Pollution de l'air PDF

Pollution de l’air Chapitre III- Pollution de l'aire I- L’atmosphère et les couches atmosphériques L'atmosphère est une couche gazeuse protectrice de la terre, il composée d'azote (78 %), d'oxygène (21 %) et d’un certain nombre de gaz présents à l'état de tra...

Pollution de l’air Chapitre III- Pollution de l'aire I- L’atmosphère et les couches atmosphériques L'atmosphère est une couche gazeuse protectrice de la terre, il composée d'azote (78 %), d'oxygène (21 %) et d’un certain nombre de gaz présents à l'état de traces, dont l'argon, l'hélium, le dioxyde de carbone, de l'ozone... L’atmosphère est divisée en plusieurs couches telles que la troposphère et la stratosphère. Le profil vertical de température définit la stratification de l'atmosphère. On distingue ainsi: La couche terrestre la troposphère pour les altitudes inferieures a 12 km; Contient touts les êtres vivants; La température y est décroissante jusqu'à -50°C; les principaux phénomènes météorologiques; Contient presque 90% de l’air atmosphérique la stratosphère jusqu'à 50 km d'altitude. La température est d'abord constante puis croît jusqu'à environ 50°C , du fait de l'absorption par l'ozone (O3) et par l'oxygène moléculaire (O2) du rayonnement solaire ultraviolet (UV). L'existence de cette couche d'inversion est une caractéristique essentielle de la Terre; Contient presque 9% de l’air atmosphérique ; la majorité des météorites brullent dans cette couche la mésosphère jusqu'a 80-90 km. La température décroit jusqu'à -100°C (le point Ie plus froid de l'atmosphère), du fait de la raréfaction de l'ozone et de l'oxygène; ;Contient presque 1% de l’air atmosphérique la thermosphère puis l'ionosphère (jusqu'à environ 150 km).La température augmente et devient fortement dépendants de l'activité solaire (T> 500°C). Les rayonnements UV dissocient N2 et 02 et ionisent les molécules. L'air devient un gaz raréfie ( moins que 0.1% de l'air) : la densité est ainsi de l'ordre de 1019 molécules m-3 à 100 km contre 1025 molécules m-3 au niveau de la mer; Au-delà de l'ionosphère, la force d'attraction de la Terre est négligeable et dans l'exosphère (au-delà de 400 à 500km), l'hydrogène atomique peut s'échapper vers l'espace. II- Importance de l‘air pour les êtres vivants L’atmosphère protège la vie sur terre : elle absorbe le rayonnement solaire ultraviolet ; elle réchauffe la surface de la terre par la rétention de chaleur (effet de serre) ; elle réduit les écarts de température entre le jour et la nuit. L’air contient un gaz indispensable à la vie : le dioxygène (O2). Dr. ANANA Hayet Page 1  Pollution de l’air La photosynthèse permet aux végétaux de créer de l’énergie à partir de la lumière et de l’air ambiant. Lorsqu’un végétal reçoit de la lumière, il absorbe le dioxyde de carbone (CO2) présent dans l’air et rejette du dioxygène (O2). III- Définition de la pollution de l’air et sources de pollution de l’air La pollution de l'air signifie la présence indésirable d'impuretés (polluants), ou l'élévation anomale de la proportion de certains constituants de l'atmosphère. Les sources anthropiques c’est-à-dire dues aux activités humaines sont principalement : les installations fixes de combustion (centrales thermiques, chaudières et fours industriels, installations de chauffage urbains et domestiques)… ; le trafic routier et aérien, source de pollution diffuse ; l’incinération des déchets ; les installations industrielles et artisanales (métallurgie, sidérurgie, raffineries, pétrochimie, cimenteries, chimie) ; l’agriculture et l’élevage. Plusieurs substances émises par des sources naturelles peuvent s’ajouter ou réagir avec les polluants primaires émis par les sources anthropiques. En particulier ce sont : des composés du soufre dont le dioxyde de soufre rejetés par les volcans, les océans ou produits par les feux de forêt et la décomposition biologique ; des oxydes d’azote émis par les volcans, les océans, la décomposition biologique et les éclairs ; des particules en suspension (aérosols) émises par les volcans, les embruns marins, l’érosion éolienne, la pollinisation, les feux de forêt ; des composés organiques comme les terpènes, l’isoprène, produits par la végétation ; des éléments radioactifs provenant de l’écorce terrestre dont le radon. De très nombreuses réactions chimiques avec des vitesses souvent très différentes ont lieu dans l’atmosphère. Elles sont généralement initiées par action de la lumière visible et des rayons ultraviolets sur des polluants primaires. Elles conduisent soit à des radicaux très réactifs soit à de nouvelles espèces énergétiques pouvant à leur Noter que: tour être dissociées ou entrer en réactions (polluants secondaires). Dr. ANANA Hayet Page 2  Pollution de l’air IV- Dangers de la pollution de l’air La pollution de l’air touche tout le monde et tous les secteurs : les animaux, les cultures, les villes, les forêts, les écosystèmes aquatiques… Ces dernières années, nous nous sommes pourtant intéressés à deux domaines en particulier, qui subissent les nombreuses conséquences néfastes de la pollution de l’air : l’environnement et la santé humaine. A- Sur l’environnement L’air pollué, flottant à la surface de la terre, est emporté par le vent et la pluie. Les nuages et les températures élevées contribuent également à disperser la pollution pour atteindre de très grandes distances depuis son point d’origine. La pollution de l’air a un impact majeur sur le processus d’évolution des plantes en empêchant la photosynthèse dans de nombreux cas, avec de graves conséquences sur la purification de l’air que nous respirons. L’accumulation de gaz dans l’atmosphère génère également des problèmes environnementaux aux conséquences tristement connues : pluies acides, diminution de la couche d’ozone, réchauffement climatique, effet de serre… La concentration de ces gaz dans l’atmosphère, principalement le dioxyde de carbone, augmente en moyenne de 1% par an. Ce phénomène est due aux propriétés que possèdent certains gaz (dioxyde de carbone, méthane, oxyde nitreux, ozone et chlorofluorocarbones) d’emprisonner la chaleur du soleil dans l’atmosphère, l’empêchant de retourner dans l’espace après avoir été réfléchie par la Terre. B- Sur la santé humaine Notre exposition continue à ces polluants atmosphériques est responsable de la détérioration de la santé humaine. La pollution de l’air peut notamment causer des problèmes cardiovasculaires, des allergies, des crises d’asthme, des conjonctivites, des maladies des bronches, des cancers du poumon ou de la peau, des problèmes de vision, des maladies du sang, des problèmes dans le développement mental de l’enfant, entre autres. Les personnes les plus vulnérables sont les enfants, les personnes âgées, les femmes enceintes et les malades. C’est ainsi que certains scientifiques ont pu établir une relation directe entre l’augmentation des particules polluantes dans les villes et l’épaississement de la paroi interne des artères ou athérosclérose. De nombreuses études ont également mis en évidence que les groupes de personnes vivant à proximité des zones urbaines à forte circulation, présentent davantage de problèmes respiratoires que la moyenne et ont plus de probabilité de développer des Dr. ANANA Hayet Page 3  Pollution de l’air maladies. Les cas d’enfants atteints de bronchite et de développement pulmonaire lent sont beaucoup plus nombreux dans les grandes villes. IV-1-Les pluies « acides » "Les pluies acides" est un terme utilisé pour décrire toute forme de précipitation acide (pluies, neige, grêles, brouillard). Le dioxyde de soufre et les oxydes d’azote sont les principales causes des pluies acides. Ces polluants s’oxydent et transformées par contact avec la vapeur d’eau dans l’air pour former de l’acide sulfurique et de l’acide nitrique, ou des sels. On les retrouve dans les nuages et les précipitations parfois à des milliers de kilomètres de leur point d’émission, (pollution transfrontière à longue distance). Ceci concoure à des dépôts acides et à l’acidification accrue des pluies par rapport à celles résultant de la seule présence de gaz carbonique dans l’air (qui fait que le pH "naturel" d’une pluie est toujours acide, de l’ordre de 5,6). CO2 + H2O → H2CO2 NO2 + H2O → HCO3 SO2 + H2O → H2SO4 L’acidité de la pluie a un impact sur tout ce qu’elle touche. La flore est généralement la plus impactée puisque la plus exposée : les pluies acides tuent de nombreuses espèces, en rendent d’autres stériles et affaiblissent les dernières. Elles favorisent ainsi l’apparition de maladies chez les survivantes ou les rendent fragiles aux attaques d’insectes et de champignons. La dégradation de la Forêt-Noire, en Allemagne, serait en partie due aux pluies acides. Quant aux sols, appauvris et décapés, ils produisent moins et moins bien, perturbant l’agriculture, l’horticulture et le développement végétal en général. Les pluies acides polluent les eaux dans lesquelles elles retombent, en particulier les lacs et les rivières. Elles les rendent toxiques, déséquilibrant tout l’écosystème alentour, des poissons qui y vivent, aux arbres qui les bordent en passant par les animaux qui y boivent. Certains lacs ont vu disparaître toutes les espèces aquatiques qui les peuplaient. Aux Etats- Unis, les pluies acides ont provoqué l’érosion de roches calcaires qui, en se dissolvant dans les rivières, ont provoqué l’extrême inverse : le pH de l’eau a augmenté et compliqué sa conversion en eau potable. La faune subit à la fois l’acidification des eaux, l’appauvrissement des sols et l’affaiblissement de la flore. Si les espèces aquatiques sont directement impactées, les autres peuvent faire face à une diminution de leurs ressources alimentaires en qualité ou en quantité, ainsi qu’à une transformation de leur habitat ou de leur écosystème. Dr. ANANA Hayet Page 4  Pollution de l’air Les bâtiments sont également dégradés par les pluies acides, qui provoquent l’érosion du calcaire et la corrosion des métaux. De nombreux monuments célèbres, du Taj Mahal au Colisée, subissent les effets de l’acidité atmosphérique. IV-2- Dangers de la pollution de l’air sur la couche d’ozone Les causes de la destruction de la couche d'ozone sont multiples. Certaines réactions chimiques sont responsables de sa dégradation. C'est le cas par exemple de composés chlorés qui réagissent avec les rayons solaires et empêchent alors la formation d'ozone. Les substances à l'origine de la perdition d'ozone stratosphérique sont des halocarbures. Ils s'agit de composés halogénés synthétiques, c'est-à-dire qu'ils ne sont pas produits par la nature (chlore, brome, iode et fluor). Ils regroupent toutes les Substances Appauvrissant la Couche d'Ozone (SAO ou SACO), soit : les chlorofluorocarbures (CFC), les hydrochlorofluorocarbures (HCFC), les bromofluorocarbures (aussi appelés halons), le méthylchloroforme (1,1,1-trichloroéthane), le tétrachlorométhane ou tétrachlorure de carbone (CCl4), le bromure de méthyle (CH3Br), Ainsi que les substances de remplacement des SAO, soit : les hydrofluorocarbures (HFC), les perfluorocarbures (PFC). Les ChloroFluoroCarbones (CFC) sont des molécules composées de carbone, de fluor et de chlore. Ces molécules furent utilisées (notamment en remplacement d'hydrocarbures inflammables) car elles restent très stables et ne présentent donc aucune toxicité chimique pour l'homme. Leurs propriétés physico-chimiques très intéressantes expliquent pourquoi on les a utilisées très largement dans un grand nombre de processus industriels et de produits de consommation : liquide de refroidissement dans les systèmes frigorifiques (domestiques, industriels et commerciaux) et les conditionnements d'air solvant et gaz propulseur dans les aérosols solvant pour le nettoyage d'appareils mécaniques et électroniques agent gonflant pour la production de mousses plastiques Les halons, contenant du brome, ont été utilisés notamment comme produits extincteurs dans la lutte contre les incendies A ces deux catégories de composés sont venues s'ajouter d'autres substances, également impliquées dans la dégradation de la couche d'ozone : Dr. ANANA Hayet Page 5  Pollution de l’air des solvants chlorés : le trichloréthane et le tétrachlorure de carbone le bromure de méthyle, un pesticide utilisé en horticulture. Son utilisation à des fins de quarantaine et de traitement avant expédition est encore autorisée en Europe afin de garantir l'absence d'organismes nuisibles dans les cultures commerciales, dans la mesure où des solutions de remplacement pour cette utilisation spécifique tardent à être développées. les HCFC, HydroChloroFluoroCarbones et les HFC, HydroFluoroCarbones développés par l'industrie pour remplacer les CFC dans la plupart de leurs applications. Ils contiennent de l'hydrogène, ce qui provoque leur dégradation plus rapide dans la haute atmosphère. Ils attaquent la couche d'ozone mais moins longtemps que les CFC. Par contre, ils contribuent à accroître "l'effet de serre", un autre problème écologique très préoccupant. En se décomposant sous l'action de la lumière, ces composés libèrent le chlore qui casse alors les molécules d'ozone. L'atome de chlore avec une durée de vie pouvant atteindre la centaine d'années, détruira plusieurs milliers de molécules d'ozone avant de disparaître. Figure : Cycle de destruction de l’ozone par le chlore. IV-3 Danger de la disparition de la couche d’ozone sur l’environnement Les conséquences de l’augmentation des doses UV-B au niveau du sol sont nombreuses et variées. Les effets néfastes de l’exposition excessive des organismes vivants et des matériaux aux UV-B ont logiquement fait l’objet de nombreuses études. Ces dernières ont montré que Dr. ANANA Hayet Page 6  Pollution de l’air l'augmentation des UV-B résultant d'une diminution de l'ozone de 10 % conduisait chez l'homme, au niveau mondial, à : une augmentation des cancers de la peau évaluée à 300.000 cas supplémentaires par an, 1,6 à 1,75 millions de nouveaux cas de cataracte chaque année dans le monde. un possible affaiblissement du système immunitaire tant chez les individus à peau claire que foncée, avec comme conséquence une vulnérabilité plus grande aux attaques des maladies infectieuses. Des problèmes de vision pour l'homme. Les animaux sont susceptibles de subir les mêmes effets, en particulier au niveau des yeux. Le rayonnement UV-B est également un frein à la croissance et à la photosynthèse de certaines espèces végétales comme le riz, le maïs, le tournesol… Les effets des UV-B peuvent se faire sentir jusqu'à 20 m en dessous de la surface de l'eau claire où ils endommagent les formes de vie microscopiques comme le plancton, les larves de poisson, les crevettes, les crabes et les algues marines. Le phytoplancton est à la base de la chaîne alimentaire, toute dégradation l’affectant provoque une perte de biomasse pour tous les organismes vivants situés en aval de cette chaîne. L'augmentation de la quantité d’UV-B atteignant la surface de la terre induit des risques accrus de dégradation des bâtiments, bois, plastiques, peintures et emballages dont le vieillissement est accéléré sous l'action de ces rayonnements. V- Solutions proposés Pour améliorer la qualité de l'air, il faut réduire les émissions de polluants atmosphériques. Parmi les options possibles: Pour les déplacements : Privilégier la marche, le vélo et les transports en commun plutôt que la voiture ou le 2 roues. Choisir le covoiturage Entretenir son véhicule, vérifier la pression des pneus Pratiquer l'écoconduite (vitesse souple et réduite, usage modéré de la climatisation…). Acheter un véhicule faiblement émetteur et l'identifier grâce au certificat qualité de l'air, Crit'Air. Pour se chauffer à la maison : Choisir un appareil performant (chaudière à condensation, label Flamme verte...) Isoler son logement et réduire la température Faire entretenir son appareil de chauffage Dr. ANANA Hayet Page 7  Pollution de l’air Utiliser un combustible de qualité (bois sec et non traité) Au jardin : ne pas brûler ses déchets verts à l'air libre ou dans des incinérateurs (c'est interdit). Opter plutôt pour le compostage, le paillage ou le broyage, les apporter en déchèterie ou les jeter lors des collectes dédiées dans la ville. Pour les travaux urbains : Utiliser des peintures, des vernis et des colles émettant moins de polluants. Pour l'industrie : Une des solutions soutenues et préconisées par l’Organisation Mondiale pour la Protection de l’Environnement (OMPE) est de mettre en place des absorbeurs de CO2 sur la planète. Ces derniers permettraient, en agissant comme des filtres, de diminuer l’excès des gaz toxiques et polluants dans l’air (CO, CO2, méthane notamment) et micro-particules. Pour le secteur de l'agriculture : l'utilisation des engrais naturelles comme les fumiers et les restes végétales, et l'attaques biologique des insectes et des plantes néfastes au lieu des pesticides et des herbicides. Figure 3: lutte contre la pollution atmosphérique. Dr. ANANA Hayet Page 8