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06/06/2011
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La pollution atmosphLa pollution atmosphLa pollution atmosphLa pollution atmosphériqueriqueriquerique
cours de toxicologiecours de toxicologiecours de toxicologiecours de toxicologieDr M.H.BELMAHIDr M.H.BELMAHIDr M.H.BELMAHIDr M.H.BELMAHI
Plan:I. GénéralitésII. DéfinitionIII. Polluants atmosphériqueIV. Cycle de la pollutionV. Effet de la pollution 1. Effets sur l’environnement2. Effets sur l’hommeVI. conclusion
:Organisation des écosystèmes
I. GénéralitésComposition approximative de l’atmosphère terrestre :
Gaz Particules solide ou liquide
Vapeurs d’eau
+ 1 à 3%Particules inertes
Particules vivantes
« Il y a pollution de l’air lorsque la présence une variation ou substance étrangèred’une
importante de la proportion de ses est susceptible de provoquer un constituants
effet nuisible, compte tenu des connaissances scientifiques du moment ».
Réf: Conseil de l’Europe (rapport du14septembre 1967)
II. définition Polluant = agent physique, chimique ou biologique altéragène :
- provoque gêne / nuisance milieu donné
- modification taux et/ou critères de répartition d’une substance naturelle propre à un milieu dans la biosphère.
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Les polluants atmosphériquesIII.
1. O3 troposphérique2. Nox : NO ;NO2 ;N2O, HNO3 ;HNO2.3. CO, CO2.4. (SO2) et dérivés (SO3 ; H2SO4)5. COV* Les hydrocarbures légers (aliphatiques, saturés o u non ; cyclique aromatiques légers ou polycycliques).
*les aldéhydes et les cétones (formaldéhyde, acrolé ine, acétone).
*les alcools ; hydrocarbures chlorés, mercaptans..
polluants
GAZparticules - la diversité de l’état physique
et granulométrique.
- La diversité de leur composition chimique.
- Leur dynamique d’évolution.
particules
PM10 PM2.5
III. Cycle de la pollution
naturelle
Sources de la pollution
COCO2
SO2 CHCH44; CO; CO22,H,H22S; S; NHNH33, NO, NO2 2
KBr, NaCl
1. émission
Anthropiques!!!!
SO2
NOx
particules
CO /CO2
NOX
COV
SO2
Particules
HAP
métaux
HCl
Facteurs d’influence
-Densité des sources
- Véhicule à moteur: *vitesse: CO+++ à faible vitesse*type de carburant :CO+++pour l’essence,
l’essence rejette moins de polluants que le diesel conventionnel et surtout les particules en suspensionNOx +++essence diesel GPL
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dispersion
Gradient thermique
vents
Turbulence mécanique
Dispersion verticale
Dispersion horizontale
+
2. Dispersion et transformationGradient thermique
Atmosphère neutre ou instable
Bonne dispersion
Atmosphère stable ou très stable
Inversion thermique
Mauvaise dispersion concentration des polluants
Turbulence mécanique = topographie du site
effets de valléeeffets de littoral
jours nuit
cocity[1].swf
1. réactions chimiques (photooxydation radicalaire; photodissociation).
2. entraînement par les précipitations: dépôts humides/ dépôts secs.
3. capture par les végétaux, absorption dissolutiondans les lacs, les océans.
3. élimination
Condition d’une :bonne dilution
-vitesse du vent élevée (bon transport
horizontal)
-hauteur de mélange élevée (large volume
d’air de dilution)
-instabilité de l’air (bonne diffusion
verticale)
-précipitations
Condition d’une :faible dilution
-vitesse du vent faible
-hauteur de mélange basse
-forte stabilité de l’air (condition
d’inversion)
-absence de précipitations.
V. effet de la pollution
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risques varient selon:- la concentration ;- durée exposition ;- association (notion de synergie);- conditions météorologiques ;- prédisposition des sujets .
effet
acidification
Pollution photochimique
Augmentation d’effet de serre
Appauvrissement en couche d’ozone
1. Effets sur les écosystèmes :
Pluie H+ = précipitation rendue H+ / présence acides forts.
Sensibilité région ou écosystème / dépôts H+ dépend de sa capacité à neutraliser excès H+.
Principaux agents responsables : SO2 + NOx
Pluies acides? ce qui a changé-Qu’est
les concentrations des gaz à effet de serre ont augmenté depuis 100 ans:
- 136% pour le dioxyde de carbone CO2 - 200% pour le méthane CH4- 120% pour l’oxyde nitreux N2O- Les autres n’existaient pas.CFC
Réchauffement climatique
Pollution photochimique=
smog oxydant
Pollution photochimique = mélange complexe de polluants formés chimiquement dans l’air:1. sous effet rayonnement solaire;2. à partir de composés précurseurs: NOx, COV. 3. Vent faible +inversion thermiqueprincipal polluant photochimique = O3.
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COV + NO NO2OZONECREATION[1].swf
:troposphérique3O↑Effets *
ralentissement de croissance au niveau de différentes parties de la plante ;
mort prématurée des végétaux ;
D’où provient NO 2 dans l’atmosphère?
N2 →→→→ 2 N.
O2 →→→→ 2 O.
N.
+ O.
→→→→ NO
NO + O2 →→→→NO2 + O.
D’où provient l’atome O ?ENERGIE:
orages, combustion
Transformation de NO 2 en HNO3
ON
O
O OON
O
ON
O
ON O OOrupture de la
liaison dativephoton exigé !
fixation de Osur O 2
formation de O 3
.NO2 + O2
OOO O H
H
O3 + H2O
OOO O H
HOOO O H
HOOO O
HHOOO O
HHOOO O
HHH O ON
O
H O ON
O
.OH + .NO2 HNO3acide nitrique
Au cours de la première réaction il y a formation d’ozone O 3 et régénération de NO
½ O2
.NO2
.NO
O2
O3
hνννν
cycle catalytiqueresponsable de la
formation dusmog photochimique
La 3e réaction (formation de HNO 3) supprime NO 2 et arrête le cycle catalytique producteur d’ozone
HNO3pluie acide
le radical .OH nettoie l’atmosphère des oxydes d’azote et bloque la
formation de l’ozone
.NO + O3hνννν
+ 198 kJozone
O2 + 2 .OH radical hydroxyle
nous verrons plus tard uneméthode pour fournir cet oxygène
Transformation de SO 2 en H2SO4
Structure de SO 2 : S OS OS OO
S OO
S OO
H O
.OH + SO2 + O2
O OO O
S OO
H O
O O
S OO
H O O
O
SO3 + .O2Hradical hydroxyperoxyle
SO3 + H2O H2SO4acide sulfurique
Le radical hydroxyle .OH nettoie l’atmosphère de NO 2 en produisant de l’acide nitrique éliminé avec la pluie acide
Le radical hydroxyle .OH nettoie l’atmosphère de SO 2 en produisant de l’acide sulfurique éliminé avec la pluie acide
radical hyxdroxyle .OH = détergent de l’atmosphère
SO2 + O2
SO3
.OH
.O2H + H2O pluie acideH2SO4
Schéma:
Comment se forme l’O 3 dans l’atmosphère?
O + O2 →→→→ O3
Ozone stratosphérique
(altitude : 20 - 60 km)
O2 + hνννν →→→→ O
D’où provient l’atome O ?
Ozone troposphérique
(altitude : 0 - 20 km)
NO2 + hνννν →→→→ NO + O
hνννν : rayonnement solaire UV-visible
λ λ λ λ < 242 nm
λ λ λ λ < 420 nm
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Comment s’accumule l’O 3 dans la troposphère?
En l’absence de COV...
Vitesses des réactions de ce cycle
⇒⇒⇒⇒ BILAN NUL = ni formation ni destruction d’O 3
NONO 2
O
O 3
O 2
O 2
h ν
O3
h νννν
NO2 NO NONO 2
O
O 3
O 2
O 2
h ν
Comment s’accumule l’O 3 dans la troposphère?
En présence de COV…
⇒⇒⇒⇒ BILAN = accumulation d’O 3
O3
Oxydation
de COV
COV oxydé
h νννν
NO2 NO
:Conséquences*Incidence (-) / activité photosynthétique végétaux + rendement plantes ( orge + avoine) ;* Dommages écosystèmes marins:phytoplancton= base chaîne alimentaire,À terme : populations poissons.
*↑ processus chimiques dans les basses couches de l'atmosphère qui + la production de l‘O3 troposphérique.
2. Effets sur l’homme :
2.1 Effets sur la santé
2.2 Impacts économiques
Effets directs* Asthme et autres maladies respiratoires :
irritations laryngée,
allergies, bronchiolite,
↓ capacité ventilatoire, emphysème,
fibrose (amiante + silice)
�Crises cardiaques, accidents cérébro-vasculaires et autres maladies cardiaques
Effets sur la santé
Effets dus à l’augmentation de l’exposition aux ray ons ultravioletsCancer de la peauCataractesPerturbations de la fonction immunitaire
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VI. CONCLUSION
Lutte contre pollution implique mise en œuvre plans d’action :
-Sommet de la terre à Rio de Janeiro.
-Protocole de Kyoto : est entré en vigueur en 02/05.- Surveillance de la qualité d’air
Indice QualificatifSO2
(µg/m3) NO2
(µg/m3) O3
(µg/m3)PS
(µg/m3)
1 Très bon 0-39 0-29 0-29 0-9
2 Très bon 40-79 30-54 30-54 10-19
3 Bon 80-119 55-84 55-79 20-29
4 Bon 120-159 85-109 80-104 30-39
5 Moyen 160-199 110-134 105-129 40-49
6 Médiocre 200-249 135-164 130-149 50-64
7 Médiocre 250-299 165-199 150-179 65-79
8 Mauvais 300-399 200-274 180-209 80-99
9 Mauvais 400-499 275-399 210-239 100-124
10Très
mauvais >= 500 >= 400 >= 240 >= 125
Calcul de l’indice global de la qualité d’airCalcul de l’indice global de la qualité d’airDes solutions !!!
–Gaz naturel en remplacement du charbon et du pétrole
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