LES POLLUANTS DANS L AIR FRANC-COMTOIS

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1 LES POLLUANTS DANS L AIR FRANC-COMTOIS

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3 L AIR L air constitue le premier des éléments nécessaires à la vie. Chaque jour, envion litres d air transitent par nos voies respiratoires. L air n est jamais totalement pur. Le diazote (N 2 ) et le dioxygène (O 2 ) représentent environ 99% de sa composition. Dans les 1% restants, se trouve une grande variété de composés plus ou moins agressifs pour l homme ou son environnement. ÉMISSIONS des polluants primaires TRANSPORT DISPERSION vent, turbulences, gradient thermique TRANSFORMATION humidité, chaleur, soleil déposition sèche ou humide Les polluants sont libérés dans l air par des sources liées aux activités humaines (industrie, transport, chauffage, agriculture...) mais également par des sources naturelles (volcans, océans, dégazages, radioactivité, algues...). Il y a pollution de l air lorsque la présence d une substance étrangère ou une variation importante de ses composants est susceptible de provoquer un effet nocif, de créer une nuisance ou une gêne, aussi bien sur la santé humaine que sur l environnement. 1

4 LE DIOXYDE DE SOUFRE (Source: inventaire spatialisé des émissions, année de référence 2008) Le dioxyde de soufre est un gaz incolore. Il se signale par une odeur forte, désagréable et suffocante à partir d un certain niveau de concentration. Composé d un atome de soufre ( ) et de deux atomes d oxygène ( ), sa formule chimique est SO 2. SURVEILLANCE REGLEMENTEE Seuil d information et recommandation Seuil d alerte μg/m 3 /h 500 μg/m 3 /h sur 3h consécutives Le dioxyde de soufre est formé principalement lors du brûlage de combustibles fossiles soufrés charbon, lignite, co e de pétrole, oul lourd, oul domestique, gazole,... ous les utilisateurs de ces combustibles sont concernés. Les sources principales sont les centrales thermiques, les grosses installations de combustions industrielles et les unités de chauffage individuel et collectif. Quelques procédés industriels émettent également des oxydes de soufre extraction et raf nage du pétrole, production d acide sulfurique, grillage de minerais, production de pâte à papier, La part des transports est faible et baisse avec la suppression progressive du soufre dans les carburants. Le dioxyde de soufre peut également provenir de sources naturelles comme les volcans (principale source naturelle), des océans, des végétaux soit au travers de leur combustion, lors de feux de forêt par exemple, soit de leur putréfaction. Le dioxyde de soufre peut se former lors de combustions dans les appareils de chauffage fonctionnant aux combustibles fossiles soufrés, telles les chaudières à oul (le bois et le gaz naturel sont des combustibles pas ou très peu soufrés). Certains produits, tels la cigarette ou l encens, sont sources de dioxyde de soufre dès lors qu ils se consument. Le dioxyde de soufre est un gaz irritant, notamment pour l appareil respiratoire mais aussi pour les yeux, la peau et les muqueuses. Les fortes pointes de pollution peuvent déclencher une gêne respiratoire chez les personnes sensibles (asthmatiques, jeunes enfants ). L obstruction des bronches ainsi qu une diminution momentanée ou durable du débit respiratoire sont les principaux effets d une intoxication au dioxyde de soufre. Elles peuvent être mortelles si le dioxyde de soufre est inhalé en grande quantité. Aux concentrations habituellement observées dans l environnement, une très grande proportion du dioxyde de soufre inhalée est arrêtée par les sécrétions muqueuses du nez et des voies respiratoires supérieures. Dans l atmosphère, le dioxyde de soufre se transforme principalement en acide sulfurique, qui se dépose au sol et sur la végétation, par le biais des pluies acides. Il contribue ainsi, en association avec d autres polluants comme les oxydes d azote, à l acidi cation des lacs, au dépérissement forestier et à la dégradation du patrimoine bâti (monuments, matériaux ).

5 LES PARTICULES EN SUSPENSION CHEV EVEU EU PM10 PM2,5 PM1 10 μm 2,5 μm 1 μm Les activités humaines, telles que le chauffage (notamment au bois), la combustion de matières fossiles, l incinération de déchets, les centrales thermiques et de nombreux procédés industriels (carrière, cimenterie, aciérie, fonderie, chimie ne ) génèrent d importantes quantités de poussières. Le tra c routier (véhicules diesel surtout) et l agriculture (labours) contribuent également aux émissions de particules nes dans l atmosphère. De manière ponctuelle, les contributions de l agriculture et des chantiers P sont à considérer, les particules pouvant être remises en suspension lors de l exercice de ces activités (labours, passage des véhicules sur chaussées empoussiérées, ). Outre les origines anthropiques, il faut noter tout de même que les poussières en suspension peuvent également être d origine naturelle (feux de forêts, érosion des sols, poussières sahariennes, éruptions volcaniques, pollens, spores ). Dans les lieux clos, la présence de particules résulte à la fois des sources intérieures et du transfert de la pollution atmosphérique extérieure. La première source de particules dans l habitat est la combustion: cigarette, cheminée, poêle à bois ou à gaz, gazinière, chauffe-eau à gaz, cuisson des aliments (friture, sautés, rôtis), bougies, bâtonnets d encens Certaines activités, telles le bricolage ou le ménage, en produisent aussi des quantités importantes ou les remettent en suspension dans l air. Les éléments de construction, d ameublement et de décoration y compris les plantes, sont par ailleurs des sources à considérer. Les particules en suspension («Particulate Matter» en anglais) sont constituées d un ensemble très hétérogène de composés: sels (nitrates, sulfates, carbonates, chlorures,...), composés carbonés organiques (HAP, oxydes, matière organique, ), éléments traces (métaux lourds, ) ou encore carbone élémentaire. On les distingue selon leur granulométrie: PM10: ensemble des particules dont le diamètre est inférieur à 10 μm (microns); PM2,5: particules de diamètre inférieur à 2,5 μm. SURVEILLANCE REGLEMENTEE PM10 Seuil d information et recommandation Seuil d alerte 80 μg/m 3 en moyenne sur 24h 125 μg/m 3 en moyenne sur 24h Selon leur taille, les poussières pénètrent plus ou moins profondément dans le système respiratoire: les plus grosses sont retenues par les voies aériennes supérieures, tandis que les plus nes atteignent voies respiratoires inférieures et peuvent altérer la fonction respiratoire dans son ensemble. Ces mêmes particules diminuent l ef cacité des mécanismes de défense contre les infections et interagissent avec les pollens pour accroître la sensibilité aux allergènes. Certaines de ces poussières très nes servent aussi de vecteurs à différentes substances toxiques voire cancérigènes ou mutagènes (métaux, HAP ), qui sont alors susceptibles de pénétrer dans le sang. Les effets de salissure sur l environnement sont les atteintes les plus évidentes, de fait les particules contribuent à la dégradation physique et chimique des matériaux, bâtiments, monuments... Accumulées sur les feuilles des végétaux, elles peuvent les étouffer et entraver la photosynthèse. Les particules peuvent également réduire la visibilité, et in uencer le climat en absorbant et en diffusant la lumière. PM10 PM2,5 (Source: inventaire spatialisé des émissions, année de référence 2008) 3

6 LES OXYDES D AZOTE dioxyde d azote NO2 La combinaison de l azote ( ) avec l oxygène ( ) de l air conduit à des composés de formules chimiques diverses regroupés sous le terme NOx. Parmi ces composés, on distingue le monoxyde d azote, de formule NO, et le dioxyde d azote, NO 2. Si le monoxyde d azote est un gaz incolore à odeur douceâtre, le dioxyde d azote se distingue par une couleur rouge-brun et une odeur irritante. A température ambiante, le monoxyde d azote est instable. Il réagit avec l oxygène de l air pour former du dioxyde d azote. 4 monoxyde d azote NO SURVEILLANCE REGLEMENTEE NO 2 Seuil d information et recommandation (Source: inventaire spatialisé des émissions, année de référence 2008) Seuil d alerte 200 μg/m 3 /h 400 μg/m 3 /h ou 200 μg/m 3 sur 3h consécutives et plus de 2 jours consécutifs Les NOx sont principalement émis lors des phénomènes de combustion. Les sources principales sont les transports, l industrie, l agriculture, la transformation d énergie et le chauffage. Certains procédés industriels, tels la production d acide nitrique, la fabrication d engrais ou encore le traitement de surface, introduisent des oxydes d azote dans l atmosphère. Les sources naturelles sont, à l échelle planétaire, les orages, les éruptions volcaniques, les feux de forêts et les activités bactériennes qui produisent de très grandes quantités d oxydes d azote. outefois, en raison de la répartition de ces émissions sur la surface terrestre, les concentrations atmosphériques naturelles d oxydes d azote demeurent très faibles par comparaison aux sources relatives à l industrie humaine. A l intérieur des locaux, les appareils à combustion (chauffage, cuisson, production d eau chaude) sont les principaux émetteurs d oxydes d azote. La fumée de cigarette, issue d une combustion également, en contient aussi. En n, l air extérieur constitue une source d apports en oxydes d azote dans l habitat, les bureaux, les habitacles des véhicules et tout autre espace clos. Le dioxyde d azote est un gaz irritant qui pénètre dans les plus nes rami cations des voies respiratoires. Il peut entrainer une altération de la fonction respiratoire, une hyperréactivité bronchique chez l asthmatique et un accroissement de la sensibilité des bronches aux infections chez l enfant. Le dioxyde d azote participe au phénomène des pluies acides, et contribue ainsi à l appauvrissement des milieux naturels et à la dégradation des bâtiments. Il est impliqué dans la formation d oxydants photochimiques (tel l ozone de la basse atmosphère (troposphère)) en tant que précurseur, et donc indirectement à l accroissement de l effet de serre. Nota: La couleur brunâtre des couches d air pollué situées à quelques centaines de mètres d altitude, notamment dans les villes à forte circulation, est en partie due à la présence de dioxyde d azote, en plus des particules, dans l atmosphère.

7 L OZONE L ozone n est pas émis directement. Il est considéré comme étant un polluant «secondaire», qui résulte de la transformation photochimique (c est-à-dire en présence des rayons UV solaires) dans l atmosphère de certains polluants «primaires» (oxydes d azote, composés organiques volatils ). Les mécanismes réactionnels sont complexes et les plus fortes concentrations d ozone apparaissent l été, période où le rayonnement solaire est le plus intense, en périphérie des zones émettrices des polluants primaires, puis peuvent être transportées sur de longues distances. L ozone est rarement considéré comme polluant de l air intérieur car, en l absence de sources intérieures spéci ques (certains photocopieurs), sa concentration est nettement inférieure à celle de l ozone extérieur. L ozone est un gaz bleu pâle voire incolore. Dérivé du grec ozô «exhaler une odeur», l ozone porte bien son nom : son odeur rappelant l eau de Javel peut être perçue par l odorat humain (notamment aux abords des vieux photocopieurs). Composé de 3 atomes d oxygène ( ), sa formule chimique est O 3. L ozone est un gaz agressif qui pénètre facilement jusqu aux voies respiratoires les plus nes et peut provoquer chez certaines personnes (notamment les jeunes enfants, personnes âgées, asthmatiques, allergiques ou souffrant d insuf sance cardiaque et respiratoire) des irritations respiratoires mais aussi oculaires. L ozone a un effet néfaste sur la végétation (processus physiologiques des plantes perturbés), sur les cultures agricoles (baisse des rendements) et sur le patrimoine bâti (fragilisation/altération de matériaux tels métaux, pierres, cuir, caoutchouc, plastiques ). SURVEILLANCE REGLEMENTEE Seuil d information 180 μg/m et recommandation 3 /h Seuil d alerte L ozone dans l atmosphère Stratosphère 10 à 50 km d altitude 240 μg/m 3 /h sur 3h consécutives Ozone stratosphérique Couche d ozone «Bon ozone» X Bien que de nature chimique identique, il convient de distinguer l ozone stratosphérique de l ozone troposphérique. L ozone stratosphérique, quali é de «bon ozone», forme une couche qui nous protège de certaines radiations nuisibles du soleil (rayons UV-B et UV-C en particulier), tandis que l ozone troposphérique, le «mauvais ozone», est un polluant très toxique car il est en contact direct avec l homme et les écosystèmes. Le «trou dans la couche d ozone» est une disparition partielle de ce «bon ozone», liée à l effet destructeur d ozone de certains polluants émis dans la troposphère (couche atmosphérique dans laquelle nous vivons) et qui migrent lentement dans la stratosphère (10 à 60 km d altitude). roposphère 0 à 10 km d altitude X Ozone troposphérique «Mauvais ozone» 5

8 LES COMPOSES ORGANIQUES VOLATILS butane acétone benzène formaldéhyde CH2O benzo(a)pyrène méthane Un composé organique volatil (COV) est un gaz ou vapeur contenant au moins un atome de carbone ( )associé à d autres atomes, tels l hydrogène, l oxygène, l azote, le soufre, les halogènes, le phosphore ou le silicium (à l exception des oxydes de carbone et des carbonates et bicarbonates inorganiques). Les COV regroupent de nombreuses espèces parmi lesquelles des hydrocarbures volatils (alcanes, alcènes, aromatiques), des composés carbonylés (aldéhydes et cétones) Les propriétés physico-chimiques de ces composés permettent de les trouver à l état de vapeur dans l atmosphère. A titre d exemple : benzène, toluène, xylènes; benzo(a)pyrène, méthane, butane, propane, formaldéhyde, éthanol (alcool à 90 ), acétone, etc... Nota: Le méthane (CH4) est un COV particulier et un gaz à effet de serre, naturellement présent dans l air. Il est distingué des autres COV pour lesquels la notation COVNM (Composés Organiques (Source: inventaire spatialisé des émissions, année de référence 2008) Volatils Non Méthaniques) est employée. éthanol COVNM Méthane Les sources de COV sont très nombreuses. Parmi les plus courantes, en lien avec l activité humaine: Certains procédés industriels impliquant la mise en œuvre de solvants (chimie de base et chimie ne, parachimie, dégraissage des métaux, application de peinture, imprimerie, colles et adhésifs, caoutchouc, produits d entretien, parfums et cosmétiques,...); D autres procédés industriels n impliquant pas de solvants (raf nage du pétrole, production de boissons alcoolisées, de pain,...); L utilisation de combustibles dans des installations de combustion de l industrie et du secteur résidentiel/tertiaire. Les COV sont également émis de manière naturelle, avec des émissions par les plantes ou certaines fermentations. Les forêts, la végétation méditerranéenne ou encore certaines aires cultivées, par exemple, sont fortement émettrices. Les composés organiques volatils entrent dans la composition des carburants mais aussi de nombreux produits et matériaux courants: Matériaux d ameublement et de décoration: panneaux de bois aggloméré, peintures, papiers peints, revêtements de sol, tapis Produits de bricolage: peintures, laques, encres, colles, solvants, Produits d entretien: détachants, désodorisants, pesticides, nettoyants multi-usages. Produits de consommation: cosmétiques, dissolvants, Ils peuvent être émis lors de leur stockage comme lors de leur utilisation. Les activités nécessitant une combustion sont aussi sources de COV: chauffage, cuisson, tabagisme Les effets des COV sont très variables selon la nature du polluant considéré: ils vont d une certaine gêne olfactive à des effets mutagènes et cancérigènes (benzène, benzo(a)pyrène, perchloroéthylène), en passant par des irritations diverses et une diminution de la capacité respiratoire. Les composés organiques volatils sont des précurseurs, avec les oxydes d azote, de l ozone troposphérique. 6

9 LE MONOXYDE DE CARBONE Le monoxyde de carbone provient des combustions incomplètes. Il est émis en grande partie par le tra c routier et par le chauffage résidentiel/ tertiaire. Le monoxyde de carbone provient essentiellement du mauvais fonctionnement d appareils ou moteurs à combustion, quelle que soit leur source d énergie (bois, charbon, gaz, essence, oul ou encore éthanol). Les appareils et installations les plus concernés sont : Chaudières et chauffe-eau Poêles et cuisinières Cheminées et inserts, y compris les cheminées décoratives à l éthanol Appareils de chauffage d appoint Groupes électrogènes ou pompes thermiques Engins à moteur thermique lorsqu ils sont en fonctionnement dans le garage (voiture, tondeuse, ) Barbecues, appareils de fortune type braseros Le monoxyde de carbone est très dif cile à détecter car il est inodore, invisible et non irritant. Il agit comme un gaz asphyxiant très toxique en prenant la place de l oxygène dans le sang, et peut s avérer mortel en moins d une heure. On distingue deux types d intoxication : L intoxication faible ou chronique: lente, elle se manifeste par des maux de tête, des nausées et de la fatigue. L intoxication grave: plus rapide, elle entraîne des vertiges, des troubles du comportement, des pertes de connaissance, le coma voire le décès. Le monoxyde de carbone provoque chaque année en France plus de 5000 intoxications et quelques centaines de décès, majoritairement à domicile. Dans l atmosphère, le monoxyde de carbone peut se combiner avec l oxygène de l air pour former du dioxyde de carbone. On le rencontre essentiellement au niveau du sol à proximité des sources. Il participe, avec les oxydes d azote et les composés organiques volatils à la formation du «mauvais» ozone (voir encadré ci-contre). Le monoxyde de carbone est un gaz incolore et inodore. Composé d un atome de carbone ( ) et d un atome d oxygène ( ), sa formule chimique est CO. (Source: inventaire spatialisé des émissions, année de référence 2008) L ozone dans l atmosphère X Ozone stratosphérique Couche d ozone Stratosphère «Bon ozone» 10 à 50 km d altitude roposphère 0 à 10 km d altitude X Ozone troposphérique «Mauvais ozone» 7

10 Ni nickel As arsenic Cd cadmium m LES METAUX TOXIQUES PARTICULAIRES (Source: inventaire spatialisé des émissions, année de référence 2008) Le terme «Métaux Toxiques Particulaires» (MTP) désigne les métaux présentant un caractère toxique pour la santé et l environnement: plomb, mercure, arsenic, cadmium, nickel, zinc, manganèse Ces métaux sont généralement agrégés au niveau des particules, à l exception du mercure, principalement gazeux. As Cd Ni Pb Pb plomb Hg mercure SURVEILLANCE REGLEMENTEE valeur cible valeur cible valeur cible valeur limite Arsenic Plomb 6 ng/m 3 en moyenne annuelle 5 ng/m 3 en moyenne annuelle 20 ng/m 3 en moyenne annuelle 0,5 μg/m 3 en moyenne annuelle Nickel Cadmium Mercure Dans le milieu naturel, certains métaux tels l arsenic sont assez abondants dans la croûte terrestre, et en petites quantités dans la roche, le sol, l eau et l air. L activité volcanique, les poussières d érosion ou encore les feux de végétation contribuent à l introduction des M P dans l atmosphère. Les sources liées à l activité anthropique proviennent essentiellement du secteur industriel : fonderies, métallurgie, combustion des combustibles fossiles, incinération des déchets Certains métaux tels le cadmium, le mercure, le plomb ou encore le chrome sont retrouvés dans la fumée de tabac. Même si des effets toxiques sont observables à court terme, l action des métaux lourds sur la santé est le plus souvent lente et principalement liée à des phénomènes d accumulation perturbant les équilibres et les mécanismes biologiques. Ils peuvent affecter le système nerveux, les fonctions rénales, hépatiques, respiratoires, cardio-vasculaires Le plomb est un toxique neurologique bien connu, responsable du saturnisme. Il peut entraîner chez l enfant des troubles du développement cérébral. L atteinte rénale causée par le cadmium peut être l origine d une décalci cation osseuse, de douleurs et de fractures. Le nickel, bien que permettant d éviter les anémies en fer, peut à forte dose provoquer des dysfonctionnements de la fonction thyroïdienne. L arsenic, oligo-élément à petite dose, a longtemps été employé comme poison pour provoquer la mort. Le nickel, l arsenic et le cadmium sont classés cancérigènes. Les métaux toxiques contaminent les sols et les aliments. Ils s accumulent dans les organismes vivants et perturbent les équilibres et mécanismes biologiques. Certains lichens ou mousses sont couramment utilisés pour surveiller les métaux dans l environnement et servent de «bio-indicateurs». 8

11 LES HYDROCARBURES AROMATIQUES POLYCYCLIQUES Les HAP proviennent essentiellement du secteur résidentiel/tertiaire ainsi que du transport routier. Ils sont émis lors de la combustion incomplète à haute température de la matière fossile (charbon, gaz, pétrole) dans un environnement pauvre en oxygène, comme durant la combustion domestique et celle du carburant automobile. Certains process industriels peuvent introduire des HAP dans l atmosphère: raf neries, cokeries, fonderies, production et utilisation de goudron et d asphalte, usines d incinération des déchets, production de caoutchouc et de pneumatiques... Une partie des HAP présents dans l environnement provient de sources naturelles telles les éruptions volcaniques ou les feux de forêts. Les HAP se forment tout particulièrement lors de la combustion de la biomasse dans les foyers domestiques, la plupart du temps dans des conditions incomplètes: foyers ouverts, appareils défectueux, mal entretenus Dans les locaux abritant des fumeurs, la majorité des HAP respirés provient de la fumée du tabac. La famille des HAP comporte une multitude de composés qui présentent chacun des effets toxiques plus ou moins élevés sur la santé. Associés aux poussières, les HAP peuvent pénétrer dans les alvéoles pulmonaires et provoquer une dégradation du système immunitaire (augmentant les risques d infections), l atteinte du système cardio-vasculaire, des effets sur la reproduction et sur le développement, voire un cancer. En outre, ce sont des substances dites «CMR»: Cancérogène, Mutagène et Reprotoxique. Le benzo(a)pyrène est l un des HAP les plus toxiques, de par son caractère mutagène et fortement cancérogène. Les HAP forment des dépôts sur les graines, fruits et légumes qui sont ensuite consommés, et contaminent aussi les eaux de surface. De fait, ils peuvent être bio-accumulés par la faune et la ore. benzo(a)pyrène dibenzo(a,h)anthracène benzo(b)fluoranthène benzo(a)anthracène naphtalène Un hydrocarbure est un composé organique contenant exclusivement des atomes de carbone ( ) et d hydrogène ( ). Les Hydrocarbures dits «Aromatiques Polycycliques» (ou HAP) sont formés de plusieurs cycles aromatiques. Il existe plusieurs dizaines de molécules de HAP. Les plus légères (jusqu à 3 cycles aromatiques) sont présentes à l état gazeux dans l air ambiant, et les plus lourdes ont tendance à se xer sur les particules en suspension. La surveillance de la qualité de l air comprend au minimum: benzo(a)pyrène; benzo(a)anthracène; benzo(b) uoranthène; benzo(j) uoranthène; benzo(k) uoranthène; dibenzo(a,h) anthracène; indéno(1,2,3-cd)pyrène. SURVEILLANCE REGLEMENTEE BENZO(A)PYRENE valeur cible 1 ng/m 3 en moyenne annuelle (Source: inventaire spatialisé des émissions, référence 2008) 9

12 RÉSEAU DE SURVEILLANCE DE LA QUALITÉ DE L AIR EN FRANCHE-COMTÉ 15 rue Mégevand BESANCON él. : Fax. : Web : Courriel : atmofc.org Flashez le code et retrouvez-nous sur le web! ATMO Franche-Comté est membre de la Fédération ATMO Toute copie (même partielle) de ce document doit être faite en citant expressément la source