Structure de l’atmosphère
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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.
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I. Structure de l’atmosphère
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L’atmosphère• air pour respirer• isolation• répartition de la chaleur• propagation des sons• permettre la vie
phénomènes météorologiques
couche d’ozone
bouclier à météorites
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Composition de l’atmosphère
• 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
Air
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exosphère
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Les polluants atmosphériques
répercutions locales, régionales ou à l’échelle du globe (gaz à effet de serre)
gaz (90%) aérosols : particules liquides ou solides (10%)0,01 m à 5 m
pollution : augmentation de la concentration de la substancedu fait de l’activité humaine ou de causes naturelles
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Les polluants atmosphériques“Pollution” naturelle(organique et inorganique)• incendies de forêts• Volcans (gaz + cendres)• Pollen• sable• Bacteries, virus• Sel (embruns)• Methane • poussières de météores
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Les polluants atmosphériques
pollution anthropique• depuis l’apparition des
hommes
• accélération depuis la révolution industrielle
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http://www.ipcc.ch/present/graphics.htm
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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
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Principaux polluants atmosphériques
CO
NO et NO2
SO2
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II. Les polluants primaires
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Monoxyde de carbone (CO)– Gaz inodore, incolore– Combustion incomplète de matériaux organiques
http://www.citepa.org/emissions/nationale/Aep/aep_co.htm
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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
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Le dioxyde de soufre dans l’air
http://www.citepa.org/emissions/nationale/Aep/aep_so2.htm
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• 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
Oxydes d’azote (NOx)
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http://www.citepa.org/emissions/nationale/Aep/aep_nox.htm
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Le protoxyde d’azote
Concentrations moyennes annuelles de dioxyde d'azote en France (µg/m3)
http://www.ifen.fr/dee2003/qualiteair/qualiteair3.htm
Part des émissions de gaz à effet de serre dans l’Union européenne en 1999 (en % de CO2 net) pouvoir de réchauffement global 300
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• 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
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http://www.citepa.org/emissions/nationale/Aep/aep_nh3.htm
NH3
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0
10
20
30
40
50
60
70
75 80 85 90
Jour
Apports = 114 kg/haPertes = 79 kg/ha
Exemple de mesures d’émissions d’ammoniacaprès épandage de lisier
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• 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
Composés organiques volatils (VOC)
http://www.citepa.org/emissions/nationale/Aep/aep_covnm.htm
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Polluants organiques persistants (POPs)
• 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
toxiques pour lasanté et la faune
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Dioxines et furannes
HAP
HCB
PCB
Sources d’émissions anthropiques relevant d’émissions industrielles
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• 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
Particules en suspension (PM)polluants primaires et secondaires
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QuickTime™ et undécompresseur TIFF (non compressé)
sont requis pour visionner cette image.
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
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III. Les polluants secondaires
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• 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
L’ozone
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L’ozone (troposphère)
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Le smog
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Add LA smog shot
http://www.sbg.ac.at/ipk/avstudio/pierofun/mexico/galery.htm
Mexico
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Le suivi des polluants
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http://www.ifen.fr/dee2003/qualiteair/qualiteair9.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
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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
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La dispersion des polluants
• pollution de proximité• pollution à longue distance
– acidification– pollution photochimique
• pollution planétaire– effet de serre– destruction de l’ozone stratosphérique
qques heures
qques jours
qques années
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La dispersion des polluants
http://www.citepa.org/pollution/phenomenes.htm
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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
Chaud
Froid
Inversion
Chaud
Froid
Chaud
Froid
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• inversion due à la radiation : l’air en surface se refroidit pendant la nuit
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IV. Les conséquences
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http://www.ipcc.ch/present/graphics.htm
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Effet de la pollution de l’air sur l’altération des monuments
CaCO3 + H2SO4 CaSO4+CO2+H2O
• noircissement des façades en bas à l’abri de la pluie :
croûtes noires gypseuses ayant piégées des particules de suie ou de cendres
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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
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Constellation de satellites : A-train
combiner les informationsissues 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 ?• ...
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Destruction de l’ozone stratosphérique
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![Page 46: Structure de l’atmosphère](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062400/56815671550346895dc42277/html5/thumbnails/46.jpg)
L’effet de serre
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Le mécanisme de l ’effet de serre ...
Une vitre laisse passer le rayonnement solaire « visible »
Rayonnement solaire
Une vitre laisse passer le rayonnement solaire « visible »
Rayonnement solaire
La surface réfléchit une faible partie du rayonnement solaire, et en absorbe une grande partie :
Elle s’échauffe
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…
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
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Le mécanisme de l ’effet de serre ...
Rayonnement solaire (visible)
La vitre absorbe quasiment tout le rayonnement de grande longueur d’onde...
La vitre absorbe quasiment tout le rayonnement de grande longueur d’onde...
La surface rayonne vers
la vitre(infra-rouge)
La surface rayonne vers
la vitre(infra-rouge)
... Elle s’échauffe et rayonne vers la surface.
... Elle s’échauffe et rayonne vers la surface.
... Elle s’échauffe et rayonne vers la surface.
La vitre absorbe tout le RayonnementGrande Longueur d’onde
Le mécanisme de l’effet de serre…
La surface Rayonne vers la Vitre (Infra –rouge)
Elle s’échauffe Et rayonne vers la surface
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+5°C+480°C+35°CRéchauffement
-55°C+460°C+ 15°CTs réelle
-60°C-20°C- 20°CSans GES
MARSVENUSTERRE
+5°C+480°C+35°CRéchauffement
-55°C+460°C+ 15°CTs réelle
-60°C-20°C- 20°CSans GES
MARSVENUSTERRE
Terre : pression =1 bar; CO2 = 0.035% ; distance soleil = 150 MkmVenus : pression = 92 bar; CO2 = 95%; distance soleil = 108 MkmMars : pression = 7. 10-4 bar; CO2= 95%; distance soleil = 228 Mkm
Terre Vénus MarsSans GES -20°C -20°C -60°C
Ts réelle +15°C +460°C -55°C
Réchauffement
+35°C +480°C +5°C
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http://www.cnrs.fr/cw/dossiers/dosclim/biblio/pigb14/02_aerosols.htm
Bilan d’énergie à la surface de la Terre
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FORCAGE RADIATIF :
La planète émet en moyenne 240 W.m -2 vers l’espace La surface émet en moyenne 390 W.m -2 vers l’atmosphère
La différence entre ces deux termes (150 W.m -2) représentele forçage radiatif
Dans le cas de l’effet de serre naturel :
Le doublement du CO2 atmosphérique par rapport à la concentration préindustrielle conduit à un forçage additionnel d’environ 4 W.m -2
Dans le cas de l’effet de serre naturel La planète émet en moyenne 240 Wm-2 vers l’espace La surface émet en moyenne 390 W m-2 vers l’atmosphère. La différence entre ces deux termes (150 W.m-2 ) représente
Le Forçage radiatifLe doublement du CO2 atmosphérique par rapport à la concentration Préindustrielle conduit à un forçage additionnel d’environ 4 W m-2
Forçage radiatif
![Page 52: Structure de l’atmosphère](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062400/56815671550346895dc42277/html5/thumbnails/52.jpg)
Forçage radiatif additionnel
http://www.cnrs.fr/cw/dossiers/dosclim/motscles/Images/forcage.html
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Gaz trace Concentration préindustrielle
CO2280 ppm
CH4700 ppb
N2O275 ppb
CFC-110
CFC-120
HCFC-220
CF40
Concentration En 1998
365 ppm
1745 ppb
314 ppb 268 ppt 533 ppt 132 ppt 80 ppt
Augmentation annuelle
1,5 ppm/an
7ppb/an
0,8 ppb/an
-1,4 ppt/an
4,4 ppt/an
5 ppt/an
1 ppt/an
Augmentation annuelle
0,4 %Par an
0,6 %Par an
0,25%Par an
0 %Par an
1,4 %Par an
5 %Par an
2%Par an
Durée de vie (années)
50 à 200
8,4 à 12 114 à 120
45 100 12 50000
Contribution au forçage
Radiatif
1,46 W.m-2
60%
0,48 W.m-2
19,8%
0,15 W.m-2
6,1%
0,07 W.m-2
2,9%
0,17 W.m-2
7%
0,03 W.m-2
1,2 %
0,003 W.m-2
0,1%Potentiel de
Réchauffement
Global
1 23 296 4600 10600 1700 5700
Potentiel de Réchauffement Global => permet de Quantifier l’importance relative d’un gaz à effet de serre par rapport à un autre => Puissance radiative que le gaz à effet de serre renvoie vers le sol pour une durée de 100 ans généralement
Forçage radiatif AdditionnelTotal : 2,4W/m2
![Page 54: Structure de l’atmosphère](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062400/56815671550346895dc42277/html5/thumbnails/54.jpg)
T = 0.6°
![Page 55: Structure de l’atmosphère](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062400/56815671550346895dc42277/html5/thumbnails/55.jpg)
Le cas du CO2
![Page 56: Structure de l’atmosphère](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062400/56815671550346895dc42277/html5/thumbnails/56.jpg)
Evolution des concentrations en CO2 : mesures réalisées à partir du carottage de glaciers
![Page 57: Structure de l’atmosphère](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062400/56815671550346895dc42277/html5/thumbnails/57.jpg)
Composantes du cycle de carbonesources anthropiques
Emission de CO2 due à l’utilisation de combustible fossile-> de 1751 à 1991 => 230GtC-> augmentation de 5.5 (±0.5) GtC/an Emission due à la déforestation ou usage des sols -> de 1850 à 1990 => 122GtC-> augmentation de 1.6 (±1) GtC/an
Stockage supplémentaire du CO2 dans l’atmosphère -> augmentation de 1.53(±0.1) ppm/an => 3.2(±0.2) GtC/an
NB: les composés carbonés autres (CH4, CO…) représentent moins de 1% du carbone de l’atmosphère et sont négligeables
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http://www.ipcc.ch/present/graphics.htm
![Page 59: Structure de l’atmosphère](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062400/56815671550346895dc42277/html5/thumbnails/59.jpg)
http://www.ipcc.ch/present/graphics.htm
![Page 60: Structure de l’atmosphère](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062400/56815671550346895dc42277/html5/thumbnails/60.jpg)
V. Quelques solutions
![Page 61: Structure de l’atmosphère](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062400/56815671550346895dc42277/html5/thumbnails/61.jpg)
Contrôle et duminution de la pollution de l’airInstallations industrielles• Particules
– 3 types d’équipement : filtre cyclone
efficacité : 70-90%
![Page 62: Structure de l’atmosphère](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062400/56815671550346895dc42277/html5/thumbnails/62.jpg)
• efficacité : 97%• capture des plus petites particules que le filtre cyclone• maintenance plus complexe
filtre à manches “baghouse”
![Page 63: Structure de l’atmosphère](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062400/56815671550346895dc42277/html5/thumbnails/63.jpg)
Précipitateur électrostatique
![Page 64: Structure de l’atmosphère](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062400/56815671550346895dc42277/html5/thumbnails/64.jpg)
SO2
– nécessité de combiner les techniques• utilisation d’un charbon à faible teneur en soufre• lavage du charbon• Filtration des fumées
![Page 65: Structure de l’atmosphère](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062400/56815671550346895dc42277/html5/thumbnails/65.jpg)
Emissions automobiles• Génèrent une pollution de l’air significative, qui produit CO, CO2, Sox, NOx, particules et VOCs
• Contrôle des émissions par :– Pots catalytiques: système qui catalyse la conversion de CO and VOCs to CO2 and H2O (don’t remove NOx)– Surveillance et Maintenance– Augmentation de l’efficacité des carburants– Réduction du trafic– Changement de carburant
![Page 66: Structure de l’atmosphère](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062400/56815671550346895dc42277/html5/thumbnails/66.jpg)
Solutions ‘puits manquant’(7. 1-3.2=3.9 GtC/an)
>Stockage dans les océans (2GtC/an) La solubilité des gaz (280 gCO2/l) augmente avec la pression
partielle du gaz dans l’atmosphèreAttention !! Elle diminue avec la température
> Croissance secondaire des forêts dans l’hémisphère nord ~0.5GTC/an
>Augmentation de la production primaire des végétaux ‘fertilisation CO2 ou azotée’ ~ 1.3 GtC/an ? Puits manquant
Bilan = 0
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Sols agricoles
Sols forestiers
Stocks de C
0 – 30 cm Inra – 2003
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Les sols
![Page 69: Structure de l’atmosphère](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062400/56815671550346895dc42277/html5/thumbnails/69.jpg)
I. Formation d’un sol
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1 2 3
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?
Développement d’un profil de sol
Un sol se forme par altération d'une roche superficielle sous l'influence du climat, de la végétation ou d'organismes.
![Page 72: Structure de l’atmosphère](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062400/56815671550346895dc42277/html5/thumbnails/72.jpg)
Le point de départLe point de départ
![Page 73: Structure de l’atmosphère](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062400/56815671550346895dc42277/html5/thumbnails/73.jpg)
• Développement d’un profil pédologique contient des couches
caractéristiques : horizons
Roche mèreRoche mère
![Page 74: Structure de l’atmosphère](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062400/56815671550346895dc42277/html5/thumbnails/74.jpg)
http://home.tiscali.be/fafa68/types_de_sols.htm
![Page 75: Structure de l’atmosphère](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062400/56815671550346895dc42277/html5/thumbnails/75.jpg)
Facteurs de formation d’un sol
•Temps
•Roche mère
•Climat
•Biotope
•Topographie
![Page 76: Structure de l’atmosphère](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062400/56815671550346895dc42277/html5/thumbnails/76.jpg)
Qu’est ce qui définit un sol ?
La différence entre “Sol” et “Salete / Poussière”?
“ composés naturels dynamiques ayant des propriétés dérivées de l’effet combiné du climat et des activités biotiques, modifiés par la topographie, et agissant sur la roche mère pendant différents périodes de temps ”
![Page 77: Structure de l’atmosphère](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062400/56815671550346895dc42277/html5/thumbnails/77.jpg)
Le Sol est une entité vivante en continuel développement ; La saleté / poussière est le résidu des matières organique et minéral
Soil Ecosystem
![Page 78: Structure de l’atmosphère](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062400/56815671550346895dc42277/html5/thumbnails/78.jpg)
http://home.tiscali.be/fafa68/types_de_sols.htm
![Page 79: Structure de l’atmosphère](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062400/56815671550346895dc42277/html5/thumbnails/79.jpg)
Les composants Les composants des solsdes sols
![Page 80: Structure de l’atmosphère](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062400/56815671550346895dc42277/html5/thumbnails/80.jpg)
Composants principauxComposants principaux
Distribution en volume des composants d’un sol de surface moyennement texturé soil
solids50%
pore space50%
![Page 81: Structure de l’atmosphère](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062400/56815671550346895dc42277/html5/thumbnails/81.jpg)
Composants principauxComposants principaux
Distribution en volume des composants d’un sol de surface moyennement texturé
mineral45%
pore space50%
organic 5%
![Page 82: Structure de l’atmosphère](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062400/56815671550346895dc42277/html5/thumbnails/82.jpg)
Composants principauxComposants principaux
Distribution en volume des composants d’un sol de surface moyennement texturé
mineral45%
air25%
water25%
organic 5%
![Page 83: Structure de l’atmosphère](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062400/56815671550346895dc42277/html5/thumbnails/83.jpg)
La chimie du sol
![Page 84: Structure de l’atmosphère](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062400/56815671550346895dc42277/html5/thumbnails/84.jpg)
La couleur des sols va varier en fonction des compositions
![Page 85: Structure de l’atmosphère](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062400/56815671550346895dc42277/html5/thumbnails/85.jpg)
Propriété unique et importante des sols
![Page 86: Structure de l’atmosphère](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062400/56815671550346895dc42277/html5/thumbnails/86.jpg)
Fine, mixed, active, thermicAbruptic Durixeralfs
Filtre naturel et lieu de stockage
![Page 87: Structure de l’atmosphère](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062400/56815671550346895dc42277/html5/thumbnails/87.jpg)
Pesticides
H2O
Rétention dans les sols
Azote,Phosphore,Potassium...
•Le sol est un lieu de stockage pour les nutriments des plantes
• Retient l’eau
•Filtre les contaminants
![Page 88: Structure de l’atmosphère](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062400/56815671550346895dc42277/html5/thumbnails/88.jpg)
Cr
H2O
Rétention dans les sols
Cr
![Page 89: Structure de l’atmosphère](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062400/56815671550346895dc42277/html5/thumbnails/89.jpg)
Interactions des éléments avec les surfaces minérales.
Processus importants dans les sols :
Précipitation
Adsorption (minéraux, matière
organique)
![Page 90: Structure de l’atmosphère](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062400/56815671550346895dc42277/html5/thumbnails/90.jpg)
Comportement des éléments traces métalliques (ETM) dans les environnements de surface : Exemple de Zn et
Pb
dam-m m-dm cm-mm mmm
P g
ÅEchelle d’observation
Observation du milieu naturel : Importance des changements d’échelles.
Outils adaptés à l’échelle d’observation et à l’information recherchée :
Pétrologie-Minéralogie (microsonde e-, DRX, MEB, MET)
Cristallochimie (DRX-Rietveld, spectroscopies)
![Page 91: Structure de l’atmosphère](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062400/56815671550346895dc42277/html5/thumbnails/91.jpg)
soil
root
1 mm
Zn K
Cu Ca Fe
Mn Pb
Les éléments ne présentent pas tous la même biodisponibilité : Effet de la forme chimique
(spéciation).
Ti
![Page 92: Structure de l’atmosphère](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062400/56815671550346895dc42277/html5/thumbnails/92.jpg)
II. Quelques exemples
![Page 93: Structure de l’atmosphère](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062400/56815671550346895dc42277/html5/thumbnails/93.jpg)
1-Pollution par le Cd
![Page 94: Structure de l’atmosphère](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062400/56815671550346895dc42277/html5/thumbnails/94.jpg)
Pollution par le cadmium(maladie Itai-Itai)
• mines d’Au, Ag, Cu, Zn• bassin de la rivière Jinzu• Mines de Cd• 1890 : nouveaux fourneaux
http://www.kanazawa-med.ac.jp/~pubhealt/ikadai2/itaiitai-e/itai01.htmlhttp://www.ulb.ac.be/esp/lsttm/courscdb/cadmium.html
aggravation de la pollution atmosphérique
Maladie endémique
![Page 95: Structure de l’atmosphère](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062400/56815671550346895dc42277/html5/thumbnails/95.jpg)
Le mécanisme explicatif ?
Mécanisme d’amplification trophique
Cd Eau de rivière
Rizière1,1 ppm (0,3 ppm sols propres)
Riz4,2 ppm Humains
Atteinte rénaleFuite de Ca et P par les urinesosteomalacie
![Page 96: Structure de l’atmosphère](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062400/56815671550346895dc42277/html5/thumbnails/96.jpg)
2-Pollution par le Pb
![Page 97: Structure de l’atmosphère](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062400/56815671550346895dc42277/html5/thumbnails/97.jpg)
Effets du Pb sur la santéToxique à effet cumulatif entraînant des troubles neurologiqueset comportementaux (symptomes peu nets)• prématurité et retard de croissance chez l’embryon• déficit du développement neuro-comportemental•Altération du Q.I….
Limite max de Pb dans le sang : 100 g/litreTaux moyen (zone non polluée) : < 10 g/litreSi > 450 g/litre : saturnisme
16 % enfants plombémie > 100 g/litreMoyenne nationale (1,8%)
![Page 98: Structure de l’atmosphère](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062400/56815671550346895dc42277/html5/thumbnails/98.jpg)
aérosolsPbS, ZnS
PbSO4, ZnSO4
scoriesusine
Pollution par le plomb/zinc
http://perso.wanadoo.fr/nordnature.federation/environnement/pollutions/sols/metaleurop_3.htmthèse Farid Juillot
1894 : usine de fonderie de zinc et four à plomb1920 : après reconstruction de l’usine, 1 des plus gros producteurs mondiaux de Zn et Pb1988 : création de Métaleurop Nord
En 1980 : 38 cheminées et 150 points d’émission de Pb105 000 tonnes de Pb produites en 2001100 000 tonnes de Zn (+ 400 tonnes Cd, 210 Ag, 245 000 H2SO4)
Rejet dans l’atm en 2001 : Pb: 18 t/an Zn: 26 t/an Cd: 823 kg/an
![Page 99: Structure de l’atmosphère](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062400/56815671550346895dc42277/html5/thumbnails/99.jpg)
http://perso.wanadoo.fr/nordnature.federation/environnement/pollutions/sols/metaleurop_3.htm
![Page 100: Structure de l’atmosphère](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062400/56815671550346895dc42277/html5/thumbnails/100.jpg)
Concentrations en Pb et ZnDistribution verticale du zinc et du plomb
Horizonlabouré
la Deule
Usine
Courcelles-les-Lens
Noyelles-Godault
Evin-Malmaison
750 m
Dourges
sous-bois
N
cultivé
> 200 mg/kg > 500 mg/kg > 1000 mg/kg
Distribution spatiale du zinc et du plomb pH 7.5, COT 1.5 %
pH 5.5, COT 6.5 %
Godin et al. (1985), Juillot (1998), Morin et al. (1999), Juillot et al. (sous presse)
Norme (épandage des boues d’épuration) : 100 ppm maxValeur de réf. (considérée comme normale) : 20 ppm[Pb] dans des sols non pollués : 5 à 25 ppm
![Page 101: Structure de l’atmosphère](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062400/56815671550346895dc42277/html5/thumbnails/101.jpg)
Sol cultivépH 7.5, COT 1.5
Sol peupleraiepH 5.5, COT 6.5
Pas de zinc échangeable
Biodisponibilité et mobilité faibles
Néoformation importante d ’hydrotalcite Zn/Al(Stabilité à long terme ?)
40 % de zinc échangeable(Zn(II) / M.O. et Zn(II) / oxydes Fe)
Biodisponibilité et mobilité plus importantes
Néoformation faible d ’hydrotalcite Zn/Al(Effet pH)
Conclusions sur la spéciation du zinc
![Page 102: Structure de l’atmosphère](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062400/56815671550346895dc42277/html5/thumbnails/102.jpg)
Sol cultivépH 7.5, COT 1.5
Sol peupleraiepH 5.5, COT 6.5
Pas de plomb échangeable
Biodisponibilité et mobilité faibles
Adsorption importante sur oxydes Fe et Mn(Effet pH)
20 % du plomb échangeable(Pb(II) / M.O.)
Association très forte avec M.O.(mobilité réduite)
Biodisponibilité et mobilité faibles
Conclusions sur la spéciation du plomb
![Page 103: Structure de l’atmosphère](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062400/56815671550346895dc42277/html5/thumbnails/103.jpg)
Teneur en Pb dans les vases
http://www.equipement.gouv.fr/sn-npc/TourismesLoisirsNautiques/Guide%20Ports%20Haltes/Cartes/Deûle.htm
4900 à 6300 ppm
1468 ppm
457 ppm
![Page 104: Structure de l’atmosphère](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062400/56815671550346895dc42277/html5/thumbnails/104.jpg)
3-Un cas de pollution naturelle par l’arsenic
![Page 105: Structure de l’atmosphère](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062400/56815671550346895dc42277/html5/thumbnails/105.jpg)
Pollution par l’arsenic• As : élément naturel. teneur moyenne dans la croûte
terrestre à 5 x 10-4 %• Plusieurs redox possibles selon la nature des sédiments• As organique ou inorganique• toxicité variable selon la forme chimique sous laquelle As
est présent dans le milieu, ou accumulé dans le réseau trophique (fixe ou remobilisable…)
![Page 106: Structure de l’atmosphère](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062400/56815671550346895dc42277/html5/thumbnails/106.jpg)
http://www.unesco.org/courier/2001_01/photoshr/10.htm
![Page 107: Structure de l’atmosphère](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062400/56815671550346895dc42277/html5/thumbnails/107.jpg)
![Page 108: Structure de l’atmosphère](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062400/56815671550346895dc42277/html5/thumbnails/108.jpg)
http://www.bgs.ac.uk/arsenic/bangladesh/mapsnhs.htm
Seuil toxicologique pour As dans l’eau en France : 10 g/litre
[As] dans les nappes phréatiques
![Page 109: Structure de l’atmosphère](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062400/56815671550346895dc42277/html5/thumbnails/109.jpg)
Profondeur des puits[As] dans les nappes phréatiques
![Page 110: Structure de l’atmosphère](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062400/56815671550346895dc42277/html5/thumbnails/110.jpg)
![Page 111: Structure de l’atmosphère](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062400/56815671550346895dc42277/html5/thumbnails/111.jpg)
• Nature de la source minérale de l’As dans les sédiments
• Comment il est libéré dans les eaux• Pourquoi le problème est aussi sérieux au
Bangladesh• Comment cela va-t-il evoluer dans le futur
![Page 112: Structure de l’atmosphère](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062400/56815671550346895dc42277/html5/thumbnails/112.jpg)
4-La pollution radioactive
![Page 113: Structure de l’atmosphère](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062400/56815671550346895dc42277/html5/thumbnails/113.jpg)
La pollution radioactiveEn Ukraine : • Dans les sols : contamination piégée dans les 10 premiers cm• De 1987 à 1992 : niveau de contamination a diminué de 60 %• 10 % des produits laitiers, viandes et champignons provenant de la zone contaminée ont une activité > 100Bq/kg de poids frais• La quasi-totalité des céréales et PdT ont une activité < 100Bq/kg
![Page 114: Structure de l’atmosphère](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062400/56815671550346895dc42277/html5/thumbnails/114.jpg)
Dépôt de Cs en France
![Page 115: Structure de l’atmosphère](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062400/56815671550346895dc42277/html5/thumbnails/115.jpg)
http://www.irsn.fr/vf/05_inf/05_inf_1dossiers/05_inf_17_tcherno/05_inf_17_1tcherno6_img.shtm
![Page 116: Structure de l’atmosphère](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062400/56815671550346895dc42277/html5/thumbnails/116.jpg)
III. Quelques solutions
![Page 117: Structure de l’atmosphère](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062400/56815671550346895dc42277/html5/thumbnails/117.jpg)
![Page 118: Structure de l’atmosphère](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062400/56815671550346895dc42277/html5/thumbnails/118.jpg)
BioremédiationUtilisation de micro-organismes (levure, champignon, ou bacterie) pour détruire ou dégrader les substances dangereuses en substances moins toxiques ou non toxiques
![Page 119: Structure de l’atmosphère](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062400/56815671550346895dc42277/html5/thumbnails/119.jpg)
Deinococcus Radiodurans
• bactérie
• supporte une dose de radiation 1500 fois > à la dose létale pour l’homme
Le monde 11.01.2003http://www.daviddarling.info/images/D_radiodurans.jpg
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In-situ-Bioremediation• Biostimulation (stimule
l’activité biologique via un apport d’O2)– Bioventing (Injection
d’air/nutriments dans la zone non-saturée du sol)
– Biosparging (Injection d’air/nutriments air/nutrients dans les zones saturée et non-saturée du sol)
• Bioaugmentation (ajouter des organismes dans le sol)
![Page 121: Structure de l’atmosphère](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062400/56815671550346895dc42277/html5/thumbnails/121.jpg)
Ex-situ -Bioremediation• Biotertre et andain• bioslurry (en réacteur)
: Sol mélangé à de l’eau + additifsdans un réservoir, microorganismes, nutriments, oxygène
• Landfarming : épandage en faible épaisseur (< 10cm) de sols pollués par des produits organiques (dilution)
![Page 122: Structure de l’atmosphère](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062400/56815671550346895dc42277/html5/thumbnails/122.jpg)
http://www.ipd.anl.gov/biotech/publications/phytopost1/
![Page 123: Structure de l’atmosphère](https://reader035.fdocuments.fr/reader035/viewer/2022062400/56815671550346895dc42277/html5/thumbnails/123.jpg)
MétalLimite
inférieure (% en matière
sèche de feuilles)
Nombre d’espèces
Nombre de familles
Cadmium > 0,01 1 1Cobalt > 0,1 28 11Cuivre > 0,1 37 15Plomb > 0,1 14 6
Manganèse > 1 9 5Nickel > 0,1 317 37Zinc > 1 11 5
Thallium > 0,1 2 1
Principales familles hyper accumulatrices
http://membres.lycos.fr/granel/phytoveg.html