19 mai 2022

ORBAS : ORBITRAPTM pour Aérosols Secondaires

L’ORBAS est un spectromètre de masse à haute résolution par ionisation chimique développé au LPC2E avec un objectif de caractérisation in situ et très détaillée de constituants atmosphériques organiques complexes des gaz et des aérosols dans l’atmosphère (projets VOLTAIRE, PIVOTS). Ces mesures sont d’une grande importance pour les études relatives à la formation, l’évolution est les propriétés des aérosols atmosphériques.

Conceptuellement, l’ORBAS est un instrument commercial, ORBITRAPTM Exactive, Thermo, dans lequel la source d’ions par électrospray et le système de transfert d’ions par capillaire originaux ont été remplacés par une interface développée au LPC2E comprenant deux sources par ionisation chimique, décharge corona et rayons X, et un guide à ions par deux entonnoirs à ions à radiofréquence (RF ion funnels).

La faisabilité et les performances de l’instrument pour les mesures en phase gaz ont été évaluées à partir de la mesure de la sensibilité et de la limite de détection d’un ensemble d’espèces chimiques mesuré dans l’atmosphère (acides carboxyliques, espèces soufrées, etc.). En particulier, un réacteur à écoulement a été interfacé à l’ORBAS pour générer dans des conditions contrôlées et proche des conditions réelles des composés organiques spécifiques, e.g. formation de HOMs (Highly Oxygenated Organic Molecules) par l’oxydation des terpènes et de l’isoprène (projet LEF-CHAT, CAROLA). Il a été constaté que la sensibilité de l’instrument est meilleure ou au moins comparable aux techniques de spectrométrie de masse CIMS les plus avancées actuellement disponibles, et permet aisément la mesure de concentration à des teneurs représentatives des conditions ambiantes.

Lors de sa première application dans la campagne de terrain de juin-juillet 2022 dans la forêt de Rambouillet (projet ACROSS), l’ORBAS a été utilisé avec succès pour identifier et suivre l’évolution temporelle d’un grand nombre de HOMs, H2SO4 et d’autres composés générés dans l’environnement forestier.