibration of solid phase microextraction fibre (passive sampler) for measurements of airflow and air infiltration in dwellings

Tracer gas techniques have been the most appropriate experimental method of determining airflows and ventilation rates in houses. However, current trends to reduce greenhouse gas effects have prompted the need for alternative techniques, such as passive sampling. In this research passive sampling techniques have been used to demonstrate the potential to fulfil these requirements by using solutions of volatile organic compounds (VOCs) and solid phase microextraction (SPME) fibres. These passive sampling techniques have been calibrated against tracer gas decay techniques and measurements from a standard orifice plate. Two constant sources of volatile organic compounds were diffused into two sections of a humidity chamber and sampled using SPME fibres. From a total of four SPME fibres (two in each section), reproducible results were obtained. Emission rates and air movement from one section to the other were predicted using developed algorithms. Comparison of the SPME fibre technique with that of the tracer gas technique and measurements from an orifice plate showed similar results with good precision and accuracy. With these fibres, infiltration rates can be measured over grab samples in a time weighted averaged period lasting from 10 minutes up to several days. Key words: passive samplers, solid phase microextraction fibre, tracer gas techniques, airflow, air infiltration, houses.

Gas-phase reactions of NO3 and N2O5 with (Z)-hex-4-en-1-ol, (Z)-hex-3-en-1-ol ('leaf alcohol'), (E)-hex-3-en-1-ol, (Z)-hex-2-en-1-ol and (E)-hex-2-en-1-ol

The night-time atmospheric chemistry of the biogenic volatile organic compounds (Z)-hex-4-en-1-ol, (Z)-hex-3-en-1-ol ('leaf alcohol'), (E)-hex-3-en-1-ol, (Z)-hex-2-en-1-ol and (E)-hex-2-en-1-ol, has been studied at room temperature. Rate coefficients for reactions of the nitrate radical (NO3) with these stress-induced plant emissions were measured using the discharge-flow technique. We employed off-axis continuous-wave cavity-enhanced absorption spectroscopy (CEAS) for the detection of NO3, which enabled us to work in excess of the hexenol compounds over NO3. The rate coefficients determined were (2.93 +/- 0.58) x 10(-13) cm(3) molecule(-1) s(-1), (2.67 +/- 0.42) x 10(-13) cm(3) molecule(-1) s(-1), (4.43 +/- 0.91) x 10(-13) cm(3) molecule(-1) s(-1), (1.56 +/- 0.24) x 10(-13) cm(3) molecule(-1) s(-1), and (1.30 +/- 0.24) x 10(-13) cm(3) molecule(-1) s(-1) for (Z)-hex-4-en-1-ol, (Z)-hex-3en-1-ol, (E)-hex-3-en-1-ol, (Z)-hex-2-en-1-ol and (E)-hex-2-en-1-ol. The rate coefficient for the reaction of NO3 with (Z)-hex-3-en-1-ol agrees with the single published determination of the rate coefficient using a relative method. The other rate coefficients have not been measured before and are compared to estimated values. Relative-rate studies were also performed, but required modification of the standard technique because N2O5 (used as the source of NO3) itself reacts with the hexenols. We used varying excesses of NO2 to determine simultaneously rate coefficients for reactions of NO3 and N2O5 with (E)-hex-3-en-1-ol of (5.2 +/- 1.8) x 10(-13) cm(3) molecule(-1) s(-1) and (3.1 +/- 2.3) x 10(-18) cm(3) molecule(-1) s(-1). Our new determinations suggest atmospheric lifetimes with respect to NO3-initiated oxidation of roughly 1-4 h for the hexenols, comparable with lifetimes estimated for the atmospheric degradation by OH and shorter lifetimes than for attack by O-3. Recent measurements of [N2O5] suggest that the gas-phase reactions of N2O5 with unsaturated alcohols will not be of importance under usual atmospheric conditions, but they certainly can be in laboratory systems when determining rate coefficients.

Chemical and aerosol characterisation of the troposphere over West Africa during the monsoon period as part of AMMA

During June, July and August 2006 five aircraft took part in a campaign over West Africa to observe the aerosol content and chemical composition of the troposphere and lower stratosphere as part of the African Monsoon Multidisciplinary Analysis (AMMA) project. These are the first such measurements in this region during the monsoon period. In addition to providing an overview of the tropospheric composition, this paper provides a description of the measurement strategy (flights performed, instrumental payloads, wing-tip to wing-tip comparisons) and points to some of the important findings discussed in more detail in other papers in this special issue. The ozone data exhibits an "S" shaped vertical profile which appears to result from significant losses in the lower troposphere due to rapid deposition to forested areas and photochemical destruction in the moist monsoon air, and convective uplift of ozone-poor air to the upper troposphere. This profile is disturbed, particularly in the south of the region, by the intrusions in the lower and middle troposphere of air from the southern hemisphere impacted by biomass burning. Comparisons with longer term data sets suggest the impact of these intrusions on West Africa in 2006 was greater than in other recent wet seasons. There is evidence for net photochemical production of ozone in these biomass burning plumes as well as in urban plumes, in particular that from Lagos, convective outflow in the upper troposphere and in boundary layer air affected by nitrogen oxide emissions from recently wetted soils. This latter effect, along with enhanced deposition to the forested areas, contributes to a latitudinal gradient of ozone in the lower troposphere. Biogenic volatile organic compounds are also important in defining the composition both for the boundary layer and upper tropospheric convective outflow. Mineral dust was found to be the most abundant and ubiquitous aerosol type in the atmosphere over Western Africa. Data collected within AMMA indicate that injection of dust to altitudes favourable for long-range transport (i.e. in the upper Sahelian planetary boundary layer) can occur behind the leading edge of mesoscale convective system (MCS) cold-pools. Research within AMMA also provides the first estimates of secondary organic aerosols across the West African Sahel and have shown that organic mass loadings vary between 0 and 2 μg m−3 with a median concentration of 1.07 μg m−3. The vertical distribution of nucleation mode particle concentrations reveals that significant and fairly strong particle formation events did occur for a considerable fraction of measurement time above 8 km (and only there). Very low concentrations were observed in general in the fresh outflow of active MCSs, likely as the result of efficient wet removal of aerosol particles due to heavy precipitation inside the convective cells of the MCSs. This wet removal initially affects all particle size ranges as clearly shown by all measurements in the vicinity of MCSs.

Night-time tropospheric chemistry of the unsaturated alcohols (Z)-pent-2-en-1-ol and pent-1-en-3-ol: Kinetic studies of reactions of NO3 and N2O5 with stress-induced plant emissions

The night-time tropospheric chemistry of two stress-induced volatile organic compounds (VOCs), (Z)-pent-2-en-1-ol and pent-1-en-3-ol, has been studied at room temperature. Rate coefficients for reactions of the nitrate radical (NO3) with these pentenols were measured using the discharge-flow technique. Because of the relatively low volatility of these compounds, we employed off-axis continuous-wave cavity-enhanced absorption spectroscopy for detection of NO3 in order to be able to work in pseudo first-order conditions with the pentenols in large excess over NO3. The rate coefficients were determined to be (1.53 +/- 0.23) x 10(-13) and (1.39 +/- 0.19) x 10(-14) cm(3) molecule(-1) s(-1) for reactions of NO3 with (Z)-pent-2-en-1-ol and pent-1-en-3-ol. An attempt to study the kinetics of these reactions with a relative-rate technique, using N2O5 as source of NO3 resulted in significantly higher apparent rate coefficients. Performing relative-rate experiments in known excesses of NO2 allowed us to determine the rate coefficients for the N2O5 reactions to be (5.0 +/- 2.8) x 10(-19) cm(3) molecule(-1) s(-1) for (Z)-pent-2-en-1-ol, and (9.1 +/- 5.8) x 10(-19) cm(3) molecule(-1) s(-1) for pent-1-en-3-ol. We show that these relatively slow reactions can indeed interfere with rate determinations in conventional relative-rate experiments.