L'Atmosphère
L'air que nous respirons est en fait une association de plusieurs
gaz.
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Pour 100 litres d'air on a:
78 litres d' azote
21 litres d' oxygène
0,9 litres d' argon
ainsi que d'autres gaz, mais en quantité très faible, tel que
l'hélium, l'ozone, l' hydrogène , le krypton ,
etc....
L'air qui nous environne et qui entoure la Terre constitue une partie
de l'atmosphère appelée Troposphère ; cette couche à une épaisseur variant
de 17 Km au dessus de l'équateur à 7-8 Km au-dessus des pôles.
Sur Terre nous supportons le poids de toute l'atmosphère, c'est ce que
nous appelons la pression atmosphérique , plus on s'éloigne de la Terre et
plus elle diminue. Si l'atmosphère venait à disparaître, instantanément le
corps de tous les êtres vivants exploserait faute de pression
atmosphérique.
Cette atmosphère qui nous permet de garder les pieds sur terre, nous
protège également des rayons solaires, en effet une partie des rayons
rebondissent sur la couche atmosphérique (30%) et repartent dans
l'Univers, tandis que l'autre partie franchit l'atmosphère et permet de
réchauffer la Terre. De plus, comme l'air est un très bon isolant, la nuit
il limite la déperdition de chaleur. |
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L'alternance jour - nuit est très importante, sans la nuit la
température s'élèverait suffisamment pour transformer la Terre en une
vaste marmite d'eau bouillante et sans le jour la température diminuerait
jusqu'à la métamorphoser en un immense glaçon.
Fonctions de l'atmosphère
On peut distinguer 2 types de fonctions:
Les fonctions vitales:
Dans l'air il existe plusieurs gaz indispensables à la vie sur Terre
parmi lesquels on trouve:
- l'oxygène, qui est indispensable aux êtres vivants pour la
respiration; nous permet également la combustion, sans combustion
impossible de se chauffer,de se déplacer en voiture, etc....
- l'azote, lui est consommé principalement par quelques plantes et
entre dans la constitution des protéines de tous les tissus
vivants.
- l'ozone stratosphérique, à environ 25 km du sol, filtre les
ultraviolets B, extrêmement dangereux pour l'homme.
Les fonctions d'utilisation:
- l'oxygène sert à souder, fabriquer de l'acier, etc.....
- l'azote sert à la fabrication d'engrais (les nitrates) d'ammoniac,
etc ..
- le krypton sert au fonctionnement des ampoules
électriques
et cette liste n'est pas loin s'en faut, exhaustive.
Note: pour séparer les différents composants les uns des autres, le
procédé le plus fréquent fait appel au refroidissement jusqu'à -193° (état
liquide) puis lors du réchauffement chaque composant retrouvant son état
gazeux à une température différente, il est aisé de les isoler.
Cycle de l'oxygène
Il est assuré grâce aux végétaux qui transforme l'énergie lumineuse du
soleil (en absorbant du gaz carbonique et de l'eau) en oxygene. |
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Cycle de l'azote
Les végétaux absorbent les nitrates du sol; puis les excréments et
cadavres des animaux qui mangent les végétaux, produisent après
transformation dans le sol de l'azote qui se dissipe dans l'atmosphère et
produit des nitrates. |
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Les phénomènes météorologiques
C'est dans la troposphère que se situe toute l'action météorologique.
C'est donc dans cette couche que se forment les nuages, le vent, les
tempêtes, etc...
- Le vent n'est qu'un vaste courant d'air qui se forme grâce:
- aux différences de températures, l'air chaud plus léger s'élève
au dessus de l'air froid, ce phénomène bien connu en été au bord de la
mer est appelé vent thermique.
- à la rotation de la Terre (force de Coriolis) qui dévie les
masses d'air vers la droite dans l'hémisphère nord et vers la gauche
dans le sud.
- Les nuages, eux sont dus au phénomène d'évaporation de l'eau (30
gr d'eau maxi par M3 d'air à 20°) et aux différences de températures. Si
la température baisse et que l'air est saturé en eau, la vapeur d'eau va
se transformer en gouttelettes ou en cristaux de glace. Cette
condensation donne naissance aux brouillards mais aussi aux nuages
lorsque des mouvements ascendants de l'air (fort utilisé par les
planeurs) s'y combinent.
- La pluie, elle se forme tout simplement à l'intérieur des nuages,
les gouttelettes les plus grosses absorbent les plus petites et
lorsqu'elles sont trop lourdes elles tombent.
Les pollutions
La couche d'air qui englobe notre planète à une composition stable (78
% d'azote et 21 % d'oxygène) mais dans le 1% restant elle renferme des
constituants gazeux ou solides dont la proportion dans le temps et
l'espace peut être très variable. Cette variation de chaque élément peut
avoir 2 causes:
Les causes naturelles :
Les incendies de forêts et les éruptions volcaniques sont à l'origine
de rejets soufrés et de poussières diverses dans l'atmosphère:
- en 1815 l'éruption du volcan indonésien le Tambora propulsa dans
l'atmosphère une quantité importante de particules, provoquant un
affaiblissement du rayonnement solaire visible des USA et de l'Europe,
ce phénomène mis quelques années à disparaître.
- plus récemment l'éruption du Pinatubo en 1991 libéra 12 millions
de tonnes de poussières volcaniques. |
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Les causes liées à l'activité humaine
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C'est principalement à partir de la révolution industrielle (fin du
18ème, début du 19ème pour l'Angleterre) que l'on a commencé à ressentir
d'une manière significative l'action de l'homme sur l'atmosphère avec une
pollution principalement industrielle. Cette action c'est très largement
intensifiée et diversifiée depuis les dernières décennies avec
principalement une augmentation importante des gaz dus à la combustion des
combustibles fossiles (pétrole, charbon, etc...) par les centrales
thermiques et l'automobile ou des combustibles végétaux (déforestation ,
bois de chauffe). La concentration de ces gaz est d'autant plus dangereuse
qu'elle se situe dans les agglomérations urbaines où les rues encaissées
empêchent l'air de circuler librement et donc de se renouveler. |
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Le plafond brumeux sur les grandes villes fait maintenant partie de
notre quotidien. C'est la conséquence visible de l'ozone
troposphérique. |
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Autre cause de pollution, les activités faisant appel au nucléaire. A
la cinquantaine d'élément radioactif présent dans la nature il convient
d'en rajouter 200, directement imputable aux activités militaire (essai ou
utilisation d'armes atomiques) industrielle (fabrication d'énergie
électrique, etc....) ou médicale, de l'homme.
D'autres industries sont également au premier plan concernant la
pollution atmosphérique, parmi celles-ci on peut noter les industries du
polystyrène et du froid.
Différents polluants
Les CFC
Ils sont présents dans les pulvérisateurs, le polystyrène, les
climatisations. Les émissions de CFC doivent être totalement interrompues
en 2010.
Les oxydes d'azote
Ils proviennent surtout des combustions émanant des centrales
énergétiques et des véhicules (combustion des matériaux fossiles). Le
monoxyde et le dioxyde d'azote sont particulièrement surveillés dans les
zones à forte urbanisation où leur concentration dans l'air présente une
tendance à la hausse compte tenu de l'augmentation forte du parc
automobile. Le pot catalytique devrait cependant participer à une
diminution de leur concentration.
Le dioxyde de soufre
Il provient de la combustion de combustibles fossiles contenant du
soufre (fioul lourd, charbon, gas-oil...). Sa concentration a diminué de
plus de 50 % au cours des 15 dernières années, principalement avec le
développement de l'énergie nucléaire, de l'utilisation de combustibles
moins chargés en soufre, de systèmes de dépollution des cheminées
d'évacuation, ainsi que de la délocalisation industrielle dans les zones
périurbaines, voire pour certaines industries dans des pays peu regardant
sur l'environnement.
Les particules en suspensions
Elles peuvent être d'origine naturelle (volcans...) ou humaine
(combustion par les véhicules, les industries ou le chauffage,
incinération...).
Les composés organiques volatils
Les sources de composés volatils sont multiples. Il s'agit
d'hydrocarbures (émis par évaporation des bacs de stockage pétroliers ou
lors du remplissage des réservoirs automobiles), de composés organiques
(provenant des procédés industriels des combustions) ou diffusés par
l'agriculture et le milieu naturel de solvants (peintures, encres,
nettoyages).
L'ozone troposphèrique
Il résulte de la transformation chimique de certains polluants (oxydes
d'azote et composés organovolatils) dans l'atmosphère en présence de
rayonnement ultraviolet solaire. Sa concentration dans l'air a augmenté
depuis plusieurs années, notamment en zone urbaine et péri-urbaine.
D'après A. Marenco chercheur au CNRS spécialiste de chimie atmosphérique
"nous trouvons 5 fois plus d'ozone troposphèrique au dessus de nos têtes
qu'il y a cent ans. C'est l'énorme consommation de combustibles fossiles
qui est en cause. Au rythme actuel de pollution, les teneurs en ozone
auront doublé dans 40 ans et dépasseront le seuil admissible. On ne pourra
éviter d'en venir à des décisions de limitation au niveau
planétaire".
Le gaz carbonique
Comme pour l'ozone troposhèrique, il est imputable à la combustion des
matériaux fossiles.
Le plomb
Les propriétés antidétonantes du plomb, principalement utilisé dans le
carburant automobile, ont conduit au rejet de quantités énormes dans
l'air. L'utilisation de l'essence sans plomb a permis en quelques années
de faire chuter la concentration de plomb en dessous des normes (en
moyenne 5 fois inférieur aux normes actuelles). Le plomb peut néanmoins
être émis par des procédés de fabrication industrielle.
La radioactivité
La pollution radioactive de l'atmosphère vient des essais nucléaires à
l'air libre (interdit depuis 1963, certains pays tel que la France ont
néanmoins continué les essais en atmosphère bien après cette date) dont le
plus puissant développait une puissance 3000 fois supérieure à Hiroshima.
Il faut savoir que seul 30% des résidus radioactifs retombent dans le
périmètre de l'explosion (pourtant vaste) les 70% restants sont ramenés au
sol lors de précipitations (pluie, neige....) qui peuvent se trouver à
plusieurs centaines voire milliers de kilomètres.
Concernant la filière énergétique, les risques sont théoriquement nul,
hors chacun sait que le risque zéro n'existe pas, le dernier accident en
date (Tchernobyl 1986) étant là pour nous le rappeler. De plus que penser
du stockage de matières radioactives, dont la durée de vie est supérieure
à l'emballage censé préserver l'environnement extérieur !
La pollution, quelles conséquences ?
La liste complète des conséquences sur notre milieu comme sur nous
même n'est pas réalisable tant à cause de son importance que des trop
nombreuses inconnues liées à l'utilisation de certains produits.
On peut toutefois citer: |
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- les combustibles fossiles en brûlant dégagent des émissions
d'oxydes de soufre et d'azote; lorsque ces molécules se combinent avec
l'eau atmosphérique elles forment des acides sulfuriques, nitriques,
lesquels sont à l'origine des pluies acides contaminant les lacs, les
rivières, les nappes phréatiques, mais également les végétaux, la faune,
les constructions, etc ....Ce type de pollution ne se cantonne pas
localement, mais au contraire ignore les frontières à cause des nuages qui
la véhiculent. Les pluies acides ont entre autre touché plus de 55% des
forêts allemandes et détruit la faune et la flore dans nombre de lacs
suédois. |
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- Les CFC qui sont la principale cause de diminution de la
couche d'ozone stratosphérique (depuis 1979 elle a diminué des 2 / 3 de
son épaisseur).
- l'ozone troposhèrique, non seulement tous les scientifiques
sont unanimes concernant le danger mais en plus ce n'est pas de
raréfaction mais d'expansion dont il est question (environ 2% par an dans
l'hémisphère nord). Il contribue à l'effet de serre et cause des problèmes
de santé chez l'homme (muqueuse, respiration, vues.....) mais aussi sur la
végétation, en la rendant plus vulnérable face à diverses pollutions, en
diminuant la photosynthèse.Autre "qualité", il participe à l'effet de
serre en se montrant même 2000 fois plus efficace que le gaz carbonique
.On peut citer pour étayer ce triste bilan, des centaines
d'hospitalisations supplémentaires lors de pics de pollution dans des
villes telles qu'Athènes, Mexico, Los Angeles..... Il ne semble pas
exister de seuil d'exposition à l'ozone en dessous duquel il n'y aurait
pas d'effet sur la fonction respiratoire, d'où l'intérêt d'une politique
de prévention de fond sur le long terme.
- la croissance du taux de gaz carbonique est (comme pour
l'ozone troposhèrique) imputable à la combustion des matériaux fossiles.
Ce taux en fait le gaz à effet de serre le plus abondant après la vapeur
d'eau. Grâce à cette place il est au centre du problème de réchauffement
de l'atmosphère.
- la radioactivité provoque différents cancers ainsi que des
mutations génétiques.
- Le dioxyde de soufre est un gaz irritant et peut, selon les
concentrations des différents polluants, déclencher un spasme bronchique
chez les asthmatiques, augmenter la fréquence et l'intensité des symptômes
respiratoires aigus chez l'adulte (toux, gène respiratoire) ou encore
altérer la fonction respiratoire chez l'enfant.
- Les particules en suspensions les plus grosses sont retenues
par les voies aériennes supérieures, alors que les plus fines peuvent
pénétrer profondément dans les voies respiratoires inférieures,
contribuant à une irritation bronchique. Certaines particules ont par
ailleurs des propriétés nocives pour le foetus, et cancérogènes.
- Le dioxyde d'azote peut pénétrer dans les plus fines
ramifications des voies respiratoires et entraîner une altération de la
fonction respiratoire.
- Les composés organiques volatils peuvent avoir des effets
très divers selon les polluants, cela peut aller de la simple gêne
olfactive jusqu'à des effets cancérogènes (benzène). Ils participent
également au processus de formation de l'ozone troposhèrique.
L'air et les normes
L'Union Européenne a fixé depuis de nombreuses années des seuils
réglementaires de concentration de l'air ambiant pour plusieurs
polluants.
Le dioxyde de soufre et les particules en suspension ont été
réglementés en 1980. La valeur à ne pas dépasser 7 jours par an (en
moyenne sur 24 heures) est de 250 microgrammes par m3 pour le dioxyde de
soufre si le niveau de particules en suspension est supérieur à 150
(microgrammes par m3). Si par contre ce niveau est inférieur à 150, le
taux de dioxyde de souffre est porté à 350. Ces valeurs ne doivent pas
être dépassées plus de 3 jours consécutifs.
Le dioxyde d'azote (réglementation de 1985) a une valeur limite
horaire de 200 microgrammes par m3 d'air à ne pas dépasser 7 jours par
an.
L'ozone dont la directive (bien que récente 1992) est en cours de
modification, est actuellement réglementé suivant 3 seuils :
- Seuil de protection de la santé : 110 microgrammes sur 8h
- Seuil d'information de la population : 180 mg sur 1h
- Seuil d'alerte de la population : 360 mg sur 1h
Il est à noter que contrairement aux autres normes, celle sur l'ozone
n'impose pas pour l'instant de valeurs limites.
Le plomb dont la réglementation date de 1982, a une teneur limite
fixée à 2 microgrammes par m3 en moyenne annuelle.
Pour la région de l'Ile de France un arrêté interpréfectoral d'Avril
1994 a défini une procédure d'alerte et d'information du public en cas
d'épisode de pollution atmosphérique.
Cet arrêté est défini de la manière suivante:
- 3 seuils de gravité croissante
- 3 polluants concernés: dioxyde d'azote, ozone et dioxyde de
soufre
Normes retenues pour le déclenchement des différents seuils sont
les suivantes (en microgrammes par m3) : |
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dioxyde de soufre |
dioxyde d'azote |
ozone |
1er seuil: Information des services administratifs et
techniques |
200 |
200 |
130 |
2ème seuil: Information de la population par voie médiatique |
350 |
300 |
180 |
3ème seuil: Alerte de la population et recommandations possibles
des autorités pour tenter de limiter la pollution |
600 |
400 |
360 | |
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1994 |
1995 |
Niveau 1 |
31 |
33 |
Niveau 2 |
6 |
6 |
Niveau 3 |
0 |
2 | |
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Nombre de déclenchements des 3 niveaux de la procédure en 1994 et
1995 (exprimés en jours) |
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Interprétation des indices de pollution
Les médias pour informer sur le taux de pollution utilisent les
indices afin d'éviter l'usage de concentration usuelle (en microgrammes
par m3) et la comparaison technique avec les normes (lesquelles
fonctionnent comme on le voit au chapitre précédent, avec des durées
d'expositions modulables).
L'indice d'air est composé de 10 catégories, plus l'indice est
élevé plus la qualité de l'air est mauvaise. |
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indice |
commentaire |
répartition des indices pour la période de 1992 à
1995 |
1 |
excellent |
0% |
2 |
très bon |
89 % |
3 |
bon |
37,4 % |
4 |
assez bon |
31 % |
5 |
moyen |
12 % |
6 |
médiocre |
5,1 % |
7 |
très médiocre |
3,6 % |
8 |
mauvais |
1,8 % |
9 |
très mauvais |
0,1 % |
10 |
exécrable |
0 % | |
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A la lecture de ce tableau on remarque que pour la période de 1992 à
1995, il y a pratiquement 1 jour sur 4, qui avait une qualité moyenne
voire inférieure. |
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Que faire au quotidien
Individuellement peu de choses, mais collectivement beaucoup; aussi il
est très important d'informer et de débattre de ces problèmes afin de
convaincre chacun de prendre part à la protection de cet Air sans lequel
nous ne serions rien.
Dans ce but on peut:
- privilégier les transports en commun à la voiture.
- utiliser toutes les places d'une voiture (covoiturage) .non
seulement c'est plus sympa mais en plus cela diminue le nombre de
véhicules en circulation ainsi que les frais par le partage des coûts de
carburant et de stationnement.
- équiper son véhicule au gaz (GPL). C'est le carburant le moins
nocif et en plus le moins cher.
- couper le moteur lors d'arrêts prolongés.
- éviter le sur-emballage (généralement en plastique)
- ne pas consommer pour consommer; chaque produit, quelque qu'il
soit, fait appel à de l'énergie pour sa fabrication et sa destruction ou
recyclage.
- éviter les efforts physiques lors des pics de pollution (si vous
souhaitez ménager votre organisme).
Quelques chiffres
La Terre est âgée d'environ 4,6 milliards d'années, ramenons cette
durée (pour simplifier) à 46 ans. Sur cette échelle de 46 années la
présence de l'homme se résume à 4 heures et le temps écoulé depuis le
début de la révolution industrielle à 1 seule petite minute.
A chaque respiration nous absorbons 1/2 litre d'air, soit environ
14000 litres par jour ou à peu près 18 Kg ( sachant qu'un litre équivaut à
1,29 gr).
Volume d'air inhalé (en litre par minute) en phase de:
- repos: 6
- marche: 15
- promenade à bicyclette: 15
- marche rapide: 30
- montée d'escalier: 30 à 40
- vélo intensif ou en côte: 60 à 100
- course d'endurance: 60 à 100
Temps nécessaire à l'effacement de certaines traces de
pollution:
- éruption volcanique: quelques années
- gaz carbonique: environ 50 ans
- CFC (gaz propulseur...): quelques siècles
- radioactivité: de quelques heures (argon 41) à plusieurs milliards
d'années (uranium 238).
Conclusion
Jusque dans les années 1970 la pollution atmosphérique était
considérée comme un problème local, certaines zones urbaines
industrialisées étaient sujettes à des manifestations de pollution (le
fameux smog de Londres en 1952) . Une directive européenne de 1972,
proposa alors l'usage de hautes cheminées comme moyen de lutte contre la
pollution. Avec le phénomène des forêts atteintes par les pluies acides,
on a parlé de pollutions transfrontalières. Puis avec l'appauvrissement de
la couche d'ozone et l'effet de serre, la pollution atmosphérique a enfin
été considérée à l'échelon mondial. Les enjeux sont aujourd'hui
planétaire. Ces pollutions globales mettent en cause les modes de
développement.
A l'heure où les pays industrialisés semblent prendre conscience de la
gravité du problème, il serait souhaitable qu'ils accompagnent les pays en
voie de développement, afin que ceux-ci ne fassent pas les mêmes erreurs
(telle la Chine actuellement).
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