Les pollutions de

l’atmosphère

Robert DELMAS Directeur de Recherches émérite au CNRS

Laboratoire d’Aérologie Toulouse

Pourquoi étudie-t-on l'atmosphère?

à cause de l'action de l'homme

Changement planétaire des propriétés de l'atmosphère:

• Changement des propriétés réactives par augmentation des

concentrations des constituants mineurs déjà présents ou

l’injection de nouveaux polluants

"pollution de l’air"

• Changement des propriétés radiatives par l'augmentation

des concentrations des gaz à effet de serre

changement climatique

Atmosphère: définition

Définition: mélange de gaz contenant des particules solides et liquides en suspension

Chimie atmosphérique et climat (GES)

CONSTITUANT Formule

Rapport de

mélange

dans l’air sec

Origine Temps de résidence

dans l’atmosphère

Vapeur d’eau H2O Variable Processus physiques 6 –15 jours

Air sec 100,0 % 15 .106 ans

Azote N2 78,084 % Biologique

Oxygène O2 20,948 % Biologique 8 .103 ans

Argon Ar 0,934 % Inerte infini

Dioxyde de carbone CO2 370 ppmv Combustions, océan, biosphère 15-120 ans

Méthane CH4 1,7 ppmv Biogénique et anthropique 9 ans

Oxyde Nitreux N2O 310 ppbv Biogénique et anthropique 150 ans

Monoxyde de carbone CO 50-200 ppbv Photochimique et anthropique 2 mois

Ozone (troposphérique) O3 10-500 ppbv Photochimique 1 à 2 mois

Ozone (stratosphérique) O3 0,5- 10 ppmv Photochimique 1 à 2 mois

Composés organiques

volatils (COV) CxHyOz 5-20 ppbv Biogénique et anthropique heures-jours

Halocarbures 3,8 ppbv 85 % anthropique années

Dioxyde d’azote NO2 0,1-100 ppbv Photochimique jours

Dioxyde de soufre SO2 0,01-10 ppbv Photochimique, volcanique,

anthropique 2 jours

Sulfure de diméthyle CH3SCH3 1-100 pptv Biogénique jours

Radical Hydroxyle OH 0,1-10 pptv Photochimique Secondes

Composition chimique moyenne de l’atmosphère actuelle: les gaz

Gaz à effet de serre Composés réactifs

Sources de composéss primaires CO, HC, CH4, NO, N2O, SO2

aérosols

Oxydation en phase homogène (gaz) ou

hétérogène (gaz/solide, gaz/liquide)

Composéss secondaires (ozone, acides, aérosols)

Dépôt sec ou humide

(composés acides)

O3, H2O

OH

hv

• Distinction entre chimie troposphérique et stratosphérique

• Processus influencés par le rayonnement solaire producteur d’espèces

radicalaires (photolyse)

la composition chimique de l'atmosphère est déterminée par des transformations en phase

homogène (gaz) ou hétérogène (gaz/solide, gaz/liquide) de composés primaires en polluants

secondaires (ozone, acides, particules)

- Comme les gaz, les aérosols sont des vecteurs d’éléments chimiques entre les sphères de

l’environnement. Ils constituent notamment un terme important de la composition chimique des

précipitations

- Ils participent au bilan radiatif de la Terre par leur capacité d’absorption du rayonnement IR

(effet de serre) et de réflexion du rayonnement visible (albédo)

- Ils constituent des noyaux de condensation nuageuse et des noyaux glaçogènes qui initie

la formation des gouttelettes d’eau nuageuses et des cristaux de glace.

- A forte concentration, les aérosols (notamment secondaires) peuvent être des polluants

toxiques dommageables pour la santé humaine.

Les aérosols dans l’atmosphère

Ce sont des particules solides (autres que les cristaux de glace), de très petite taille en

suspension dans l’air. On distingue les aérosols primaires et les aérosols secondaires.

Les concentrations d’aérosols varient

de quelques centaines de particules

par cm3 en atmosphère « propre » a

plusieurs centaines de milliers de

particules par cm3 dans les villes très

polluées

Atmosphère: fonctionnement

Enveloppe essentiellement gazeuse qui entoure le globe terrestre assure la distribution des

échanges thermiques entre les zones froides et les zones chaudes du globe

Frigidaire polaire

Frigidaire polaire

Radiateur équatorial

L'atmosphère est un milieu en mouvement (circulation générale)

• Mélanges zonaux (dans le sens des

parallèles) dus à la circulation

atmosphérique générale;

durée caractéristique: semaine – mois

• Mélanges méridiens (circulation

cellulaire);

durée caractéristique: mois-année

• Mélanges stratosphère-

troposphère: mélanges faibles;

durée caractéristique: plusieurs

années

La pollution se transporte dans

l’atmosphère entière à travers les:

(a) Transport horizontal Transports atmosphériques

•Mélanges verticaux: diffusion

turbulente dans la couche limite,

instabilité thermique, convection;

durée caractéristique: jour

(b) Transport vertical

1 jour

1 semaine

1 mois

10 ans

0 km

Couche limite

2 km

5 km

10 km

Stratosphère

2 km

Troposphère

5 km

10 km

2 km

5 km

10 km

2 semaines

1-2 mois

1-2 mois

1 an

2 semaines

1-2 mois

1-2 mois

1 an

Échelles temps/espace des espèces chimiques

Il y a donc un lien entre échelle temporelle (durée de vie) et échelle spatiale (zone

géographique) pour les polluants dans l'atmosphère

• Exemples

Méthane: Temps de vie = 10 ans

Temps grand devant celui requis pour

mélanger le composé à l’échelle de la planète

( 1 an)

CH4 bien mélangé, variabilité faible.

L'impact des sources se fait à grande

échelle.

Radical OH : Temps de vie 1s OH n’est

quasiment pas transporté, sa variabilité

spatiale et temporelle est grande.

L'impact se fait au voisinage des sources.

D'après la définition physique de l'atmosphère, on peut en déduire que plus la durée de vie d'un

polluant est longue, plus il sera transporté loin de sa source d'émission (et vice-versa)

Impact à grande échelle

De plus, l'atmosphère étant un milieu mélangé (turbulent), plus la durée de vie d'un

composé est longue, plus sa concentration est homogène (et vice-versa)

Exemple de distributions de constituants mineurs atmosphériques

Pour les gaz réactifs à courte durée de vie la concentration dépend directement

de la proximité des sources: exemple choisi NOx (durée de vie 1 à qq jours)

Mais qu'est ce qui détermine la

composition chimique de l'atmosphère?

La composition chimique de l'atmosphère est déterminée naturellement par les

échanges entre les différents milieux terrestres:

Lithosphère (croûte terrestre), Hydrosphère - Cryosphère (eau liquide - solide),

Biosphère (ensemble des organismes vivants), Atmosphère (enveloppe gazeuse)

Composition chimique atmosphérique

• Cycles perturbés par l'homme

• Échanges de matière les plus rapides (jours-mois):

atmosphère - biosphère – océan superficiel cycles biogéochimiques

Les pollutions sont de natures diverses et

affectent toute la planète: c’est le changement planétaire

hν

"Polluants"

Particules

Fines (aérosols)

SO2

NOx

CO

CO2 en excès O3

HCFC

PFC

HFC

COV

CFC Halons

CH4

NH3

N20

Pesticides

Métaux

lourds

Dioxines

Furanes

Emissions (perturbées ou non)

Effets ou impacts

Changement planétaire, les causes

• Augmentations des émissions indirectes

- Modification des échanges biosphère-atmosphère

modifications état des surfaces émettrices liées à l'agriculture, la déforestation, le

défrichage

• Augmentations des émissions directes

- Combustibles fossiles (CO2, CO, NOx, NMHC, SO2…)

- Combustion de biomasse (CO2,CO, NOx…)

- Activités industrielles, exploitation de mines (Composés halogénés, CH4, …)

- Agriculture: élevage (ruminants, déchets), et culture (fertilisants) (CH4, NH3, N2O,

…)

- Stockage et incinération des déchets (CO2, CO, POP, PCB, HAP…)

échanges de CO2 biosphère océanique et continentale - atmosphère

Un exemple de perturbation: le Cycle du carbone (cycle court,

échelle temps: 1 – 1000 ans)

• Biosphère terrestre en équilibre

avec flux vers le sol (50 Gt.an-1) et

l'atmosphère (50 Gt.an-1), et flux

retour atmosphère (100 Gt.an-1)

• Biosphère marine en équilibre

avec océan superficiel et profond (10

Gt.an-1)

Exemples:

Avant ère industrielle, flux à

l’équilibre:

Cycle très perturbé par l'homme

distinction entre cycle préindustriel et cycle actuel

réservoirs constants dans le temps

Cycle carbone actuel: flux et stock modifiés

Conséquences:

• Augmentation CO2 atmosphérique Réchauffement planétaire

• Augmentation CO2 océanique Acidification

Les perturbations du cycle naturel du carbone sont liées aux émissions de CO2:

- Par les combustibles fossiles (+6,4 Gt.an-1)

- Par la déforestation (~ +2 Gt.an-1).

Cycle actuel du carbone

Si tout le carbone émis par sources additionnelles s’accumulait dans l’atmosphère,

l'augmentation du CO2 atmosphérique atteindrait +0,7 % par an, or elle n'est égale

"qu'à" +0,4 % par an (+1,4 ppm), soit 3.4Gt(c).an-1 (chiffre 1997)

seule une fraction du carbone émis s’accumule dans l’atmosphère, le reste

se retrouve dans les océans et la biosphère

Biomasse brûlee annuellement dans les règions tropicales

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

Amérique Afrique Asie Australie

Mil

lio

ns

de

to

nn

es

de

ma

tiè

re

sè

ch

e

Forêt

Savane

Bois de Chauffe

Déchets Agricoles

• Biomasse brûlée

annuellement dans le

monde: 6 à 8 (GT) milliard

de tonnes de matière sèche

soit 3 à 4 GT de carbone

• 80 % dans les régions

tropicales

• Contribution à l ’effet de

serre additionnel 1.5 -2

GT(C) (20 %)

• Combustibles fossiles

(pétrole charbon, gaz) 6,5

GT de carbone

Les combustions de biomasse

Sources de NOx (NO + NO2) Tg (N) /an

Sources naturelles - Sols - Eclairs

6 4

Total sources naturelles 10

Sources anthropiques - Combustibles fossiles - combustions de biomasse - Sols cultivés (fertilisation)

22 7 4

Total sources anthropiques 33

Total naturel + anthropique 43

Exemples de sources: naturel vs anthropique

GES: CH4

Gaz réactif : NOx

Changement planétaire, les conséquences

Température moyenne du globe

Ozone stratosphérique

Ozone troposphérique

"Pollution" chimique et impacts sur la santé, les écosystèmes…

Changement climatique et impacts (élévation

niveau océans, fonte glaces/glaciers,

migrations/adaptations écosystèmes…)

Dépôt acide

Canicule 2003

Evolution de la température dans le monde de 1850 à 2012 (rapport IPCC 2014)

Évolution des précipitations

Evolutions de la température au 20ème siècle sur la France

La cryosphère et l’océan

Le « trou

d’Ozone »

Impact de la pollution atmosphérique sur les écosystèmes terrestres

et aquatiques

La pollution urbaine, impact sur la santé

Un phénomène qui n’a plus lieu de nos jours en Europe: l’augmentation du

nombre de décès à Londres, en décembre 1952 suite à un épisode de pollution

(les concentrations en dioxyde soufre et autres polluants ont augmenté de façon

importante du 5 au 10 décembre, induisant directement le décès de plusieurs

milliers de personnes)

Londres décembre

1952: 4000 morts en

quelques jours dus à

la pollution de l’air

Influence des polluants sur la

santé

Un grand nombre de polluants gazeux

atmosphériques présentent une toxicité

avérée pour la santé humaine.

Les principales affections concernent le

système respiratoire (irritation des

muqueuses, bronchites, asthme). Les

métaux lourds causent des affections du

système nerveux, enfin de nombreux

polluants sont reconnus comme

cancérigènes. Le tableau ci-contre détaille les normes

définies par l’OMS pour les seuils de toxicité

d’un certain nombre de polluants. Ces seuils

prennent en compte le niveau de

concentration et la durée d’exposition.

Les effets des polluants sur la santé, y

compris les effets chroniques, sont

cependant difficiles à mettre en évidence

de façon claire. D’autres facteurs comme le

stress, le tabagisme, l’exposition à des

agents allergènes, rendent souvent

l’influence de la pollution atmosphérique

difficile à discerner.

Aérosols atmosphériques et santé

Les aérosols atmosphériques sont de plus en plus formellement incriminés pour leur impact

sur la santé :

- Irritation des muqueuses qui favorise les attaques de virus ou de germes pathogènes

(exemple de la méningite à méningocoques)

- Vecteurs d’éléments toxiques : métaux lourds et HAP à effet cancérigène.

Pertes d’espérance de vie (mois) attribuables aux particules

de taille inférieure à 2,5 µm dans l’air ambiant (d’après l’IIASA)

2000 2020

Le dispositif de surveillance de la qualité de l’air en France

Les AASQA (associations agréées

de surveillance de la qualité de l’air)

39 associations agréées en France

dans les villes de plus de 100 000 hab,

conformément à la loi sur l’air de 1996

L’indice ATMO

L’indice ATMO est un indicateur de la

qualité de l’air calculé à partir de la

concentration de 4 polluants, mesuré en

continu par des appareils automatiques

Les polluants concernés sont

- Le dioxyde d’azote

(NO2)

- L’ozone (O3)

- Le dioxyde de

soufre (SO2)

- les particules plus

petites que 10

microns (PM10)

L’indice ATMO varie

de 1 (bonne qualité)

à 10 très mauvaise

qualité de l’air

La prévision et la prévention en matière de qualité de l’air en France

Le dispositif Prév’Air (INERIS)

Systèmes d’alerte et mise en place de mesures de prévention

(préfectures)

Prévisions

journalières des

concentrations des

principaux polluants

disponibles en ligne.

www.prevair.org/

Étude européenne APHEA (Air Pollution and Health - A European Approach)

15 villes (Amsterdam, Athènes, Barcelone, Bratislava, Cologne, Cracovie, Helsinki, Lodz,

Londres, Lyon, Milan, Paris, Poznam, Rotterdam et Wroclaw), 25 millions d'habitants

Lien pollution - santé

(1) Pas de corrélation avec les admissions pour problèmes

d'asthme

• +50 µg/m3 niveau moyen journalier du SO2 +3% mortalité totale journalière (dans les jours

suivants)

• +50 µg/m3 niveau moyen journalier NO2, O3 +1 à 3% mortalité totale journalière dans les jours

suivants

• Mortalité spécifique: +50 µg/m3 du niveau des indicateurs de pollution

+1 à 4% de la mortalité cardiovasculaire et +4 à 5% de la mortalité respiratoire.

Corrélation établie Type de pollution

Particules

en

suspension

SO2 NOx O3

Mortalité totale

Décès dus à des problèmes

cardio-vasculaires et

respiratoires

-

Admission hospitalière

de personnes atteintes de

troubles respiratoires

(notamment asthme)

- (1)

Événements sanitaires

Nombre de cas ou de journées attribuables estimés

sur une année (intervalle de confiance de 95 %)

Pollution

atmosphérique globale

Pollution atmosphérique

liée au trafic automobile

Mortalité de long terme (adultes ≥ 30

ans)

40 000

21 000

Admissions hospitalières pour causes

respiratoires (tous âges)

18 000

10 000

Admissions hospitalières pour causes

cardio-vasculaires (tous âges)

29 000

15 000

Bronchites chroniques (adultes > 25

ans)

47 000

25 000

Bronchites (enfants < 15 ans)

550 000

300 000

Crises d'asthme (enfants < 15 ans)

300 000

160 000

Crises d'asthme (adultes > 15 ans) en

jour-personne

700 000

400 000

Lien pollution - santé

Étude européenne APHEA

Plus de la moitié de la mortalité et des maladies sont dues au trafic automobile

Lien pollution - santé

Nombre de décès annuels précoces potentiellement évitables à long terme pour 100 000

habitants

Ville

Période d’étude

(année des

données de

pollution)

Diminution de

25 % de la

pollution

Diminution de 5

µg/m3 de la

pollution

Diminution à 20

µg/m3

Montpellier

1999-2002

15

14

8

Toulon

1999

35

25

48

Valenciennes

1999-2001

40

37

21

A court terme

• -25% niveaux journaliers de PM10 - 43% surmortalité due à la qualité de l’air

• Suppression pics de pollution -10% surmortalité

Lien pollution - santé

Des solutions pour un gain sanitaire

A long terme

POLLUTION ET SANTE

Impact sanitaire de la vague de

chaleur d’août 2003 en France:

influence de la température

(Institut de veille sanitaire)

Influence de la pollution

sur la santé

Cas canicule 2003

Record du nombre de journées de déclenchement du niveau d’information pour l’ozone ([O3] > 180 mg/m3) = 28 jours

nombre de jours de déclenchement du seuil d'information à

l'ozone en Ile de France

22

5

10

6

16

2

16

5

28

0

5

10

15

20

25

30

1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003

années

jou

rs

Augmentation de la mortalité # 15 000 décès dont 5000 attribués à la

mauvaise qualité de l’air

Lien pollution - santé

• De nombreuses études épidémiologiques ont associé les niveaux d’ozone urbains

avec la mortalité

• Au niveau individuel sont sensibles : les enfants, les personnes âgées en mauvaise

santé, les asthmatiques et les insuffisants respiratoires

• Les conséquences pour la santé : fonction du niveau d'exposition, le volume d'air

inhalé et la durée de l'exposition.

• Plusieurs manifestations sont possibles : toux, gêne thoracique, douleur en cas

d'inspiration profonde, mais aussi essoufflement, irritation nasale, oculaire et de la

gorge; effets majorés par l’exercice physique.

Vers la fin du 21° siècle

Pollution intérieure

• En matière d’impact sur la santé de la pollution atmosphérique, il est important de prendre en compte outre la

pollution urbaine extérieure, qui est surveillée par des réseaux de mesure, la pollution intérieure qui est

contrôlée sur certains sites professionnels ou industriel, mais très peu contrôlée dans les systèmes de

transport public ou les habitations.

D’après J. Fontan, les pollutions de l’air;

Vuibert 2004

• De nombreux dispositifs usuels (cuisines, cheminées, systèmes de chauffage), peuvent générer des

pollutions spécifiques s’ajoutant à la pollution extérieure, et auxquelles les personnes sont directement

exposées.

• Actuellement, peu d’intérêt pour les études sur la qualité de l’environnement dans

la maison, mais impact sur la santé certain, au moins aussi important que celui

de l’environnement extérieur.

• Doublement de l'asthme en 20 ans : 10 à 12% des enfants touchés en France actuellement.

• Progression des cancers chez les enfants : +30 à +40% en vingt-cinq ans pour les leucémies et

les tumeurs du cerveau (chiffres USA, Environmental Health Perspectives, juin 1998).

La pollution de l'air à l'intérieur des maisons de plus en plus suspectée d'en être en partie la

cause.

Pollution intérieure

• Sources de risque pour la santé nombreuses et variées :

- Contaminants biologiques

- Contaminants chimiques

- Contaminants radioactifs

- Bruit • Niveaux des facteurs de risque : parfois bien plus élevés que dans le milieu extérieur : CO,

fumée de tabac de l’environnement, radon, etc et synergie des effets lorsque plusieurs polluants

sont en présence.

• Durée d’exposition : bien supérieure au temps passé à l’extérieur : les gens passent en

moyenne 80% de leur temps dans des bâtiments, et ce taux est encore plus élevé chez les

populations les plus fragiles : jeunes enfants, personnes âgées, malades.

• Sources : Benzène, formaldéhyde, éthers de glycol, dérivés d’hydrocarbures…

Substances classées: cancérogènes certains pour l’homme + cancérogènes probables ou toxiques pour

la reproduction + pouvoir irritant et allergisant.

• Remèdes :

- Limiter l’usage des aérosols et vaporisateurs.

- Limiter les produits d’entretien, notamment, les désodorisants qui diffusent en permanence.

- Éviter les mélanges de produits dont l'interaction peu accroître la nocivité.

Exemple : mélange eau de Javel + produit acide (détartrant) dégagement de chlore gazeux pouvant

provoquer un œdème aigu du poumon.

Polluants chimiques

- Éliminer les produits d’entretien qui n’affichent pas leur composition.

- Éliminer les biocides d’usages courants qui contiennent du lindane, du dichlorvos, du chloropyrifos, du

paradichlorobenzène, de la perméthrine, du benzoate de benzyl et de l’endosulfan.

- Connaître la composition des matériaux .

Exemple :

- Les mentions "ne pas utiliser dans un local fermé" et/ou "ne pas inhaler les vapeurs" signalent la présence

de solvants (dérivés d’hydrocarbures, d'aldéhydes, d'alcools, d'éthers ou de cétones) préférer les

produits étiquetés " sans solvant ".

- Les bois traités peuvent émettre des composés organiques volatils (COV) plusieurs années : préférer les

essences qui ne nécessitent aucun traitement. Recouvrir les panneaux de bois agglomérés bruts.

Responsables de l'augmentation des cas d'asthme

Allergènes et bactéries

• Sources

- Moisissures : champignons microscopiques se développant dans une atmosphère ou sur un

support humide. Présence sur les murs sous forme de taches colorées (grises, verdâtres ou noires).

Parfois invisibles, leurs spores n'en demeurent pas moins allergènes.

- Acariens : arachnides microscopiques se développant en présence de chaleur et d'humidité.

• Remèdes

- Entretenir : la poussière se charge de substances allergènes

nettoyer régulièrement, de préférence avec un chiffon humide. Plumeau et balai brassent les poussières

et les remettent en suspension.

- Assainir : nettoyer les zones contaminées par les moisissures à l’eau de Javel.

Moisissures sur les parois, condensation sur les vitrages ou murs humides témoignent toujours d’une

ventilation insuffisante.

- Réduire l’humidité : le taux d’humidité doit être inférieur à 70%. Une forte humidité (70 à 80%) favorise

le développement des acariens, surtout si elle est associée à une température élevée (22 °C ou plus).

Mieux vaut chauffer peu, mais en continu.

Attention, maintenir humidité supérieure à 30%, sinon, dessèchement des muqueuse respiratoire qui ne

joue plus son rôle de défense contre les germes pathogènes, irritation oculaire pour les porteurs de

lentilles, phénomènes électrostatiques désagréables.

Irritants et allergisants quand il s’agit des oxydes d’azote, cancérigènes quand il s’agit du

radon, toxiques pour le CO.

Gaz indésirables

• Sources

- CO : gaz toxique, incolore et inodore, donc indécelable. Problèmes liés au mauvais fonctionnement

des poêles et chaudières (gaz, fioul, bois, charbon) et à la non-étanchéité des conduits de fumée.

- NO2 : provient surtout des appareils de cuisson au gaz

Gaz irritant qui pénètre dans les plus fines ramifications des voies respiratoires, diminue la fonction

respiratoire et provoque des crises d’asthme.

- Radon : gaz radioactif émis dans l’air à partir de certains sous-sols (notamment dans les régions

granitiques) ou des matériaux de construction. Pourrait contribuer au développement des cancers

pulmonaires.

• Remèdes

- Surveiller : les chauffe-eau non raccordés à un conduit d’évacuation (conçus pour fonctionner quelques

minutes, sinon accumulation de CO), et les garages attenants aux cuisines ou en sous-sol.

- Entretenir : ramonage des conduits d'évacuation, entretien des appareils de chauffage et de production

d’eau chaude.

- Aérer : polluants et allergènes s’accumulent dans une atmosphère confinée Renouveler l’air pour

éviter une forte concentration renforcement de l’isolation qui réduit la circulation de l’air. Dans l’idéal,

l’air extérieur doit rentrer dans les pièces à vivre, l’air vicié ressortir par les pièces de service (VMC). Ouvrir

les fenêtres plusieurs fois par jour reste un conseil valable (dans les régions granitiques, seule solution pour

éviter l’accumulation du radon dans les maisons).

Les directives européennes sur la qualité de l’air

Les seuils réglementaires fixés par ces textes sont plus ou moins contraignants.

Selon les cas, il peut s’agir:

• de seuils d'alerte qui constituent des concentrations au-delà desquelles une exposition de

courte durée présente un risque pour la santé de la population dans son ensemble, et qui

imposent de déclencher des mesures d’urgence de réduction des émissions polluantes sur

la zone où les dépassements sont mesurés,

• de valeurs cibles qui constituent des niveaux à atteindre sur une période donnée en vue

d’éviter des effets à long terme sur la santé ou l’environnement,

• d’objectifs à long terme qui sont des concentrations au-dessous desquelles des effets sont

peu probables, compte tenu de l’état des connaissances du moment, et que les États doivent

s'efforcer de respecter dans la mesure du possible, à long terme.

• de valeurs limites à atteindre dans un délai donné, et à ne pas dépasser une fois atteints,

dans le but de prévenir ou de réduire les risques pour la santé humaine et l'environnement,

• de seuils d’information au-delà desquels une large information de la population est

obligatoire.

Ces seuils correspondent à des concentrations pour lesquelles une exposition de courte durée

présente un risque pour la santé de populations sensibles (personnes âgées, insuffisants

respiratoires,….),

• Les Plans régionaux de qualité de l’air (PRQA) : visent à fixer des orientations permettant

de prévenir ou réduire la pollution atmosphérique, ou d’en atténuer les effets.

Ils peuvent comporter des objectifs de qualité de l’air spécifiques à certaines zones si leur

protection le justifie. Les PRQA s’appuient notamment sur un inventaire des émissions au

niveau régional, et sur une évaluation de la qualité de l’air et de ses effets sur la santé

publique et sur l’environnement.

• Les plans de protection de l’atmosphère (PPA) : concernent les agglomérations de plus de

250 000 habitants.

Leur objet est de fixer des orientations et des mesures en vue de ramener, dans un délai

fixé, la concentration des polluants dans l’atmosphère à un niveau inférieur à des valeurs

limites fixées dans le cadre de la loi sur l’air.

• Les plans de déplacements urbains (PDU) : obligatoires dans toutes les villes de plus de

100 000 habitants.

Ils s’élaborent sous l’autorité des collectivités locales et, suite à la LAURE, ils doivent

notamment s’attacher à la diminution du trafic automobile et au développement des

transports collectifs en vue d’améliorer la qualité de l’air.

LAURE : Loi sur l'air et l'utilisation rationnelle de l'énergie

Changement climatique

Pollution de l’air

Protocole Helsinki Juil. 1985 – Sept. 1987 Diminution 30 % SO2

Protocole Sofia Nov. 1988 – Fev. 1991 Dim. 30 % NOx

Protocole Genève Nov. 1991 – Sep. 1997 Dim. 30 % COV

Protocole Oslo juin 1994 – août 1998 Dim. progressive SO2 737 kt en 2010

Protocole Aarhus Juin 1998 – Oct./Dec. 2003 Dim. POP et métaux < 1990

Protocole Göteborg Dec. 1999 – mai 2005 Acidification / eutrophisation/ Ozone tropo. SO2 400 kt; NOx 860 kt; COVNM 1100 kt; NH3 780 kt

Directive NEC Oct. 2001 – Nov. 2001 Plafonds nationaux : SO2 375 kt; NOx 810 kt; COVNM 1050 kt; NH3 780 kt, avant 2010

Révision directive NEC Sep. 2005 … 2013 Acidification / eutrophisation/ Plafonds nationaux + PM 2.5 Paquet Climat-Énergie

Directive CAFE Mai 2008 Air pur pour l’Europe

CITEPA, 2011

1985 1988 1991 1994 1998 1999 2001 2005 2008 2012

2012/33/EU S dans fuels marin

Les tendances en matière de pollution

atmosphérique

D’une manière générale, dans les pays les plus industrialisés, les émissions des polluants

intervenant dans la qualité de l’air ont baissé depuis quelques dizaines d’années, et

vont continuer à baisser, ce qui n’est pas nécessairement le cas des émissions de gaz à effet

de serre qui pour la plupart continuent à augmenter. Toutefois, ces baisses n’ont pas été

homogènes selon les polluants. La baisse la plus spectaculaire est celle des émissions de

dioxyde de soufre depuis le milieu du 20ème siècle. Par exemple à Paris, les concentrations

ambiantes en moyenne sur les hivers ont été divisées par plus que 10 en cinquante ans, par

la transformation des moyens de chauffage (utilisation d’électricité et évolutions de gaz à la

place du fioul et du charbon), la réglementation des rejets industriels et le déménagement

des industries à l’extérieur de la ville.

Contrairement à la plupart des polluants primaires, l’ozone troposphérique ne présente

pas de diminution. Une grande incertitude demeure sur l’évolution de l’ozone dans la

troposphère au cours des deux prochaines décennies. Quelles sont les conséquences réelles

des réglementations d’émissions de gaz à effet de serre issues des protocoles de Rio, Kyoto,

et Montréal ? Des très disparates ont en effet été observées depuis le début des années

1990. Suivant les régions et les niveaux d’altitude considérés, les tendances n’ont pas

partout le même signe et les théories photochimiques ne parviennent pas encore à les

expliquer de manière satisfaisante.

Variations des concentrations de polluants en France (1)

Variations des concentrations de polluants en France (2)

Variations des concentrations de polluants en France (3)

Variations des concentrations de polluants en France (4)

Variations des concentrations de polluants en France (7)

L’ozone troposphérique

Dans la troposphère les concentrations d’ozone ont fortement augmenté, de la fin

du 19° siècle à la fin du 20° (1,6% par an) comme le montrent les mesures dans

des stations d’altitude ou les observations MOZAIC, elle ont tendance à se

stabiliser au cours des année 2000 en Europe (en raison de la diminution des

émissions de précurseurs) mais elles continuent à augmenter en Asie notamment

Tendances de la concentration d’ozone dans la

haute troposphère au dessus de l’Europe

déduite des observations MOZAIC et IAGOS

1995/07

1996/07

1997/07

1998/07

1999/07

2000/07

2001/07

2002/07

2003/07

2004/07

2005/07

2006/07

2007/07

30

40

50

60

70

80

90

100

Ozo

ne in

ppb

v

MOZAIC IAGOS

Variation de la concentration d’ozone dans

des stations d’altitude en Europe depuis la

fin du 19° siècle

En résumé… - Globalement les émissions de polluants primaires (polluants toxiques, précurseurs

de l’ozone, particules) diminuent (dans les pays développés) grâce aux mesures

réglementaires prises…. MAIS:

- Les émissions de gaz à effet de serre continuent à augmenter, et on n’est pas sur

des tendances relatives à la couche d’ozone.

- En dépit de la réduction des émissions de précurseurs, la pollution photo-oxydante

(ozone) ne diminue pas, car c’est une pollution de grande échelle. L’autre pollution

dont les effets sont encore mal évalués est la pollution par les particules solides

(aérosols)

- La population est soucieuse de la qualité de l’air qu’elle respire:

• à l’intérieur des locaux (insuffisamment étudié)

• à l’extérieur lors d’épisodes de pollution photochimique (prévision et alerte,

évaluation des risques sanitaires)

Cette vision est celle des pays développés. Au 21° siècle l’accroissement de

la pollution de l’atmosphère sera du aux pays émergents (Asie, Amérique

latine, Afrique) en raison de leur croissance démographique et de leur

développement économique.

Conclusion

"L'homme, par son insouciance pour l'avenir et pour ses

semblables, semble travailler à l'anéantissement de ses moyens

de conservation et à la destruction même de sa propre espèce,...,

après avoir rendu le globe inhabitable". (Jean Baptiste Lamarck:

Système analytique des connaissances positives de l'homme,

1820)

La génèse de OMERSET-A

Formation SAFCO (Rectorat de

Toulouse) / OMP (2005-2006)

Outil numérique Pollution

atmosphérique: sources et effets

(Pascale Puppo) 2008

OMER7-A: Pollutions atmosphérique: causes et conséquences

Brevet: n° 10 51258 (CNES), BOPI n° 12/19 du 11-05-2012

Dominique Serça, Maître de Conférence, Laboratoire d'Aérologie