Analyse de pollution atmosphérique par spectroscopie Raman

Au niveau d’une cimenterie, la poussière est générée à tous les stades du procédé de production du ciment depuis l’exploitation de la roche jusqu’à sa distribution. Les fines particules sont dispersées via la haute cheminée et répandues sur de larges aires. De par leurs propriétés physico-chimiques, les aérosols carbonatées ou sulfatés produits par cette industrie peuvent avoir un effet direct sur le climat en jouant un rôle important dans les processus globaux de changement climatique. Ils ont un impact certain sur les écosystèmes, les processus de chimie atmosphérique et la santé. Les carbonates particulaires représentent l’une des classes les plus importantes des aérosols atmosphériques.

Les méthodes spectroscopiques sont d’un grand intérêt pour les analyses chimiques et sont notamment utilisées pour obtenir des informations sur la composition des particules d'aérosols. La microscopie Raman permet d’obtenir des informations sur les vibrations fondamentales des molécules en utilisant une excitatrice dans le visible. La diffraction des rayons X (DRX) quant à elle est utilisée pour identifier la phase et la structure cristalline de matrice solide.

Dans notre étude, la microscopie Raman confocale renseigne sur la composition chimique des poussières émises par les cimenteries et ceci à l'échelle des particules et la DRX sur la phase cristallines. Malheureusement, leur importante hétérogénéité même à l'échelle du micron induit un recouvrement important des données spectrales. Dans ce cas, l’utilisation de méthodes chimiométriques de résolution de spectres offre de nombreux avantages. Le traitement chimiométrique des données spectrales acquises en microscopie Raman permet l’identification des différentes composantes de particules hétérogènes. L’analyse réalisée utilisant la spectroscopie Raman a mis en évidence plusieurs constituants et dérivés du ciment tels que les carbonates, silicates et sulfates. L’étude spatiale sur un rayon de 30 km autour de la cimenterie et sur une durée de trois ans à montré que l’ensemble de la zone a été impacté par les poussières mais également une forte persistance de ces polluants dans le temps.

Les résultats extraits à partir des deux méthodes sont sensiblement complémentaires. En effet la DRX est une analyse globale qui permet d'identifier les phases en présence. La microscopie Raman nous a permis d'identifier les contre-ions associés et de montrer l'hétérogénéité des poussières. Les méthodes de résolution de spectres quant à elles sont d’une grande aide pour le spectroscopiste dans l’élucidation des spectres de mélange.