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Pollution de l'air

La pollution de l’air (ou « pollution atmosphérique ») est un type de pollution caractérisé par une altération des niveaux de qualité et de pureté de l’air.

Cette dégradation est généralement causée par un ou plusieurs éléments (particules, substances, matières…) dont les degrés de concentration et les durées de présence sont suffisants pour produire un effet toxique et/ou écotoxique. Selon l'OMS, elle est responsable (en 2010-2011) de plus de 2 millions de morts prématurées par an, surtout dans les pays à revenus moyenset dont 1.3 million directement dû à la pollution urbaine. Dans environ la moitié des cas, ce sont des pneumonies qui ont emporté des enfants de moins de 5 ans.

L'ONU a encadré la mis en place en 1979 d'une Convention sur la pollution atmosphérique transfrontalière à longue distance. L'OMS estime que ramener les taux de particules PM10 de 70 à 20 µg/m3, la mortalité induite à la pollution de l’air chuterait de 15 %.

Différents types de pollutions

On compte aujourd’hui des dizaines de milliers de molécules différentes, polluants avérés ou suspectés qui, pour beaucoup, agissent en synergie entre eux et avec d’autres paramètres (Ultraviolets solaire, hygrométrie, acides, etc.). Les effets de ces synergies sont encore mal connus. Cette pollution atmosphérique (ou intérieure) est un enjeu de santé publique, au niveau mondial comme individuel.

Cette pollution peut revêtir de multiples formes et être :

  • brève ou chronique ;
  • visible (fumée) ou invisible (pesticides dans l’air) ;
  • émise massivement ou en faible dose ;
  • émise en quantité dispersée (exemple : pollution émise par les centaines de millions de pots d’échappement) ;
  • locale et émise par une source fixe (exemple : cheminée, usine…), ou émise par des sources mobiles (voitures, épandeurs de pesticides, transport maritime ou aérien, etc.), l’ensemble de ces sources contribuant à une pollution globale intérieure ou extérieure (exemple : augmentation de l’effet de serre due au CO2 ou composés organiques volatils dans l’espace domestique).

Polluants atmosphériques et gaz à effet de serre

Les pollutions de l’air et les gaz à effet de serre ne doivent pas être confondus.

Les espèces polluantes émises ou transformées dans l'atmosphère sont très nombreuses. Même si leurs concentrations sont très faibles (mesurées en général en microgrammes par mètre cube), elles peuvent avoir des effets notamment sur la santé.

Les gaz à effet de serre ne sont pas à proprement parler des polluants atmosphériques.

Si l'on prend l'exemple de la pollution routière :

« Les véhicules sont à l’origine de deux types bien distincts d’émissions dans l’atmosphère :
les polluants de l’air dits polluants locaux composés de gaz toxiques (ex. : monoxyde de carbone, oxydes d’azote) ou de particules nocives qui ont un effet direct sur la santé (voies respiratoires et maladies cardio-vasculaires)
et le dioxyde de carbone ou CO2. Principal gaz à effet de serre, il est responsable du changement climatique mais a peu d’effet direct sur la santé. ».

Le Centre interprofessionnel technique d'études de la pollution atmosphérique (Citepa) regroupe par thème l'effet de serre (GES) et quatre principaux types de pollution de l'air.

Effet de serre

L’effet de serre est un phénomène naturel lié à l’absorption des rayonnements infrarouge (IR) de grande longueur d’onde renvoyés, par la surface terrestre, par des composés présents dans l’atmosphère, appelés gaz à effet de serre : dioxyde de carbone (CO2), méthane (CH4), eau (H2O), ozone (O3), protoxyde d’azote (N2O), hexafluorure de soufre (SF6) et halocarbures (dont les CFC). Une partie du rayonnement IR n’est pas renvoyée vers l’espace. L’énergie absorbée est transformée enchaleur.

Ce phénomène est important pour la « survie de la planète ». Sans effet de serre, la température moyenne sur Terre chuterait dans un premier temps à -18 °C, mais à cette température la glace s’étendrait sur le globe et l’albédo terrestre augmenterait entraînant une chute supplémentaire de la température moyenne de la planète qui se stabiliserait vraisemblablement en dessous de -50 °C (voir le mécanisme sur Terre de l’effet de serre) et « la vie n’existerait peut-être pas ».

L’augmentation de l’effet de serre est très probablement responsable du réchauffement climatique en cours. L’origine anthropique de celui-ci ne fait aujourd’hui pratiquement plus aucun doute chez les experts.

Les gaz à effet de serre analysés par le Citepa sont les GES anthropiques désignés par le protocole de Kyoto, soit :

  • Le dioxyde de carbone ;
  • Le méthane ;
  • Le protoxyde d'azote ;
  • L'hexafluorure de soufre ;
  • Les hydrofluorocarbures (HFC) ;
  • Les perfluorocarbures (PFC).

Plusieurs secteurs d’activité sont responsables de l’accroissement des émissions de gaz à effet de serre, notamment :

  • le secteur de la production d’énergie ;
  • le secteur des transports ;
  • le secteur tertiaire ;
  • l’agriculture.

L’agriculture contribue aux émissions d’une façon qui n’est pas du tout négligeable. En France, c’est même le premier secteur émetteur de gaz à effet de serre (essentiellement du méthane, du protoxyde d’azote, et dans une moindre mesure du dioxyde de carbone).

Prévalence

La pollution diffuse de l'air est générale, y compris en Europe ; les retombées de la pollution atmosphérique touchent tous les continents, toutes les mers (également concernées par les émissions croissantes des transports maritimes) et les glaces polaires. La haute atmosphère n'est pas épargnée comme en témoignent les abondantes trainées d'avion, et il en va de même pour la stratosphère dont la couche d'ozone n'est pas encore reconstituée.

Les cadastres d'émissions laissent penser que les pays industriels et moins avancés ou en développement sont localement plus touchés, de même, dans le monde entier que les ports, les conurbations et les villes (selon l'AEE, en 2012, près d'un citadin européen sur trois est exposé à des taux excessifs de particules en suspension dans l'air) et les ports ou aux abords de voies de transports dont le nombre et l'intensité d'utilisation ne cessent globalement de s'accroître, en Europe notamment, malgré les alertes successives de l'AEE sur la sous-estimation des émissions des véhicules, le mauvais exemple européen suivi par les nouveaux adhérents et l'augmentation régulière des transports motorisés

Pour des raisons de moindre présence d'activités humaines, agricoles et industrielles notamment, l'hémisphère sud est moins touchée que l'hémisphère nord.

Principales sources de la pollution

La pollution atmosphérique résulte principalement des gaz et particules rejetés dans l’air par les véhicules à moteur(sauf ceux électrique), les installations de chauffage, les centrales thermiques et les installations industrielles : dioxyde de carbone (qui n'est pas à proprement parler un polluant), dioxydes de soufre et d’azote, poussières, particules radioactives, produits chimiques (dont certains engrais et pesticides), etc.

On distingue deux types de sources :

  • anthropiques, par exemple : émissions des poêles et chaudières (chauffage domestique, notamment le chauffage au bois, et le chauffage industriel), moteurs (trafic routier, maritime et aérien), usines (industries des produits chimiques et pharmaceutiques, des peintures et des enduits, usines d’incinération…), agriculture, etc. ;
  • naturelles, par exemple : volcanisme, érosion éolienne, émissions naturelles de méthane (marécages).

Cette distinction est parfois difficile à établir ; la dégradation anthropique des sols (ex : réchauffement des pergélisol) peut favoriser des émissions de méthane qu’on jugera ou non naturel, de même qu’une aridification anthropique induite par le drainage, le surpâturage, la salinisation et dégradation des sols favorise des envols de poussière qu’il est difficile de différencier des envols naturels à partir des déserts supposés naturels ou originels.

Les produits polluants (sources, diffusion, effets)

Dans le cas de la pollution aérienne en particulier, la diffusion des polluants joue un rôle important dans les effets constatés : dans certains cas, une pollution importante mais d'origine ponctuelle va se diffuser sur une zone géographique importante et avoir un impact faible, dans d'autres cas, une pollution diffuse (par exemple issue des transports) va être concentrée par les vents et le relief et ainsi avoir un impact notable sur les populations.

Précurseurs de l'ozone

L'ozone est dit polluant secondaire ; il n'est pas émis directement dans l'air mais résulte d'une réaction photochimique impliquant des précurseurs, des polluants issus de l'automobile, essentiellement les oxydes d'azote. Il est une des causes du smog. L'ozone se développe plus intensément en période de temps chaud et ensoleillé : les concentrations en ozone sont ainsi plus élevées durant la période estivale. À noter que l'on parle ici de l'ozone troposphérique, c'est-à-dire de l'ozone des basses couches de l'atmosphère, qui est un polluant majeur et provoque notamment des problèmes respiratoires. Au contraire, l'ozone dans la haute atmosphère, formé par des mécanismes différents, donne naissance à la couche d'ozone qui protège des rayonnements ultraviolets.

Oxydes d'azote

Les oxydes d'azote (notés d'une façon générale par le sigle NOx) regroupent le monoxyde d'azote (NO) et le dioxyde d'azote (NO2). Les NOx sont essentiellement produits par l'Homme.

La combustion des combustibles fossiles et de la biomasse dans les foyers fixes d'une part, et des combustibles gazeux et liquides dans les moteurs thermiques d'autre part, génère des émissions d'oxydes d'azote (NOx).

Toutes les combustions à haute température et à haute pression : moteurs des automobiles, en particulier les moteurs diesel qui, du fait de leur fonctionnement à plus haute pression, émettent 2 à 3 fois plus de NOx que les moteurs à essence. La pollution NOx des voitures est règlementé par les normes européennes. Un avion qui décolle produit en moyenne 14 kg d'oxyde d'azote, l'équivalent de 2 000 voitures diesel parcourant 25 km (norme euro 2004).

Les NOx sont également produits à des températures plus basses lors de la combustion du bois. Ces oxydes d'azote ne proviennent quasiment pas de l'oxydation de l'azote (diazote) atmosphérique, mais de celle de l'azote contenu dans le bois sous forme d'amines et de protéinesnécessaires à la croissance de l'arbre. Les émissions d’oxydes d’azote sont plus importantes pour des installations de combustion de la biomasse que pour des chaudières au fioul ou au gaz.

  • Effets sur la santé :

Lors de pics de pollution, les NOx occasionnent des troubles respiratoires, inflammation et obstruction des voies aériennes et augmentation de la sensibilité aux attaques microbiennes. Les personnes particulièrement à risque sont les fumeurs, patients atteint de troubles respiratoires (dont asthme, allergie) personnes fragiles, âgées et atteintes de problèmes cardiovasculaires notamment.

Composés organiques volatils

Les composés organiques volatils (COV) sont des hydrocarbures qui peuvent être émis par des facteurs anthropogéniques (production d'essence, émanation de solvant) et aussi par la végétation. On les retrouve dans l'air ambiant domestique, et ils sont la cause de nombreuses maladies respiratoires et de peau. Carburant, peinture, colle, solvant, insecticide, parfum d'intérieur, produits de nettoyages, sont des COV fortement cancérigènes, sources de difficultés respiratoires et de problèmes de reproduction.

Plus de 100 000 substances chimiques font partie de notre quotidien, elles contribuent à la formation de cancers, de problèmes génétiques et pathologiques de reproduction, de difficultés respiratoires importantes, de maladies de peau et d'allergies, selon le Président de UFC - Que Choisir. Situé dans l'espace domestique, ce type de pollution affecte d'abord les personnes les plus fragiles (enfants, femmes enceintes, personnes âgées). En conséquence, les hôpitaux filtrent ce type de pollution dans les blocs opératoires, mais cette solutions est aussi adoptée par les particuliers pour traiter la pollution domestique.

Autres gaz

  • Monoxyde de carbone (CO) : c'est un des produits de la combustion incomplète. Il est dangereux car il se fixe sur l'hémoglobine du sang, empêchant le transport d'oxygène dans l'organisme. De plus, il est inodore et incolore, le temps de ressentir un léger mal de tête et il est déjà trop tard sans intervention extérieure. Il se dilue très facilement dans l'air ambiant, mais en milieu fermé, sa concentration le rend toxique, voire mortel ; chaque année, on relève des dizaines de cas d'intoxication mortelle, à cause d'appareil de combustion (ou de groupes électrogènes) placés dans une pièce mal aérée (manque d'oxygène entrant, manque de sortie pour le CO).
  • Dioxyde de soufre (SO2) : c'est l'un des principaux déchets rejetés lors de la combustion d'origine fossile. Ces origines peuvent être anthropiques (chauffage domestique, transports, industrie, métallurgie) mais également naturelles : marécages, océans, volcanisme. Il est un agent irritant du tractus respiratoire. Le dioxyde de soufre est aussi un composant de la formation des pluies acides, nuisibles aux écosystèmes tels que les forêts et les lacs. En 2006, la Chine est le premier pays du monde pour les émissions de dioxyde de soufre, qui ont progressé de 27 % entre 2000 et 2005.
  • Les hydrocarbures aromatiques polycycliques, sont un ensemble de composés dont certains sont cancérigènes, émis dans le cadre de la combustion, notamment la combustion de biomasse (la combustion domestique du bois et le brûlage à l'air libre : feux de jardin et feux agricoles), mais également dans les moteurs Diesel.
  • le mélange BTX : benzène, toluène, xylène.

Particules

Pot d'échappement d'automobile

Les particules solides en suspension dans l'air sont principalement constituées :

  • de suies, particules cancérigènes riches en carbone, résidus de combustion incomplète (dues notamment aux moteurs diesel, à l'activité industrielle et à la combustion de biomasse, dont le chauffage au bois, émetteur largement majoritaire dans le secteur résidentiel, et le brûlage à l'air libre).
  • de poussière (provenant de l'érosion des sols ou d'activité volcanique),
  • de particules d'origine biologique pollen, virus, bactéries, spores, excréments d'acariens.. (tout ou partie de l'année). Les pollens peuvent être rendus allergènes par contact avec les polluants oxydants (ozone en particulier) ou suite à un long séjour dans l'air ou exposé aux ultraviolets….
  • des procédés industriels, comme le sciage du bois d'œuvre.

Le poids de ces particules et leur taille, de l'ordre du micromètre à la centaine de micromètres de diamètre, leur permettent de se diffuser au gré des vents, voire pour les nanoparticules de se comporter comme des gaz. Une fois émises, elles peuvent rester en suspension pendant des heures et même des jours ou des mois (voir Particules en suspension).

Elles peuvent pénétrer profondément dans les poumons et ce d'autant plus que leur taille est réduite (particules fines, plus petites que 2,5 µm). Dépendant de leur constitution (mélange comprenant plusieurs éléments), de leur concentration et des durées d'exposition, les particules peuvent causer des allergies, des difficultés respiratoires ou encore des lésions pouvant entraîner des cancers dans certains cas.

La pluie en lessivant l'atmosphère ramène de nombreux polluants au sol. Mais une partie d'entre eux, pourra, une fois déshydratée, repartir dans l'air. Certains polluants plus légers que l'eau ou liposolubles sont provisoirement fixés par les océans, dans le biofilm de surface, mais ils peuvent repasser dans le compartiment atmosphérique par évaporation ou via les embruns emportés par le vent à des dizaines voire des centaines de kilomètres lors des tempêtes.

Valeurs à ne pas dépasser pour les particules (selon l'OMS en 2005)
PM2.5

  • 10 μg/m3 moyenne annuelle
  • 25 μg/m3 moyenne sur 24 heures

PM10

  • 20 μg/m3 moyenne annuelle
  • 50 μg/m3 moyenne sur 24 heures

Les effets sur la santé[modifier | modifier le code]

En mars 2011, l'Institut de Veille Sanitaire a publié l'étude Aphekom . Menée dans 12 pays européens, elle a démontré que la diminution des particules fines dans l’air de nos villes permettrait d’augmenter l'espérance de vie. Par exemple, à Marseille, si on respectait l’objectif de qualité de l’OMS soit 10μg/m3, l’espérance de vie aurait augmenté de 8 mois. Dépasser ces recommandations entraîne également une augmentation des pathologies chroniques. Cette étude a montré que le fait d'habiter à proximité du trafic routier serait à l'origine de 15 % des asthmes chez l'enfant et de l'augmentation de maladies respiratoires et cardiovasculaires chez les plus de 65 ans. Suite à la publication de cette étude, une association de 2 500 médecins, l'Association Santé Environnement France (ASEF), a décidé de mener elle aussi une étude sur la qualité de l'air et les microparticules 2,5 (PM2,5) à Aix-en-Provence. Les résultats ont montré que les taux de PM2,5 ne sont quasiment jamais inférieurs à 20 μg/m3 tout comme les villes françaises analysées dans l'étude Aphekom – Marseille étant la plus polluée d’entre elles devant Paris et Lyon….

Problèmes émergents, relativement récents ou nouveaux

On peut citer :

  • la pollution radioactive, avec les essais nucléaires atmosphériques, puis les pollutions dues au fonctionnement des installations nucléaires ou à des accidents (Tchernobyl, Fukushima, Tokai-Mura..). Des molécules qui n'existent pas dans la nature peuvent apparaître ponctuellement (iode radioactif à courte durée de demie vie) ou durablement (dans ce cas, il s'agit souvent de métaux lourds qui tendent à retomber au sol (ex. : plutonium, césium 137 de Tchernobyl), mais qui peuvent facilement recontaminer l'air lors par exemple d'un incendie de forêt, après qu'ils se sont accumulés dans les arbres ou d'autres végétaux ou champignons exposés à l'incendie.
  • produits chlorés type dioxines ou furanes issus de l'incinération des déchets
  • nouveaux produits chimiques industriels non testés (voir Directive Reach)
  • des résidus de pulvérisations de pesticides (micro-gouttelettes ou micro-agglomérats cristallisés) issus de gouttelettes perdues par les pulvérisateurs et emportés par le vent (dérive), ou qui se sont décollées du sol ou qui sont présentes sous forme absorbée sur les particules de sol transformée en poussière ;
  • des polluants biologiques nouveaux ou anormalement présents. C'est le cas de particules émises par l'aération des élevages industriels. C'est le cas de fines particules provenant de fientes d'oiseaux, d'excréments de chiens et de chats qui sont déshydratés, écrasés et dispersés par le passage des piétons et véhicules puis mis en suspension dans l'air par le vent, avec des spores fongiques ou microbiens (streptocoques, staphylocoques) en raison de l'imperméabilisation croissante de notre environnement. L'apparition de nouveaux matériels de nettoyage comme les souffleuses a exacerbé ce type de pollution.
  • des métaux lourds paradoxalement perdus par les pots catalytiques
  • des pollens nouveaux apportés par des plantes introduites allergènes, une augmentation du nombre de pollens érodés et dégradés (et donc plus allergènes) en raison de la forte régression des abeilles qui en collectent donc bien moins, en raison de l’augmentation de l’acidité et du caractère oxydant de l’air, et en raison de l’imperméabilisation croissante de notre environnement : la rosée, les mousses et les lichens qui fixaient et les sols humides qui fixaient les pollens et particules de l’air disparaissent de nos villes.

Parmi les questions émergentes :

  • Celle des changements climatiques apparaît de plus en plus préoccupante. La pollution gagne les hautes couches de l'atmosphère avec les avions à réactions. Leurs traînées de condensation contrails), non pris en compte par le Protocole de Kyoto ont des impacts qui semblent avoir été sous-estimés.
  • La pollution lumineuse, en forte augmentation est indirectement liée à la pollution de l'air (la réflexion de la lumière sur les particules en suspension augmente la diffusion et la taille du halo)
Source: Wiki