Les polluants de l'air

Index
1. Les poussières
2. Le dioxyde de soufre (SO2)
3. Les oxydes d’azote NOx : NO et NO2
4. L’ozone O3
5. Les chlorofluorocarbures (dits CFC)
6. Le monoxyde de carbone CO
7. Le dioxyde de carboneCO2
8. Le méthane CH4
9. Les dioxines et les furanes
10. Composés organiques volatils COV
11. Les Polluants radioactifs

 

La pollution de l’air peut se définir comme l’ensemble des effets nocifs ou gênants, notamment pour l’homme, liés aux rejets de sous produits organiques ou minéraux, en quantités dépassant les capacités de destruction et de recyclage de l’écosystème.

 

Elle peut être naturelle (poussières liées au volcanisme, radioactivité due au radon par exemple) ou générée par l’activité humaine.

Le nombre de polluants atmosphériques est considérable ; certains sont l'objet d'une attention particulière en rapport avec les dangers qu'ils représentent pour la santé humaine ou l'environnement.

Certains des polluants figurants ci après font l'objet de fiches détaillées (cf menu de gauche)


1. Les poussières

Les contributions des particules fines émises en France sont :

par les installations industrielles pour 30% (cimenteries, métallurgie, incinérateurs etc.), les centrales thermiques à fuel ou à charbon,

le chauffage au bois mal équipé pour 30 %,

le transport (les véhicules (en particulier les diesels non équipés d'un filtre à particules pour 15 %),

l'agriculture pour 20 % selon la CITEPA,

les éruptions volcaniques de grande ampleur, par exemple le Pinatubo en 1991 libéra 12 millions de tonnes de poussières volcaniques.

 

Les poussières sont nocives pour les voies respiratoires, les plus nocives sont celles dont la taille est inférieure à 10 microns et encore plus pour les particules inférieures à 2,5 micromètres. Elles peuvent provoquer des asthmes, des bronchites chroniques, des maladies cardiovasculaires, une augmentation des consultations hospitalières, voire des cancers du poumon en cas d'exposition chronique et une diminution de l’espérance de vie.

Les particules contenant des métaux lourds (plomb, cadmium, mercure etc.) peuvent entraîner des troubles neurologiques.
Leur durée de vie dans l’atmosphère est de quelques années et elles peuvent se propager sur de longues distances.

 

Toxicité et réglementation :

Une récente étude de l'OMS daté du 25 mars 2014 indique que 7 millions de personnes dans le monde sont décédés en 2012, attribuables aux effets de pollutions de l'air extérieur et domestique (solvants, peintures ...) dont 5,9 millions en Asie.

Précédemment, une étude de la Communauté Européenne « Clean Air for Europe » daté de 2005 estime l'impact de la pollution en France par les particules fines à 42 000 morts et 386 000 morts en Europe. Mais ces conclusions sont contestées.

Une étude de l'INSERM évalue l'impact des ultraparticules à 10 % des cancers du poumon dans les agglomérations de Paris, Grenoble et Rouen.

Les poussières sont arrêtées par la filtration directe des fumées ou détruites dans les pots catalytiques. 
Des directives européennes imposent de gros efforts pour leur réduction.

Les seuils réglementaires pour les particules PM 10 (diamètres inférieurs à 10 micromètres) et pour les PM 2,5 (diamètres inférieurs à 2,5 micromètres) ont été abaissés à :

- seuil d'alerte : 80 microgrammes par m3 d'air sur 24 Heures

- seuil d'information : 50 microgrammes par m3 d'air sur 24 heures.

 

N.B. Le dépassement du seuil d'information entraîne des recommandations comme éviter les exercices physiques intenses, la limitation de la vitesse des véhicules...
En Chine en 2014, dans plusieurs villes, la concentration en particules PM 2,5 a atteint pendant plusieurs jours des concentrations supérieures à 700 µm/m3.

En 2011, en région parisienne, la concentration moyenne des PM 10 était de 25 µm/m3 et de 16 µm/m3 pour les PM 2,5.

Cependant les quantités émises en France sont en baisse depuis 1990 (534 000 tonnes par an) à 260 000 tonnes par an en 2011. Le seuil d'information ou d'alerte a été atteint 40 jours en 2011.

 

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Les automobiles récentes sont équipées d’un pot catalytique constitué d’un bloc d’alumine dans lequel sont percés des centaines de petits canaux revêtus d’un catalyseur d’oxydation (platine, rhodium) dans lesquels circule le gaz d’échappement. Ces pots catalytiques ont conduit à l’abandon de l’utilisation du plomb tétraéthyle (poison des catalyseurs) qui a été remplacé par d’autres composés de bon indice d’octane (MTBE etc.)
De plus les automobiles récentes fonctionnant au diesel sont munies d’un filtre à particules retenant les très fines particules de carbone, cependant leur efficacité n'est pas optimum lors des démarrages.

 

 

 

2. Le dioxyde de soufre

(détails dans fiche spécifique)

 

SO2

 

Le dioxyde de soufre, ou anhydride sulfureux SO2, est à température ambiante, un gaz dense, incolore, corrosif à odeur piquante et irritante.
Il est utilisé dans l’industrie de l’acide sulfurique, comme désinfectant, anti-septique, anti-bactérien, conservateur de produits alimentaires (vin, fruits secs) et comme gaz réfrigérant.

Le dioxyde de soufre (SO2), provenant principalement de la combustion du fuel, autres hydrocarbures et du charbon, dans les installations de chauffage et centrales de production électrique dans lesquelles les impuretés soufrés sont oxydées par l’oxygène de l’air.
Il est aussi émis par les volcans et les feux de forets.

Sa transformation avec l’oxygène de l’air dans l’atmosphère humide en vésicules d’acide sulfurique contribue au phénomène des pluies acides : SO2 + ½ O2 + H2O → H2SO4.
Cet acide contribue à l’acidification et à l’appauvrissement des milieux naturels, il participe aussi à la détérioration des matériaux utilisés dans la construction des bâtiments (pierre, métaux).

Le dioxyde de soufre provoque par inhalation des pathologies respiratoires, des inflammations bronchiques et l’altération de la fonction respiratoire et des symptômes de toux et des irritations oculaires.
Par exemple le smog à Londres en 1952 a provoqué environ 4 000 décès.

Les émissions de SO2 en France ont été en 2001 de 610 K tonnes soit une diminution de 54 % par rapport à celles de 1990 et ont encore diminué à 227 K tonnes en 2011. La Directive Européenne impose à la France un niveau maximum de 375 k tonnes en 2010.


La diminution importante des émissions de dioxyde de soufre provient pour l’essentiel à la diminution de 500 à 50 ppm (en 2005) de la teneur en soufre dans l’essence, le diesel, fuels, charbon et autres combustibles, ainsi que la désulfurisation des fumées, ainsi que la diminution des consommations de combustibles fossiles et l’utilisation de l’énergie nucléaire.

Le seuil d’information en France est de 300 μg/m3
Le seuil d’alerte en France est de 500 μg/m3.

 

 

 

3. Les oxydes d’azote NOx : NO et NO2

(détails dans fiche spécifique)

Les oxydes d'azote NO et NO2 sont désignés sous le terme NOx.

Les oxydes d'azote résultant de la combinaison à haute température entre l'oxygène de l'air et l’azote. Ils sont émis par les installations de combustion mais surtout par les moteurs des véhicules.

Les principales sources d’émission en France sont en 2008:

 

NOx

 

  • le transport routier : 50 %,
  • l’industrie : 15 %,
  • l’énergie : 10 %
  • le traitement des déchets : 6 %
  • agriculture : 15 %
  • le transport aérien : 4 %

leur transformation dans l’atmosphère en vésicules d’acide nitrique HNO3 contribue au phénomène des pluies acides.
Ils contribuent à la formation de l’ozone atmosphérique.
C’est un gaz irritant pour les bronches, il favorise certaines infections pulmonaires, des bronchites, des asthmes, il réduit le pouvoir oxydant du sang.

.

Les émissions en France en 2001 sont de 1410 K tonnes, soit une diminution de 26 % par rapport à celles de 1990, et abaissées à 1000 K tonnes en 2011 pour un objectif de 810 Kt en 2010.
La réduction de leurs émissions est due pour l’essentiel à l’installation de pots catalytiques sur les automobiles, ainsi que par la diminution des températures de combustion.

Dans l'industrie, la recirculation des gaz de combustion et le traitement des fumées permettent la diminution des oxydes d'azote NOx.

Le seuil d’information est de 200 μ/m3.
Le seuil d’alerte est de 400 μ/m3.

 

 

 

4. L’ozone O3

(détails dans fiche spécifique)

Il ne faut pas confondre l'ozone , polluant, très toxique dans les basses couches de l'atmosphère et la « couche d'ozone » troposphérique entre 20 et 25 kilomètres d'altitude, qui protège les êtres vivants des rayons solaires nocifs ultraviolets, en particulier les UV B qui ont un effet destructeur de l'ADN donc un risque mutagène

L'ozone (O3) est un polluant secondaire produit sous l’effet du rayonnement solaire à partir des oxydes d’azote et des hydrocarbures volatils.

Il provient pour moitié du transport routier et pour un quart de la production d’énergie.

 

O3

 

 

 

 

Toxicité :
C'est un composé chimique oxydant très réactif qui provoque des irritations respiratoires et oculaires, génère des essoufflements, augmente les crises d’asthmes.
C’est un gaz à effet de serre (bande d’absorption dans les infrarouges de 0,21 μm à 0,29 μm).

La diminution de la quantité d’ozone stratosphérique (25 à 40 km d’altitude) estimée à environ 7 % entre 1980 et l’an 2000, augmente le risque de mutation génétique, les cancers de la peau et les cataractes.

Le seuil d’information est fixé à 180 μ/m3.
Le seuil d’alerte est fixé à 360 μ/m3.

 

 

 

5. Les chlorofluorocarbures (dits CFC)

Les chlorofluorocarbures ou hydrocarbures fluorés ou hydrocarbures halogénés (CFC) sont des substances gazeuses à température et pression ambiante, stables, incolores, ininflammables, non toxiques et peu coûteux.
Ils sont utilisés comme agent propulseur, gaz réfrigérant, isolants et comme solvants.

 

CFC

 

 

 

 

Ils se décomposent dans la haute atmosphère en gaz chlore dont chaque molécule peut détruire 100 000 molécules d’ozone de la « couche » d'ozone.
Ce sont des gaz à effet de serre qui contribuent aux changements climatiques.

Leur durée de vie dans l’atmosphère est supérieure à un siècle.

La plupart de la production des CFC ont été interdites par les accords internationaux de Montréal en 1987 et de Londres et sont remplacés par d’autres gaz dont les CHFC (hydrochlorofluorocarbures), le propane et le butane qui ont une contribution plus faible ou nulle pour la destruction de la « couche » d’ozone stratosphérique.

 

 

 

6. Le monoxyde de carbone CO

Le monoxyde de carbone est un gaz incolore et inodore.

 

CO

 

 

 

 

Le monoxyde de carbone (CO) qui des rejets automobiles et des installations de combustion mal réglées, d’où une combustion incomplète des produits.

Il est très toxique par inhalation car il se fixe sur l’hémoglobine à la place de l’oxygène et empêche celui-ci d’oxygéner les muscles et le cerveau ce qui peut conduire à la mort.
Sa dangerosité est amplifiée par le fait qu’il est inodore et incolore.

La diminution des émissions dangereuses d’oxyde de carbone s’obtient par un meilleur réglage de la combustion, et pour les automobiles par l’adjonction d’un pot catalytique qui transforme le CO en CO2.

 

 

 

7. Le dioxyde de carbone CO2

Le dioxyde de carbone (CO2), qui est le produit naturel de la combustion carbonée et en particulier
Les émissions mondiales humaines annuelles sont d’environ 6,5 milliards de tonnes.

Sa teneur moyenne dans l’atmosphère est de 0,0037 % soit 370 ppm.

 

CO2

 

 

 

 


Le dioxyde de carbone n’est pas un toxique local mais c’est un gaz à effet de serre (bande d’absorption de 13 μm à 17 μm) contribuant à la variation de la température de l’atmosphère. En effet, la terre chauffée par le rayonnement solaire, émet des rayonnements infrarouges, autour de 10 μm. L’augmentation de la quantité de dioxyde de carbone augmente l’absorption des infrarouges réémis et contribue donc à l’augmentation de la température de l’atmosphère (voir fiche DD et effet de serre)

Le flux annuel terrestre d’émission et de fixation du CO2 en milliards de tonnes est le suivant :

  • fixation : photosynthèse* : 1,5 ; dissolution dans les océans : 2 à 3
  • émission : combustion des matières carbonés (charbon, pétrole, gaz, biomasse etc.) : 6,5 ; déforestation : 1,5.

Photosynthèse* :
Mécanisme fondamental du monde vivant, la photosynthèse est une réaction biochimique qui transforme schématiquement des molécules d'eau et de gaz carbonique (CO2) en molécules d'oxygène (O2) et de glucides (matière organique), grâce à l'énergie lumineuse. Les arbres synthétisent ainsi du bois, qui stocke durablement du CO2 prélevé dans l'atmosphère.
Sa durée de vie dans l’atmosphère est évaluée à environ 100 ans.

8. Le méthane CH4

(détails dans fiche spécifique)

Le méthane est un hydrocarbure de la famille des alcanes. Sa formule chimique est CH4.
Le méthane est un gaz dans les conditions normales de température et de pression, incolore, inodore, non toxique, inflammable et explosif entre 5 et 15 % dans l’air, le point d’évaporation est de -165 °C.

Il constitue l’essentiel des gisements de gaz naturel (70 à 95 %).

 

CH4

 

 

 

 


C’est un gaz à effet de serre puissant, sa molécule absorbe 23 fois plus de rayonnement infra rouge que la molécule de dioxyde de carbone.
Depuis la révolution industrielle vers 1750, sa concentration atmosphérique a plus que doublé (de 750 à 1750 ppb) et contribue à environ 20 % à l’augmentation de l’effet de serre total.

Les émissions mondiales annuelles de méthane sont estimées à 400 millions de tonnes.
Il est émis par :

  • les fuites lors des extractions et de transport de gaz naturel,
  • les processus digestifs (estomac) des ruminants,
  • les rizières, les marais, les termites, la décomposition des matières organiques,
  • les sites d’enfouissement des déchets organiques.

Sa combustion est une source d’énergie :
CH4 + 2O2 → CO2 + 2 H2O
1 m3 de gaz à 15° C libère une énergie de 35,6 MJ ou 10 KWh.
Il est transporté sur mer dans des navires méthaniers sous forme de liquide à une température de -163° C.

Des quantités importantes de méthane, sous forme d’hydrates sont piégées au fond des mers.
La réduction des émissions de méthane impose la diminution des fuites lors de l’extraction, le transport par gazoduc, les modifications dans l’élevage des bovins et la culture du riz.


9. Les dioxines et les furanes

(détails dans fiche spécifique)

Les dioxines sont des composés organiques aromatiques tricycliques polychlorés générés principalement par les incinérateurs et l’industrie sidérurgique.

 

Diox-
-ines

 

La quantité annuelle émise en France est d’environ 450 grammes, en diminution de 90 % entre 1985 et 2005 (meilleur conception des incinérateurs et piégeage dans les fumées).
Le 2, 3, 7, 8 TCDD est classé comme cancérigène par le Centre d’Intervention Contre le Cancer (CICC).
Les dioxines occasionne des infections cutanées (chloranées) ainsi que des altérations de la fonction hépatique.

L’OMS préconise une dose maximale annuelle admissible de 10 pico gramme TEQ/jour/kg de poids corporel.

 

 

 

 

 

10. Composés organiques volatils COV (sauf méthane)

Les composés organiques volatils, appelés COV constitue une famille de produits qui se retrouvent à l’état gazeux, s’évaporent facilement dans les conditions normales de température et de pression (20° C et 105 P) comme le benzène, le toluène, l’acétone, les alcools légers, le perchloroéthylène, le styrène etc.

 

COV

 


Certaines substances comme le benzène sont cancérigènes.

Les principales sources d’émission en France sont les solvants et peintures pour 30 %, le transport pour 25 %, l’agriculture pour 20 % et l’utilisation de dégraissants, conservateurs etc.

Les COV sont des polluants précurseurs de l’ozone et certains d’entre eux sont cancérigènes pour l’homme (le benzène est classé dans le groupe 1).

 

 

11. Les polluants radioactifs

(détails dans fiche spécifique)

L’air que nous respirons est radioactif comme tout ce qui nous entoure.
Les principaux polluants radioactifs de l’air sont : le radon (les trois isotopes 219, 220, 222), le tritium (isotope de l’hydrogène), le krypton 85 et le carbone 14.

Ces radioéléments proviennent de sources naturelles :

  • les rayons cosmiques qui créent le carbone 14 (issu de l’azote), le tritium et le krypton,
  • le gaz radon généré par des chaînes de décroissance de l’uranium et du thorium présents dans le sol et se dégageant par les fissures et failles de la croûte terrestre,

ou de l’activité humaine :

  • l’extraction du charbon, des phosphates et de l’uranium génèrent du radon,
  • l’industrie nucléaire émet de faibles quantités de krypton 85 et de tritium, ainsi que des rejets accidentels tels que ceux de Mayak et Tchernobyl.

Le radon 222 est une des principales sources de radioactivité à laquelle l’homme est exposé (environ 37 % de l’exposition moyenne aux rayonnements ionisants de la population française), les autres radioéléments ont un impact moyen inférieur à 1 % de l’exposition totale.