La pollution atmosphérique

L'air est composé de divers éléments chimiques Inventaires des émissions de polluants dans l'air. Les polluants peuvent agir au niveau de la peau (allergie), des muqueuses, des poumons, ...

la transformation du CO en oxygène

Composition de l'air

l'air se compose pour 99,04% d'azote et d'oxygène.

  • Azote - 78,09%
  • Oxygène - 20,95%
  • Argon - 0,93%
  • Dioxyde de carbone - 0,0344%
  • Néon - 0,0018%
  • Méthane (variable selon niveau de pollution) - 0,00015%
  • Krypton - 0,00010%
  • Hydrogène - 0,00005%
  • Dioxyde de soufre (variable selon niveau de pollution) - 0,00001%
  • Dioxyde d'azote (variable selon niveau de pollution) - 0,00001%
  • Xénon - 0,000008%
  • Ozone (variable selon niveau de pollution) - 0,000002%
  • Vapeur d'eau - 0,1%
  • particules à caractère biologique (pollens, bactéries, spores, insectes...)
  • particules à caractère minéral (sable fin,poussières du sol, poussières volcaniques...)

Il existe des relations évidentes entre émission de polluants et concentrations des polluants dans l'air ambiant. Cependant , il n'est pas possible d'établir une relation simple et précise entre émissions et concentrations ni même avec les effets possibles sur l'homme, les végétaux, les matériaux, car de nombreux phénomènes physico-chimiques complexes interviennent ainsi que de nombreuses causes extérieures à la pollution atmosphérique.

Inventaire des émissions de polluants dans l'air

Plutôt que d'aller chercher au-delà de nous, les polluants potentiels du type cheminée, industrie et pesticides divers, je vous invite à regarder vos voitures.

Les dérivés d'oxygène du soufre - SO2
  • SO2 est un gaz incolore à l'odeur irritante. Sa densité est de 2,26. Il est très soluble dans l'eau
    en formant de l'acide sulfurique. SO2 intervient dans les phénomènes de pollution acide.
  • Les dérivés oxygénés du soufre proviennent, pour la plupart, de la combustion des combustibles fossiles solides et liquides (fuel, gasoil, charbon...) qui contiennent des teneurs variables en soufre. Les plus gros émetteurs de SO2 sont les centrales thermiques, les raffineries.
Les dérivés oxygénés de l'azote - Nox
  • No est un gaz incolore et peu soluble. NO2 est un gaz de couleur rousse, odorant et de densité 1,58. A l'émission d'une installation de combustion ou d'un moteur, les Nox sont principalement formés de NO. Mais le NO est un gaz réducteur. Il se transforme rapidement en NO2 en présence de l'oxygène de l'air.
  • Le trafic routier est le principal émetteur de Nox.
  • N2O (oxyde nitreux) intervient dans l'effet de serre. La principale source d'émissions de N2O est l'usage des engrais (processus de nitrification résultant de l'oxydation des produits azotés).
Les composés organiques volatils (COV)
  • Les COV regroupent une multitude de substances d'une extrême diversité et d'une grande complexité. Ils sont de natures chimiques très variées. La composition élémentaire des COV est très diversifiée : C ,H ,O, N, P ,Cl , F…On peut citer les hydrocarbures, les composés oxygénés, les composés nitrés, les composés chlorés, le méthane ...
  • Les COV sont émis par la combustion des chaudières et moteurs.
Les dérivés oxygénés du carbone
  • Le monoxyde de carbone est essentiellement issu des combustions. Le CO est lié à la combustion incomplète des combustibles. Le transport représente 55% de ces émissions. C'est un gaz incolore et inodore.
  • Le CO2 a la propriété d'absorber le rayonnement IR produit par le sol terrestre et contribue à l'effet de serre. Le trafic routier représente 35% des émissions nettes de CO2.
Les composés halogénés avec du chlore ou du fluor
  • L'acide chlorhydrique est essentiellement produit par les unités d'incinération des ordures ménagères (chlore présent dans les plastiques PVC) et par la combustion du charbon. HCl est un gaz très soluble.
  • Le fluor est surtout émis par la première fusion de l'aluminium.
Les poussières
  • Les poussières constituent un ensemble complexe de substances organiques ou minérales. Leur composition chimique est très variée en raison de la multiplicité des sources.
  • Les poussières sont d'origine naturelle (érosion des sols, volcanisme) et d'origine anthropique (combustions, procédés industriels, manutention de produits pulvérulents...).
  • Les transports routiers représentent environ 42% des émissions en 1994.
Les métaux lourds 

On classe les éléments dont la masse volumique est supérieure à 5g/cm3 dans les métaux lourds. Mais la notion de métal lourd est également associée à la notion de toxicité, de telle sorte que des éléments légers mais toxiques, peuvent y être inclus. C'est le cas de l'aluminium, du béryllium. Les principaux métaux sont le plomb (cause de saturnisle), le mercure, le cadmium, ...

Autres polluants
  • Ammoniac (NH3) ; la principale source est liée à l'élevage et à la production de fumier (78% des émissions totales).
  • Hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) ; liés à certains phénomènes de combustion, certains sont très cancérigènes.
  • Dioxines et furannes ; ces produits sont solides à températures ambiantes, très stables thermiquement (détruit à plus de 1000°C), non volatiles, fortement rémanent dans l'environnement, liposolubles (cette propriété est mise à profit dans leur usage comme insecticide). Ses caractéristiques entraînent la remontée progressive jusqu'à l'homme via la chaîne alimentaire.
  • Benzène ; il est surtout connu dans le domaine de l'hygiène industrielle mais il est également présent dans les carburants automobiles.

Effets des polluants sur la santé

Les polluants peuvent agir au niveau de la peau (allergie), des muqueuses, des alvéoles pulmonaires, des organes (véhiculé par le sang).

  • SO2 et poussières : Ce sont des particules dont le diamètre est situé entre 0,01 et 5 microns qui sont le plus susceptible de s'accumuler dans les poumons profond.
  • NO - NO2 : NO2 est toxique et pénètre profondément dans les poumons, il provoque une hyper réactivité bronchique chez les personnes asthmatiques ainsi qu'un accroissement de la sensibilité bronchique chez les enfants. NO réduit le pouvoir oxygénateur du sang.
  • COV : certains composés organiques tels que les aromatiques, les oléfines provoquent des irritations des yeux. Les aldéhydes sont de puissants irritants des muqueuses. Le benzène est cancérigène. Les HAP ont un pouvoir cancérigène et mutagène.
  • CO : a un effet asphyxiant à forte concentration. Il se fixe sur l'hémoglobine du sang et le phénomène est irréversible.
  • Ozone : est un oxydant puissant. C'est un irritant des yeux et des poumons à partir d'une certaine densité. Il provoque une altération de la fonction pulmonaire chez les enfants et les personnes asthmatiques.

Conséquences sur la nature et équilibre planétaire

la terre

Pollution acide

La pollution acide est liée aux polluants acides (SO2, Nox, HCl) mais aussi à l'ammoniac, émis par les activités humaines qui retombent en partie à proximité des sources comme à des milliers de kilomètres. Ces polluants se déversent sous forme de retombées sèches ou humides.

L'acidification de l'atmosphère est connue dans les zones urbaines ou industrielles sous le nom de 'smog acide' ou smog londonien. Certaines pluies ont un pH compris entre 3 ou 4 alors que l'acidité naturelle de l'eau de pluie est de 5,6.

Les retombés acides joue un rôle important dans l'acidification des lacs et sur dépérissement des forêts.

Pollution photochimique

En atmosphère 'propre', l'ozone est peu abondant. En présence de COV, un ensemble complexe de réactions se met en route et conduit à l'accumulation d'ozone.

L'ozone est un gaz oxydant. Il pénètre dans l'appareil respiratoire. Il agresse les muqueuses respiratoires et les yeux. Plusieurs manifestations peuvent être provoquées : toux, inconfort thoracique, gêne douloureuse en cas d'inspiration profonde mais aussi essoufflement, irritation nasale, oculaire et de la gorge.

L'ozone peut perturber l'activité photosynthétique des plantes et altérer leur résistance. Des études montrent que la productivité des cultures diminue avec la présence d'ozone.

Au niveau global, la concentration d'ozone augmente. Sur les 20 dernières années, on constate une augmentation de 1 à 2% par an, ceci est considérable quand on sait que l'ozone est également impliqué dans l'effet de serre.

L'ozone stratosphérique

L'ozone est le composé prépondérant dans la haute atmosphère à une altitude de 25km, 90% de l'ozone est concentré dans la stratosphère. L'ozone stratosphérique est qualifié de bon ozone car il absorbe le rayonnement UV solaire et nous préserve ainsi contre le risque de cancer cutané. Il préserve également l'activité photosynthétique des plantes.

Un phénomène d'appauvrissement de la stratosphère en ozone a été mis en évidence à partir des années 1980, notamment par l'observation du 'trou' d'ozone au-dessus de l'antarctique au sortir de l'hiver austral. Selon l'organisation mondiale de la météorologie, la couche d'ozone a diminué de 2,5% entre 1978 et 1988. La tendance actuelle est à une décroissance de -0,1 à -0,5% par an. Cette baisse de concentration pourrait avoir des répercussions climatiques et biologiques (inhibition de l'activité photosynthétique des plantes, augmentation des cancers de la peau).

Selon des informations de la NASA, le trou en 1998 a atteint une surface de 26 millions de kilomètres carrés, ce qui correspond à la superficie de l'Amérique du Nord.

Une forte corrélation entre le déficit en ozone et la concentration en ClO à été mise en évidence. La présence des radicaux Cl et ClO dans la stratosphère est liée à l'émission naturelle de chlorure de méthylène par les océans et aux chloro-fluoro-carbures (CFC) émis par les activités humaines. Les CFC sont des molécules très stables. Ces molécules sont transportées dans la stratosphère où elles libèrent le chlore et perturbent l 'équilibre naturel régissant la présence d'ozone à cette altitude.

Augmentation de l'effet de serre

La terre reçoit une certaine partie du rayonnement solaire sous forme de rayonnement visible. Le sol absorbe environ 50% de cette énergie incidente dont l'autre portion a été absorbée par l'atmosphère (20%) ou réfléchie par les nuages et par les surfaces claires du sol telles que les déserts et les glaciers (30%). La surface terrestre ré-émet cette énergie reçue sous forme de rayonnement infra rouge.

L'effet de serre est lié à l'absorption des rayonnements IR par des composés présents dans l'atmosphère de façon naturelle tels que CO2, CH4, H2O, O3, N2O. Le rayonnement IR n'est pas renvoyé vers l'espace mais ré-émis vers la surface terrestre. Ces composés engendrent donc un effet de serre naturel. Si l'effet de serre naturel n'existait pas, la température moyenne sur terre serait de -18°C or cette température est de 15°C.

Depuis l'ère industrielle, il y a accroissement des concentrations des gaz à effet de serre tels que CO2 et CH4 et à l'introduction de substances nouvelles telles que CFC. C'est l'augmentation de ces concentrations qui pourrait conduire à un renforcement de l'effet de serre.