Download
1 / 123
E N D
Au cours des dernières décennies le « trou d’ozone » a montré la fragilité de l’atmosphère, l’abus des pesticides a montré la fragilité des sols, des eaux de surface et des nappes phréatiques, les rejets de CO2 ne cessent de croître et de menacer l’équilibre du climat, les rejets de toutes sortes risquent de devenir ingérables. Il est devenu essentiel de pouvoir diagnostiquer les modifications des différents milieux, air, mer, eau, sol, biosphère qu’elles soient d’origine naturelle ou anthropique et de pouvoir rééquilibrer les milieux altérés.
air pour respirer • isolation • répartition de la chaleur • propagation des sons • permettre la vie L’atmosphère bouclier à météorites couche d’ozone phénomènes météorologiques
78%vol N2 21%vol O2 0,9%vol Ar 0,03%vol CO2 0,03%vol : Ne, He, Kr… Vapeur d’eau (1 à 4%vol) Particules solides en suspension Composition constante jusqu’à 85 km de hauteur Composition de l’atmosphère Air
Les polluants atmosphériques aérosols : particules liquides ou solides (10%) 0,01 m à 5 m gaz (90%) pollution : augmentation de la concentration de la substance du fait de l’activité humaine ou de causes naturelles répercutions locales, régionales ou à l’échelle du globe (gaz à effet de serre)
Les polluants atmosphériques “Pollution” naturelle (organique et inorganique) • incendies de forêts • Volcans (gaz + cendres) • Pollen • sable • Bacteries, virus • Sel (embruns) • Methane • poussières de météores
Les polluants atmosphériques pollution anthropique • depuis l’apparition des hommes • accélération depuis la révolution industrielle
Principaux polluants atmosphériques • Polluants primaires : produits par diverses sources (CO2, CO, particules solides, …) • Polluants secondaires : produits à partir de la transformation, par des processus naturels des polluants primaires
Principaux polluants atmosphériques NO et NO2 CO SO2
Monoxyde de carbone (CO) • Gaz inodore, incolore • Combustion incomplète de matériaux organiques http://www.citepa.org/emissions/nationale/Aep/aep_co.htm
Oxydes de soufre (SOx) • Combustion fuels et charbon • SO2 + H20 H2SO4 (pluies acides, dégradation de la pierre et de certains matériaux de construction) • incolore mais irritant et toxique • associé à de nombreuses pathologies respiratoires
Le dioxyde de soufre dans l’air http://www.citepa.org/emissions/nationale/Aep/aep_so2.htm
Oxydes d’azote (NOx) • Provient de la combustion de l’air (centrale thermique, chaudières, véhicules) • Les quantités de Nox produits naturellement par les volcans et les bactéries, et les éclairs > émissions anthropiques • NO: relativement peu toxique sauf à haute concentration • NO2: plus toxique • Joue un rôle majeur dans les réactions de production de l’ozone (troposhère) et du smog • Pluies acides (formation de HNO3) • précurseur de l’ozone troposphérique NO2 + h NO + O. (photolyse UV+vis 200-420nm) O. + O2 O3
Le protoxyde d’azote Part des émissions de gaz à effet de serre dans l’Union européenne en 1999 (en % de CO2 net) pouvoir de réchauffement global 300 Concentrations moyennes annuelles de dioxyde d'azote en France (µg/m3) http://www.ifen.fr/dee2003/qualiteair/qualiteair3.htm
NH3 • Provient de la volatilisation des produits azotés utilisés dans l’agriculture • irritations et lésions des muqueuses oculaires, des voies respiratoires et de la peau • contribue à la formation d’aérosols • Pluies acides • eutrophisation des sols • entraine une baisse de la biodiversité des espèces végétales
NH3 http://www.citepa.org/emissions/nationale/Aep/aep_nh3.htm
Exemple de mesures d’émissions d’ammoniac après épandage de lisier
Composés organiques volatils (VOC) • Produits volatils • Hydrocarbures (H et C) • Méthane, Ethylène, Benzène, acétone • Solvants dans les peintures, encres • végétation, feux de forêt et animaux • La plupart vont réagir chimiquement : VOC + Oxyde d’azote smog http://www.citepa.org/emissions/nationale/Aep/aep_covnm.htm
Polluants organiques persistants (POPs) toxiques pour la santé et la faune • Persistance dans l’environnement : dégradation de 50% en 7 à 8 ans • Bioaccumulation dans les tissus vivants • concentrations augmentant le long de la chaine alimentaire • Transport longue distance
Sources d’émissions anthropiques relevant d’émissions industrielles HAP Dioxines et furannes PCB HCB
Particules en suspension (PM)polluants primaires et secondaires • Petites particules solides ou gouttelettes liquides suspendues dans l’air • Peuvent rester suspendues qques sec ou des mois • Divisées en 2 catégories : PM2.5 et PM<10 • Sources • combustion (charbon, huile, gaz, bois) • Agriculture (labourage) • véhicules • Volcanisme • Érosion naturelle • Engendrent des problèmes respiratoires
Contribution en % des différents secteurs d'activités aux émissions de polluants en Ile-de-France (estimations faites pour l'année 2000) http://www.airparif.asso.fr/page.php?article=inventaire&rubrique=polluants
L’ozone • bonne ozone – dans la stratosphère • protège des rayonnements UV • mauvaise ozone – dans la troposphère (près du sol) • nécrose des tissus vivants (oxydant) • formation du smog photochimique • gaz à effet de serre
Add LA smog shot Mexico http://www.sbg.ac.at/ipk/avstudio/pierofun/mexico/galery.htm
L’indice ATMO • informe sur la qualité de l’air pour • des agglomérations > 100 000 hab. • calculé par des AASQA • varie de 1 (Très Bon) à 10 (Très Mauvais) • calcul chaque jour à partir de : • ozone • SO2 • NO2 • PM http://www.ifen.fr/dee2003/qualiteair/qualiteair9.htm
Ozone troposphérique : effet sur la végétation • altération des processus • physiologiques des plantes • mesure de l’AOT40 : • indicateur de risque d’exposition • à l’ozone • (accumulated over threshold of 40ppb) • seuil : 6000 g/m3/h sur 3 mois
La dispersion des polluants qques heures • pollution de proximité • pollution à longue distance • acidification • pollution photochimique • pollution planétaire • effet de serre • destruction de l’ozone stratosphérique qques jours qques années
La dispersion des polluants http://www.citepa.org/pollution/phenomenes.htm
Froid Froid Chaud Froid Inversion Chaud Chaud Inversion de température • Normalement l’air est plus froid en altitude • l’air chaud de la surface monte; La chaleur se dissipe • Une couche d’air chaud se forme au dessus la couche d’air froid
inversion due à la radiation : l’air en surface se refroidit pendant la nuit
Effet de la pollution de l’air sur l’altération des monuments • noircissement des façades en bas à l’abri de la pluie : croûtes noires gypseuses ayant piégées des particules de suie ou de cendres CaCO3 + H2SO4CaSO4+CO2+H2O
Effet des aérosols sur le climat local • petites particules + CO2 + CH4 favorise la microcondensation formation de nuages à durée de vie allongée • moins de rayons atteignent la terre légère compensation de l’effet de serre • cycle de l’eau modifié
Constellation de satellites : A-train • combiner les informations • issues de sources différentes pour : • étudier la structure verticale des nuages • étudier les propriétés des aérosols • observer les flux radiatifs et les conditions atmosphériques • Comprendre et modéliser l’impact radiatif des nuages et des aérosols • Quels sont les types d’aérosols ? • Comment les observations confirment ou infirment les modèles ? • ...
Le mécanisme de l’effet de serre… Une vitre laisse passer le rayonnement solaire visible La surface réfléchit une faible partie du Rayonnement solaire et en absorbe une grande partie Elle s’échauffe
Le mécanisme de l’effet de serre… La vitre absorbe tout le Rayonnement Grande Longueur d’onde La surface Rayonne vers la Vitre (Infra –rouge) Elle s’échauffe Et rayonne vers la surface
Terre : pression =1 bar; CO2 = 0.035% ; distance soleil = 150 Mkm Venus : pression = 92 bar; CO2 = 95%; distance soleil = 108 Mkm Mars : pression = 7. 10-4 bar; CO2= 95%; distance soleil = 228 Mkm
Bilan d’énergie à la surface de la Terre http://www.cnrs.fr/cw/dossiers/dosclim/biblio/pigb14/02_aerosols.htm
