CONSÉQUENCES DE LA POLLUTION ATMOSPHÉRIQUE
CHAPITRE VI
• Sanitaires• Aggravation de l’effet de serre• Pluies acides
VI.1 – AGGARVATION DE L’EFFET DE SERRE
VI 1.1 – Généralités sur l’effet de serre
70 %30 %
30 %
1° - Effet de serre naturelle
Année
Événements Prévisions
1827 Première description de l'effet de serre
Fourier décrit le phénomène du réchauffement climatique par effet de serre .
1873 Fondation à Vienne de l’ Organisation Météorologique Mondiale
marque le début des observations météorologiques standardisées.
1895 Première analyse de l'effet de serre
La mise en cause par S. Arrhénius des émissions de CO2 dans l’accroissement de l'effet
de serre, qui pourraient entraîner une hausse de la température moyenne de la terre.
1957 Mesures systématiques du CO2 Relance le débat sur la responsabilité de l'homme dans le changement climatique (G. Plass).
1967 Premières prévisions de réchauffement.
Prévision d’un doublement de taux de CO2 au
début du XXI siècle et une élévation de la température moyenne de l'ordre de 2,5°C.
Tableau - VI.1: les principales dates de découvertes et des prévisions
2° - Chronologie de la mise en évidence de l’effet de serre
30%
4% Réflexion par la surface de la terre
20% Réflexion par les nuages
6% Réflexion par l'air
19%16% Énergie absorbée par l'eau (liq+vap), O3, poussières.
3% Énergie absorbée par les nuages
51% Énergie absorbée par terre et les océans
Approximativement: sur le 100% du rayonnement solaire:
51%
21 % émissions de surface aux grandes ondes ( 15 % absorbée parla vapeur d'eau et le CO2)
23 % flux de chaleur latente
7 % flux de chaleur sensible
L'albédo est le rapport de l’énergie solaire réfléchie par une surface sur l'énergie solaire incidente.
On utilise une échelle graduée de 0 à 100 avec 0 correspondant au noir, pour un corps avec aucune réflexion, et 100 au miroir parfait.
Substance Albédo (%)
Corps noir 0Lave 4Basalte 5Océans 7Forêts 5-10Sol noir (cendres) 5-16Sol 16Champs 14-17Béton 17-27Sable 25-30Chaux 36Glace 30-50Neige tassée 52-81Craie, Papier 85Neige Fraîche 81-92Miroir parfait 100
-Effet parasol des poussières
Les aérosols et les nuages, faisant écran au rayonnement solaire, agissent comme un parasol et tendent à refroidir le système Terre-atmosphère.
Le bilan radiatif et sa perturbation anthropique : estimation de l’impact de l’effet de serre et de l’effet parasol sur le bilan énergétique de la Terre.
Crédit : CNES, 04/2006
Gaz Absorption IR (m)
Concentration actuelle(1998)
Durée de vie( ans )
Taux de croissance
CAES%
PRG
CO2 13 à 18 365 ppm 5 -200 1,5ppm/an 50 1
CH4 7 à 8 1,74 ppm 10 -14 7,0 ppb/an 18 10 à 80
H2O < 8,5 et > 12
- - - -
O3 9 à 10 0,01-0,05 - 4 faible
N2O 8 à 8,5 0,315 ppm 114 0,8 ppb/an 8 200 à 400
CFC-11 7 à 13 0,268 ppb 55 9 ppt/an 65
CFC-12 7 à 13 0,48 ppb 30 17 ppt/an 130
HFC 7 à 13 14 ppt 2 -250 0,55 ppt/an
150 -11900
PFC 7 à 13 1 ppt/an 6500 à 9200
SF4 7 à 13 23900
CAES : Contribution additionnelle à l’effet de serre
PRG : Potentiel de réchauffement des différents gaz par unité de volume rapporté à l’effet de CO2
Caractéristiques des gaz à effet de serre
3° - Effet de serre additionnelle
4° - L’évaluation des émissions, dans l’atmosphère
Inventaire SECTEN: données nationales sont présentées selon un format qui met davantage l’accent sur les aspects sectoriels et énergétiques
Secteur Contribution
Résidentiel, tertiaire et commercial 23 %
Transports routiers 21 %
Autres modes de transport 1 %
Extraction, transformation et distribution d’énergie
13 %
Agriculture et sylviculture 12 %
Industrie y compris traitement des déchets 24 %
Trafic maritime international et aérien 3 %
Nature et autres 3 %
Les contributions sectoriels à l’effet de serre en France selon l’inventaire (SECTEN)
Source : Citepa , données 1995
Inventaire NAMEA : est en cours de développement dans les pays européens, incluant les données nationales et les comptes environnementaux.
Permet d’évaluer la contribution aux émissions de polluants des secteurs économiques et industriels identifiés par la nomenclature de l’INSEE
Secteur Contribution
Production d’électricité et industrie pétrolière 9 %
Industrie manufacturière ( hors industrie pétrolière)
24 %
Transports particuliers 13 %
Services 10 %
Construction, mines et carrières non énergétiques 4 %
Agriculture et sylviculture et pêche 13 %
Transport et stockage ( secteur économique) 2 %
Trafic maritime international et aérien 3 %
Consommation des particuliers autre que transport
18 %
Décharges de déchets 3 %
Autres 1 %Les contributions sectoriels à l’effet de serre selon l’inventaire (NAMEA)
VI.1.2 – LES GAZ À EFFET DE SERRE
Les gaz à effet direct Formule Les gaz à effet indirect Formule
Le gaz carbonique: CO2 L’ozone : O3
Le protoxyde d’azote: N2O Gaz à faible effet SO2, NOx
Le méthane: CH4 Nomoxyde de carbone CO
Les CFCs Les hydrocarbures COVNM
VI.1.2.1 – Les gaz à effets directs
1° - Le dioxyde de carbone
En France les principales sources d’émission de gaz carboniques sont:
• Transports routiers • Résidentiel et tertiaire • Industrie manufacturière• Transformation d’énergie• Agriculture• Centrales électriques thermiques
Évolution des émissions des CO2 en France de1960 à 2006
Explication des quatre scenarii du GIEC
A - Le scenario "technologies énergétiques" (ou A1)
Regroupe les scenariis :
• à croissance économique rapide, • faible croissance démographique • introduction rapide de technologies nouvelles et plus efficaces.
Ils se scindent en 3 sous-groupes en fonction des priorités données au développement des technologies énergétiques:
- soit une forte présence de combustibles fossiles (le "tout fossile" ou A1Fl), - soit la recherche d'un équilibre entre les diverses sources énergétiques (le "mixte
énergétique" ou A1B), - soit le développement des technologies énergétiques alternatives (le "non-fossile"
ou A1T).
B - Le "scenario hétérogène" (ou A2)
Se fonde sur l'hypothèse d'un renforcement des identités et des traditions locales, s'accompagnant:
• d'une démographie plus élevée,• d'une évolution technologique et d'une croissance économique plus faibles.
C - Le scenario "régional" (ou B2)
• Des solutions à l'échelle régionale aux problèmes économiques et environnementaux, • L’accent mis sur un développement durable local.
D - Le scenario "convergent" (ou B1)
Met l'accent sur des solutions mondiales orientées vers une viabilité économique, sociale et environnementale.
• Monde évoluant rapidement vers des structures économiques dématérialisées, basées sur les services et l'économie de l'information, • des technologies plus propres et une meilleure équité.
2° - La vapeur d’eau
teneur en eau dépasse rarement 1 %
3° - Le méthane
Teneur a passé de 0,7 à 1,7 ppmv en un siècle
Taux d'augmentation annuel : 0,8 %
En France les principales sources d’émission de gaz carboniques sont:
• Agriculture• Industrie manufacturière• Transformation d’énergie• Résidentiel et tertiaire
Tableau - VI. 6: Évolution des émissions de méthane CH4 en France de1990 à 2006
4° - Le protoxyde d’azote ou oxyde azoteux
En France, les principales sources d’émission de N2O sont :
•Agriculture•Industrie manufacturière et déchets•Transport routier•Transformation d’énergie
- Concentration dans la troposphère de l'ordre de 310 ppbv - Taux d’accroissement de 0,25 % par an.
Évolution des émissions de protoxyde d’azote en France de1990 à 2006
Perfluorocarbures - PFC
6 – Potentiel de réchauffement global ( PRG)
Cet indicateur vise à regrouper sous une seule valeur l’effet additionné de toutes les substances contribuant à l’accroissement de l’effet de serre.
Conventionnellement, on se limite pour l’instant aux gaz à effet de serre direct:
CO2, CH4, N2O, HFC, PFC et SF6.
L’effet de serre attribué au CO2 est fixé à 1 et celui des autres substances est attribué relativement au CO2 en « équivalent CO2 ».
Calcul sur la base d’un horizon fixé à 100 ans:
CO2 CH4 N2O HFC* PFC** SF6
1 21 310 140 à 11 700( selon les molécules
considérées)
6500 à 9200 (selon les molécules
considérées)
23900
(*) (valeur pondérée proche de 8700 en 1990 et de 1750 en 1999)(** ) valeur pondérée proche de 7100 en 1990 et en 1999 mais avec des variations inter annuelles
Tableau -V.14 : Potentiel de réchauffement global ( PRG) des gaz à effet de serre
V.1.3 - Conséquences
• Élévation du niveau des mers • Famines, santé des populations• Crues et sécheresses, précipitations• Croissances des mauvaises herbes• Modification des courants marins
Réchauffement climatiqueRéchauffement climatique
1864 1995
V.1.4 – Prévention de l’effet de serre
Les techniques de prévention de l’effet de serre sont:
• Réduire la consommation d’énergie• Remplacer les énergie fossile par du gaz• Interdire les CFC et les HCFC• Récupérer le méthane des décharges des déchets• Épurer les gaz de combustions des gaz à effet de serre • Arrêter la déforestation• Utilisation des pots catalytiques dans les véhicules à moteur.
1. La convention contre les changements climatiques Rio-de -Janeiro ( 9 mai 1992)
2. La conférence de Kyoto (10 décembre 1997)3. La conférence de Buenos-Aires (2 au 13 novembre 1998)
VI.1.5 – Actions Internationales de prévention de l’effet de serre
VI.1.6 - Action menée en France
• Le renforcement de la réglementation thermique dans l'habitat.• Incitations fiscales aux économies d'énergie.• Réduire la consommation énergétique des véhicules.
VI.2 - PLUIES ACIDES
VI.2.1 – Généralités sur le phénomène
pH = colog [ H+ ] = - log [ H+ ]
Le dioxyde de carbone en solution aqueuse à un pH d’équilibre égal à 5,6.
Toute pluie, commence à être acide lorsque son pH < 5,6.
VI.2.2 – Origine des pluies acides
Les précurseurs acides les plus abondant sont :
• les oxydes d’azote (NO)x • l’oxyde de soufre SO2
VI.2.3 – Composition des pluies acides
Les principaux facteurs d’acidité dans les pluies sont : • l’acide sulfurique H2SO4 • l’acide nitrique HNO3.
VI.2.3.1 - Transformation chimique de SO2 en acide sulfurique H2SO4
2° - Oxydation de SO2 en phase liquide et en aérosols
SO2 + HO• HOSO2•h HO•
H2SO4
1° - Oxydation de SO2 en phase gazeuse : dans la troposphère
SO2 (gaz) SO2 (aqueux)H2O
SO2 (aq) + 2 H2O HSO3- + H3O
+
HSO3- + H2O2 HSO4
- + H2O
HSO4- + H3O
+ H2SO4 + H2O
VI.2.3.2 - Transformation chimique de (NO)x en acide nitrique HNO3
1° - Oxydation de (NO)x en phase gazeuse : dans la troposphère
NO + NO2 +h
ROO•
HOO•
O3
RO•
HO•
O2
2° - Oxydation de (NO)x en phase liquide et aérosols
2 NO2 (gaz) N2O4
N2O5 + H2O 2 HNO3
HNO3 + H2O NO3- + H3O+
N2O4 + H2O HNO3 + HNO2
HNO2 + H2O NO2- + H3O+
VI.2.3 – Indicateur acide équivalent (Aeq)
Indicateur qui caractérise les quantités d’acides
équivalent
Les gaz pris en compte : SO2, les NOx et le NH3
Le calcul de l’indice revient à affecter les coefficients suivants:
Acide sulfurique: un diacide qui donne 2 équivalents H+:
2/ mSO2 = 2/ 64 = 0,0313 aux émissions de SO2
Acide nitrique: un monoacide qui donne 1 équivalents H+:
1/ m NO2 = 1/ 48 = 0,0217 aux émissions de NOx
Ion ammonium: un monocide qui donne 1 équivalents H+:
1/ m NH3 = 1/ 17 = 0,0588 aux émissions de NH3
La mobilisation potentielle de l’ion H+
Évolution des émissions des acides équivalent (Aeq) en France de1980 à 2006
VI.2.5 – La charge critique des pluies acides
V.2.6 – Conséquences des pluies acides
• La santé • Lacs et rivières stérilisés.• Les flores et faunes aquatiques• La végétation: jaunissement et chute des feuilles• Dépérissement des forêts.• La carence des sols en éléments indispensables à la croissance : Ca2+,Mg2+, K+. • Le vieillissement des batiments et des édifices.
Dépérissement des forêts
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