Chp1 Généralités Et Definitions

8/15/2019 Chp1 Généralités Et Definitions

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Chapitre 1 Généralités et Définitions

1. INTRODUCTION

Répondre aux besoins du présent sans compromettre la capacité des générations

futures à satisfaire les leurs : telle est l'ambition du développement durabl e , un conceptfondamental qui va bien au-delà des notions habituellement connues d'écologie ou de

protection de l'environnement. En plaçant l'homme face à ses responsabilités pour le futur, ledéveloppement durable touche nos sociétés dans leur ensemble. Entreprises, pouvoirs publicset société civile doivent désormais oeuvrer main dans la main pour réconcilier trois mondesqui se sont longtemps ignorés : l'économie, l'écologie et le social.

2. L’AIR

L’encyclopédie Encarta donne cette définition de l’air : fluide gazeux qui constituel’atmosphère. L’air est indispensable à la vie car il participe au processus de la respiration et àla photosynthèse des végétaux. L’air que nous respirons est indispensable à la vie, ce n’est pasun élément simple, mais un mélange de plusieurs gaz, dont les deux principaux sontl’oxygène et l’azote. L’ai r est principalement composé (tableau 1):

d’azote (78% en volume) ; d’oxygène (21% en volume) ; d'autres gaz, (argon, gaz carbonique, ozone, hydrogène, hélium...).

Ce mélange gazeux, auquel il faut rajouter une fraction marginale de vapeur d’eau et de particules solides en suspension, définit la composition de l’atmosphère.

Tableau1 : Composition de l'air propre.

composant % dans l'air propre

N2 78.1

O 2 20,94

CO 2 0,032

Ne 18,2 ppm

He 5,2 ppm

H 2 0,5 ppm ( lithosphère )

N2O 0,3 ppm

CH 4 1,5 ppm

CO 0.1 ppm

NH 3 0,01 ppm

NO 2 0,001 ppm


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SO 2 2 10-4 ppm

Ar 0,93 ppm

Kr 5,2 ppm

Xe 0.09 ppm

H 2S 2 10-4 ppm

O 3 0,02 ppm

H 2O 0 – 7 ppm

3. L’ATMOSPHERE

La pression de l’air dans l’atmosphère a été pour la première fois évaluée par Torricellien 1643. Au niveau de la mer, une colonne de mercure de 76 cm de haut est équilibrée parcelle-ci.

L’air est un mélange gazeux inodore et incolore sur une faible épaisseur. Sur des volumes plus grands, il devient bleu à cause du phénomène de diffraction de la lumière par les atomesqui le constituent.

S’organisant en plusieurs couches superposées jusqu’à une altitude de plus de 500 km,l’atmosphère joue également un rôle de protection contre les agressions en bloquant lesdangereuses particules énergétiques éjectées par le soleil, en freinant les météorites, ainsiqu’en absorbant les rayonnements ultraviolets nocifs

L’atmosphère est composée de plusieurs couches distinctes qui diffèrent par leurcomposition et leur température (figure 1) . C’est dans les couches les plus basses que l’onobserve les phénomènes météorologiques. C’est également dans ces couches que seconcentrent les activités aéronautiques.

1. La troposphère pour les altitudes inférieures à 8 kilomètres au dessus des pôles, 18kilomètres au dessus de l'Equateur. La température y est essentiellement décroissante jusqu'à220 K au dessus des pôles (190 K au dessus de l'Equateur). Le gradient négatif de températureest donc de l'ordre de -6.5 °K km -1.

2.

La stratosphère jusqu'à 50 kilomètres. La température est d'abord constante puiscroît du fait de l'absorption par l'ozone O 3 et par l'oxygène moléculaire O 2 des UV solaires(jusqu'à 270 K environ). L'existence de cette couche d'inversion directement au dessus de latroposphère est une caractéristique essentielle de la Terre.

3. La mésosphère jusqu'à 85 kilomètres. La température y est décroissante jusqu'à 170K (le point le plus froid de l'atmosphère), du fait de la décroissance des profils verticauxd'ozone et d'oxygène.

4. enfin la thermosphère puis l'ionosphèr e (jusqu'à environ 150 kilomètres).La température augmente, les rayonnements UV dissocient N 2 et O 2 et ionisent les molécules

; il n'y a plus d'équilibre thermodynamique et on ne peut plus définir une température unique.


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Au delà, la force d'attraction de la Terre est négligeable. Les gaz deviennent raréfiés et lesdensités sont de l'ordre de 10 13 mol cm -3 (contre 10 19 au niveau de la mer).

La couche de transition, relativement mince, entre troposphère et stratosphère,s’appelle la tropopause . Son altitude et sa température sont d’environ 8 kilomètres et -

50°C dans les régions polaires, 17 kilomètres et - 80°C à l’équateur.

L’air que nous respirons occupe la partie basse de l’atmosphère. A titred’information, indiquons simplement que les 9/10èmes de la masse atmosphérique se situenten dessous de 16 kilomètres.

Fig. 1: Profil vertical de température

4. DEFINITION DE LA POL LUTION DE L’AIR

De prime abord, il semble paradoxal de considérer l’air, source de vie, comme undanger . En fait, l’air sert de véhicule aux polluants, qui sont les véritables responsables àincriminer. A l’origine de la pollution atmosphérique, s’il existe des sources naturelles commeles éruptions volcaniques, l’érosion des sols ou les feux de forêt, la plupart des polluantsmenaçants sont liés à l’homme, à son mode de vie et à ses activités

Le Conseil de l'Europe définissait déjà en 1967 la pollution de l'air par la phrasesuivante :

"Il y a pollution de l'air lorsque la présence d'une substance étrangère ou une variationimportante dans les proportions de ses composants est susceptible (compte tenu des


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connaissances scientifiques du moment) de provoquer un effet nocif, de créer unenuisance ou une gène".

Le terme " effet nocif ", précisait que la pollution de l'air est un phénomène nuisible et donc liéà un risque pour la santé. Les termes " substance étrangère " et " variation dans les

proportions de ses composants " définissaient la notion de " POLLUANT ": un composéétranger à la composition normale de l'air ou bien un constituant de l'air présent dans une

proportion anormale.

Dans la définition, il n'était nulle part indiqué que seul l'air extérieur était concerné; ellecontenait donc implicitement la notion de pollution intérieure.

La "Loi sur l'air et l'utilisation rationnelle de l'énergie" du 30 décembre 1996 donneaujourd'hui dans son article 2 une définition légale :

"Constitue une pollution atmosphérique, l'introduction par l'homme, directement ouindirectement, dans l'atmosphère et les espaces clos, de substances ayant desconséquences préjudiciables de nature à mettre en danger la santé humaine, à nuire auxressources biologiques et aux écosystèmes, à influer sur les changements climatiques, àdétériorer les biens matériels, à provoquer des nuisances olfactives excessives".

La définition reprend l'ensemble des effets nuisibles sur la " santé humain e", sur les"ressources biologiques ", sur les " écosystèmes ", sur les " changements climatiques ". Lestermes " espaces clos " démontrent que les pollutions intérieures sont prises en compte. Parrapport à la précédente définition, celle-ci diffère donc par la non prise en compte de la

pollution naturelle, par la notion explicite de la pollution à l'intérieur des locaux et par une plus grande précision des divers effets nuisibles.

Tout le monde comprendra qu’il n’est pas aisé de déterminer dans notre espace de respiration, la part de responsabilité ni l’impact isolé de chacun des polluants alors mêmequ’ils sont le plus souvent mélangés, en proportions variables dans le temps. Certains

polluants sont plus dangereux que d’autres, certains sont plus facilement évitables qued’autres, certains encore agissent de façon plus insidieuse et sournoise que d’autres.

5. PRINCIPALES SOURCES ET ECHELLES DE POLLUTION.

5.1. Sources d’émissio n

Sources naturelles

- l'érosion du sol : sous l'action du vent, des particules de poussières sont entraînées dansl'atmosphère L'importance de l'érosion dépend de la vitesse du vent, de la couverture végétale,de l'humidité du sol, ...

- l'activité volcanique : les éruptions volcaniques rejettent des quantités importantes decendres qui peuvent parcourir des milliers de kilomètres. Ces éruptions dégagent aussidifférents gaz dérivés du carbone (CO, CO2) ou du soufre (H2S, SO2).


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- les incendies: chaque année, des millions d'hectares de forêts - principalement tropicalessont brûlées. Ces incendies provoquent, entre autres, l'émission de plusieurs millions detonnes d'oxydes de carbone.

- les embruns marins: ils sont soulevés par le vent et peuvent être transportés à de grandes

distances à l'intérieur des terres. Ces sels marins qui parviennent chaque année dansl'atmosphère contiennent environ 40 millions de tonnes de soufre sous forme de sulfate desodium.

- les poussières d'origine extra-terrestre représentent un apport de 50.000 à 350.000tonnes par an pour le monde entier.

sources artificielles

- les combustions représentent la cause essentielle des pollutions:

- les fumées domestiques et industrielles sont chargées d'une quantité + importanted'impuretés (suie, goudron, oxydes de soufre, ...) qui varie en fonction de la nature ducombustible (charbon, fuel, ...).

- les véhicules à moteur participent pour une bonne part à la pollution atmosphérique. Ilsoffrent un cocktail empoisonné à base d'hydrocarbures non brûlés, d'oxydes (de carbone, desoufre et d'azote) et de plomb.

- les industries constituent un foyer important de pollution: elles propagent une variété de poussières et de gaz dans l'air.

Ces différentes sources de pollution, tant naturelles qu'artificielles, envoientdans l'atmosphère des poussières et des gaz plus ou moins dangereux.

5.2. Les familles de polluants

Les principaux polluants atmosphériques se classent dans deux grandes familles biendistinctes : les polluants primaires et les polluants secondaires.

Les polluants primaires

Les polluants primaires sont directement issus des sources de pollution, qu’elles soient d’origine industrielle ou automobile. On y trouve des gaz tels que : des oxydes de carbone (CO) ; des oxydes de soufre (SO2) ; des oxydes d’ azote (NOx) ; des hydrocarbures légers ; des composés organiques volatils (COV) ; des particules contenant ou non des composés métalliques (plomb, mercure

cadmium...) ou minérales et/ou organiques (PM10 et PM2.5).

5.3. Echelles de pollution


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On distingue trois échelles de pollutions : planétaire, régionale et locale. La pollutionlocale est principalement incriminée car elle a un impact sur l’homme et sur sa santé à plus oumoins long terme, en raison notamment de sa propension à favoriser de nombreuses maladies.

1. Au niveau planétaire

La dégradation de la couche d’ozone à très haute altitude (stratosphère), observée depuisquelques années, diminue la protection contre les rayons solaires nocifs et augmente lafréq uence d’apparition des mélanomes et autres cancers de la peau. Par ailleurs,l’accroissement de l’effet de serre, dû à l’accumulation de certains gaz (dioxyde de carbone,méthane, protoxyde d’azote…), est responsable du réchauffement climatique.

2. Au niveau régionalLa pollution photochimique avec la formation d’ozone à partir de polluants primaires, sousl’effet du rayonnement solaire et la pollution acide (liée au dioxyde de soufre, et aux oxydesd’azote…) est à l’origine des pluies acides qui entraîne nt le dépérissement des forêts et ladégradation des sols. La pollution régionale peut être constatée jusqu’à plus de millekilomètres autour de sa source.

3. Au niveau localLa pollution urbaine agit sur quelques kilomètres. Son impact sur la santé dépend de la duréed’exposition, de l’état général et de l’âge des personnes concernées. La pollutionatmosphérique urbaine est généralement caractérisée par des niveaux d’exposition à la foisrelativement faibles, permanents, diffus et relevant de polluants t rès divers. L’étude del’impact sanitaire de cette pollution est ainsi confrontée à l’évaluation de risques individuelsfaibles mais portant sur de larges populations. Un risque faible peut dans ces conditions avoird’importantes conséquences en termes de santé publique.

6. QUALITE GLOBALE DE L'AIR, L'INDICE QUOTIDIEN ET SEUILS DEPOLLUTION

6.1 Quels polluants surveiller

Les polluants atmosphériques sont trop nombreux pour être surveillés en totalité. Certainsd’entre eux sont choisis parce qu’ils sont cara ctéristiques de type de pollution (industrielle ouautomobile) et parce que leurs effets nuisibles pour l'environnement et/ou la santé sontdéterminés. Ces espèces sont regroupés sous de nom « Indicateurs de pollution

atmosphérique » . Six polluants ont été choisis : le dioxyde de soufre (SO 2) ; Les particules fines (PM10 et PM2.5) ; les oxydes d’azote (NOx) ; l’ozone (O 3) ; le monoxyde de carbone (CO) ; les composés organiques volatils (COV).

Aujourd’hui, le plomb n’est plus un indicateur de pollution aut omobile car ses concentrationsont considérablement baissé depuis l’utilisation, bien généralisée de l’essence sans plomb.


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6.2. La surveillance de la qualité de l’air

De nombreux pays ont établi des normes de qualité de l’air à l’égard des substancesdangereuses. Ces normes fixent les niveaux de concentration jugés acceptables pour garantirla protection de la santé publique.

Qu’est ce que l’Indice ATMO ? Un indice journalier simple, utilisé depuis 1991 a été validé sous le vocable "ATMO" en

1994. L’indice At mo et son mode de calcul sont définis par une réglementation nationale pourtoutes les grandes agglomérations de plus de 100 000 habitants. L’ ATMO est un indice qui

permet de caractériser la qualité de l'air mesurée pendant une journée sur de grandesagglomérations, à partir des données enregistrées par les réseaux de surveillance.Cet indice journalier est déterminé à partir des niveaux de pollution mesurés au cours de la

journée par les stations de fond de l’agglomération et prend en compte les concentra tions dequatre polluants atmosphériques traceurs des activités de transport, urbaines et industrielles:

Trois polluants primaires : dioxyde de soufre (SO 2), dioxyde d’azote (NO 2), particules en suspension.

Un polluant secondaire : l’ozone (O 3).

Pour le SO 2, on effectue le calcul de la moyenne des moyennes horaires mesuréesdurant la journée.

Pour NO 2 et O 3, on effectue la moyenne des maxima horaires observés. Ces troisconcentrations moyennes sont entrées dans une table de correspondance des indices ATMOoù l'on obtient alors 3 sous indices correspondant à chaque polluant.Pour le calcul final de l'indice journalier, cet indice est égal à l’indice le plus fort parmi ceuxdes quatre polluants, déterminés à partir de tables prédéfinies Il est quotidiennement publié

par divers médias régionaux ou nationaux. (SAMASAFIA). Une échelle de 10 niveaux a étémise au point afin de mieux percevoir les variations de l'indice d'un jour à l'autre. Cetteéchelle caractérise les divers états de la qualité de l'air. La valeur 1 est le niveau qui représentela meilleure qualité de l'air (qualifiée d'excellente), la valeur 10 est la plus mauvaise (qualifiéed'exécrable).

6.3. Les critères de qualité de l'air

Une des caractéristiques de la pollution urbaine est donc l'apparition d'épisodes, dits"pics" de pollution, du fait des émissions et d'une météorologie défavorable. Ces épisodessont marqués principalement par de fortes teneurs en NO 2 et en O 3 (en été). La gestion de ces"pics" nécessite des actions spécifiques sur le court terme. Celles-ci ont fait l'objet de

procédure d'information et d'alerte à trois niveaux :

- niveau 1 : information des services techniques et administratifs,

IndiceATMO

1-2 3-4 5 6-7 8-9 10

Qualité del’air

Très bonne bonne moyenne médiocre mauvaise Trèsmauvaise


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- niveau 2 : information des autorités et du public par un communiqué de presse à l'attentionde l'ensemble des médias.

- niveau d'ALERTE : actions de limitation des sources.

Polluants

Niveaux S0 2 N0 2 03

Niveau 1 200 200 130 Niveau 2 350 300 180 NIVEAU D'ALERTE 600 400 360

En France, par exemple, les décrets de la "Loi sur l'Air", ont prévu les limitations detrafic en cas d'alerte, n'autorisant que la circulation des véhicules à "pastille verte". En région

parisienne, l'arrêté du 11 avril 1997, précisait déjà les mesures de " circulation alternée "(plaque paire ou impaire). Cette mesure, mise en oeuvre pour la première fois le 1er octobre1997, a été bien acceptée par le public. De nombreuses dérogations sont prévues telles lecovoiturage. Ces mesures contraignantes sont complétées par des limitations de vitesse sur lesgrands axes, par la gratuité du stationnement résidentiel dès le niveau 2 et celle des transports

publics régionaux au niveau d'alerte.

6 - LA GESTION DU RISQUE POLLUTION ATMOSPHERIQUE

Trois grands axes d'action se dessinent pour gérer le risque tel que défini ci-dessus :

- les progrès technologiques ;

- la gestion urbaine ;

- la communication et la sensibilisation.

6.1 Les progrès technologiques :

Toute une technologie de "dépollution" des sources fixes est aujourd'hui disponible(dépoussiéreurs, laveurs de gaz, récupérateurs de solvants).

De nombreuses techniques permettent d'améliorer la qualité individuelle des échappementsdes véhicules automobiles, dont le pot catalytique dit "trois voies" sur les véhicules neufs àessence (sans plomb), et le pot catalytique d'oxydation sur les véhicules diesel.

D'autres technologies ont été essayées ou sont aujourd'hui mises en œuvre : le recyclage deséchappements, le moteur à "mélange pauvre", le filtre à particules diesel, les carburants desubstitution (diester, les carburants gazeux GPL et GNV, le biogaz, le gazole désulfuré à très

faible teneur en soufre.


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Les progrès sur les batteries ont permis d'améliorer les performances des véhicules électriquesafin de diminuer les émissions de polluants d'origine automobile.

6.2 La gestion urbaine

De nombreuses actions sont engagées pour diminuer globalement le trafic en milieuurbain : création de zones piétonnières ou à trafic réduit, limitation du stationnement en centreville, amélioration de la voirie, développement des transports en commun, actions favorisantles modes de déplacements non polluants.

Une longue étude menée en 1993 à Paris a montré que toute action unique ou ponctuelle ne pouvait être efficace, voire entraînait d'inévitables effets pervers. Les actions engagéesdoivent être très globales et porter sur des problèmes de pollution automobile : la gestion del'urbanisme, des déplacements, de la voirie, et du stationnement, le développement destransports en commun, des véhicules, l'amélioration des carburants et des échappements, lavalorisation et le développement des véhicules moins ou non polluants, etc ...

6.3 Les actions de communication et de sensibilisation

Tous les réseaux de mesures doivent avoir la même échelle de positionnement de laqualité de l'air par rapport aux normes en vigueur, en permettant ainsi l'information

permanente de la population au moyen de l’indice "ATMO".

7. CONCLUSION

Il est possible de lutter contre la pollution de l'air par:

- le choix des combustibles pauvres en soufre, la désulfurisation des combustiblesfossiles, le meilleur réglage des installations de chauffage et le développement des énergiesalternatives;

- l'installation, dans les chaînes industrielles, de dépoussiéreurs et de filtres afin de limiterla quantité d'aérosols et de gaz émis;

- l'assainissement des gaz d'échappement des voitures grâce à un dispositif de post-

combustion catalytique dans le pot (avec une essence sans plomb);

- l’utilisation des remèdes naturels comme les espaces verts, absorbeurs de pollutionatmosphérique.

- le comportement civique et rationnel et responsable de chacun de nous.

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