Cycle de l'air et suivi des polluants

Ils sont directement rejetés dans l’air par une source identifiée, la plupart du temps liée aux activités humaines : trafic routier, industrie, chauffage, agriculture…

On retrouve notamment :

• le monoxyde d’azote (NO),
• le dioxyde de soufre (SO₂),
• le monoxyde de carbone (CO),
• les métaux lourds (plomb, arsenic, cadmium et nickel),
• les composés organiques volatils (COV)
• les Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP dont le benzo(a)pyrène).

Ils ne sont pas directement rejetés dans l’air. Ils se forment à partir de réactions chimiques entre différents polluants primaires, déjà présents dans l’air.

C'est le cas par exemple pour :

• l’ozone (O₃), qui se forme lorsque les oxydes d'azote et les hydrocarbures réagissent sous l’influence des rayonnements ultra-violets du soleil (c’est en partie pour cette raison que l’ozone est plus présent au printemps et en été),
• les pluies acides, qui sont le résultat de l’acidification de l’eau de pluie ayant capté différents polluants mais aussi les dépôts secs de ces polluants (SO₂ et NO_X).

Certains polluants comme le dioxyde d'azote (NO₂) et les particules en suspension (PM₁₀ et PM_2.5), sont à la fois des polluants primaires et secondaires.

En air ambiant 

• Polluants d'origines naturelles : les activités orageuses (éclair), l’érosion des sols, les sables et poussières naturelles, les volcans, les pollens, les sels marins, les ruminants, les zones humides, les feux de forêts.
• Polluants liés aux transports : tous les véhicules de transport (terrestres aériens, …), les émissions particulières dues aux moteurs à combustion, le revêtement des routes et l’usure des freins, des pneumatiques…
• Polluants liés aux activités domestiques et collectives : le chauffage domestique et/ou collectif, le traitement des espaces verts et le jardinage…
• Polluants liés aux activités industrielles et agricoles : les centrales de production électrique, les usines d’incinération, les raffineries, la métallurgie-sidérurgie…

En environnement intérieur

• Aménagement intérieur : le mobilier de type aggloméré peut être source d’émissions de formaldéhyde, les moquettes, et certaines plantes sont connues pour être allergisantes (ficus, papyrus…). 
• Activités et habitudes de vie : la fumée de tabac est la première source de pollution intérieure. Les travaux, le bricolage, le ménage, et la cuisine émettent des particules en suspension, des oxydes d’azote et des composés organiques volatils, dont le formaldéhyde. L’utilisation de produits cosmétiques, phytosanitaires et antiparasitaires pollue également l’environnement intérieur ainsi que l’encens et les bougies...
• Allergènes domestiques : les moisissures se développent en cas d’humidité forte sur les murs et papiers peints, les matériaux de construction, la terre des plantes… Les animaux domestiques et les acariens sont aussi sources de pneumallergènes.
• Bâtiments et équipements : les matériaux de construction et le chauffage  émettent des composés chimiques. Ces concentrations augmentent lors d’une mauvaise combustion (due à la vétusté de l’appareil, au manque d’entretien et un mauvais renouvellement d’air…). 
• Paramètres de confort : l’humidité, la température et le renouvellement d’air, s’ils sont mal adaptés, peuvent également être à l’origine d’apparition de micro-organismes (prolifération d’acariens, de moisissures, de blattes…). 
• Environnement extérieur : l’air apporte des polluants issus de diverses origines (industrielle, automobile, domestique et naturelle), et le sol émet du radon (un gaz naturel radioactif).

Les particules fines sont classées en fonction de leur taille. Inférieures à 10 micromètres, les PM10 sont retenues au niveau du nez et des voies aériennes supérieures ; inférieures à 2,5 micromètres, les PM2.5 pénètrent profondément dans l’appareil respiratoire jusqu’aux alvéoles pulmonaires et au-delà. En deçà de 0,1 micromètre, on parle de particules ultrafines. Les particules fines sont d’origine humaine et naturelle.

Sources naturelles

Liées aux phénomènes d'éruptions volcaniques, aux feux de forêts, à l’érosion des sols, aux émissions de pollens, et aux transports transfrontaliers de particules désertiques (sable du Sahara qui arrive par la force du vent jusqu'en France par exemple).

Sources humaines

• Le transport engendre la combustion des matières fossiles comme le charbon, le pétrole, les sables bitumineux, les schistes bitumineux, etc.
• L’industrie, le bâtiment et les travaux publics engendrent la combustion de matières fossiles, l’incinération de déchets, les carrières, les cimenteries, la métallurgie ou bien le passage des véhicules sur des chaussées empoussiérées.
• Le résidentiel et le tertiaire avec le chauffage au bois.
• L’agriculture avec les travaux de labours, de récolte.
• La production et la distribution d’énergie avec les centrales thermiques.

A quelles périodes ces particules sont-elles présentes dans l'air ?

• En France métropolitaine, les activités de chauffage étant concentrées sur la période hivernale, la part de ces émissions augmente largement en hiver et tout particulièrement les jours de grand froid.
• Une deuxième période propice aux émissions des particules est le début du printemps avec la fertilisation qui émet de l’ammoniac dans l’air en favorisant la formation de particules secondaires de sulfate et de nitrate d’ammonium. 
• Le secteur du transport routier étant une source avérée de particules, notamment les plus fines, il est observé des pics de concentrations en zones trafic, notamment lors des périodes de forte affluence.

Quels sont leurs effets ?

Les particules ont un impact avéré sur la santé respiratoire, cardiovasculaire et augmentent le risque de développer un cancer du poumon. Selon leur taille, les particules pénètrent plus ou moins profondément dans l’appareil respiratoire. Les particules les plus fines peuvent, même à des concentrations relativement basses, irriter les voies respiratoires et passer dans le sang (et même pénétrer au cœur des cellules). 
Sur les bâtis, elles contribuent aux effets de salissure des bâtiments et des monuments.

Les oxydes d’azote (NOx) regroupent le monoxyde d’azote (NO) et le dioxyde d’azote (NO2). Les NOx se forment à haute température lors des combustions à partir de l’oxygène et de l’azote présents dans l’air. Le monoxyde d’azote s’oxyde rapidement dans l’air et se transforme en dioxyde d’azote.

Sources naturelles

Parmi les sources naturelles, on retrouve les phénomènes liés aux éruptions volcaniques, aux feux de forêts, aux orages (éclairs) et aux activités bactériennes…

Sources humaines

• Transport (routier, maritime).
• Agriculture.
• Résidentiel et tertiaire : le chauffage est une source importante d’oxydes d’azote, tout comme l’utilisation d’appareils au gaz à l’intérieur de locaux. 
• Industrie : par les installations de combustion de tout type ( liquides fossiles, charbon, gaz naturel, biomasse, gaz de procédés...), de procédés industriels (fabrication de verre, métaux, ciment...), production d’acide nitrique et d’engrais et traitement de surface dans les secteurs du bâtiment et des travaux publics.
• Production et distribution d’énergie : centrales thermiques.

Où sont-ils présents ?

Les oxydes d’azote sont un marqueur des pollutions dues aux transports. Leurs concentrations sont très élevées près des grandes voies de circulation. Les concentrations diminuent assez rapidement quand on s’éloigne du point d'émission (100 à 200 mètres). 

Quels sont leurs effets ?

Les NOx sont un gaz irritant pour les bronches. Ils augmentent la fréquence et la gravité des crises chez les asthmatiques et favorisent les infections pulmonaires infantiles.

Ils peuvent également avoir des impacts sur l’environnement car ils participent à la formation de l’ozone et à l’effet de serre. Ils contribuent aux phénomènes des pluies acides qui affectent les végétaux et les sols et augmentent la concentration des nitrates dans le sol.

Sources

• Le dioxyde de soufre provient principalement de l’utilisation de combustibles fossiles (charbon, fiouls, gazole…) contenant du soufre.
• On le retrouve aussi dans des activités humaines lors du brûlage de combustibles soufrés (charbon, lignite, fioul lourd...), d’extraction et de raffinage du pétrole, de production d’acide sulfurique, de grillage de minerais, de production de papier…
• Ce polluant est aussi émis par les secteurs de l’industrie, des bâtiments et des travaux publics, mais aussi par le chauffage qui, avec la combustion de combustibles soufrés tel que le fioul domestique, produit du dioxyde de soufre tout comme les centrales thermiques. 
• La nature émet également des produits soufrés lors d’éruptions volcaniques, de feux de forêts et par la putréfaction des végétaux dans les marécages.

A quelles périodes ce polluant est-il le plus présent ?

Il n’ y a pas de saisonnalité particulière pour les émissions de dioxyde soufre dans l’air.

Quels sont ses effets ?

• Sur la santé : le dioxyde de soufre est un gaz irritant pour les muqueuses, la peau et les voies respiratoires supérieures (toux, gêne respiratoire, troubles asthmatiques). Il agit en synergie avec d’autres substances, notamment les particules fines.
• Sur l’environnement : au contact de l’humidité de l’air, le dioxyde de soufre se transforme en acide sulfurique et contribue au phénomène des pluies acides. Ces retombées participent à l’acidification des végétaux et des sols. Sur les bâtis, il dégrade la pierre et les matériaux.

Le monoxyde de carbone est un gaz inodore, incolore et inflammable à haute température (605°C).

Quelles sont ses sources ?

Il provient d’activités humaines. Il est issu de combustions incomplètes (gaz, charbon, fioul ou bois) dues à des installations mal réglées (chauffage domestique) ou des gaz d’échappement des véhicules dans les secteurs du transport et du résidentiel avec le chauffage.

Où le trouve-t-on ?

Il est surtout problématique dans l’air intérieur où il s’accumule lorsque l’aération ou la ventilation n’est pas bonne.

Quels sont ses effets ?

• Sur la santé : il conduit à un manque d’oxygénation de l’organisme (coeur, cerveau, etc.) car il se fixe à la place de l’oxygène sur l’hémoglobine du sang. Il provoque des intoxications entraînant maux de tête, vertiges, voire le coma et la mort à forte concentration.
• Sur l’environnement : il participe aux mécanismes de formation de l’ozone. Dans l’atmosphère, il se transforme en dioxyde de carbone (CO2) et contribue à l’effet de serre.

Il y a un bon et un mauvais ozone. C’est la même molécule mais son action est différente en fonction de l’altitude à laquelle elle se trouve. Dans la stratosphère (entre 12 et 50 km au-dessus du sol), c’est le bon ozone. Une partie de ces molécules forme la “couche d’ozone” qui absorbe certains rayonnements ultraviolets nocifs émis par le soleil.

Dans la troposphère (entre 0 et 15 km d’altitude), c’est le mauvais ozone. À cette altitude, il est nocif pour la santé et les écosystèmes à cause de son caractère oxydant. L’ozone est un polluant chimique complexe.

Quelles sont les sources ?

L’ozone est un polluant « secondaire », c’est-à-dire qu’il résulte de la transformation chimique de certains polluants « primaires » présents dans l’atmosphère (en particulier NO, NO2 et COV) sous l’action des rayonnements solaires.

A quelles périodes est-il le plus présent ?

L’ozone est plus présent durant les périodes estivales, lors de situations anticycloniques calmes, chaudes et ensoleillés.

Quels sont ses effets ?

• Sur la santé : l’ozone est un gaz agressif qui pénètre facilement jusqu’aux voies respiratoires les plus profondes. Il peut provoquer des irritations oculaires et respiratoires, des altérations pulmonaires et des effets cardiovasculaires.
• Sur l’environnement : l’ozone a une action néfaste sur les végétaux et conduit à des baisses de rendement de 5 à 20% selon les cultures. Il entraîne la dégradation de matériaux (caoutchoucs, textiles, etc.). Il contribue à l’effet de serre.

Quelles sont leurs sources ?

Ils sont principalement issues des activités humaines :

• activités domestiques (ménage, bricolage),
• activités industrielles (procédés mettant en œuvre des solvants (chimie, fabrication de peintures, colles, adhésifs, imprimeries…), procédés sans solvants (raffinage et distribution du pétrole) et installations de combustion,
• résidentiel et tertiaire (installation de combustion),
• activités agricoles (pratiques sylvicoles agricoles).

Des phénomènes naturels peuvent produire également des Composés Organiques Volatils (COV) avec l’émanation des forêts et de la végétation.

Où sont-ils plus présents ?

Ils sont surtout problématiques dans l’air intérieur où on les inhale en utilisant des produits du quotidien (produits ménagers, vernis, colles, encres, peintures, solvants, etc.)

Quels sont les effets ?

• Sur la santé : ils peuvent provoquer des irritations, une diminution de la capacité respiratoire et des nuisances olfactives. Certains sont considérés comme cancérigènes (formaldéhyde, benzène).
• Sur l’environnement : ils ont un rôle dans les mécanismes de formation de l’ozone troposphérique, interviennent dans les processus de formation de gaz à effet de serre et peuvent réagir avec les oxydants présents dans l’air ambiant pour former des particules secondaires.

Quelles sont leurs sources ? 

Les HAP proviennent de phénomènes naturels comme les éruptions volcaniques et les feux de forêt.

Mais les activités humaines sont aussi sources de HAP :

• Transport : combustion incomplète de matières fossiles (charbon, pétrole gaz).
• Industrie et bâtiments et travaux publics : production, stockage, transformation et combustion de pétrole, gaz naturel ou charbon, (raffineries, fonderies, synthèse de goudrons et d’asphalte, incinération de déchets, fabrication de pneus et de caoutchouc).
• Résidentiel et tertiaire : chauffage (notamment au bois) et combustion incomplète de matières fossiles.

Quand sont-ils plus présents ?

Il n’y a pas de saisonnalité particulière pour les émissions des HAP dans l’air.

Quels sont leurs effets ?

• Sur la santé : les HAP provoquent des irritations, une diminution de la capacité respiratoire et des nuisances olfactives. Certains sont considérés comme cancérogènes (benzène, benzo(alpha)pyrène).
• Dans l’environnement : ils ont un rôle précurseur dans la formation de l’ozone.

Les principaux métaux toxiques réglementés pouvant être présents dans l’air sont : le plomb, l’arsenic, le cadmium et le nickel.

Quelles sont leurs sources ? 

• Ils proviennent de la combustion des charbons, pétroles, ordures ménagères, mais aussi de certains procédés industriels (activités métallurgiques, extractions minières, aciéries, etc.). 
• Eléments constitutifs de la croûte terrestre, ils peuvent être mis en suspension par érosion, au cours d’éruptions volcaniques, lors de feux de forêts, etc.

Quels sont leurs effets ? 

• Sur la santé : inhalés par l’homme, les métaux ont des effets toxiques à plus ou moins long terme. Ils affectent le système nerveux, les fonctions rénales, hépatiques et respiratoires. Le cadmium, l’arsenic, le nickel sont cancérigènes.
• Sur la biodiversité : les métaux toxiques contribuent à la contamination des sols et des aliments. Ils s’accumulent dans les organismes vivants dont ils perturbent l’équilibre biologique.