• la pollution de l'air:definition

                 
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    La pollution de l'air : définition

    Une prise de conscience récente

    boulevard périphérique à ParisBoulevard périphérique à Paris
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    Dorénavant, les médias relatent quotidiennement les problèmes environnementaux. Les occasions sont malheureusement devenues multiples et la pollution atmosphérique s'impose comme un sujet qui touche de plus en plus les citoyens.

    Car la pollution n'est pas seulement visuelle ou olfactive mais elle entraîne des centaines de milliers voire des millions de morts prématurées. En Asie, la Banque Mondiale estime que plus d'1,5 million de personnes en décèdent chaque année. En Europe, c'est 400 000 personnes !

    A ce titre, les alertes sont nombreuses comme en témoigne la presse : "En Île-de-France AIRPARIF recommande aux personnes à risques (jeunes enfants, personnes asthmatiques ou allergiques, insuffisants respiratoires chroniques, personnes âgées... ) d'éviter toute activité physique intense et de respecter scrupuleusement les traitements médicaux en cours" (TF1, le 18 juillet 1999) ; "La pollution atmosphérique s'est aggravée en Île-de-France : Tous les éléments étaient conjugués pour que des pics de pollution atmosphérique soient à nouveau enregistrés (...) une météo défavorable, avec du soleil et un vent faible, une circulation routière très intense" (Le Monde, le 30 juillet 1999).

    Ces deux extraits de presse écrite et de journal télévisé rendent compte des quatre composantes de la pollution atmosphérique :

    • celle-ci est nuisible à la santé des personnes sensibles et vulnérables,
    • les activités sportives leur sont déconseillées,
    • elle se traduit par des " pics " lors de situations météorologiques anticycloniques,
    • elle émane majoritairement du trafic routier.

    L'état de la qualité de l'air en Île-de-France est donnée par le réseau de surveillance AIRPARIF.

    Ces informations et ces préoccupations relativement récentes (elles datent d'une trentaine d'années environ) attestent du renforcement des réseaux de mesures de la pollution atmosphérique et expliquent les agitations politiques et gouvernementales.
    La journée annuelle "En ville sans ma voiture" dont les avantages ne sont pas perçus unanimement en est un exemple tout comme les efforts très récents des constructeurs automobiles qui nous proposent enfin des moteurs alternatifs (hybrides, électriques...). Tandis que la loi sur l'air et l'utilisation rationnelle de l'énergie fut promulguée fin 1996, la même année les programmes PRIMEQUAL (qui a pour objectif de dresser un état des connaissances sur les différents aspects de la pollution atmosphérique) et PREDIT (focalisé sur la pollution des transports terrestres) se sont associés sous le terme PRIMEQUAL-PREDIT, programme national de recherche pour une meilleure qualité de l'air à l'échelle locale. Ceci, afin de maintenir la cohérence de toutes les recherches menées dans le domaine de la pollution de l'air urbain. De plus, l'année 1999 a vu apparaître les Plans Régionaux pour la Qualité de l'Air (PRQA) qui répertorient sur une échelle régionale les principaux polluants atmosphériques et l'évolution des sources d'émissions.

    Définition et composition de l'air

    L'air demeure un élément fondamental et indispensable pour les êtres vivants. Ainsi, chaque jour, nous inspirons environ 20 m3 d'air. Celui-ci se compose originellement d'un ensemble de gaz et de particules dont la présence et les concentrations sont telles que la vie est possible, ce qui reste pour l'instant un cas unique dans l'ensemble des planètes connues.

    Composition de l'air sec. Source : GUYOT, 1997
    Gaz constituants Concentration volumique (%)
    Gaz principaux
    Azote (N2) 78,09
    Oxygène (02) 20,95
    Argon (A) 0,93
    Anhydride carbonique (C02) 0,035
    Gaz traces
    Néon (Ne) 1,8.10-3
    Helium (He) 5,24.10-4
    Methane (CH4) 1,7.10-4
    Krypton (Kr) 1,0.10-4
    Hydrogène (H2) 5,0.10-5
    Xénon (Xe)  8,0.10-6
    Ozone (03) 1,0.10-6
    Oxyde nitreux (N20) 3,1.10-8
    Radon (Rn)  6,0.10-18

    L'air, un milieu dynamique perturbé

    La connaissance exhaustive de la composition de l'air reste hors de portée. C'est en effet un milieu dynamique : ses multiples constituants sont en perpétuelle transformation, par suite des conditions météorologiques, des flux atmosphériques et des réactions chimiques. Ainsi, les variations temporelles sont considérables.
    Et, depuis la formation de la Terre, le système climatique a continuellement évolué, conséquence de phénomènes naturels (astronomiques, géologiques et biologiques notamment) évoluant sur de longues périodes de dizaines de milliers d'années voire davantage. Pourtant, même si des événements d'origine naturelle peuvent induire des changements brutaux dans la composition de cet équilibre atmosphérique (comme en témoignent les éruptions volcaniques et les collisions avec des météorites), depuis le début de l'ère industrielle, il y a 200 à 250 ans, les sociétés humaines perturbent sensiblement l'atmosphère et le climat sur un pas de temps beaucoup plus court.

    En effet, nous introduisons de plus en plus d'éléments chimiques nocifs pour la santé dans l'air que nous respirons, et ceci dans des quantités telles que la biosphère peine à les "digérer".
    La pollution atmosphérique signifie donc la présence indésirable d'impuretés ou l'élévation "anormale" de la proportion de certains constituants de l'atmosphère. La loi sur l'air et l'utilisation rationnelle de l'énergie (dite loi Lepage) du 30 décembre 1996 propose une définition : "Constitue une pollution atmosphérique au sens de la présente loi l'introduction par l'homme, directement ou indirectement, dans l'atmosphère et les espaces clos, de substances ayant des conséquences préjudiciables de nature à mettre en danger la santé humaine, à nuire aux ressources biologiques et aux écosystèmes, à influer sur les changements climatiques, à détériorer les biens matériels, à provoquer des nuisances olfactives excessives."

    Les conséquences de la pollution de l'air

    Trois conséquences majeures en découlent :

    • l'accentuation de pathologies respiratoires,
    • l'appauvrissement des écosystèmes,
    • ainsi qu'une modification des systèmes climatiques à différentes échelles (planétaire à locale).

    C'est pourquoi, en France, la loi sur l'air et l'utilisation rationnelle de l'énergie est à l'origine de trois plans régionaux :

    • le plan régional pour la qualité de l'air présenté en 1999 (PRQA).
    • le plan de protection de l'atmosphère (PPA).
    • le plan de déplacement urbain (PDU) présenté en 1999, actuellement en révision

    Chacun de ces plans tente d'exposer et de mieux comprendre les composantes de la pollution atmosphérique afin d'y remédier suivant des objectifs propres par des propositions et des décisions. Ainsi, "pour être durable, la ville se doit de conjuguer densité urbaine et circulation douce, qualité urbanistique et transport en commun." (PRQA, 1999).
    De plus, le Plan Climat 2004-2012, annoncé le 22 juillet 2004 par le Gouvernement, devrait permettre à la France de remplir son engagement au titre du protocole de Kyoto (émissions de gaz à effet de serre en 2008-2012 au même niveau qu'en 1990).

    La distribution verticale de la pollution atmosphérique

    La partie de l'atmosphère concernée par les problèmes de pollution comprend la troposphère (du sol jusqu'à 8 à 15 km d'altitude suivant la latitude) et la stratosphère (entre 15 et 50 km d'altitude). En effet, les émissions de polluants à durée de vie supérieure à 5 ans environ peuvent atteindre la stratosphère. La concentration et/ou la dispersion des polluants dépendent ensuite en général des conditions météorologiques.

    Les sources de la pollution atmosphérique

    Nous insisterons ici exclusivement sur les sources anthropiques (c'est à dire liées aux activtés humaines) de la pollution.
    En effet, bien que non négligeables, les sources naturelles qui modifient la composition de l'atmosphère (éruptions volcaniques, embruns marins, poussières extra-terrestres, pollens, spores, bactéries, respiration des êtres vivants et décompositions naturelles) ne s'intègrent que timidement dans les préoccupations actuelles sur la pollution de l'air. Ceci s'explique logiquement par la place de plus en plus importante qu'occupent les activités humaines en tant qu'émettrices de polluants, sur des échelles temporelles réduites et aux conséquences significatives sur notre santé et notre environnement.

    Les gaz et les particules solides

    Les principales substances polluant l'atmosphère peuvent se répartir schématiquement en deux groupes : les gaz et les particules solides (poussières, fumées). On estime que les gaz représentent 90 % des masses globales de polluants rejetées dans l'air et les particules les 10% restants. (Encyclopædia Universalis, 1998)

    Origines de la pollution atmosphérique

    La pollution de l'air est la résultante de multiples facteurs : croissance de la consommation d'énergie, développement des industries extractives, métallurgiques et chimiques, de la circulation routière et aérienne, de l'incinération des ordures ménagères, des déchets industriels, etc. Ainsi, la production et l'utilisation d'énergie en sont les principaux moteurs.
    La pollution atmosphérique sévit surtout en milieu urbanisé et dans les zones d'activités, non seulement par suite de la concentration des industries et des foyers domestiques, mais aussi à cause de la circulation des véhicules à moteur. L'étalement des grandes agglomérations a pour corollaire des besoins en transports toujours plus nombreux.
    Mentionnons également les feux de végétation tropicale issus de la culture sur brûlis, qui dégagent de la suie, du dioxyde de carbone, du monoxyde de carbone, des hydrocarbures, du monoxyde d'azote et du dioxyde d'azote. Cette pollution reste encore une des plus importantes. Elle est même bien visible sur l'imagerie satellitaire. Cependant, elle concerne peu directement les pays riches.

    La pollution atmosphérique : composants et processus Ce phénomène de pollution atmosphérique reste donc complexe et ce schéma résume l'ensemble des paramètres et processus qui y concourent.
    Crédit : notre-planete.info d'après : G. THIBAUT, 1998

    La pollution émane donc de sources variées qui rejettent des polluants dits primaires. Puis, au contact les uns des autres, par synergie et réactions chimiques avec d'autres composants de l'atmosphère, ces "précurseurs" engendrent des polluants dits secondaires, même à forte dilution, qui sont très toxiques.
    "Ainsi, l'anhydride sulfureux (SO2) va s'oxyder dans l'air en SO3, lequel, à son tour, donnera, avec la vapeur d'eau, de l'acide sulfurique. Il contribuera ainsi, de façon déterminante, avec l'acide nitrique formé à partir des oxydes d'azote, à l'apparition du phénomène des pluies acides, véritable fléau qui sévit dans les pays industrialisés." (Encyclopædia Universalis, 1998). Ceci n'est qu'un exemple qui illustre la complexité du phénomène et les conséquences d'une simple pollution primaire. Dans ces conditions, les spécialistes éprouvent davantage de difficultés à caractériser les émetteurs en amont d'une pollution, ce qui ralentit de surcroît les prises de décision. En fait, la prévention des risques ne semble pas encore acquise par nos sociétés qui réagissent plutôt lorsqu'un événement environnemental parfois tragique survient, comme en témoignent les catastrophes écologiques récentes.

    La boulimie énergétique des pays industrialisés

    A tous les stades de l'activité humaine, c'est l'usage des hydrocarbures fossiles et du charbon, qui demeurent au premier rang des sources de contamination de l'environnement.
    L'extraction et la combustion de produits pétroliers s'accompagnent d'innombrables pollutions : marées noires, raffinage qui salissent les eaux continentales, de même que les vidanges "sauvages" et autres usages dispersifs des hydrocarbures.
    De surcroît, leur combustion libère dans l'atmosphère divers polluants gazeux (gaz carbonique, oxyde de carbone, de soufre, d'azote, hydrocarbures imbrûlés, dérivés du plomb utilisés comme additifs dans les essences, etc.).
    La boulimie énergétique propre aux pays industrialisés s'accompagne d'une contamination sans cesse accrue de l'air, des eaux continentales, de l'océan et même des sols par les innombrables substances polluantes produites par les combustions.

    Les pollutions planétaires

    Elles affectent l'ensemble des équilibres planétaires, mais présentent parfois de fortes hétérogénéités zonales. Elles se manifestent sur des pas de temps longs (pluri annuel, décennal, séculaire...).

    La destruction de l'ozone atmosphérique

    Cette fine couche agit comme un filtre en absorbant le rayonnement ultraviolet solaire nuisible aux êtres vivants (UV-B). Or, depuis la fin des années soixante-dix, elle est attaquée par les CFC et les halons, ceci dans la plupart des régions de la planète (sauf les régions tropicales). Les fluorures sont notamment rejetés dans l'air par diverses industries, surtout celle de l'électrochimie de l'alumine.

    Lire notre dossier sur le trou dans la couche d'ozone.

    L'effet de serre

    Circulation automobileLa circulation automobile amplifie l'effet de serre
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    Ce phénomène naturel de piégeage par l'atmosphère de la fraction du rayonnement solaire ré-émis par la Terre est amplifié par les rejets excessifs de gaz à effet de serre comme le dioxyde de carbone, le méthane, le protoxyde d'azote...
    A la fin du XIXème siècle, l'atmosphère contenait environ 235 Gt de carbone. A partir de 1970, la combustion d'énergies fossiles a émis 4,5 Gt de carbone par an, 6 Gt en 1990 et 8 Gt actuellement.
    En conséquence, on observe une croissance continue de la teneur de l'air en CO2, au rythme actuel de 1,5 ppm par an. Les mesures effectuées à l'observatoire de Mauna Loa (Hawaii) et l'étude des bulles d'air emprisonnées dans les calottes polaires, montrent que la concentration est passée d'environ 270 ppm dans les années 1850 (début de la civilisation industrielle) à 380 ppm en 2005. La civilisation technologique a donc déjà perturbé le cycle du carbone à l'échelle globale. En outre, cette augmentation de la teneur en CO2 atmosphérique est susceptible de provoquer d'importantes modifications climatiques. Tout accroissement de sa concentration atmosphérique induit automatiquement un réchauffement des basses couches de la troposphère (Encyclopaedia Universalis, 1998).
    Ce qui devrait perturber les systèmes climatiques comme en témoignent peut-être déjà les multiples catastrophes "naturelles" et les anomalies météorologiques des dernières années, à travers le monde.

    Les aérosols

    L'atmosphère contient de toutes petites particules solides ou liquides en suspension, appelées aérosols. Ce sont des particules insédimentables car elles ne peuvent pas se déposer sur le sol sous l'effet de la gravitation. Leur taille varie de quelques nanomètres à presque 100 microns, soit l'épaisseur d'un cheveu.
    En moyenne globale, environ trois milliards de tonnes d'aérosols sont émis chaque année par une multiplicité de sources à la fois naturelles (cendres volcaniques, poussières désertiques, embruns marins) et humaines (fumées d'industrie, gaz d'échappement, poussières issues de feux agricoles), ce qui induit une très grande diversité de leurs propriétés.
    Dans la stratosphère, les aérosols, principalement d'origine volcanique, sont rares mais ils peuvent résider plusieurs années. Dans la basse troposphère, où ils sont en général beaucoup plus abondants, les aérosols séjournent quelques jours seulement, cette durée variant essentiellement selon les précipitations (CNES,04/2006).

    Entre janvier et mars 1999 une équipe de 150 scientifiques de différentes nationalités conduite par le prix Nobel de Chimie P.CRUTZEN et par V.RAMANATHAN de l'Institut océanographique Scripps de San Diego a mis en évidence la présence d'un nuage de pollution qui s'étend sur prés de 10 millions de km2 au-dessus de l'océan Indien ! Il s'agit en fait d'un nuage de pollution de 3 kilomètres d'épaisseur comprenant particules en suspension, suies, aérosols et composés chimiques qui ne persistent qu'à cause des activités humaines (feux de forêts, combustion des déchets agricoles, des carburants fossiles des véhicules, des industries et des centrales électriques, rejets des millions de fourneaux brûlant du bois notamment). Ce nuage a déjà entraîné la mort prématurée d'une centaine de milliers de personnes et pourrait en toucher jusqu'à trois millions ! Ce type de pollution anthropique sur un espace aussi étendu est un élément relativement nouveau dans les pollutions globales et demeure encore peu médiatisé comparativement au "trou" dans la couche d'ozone et l'effet de serre. Ces émissions peu contrôlées et très polluantes des pays en voie de développement sont susceptibles d'engendrer à l'échelle planétaire des menaces très sérieuses, tout comme les éruptions volcaniques dont les rejets atteignent la tropopause.

    Les pollutions de l'air régionales

    Celles-ci sévissent dans un rayon compris entre 100 et 1 000 kilomètres et exercent leurs effets sur des pas de temps mensuels à pluriannuels.

    La pollution acide

    Ce sont les dépôts acides dus aux émissions anthropiques de dioxyde soufre (SO2) et d'oxydes d'azote (NOx) notamment. Ainsi, le dioxyde de soufre peut se transformer en trioxyde de soufre (SO3) et acide sulfurique (H2SO4) en association avec les particules, à l'origine des fameuses pluies acides.
    "Les pluies acides sont dues d'une part à l'inclusion de gaz et d'aérosols lors de la formation de la gouttelette de brouillard à l'intérieur du nuage (rain-out), et d'autre part à la captation d'aérosols et de gaz lorsque les gouttes de pluie tombent (wash-out), il s'en suit une diminution du PH des précipitations" (K. PAJOT, 1994).
    La combustion dans les centrales électriques thermiques, l'industrie (avec les émanations de l'industrie chimique) et les transports sont les principaux responsables de ce type de pollution.

    Les émissions de SO2 ont été réduites de manière significative en Europe grâce à la législation de l'UE qui exige l'utilisation de technologies d'épuration des émissions et une plus faible teneur en soufre des carburants. 2010 a été la première année où la population urbaine de l'UE n'a pas été exposée à des concentrations de dioxyde de soufre supérieures à la valeur limite de l'UE.

    La pollution photochimique

    smog© C. Magdelaine / notre-planete.info

    Elle est générée dans la troposphère (jusqu'à 12 km d'altitude) sous l'effet du rayonnement solaire qui implique des réactions chimiques avec divers polluants primaires comme les oxydes d'azote (NOx), le monoxyde de carbone (CO) et les Composés Organiques Volatils non-Méthaniques (COVNM). Cette pollution se forme sous certaines conditions climatiques et météorologiques : en été avec une température supérieure à 25°C et sous l'effet du déplacement des masses d'air.
    Le résultat, c'est la formation de composées photo-oxydants dits "secondaires" dont les indicateurs principaux sont le NO2 et l'O3, et dans une moindre mesure le PAN (PéroxyAcétylNitrate).

    Le dioxyde d'azote (NO2)

    Le dioxyde d'azote est un polluant caractéristique du trafic automobile, c'est pourquoi il se concentre le long des voies de circulation.

    En Ile-de-France, l'objectif de qualité (40 mg/m3), devenu en 2010 une valeur limite contraignante, est toujours dépassé dans le cœur dense de l'agglomération et très largement le long du réseau routier principal francilien. Ainsi, en 2009, environ 3,4 millions de Franciliens (dont plus de neuf Parisiens sur dix) étaient potentiellement concernés par un dépassement de l'objectif de qualité annuel...
    Cette situation ne devrait pas s'améliorer du fait de "la généralisation en cours de technologies (filtres à particules) visant à abaisser les niveaux de particules rejetés par les véhicules diesel, majoritaires en France, mais qui induit paradoxalement des rejets accrus de dioxyde d'azote", souligne AirParif.

    Le dioxyde d'azote est une cause majeure d'eutrophisation (croissance excessive des algues et des végétaux dans l'eau) et d'acidification. Il contribue également à la formation de particules et d'ozone. Enfin, la présence de niveaux d'ozone toujours importants favorise elle aussi la formation de dioxyde d'azote à travers la chimie atmosphérique.

    L'ozone (O3)

    Il faut bien distinguer l'ozone présente au niveau de la stratosphère (vers 35 km d'altitude) et qui forme la couche d'ozone et l'ozone troposphérique (entre le sol et 12 km d'altitude). Les échanges verticaux d'ozone entre les basses couches (troposphère) et la haute altitude sont faibles et ne contribuent qu'à une part estimée à 20 à 30% au maximum de l'ozone troposphérique ; le reste se forme à proximité du sol à l'issue de processus complexes (Météo-France).

    Principal composant du "smog", la formation d'ozone troposphérique intervient en présence de chaleur, des rayons ultraviolets du soleil et de polluants atmosphériques : oxydes d'azote (NOx), monoxyde de carbone (CO) et Composés Organiques Volatils (COV) qui proviennent des émissions naturelles des forêts et humaines (automobile, raffinerie, combustion des déchets). Les transports et l'activité industrielle - notamment la production d'électricité - sont les principales activités humaines à l'origine de l'émission de ces composés précurseurs de l'ozone.

    Le réchauffement climatique devrait donc accroître la formation et la concentration d'ozone. De plus, des températures plus élevées entraînent une stagnation de l'air, conduisant l'ozone à rester plus longtemps au même endroit et augmentent par conséquent l'exposition humaine et l'impact sur la santé.

    La présence de l'ozone dans la troposphère a d'abord été attribuée à des transferts dynamiques d'ozone stratosphérique. En fait, les échanges verticaux d'ozone entre les basses couches (troposphère) et la haute altitude sont faibles et ne contribuent qu'à une part estimée à 20 à 30% au maximum de l'ozone troposphérique ; le reste se forme à proximité du sol à l'issue de processus complexes.

    La formation de l'ozone nécessite quelques heures durant lesquelles les masses d'air se déplacent sous l'influence des vents dominants. Cette situation explique pourquoi certaines zones rurales, en particulier celles sous le vent des polluants, sont plus souvent touchées par l'ozone que l'agglomération elle-même. Depuis un siècle, les niveaux de fond planétaires sont en hausse régulière.

    L'exposition à ce polluant est très élevée dans les villes. Ainsi 97 % des habitants des zones urbaines de l'UE ont été exposés en 2010 à des concentrations d'ozone supérieures au niveau de référence de l'OMS (rapport 2012 de l'AEE sur la qualité de l'air - UE).

    Les risques pour la santé

    L'ozone peut être responsable de nombreux effets indésirables sur la santé humaine, notamment des irritations, des crises de toux, une aggravation des crises d'asthme, des maladies pulmonaires chroniques et peut conduire à une mort prématurée. Il s'agit d'un polluant qui affecte la santé de chacun, bien que certains groupes comme les enfants, les personnes âgées, les personnes travaillant à l'extérieur et les sportifs y soient plus sensibles.

    Les risques pour la végétation

    "L'ozone est un gaz très oxydant qui, à des concentrations élevées, a un effet néfaste sur la végétation. Il pénètre dans les feuilles par les stomates (minuscules orifices situés au niveau de l'épiderme des végétaux et servant aux échanges gazeux) et se dégrade instantanément au contact des cellules, entraînant des réactions en chaîne et aboutissant à la mort de celles-ci. Sur les plantes les plus sensibles, les symptômes sont identifiables dans un premier temps par la présence de nécroses foliaires et ensuite par la chute prématurée des feuilles. Ces pertes foliaires entraînent des diminutions de croissance et un affaiblissement des plantes, les rendant plus sensibles aux attaques parasitaires (insectes, champignons) et aux aléas climatiques (sécheresse)." (ONF)

    Les pollutions locales

    Elles s'inscrivent dans des pas de temps assez courts (jour, semaine...) et sur des espaces réduits, depuis les milieux confinés jusqu'à l'échelle d'une agglomération.

    Le dioxyde de soufre ou l'anhydride sulfureux (SO2)

    usine d'incinérationUsine d'incinération
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    Son origine est liée à la présence de soufre, impureté qui est contenue dans presque tous les combustibles fossiles, notamment le fuel et le charbon ; leur combustion oxydant le soufre en oxyde de soufre.
    Les principales sources de ce gaz sont les centrales thermiques, les centres de production de chauffage, et les grosses installations de combustion de l'industrie.
    Les secteurs tertiaire et résidentiel (chauffage individuel ou collectif) constituent le deuxième type d'émetteur, alors que les transports ne représentent qu'une faible part des émissions totales, pour la plupart à cause du trafic diesel. Ainsi, les émissions de dioxyde de soufre sont surtout concentrées en période de chauffe hivernale avec le chauffage au fioul.

    Conséquences sur la santé

    C'est un irritant respiratoire qui agit en synergie avec les particules et se retrouve davantage dans les zones industrielles. C'est le polluant dont l'impact sur l'ensemble des êtres vivants est de loin le plus préoccupant. En effet, il provoque à court terme un accroissement de la morbidité (nombre de personnes souffrant d'une maladie donnée pendant un temps donné dans une population) respiratoire voire à plus long terme, des risques de bronchite chronique.

    Il se transforme rapidement dans l'air en acide sulfurique, très hygroscopique (qui a tendance à absorber l'eau et à former des noyaux de condensation), qui conditionne la formation des smogs acides.
    L'anhydride sulfureux est aussi responsable des pluies acides, en provocant une acidification incessante du PH des précipitations dans l'ensemble des pays industrialisés. Ce qui engendre notamment un dépérissement à vaste échelle des forêts de conifères, et de l'acidification des eaux des lacs situés sur terrains cristallins.
    Les teneurs moyennes annuelles en dioxyde de soufre ont été divisés par 10 en quarante ans environ. En effet, de grand progrès ont été réalisés notamment dans les années soixante-dix sur les émissions industrielles et/ou liées aux rejets de chauffage. Ainsi, la diminution sensible de l'industrialisation de la région, l'utilisation de l'énergie nucléaire pour la production d'électricité au détriment des centrales thermiques, et la prise de mesures techniques et réglementaires, ont eu pour effet de faire nettement diminuer les émissions de dioxyde de soufre. De plus, la diminution sensible du taux de soufre dans le gasoil dès le 1er octobre 1996 (0,05 % au lieu de 0,2 %) a contribué à diminuer encore la part du secteur transport dans les rejets de dioxyde de soufre.

    Les particules en suspension

    La composition des particules qui interviennent dans l'atmosphère reste complexe à déterminer vu qu'elles résultent de mélanges de substances et d'agrégats dont l'origine, la granulométrie et la composition chimique varient en fonction du temps et de l'environnement.
    On peut ainsi y relever du carbone, des composés minéraux d'origine tellurique ou anthropique (métaux, sels, nitrates, sulfates, composés organiques : Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP)). Les sulfates et le carbone restent les constituants principaux des particules. De plus, celles qui sont émises par différentes sources se modifient au cours de leur passage dans l'atmosphère. Par exemple, une particule carbonée d'origine diesel de 0,1 micromètre (µm) peut s'agglomérer avec d'autres particules et s'enrober de nitrates et de sulfates provenant de la transformation chimique des polluants gazeux.
    Elles sont mesurées suivant différentes méthodes : la méthode des Fumées Noires (FN) qui prend en compte les particules carbonées de moins de 5 µm, et les PM qui signifient "Particulate Mater" en anglais, le nombre suivant désignant la taille supérieure en micromètre des particules mesurées (ex. les PM10 rassemblent toutes les particules de moins de 10 µm).
    Enfin, l'évolution quantitative des poussières, montre que depuis 1956, les teneurs annuelles de fumées noires ont diminué de près de 80% pour les sites de pollution urbaine de fond. On observe cependant une certaine stabilité depuis une dizaine d'années avec même une légère augmentation pour l'année 1998. De surcroît, des méthodes de calcul différentes instaurées à partir de 1993 induisent des indices de fumées noires plus faibles de 25% environ par rapport aux années précédentes.

    Les oxydes d'azote (NOx)

    Ils sont constitués du monoxyde d'azote (NO) à 90-95 % environ et du dioxyde d'azote (NO2). Le NO se forme par combinaison de l'azote (N2) et de l'oxygène (O2) de l'air lors de combustions à hautes températures. Il est ensuite rapidement oxydé en NO2 par d'autres polluants atmosphériques tels que l'O2 ou l'O3. Le dioxyde d'azote peut alors être considéré comme un polluant secondaire.
    Près d'un tiers des émissions de dioxyde d'azote est d'origine anthropique. Les transports routiers sont les principaux responsables de ces rejets avec environ deux tiers en Île-de-France (CITEPA,1998). C'est pour cela que ce polluant reste un bon indicateur du trafic automobile.
    Le reste provient des sources fixes de combustion telles que les centrales thermiques de production électrique, les installations de chauffage ou encore les usines d'incinération. Les NOx sont à l'origine des dépôts acides avec le SO2 et participent à la pollution photochimique. En effet, ils se transforment en des composés très dangereux, les peroxyacylnitrates (PAN) dans les atmosphères urbaines polluées et ensoleillées. Ces dernières sont le siège de diverses réactions conduisant à la formation d'O3, lequel va à son tour agir sur d'autres polluants, par exemple les hydrocarbures imbrûlés, qu'il oxyde en peroxyacycles. La réaction de ces derniers avec les oxydes d'azote produit des PAN, lesquels sont particulièrement toxiques à la fois pour les végétaux et les animaux. De plus, à des concentrations élevées, les oxydes d'azote peuvent engendrer des maladies respiratoires chroniques.

    Le dioxyde d'azote (NO2)

    Le NO2 est un gaz oxydant puissant, qui pénètre facilement dans les poumons. A des concentrations dépassant 200 µg/m3 sur de courtes périodes, il provoque des irritations et des inflammations de l'appareil respiratoire et une augmentation de l'hyperréactivité bronchique chez les asthmatiques.
    Dans l'air ambiant, les niveaux de NO2 ont eu tendance à stagner ou augmenter en proximité du trafic automobile depuis le milieu des années 1990. A l'heure actuelle, la valeur limite annuelle (40 µg/m3) n'est pas respectée sur de nombreux sites trafic, en particulier au sein de grandes agglomérations telles que Paris, Lyon, Marseille, Nice, Grenoble, Rouen. Les concentrations varient selon les saisons. Les niveaux de NO2 semblent se stabiliser entre 50 et 60 µg/m3 en hiver et 40 à 50µg/m3 en été.

    Enfin, le NO2 réagit dans l'air des villes et contribue à la formation d'autres polluants, ozone et particules secondaires. C'est actuellement essentiellement dans le flux de circulation en agglomération et notamment à l'intérieur de l'habitacle de véhicules que des niveaux de NO2 les plus importants sont relevés (de 100 à plus de 500 µg/m3). Ces niveaux peuvent tout à fait induire des effets toxiques sur le système respiratoire, en particulier pour les populations sensibles (asthmatiques notamment) (AFSSET, 09/2009).

    Le monoxyde de carbone (CO)

    C'est un gaz inodore et incolore qui représente le principal polluant de l'air (quantitativement) et résulte de la combustion incomplète et rapide des combustibles et carburants. C'est pourquoi il est associé aux transports routiers (à l'essence notamment), aux procédés industriels à combustion en général. Ce polluant est un bon indicateur des conditions de trafic (congestion, fluidité...) et de l'évolution de la part des véhicules diesel et essence dans la structure du parc automobile.
    A forte dose, il agit sur l'hémoglobine qui ne fixe plus l'oxygène et peut engendrer des lésions du système nerveux et des troubles cardio-vasculaires. En effet, une asphyxie générale de l'organisme, et plus particulièrement du cerveau peut survenir, ce qui conduirait à une grande fatigue, des céphalées, des dépressions et des complications neuropsychiques (F. VERLEY, 1994).

    Les composés organiques volatils (COV)

    L'Environmental Protection Agency des Etats-Unis propose la définition suivante : "On appelle composé organique volatil (COV) tout composé organique qui, une fois libéré dans l'atmosphère, peut y demeurer pendant un temps suffisamment long pour participer à des réactions photochimiques. Bien qu'il n'y ait pas de démarcation nette entre les composés volatils et non volatils, les composés qui s'évaporent rapidement aux températures ambiantes constituent la part principale des COV. La quasi-totalité des composés organiques qui peuvent être considérés comme des COV ont une tension de vapeur > 0,1 mm de Hg à 20 °C sous une atmosphère."
    Les COV regroupent de nombreuses substances contenant du carbone et de l'hydrogène parmi lesquelles :

    • des composés aromatiques monocycliques (HAM), qui représentent jusqu'à 30 % des hydrocarbures non méthaniques dans la plupart des milieux urbains et concourent avec les oxydes d'azote à la formation des photo-oxydants dans l'air ambiant. Ils comprennent notamment le benzène, le toluène, l'éthylbenzène, les xylènes et le 1,2,4 triméthylbenzène (124 TMB)
    • des hydrocarbures volatils (alcanes, alcènes, aromatiques)
    • des composés carbonylés (aldéhydes et cétones)

    En milieu urbain, les COV émis proviennent des gaz d'échappement des véhicules, de l'évaporation des carburants automobiles mais aussi des combustibles liquides (gaz naturel, carburants industriels et activités industrielles variées : usages de solvants...)
    Ces substances ont des propriétés chimiques et toxicologiques qui varient d'un composé ou d'une famille à l'autre. Les effets sur la santé vont de la simple gêne olfactive, à l'irritation (aldéhydes), à une diminution de la capacité respiratoire jusqu'aux effets mutagènes et cancérogènes (comme le benzène et benzo(a)pyrène)
    Parmi ces polluants celui qui est le plus connu et le plus suivi est le benzène. L'évolution des concentrations en benzène montre une baisse depuis 1994 sur trois sites de mesure d'AIRPARIF, (le réseau de surveillance de la pollution en Île-de-France) la place Victor Basch et la rue de Dantzig étant des stations de trafic respectivement de circulation intense et moyenne. L'objectif de qualité de 2 µg.m-3 en moyenne annuelle est nettement dépassé. Ce polluant demeure donc très préoccupant.

    Les COV sont très présents dans l'air intérieur dans les aérosols désodorisants, la fumée de cigarette, l'encens et autres résidus de combustion.

    Les métaux lourds

    Ils sont nombreux et l'on retrouve comme éléments majeurs : le plomb (Pb), le fer (Fe), l'aluminium (Al), le zinc (Zn) et le magnésium (Mg) Ils sont issus majoritairement des usines d'incinération de déchets et du trafic automobile.

    Le plomb provient principalement de la combustion des additifs au plomb contenu dans l'essence. Incorporé de façon systématique à l'essence en raison de ses propriétés antidétonantes, il constitue à lui seul 80% des 1 000 tonnes qui sont rejetées, chaque année, dans l'atmosphère. Heureusement, sa teneur dans les carburants a été progressivement réduite, jusqu'à son interdiction définitive le 1er janvier 2000. Résultat : en dehors de quelques agglomérations industrielles comme Dunkerque, plus aucune ville ne connaît de taux important de plomb dans l'air. " Et cela va continuer à baisser, au rythme du renouvellement du parc automobile ", assure Philippe Vesseron, directeur de la prévention des pollutions et des risques au ministère de l'Environnement (02/03/2000).
    Avec la baisse puis la suppression de la quantité de plomb dans l'essence, ce polluant perd aujourd'hui sa pertinence en tant qu'indicateur de la pollution automobile. Or, le plomb particulaire, supporté par les particules fines en suspension dans l'air, est fixé par l'organisme. C'est un toxique neurologique, hématologique et rénal. Il faut noter que les voies d'imprégnation de ce dernier sont multiples et la part atmosphérique reste très réduite.
    Même sur des sites à fort trafic les concentrations en plomb décroissent nettement. Depuis 1994, les teneurs tendent à se stabiliser à un niveau relativement bas (entre 0,15 et 0,3 µg.m-3) en raison d'un usage maintenant bien établi des carburants non plombés (Super98, Super95 et gazole) sur la région Ile-de-France.
    Pour les autres métaux lourds, le nickel, le cadmium et l'arsenic, leur dangerosité est liée, entre autres, à des propriétés cancérigènes.

    La pollution des sols et des eaux

    Notons enfin, bien qu'il ne s'agisse pas d'une pollution atmosphérique, que les déplacements automobiles engendrent le dépôt sur le bitume de résidus de carburants et de métaux qui sont entraînés par les eaux de ruissellement et polluent donc les sols et les eaux...


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