Biodegradation of C1 and C2 organics by bacteria in cloud and fog water : Effects on atmospheric budgets

Les bactéries isolées des nuages et du brouillard peuvent métaboliser des composés organiques, contribuant potentiellement à leur transformation dans les systèmes multiphasiques atmosphériques. L'activité microbienne dans les nuages est reconnue, mais son rôle dans la dégradation des composés organiques a été moins exploré que celui des puits chimiques. Des études suggèrent que les bactéries métabolisent le carbone organique soluble dans l'eau, mais leur impact relatif à l'oxydation chimique reste à quantifier. Pour répondre à cette question, nous avons étudié la biodégradation bactérienne dans l'eau des nuages et du brouillard, en nous concentrant sur six composés organiques monofonctionnels : l'acide formique, l'acide acétique, le méthanol, l'éthanol, le formaldéhyde et l'acétaldéhyde. En utilisant un modèle numérique "box model" intégrant le métabolisme bactérien, nous avons simulé la transformation de ces composés dans des conditions atmosphériques pertinentes. En comparant des scénarios avec et sans activité microbienne afin de quantifier le rôle de la biodégradation en parallèle des processus chimiques. Des analyses de sensibilité ont examiné l'influence de la concentration bactérienne, de la diversité, des taux de biodégradation, du pH, de la taille des gouttelettes et des propriétés physico-chimiques des composés organiques sur la biodégradation. Les résultats suggèrent que la biodégradation constitue un puit pertinent pour les composés organiques dans l'eau des nuages. En particulier, sous une acidité modérée, des gouttelettes de grande taille et des concentrations bactériennes élevées. Les acides organiques ont présenté la biodégradation la plus importante. Les alcools et les aldéhydes étaient moins affectés, suggérant des contraintes supplémentaires sur le traitement microbien. Nos résultats démontrent que l'activité bactérienne influence la transformation des composés organiques qui se répartissent fortement dans la phase aqueuse. L'ampleur de cette influence étant déterminée par la concentration bactérienne, la solubilité et les propriétés microphysiques et chimiques des nuages et du brouillard, en particulier le pH et la taille des gouttelettes. Négliger l'activité microbienne dans les modèles atmosphériques pourrait entraîner des biais dans l'estimation des bilans de composés organiques. En particulier, dans les environnements où les concentrations bactériennes sont élevées et où les conditions nuageuses favorisent la biodégradation. De plus, nos résultats identifient les conditions environnementales clés qui pourraient être importantes pour le maintien de l'activité bactérienne dans l'atmosphère.