Santé publique‎ > ‎

Air pollution / Pollution de l'air


Air pollution

Air pollution from World War II production.
Smog over Santiago

Air pollution is the introduction of chemicalsparticulate matter, or biological materials that cause harm or discomfort to humans or other living organisms, or damages the natural environment into the atmosphere.

The atmosphere is a complex dynamic natural gaseous system that is essential to support life on planet EarthStratospheric ozone depletion due to air pollution has long been recognized as a threat to human health as well as to the Earth's ecosystems.

Contents

Pollutants

Main articles: Pollutant and Greenhouse gas
Before flue gas desulfurization was installed, the emissions from this power plant in New Mexico contained excessive amounts of sulfur dioxide.
Schematic drawing, causes and effects of air pollution: (1) greenhouse effect, (2) particulate contamination, (3) increased UV radiation, (4) acid rain, (5) increased ozone concentration, (6) increased levels of nitrogen oxides

An air pollutant is known as a substance in the air that can cause harm to humans and the environment. Pollutants can be in the form of solid particles, liquid droplets, or gases. In addition, they may be natural or man-made.[1]

Pollutants can be classified as either primary or secondary. Usually, primary pollutants are substances directly emitted from a process, such as ash from a volcanic eruption, the carbon monoxide gas from a motor vehicle exhaust or sulfur dioxide released from factories.

Secondary pollutants are not emitted directly. Rather, they form in the air when primary pollutants react or interact. An important example of a secondary pollutant is ground level ozone — one of the many secondary pollutants that make up photochemical smog.

Note that some pollutants may be both primary and secondary: that is, they are both emitted directly and formed from other primary pollutants.

About 4 percent of deaths in the United States can be attributed to air pollution, according to the Environmental Science Engineering Program at the Harvard School of Public Health.

Major primary pollutants produced by human activity include:

  • Sulfur oxides (SOx) - especially sulfur dioxide, a chemical compound with the formula SO2. SO2 is produced by volcanoes and in various industrial processes. Since coal and petroleum often contain sulfur compounds, their combustion generates sulfur dioxide. Further oxidation of SO2, usually in the presence of a catalyst such as NO2, forms H2SO4, and thus acid rain.[2] This is one of the causes for concern over the environmental impact of the use of these fuels as power sources.
  • Nitrogen oxides (NOx) - especially nitrogen dioxide are emitted from high temperature combustion. Can be seen as the brown haze dome above or plume downwind of cities. Nitrogen dioxide is the chemical compound with the formula NO2. It is one of the several nitrogen oxides. This reddish-brown toxic gas has a characteristic sharp, biting odor. NO2 is one of the most prominent air pollutants.
  • Carbon monoxide - is a colourless, odourless, non-irritating but very poisonous gas. It is a product by incomplete combustion of fuel such as natural gas, coal or wood. Vehicular exhaust is a major source of carbon monoxide.
  • Carbon dioxide (CO2) - a greenhouse gas emitted from combustion but is also a gas vital to living organisms. It is a natural gas in the atmosphere.
  • Volatile organic compounds - VOCs are an important outdoor air pollutant. In this field they are often divided into the separate categories of methane (CH4) and non-methane (NMVOCs). Methane is an extremely efficient greenhouse gas which contributes to enhanced global warming. Other hydrocarbon VOCs are also significant greenhouse gases via their role in creating ozone and in prolonging the life of methane in the atmosphere, although the effect varies depending on local air quality. Within the NMVOCs, the aromatic compounds benzene, toluene and xylene are suspected carcinogens and may lead to leukemia through prolonged exposure. 1,3-butadiene is another dangerous compound which is often associated with industrial uses.
  • Particulate matter - Particulates, alternatively referred to as particulate matter (PM) or fine particles, are tiny particles of solid or liquid suspended in a gas. In contrast, aerosol refers to particles and the gas together. Sources of particulate matter can be man made or natural. Some particulates occur naturally, originating from volcanoes, dust storms, forest and grassland fires, living vegetation, and sea spray. Human activities, such as the burning of fossil fuels in vehicles, power plants and various industrial processes also generate significant amounts of aerosols. Averaged over the globe, anthropogenic aerosols—those made by human activities—currently account for about 10 percent of the total amount of aerosols in our atmosphere. Increased levels of fine particles in the air are linked to health hazards such as heart disease, altered lung function and lung cancer.
  • Toxic metals, such as leadcadmium and copper.
  • Chlorofluorocarbons (CFCs) - harmful to the ozone layer emitted from products currently banned from use.
  • Ammonia (NH3) - emitted from agricultural processes. Ammonia is a compound with the formula NH3. It is normally encountered as a gas with a characteristic pungent odor. Ammonia contributes significantly to the nutritional needs of terrestrial organisms by serving as a precursor to foodstuffs and fertilizers. Ammonia, either directly or indirectly, is also a building block for the synthesis of many pharmaceuticals. Although in wide use, ammonia is both caustic and hazardous.
  • Odors — such as from garbage, sewage, and industrial processes
  • Radioactive pollutants - produced by nuclear explosions, war explosives, and natural processes such as the radioactive decay of radon.

Secondary pollutants include:

  • Particulate matter formed from gaseous primary pollutants and compounds in photochemical smog. Smog is a kind of air pollution; the word "smog" is a portmanteau of smoke and fog. Classic smog results from large amounts of coal burning in an area caused by a mixture of smoke and sulfur dioxide. Modern smog does not usually come from coal but from vehicular and industrial emissions that are acted on in the atmosphere by sunlight to form secondary pollutants that also combine with the primary emissions to form photochemical smog.
  • Ground level ozone (O3) formed from NOx and VOCs. Ozone (O3) is a key constituent of the troposphere (it is also an important constituent of certain regions of the stratosphere commonly known as the Ozone layer). Photochemical and chemical reactions involving it drive many of the chemical processes that occur in the atmosphere by day and by night. At abnormally high concentrations brought about by human activities (largely the combustion of fossil fuel), it is a pollutant, and a constituent of smog.
  • Peroxyacetyl nitrate (PAN) - similarly formed from NOx and VOCs.

Minor air pollutants include:

Persistent organic pollutants (POPs) are organic compounds that are resistant to environmental degradation through chemical, biological, and photolytic processes. Because of this, they have been observed to persist in the environment, to be capable of long-range transport, bioaccumulate in human and animal tissue, biomagnify in food chains, and to have potential significant impacts on human health and the environment.

Sources

Dust storm approaching StratfordTexas
Controlled burning of a field outside of Statesboro,Georgia in preparation for spring planting

Sources of air pollution refer to the various locations, activities or factors which are responsible for the releasing of pollutants in the atmosphere. These sources can be classified into two major categories which are:

Anthropogenic sources (human activity) mostly related to burning different kinds of fuel

  • "Stationary Sources" include smoke stacks of power plants, manufacturing facilities (factories) and waste incinerators, as well as furnaces and other types of fuel-burning heating devices
  • "Mobile Sources" include motor vehicles, marine vessels, aircraft and the effect of sound etc.
  • Chemicals, dust and controlled burn practices in agriculture and forestry management. Controlled or prescribed burning is a technique sometimes used in forest management, farming, prairie restoration or greenhouse gas abatement. Fire is a natural part of both forest and grassland ecology and controlled fire can be a tool for foresters. Controlled burning stimulates the germination of some desirable forest trees, thus renewing the forest.
  • Waste deposition in landfills, which generate methane.Methane is not toxic; however, it is highly flammable and may form explosive mixtures with air. Methane is also an asphyxiant and may displace oxygen in an enclosed space. Asphyxia or suffocation may result if the oxygen concentration is reduced to below 19.5% by displacement

Natural sources

  • Dust from natural sources, usually large areas of land with little or no vegetation.
  • Methaneemitted by the digestion of food by animals, for example cattle.
  • Radon gas from radioactive decay within the Earth's crust. Radon is a colorless, odorless, naturally occurring, radioactive noble gas that is formed from the decay of radium. It is considered to be a health hazard. Radon gas from natural sources can accumulate in buildings, especially in confined areas such as the basement and it is the second most frequent cause of lung cancer, after cigarette smoking.

Emission factors

Air pollutant emission factors are representative values that attempt to relate the quantity of a pollutant released to the ambient air with an activity associated with the release of that pollutant. These factors are usually expressed as the weight of pollutant divided by a unit weight, volume, distance, or duration of the activity emitting the pollutant (e.g., kilograms of particulate emitted per megagram of coal burned). Such factors facilitate estimation of emissions from various sources of air pollution. In most cases, these factors are simply averages of all available data of acceptable quality, and are generally assumed to be representative of long-term averages.

The United States Environmental Protection Agency has published a compilation of air pollutant emission factors for a multitude of industrial sources.[4] The United KingdomAustraliaCanada and many other countries have published similar compilations, as well as theEuropean Environment Agency.[5][6][7][8][9]

Indoor air quality (IAQ)

Main article: Indoor air quality

A lack of ventilation indoors concentrates air pollution where people often spend the majority of their time. Radon (Rn) gas, a carcinogen, is exuded from the Earth in certain locations and trapped inside houses. Building materials including carpeting and plywood emitformaldehyde (H2CO) gas. Paint and solvents give off volatile organic compounds (VOCs) as they dry. Lead paint can degenerate into dust and be inhaled. Intentional air pollution is introduced with the use of air freshenersincense, and other scented items. Controlled wood fires in stoves and fireplaces can add significant amounts of smoke particulates into the air, inside and out[10]. Indoor pollution fatalities may be caused by using pesticides and other chemical sprays indoors without proper ventilation.

Carbon monoxide (CO) poisoning and fatalities are often caused by faulty vents and chimneys, or by the burning of charcoal indoors. Chronic carbon monoxide poisoning can result even from poorly adjusted pilot lights. Traps are built into all domestic plumbing to keep sewer gas, hydrogen sulfide, out of interiors. Clothing emits tetrachloroethylene, or other dry cleaning fluids, for days after dry cleaning.

Though its use has now been banned in many countries, the extensive use of asbestos in industrial and domestic environments in the past has left a potentially very dangerous material in many localities. Asbestosis is a chronic inflammatory medical condition affecting the tissue of the lungs. It occurs after long-term, heavy exposure to asbestos from asbestos-containing materials in structures. Sufferers have severe dyspnea (shortness of breath) and are at an increased risk regarding several different types of lung cancer. As clear explanations are not always stressed in non-technical literature, care should be taken to distinguish between several forms of relevant diseases. According to the World Health Organisation (WHO), these may defined as;asbestosislung cancer, and mesothelioma (generally a very rare form of cancer, when more widespread it is almost always associated with prolonged exposure to asbestos).

Biological sources of air pollution are also found indoors, as gases and airborne particulates. Pets produce dander, people produce dust from minute skin flakes and decomposed hair, dust mites in bedding, carpeting and furniture produce enzymes and micrometre-sized fecal droppings, inhabitants emit methane, mold forms in walls and generates mycotoxins and spores, air conditioning systems can incubate Legionnaires' disease and mold, and houseplants, soil and surrounding gardens can produce pollen, dust, and mold. Indoors, the lack of air circulation allows these airborne pollutants to accumulate more than they would otherwise occur in nature.

Health effects

The World Health Organization states that 2.4 million people die each year from causes directly attributable to air pollution, with 1.5 million of these deaths attributable to indoor air pollution.[11] "Epidemiological studies suggest that more than 500,000 Americans die each year from cardiopulmonary disease linked to breathing fine particle air pollution. . ."[12] A study by the University of Birmingham has shown a strong correlation between pneumonia related deaths and air pollution from motor vehicles.[13] Worldwide more deaths per year are linked to air pollution than to automobile accidents.[citation needed] Published in 2005 suggests that 310,000 Europeans die from air pollution annually.[citation needed] Direct causes of air pollution related deaths include aggravated asthma, bronchitis, emphysema, lung and heart diseases, and respiratory allergies.[citation needed] The US EPA estimates that a proposed set of changes in diesel engine technology (Tier 2) could result in 12,000 fewer premature mortalities, 15,000 fewer heart attacks, 6,000 fewer emergency room visits by children with asthma, and 8,900 fewer respiratory-related hospital admissions each year in the United States.[citation needed]

The worst short term civilian pollution crisis in India was the 1984 Bhopal Disaster.[14] Leaked industrial vapors from the Union Carbide factory, belonging to Union Carbide, Inc., U.S.A., killed more than 2,000 people outright and injured anywhere from 150,000 to 600,000 others, some 6,000 of whom would later die from their injuries.[citation needed] The United Kingdom suffered its worst air pollution event when the December 4 Great Smog of 1952 formed over London. In six days more than 4,000 died, and 8,000 more died within the following months.[citation needed] An accidental leak of anthrax spores from a biological warfare laboratory in the former USSR in 1979 near Sverdlovsk is believed to have been the cause of hundreds of civilian deaths.[citation needed] The worst single incident of air pollution to occur in the United States of America occurred in DonoraPennsylvania in late October, 1948, when 20 people died and over 7,000 were injured.[15]

The health effects caused by air pollutants may range from subtle biochemical and physiological changes to difficulty in breathing, wheezing, coughing and aggravation of existing respiratory and cardiac conditions. These effects can result in increased medication use, increased doctor or emergency room visits, more hospital admissions and premature death. The human health effects of poor air quality are far reaching, but principally affect the body's respiratory system and the cardiovascular system. Individual reactions to air pollutants depend on the type of pollutant a person is exposed to, the degree of exposure, the individual's health status and genetics.[citation needed]

A new economic study of the health impacts and associated costs of air pollution in the Los Angeles Basin and San Joaquin Valley of Southern California shows that more than 3800 people die prematurely (approximately 14 years earlier than normal) each year because air pollution levels violate federal standards. The number of annual premature deaths is considerably higher than the fatalities related to auto collisions in the same area, which average fewer than 2,000 per year [16].

Diesel exhaust (DE) is a major contributor to combustion derived particulate matter air pollution. In several human experimental studies, using a well validated exposure chamber setup, DE has been linked to acute vascular dysfunction and increased thrombus formation.[17][18] This serves as a plausible mechanistic link between the previously described association between particulate matter air pollution and increased cardiovascular morbidity and mortality.

Effects on cystic fibrosis

Main article: Cystic fibrosis

A study from 1999 to 2000 by the University of Washington showed that patients near and around particulate matter air pollution had an increased risk of pulmonary exacerbations and decrease in lung function.[19] Patients were examined before the study for amounts of specific pollutants like Pseudomonas aeruginosa or Burkholderia cenocepacia as well as their socioeconomic standing. Participants involved in the study were located in the United States in close proximity to an Environmental Protection Agency. During the time of the study 117 deaths were associated with air pollution. A trend was noticed that patients living closer or in large metropolitan areas to be close to medical help also had higher level of pollutants found in their system because of more emissions in larger cities. With cystic fibrosis patients already being born with decreased lung function everyday pollutants such as smoke emissions from automobiles, tobacco smoke and improper use of indoor heating devices could add to the disintegration of lung function.[20]

Effects on COPD

Chronic obstructive pulmonary disease (COPD) include diseases such as chronic bronchitisemphysema, and some forms of asthma.[21]

A study conducted in 1960-1961 in the wake of the Great Smog of 1952 compared 293 London residents with 477 residents of Gloucester, Peterborough, and Norwich, three towns with low reported death rates from chronic bronchitis. All subjects were male postal truck drivers aged 40 to 59. Compared to the subjects from the outlying towns, the London subjects exhibited more severe respiratory symptoms (including cough, phlegm, and dyspnea), reduced lung function (FEV1 and peak flow rate), and increased sputum production and purulence. The differences were more pronounced for subjects aged 50 to 59. The study controlled for age and smoking habits, so concluded that air pollution was the most likely cause of the observed differences.[22]

It is believed that much like cystic fibrosis, by living in a more urban environment serious health hazards become more apparent. Studies have shown that in urban areas patients suffer mucus hypersecretion, lower levels of lung function, and more self diagnosis of chronic bronchitis and emphysema.[23]

The Great Smog of 1952

Main article: Great Smog of 1952
The Great Smog of 1952 in London.

Early in December 1952, a cold fog descended upon London. Because of the cold, Londoners began to burn more coal than usual. The resulting air pollution was trapped by the inversion layer formed by the dense mass of cold air. Concentrations of pollutants, coal smoke in particular, built up dramatically. The problem was made worse by use of low-quality, high-sulphur coal for home heating in London in order to permit export of higher-quality coal, because of the country's tenuous postwar economic situation. The "fog", or smog, was so thick that driving became difficult or impossible.[24]. The extreme reduction in visibility was accompanied by an increase in criminal activity as well as transportation delays and a virtual shut down of the city. During the 4 day period of fog, at least 4,000 people died as a direct result of the weather.[25]

Effects on children

Cities around the world with high exposure to air pollutants have the possibility of children living within them to develop asthma, pneumonia and other lower respiratory infections as well as a low initial birth rate. Protective measures to ensure the youths' health are being taken in cities such as New DelhiIndia where buses now use compressed natural gas to help eliminate the “pea-soup” smog.[26] Research by the World Health Organization shows there is the greatest concentration of particulate matter particles in countries with low economic world power and high poverty and population rates. Examples of these countries include EgyptSudanMongolia, and Indonesia. The Clean Air Act was passed in 1970, however in 2002 at least 146 million Americans were living in areas that did not meet at least one of the “criteria pollutants” laid out in the 1997 National Ambient Air Quality Standards.[27] Those pollutants included: ozone, particulate matter, sulfur dioxide, nitrogen dioxide, carbon monoxide, and lead. Because children are outdoors more and have higher minute ventilation they are more susceptible to the dangers of air pollution.

Health effects in relatively "clean" areas

Even in areas with relatively low levels of air pollution, public health effects can be substantial and costly. This is because effects can occur at very low levels and a large number of people can potentially breathe in such pollutants. A 2005 scientific study for the British Columbia Lung Association showed that a 1% improvement in ambient PM2.5 and ozone concentrations will produce a $29 million in annual savings in the region in 2010[28]. This finding is based on health valuation of lethal (mortality) and sub-lethal (morbidity) effects.

Reduction efforts

There are various air pollution control technologies and land use planning strategies available to reduce air pollution. At its most basic level land use planning is likely to involve zoning and transport infrastructure planning. In most developed countries, land use planning is an important part of social policy, ensuring that land is used efficiently for the benefit of the wider economy and population as well as to protect the environment.

Efforts to reduce pollution from mobile sources includes primary regulation (many developing countries have permissive regulations),[citation needed] expanding regulation to new sources (such as cruise and transport ships, farm equipment, and small gas-powered equipment such as lawn trimmers, chainsaws, and snowmobiles), increased fuel efficiency (such as through the use of hybrid vehicles), conversion to cleaner fuels (such as bioethanolbiodiesel, or conversion to electric vehicles).

Control devices

The following items are commonly used as pollution control devices by industry or transportation devices. They can either destroy contaminants or remove them from an exhaust stream before it is emitted into the atmosphere.

  • Particulate control
    • Mechanical collectors (dust cyclonesmulticyclones)
    • Electrostatic precipitators An electrostatic precipitator (ESP), or electrostatic air cleaner is a particulate collection device that removes particles from a flowing gas (such as air) using the force of an induced electrostatic charge. Electrostatic precipitators are highly efficient filtration devices that minimally impede the flow of gases through the device, and can easily remove fine particulate matter such as dust and smoke from the air stream.
    • Baghouses Designed to handle heavy dust loads, a dust collector consists of a blower, dust filter, a filter-cleaning system, and a dust receptacle or dust removal system (distinguished from air cleaners which utilize disposable filters to remove the dust).
    • Particulate scrubbersWet scrubber is a form of pollution control technology. The term describes a variety of devices that use pollutants from a furnace flue gas or from other gas streams. In a wet scrubber, the polluted gas stream is brought into contact with the scrubbing liquid, by spraying it with the liquid, by forcing it through a pool of liquid, or by some other contact method, so as to remove the pollutants.

Legal regulations

Smog in Cairo

In general, there are two types of air quality standards. The first class of standards (such as the U.S. National Ambient Air Quality Standards) set maximum atmospheric concentrations for specific pollutants. Environmental agencies enact regulations which are intended to result in attainment of these target levels. The second class (such as the North American Air Quality Index) take the form of a scale with various thresholds, which is used to communicate to the public the relative risk of outdoor activity. The scale may or may not distinguish between different pollutants.

Canada

In Canada, air quality is typically evaluated against standards set by the Canadian Council of Ministers of the Environment (CCME), an inter-governmental body of federal, provincial and territorial Ministers responsible for the environment. The CCME has set Canada Wide Standards(CWS).[29][30] These are:

  • CWS for PM2.5 = 30 µg/m3 (24 hour averaging time, by year 2010, based on 98th percentile ambient measurement annually, averaged over 3 consecutive years).
  • CWS for ozone = 65 ppb (8-hour averaging time, by year 2010, achievement is based on the 4th highest measurement annually, averaged over 3 consecutive years).

Note that there is no consequence in Canada to not achieving these standards. In addition, these only apply to jurisdictions with populations greater than 100,000. Further, provinces and territories may set more stringent standards than those set by the CCME.

European Union

A report from the European Environment Agency shows that road transport remains Europe’s single largest air polluter [31] .

National Emission Ceilings (NEC) for certain atmospheric pollutants are regulated by NECD Directive 2001/81/EC (NECD).[32] As part of the preparatory work associated with the revision of the NECD, the European Commission is assisted by the NECPI working group (National Emission Ceilings – Policy Instruments).[33]

Directive 2008/50/EC of the European Parliament and of the Council of 21 May 2008 on ambient air quality and cleaner air for Europe (the new Air Quality Directive) has entried into force 2008-06-11 [34].

Individual citizens can force their local councils to tackle air pollution, following an important ruling in July 2009 from the European Court of Justice (ECJ). The EU’s court was asked to judge the case of a resident of Munich, Dieter Janecek, who said that under the 1996 EU Air Quality Directive (Council Directive 96/62/EC of 27 September 1996 on ambient air quality assessment and management [35]) the Munich authorities were obliged to take action to stop pollution exceeding specified targets. Janecek then took his case to the ECJ, whose judges said European citizens are entitled to demand air quality action plans from local authorities in situations where there is a risk that EU limits will be overshot.[31] .

United Kingdom

Air quality targets set by the UK's Department for Environment, Food and Rural Affairs (DEFRA) are mostly aimed at local government representatives responsible for the management of air quality in cities, where air quality management is the most urgent. The UK has established an air quality network where levels of the key air pollutants[36] are published by monitoring centers.[37] Air quality in OxfordBath and London[38] is particularly poor. One controversial study[39] performed by the Calor Gas company and published in the Guardian newspaper compared walking in Oxford on an average day to smoking over sixty light cigarettes.

More precise comparisons can be collected from the UK Air Quality Archive[40] which allows the user to compare a cities management of pollutants against the national air quality objectives[41] set by DEFRA in 2000.

Localized peak values are often cited, but average values are also important to human health. The UK National Air Quality Information Archive offers almost real-time monitoring of "current maximum" air pollution measurements for many UK towns and cities.[42] This source offers a wide range of constantly updated data, including:

  • Hourly Mean Ozone (µg/m³)
  • Hourly Mean Nitrogen dioxide (µg/m³)
  • Maximum 15-Minute Mean Sulphur dioxide (µg/m³)
  • 8-Hour Mean Carbon monoxide (mg/m³)
  • 24-Hour Mean PM10 (µg/m³ Grav Equiv)

DEFRA acknowledges that air pollution has a significant effect on health and has produced a simple banding index system[43] is used to create a daily warning system that is issued by the BBC Weather Service to indicate air pollution levels.[44] DEFRA has published guidelines for people suffering from respiratory and heart diseases.[45]

United States

Looking down from the Hollywood Hills, with Griffith Observatory on the hill in the foreground, air pollution is visible in downtown Los Angeles on a late afternoon.

In the 1960s, 70s, and 90s, the United States Congress enacted a series of Clean Air Acts which significantly strengthened regulation of air pollution. Individual U.S. states, some European nations and eventually the European Union followed these initiatives. The Clean Air Act sets numerical limits on the concentrations of a basic group of air pollutants and provide reporting and enforcement mechanisms.

In 1999, the United States EPA replaced the Pollution Standards Index (PSI) with the Air Quality Index (AQI) to incorporate new PM2.5 and Ozone standards.

The effects of these laws have been very positive. In the United States between 1970 and 2006, citizens enjoyed the following reductions in annual pollution emissions:[46]

  • carbon monoxide emissions fell from 197 million tons to 89 million tons
  • nitrogen oxide emissions fell from 27 million tons to 19 million tons
  • sulfur dioxide emissions fell from 31 million tons to 15 million tons
  • particulate emissions fell by 80%
  • lead emissions fell by more than 98%

In an October 2006 letter to EPA, the agency's independent scientific advisors warned that the ozone smog standard “needs to be substantially reduced” and that there is “no scientific justification” for retaining the current, weaker standard. The scientists unanimously recommended a smog threshold of 60 to 70 ppb after they conducted an extensive review of the evidence.[47]

The EPA has proposed, in June 2007, a new threshold of 75 ppb. This is less strict than the scientific recommendation, but is more strict than the current standard.

Some industries are lobbying to keep the current standards in place. Environmentalists and public health advocates are mobilizing to support the scientific recommendations.[citation needed]

The National Ambient Air Quality Standards are pollution thresholds which trigger mandatory remediation plans by state and local governments, subject to enforcement by the EPA.

An outpouring of dust layered with man-made sulfates, smog, industrial fumes, carbon grit, and nitrates is crossing the Pacific Ocean on prevailing winds from booming Asian economies in plumes so vast they alter the climate. Almost a third of the air over Los Angeles andSan Francisco can be traced directly to Asia. With it comes up to three-quarters of the black carbon particulate pollution that reaches the West Coast.[48]

Libertarians typically suggest propertarian methods of stopping pollution. They advocate strict liability which would hold accountable anyone who causes polluted air to emanate into someone else's airspace. This offense would be considered aggression, and damages could be sought in court under the common law, possibly through class action suits.[49] Since in a libertarian society, highways would be privatized under a system of free market roads, the highway owners would also be held liable for pollution emanating from vehicles traveling along their property. This would give them a financial incentive to keep the worst polluters off of their roads.

Statistics

Most polluted cities

Air pollution is usually concentrated in densely populated metropolitan areas, especially in developing countries where environmental regulations are relatively lax or nonexistent. However, even populated areas in developed countries attain unhealthy levels of pollution. In the United States unhealthy levels of pollution are measured by the Environmental Protection Agency and independent researchers or agencies, like the American Lung Association. Federal limits and pollution standards are set by the Clean Air Act.[50]

Most Polluted US Cities by short-term particulate matter [51]
1.Pittsburgh, Pennsylvania
2.Fresno, California
3.Bakersfield, California
4.Los Angeles, California
5.Birmingham, Alabama
6.Salt Lake City, Utah
7.Sacramento, California
8.Logan, Utah
9.Chicago, Illinois
10.Detroit, Michigan
Most Polluted US Cities by Ozone[52]
1.Los Angeles, California
2.Bakersfield, California
3.Visalia, California
4.Fresno, California
5.Houston, Texas
6.Sacramento, California
7.Dallas-Fort Worth, Texas
8.Charlotte, North Carolina
9.Phoenix, Arizona
10.El Centro, California
Most Polluted US Cities by Year-round particulate matter [53]
1.Bakersfield, California
2.Pittsburgh, Pennsylvania
3.Los Angeles, California
4.Visalia, California
5.Birmingham, Alabama
6.Hanford, California
7.Fresno, California
8.Cincinnati, Ohio
9.Detroit, Michigan
10.Cleveland, Ohio

Carbon dioxide emissions

Most Polluted World Cities by PM[54]
Particulate
matter,
μg/m³ (2004)
City
169Cairo, Egypt
150DelhiIndia
128KolkataIndia (Calcutta)
125TianjinChina
123ChongqingChina
109KanpurIndia
109LucknowIndia
104Jakarta, Indonesia
101ShenyangChina
Total CO2 emissions
Countries with the highest CO2 emissions
CountryCarbon dioxide emissions per
year (106 Tons) (2006)
Percentage of global total
China6,10321.5%
United States5,75220.2%
Russia1,5645.5%
India1,5105.3%
Japan12934.6%
Germany8052.8%
United Kingdom5682.0%
Canada5441.9%
South Korea4751.7%
Italy4741.7%


Per capita CO2 emissions[55]
Countries with the highest per capita CO2 emissions
CountryCarbon dioxide emissions per year
(Tons per person) (2006)
 Qatar56.2
 United Arab Emirates32.8
 Kuwait31.2
 Bahrain28.8
 Trinidad and Tobago25.3
 Luxembourg24.5
 Netherlands Antilles22.8
 Aruba22.3
 United States19
 Australia18.1


Atmospheric dispersion

The basic technology for analyzing air pollution is through the use of a variety of mathematical models for predicting the transport of air pollutants in the lower atmosphere. The principal methodologies are:

Visualization of a buoyant Gaussian air pollution dispersion plume as used in many atmospheric dispersion models

The point source problem is the best understood, since it involves simpler mathematics and has been studied for a long period of time, dating back to about the year 1900. It uses a Gaussian dispersion model for buoyant pollution plumes to forecast the air pollution isopleths, with consideration given to wind velocity, stack height, emission rate and stability class (a measure of atmospheric turbulence).[56][57] This model has been extensively validated and calibrated with experimental data for all sorts of atmospheric conditions.

The roadway air dispersion model was developed starting in the late 1950s and early 1960s in response to requirements of the National Environmental Policy Act and the U.S. Department of Transportation (then known as the Federal Highway Administration) to understand impacts of proposed new highways upon air quality, especially in urban areas. Several research groups were active in this model development, among which were: the Environmental Research and Technology (ERT) group in LexingtonMassachusetts, the ESL Inc. group in SunnyvaleCalifornia and the California Air Resources Board group inSacramentoCalifornia. The research of the ESL group received a boost with a contract award from the United States Environmental Protection Agency to validate a line source model using sulfur hexafluoride as a tracer gas. This program was successful in validating the line source model developed by ESL inc. Some of the earliest uses of the model were in court cases involving highway air pollution, the Arlington,Virginia portion of Interstate 66 and the New Jersey Turnpike widening project through East BrunswickNew Jersey.

Area source models were developed in 1971 through 1974 by the ERT and ESL groups, but addressed a smaller fraction of total air pollution emissions, so that their use and need was not as widespread as the line source model, which enjoyed hundreds of different applications as early as the 1970s. Similarly photochemical models were developed primarily in the 1960s and 1970s, but their use was more specialized and for regional needs, such as understanding smog formation in Los AngelesCalifornia.

Environmental impacts of greenhouse gas pollutants

The greenhouse effect is a phenomenon whereby greenhouse gases create a condition in the upper atmosphere causing a trapping of heat and leading to increased surface and lower tropospheric temperatures. Carbon dioxide from combustion of fossil fuels is the major problem. Other greenhouse gases include methane, hydrofluorocarbonsperfluorocarbonschlorofluorocarbonsnitrogen oxides, and ozone.

This effect has been understood by scientists for about a century, and technological advancements during this period have helped increase the breadth and depth of data relating to the phenomenon. Currently, scientists are studying the role of changes in composition of greenhouse gases from natural and anthropogenic sources for the effect on climate change.

A number of studies have also investigated the potential for long-term rising levels of atmospheric carbon dioxide to cause increases in the acidity of ocean waters and the possible effects of this on marine ecosystems.

See also

External links

Air quality science and general information
Air quality modelling
Effects on human health
http://en.wikipedia.org/wiki/Air_pollution

Pollution de l'air

Pollution de l'ère industrielle

La pollution de l'air (ou pollution atmosphérique) est un type de pollution défini par une altération de la pureté de l'air, par une ou plusieurs substances ou particules présentes à des concentrations et durant des temps suffisants pour créer un effet toxique ou écotoxique.

On compte aujourd'hui des dizaines de milliers de molécules différentes, polluants avérés ou suspectés qui, pour beaucoup, agissent en synergie entre eux et avec d'autres paramètres (UV solaire, ozonehygrométrieacides, etc.). Les effets de ces synergies sont encore mal connus. Les seuils de pollution sont mis en évidence par des indicateurs comme l'ozone qui n'est pas classé comme polluant mais comme gaz irritant, puisque étant un élément majeur de la dépollution de l'air. Cette pollution atmosphérique ou intérieure est un enjeu de santé public, au niveau mondial comme individuel1.

Cette pollution peut être :

  • brève ou chronique,
  • visible (fumée) ou invisible (pesticides dans l'air)
  • émise massivement ou en faible dose
  • émise en quantité dispersée (exemple : pollution émise par les centaine de millions de pots d'échappement)
  • locale et émise par une source fixe (ex : cheminéeusine...), ou émise par des sources mobiles (voitures, épandeurs de pesticidestransport maritime ou aérien2, etc.), l'ensemble de ces sources contribuant à une pollution globale intérieure ou extérieure (ex : Augmentation de l'effet de serre due au CO2 ou Composés organiques volatils dans l'espace domestique) ;
 Pollution  
Pollution de l'air
Pluie acide • Indice de qualité de l'air •Atmospheric dispersion modeling •Chlorofluorocarbure • Assombrissement global • Réchauffement climatique •Brume de beau temps • Diminution de la couche d'ozone • Aérosol • Smog •Pollution intérieure
Pollution de l'eau
Eutrophisation • Désoxygénation •Pollution marine • Acidification de l’océan • Marée noire • Ruissellement •Pollution thermique • Eaux usées •Maladie hydrique • Qualité de l'eau • Eau stagnante
Pollution du sol
Bioremédiation • Herbicide • Pesticide
Pollution radioactive
Actinides dans le milieu • Retombée radioactive • Faibles doses d'irradiation
Autres types de pollution
Pollution lumineuse • Pollution sonore •Pollution visuelle
Législations
Clean Air Act • Clean Water Act •Protocole de Kyoto • Water Pollution Control Act • Protocole de Montréal
Principales organisations
DEFRA • Ademe • Environmental Protection Agency • Global Atmosphere Watch • Greenpeace • National Ambient Air Quality Standards
Sujet relatif
Environnement

Sommaire

Histoire

C'est avec la révolution industrielle que la pollution de l'air est devenue la plus visible et manifeste.
Pollution : le smog à New York (1988)
Pollution atmosphérique au-dessus de Paris.

La pollution de l'air a quelques sources anciennes. On sait aujourd'hui que l'air intérieur de nombreuses habitations traditionnelles, enfumé par des foyers mal conçus, nuisait et nuit encore à la santé.

Un problème délicat est de savoir quand et de quelles façons les gens du moyen âge ont pris conscience du danger car ils sont incapables de saisir l'origine microbienne des maladies qui les menacent. Ils craignaient par dessus tout que ce soit l'air et l'eau qui soient "corrompus" parce qu'ils les estiment comme la source de leurs malheurs.

Les poussières, fumées et vapeurs émises par les mines de plomb, de cuivre et de mercure de la Rome antique ou par leurs installations de raffinage et de fonderie ont laissé des traces jusque dans la glace du pôle nord, via le déplacement des masses d'air polluées.

Mais c'est au xixe siècle qu'une pollution importante et chronique a recouvert les villes de la révolution industrielle, celle ci étant du à l'utilisation importante de charbon.

Principales sources de la pollution

La pollution atmosphérique résulte principalement des gaz et particules rejetées dans l’air par les véhicules à moteur, les installations de chauffage, les centrales thermiques et les installations industrielles : dioxydes de carbone, de soufre et d’azotepoussièresparticules radioactivesproduits chimiques (dont certains engrais et pesticides), etc.

On distingue deux types de sources ;

  • anthropiques ex : émissions des poêles et chaudières, moteurs, usines, etc. et
  • naturelles ex : volcanisme, érosion éolienne, émissions naturelles de méthane

Cette distinction est parfois difficile à établir ; la dégradation anthropique des sols (ex : réchauffement des pergélisol) peut favoriser des émissions de méthane qu'on jugera ou non naturel, de même qu'une aridification anthropique induite par le drainage, le surpâturage, la salinisation et dégradation des sols favorise des envols de poussière qu'il est difficile de différencier des envols naturels à partir des déserts supposés naturels ou originels.

Les véhicules à moteur

De plus en plus nombreux, ils rejettent des gaz polluants : gaz carbonique (non toxique mais cause essentielle de l'effet de serre, en théorie), monoxyde de carboneoxydes d'azote… jusque dans la haute atmosphère avec les avions et fusées. La plupart des moteurs font appel aux énergies fossiles (pétrolehouillegaz naturel), à l'origine d'une pollution chronique depuis le début du xxe siècle. Près de 25 % des gaz à effet de serre sortent des pots d'échappement.

La production d’énergie

Les besoins en énergie augmentent et leur satisfaction entraîne une pollution croissante sur la planète, notamment en Chine qui en 2006 est devenu3 le pays le plus émetteur de CO2 avec la délocalisation d'une grande partie de la production des pays riches (La chine utilise à 69 % le charbon pour sa production énergétique, ce qui est un taux 42 fois plus élevé que la moyenne mondiale). Depuis 2006 notamment, la Chine est devenue le premier pays émetteur de CO2 devant les États-Unis en totalisant presque 20% des émissions globales. En 2007, une centrale au charbon y serait mise en route tous les 3 jours, chacune développant la puissance d'un réacteur nucléaire.

Les industries

La fabrication de la plupart des articles domestiques dans le monde entraîne la libération de substances chimiques toxiques, dans l’atmosphère. C’est le cas, notamment pour la fabrication d’objets en matières plastiques. Selon les cas et les pays, les entreprises sont contrôlées et/ou doivent produire des autocontrôles ou évaluation de leurs émissions polluantes. En Europe, certaines données sont obligatoirement publiques (Convention d'Aarhus) et transmises à un registre européen des rejets et des transferts de polluants (remplaçant l'ancien registre européen des émissions de polluants (EPER), traduit en France par l'Arrêté du 31 janvier 2008et un registre national ; le sol, l'eau et l'air doivent être pris en compte, pour les entreprises produisant des produits dangereux produits à plus 2 t/an, et de déchets non dangereux à plus de 2 000 t/an. Le 13 mars 2008, une circulaire a ajouté 22 polluants de l’air et 22 de l’eau à l'ancienne liste des substances.

Les produits polluants (sources, diffusion, effets)

En particulier, dans le cas de la pollution aérienne, la diffusion des polluants joue un rôle important dans les effets constatés : dans certains cas, une pollution importante mais d'origine ponctuelle va se diffuser sur une zone géographique importante et avoir un impact faible, dans d'autres cas, une pollution diffuse (par exemple issue des transports) va être concentrée par les vents et le relief et ainsi avoir un impact notable sur les populations.

Précurseurs de l'ozone

L'ozone est dit polluant secondaire ; il n'est pas émis directement dans l'air mais résulte d'une réaction photochimique impliquant des précurseurs, des polluants issus de l'automobile, essentiellement les oxydes d'azote. Il est une des causes du smog. L'ozone se développe plus intensément en période de temps chaud et ensoleillé : les concentrations en ozone sont ainsi plus élevées durant la période estivale. À noter que l'on parle ici de l'ozone troposphérique, c'est-à-dire de l'ozone des basses couches de l'atmosphère, qui est un polluant majeur et provoque notamment des problèmes respiratoires. Au contraire, l'ozone dans la haute atmosphère, formé par des mécanismes différents, donne naissance à la couche d'ozone qui protège des rayonnements ultraviolets.

Oxydes d'azote4

  • Sources :

Les NOx sont essentiellement produits par l'Homme. Toutes les combustions à haute température et à haute pression : moteurs des automobiles, en particulier les moteurs diesel qui, du fait de leur fonctionnement à plus haute pression, émettent 2 à 3 fois plus de NOx que les moteurs à essence. La pollution NOx des voitures est règlementé par les normes européennes5. Un avion qui décolle produit en moyenne 14 kg d'oxyde d'azote, l'équivalent de 2 000 voitures diesel qui font 25 km (norme euro 2004).

  • Effets sur la santé :

Lors de pics de pollution, les NOx occasionnent des troubles respiratoires, inflammation et obstruction des voies aériennes et augmentation de la sensibilité aux attaques microbiennes6. Les personnes particulièrement à risque sont les fumeurs, patients atteint de troubles respiratoires (dont asthme, allergie) personnes fragiles, âgées et atteintes de problèmes cardiovasculaires notamment.

Composés organiques volatils

Les composés organiques volatils (COV) sont des hydrocarbures qui peuvent être émis par des facteurs anthropogéniques (production d'essence, émanation de solvant) et aussi par la végétation. On les retrouve dans l'air ambiant domestique, et ils sont la causes de nombreuses maladies respiratoires et de peau. Carburant, peinture, colle, solvant, insecticide, parfum d'intérieur, produits de nettoyages, sont des COV fortement cancérigènes, sources de difficultés respiratoires et de problèmes de reproductions.

Plus de 100 000 substances chimiques font partie de notre quotidien, elles contribuent à la formation de cancers, de problèmes génétiques et pathologiques de reproduction, de difficultés respiratoires importantes, de maladies de peau et d'allergies7, selon le Président de UFC - Que Choisir. Situé dans l'espace domestique, ce type de pollution affecte d'abord les personnes les plus fragiles (enfants, femmes enceintes, personnes âgées). En conséquence, les hôpitaux filtrent ce type de pollution dans les blocs opératoires, mais cette solutions est aussi adoptée par les particuliers pour traiter la pollution domestique.

Gaz à effet de serre

Dioxyde de carbone

Centrale thermiquefonctionnant au charbon en Allemagne

Alors que le dioxyde de carbone n'est pas toxique en soi, et favorise en fait la croissance des plantes, les environnementalistes ont mis en évidence dans les années 1990 une théorie selon laquelle l'excès de dioxyde de carbone serait une forme de pollution, en raison de son action dans le processus de réchauffement climatique. C'est notamment pourquoi le Protocole de Kyoto, entré en vigueur en 2005, a établi un calendrier de réduction des émissions de ce gaz.

Bien que mis en doute par de nombreux scientifiques, le consensus du rapport du GIEC de 2007 précise que la probabilité est de 90 % que l'homme soit responsable du « changement climatique » observé entre l'âge industrielle à ce jour.

Méthane

Le méthane (CH4) est nuisible par sa grande contribution à l'effet de serre. Son potentiel de réchauffement global sur une durée de 100 ans est de 25 fois celui du CO2. Comme le méthane se dégrade assez rapidement dans l'atmosphère, la valeur est encore plus forte sur une durée de 20 ans ; 72 fois celui du CO2.

Sources :

  • Fermentation (voir biogaz)
  • Gaz de digestion des animaux d'élevage (ruminants notamment) (il faut savoir que cette pollution représente 18 % du changement climatique, alors que tous les moyens de transport réunis n'en produisent « que » 13,5 %)
  • Culture de riz
  • Gaz naturel

Protoxyde d'azote

Le protoxyde d'azote N2O, est un gaz à effet de serre très important malgré des concentrations assez faibles, en raison de son potentiel de réchauffement global sur une durée de 100 ans égal à 298 fois celui du CO2. La production du N2O est essentiellement une conséquence de l'utilisation d'engrais azotés en agriculture, et n'a rien à voir avec les autres oxydes d'azote, qui sont eux produits par la combustion, notamment dans les moteurs.

CFC et assimilés

Dès les années 1980, il a été démontré que les chlorofluorocarbones (CFC), dits « fréons », ont des effets potentiellement négatifs ; destruction de la couche d'ozone dans la stratosphère ainsi qu'importante contribution à l'effet de serre. Le protocole de Montréal mis un terme à la production de la grande majorité de ces produits.

Sources :

  • Utilisés dans les systèmes de réfrigération et de climatisation pour leur fort pouvoir caloporteur, ils s'en échappent à l'occasion de fuites des appareils ou sont libérés lors de la destruction des appareils hors d'usage.
  • Utilisés comme propulseur dans les bombes aérosols, une partie est libérée à chaque utilisation. Les bombes aérosols utilisent désormais comme gaz de propulsion de l'air comprimé, ou du dioxyde de carbone (CO2).

Autres gaz

  • Monoxyde de carbone (CO) : c'est un des produits de la combustion incomplète. Il est dangereux car il se fixe sur l'hémoglobine du sang, empêchant le transport d'oxygène dans l'organisme. De plus, il est inodore et incolore, le temps de ressentir un léger mal de tête et il est déjà trop tard sans intervention extérieure. Il se dilue très facilement dans l'air ambiant, mais en milieu fermé, sa concentration le rend toxique, voire mortel ; chaque année, on relève des dizaines de cas d'intoxication mortelle, à cause d'appareil de combustion (ou de groupes électrogènes) placés dans une pièce mal aérée (manque d'oxygène entrant, manque de sortie pour le CO).
  • Dioxyde de soufre (SO2) : c'est l'un des principaux déchets rejetés lors de la combustion d'origine fossile. Ces origines peuvent être anthropiques (chauffage domestique, transports, industrie, métallurgie) mais également naturelles : marécages, océans, volcanisme. Il est un agent irritant du tractus respiratoire. Le dioxyde de soufre est aussi un composant de la formation des pluies acides, nuisibles aux écosystèmes tels que les forêts et les lacs. En 2006, la Chine est le premier pays du monde pour les émissions de dioxyde de soufre, qui ont progressé de 27 % entre 2000 et 20058.
  • Les hydrocarbures aromatiques polycycliques, sont un ensemble de composés dont certains sont cancérigènes, émis dans le cadre de la combustion, notamment la combustion domestique, mais également dans les moteurs Diesel.
  • le mélange BTX : benzènetoluènexylène.

Particules

Pot d'échappement d'automobile

Les particules solides en suspension dans l'air sont principalement constituées :

  • de suies, particules cancérigènes riches en carbone, résidus de combustion incomplète (dues aux moteurs diesel, à l'activité industrielle, au chauffage au bois résidentiel 9, par exemple).
  • de poussière (provenant de l'érosion des sols ou d'activité volcanique),
  • de particules d'origine biologique pollenvirusbactériesspores, excréments d'acariens.. (tout ou partie de l'année). Les pollens peuvent être rendus allergènes par contact avec les polluants oxydants (ozone en particulier) ou suite à un long séjour dans l'air ou exposé aux UV 10....
  • des procédés industriels, comme le sciage du bois d'œuvre.

Le poids de ces particules et leur taille, de l'ordre du micromètre à la centaine de micromètres de diamètre, leur permettent de se diffuser au gré des vents, voire pour les nanoparticules de se comporter comme des gaz. Une fois émises, elles peuvent rester en suspension pendant des heures et même des jours ou des mois (voirParticules en suspension).

Elles peuvent pénétrer profondément dans les poumons et ce d'autant plus que leur taille est réduite (particules fines, plus petites que 2,5 µm). Dépendant de leur constitution (mélange comprenant plusieurs éléments), de leur concentration et des durées d'exposition, les particules peuvent causer des allergies, des difficultés respiratoires ou encore des lésions pouvant entraîner des cancers dans certains cas.

La pluie en lessivant l'atmosphère ramène de nombreux polluants au sol. Mais une partie d'entre eux, pourra, une fois déshydratée, repartir dans l'air. Certains polluants plus légers que l'eau ou liposolubles sont provisoirement fixés par les océans, dans le biofilm de surface, mais ils peuvent repasser dans le compartiment atmosphérique par évaporation ou via les embruns emportés par le vent à des dizaines voire des centaines de kilomètres lors des tempêtes.

Parmi les problèmes émergents, récents ou nouveaux, on peut citer :

  • la pollution radioactive, avec les essais nucléaires atmosphériques, puis les pollutions dues au fonctionnement des installations nucléaires ou à des accidents (Tchernobyl, Tokai-Mura..). Des molécules qui n'existent pas dans la nature peuvent apparaître ponctuellement (iode radioactif à courte durée de demie vie) ou durablement (dans ce cas, il s'agit souvent de métaux lourds qui tendent à retomber au sol (ex. : plutonium, césium 137 de Tchernobyl), mais qui peuvent facilement recontaminer l'air lors par exemple d'un incendie de forêt, après qu'ils se sont accumulés dans les arbres ou d'autres végétaux ou champignons exposés à l'incendie.
  • produits chlorés type dioxines ou furanes issus de l'incinération des déchets
  • nouveaux produits chimiques industriels non testés (voir Directive Reach)
  • des résidus de pulvérisations de pesticides (micro-gouttelettes ou micro-agglomérats cristallisés) issus de gouttelettes perdues par les pulvérisateurs et emportés par le vent (dérive), ou qui se sont décollées du sol ou qui sont présentes sous forme absorbée sur les particules de sol transformée en poussière ;
  • des polluants biologiques nouveaux ou anormalement présents. C'est le cas de particules émises par l'aération des élevages industriels. C'est le cas de fines particules provenant de fientes d'oiseaux, d'excréments de chiens et de chats qui sont déshydratés, écrasés et dispersés par le passage des piétons et véhicules puis mis en suspension dans l'air par le vent, avec des spores fongiques ou microbiens (streptocoques, staphylocoques) en raison de l'imperméabilisation croissante de notre environnement. L'apparition de nouveaux matériels de nettoyage comme les souffleuses a exacerbé ce type de pollution.
  • des métaux lourds paradoxalement perdus par les pots catalytiques
  • des pollens nouveaux apportés par des plantes introduites allergènes, une augmentation du nombre de pollens érodés et dégradés (et donc plus allergènes) en raison de la forte régression des abeilles qui en collectent donc bien moins, en raison de l’augmentation de l’acidité et du caractère oxydant de l’air, et en raison de l’imperméabilisation croissante de notre environnement : la rosée, les mousses et les lichens qui fixaient et les sols humides qui fixaient les pollens et particules de l’air disparaissent de nos villes.

Parmi les questions émergentes :

  • Celle des "changements climatiques" apparaît de plus en plus préoccupante. La pollution gagne les hautes couches de l'atmosphère avec les avions à réactions. Leurs traînées de condensation contrails), non pris en compte par le Protocole de Kyoto ont des impacts qui semblent avoir été sous-estimés.
  • La pollution lumineuse, en forte augmentation est indirectement liée à la pollution de l'air (la réflexion de la lumière sur les particules en suspension augmente la diffusion et la taille du halo)

Synthèse sur les grandes sources de pollution aérienne

La principale cause est l'activité anthropique, mais certains événements naturels peuvent perturber la composition de l'air de façon non négligeable et durable, comme une éruption volcanique ou certains feux naturels à très grande échelle.

La pollution due aux activités humaines se décompose principalement en :

  • rejets de l'industrie : les industries de la chimie et de la pétrochimie notamment rejettent dans l'air de nombreux types de produits, résidus de processus de transformation ; les installations du secteur de la Sidérurgie et de la métallurgie émettent également de nombreux polluants en grande quantité, notamment dans des processus de combustion incomplète : cokeries, agglomérations, etc., ou de refonte de matériaux utilisés (aciéries électriques) ;
  • rejets liés à l'incinération et la dégradation naturelle ou contrôlée (compostagefermentation…) des ordures ou d'autres produits ;
  • rejets liés à la production d'énergie (électricité, généralement par combustion de carbone fossile produits pétroliers, charbon et gaz ; ou de chaleur chauffage résidentiel, des bureaux…),
  • rejets liés aux activités agricoles et d'élevage ;
  • la pollution par les transports ; diffuse et difficile à contrôler.

Règlementation

La plupart des pays se sont dotés de lois sur l'air (Clean Air Act), Loi sur l'air en France, etc.

En Europe, les voitures neuves devront en 2012 ne pas émettre en moyenne plus de 120 grammes de CO2 par kilomètre contre de 160 en 2006. Les constructeurs automobiles devront y contribuer jusqu'à 130 g/km, les 30 g restant étant assuré par l'ajout de biocarburants et/ou des nouvelles technologies.

L'annexe VI de la convention marpol traite de la pollution de l'air par les navires.11

Effets (Impacts sanitaires)

Sur les êtres vivants

La pollution de l'air semble avoir des conséquences globales ; en affectant la santé de nombreux êtres vivants évolués, et même d'espèces réputées primitives et résistantes (lichens, algues, invertébrés..). La pollution peut directement tuer des organismes (ex. : lichens sensibles à la pollution acide de l'air). Elle a aussi des impacts indirects (par exemple en dégradant les odeurs, fragrances florales, hormones ou phéromones avant qu'elles atteignent leurs cibles), ce phénomène pouvant pour partie expliquer le déclin de certaines populations pollinisateurs (dont certains oiseaux, chauve-souris nectarivore) constaté dans tous les pays industriels et agricoles. Il pourrait aussi expliquer les difficultés qu’ont les individus de certaines espèces (lézards, serpents, amphibiens, certains mammifères) à se reproduire (mâle et femelles ne se retrouvant plus ou moins bien) ou de certaines espèces à se nourrir (l’individu ne percevant plus aussi bien l’odeur qui le conduisait à sa source de nourriture). Certaines phytohormones pourraient moins bien jouer leur rôle de médiateur biochimique, rendant certains végétaux plus fragiles et vulnérables à leurs prédateurs. Les relations prédateurs-proies pourraient être également affectées là où l’air est pollué.12.

Chez l'Homme

Elle entraîne une augmentation des maladies respiratoires (comme asthme, angines ou insuffisance respiratoire ou bronchiolite) et cardio-vasculaires et est source de surmortalité. Les enfants sont plus sensibles que les adultes à la pollution automobile.

La réduction des fines particules en suspension dans l'air augmente l'espérance de vie.13 La réduction de la pollution de l'air peut contribuer jusqu'à 15% de l'espérance de vie globale. Certains industriels proposent des solutions de purification de l'air domestique à l'aide d'appareils de filtration, épuration, combustion, ou photocatalyse de l'air afin de réduire les risques des impacts sanitaires de la pollution sur l'organisme à partir d'une analyse des différentes sources de pollution de l'air.

  • Système cardiovasculaire : L’exposition chronique à un taux important de micro-particules dans l'air accroît sensiblement le nombre de maladies cardio-vasculaires (infarctus du myocardeaccidents vasculaires cérébrauxangine de poitrine) et est associée à un risque accru de décès et d’infarctus fatal ; Une étude nord américaine récente a conclu qu'une augmentation de l’exposition aux particules PM 10 de 10 µg/m³ en moyenne sur un an, se traduit par une augmentation de 16% du taux de mortalité global et un accroissement de 43% du taux de mortalité par infarctus (le tabagisme et l'excès de poids étant 2 facteurs aggravant le risque de mortalité)14, plus encore chez la femme ménopausée15.
  • Santé reproductive : Les pesticides respirés à faible dose mais de manière chronique sont suspectés d'affecter la santé, notamment reproductive de l'Homme (et d’un nombre croissant d'espèces animales et végétales).
    On connaissait déjà les effets délétères pour la reproduction de nombreux métaux lourds ou de produits chimiques qualifiés de leurres hormonaux ou mimétiques hormonaux. Il semble aussi que les polluants les plus courants puissent avoir des effets sur la fertilité.
    Selon une méta-analyse récente d’études internationales (de TchéquiePologneBrésilÉtats-Unis)16, les polluants communs de l'air auraient aussi un impact sur différentes étapes de la reproduction humaine masculine et féminine (gamétogénèse, conception, développement intra-utérin, naissance).

Métrologie : Elle est rendue délicate par le caractère multifactoriel des problèmes, la pollution de l'air n'étant parfois qu'un des paramètres en cause. Des protocoles épidémiologiques et écotoxicologiques d'évaluation des impacts de la pollution de l'air se développent depuis les années 1980 pour mieux quantifier le nombre de cas attribuables à une pollution spécifique (par exemple en France, pour les plans régionaux pour la qualité de l’air (PRQA) prévus par la loi sur l'air. En France, l'évaluation se fait en 6 étapes: 1) définition d'une période d’étude, 2) définition d'une zone d’étude, 3) recueil et analyse d'indicateurs d’exposition à la pollution de l'air, 4) et d'indicateurs sanitaires, 5) choix de relations exposition-risque, 6) calcul du nombre de cas imputable à cette pollution. Des outils aident les chercheurs à construire des indicateurs (d’exposition, de vulnérabilité, sanitaires..) et pour le calcul des cas selon différents scénarios17.

Végétaux

  • La pluie acide est le phénomène le plus souvent évoqué, mais il se combine avec l'exposition aux embruns routiers salés, aux embruns marins pollués (cf. biofilm) et aux apports par l'air et les pluies d'autres polluants dont des désherbantsfongicides ou insecticides transportés par l'air puis lessivés par les pluies ou directement absorbés dans les cuticules cireuses. Ces polluants affectent les plantes directement, ou indirectement suite à la disparition ou régression de champignons symbiotes, ou d'espèces pollinisatrices (abeilles notamment). Certaines plantes semblent toutefois dotées de puissants mécanismes de détoxication (par exemple le lierre dégrade le benzène qu'il absorbe, au point de dépolluer en quelques heures l'air d'une pièce fermée. (voir programme phyt'air).
  • Le retour de produits azotés (nitrates) sur terre et dans les mers par lavage par la pluie pourrait avoir une incidence sur la prolifération [réf. nécessaire]

Animaux

  • Les impacts les plus souvent cités sont respiratoires et écotoxiques (phénomènes inflammatoires, diminution de l'immunité).
  • Des études récentes sur les pesticides dans l'air, et sur les pesticides dans la pluie ont montré que certains de ces biocides sont (dans les années 1990-2006) souvent présents dans l'air et les pluiesroséesbrumes, etc. Ils sont très présent dans les pluies plusieurs jours par an (au-dessus des normes européennes pour l'eau potable, et en quantité très supérieure à ce qu'on trouve dans l'eau du robinet). Ils sont le plus présent au moment des pulvérisations ou peu après, c’est-à-dire une grande partie de l'année en zone tropicale, et le plus souvent de mai à mi-juillet (dans l'hémisphère nord, en zone tempérée). Les mesures ont montré qu'ils diffusent rapidement à grande distance, ce qui explique qu'ils sont presque aussi présents en ville dense que dans les villes industrielles et agricoles. On dispose de peu de données sur l'habitat dispersé dans les champs ou aux abords de vignes ou vergers. Les insecticides affectent directement nombre d'animaux à sang froid en les tuant ou en les affaiblissant. Pesticides et engrais peuvent avoir de nombreux impacts sur la faune et les écosystèmes.
  • Des chercheurs ont modélisé 18 l’impact de la pollution de l’air sur la dispersion des fragrances de fleurs : Dans un air pur, les odeurs florales se dispersent sur des distances pouvant parfois dépasser le kilomètre, alors que dans un air pollué, l’ozone, les acides, divers oxydants et radicaux libres (hydroxyles et nitrés) et d’autres polluants dégradent ou modifient ces molécules en réduisant fortement la portée de la fragrance des fleurs (50 % du parfum d’une fleur est alors “ perdu ” avant d’avoir parcouru 200 m). Selon Jose D. Fuentes, co-auteur de l’étude “Cela rend beaucoup plus difficile la localisation des fleurs pour les pollinisateurs”. Il estime que ces arômes sont détruits jusqu’à 90% par la pollution, par rapport à avant l'Ère industrielle, et que ce pourrait être une des causes de régression des pollinisateurs (dont les abeilles).

Champignons

  • Les champignons sont en forte régression dans les zone d'agriculture intensive et urbaines, tout comme certains lichens pour cela utilisés comme bio-indicateurs de la qualité de l’air. Il est possible que les fongicides présents dans l’air et lessivés par les pluies soient responsable de la régression des espèces les plus sensibles. D’autres polluants pourraient avoir des propriétés fongicides non intentionnelles.

Les champignons sont aussi bios accumulateurs, notamment pour les métaux lourds et radionucléides. À ce titre, ils peuvent être utile pour détecter des pollutions anciennes (mercure par ex, très bio accumulé par les arbres, puis par le champignon (ex : Oreille de Judas), chaque espèces semblant avoir des préférences pour certaines catégories de métaux.

Sur les bâtiments

Les matériaux dans l’environnement urbain pollué

Depuis plus de deux siècles, l'augmentation massive de la production et de la consommation d'énergie, due au développement des industries, des transports et du chauffage, ainsi que le remplacement, comme combustible, du bois par le charbon et les dérivés du pétrole, ont entraîné d'importantes émissions atmosphériques de composés soufrés, soit sous forme gazeuse (SO2), soit liés à des particules (cendres volantes micrométriques, suies nanométriques). Il en a résulté une importante sulfatation des matériaux du patrimoine bâti, surtout la pierre, se manifestant par l'apparition, à l'interface matériaux-atmosphère, de sulfate de calcium hydraté (Gypse: CaSO4, 2H2O). Cette sulfatation est accompagnée d'altérations physiques et esthétiques, selon des modalités complexes dépendant, en plus des concentrations en soufre d'origine atmosphérique, d'autres paramètres tels que l'humidité relative de l'air, l'exposition ou non des matériaux à la pluie, de leur disponibilité en calcium, de leur porosité, de leur rugosité...

La nature chimique et minéralogique, ainsi que les propriétés physiques de la surface des matériaux en cours de sulfatation, influent sur ce phénomène en déterminant uniquement ses modalités, qui vont ainsi sensiblement différer d' une pierre calcaire à une pierre siliceuse, d' une pierre compacte à une pierre poreuse, d' une pierre à un bronze ou à un verre, etc...

Le durcissement de la réglementation ces dernières décennies en matière d'émissions atmosphériques, l’abandon du charbon et la désulfuration des combustibles ont porté leurs fruits: les teneurs en SO2 et en cendres volantes ont considérablement chuté. Cependant, une évolution s'est faite en sens inverse: les teneurs en NOx, provenant de l'oxydation de l'azote atmosphérique lors de toute combustion, et les teneurs en particules très fines, les suies, provenant de la combustion d'autres carburants que le charbon et le fioul lourd (essence, fioul léger, kérosène, gaz naturel...) n'ont pas diminué et occupent désormais le devant de la scène, malgré les efforts importants des motoristes automobiles.

Les pellicules noires fines, lisses et compactes que l'on voit actuellement se développer sur les bâtiments récemment nettoyés ont ainsi remplacé les croûtes noires gypseuses : la salissure noire (soiling en anglais) a remplacé la sulfatation. Par ailleurs, la formation de nitrates à la surface des matériaux, à partir des oxydes d’azote et de l’acide nitrique, est très rarement observée, probablement du fait de leur très grande solubilité dans l'eau, qui les fait disparaître sitôt formés.

L'aspect des façades et des statues

L'observation d'une façade de bâtiment ou celle d'une statue en zone urbaine polluée montre la juxtaposition de parties sombres et de parties claires:

• Les parties sombres sont abritées de la pluie (hormis le cas du développement à la pluie d'organismes de couleur foncée très avides d'humidité). On y note la présence de croûtes grises ou noires qui se révèlent au laboratoire être constituées de particules atmosphériques cimentées par du gypse. La croissance de ces croûtes gypseuses nécessite que les phénomènes qui en sont à l’origine, la sédimentation particulaire et leur cimentation, soit continus. Cela explique que ces croûtes se trouvent dans les zones abritées de la pluie; en effet, une pluie ou un ruissellement peuvent en quelques instants évacuer les particules qui s'étaient déposées depuis la pluie précédente et dissoudre le ciment gypseux embryonnaire qui s'était formé. Cependant, le gypse étant un minéral hydraté, une quantité minimale d'humidité dans l'air (vapeur, microgoutellettes de brouillard) est indispensable à sa formation.

• Les parties claires sont frappées par la pluie directe ou par des ruissellements d'eau. À ces endroits, le matériau est à nu car il est lessivé : il conserve sa couleur originelle. Les particules qui se sont déposées entre deux pluies sont évacuées par la pluie suivante et le ciment gypseux qui a commencé de se développer est dissous : la surface du matériau est à nu ou même érodée.

La sulfatation à l'interface matériau-atmosphère

La sulfatation des façades des bâtiments et des statues en atmosphère urbaine polluée concerne tous les matériaux qui les constituent.

L'apparition du gypse est cantonnée à l' interface entre l'atmosphère contenant du soufre et la surface des matériaux à son contact:

• Le gypse apparaît au-dessus de la surface quelle que soit la nature du matériau, calcique ou non : pierres calcaires ou siliceuses, ciments, mortiers, bétons, briques, céramiques, verres, vitraux, métaux, bois, plastiques, peintures... Dans ce cas, la sulfatation se fait de la surface du matériau vers l'extérieur, par apport de soufre sous forme gazeuse (SO2), d' humidité (H2O) sous forme de vapeur ou de micro-gouttelettes contenant éventuellement des composés soufrés et calciques dissous, et par dépôt de poussières diverses (anthropiques, terrigènes, marines, biogéniques...) elles-mêmes éventuellement porteuses de soufre et de calcium. L'ensemble aboutit à la croissance d'une croûte gypseuse, d'abord grise puis s'assombrissant progressivement jusqu'au noir. Parmi les particules atmosphériques, une attention particulière a été portée ces dernières décennies aux cendres volantes, émises principalement par la combustion du charbon et du fioul lourd. Certaines sont en effet porteuses de soufre et de catalyseurs de la sulfatation (V, Ni, Fe...): elles pourraient ainsi jouer un rôle important dans la synthèse du gypse.

• La sulfatation en dessous de la surface vers la profondeur, se fait par transfert du soufre suivant le réseau poreux du matériau, sous forme gazeuse (SO4) et/ou dissous dans l'eau (H2SO4). Cependant, le gypse n'apparaît en dessous de la surface que si du calcium mobilisable est disponible dans le matériau, généralement sous forme de carbonate (calcite: CaCO3) et il apparaît alors par transformation de la calcite, en entraînant souvent d'importants désordres structuraux macroscopiques du fait que son volume molaire est plus grand que celui de la calcite: fracturation, cloquage, détachement de plaques...

Les deux phénomènes de sulfatation au-dessus et au-dessous de la surface des matériaux peuvent être concomitants ou indépendants, en fonction des propriétés de la pierre et des conditions de la pollution atmosphérique:

A -Une pierre calcaire moyennement poreuse comme le calcaire lutétien qui a servi à bâtir les grands monuments (Louvre, Notre-Dame, Saint-Eustache...) et les immeubles hausmanniens de Paris, présente plusieurs formes d'altération en relation avec la pollution atmosphérique:

• les parties à l'abri de la pluie et des ruissellements sont sombres et voient se développer des croûtes gypseuses.

• les parties exposées à la pluie sont claires, lessivées et érodées, mais peuvent aussi présenter une forme originale d'altération structurale: la formation et le détachement de plaques blanches. L'épaisseur de ces plaques (mm) semble correspondre à la profondeur de pénétration de l'eau lors d'une pluie battante qui sature rapidement le réseau poreux superficiel de la pierre avant de ruisseler à sa surface (phénomène du refus). Après la fin de la pluie, pendant la phase de séchage, l'eau s'évapore en profondeur de la roche, entraînant la cristallisation des sels qu'elle contenait à l'état dissous, essentiellement du gypse, développant ainsi un niveau de décollement qui entraîne le détachement de la plaque blanche parallèlement à la surface du mur et indépendamment de la stratification de la pierre. Ce phénomène peut s'observer, par exemple, dans la Cour Carrée du Louvre ou sur l'église Saint-Eustache. Si une importante rugosité superficielle de la pierre se conjugue à une importante pollution particulaire, des particules déposées vont résister au lessivage et des croûtes noires pourront apparaître même dans les parties des façades exposées à la pluie. Ainsi, ce mécanisme d'évaporation-cristallisation va-t-il entraîner le détachement, parallèlement à la surface du mur, d'une plaque non plus blanche mais noire. Ce mécanisme explique la relative minceur des coûtes noires recouvrant ces plaques noires: elles n'ont pas le temps de croître comme leurs voisines abritées de la pluie, puisqu'elles se détachent spontanément et assez rapidement. C'est aussi ce mécanisme "d'auto-nettoyage" qui explique la juxtaposition en puzzle de taches blanches, grises et noires dans ces parties des édifices exposées à la pluie: le détachement d'une plaque noire fait apparaître une zone intacte blanche qui, à son tour, va peu à peu devenir grise puis noire. Les taches blanches du puzzle sont soumises depuis peu au dépôt particulaire, les grises depuis plus longtemps et les noires depuis encore plus longtemps. Une plaque noire comporte de sa surface vers sa profondeur: une croûte noire, une tranche de pierre partiellement sulfatée, le niveau gypseux qui a entraîné son détachement.

B - Une pierre comme le tuffeau de Touraine, très poreuse et très rugueuse en surface, montre aussi de très nombreux exemples de tels puzzles blanc-gris-noir. Ainsi, la cathédrale de Tours et les monuments ou les maisons du Val de Loire, devraient être entièrement noirs s'ils n'assuraient pas spontanément leur "auto-nettoyage" par le détachement régulier de plaques noires. Mais cet "auto-nettoyage", s'il dispense d'une intervention des entreprises d'entretien des façades, a une conséquence économique importante: s'il est inutile de les nettoyer, il faut remplacer les pierres, car chaque détachement de plaque entraîne une perte de matière et un sérieux recul de la surface de l'édifice. L'auto-nettoyage permanent entraîne la nécessité de chantiers permanents de remplacement de la pierre. Le phénomène peut être sensiblement freiné en substituant au tuffeau poreux une pierre moins poreuse comme la pierre de Richemont. La cathédrale de Tours montre encore, par exemple dans le cloître de la Psallette qui lui est adossé au Nord, que les parties abritées de la pluie peuvent montrer elles aussi le phénomène du puzzle blanc-gris-noir: les condensations d'eau sont tellement importantes sous les voûtes de ce cloître que cette eau percole à travers les croûtes noires, pénètre dans la roche sous-jacente et s'y évapore en profondeur selon le mécanisme que nous venons de décrire dans les parties exposées à la pluie.

C - Enfin, un puzzle blanc-gris-noir peut encore apparaître lorsque des remontées capillaires d'eau chargée de sels s'ajoutent à la pollution atmosphérique. C'est le cas par exemple à Venise, à la base des palais construits en pierre blanche d'Istrie où les croûtes noires dues à l'accumulation et à la cimentation des poussières atmosphériques restent adhérentes aux parties des édifices situées à l'abri de la pluie, mais se détachent spontanément en puzzle lorsque les sels des remontées capillaires cristallisent à la base des mêmes édifices qui sont baignés par l'eau de mer.

Les changements de nature de la pollution atmosphérique

Des changements de nature de la pollution atmosphérique - et donc des dépôts sur les matériaux - se sont produits dans le passé, quand la nature des combustibles a changé.

L'utilisation massive du charbon, puis des dérivés du pétrole aux 19ème et 20ème siècles, a succédé à l'utilisation non moins massive du bois, combustible universel et unique pendant de nombreux siècles (cuisine, chauffage, artisanat...). Il en résultait alors une probable pollution atmosphérique dont on retrouve trace dans la littérature et même dans lapeinture antérieure à la révolution industrielle et à l'invention de la photographie. On en retrouve aussi des reliquats sur des éléments de façade anciens, exposés à l'atmosphère anté-industrielle et qu'un concours de circonstances a épargnés ensuite de l'action de l'atmosphère industrielle.

A - Un exemple démonstratif de tels reliquats est celui des Têtes des Statues des Rois de Juda, actuellement exposées au Musée National de Moyen Age, en l' Hôtel de Cluny, à Paris. Ces statues ont orné la façade de Notre-Dame de Paris depuis l'époque gothique (xiie siècle) jusqu'à la Révolution française (1793) lors de laquelle elles furent martelées, décapitées, et jetées à bas, avant d'être évacuées vers un lieu inconnu (1796). Au xixe siècle, Viollet-le-Duc fit exécuter les copies que l'on voit actuellement sur la façade de la cathédrale. Vingt-et-une des vingt-huit têtes originelles furent retrouvées fortuitement en 1977, lors de travaux souterrains rue de la Chaussée d' Antin et transportées au musée où elles peuvent dorénavant être examinées. Cet examen révèle la présence de croûtes grises sur les faces des statues mais pas sur les tranches des cous: cet encroûtement s'est donc produit antérieurement à leur enfouissement, c'est-à-dire durant leur exposition à l'atmosphère du centre de Paris entre le 12ème et le 18ème siècles. L'examen microscopique du contenu de ces croûtes grises montre d'abondants débris de bois cimentés par une gangue minérale majoritairement calcitique et peu sulfatée. Ce résultat prouve l'empoussièrement massif (au point d'en incruster les éléments des façades) de l'atmosphère parisienne anté-industrielle, la nature des poussières révélant celle du combustible dominant, le bois, et la nature du ciment révélant celle du gaz polluant dominant, le CO2, accompagné de faibles doses de SO2.

B - En 1770, Demachy peignait une toile intitulée "La démolition de l'Église Saint-Barthélémy en la Cité", actuellement exposée au Musée Carnavalet à Paris, sur laquelle on observe clairement des croûtes grises aux endroits où les attend, compte-tenu des connaissances exposées ci-dessus (les parties de la façade de l'église abritées de la pluie, en particulier la partie haute des colonnes). De plus, la source occasionnelle de ces dégradations esthétiques est elle-même peinte: un brasero brûlant évidemment du bois. L'église Saint-Barthélémy en la Cité occupait l'emplacement actuel du Tribunal du Commerce, Boulevard du Palais, à 200 m de Notre-Dame où les mêmes causes produisaient les mêmes effets à la même époque.

C - D'autres croûtes grises anté-industrielles sur la pierre ont été trouvées à Paris sur le Pilier des Nautes, à Saint-Trophime d'Arles, à Bologne, à Rome... et d'autres exemples de représentations de croûtes noires, aux endroits où elles doivent être, existent sur les toiles de certains peintres vénitiens du xviiie siècle bons observateurs (Canaletto, Guardi, Bellotto...), alors que chez leurs prédécesseurs et contemporains (Titien, Véronèse...) les zones sombres ne résultent que du jeu de la lumière avec l'architecture. Les premiers ont peint ce qu'ils voyaient, les seconds ce qu'ils imaginaient...

Le verre des vitres et des vitraux dans l’environnement urbain pollué

A -Le verre a la réputation d'être un matériau inaltérable. En effet, beaucoup d'objets anciens en verre nous parviennent apparemment intacts ; cependant, les instruments modernes d'investigation montrent que si, à l'échelle macroscopique un verre peut sembler inaltéré, il n'en est pas de même à l'échelle microscopique. Le principal agent d'altération du verre est l'eau, qui provoque, lorsque son pH est inférieur à 9, un lessivage superficiel ou lixiviation (leaching) des alcalins et alcalino-terreux, éléments dits « modificateurs » du réseau irrégulier de tétraèdres SiO4, dits « formateurs ». Il en résulte la formation d'une couche de gel siliceux hydraté qui fait écran à la propagation de la lixiviation en profondeur. De fait, celle-ci ne progresse qu'à la faveur de fractures parallèles ou perpendiculaires à la surface du verre. Lorsque le pH de l'eau dépasse 9, la structure en tétraèdres est elle-même détruite et le verre se corrode. Dans les conditions de la pollution atmosphérique, le pH est plutôt acide que basique et la lixiviation prédomine. Son intensité dépend essentiellement de la composition chimique du verre: les verres et vitraux anciens sont généralement silico-calco-potassiques et sont peu durables; les verres modernes sont silico-calco-sodiques et sont très durables.

B - Les vitraux anciens des églises, que l'on ne nettoie pas régulièrement, s'altèrent sous la pluie par lixiviation ou par corrosion (apparition de cratères), et ils s'opacifient par le développement de croûtes sulfatées dans les parties abritées de cette pluie. De plus, ils ont le plus souvent une composition chimique qui favorise leur altérabilité (richesse en potassium, pauvreté en sodium). L'action de la pollution atmosphérique contemporaine sur des échantillons de verre ayant la composition de vitraux anciens consiste en une lixiviation par la pluie entraînant en surface l'apparition de néo-cristallisations dont la composition chimique reflète dans un premier temps la composition du verre et celle des polluants gazeux (sulfates et nitrates de calcium, sodium, potassium...). Mais, peu à peu le gypse devient le minéral dominant et il cimente des particules atmosphériques. On assiste ainsi au développement progressif d'une croûte noire gypseuse comme sur la pierre ou le bronze, dans les zones abritées de la pluie.

C - Le principal dommage causé au verre moderne par la pollution atmosphérique est d'ordre esthétique : il s'agit d'une salissure (soiling) provoquée par le dépôt et la rémanence de poussières à sa surface, y compris dans les parties lessivées par la pluie, ce qui peut paraître paradoxal, et qui nécessite des nettoyages incessants, souvent à grands frais. En revanche, la lixiviation de ces mêmes verres modernes sodiques est un phénomène insignifiant, sans conséquences macroscopiques visibles à court terme.

Sur le climat

Certains polluants atmosphériques, notamment les CFC, détruisent la couche d'ozone.

Attention : l'ozone est un gaz toxique et il est donc considéré comme un polluant dans l'air près du sol. À ces altitudes, il s'agit d'ozone produit essentiellement par des activités humaines. Dans les couches à haute altitude, où il est présent naturellement, il arrête une partie des rayons UV et a donc un rôle positif et ne peut plus être considéré comme polluant. C'est pour cette raison qu'on parle parfois de "bon" et de "mauvais" ozone.

Statistiques mondiales

Pays de l’OCDE

Pollution de l'air de quelques pays de l'OCDE en 200519
pays  ↓émissions d'oxyde de soufre
(en kg/hab.)  ↓
émissions d'oxyde d'azote
(en kg/hab.)  ↓
émissions de CO2 dues à la consommation d'énergie
rapporté au PIBrapporté au nombre d'habitants
Australie1431200,8117,35
Canada76,078,00,7217,49
États-Unis48650,4519,48
Grèce46290,738,67
Pologne38211,667,68
Espagne37350,527,68
République tchèque23311,9411,47
Luxembourg7380,4721,96

Note : la Russie et la Chine ne font pas partie de l'OCDE.

Selon l’Agence d'information sur l'énergie américaine, les rejets de CO2 aux États-Unis ont chuté de 1,3 % en 200620 à cause d'un hiver moins rigoureux.

Selon l'Association médicale canadienne, en 2008 au moins 21 000 Canadiens décéderont des suites d'effets graves de la pollution atmosphérique21.

République populaire de Chine

Le développement industriel rapide de la Chine provoque une augmentation de la pollution atmosphérique, en particulier dans les grandes agglomérations du pays.

En 2007, la Chine devrait dépasser les États-Unis en termes de rejet de CO2 et devenir le premier pays pollueur du monde : les émissions de dioxyde de carbone devraient passer de 5,6 milliards de tonnes en 2006 à 6,02 cette année, ce qui représente environ 22 % du total mondial22. mais en même temps, vu la démographie de la chine qui fait 22% de la population mondiale, celà fait un taux de pollution de 4.42 tonnes par habitant, encore bien inférieur à celui de la France qui est égal à 5.95 tonnes par habitants 23.

En 2006, la Chine est le premier pays du monde pour les émissions de dioxyde de soufre, qui ont progressé de 27 % entre 2000 et 200524. Le dioxyde de soufre est aussi un composant de la formation des pluies acides, nuisibles aux écosystèmes tels que les forêts et les lacs. Selon le New York Times, « La Chine va supplanter les États-Unis en tant que premier émetteur de CO2 d’ici à 2009 » 25. Les émissions d’oxydes d’azote et de dioxyde de soufre sont 8 à 9 fois plus élevées que dans les pays développés26.

Les conséquences de la pollution atmosphérique sur la santé des Chinois sont dramatiques : on estime qu'elle est responsable de 358 000 décès et 640 000 hospitalisations en 200427.

En tant que pays émergent, la République Populaire de Chine n'est pas contrainte à respecter le protocole de Kyoto. Pourtant, le pays est affecté par le réchauffement global de la Terre : 80 % des glaciers de l'Himalaya se sont réduits, ce qui a des conséquences sur les cours d'eau qui naissent dans ces montagnes et coulent en Chine. En 2006, le Sichuan a connu une grave sécheresse.

Union européenne

L'Union européenne a enregistré une amélioration nette et globale pour le dioxyde de soufre, le plomb et le monoxyde de carbone (émissions divisées par deux de 1995 à 2004, alors que les PM-10 chutaient de 44% de 1990 à 2004). Cependant le Benzène (qui a pour partie remplacé le plomb de l'essence) pose problème, de même que les pics d'ozone qui ne diminuent pas en dépit d'une baisse des émissions de précurseurs d’ozone (- 36% de 1990 à 2004).

Hormis pour les pesticides, ce sont les urbains qui sont le plus exposés, surtout dans le Benelux, la Pologne, la République tchèque, la Hongrie, la vallée du Pô (Italie) et le sud de l’Espagne. (20% à 30% des urbains de l'UE-25 sont potentiellement exposés à des taux d'au moins 3 polluants (dioxyde d’azote, PM-10, et ozone) dépassant les normes européennes. Les PM-10 seraient selon l'UE globalement responsable d'une une perte d’espérance de vie de 9 mois (pour les européens de l’UE-25).

Des progrès sont localement constatés en matière d'acidification et eutrophisation, mais en 2004 15% des écosystèmes naturel ou semi-naturel de l’UE-25 étaient concernés par des retombées acides critiques, surtout à cause des retombées de nitrates et ammoniac issus de l’agriculture et d'oxydes émis par les véhicules et chaudières ou cheminées. l'UE estimait en 2007 que 47% de ses espaces d’écosystèmes naturels ou semi-naturels étaient en 2004 soumis à une eutrophisation induite par la pollution azotée de l'air. «Air pollution in Europe 1990-2004», Rapport n°2/2007de l'Agence européenne de l'environnement (EEA).

Pollution des villes

  • La ville de Téhéran en Iran est l'une des plus polluées du monde : en novembre 2006, la pollution de l'air dans la capitale iranienne aurait fait 3 600 morts, essentiellement par crise cardiaque28. La mauvaise qualité de l'air est due au nombre important de voitures vétustes dans l'agglomération.

Exemples de pollutions de l'air critiques

Liste non exhaustive :

Voir aussi

Liens internes

Liens externes

http://fr.wikipedia.org/wiki/Pollution_de_l'air
Comments