20.2 : Pollution de l'air

La pollution atmosphérique se présente sous de nombreuses formes mais peut généralement être considérée comme des contaminants gazeux et particulaires présents dans l'atmosphère terrestre. Les produits chimiques rejetés dans l'air qui ont un impact direct sur l'environnement sont appelés polluants primaires. Ces polluants primaires réagissent parfois avec d'autres produits chimiques présents dans l'air pour produire des polluants secondaires.

La pollution atmosphérique est généralement divisée en deux catégories : la pollution de l'air extérieur et la pollution de l'air intérieur. La pollution de l'air extérieur implique des expositions qui se produisent en dehors de l'environnement bâti. Les particules fines produites par la combustion du charbon, les gaz nocifs tels que le dioxyde de soufre, les oxydes d'azote et le monoxyde de carbone, l'ozone troposphérique et la fumée de tabac en sont des exemples. La pollution de l'air intérieur implique l'exposition à des particules, à des oxydes de carbone et à d'autres polluants transportés par l'air intérieur ou la poussière. Les exemples incluent les produits ménagers et les produits chimiques, le dégazage des matériaux de construction, les allergènes (excréments de cafards et de souris, moisissures, pollen) et la fumée de tabac.

Cette vidéo résume les causes, les conséquences et les solutions à la pollution de l'air.

Sources de pollution atmosphérique

Une source fixe de pollution atmosphérique fait référence à une source d'émission qui ne bouge pas, également appelée source ponctuelle. Les sources fixes comprennent les usines, les centrales électriques et les nettoyeurs à sec. Le terme « source diffuses » est utilisé pour décrire de nombreuses petites sources de pollution atmosphérique regroupées dont les émissions individuelles peuvent être inférieures aux seuils préoccupants, mais dont les émissions collectives peuvent être importantes. Les poêles à bois résidentiels sont un bon exemple de petite source, mais lorsqu'ils sont combinés à de nombreuses autres petites sources, ils peuvent contribuer aux niveaux de pollution atmosphérique locaux et régionaux. Les sources diffuses peuvent également être considérées comme des sources diffuses, telles que la construction de lotissements résidentiels, l'assèchement des lits de lacs et des décharges.

Une source mobile de pollution atmosphérique fait référence à une source capable de se déplacer par ses propres moyens. En général, les sources mobiles impliquent le transport « routier », qui inclut des véhicules tels que des voitures, des véhicules utilitaires sport et des bus. En outre, il existe également une catégorie « non routière » ou « hors route » qui comprend les outils à gazon et les tondeuses à essence, le matériel agricole et de construction, les véhicules récréatifs, les bateaux, les avions et les trains.

Les sources agricoles proviennent des activités d'élevage d'animaux et de cultures, qui peuvent générer des émissions de gaz et de particules. Par exemple, les animaux confinés dans une étable ou une zone restreinte produisent de grandes quantités de fumier. Le fumier émet divers gaz, en particulier de l'ammoniac dans l'air. Cet ammoniac peut être émis par les bâtiments pour animaux, les aires de stockage du fumier ou par le sol après l'épandage du fumier. Dans le cadre de la production végétale, l'application inappropriée d'engrais, d'herbicides et de pesticides peut entraîner la dérive aérienne de ces matériaux et des dommages peuvent être causés.

Contrairement aux sources de pollution atmosphérique mentionnées ci-dessus, la pollution atmosphérique causée par des sources naturelles n'est pas causée par les personnes ou leurs activités. Un volcan en éruption émet des particules et des gaz, les feux de forêt et de prairie peuvent émettre de grandes quantités de polluants (figure\(\PageIndex{a}\)), les tempêtes de poussière peuvent créer de grandes quantités de particules et les plantes et les arbres émettent naturellement des composés organiques volatils qui peuvent former des aérosols pouvant provoquer une brume bleue. Les animaux sauvages dans leur habitat naturel sont également considérés comme des sources naturelles de « pollution ».

Figure\(\PageIndex{a}\) : La fumée dégagée par le feu de camp de novembre 2018 couvre une grande partie du nord de la Californie et s'étend au-dessus de l'océan Pacifique. Image de l'Observatoire de la Terre de la NASA/Lauren Dauphin (domaine public).

Principaux polluants atmosphériques

L'Agence de protection de l'environnement a identifié six polluants atmosphériques courants appelés polluants atmosphériques principaux. Il s'agit des particules, de l'ozone troposphérique, du monoxyde de carbone, des oxydes de soufre, des oxydes d'azote et du plomb. Ces polluants peuvent nuire à la santé et à l'environnement et provoquer des dommages matériels. Parmi les six polluants, la pollution par les particules et l'ozone troposphérique constituent les menaces sanitaires les plus répandues. L'Agence américaine de protection de l'environnement (EPA) les réglemente en élaborant des critères basés sur des considérations de santé humaine et environnementale.

1. L'ozone troposphérique n'est pas émis directement dans l'air, mais est créé par des réactions chimiques entre les oxydes d'azote (NO _X) et l'oxygène gazeux (O ₂) de l'atmosphère qui réagit en présence de lumière solaire. Il se forme également lorsque les oxydes d'azote et les composés organiques volatils (COV) réagissent. Les émissions des installations industrielles et des services publics d'électricité, les gaz d'échappement des véhicules à moteur, les vapeurs d'essence et les solvants chimiques sont quelques-unes des principales sources de NO _X et de COV. L'inhalation d'ozone peut provoquer divers problèmes de santé, en particulier chez les enfants, les personnes âgées et les personnes de tous âges atteintes de maladies pulmonaires telles que l'asthme. L'ozone troposphérique peut également avoir des effets nocifs sur la végétation et les écosystèmes sensibles. (L'ozone troposphérique ne doit pas être confondu avec la couche d'ozone, qui se trouve en altitude dans l'atmosphère et protège la Terre des rayons ultraviolets ; l'ozone troposphérique n'assure pas une telle protection).
2. Les particules, également appelées pollution par les particules, sont un mélange complexe de particules extrêmement petites et de gouttelettes de liquide. La pollution par les particules est composée d'un certain nombre de composants, notamment des acides (tels que les nitrates et les sulfates), des produits chimiques organiques, des métaux et des particules de terre ou de poussière. Des exemples de matières particulaires d'origine humaine proviennent de la combustion (comme la combustion du bois ou du charbon) et de l'extraction minière (qui libère de la poussière). Les feux de forêt ou l'érosion éolienne sont des sources naturelles de particules. La taille des particules est directement liée à leur potentiel de provoquer des problèmes de santé. L'EPA est préoccupée par les particules de 10 micromètres de diamètre ou moins, car ce sont les particules qui passent généralement par la gorge et le nez et pénètrent dans les poumons. De plus, les particules d'un diamètre inférieur ou égal à 2,5 micromètres peuvent passer des poumons à la circulation sanguine, où elles sont transportées vers divers organes et avoir de graves effets sur la santé.
3. Le monoxyde de carbone (CO) est un gaz incolore et inodore émis par les processus de combustion. À l'échelle nationale et, en particulier, dans les zones urbaines, la majorité des émissions de CO dans l'air ambiant proviennent des véhicules. Cependant, les éruptions volcaniques et les feux de forêt libèrent également du monoxyde de carbone. Le monoxyde de carbone peut avoir des effets nocifs sur la santé en réduisant l'apport d'oxygène aux organes (comme le cœur et le cerveau) et aux tissus du corps. À des niveaux extrêmement élevés, le CO peut entraîner la mort.
4. Les oxydes d'azote (NO _X) sont un groupe de gaz hautement réactifs, qui comprend le monoxyde d'azote (NO) et le dioxyde d'azote (NO ₂). La norme nationale de qualité de l'air ambiant de l'EPA utilise le NO ₂ comme indicateur pour le groupe plus large d'oxydes d'azote. Les oxydes d'azote se forment rapidement à partir des émissions des voitures, des camions et des bus, des centrales électriques et des équipements tout-terrain. De plus, les oxydes d'azote sont libérés naturellement par certaines bactéries. En plus de contribuer à la formation d'ozone troposphérique et à la pollution par les particules fines, les oxydes d'azote réagissent dans l'atmosphère pour former de l'acide nitrique (HNO ₃) et de l'acide nitreux (HNO ₂), qui sont des composants des dépôts acides. Les oxydes d'azote sont liés à un certain nombre d'effets indésirables sur le système respiratoire.
5. Le dioxyde de soufre (SO ₂) est principalement rejeté par la combustion de combustibles fossiles dans les centrales électriques (73 %) et d'autres installations industrielles (20 %). Les sources moins importantes d'émissions de SO ₂ comprennent les procédés industriels tels que l'extraction de métaux à partir du minerai et la combustion de carburants à haute teneur en soufre par les locomotives, les grands navires et les équipements non routiers. Les volcans sont une source naturelle de SO ₂. Le dioxyde de soufre est associé à un certain nombre d'effets indésirables sur le système respiratoire. Il réagit dans l'atmosphère pour former de l'acide sulfurique (H ₂ SO ₄), un composant des dépôts acides.
6. Le plomb est un métal naturellement présent dans l'environnement ainsi que dans les produits manufacturés. Les principales sources d'émissions de plomb ont toujours été les carburants utilisés dans les véhicules automobiles routiers (tels que les voitures et les camions) et les sources industrielles. À la suite des efforts réglementaires déployés aux États-Unis pour éliminer le plomb de l'essence des véhicules automobiles routiers, les émissions de plomb du secteur des transports ont considérablement diminué de 95 % entre 1980 et 1999, et les niveaux de plomb dans l'air ont diminué de 94 % entre 1980 et 1999. Aujourd'hui, les plus fortes concentrations de plomb dans l'air se trouvent généralement à proximité des fonderies de plomb. Les principales sources d'émissions de plomb dans l'atmosphère aujourd'hui sont le traitement des minerais et des métaux et les avions à moteur à pistons fonctionnant à l'essence d'aviation au plomb. Les volcans et l'érosion sont des sources naturelles de plomb.

Pollution de l'air intérieur (préoccupations majeures dans les pays développés)

La plupart des gens passent environ 90 % de leur temps à l'intérieur. Cependant, l'air intérieur que nous respirons dans les maisons et autres bâtiments peut être plus pollué que l'air extérieur et peut augmenter le risque de maladie. Il existe de nombreuses sources de pollution de l'air intérieur dans les maisons. Ils comprennent les contaminants biologiques tels que les bactéries, les moisissures et le pollen, la combustion de combustibles et la fumée de tabac ambiante, les matériaux de construction et les meubles, les produits ménagers, les systèmes de chauffage central et de refroidissement et les sources extérieures. La pollution de l'air extérieur peut pénétrer dans les bâtiments et devenir une source de pollution de l'air intérieur.

Le syndrome des bâtiments malades est un terme utilisé pour décrire les situations dans lesquelles les occupants d'un bâtiment présentent des symptômes de santé associés uniquement au fait de passer du temps dans ce bâtiment. On pense que les causes du syndrome des bâtiments malades incluent une ventilation inadéquate, la pollution de l'air intérieur et des contaminants biologiques. Habituellement, les problèmes de qualité de l'air intérieur ne provoquent que de La plupart des gens se sentent mieux dès qu'ils éliminent la source de pollution. Veiller à ce que votre bâtiment soit bien ventilé et à éliminer les polluants peut améliorer la qualité de l'air intérieur.

Fumée secondaire (fumée de tabac ambiante)

La fumée secondaire est la combinaison de la fumée provenant d'une cigarette et de la fumée expirée par un fumeur. Lorsqu'un non-fumeur est entouré d'une personne qui fume, il respire de la fumée secondaire.

La fumée secondaire est dangereuse pour quiconque la respire. Il n'y a pas de quantité sûre de fumée secondaire. Il contient plus de 7 000 produits chimiques nocifs, dont au moins 250 sont connus pour nuire à la santé humaine. Il peut également rester dans l'air pendant plusieurs heures après que quelqu'un fume. Même le fait de respirer de la fumée secondaire pendant une courte période peut blesser votre corps.

Au fil du temps, la fumée secondaire peut entraîner de graves problèmes de santé chez les non-fumeurs. La seule façon de protéger complètement les non-fumeurs des dangers de la fumée secondaire est d'interdire de fumer à l'intérieur. Séparer les fumeurs des non-fumeurs (comme les sections « non-fumeurs » des restaurants) ‚ assainir l'air et aérer les bâtiments ne permet pas d'éliminer complètement la fumée secondaire.

Source : SmokeFree.gov

Combattre la pollution atmosphérique

Une combinaison de stratégies réglementaires, économiques et technologiques peut réduire la pollution atmosphérique. Le Clean Air Act de 1970 est un règlement fédéral clé qui a réussi à réduire les émissions de polluants atmosphériques tels que le plomb et le dioxyde de soufre. L'Agence de protection de l'environnement fixe une norme de qualité de l'air pour les grands émetteurs des principaux polluants atmosphériques, qui est la quantité maximale autorisée de polluant pouvant être rejetée. Chaque État élabore ensuite un plan pour se conformer à ces normes. Notez que des centaines de polluants atmosphériques au-delà des six principaux polluants atmosphériques sont réglementés en vertu de la Clean Air Act.

Les incitations économiques permettent aux particuliers, aux institutions ou aux entreprises d'utiliser des technologies ou de prendre d'autres mesures visant à limiter la pollution de l'air. Par exemple, les taxes vertes augmentent le coût d'une action néfaste pour l'environnement. Par exemple, le Canada prélève une taxe verte sur les véhicules à faible consommation de carburant. Les subventions, en revanche, réduisent le coût des choix bénéfiques pour l'environnement. Par exemple, le crédit d'impôt solaire fédéral aux États-Unis permet aux propriétaires de demander un pourcentage du coût d'installation de panneaux solaires lorsqu'ils déclarent leurs impôts. Ce montant réduirait ainsi les impôts dus ou serait émis sous forme de remboursement d'impôts. (L'utilisation accrue de l'électricité solaire réduit en fin de compte le besoin de centrales au charbon et au gaz naturel, qui génèrent de la pollution atmosphérique.)

Les permis négociables (plafonnement et échange) constituent une autre incitation économique. Tout d'abord, la quantité totale autorisée d'émissions pour une entité (telle qu'un État ou un pays) est définie. Ensuite, des crédits d'émission sont distribués aux pollueurs potentiels. Les industries qui réduisent leurs émissions peuvent vendre leurs crédits, tandis que celles dont les émissions sont élevées peuvent être obligées. Par exemple, les grands émetteurs de gaz à effet de serre en Californie doivent obtenir des permis de pollution par le carbone. L'achat de ces permis permet de financer le California Climate Credit, que les Californiens reçoivent en réduction de leurs factures d'électricité d'avril et d'octobre.

Enfin, diverses technologies réduisent la pollution atmosphérique. Par exemple, des filtres à air et une ventilation adéquate sont essentiels pour limiter la pollution de l'air intérieur. Les progrès réalisés dans les transports publics (et les politiques qui les promeuvent) et les véhicules économes en énergie réduisent encore la pollution de l'air. Les véhicules électriques réduisent également la pollution de l'air (figure\(\PageIndex{b}\)), en particulier si l'électricité qui les alimente provient d'une source propre et renouvelable, telle que des panneaux solaires. Les convertisseurs catalytiques C réduisent les émissions des véhicules standard en facilitant les réactions chimiques. Par exemple, ils catalysent des réactions qui convertissent les oxydes d'azote (NO _X) en azote gazeux (N ₂) et le monoxyde de carbone (CO) en dioxyde de carbone (CO ₂). (Bien que le dioxyde de carbone soit un gaz à effet de serre, il n'est pas directement toxique comme l'est le monoxyde de carbone.)

D'autres technologies limitent les émissions provenant de l'industrie. Par exemple, les épurateurs de cheminées éliminent certains polluants des émissions des centrales électriques avant qu'ils ne soient rejetés et ont réduit les émissions de dioxyde de soufre provenant de la combustion du charbon. Les précipitateurs électrostatiques chargent négativement les polluants et éliminent les polluants chargés à l'aide d'une électrode positive (figure\(\PageIndex{c}\)). Alors que les précipitateurs électrostatiques ont été initialement développés pour l'industrie, les versions plus petites peuvent être utilisées comme purificateurs d'air dans les maisons ou les entreprises.

Figure\(\PageIndex{b}\) : Les transports en commun, en particulier ceux qui utilisent des énergies propres, réduisent la pollution de l'air. Photo prise par Mtattrain (CC-BY-SA).

Figure\(\PageIndex{c}\) : Un précipitateur électrostatique. Les flèches bleues représentent le flux d'air passant devant des barres métalliques, qui chargent négativement les polluants. Ils sont ensuite attirés vers des électrodes positives (plaques métalliques plates rouges), éliminant ainsi les polluants de l'air. Photo d'Evan Mason (CC-BY-SA).

Attribution

Modifié par Melissa Ha à partir des sources suivantes :

• Pollution atmosphérique due à Biologie environnementale par Matthew R. Fisher (sous licence CC-BY)
• Informations de base sur le NO ₂. Agence de protection de l'environnement. Consulté le 11-04-2021 (domaine public).