La pollution atmosphérique cours de toxicologie Dr M.H.BELMAHI

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1 La pollution atmosphérique cours de toxicologie Dr M.H.BELMAHI Plan: I. Généralités II. Définition III. Polluants atmosphérique IV. Cycle de la pollution V. Effet de la pollution 1. Effets sur l environnement 2. Effets sur l homme VI. conclusion I. Généralités rganisation des écosystèmes : Composition approximative de l atmosphère terrestre : Gaz Particules solide ou liquide Particules inertes Particules vivantes Vapeurs d eau + 1 à 3% II. définition «Il y a pollution de l air lorsque la présence d une substance étrangère ou une variation importante de la proportion de ses constituants est susceptible de provoquer un effet nuisible, compte tenu des connaissances scientifiques du moment». Réf: Conseil de l Europe (rapport du14septembre 1967) Polluant = agent physique, chimique ou biologique altéragène : - provoque gêne / nuisance milieu donné - modification taux et/ou critères de répartition d une substance naturelle propre à un milieu dans la biosphère. 1

2 III. Les polluants atmosphériques GAZ polluants particules 1. 3 troposphérique 2. Nox : N ;N2 ;N2, HN3 ;HN2. 3. C, C2. 4. (S2) et dérivés (S3 ; H2S4) 5. CV * Les hydrocarbures légers (aliphatiques, saturés ou non ; cyclique aromatiques légers ou polycycliques). particules - la diversité de l état physique et granulométrique. - La diversité de leur composition chimique. - Leur dynamique d évolution. PM10 PM2.5 *les aldéhydes et les cétones (formaldéhyde, acroléine, acétone). *les alcools ; hydrocarbures chlorés, mercaptans.. III. Cycle de la pollution 1. émission naturelle Sources de la pollution KBr, NaCl C C2 S2 CH4; C2,H,H2S; NH3, N2 Facteurs d influence Anthropiques!!!! -Densité des sources S2 Particules HAP métaux S2 Nx particules HCl C /C2 NX CV - Véhicule à moteur: *vitesse: C+++ à faible vitesse *type de carburant :C+++pour l essence, l essence rejette moins de polluants que le diesel conventionnel et surtout les particules en suspension Nx +++essence diesel GPL 2

3 2. Dispersion et transformation Gradient thermique Gradient thermique Dispersion verticale Atmosphère neutre ou instable + dispersion vents Dispersion horizontale Bonne dispersion Turbulence mécanique Atmosphère stable ou très stable Inversion thermique Mauvaise dispersion concentration des polluants Turbulence mécanique = topographie du site 3. élimination effets de vallée effets de littoral 1. réactions chimiques (photooxydation radicalaire; photodissociation). 2. entraînement par les précipitations: dépôts humides/ dépôts secs. 3. capture par les végétaux, absorption dissolution dans les lacs, les océans. jours nuit cocity[1].swf Condition d une bonne dilution : -vitesse du vent élevée (bon transport horizontal) -hauteur de mélange élevée (large volume d air de dilution) -instabilité de l air (bonne diffusion verticale) -précipitations Condition d une faible dilution : -vitesse du vent faible -hauteur de mélange basse -forte stabilité de l air (condition d inversion) -absence de précipitations. V. effet de la pollution 3

4 1. Effets sur les écosystèmes : risques varient selon: - la concentration ; - durée exposition ; - association (notion de synergie); - conditions météorologiques ; - prédisposition des sujets. effet acidification Pollution photochimique Augmentation d effet de serre Appauvrissement en couche d ozone Pluies acides Pluie H + = précipitation rendue H + / présence acides forts. Sensibilité région ou écosystème / dépôts H + dépend de sa capacité à neutraliser excès H +. Qu est-ce qui a changé? les concentrations des gaz à effet de serre ont augmenté depuis 100 ans: - 136% pour le dioxyde de carbone C2-200% pour le méthane CH4-120% pour l oxyde nitreux N2 - Les autres n existaient pas.cfc Principaux agents responsables : S 2 + N x Réchauffement climatique Pollution photochimique = smog oxydant Pollution photochimique = mélange complexe de polluants formés chimiquement dans l air: 1. sous effet rayonnement solaire; 2. à partir de composés précurseurs: N x, CV. 3. Vent faible +inversion thermique principal polluant photochimique = 3. 4

5 * Effets 3 troposphérique : ralentissement de croissance au niveau de différentes parties de la plante ; mort prématurée des végétaux ; CV + N N2 ZNECREATIN[1].swf D où provient N 2 dans l atmosphère? N 2 2 N N. +. N N 2 +. N + 2 ENERGIE: D où provient l atome? orages, combustion rupture fixation de la 2 liaison sur 2 dative formation photon exigé de 3! Transformation de N 2 en HN 3. N N + 3 ozone kj 3 + H H radical hydroxyle. H +. N 2 HN 3 acide nitrique hν hν Au La cours 3 e réaction de la (formation première de réaction HN3) supprime il y a formation N2 et arrête d ozone le cycle 3 catalytique et régénération producteur de d ozone N. N 2 HN H 3 N H H pluie H acide H HH N cycle catalytique responsable de la formation du le radical. H nettoie l atmosphère des smog oxydes photochimique d azote et bloque la formation de l ozone 3. N ½ 2 nous verrons plus tard une méthode pour fournir cet oxygène Transformation de S 2 en H 2 S 4 Structure de S2 : S. H + S S 3 + H 2 H 2 S 4 acide sulfurique S H radical hydroxyperoxyle Schéma:. H de l acide nitrique éliminé avec la pluie acide de l acide sulfurique éliminé avec la Spluie acide H S H2 pluie acide 2 H S3 Le radical hydroxyle. H nettoie l atmosphère de N2 en produisant Le radical hydroxyle. H nettoie l atmosphère de S2 en produisant radical hyxdroxyle.h = détergent de l atmosphère H2S4 Comment se forme l 3 dans l atmosphère? zone stratosphérique (altitude : km) 2 + hν λ < 242 nm D où provient l atome? hν : rayonnement solaire UV-visible zone troposphérique (altitude : 0-20 km) N 2 + hν N + λ < 420 nm 5

6 Comment s accumule l 3 dans la troposphère? En l absence de CV Comment s accumule l 3 dans la troposphère? En présence de CV xydation de CV CV oxydé 2 33 N 2 N N 2 N N hhν ν Vitesses des réactions de ce cycle BILAN NUL = ni formation ni destruction d 3 hhν ν BILAN = accumulation d 3 Conséquences : *Incidence (-) / activité photosynthétique végétaux + rendement plantes ( orge + avoine) ; * Dommages écosystèmes marins: phytoplancton= base chaîne alimentaire, À terme : populations poissons. * processus chimiques dans les basses couches de l'atmosphère qui + la production de l 3 troposphérique. 2. Effets sur l homme : 2.1 Effets sur la santé 2.2 Impacts économiques Effets sur la santé Effets directs * Asthme et autres maladies respiratoires : irritations laryngée, allergies, bronchiolite, capacité ventilatoire, emphysème, fibrose (amiante + silice) Crises cardiaques, accidents cérébro-vasculaires et autres maladies cardiaques Effets dus à l augmentation de l exposition aux rayons ultraviolets Cancer de la peau Cataractes Perturbations de la fonction immunitaire 6

7 Lutte contre pollution implique mise en œuvre plans d action : VI. CNCLUSIN -Sommet de la terre à Rio de Janeiro. -Protocole de Kyoto : est entré en vigueur en 02/05. - Surveillance de la qualité d air Indice Qualificatif S2 N2 3 PS 1 Très bon Très bon Bon Bon Moyen Médiocre Médiocre Mauvais Mauvais Calcul de l indice global de la qualité d air Très mauvais >= 500 >= 400 >= 240 >= 125 Des solutions!!! Gaz naturel en remplacement du charbon et du pétrole L énergie éolienne véhicules plus légers moteurs plus efficaces Utilisation du vélo 7