La pollution urbaine et les polluants de l’air

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L’air et les polluants

L’air constitue le premier des éléments nécessaires à la vie. Chaque jour, nous respirons environ 14 kg d’air, soit 11 000 litres.

L’homme introduit dans l’atmosphère des substances ayant des conséquences préjudiciables à la santé et à l’environnement. Ces substances sont émises par des sources fixes et mobiles: chaudières, activités industrielles, domestiques et agricoles, transport routier des personnes et des marchandises…

Les polluants sont dispersés par les vents, dissous par les pluies, ou bloqués lorsque l’atmosphère est stable.

La composition chimique normale de l’air est de : azote 78%, oxygène 21%, argon 0,9 et autres gaz 0,1%

Les polluants

L’air que nous respirons peut contenir des centaines de polluants sous forme gazeuse, liquide ou solide. Les polluants suivants sont considérés comme des indicateurs de la pollution et font donc l’objet d’une réglementation.

L’origine des principaux polluants

Dioxyde de soufre (SO2)

Ce gaz provient essentiellement de la combinaison du soufre, contenu dans les combustibles fossiles (charbon, fuel, gazole de mauvaise qualité…) avec l’oxygène de l’air lors de leur combustion. Les industries et les installations de chauffage sont les principaux émetteurs.

Oxyde d’azote (NO, NO2)

Ils résultent de la réaction de l’azote et de l’oxygène de l’air qui a lieu à haute température dans les moteurs et les installations de combustion. Les véhicules émettent la majeure partie de cette pollution ; viennent ensuite les installations de chauffage.

Particules en suspension (PM10 et PM2,5)

Ce sont les poussières dont le diamètre est inférieur à 10 µm ou 2,5 µm et qui restent en suspension dans l’air. Elles résultent de la combustion, de l’usure des véhicules sur la chaussée et de l’érosion. Ces poussières peuvent également véhiculer d’autres polluants comme les métaux lourds et les hydrocarbures. Les principaux émetteurs sont les véhicules diesels, les incinérateurs, les cimenteries et certaines industries.

Les PM2,5 sont particulièrement dangeureuses car elles passent plus vite dans l’organisme alors que les PM10 sont déjà plus visibles mais surtout plus facilement arrêtées par les muqueuses.

En savoir plus: les particules fines

Monoxyde de carbone (CO)

Il résulte de la combustion incomplète des combustibles et carburants. Dans l’air ambiant, on le rencontre essentiellement à proximité des voies de circulation routière.
Surtout issu des véhicules essence: moteur récent à froid, petit moteur (jardinage par exemple) et vieux véhicules non catalysé passant encore le contrôle technique.

Composés organiques volatils (COV)

Ils sont multiples, il s’agit principalement d’hydrocarbures dont l’origine est soit naturelle, soit liée à l’activité humaine : le transport routier, l’utilisation industrielle ou domestique de solvants, l’évaporation des stockages pétroliers et des réservoirs automobiles, et la combustion.

Hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP)

Ce sont des composés dont la molécule est cyclique, très toxiques et peristants.
Ils sont constitués d’atomes de carbone et d’hydrogène dont la structure des molécules comprend au moins deux cycles aromatiques condensés. Ils font partis des POP (voir ci dessous)

Les HAP « pyrolytiques » sont générés par des processus de combustion incomplète de la matière organique à haute température. Les mécanismes mis en jeu lors de leur formation font intervenir la production de radicaux libres par pyrolyse à haute température (≥ 500 °C) de la matière fossile (pétroles, fioul, matières organiques…) dans des conditions déficientes en oxygène. Les HAP d’origine pyrolytique proviennent de la combustion du carburant automobile, de la combustion domestique (charbon, bois), de la production industrielle (aciéries), de la production d’énergie (centrales électriques fonctionnant au pétrole ou au charbon…) ou encore des incinérateurs.

Polluants organiques persistants (POP)

Les polluants organiques persistants (POP) sont pas une famille de polluant mais plutôt une classification qui englobe plusieurs familles.
Ainsi ce sont des molécules définies par les propriétés suivantes :
– Toxicité : elles présentent un ou plusieurs impacts nuisibles prouvés sur la santé humaine et l’environnement.
– Persistance dans l’environnement : ce sont des molécules qui résistent aux dégradations biologiques naturelles.
– Bioaccumulation : les molécules s’accumulent dans les tissus vivants et les concentrations augmentent donc le long de la chaîne alimentaire.
– Transport longue distance : de par leurs propriétés de persistance et de bioaccumulation, ces molécules ont tendance à se déplacer sur de très longues distances et se déposer loin des lieux d’émission, typiquement des milieux chauds (à forte activité humaine) vers les milieux froids (en particulier l’Arctique).

Exemple de POP: dioxines, furanes, PCB, Chlordécone…

Métaux (Pb, As, Ni, Hg, Cd…)

Ce terme englobe l’ensemble des métaux présents dans l’atmosphère. Les principaux ayant un caractère toxique sont : plomb (Pb), cadmium (Cd), arsenic (As), nickel (Ni), mercure (Hg). Dans l’air, ils se trouvent principalement sous forme particulaire. Ils sont pour la plupart issus du trafic routier, des industries sidérurgiques et des incinérateurs de déchets.

Ozone (O3)

Ce gaz est le produit de la réaction photochimique de certains polluants, notamment les oxydes d’azote (NOX) et les composés organiques volatils (COV), sous l’effet des rayonnements solaires. Ce polluant a la particularité de ne pas être émis directement par une source ; c’est un polluant secondaire. On le retrouve principalement en été, en périphérie des agglomérations.

Les effets de la pollution

Ils sont multiples et doivent être étudiés au cas par cas! De tous les milieux avec lesquels l’homme est en contact, l’air est le seul auquel il ne peut pas se soustraire : il faut en effet respirer pour vivre.

Les effets de la pollution atmosphérique dépendent de la quantité de polluant avec lequel l’organisme est en contact ; on parle de « dose ». Cette dose varie en fonction de 3 facteurs:

– La concentration des polluants dans l’atmosphère,
– La durée de l’exposition,
– L’intensité de l’activité physique,

Les troubles se manifestent principalement chez les personnes sensibles que sont :
– Les enfants,
– Les personnes âgées,
– Les asthmatiques,
– Les insuffisants respiratoires,
– Les cardiaques,
– Les bronchitiques chroniques,
– Les fumeurs,
– Les femmes enceintes,
– Les professionnels en contact avec des produits chimiques (garagistes, métiers du bâtiment, agents de l’industrie…).

Impacts sur la santé

Suivant la nature des polluants, les conséquences pour la santé sont différentes, même si les différents constituants nocifs agissent souvent en synergie.

Les effets sur la santé humaine de quelques polluants

Dioxyde de soufre (SO2)

C’est un gaz irritant. Il provoque une altération de la fonction pulmonaire chez les enfants et une exacerbation des symptômes respiratoires aigus chez l’adulte (toux, gêne respiratoire…).
Les personnes asthmatiques y sont particulièrement sensibles.

Oxyde d’azote (NO, NO2)

C’est un gaz irritant qui pénètre dans les plus fines ramifications des voies respiratoires, entraînant une hyperréactivité bronchique chez les patients asthmatiques et un accroissement de la sensibilité des bronches aux infections chez l’enfant.

Particules en suspension (PM10)

Les plus grosses particules sont retenues par les voies respiratoires supérieures. Elles sont donc moins nocives pour la santé que les particules plus fines PM2,5 (Elles irritent alors les voies respiratoires inférieures et altèrent la fonction respiratoire et même, à terme, cardiovasculaire.

Certaines, selon leur nature, ont également des propriétés mutagènes et cancérigènes.

Monoxyde de carbone (CO)

Gaz mortel. Il se fixe à la place de l’oxygène sur l’hémoglobine du sang conduisant à un manque d’oxygénation du système nerveux, du cœur et des vaisseaux sanguins. Le système nerveux central et les organes sensoriels sont les premiers affectés, provoquant des céphalées, vertiges, asthénies ou troubles sensoriels. En cas d’exposition très élevée et prolongée, il peut être mortel ou laisser des séquelles neuropsychiques irréversibles.

Composés organiques volatils (COV) dont benzène

Ces molécules ont des effets très divers selon leur famille. De la simple gêne olfactive (odeurs), certains provoquent une irritation (aldéhydes), voire une diminution de la capacité respiratoire. D’autres, comme le benzène, provoquent des effets mutagènes et cancérigènes.

Métaux (Pb, As, Ni, Hg, Cd…)

Ces différents éléments s’accumulent dans l’organisme, ce qui entraîne un risque de toxicité à long terme impliquant d’éventuelles propriétés cancérigènes.

Ozone (O3)

Ce gaz, très oxydant, pénètre facilement jusqu’aux voies respiratoires les plus fines. Il provoque de la toux et une altération pulmonaire, surtout chez les enfants et les asthmatiques, ainsi que des irritations oculaires.

Impact sur l’environnement

A long terme les effets sur l’environnement peuvent avoir lieu avec des concentrations plus faibles que celles nocives pour l’homme.

Les conséquences les plus visibles sont souvent le noircissement des bâtiments et des monuments, dont le coût de la restauration est souvent très lourd.
Les oxydes d’azote et le dioxyde de soufre contribuent fortement au phénomène des pluies acides qui détruisent le milieu naturel ainsi que les matériaux de construction.

Les polluants les plus oxydants (ozone) réduisent l’activité de photosynthèse des plantes, ce qui se traduit de manière visible par l’apparition de tâches (nécroses) sur la surface des feuilles des plantes les plus sensibles. Cela entraîne des ralentissements de croissance chez les végétaux. Des réductions de rendement agricole ont même été observées.

L’influence de la météo sur la pollution

Les polluants sont dispersés par les vents, dissous par les pluies ou bloqués lorsque l’atmosphère est stable.

Ainsi, les périodes anticycloniques caractérisées par un temps calme, avec un vent faible, accompagné parfois d’une inversion de température en hiver, concourent à une augmentation rapide de la concentration de polluants au niveau du sol.
En situation normale, la température de l’air diminue avec l’altitude. L’air chaud contenant les polluants tend à s’élever naturellement. Les polluants se dispersent verticalement.

En situation d’inversion de température, le sol s’est refroidi de façon importante pendant la nuit (par exemple, l’hiver par temps clair). La température à quelques centaines de mètres d’altitude est alors supérieure à celle mesurée au niveau du sol. Les polluants se trouvent ainsi bloqués sous un « couvercle » d’air chaud, appelé couche d’inversion.

L’indice ATMO

L’indice ATMO a été conçu, à l’initiative du Ministère de l’Aménagement du Territoire et de l’Environnement, afin de qualifier la qualité de l’air d’une unité urbaine homogène.

Cet indice est représentatif de la pollution atmosphérique urbaine de fond d’une agglomération, ressentie par la majorité de ses habitants. Il est calculé sur une journée (de 0 h à 24 h). Afin d’informer au plus vite, un indice partiel est calculé en fin de journée avec les valeurs mesurées jusqu’à 16 h.

Il ne permet pas de mettre en évidence des phénomènes particuliers ou localisés de pollution, de proximité par exemple. C’est un chiffre synthétique de l’état de l’air, associé à un qualificatif :

1 très bon
2 très bon
3 bon
4 bon
5 moyen
6 médiocre
7 médiocre
8 mauvais
9 mauvais
10 très mauvais

Quatre polluants sont utilisés pour construire l’indice ATMO : le dioxyde de soufre (SO2), le dioxyde d’azote (NO2), l’ozone (O3) et les particules en suspension (PM10).

Ces espèces chimiques sont considérées comme les indicateurs de la pollution atmosphérique.

Pour chacun de ces polluants, un sous-indice est déterminé en référence à une table de corrélation où à chaque gamme de concentration une valeur est affectée. L’indice final est le sous-indice qui est le plus grand.

Exemple de mesures:
Sous-indice SO2=1
Sous-indice PM10=2
Sous-indice O3=5
Sous-indice NO2=2
Indice ATMO=5

En savoir plus

Les morts de la pollution en France
Etude sur la pollution urbaines et les transports alternatifs

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