Cours 8 : Pollution atmosphérique

Question 1

Quand est-ce que les problèmes de pollution atmosphériques ont-il commencé?

Answer 1

Lorsque les gens ont essayé de se réchauffer en brûlant du bois et du charbon.

Question 2

Quand les problèmes de pollutions ce sont-ils aggravés?

Answer 2

Au cours de la révolution industrielle, lorsque les charbon est devenu le principal combustible pour les foyers et les industries

Question 3

Qu’est-ce que le smog?

Answer 3

• Combinaison de fumée et de brouillard
• Smog photochimique se formant en présence de lumière du soleil.
• L’ozone est son principal composant.

Question 4

Qu’est ce qu’un polluant atmosphérique?

Answer 4

Substance en suspension dans l’air (Solide, liquide ou gaz) dont les concentrations élevées peuvent menacer :
- La santé des personnes et des animaux
- Endommager la végétation et les structures
- Rendre un environnement donné toxique

Question 5

Quels sont les polluants atmosphérique primaire et secondaire? Quel est leur mécanisme de formation respectif?

Answer 5

1. Primaire: CO, SO2, NO, NO2, COV
2. Secondaire: O3
   - Les polluants primaires pénètrent directement dans l’atmosphère tandis que les polluants secondaires se forment lorsqu’une réaction chimique se produit entre un polluant primaire et un autre composant de l’air.

Question 6

Quel sont les caractéristiques du monoxyde de carbone (CO)? (4)

Answer 6

• Gaz incolore, inodore et toxique qui se forme lors de la combustion incomplète de carburants contenant du carbone
• 1/3 provient des véhicules routiers
• Rapidement éliminé de l’atmosphère par les micro-organismes présent dans le sol
• Même en petite quantité = dangeureux

Question 7

Pourquoi le CO est-il nocif pour l’humain?

Answer 7

L’hémoglobine humaine responsable de la captation de l’oxygène dans les poumons est plus réceptive au monoxyde de carbone qu’à l’oxygène.
Donc, si il y a trop de monoxyde de carbone dans l’air le cerveau sera privé d’oxygène. Ceci peut entrainer des maux de tête, de la fatigue, de la somnolence, voire la mort

Question 8

Quels sont les caractéristiques des matières particulaire (PM) / aérosols? (4)

Answer 8

1. Composant majeur du smog
2. Particules en suspension dans l’air sous forme liquide ou solide
3. Les PM existent en différentes tailles et les particules les plus préoccupante pour le santé humaine sont celle dont le diamètre est < 2,5
4. Polluant atmosphérique le plus visible

Question 9

Quel est la différence entre la formation de PM primaires et secondaire?

Answer 9

1. Les PM primaires sont émises directement dans l’atmosphère Ex: Cheminée, tuyau d’échappement, sols soufflées par le vent, circulation de véhicule sur un chemin de terre
2. Les PM secondaires sont formées dans l’atmosphère par une série de réactions chimiques et physiques impliquant des gaz tels que les SOX et les NOX

Question 10

Quelles sont les principales caractéristiques des composés organiques volatils (COV)? (3)

Answer 10

• Produits chimiques organiques qui se transforment facilement en vapeur dans des conditions atmosphériques normales
• Certains COV comme le benzène (Solvant industriel) et le benzoapyrène (Combustion du bois, tabagisme) sont connus pour être des agents cancérigènes.
• Bien que de nombreux COV ne soit pas dangereux, certains réagissent avec les oxydes d’azote en présence de lumière du soleil et produisent des polluants secondaires tel que l’ozone qui est dangereux pour la santé.

Question 11

Quels sont les sources d’émissions et les produits émis par les COV?

Answer 11

• Émis d’une large gamme de produits chimiques tel que les fumées provenant des peintures à base d’huile, des produits de nettoyage ménager, des solvants et essences ainsi que de certaines sources naturelles.
• Principales sources de COV d’origine humaine: extraction du pétrole et du gaz, utilisation de la peinture et des solvants, transport, combustion du bois de chauffage

Question 12

Comment est formé l’oxyde d’azote et quel sont les principales polluants azotés?

Answer 12

• Gaz qui se forme lorsqu’une partie de l’azote de l’air réagit avec l’oxygène pendant la combustion à haute température d’un combustible
• Dioxyde d’azote (NO2) et monoxyde d’azote (NO) qui ensemble font les NOX

Question 13

Quels est l’impact sur la santé humaine et l’environnement de la présence de concentrations élevées de l’oxyde d’azote? (3)

Answer 13

• Le NO2 dégage une forte odeur et peut être observé au-dessus des villes sous la forme d’une brume brunâtre.
• Contribuent à des problèmes cardiaques et pulmonaires, diminuant la résistance de l’organisme aux infections respiratoires et favorisant la propagation du cancer
• Rôle clé dans la production d’ozone et d’autres ingrédients du smog photochimique

Question 14

Quel est la principale caractéristique qui permettent de reconnaitre le dioxyde de soufre (SO2)?

Answer 14

Gaz incolore qui sent les allumettes brulées

Question 15

Quelle action humaine émet du SO2?

Answer 15

Le SO2 est émis lorsque les combustibles fossiles ou des matières premières contenant du soufre sont brûlés ou utilisés dans un processus industriel comme la fusion de minerais métallique ou la production d’énergie électrique.

Question 16

Quelles sont les principales sources d’émissions de SO2?

Answer 16

Centrales électriques
Appareils de chauffage
Fonderies
Raffineries de pétrole
Papeteries
Éruptions volcaniques

Question 17

Quels est l’impact des émissions de SO2 sur la santé humaine?

Answer 17

Problèmes respiratoires
Asthme
Bronchites
Emphysème

Question 18

Quels est l’impact des émissions de SO2 sur les plantes et la végétation?

Answer 18

Peut endommager certaines plantes en produisant des marques blanchies sur leurs feuilles et en réduisant leur production.

Question 19

Quels sont les 4 principaux polluants atmosphériques?

Answer 19

1. Matières particulaires
2. COV
3. Dioxyde d’azote (NO2)
4. Dioxyde de soufre (SO2)

Question 20

L’ozone de la troposphère est l’ingrédient principal du _______ .

Answer 20

Smog photochimique.

Question 21

Par quel processus est formé l’ozone troposphérique?

Answer 21

Grâce à une série de réactions chimiques impliquant des oxydes d’azote (NOX) et des hydrocarbures (COV)

Question 22

Comment la formation de l’ozone troposphérique est-elle possible?

Answer 22

Les hydrocarbures présent dans l’air pollué permettent aux concentrations d’ozone d’augmenter en empêchant l’oxyde nitrique (NO) de détruire l’ozone aussi rapidement qu’il se forme.

Question 23

Quels sont les risques d’une grande présence d’ozone troposphérique pour la santé humaine?

Answer 23

• Irrite les yeux et les muqueuses du système respiratoire, aggravant les maladies chroniques telle que l’asthme et la bronchite
• Même pour les personne en bonne santé, l’exposition à des quantités faible d’ozone pendant 6-7 heures durant des périodes d’exercices modérés peut réduire considérablement les fonctions pulmonaires
• Symptômes: Douleurs thoraciques, nausées, toux, congestion pulmonaire

Question 24

Quel est la limite entre la troposphère et la stratosphère?

Answer 24

Troposphère (0-10km)
Stratosphère (10-50 km)

Question 25

Comment est formé l’ozone stratosphérique?

Answer 25

Naturellement lorsque l’oxygène atomique O se combine à l’oxygène moléculaire O2 en présence d’une autre molécule.

Question 26

À quoi sert l’ozone stratosphérique?

Answer 26

Fournit un bouclier protecteur contre les rayons Ultraviolet nocifs du soleil.

Question 27

Quels sont les risques associés à une réduction de l’ozone stratosphérique?

Answer 27

• Augmentation du nombre de cancer
• Augmentation des cataractes oculaires et des coups de soleil
• Suppression du système immunitaire
• Impact négatif sur les cultures et les animaux
• Réduction de la croissance de phytoplancton
• Refroidissement de la stratosphère susceptible de modifier la configuration des vents stratosphériques

Question 28

Quel est le processus de destruction naturelle de l’ozone stratosphérique?

Answer 28

1. Absorption de rayonnements UV (O3 + UV = O2 + O)
2. Collisions avec d’autres atomes et molécules (O3 + O = 2O2)
3. Par combinaison de deux molécules d’ozone (O3+O3 = 3O2)
4. Le protoxyde d’azote (N2O), produit naturellement à la surface, se retrouve progressivement dans la stratosphère, où, au dessus de 25 km, l’énergie solaire en convertit une partie en NOX qui détruit la couche d’ozone
   NO + O3 = NO2 + O2
   NO2 + O = NO + O2
5. L’oxyde nitrique (NO) libéré à l’étape 2 est maintenant prêt à recommencer à détruire l’ozone

Question 29

Quel est l’effet de l’oxyde nitrique sur la couche d’ozone?

Answer 29

Une petite quantité d’oxyde nitrique peut détruire une grande quantité d’ozone

Question 30

Comment les activités humaines ont-elles un impact sur la quantité d’ozone présent dans la stratosphère?

Answer 30

L’utilisation de produits chimiques d’origines humaine, tels que les CFC, ont modifiés la quantité d’ozone stratosphérique en libérant du chlore qui détruit rapidement l’ozone.

Question 31

Pourquoi le chlore est-il nocif pour la couche d’ozone?

Answer 31

Une seule atome de chlore élimine jusqu’à 100 000 molécules d’ozone avant d’être mis hors service par combinaison avec d’autres substances

Question 32

En quoi consiste le protocole de Montréal signé en 1987?

Answer 32

• Calendrier de réductions des émissions de CFC et de composés bromés
• Permet une diminution des concentrations atmosphériques de la plupart des gaz destructeurs d’ozone

Question 33

Quels sont les substituts actuels des CFC?

Answer 33

HFCF ET HFC

Question 34

Quels sont les 2 principales causes de pollutions atmosphériques?

Answer 34

• Augmentation du nombre de déplacements en véhicules et d’autres activités polluantes malgré des lois plus stricte
• Regroupement importante des populations en milieu urbain

Question 35

Comment la vitesse du vent va influencer la dispersion des polluants?

Answer 35

Plus la vitesse du vent est élevé, plus les polluants vont se disperser rapidement

Question 36

Comment peut-on déterminé la stabilité de l’atmosphère?

Answer 36

• Par la façon dont la température de l’air varie avec l’altitude.
• Les particules d’airs s’élève et grossissent jusqu’à ce que sa température soit plus froide que celle de l’air environnant.
• Durant le jour, le gradient de température est plus chaud donc les polluants vont avoir tendance à ce réchauffer et se comprimer au sol.
• Durant la nuit, la surface du sol n’est plus chauffer par l’atmosphère, donc l’atmosphère en hauteur va être plus chaude que la surface terrestre ce qui va créer des inversions.

Question 37

Comment les polluants se comporte en après-midi lors de la présence d’un ciel dégagé et ensoleiller?

Answer 37

Durant l’après-midi, l’atmosphère est plus instable. Les polluants vont s’élever, se mélanger et se disperser sous le vent.

Question 38

Comment les polluants vont se comporter la nuit?

Answer 38

• La surface du sol ne va plus être chauffé par l’atmosphère donc l’atmosphère en hauteur va devenir plus chaude que la surface terrestre.
• Ce phénomène va créer une zone d’inversion.
• Les polluants provenant des cheminées plus basses vont être piégés dans la zone d’inversion.
• Les polluants des cheminées plus haute que la zone d’inversion vont s’élever et se disperser sous le vent.

Question 39

Si la température de l’air en surface devait augmenter, est-ce que la base de l’inversion va s’élever ou s’abaisse?

Answer 39

La base de l’inversion va s’élever

Question 40

Comment la modification de la hauteur de la base de l’inversion influencerait-elle la couche de mélange et la concentration des polluants?

Answer 40

Les polluants vont plus se dispersés et être donc moins mélanger

Question 41

À quel moment de la journée peut-on s’attendre à avoir la plus faible concentration de polluants?

Answer 41

En après-midi

Question 42

Qu’est-ce qu’une inversion de subsidence et comment est-elle formée?

Answer 42

• L’air au-dessus d’un anticyclone profond descend lentement et se réchauffe
• Va se comporter comme un couvercle sur les polluants qui se trouvent en dessous
• Peut persister pendant plusieurs jours
  -Associés à de grands évènements de pollutions atmosphérique

Question 43

Comment la topographie a-t-elle un impact sur les pollutions atmosphériques?

Answer 43

• La nuit, l’air froid et les polluants s’écoulent vers le bas et se déposent dans les vallées à basse altitude
• Les montagnes environnantes bloquent les vents dominants et augmente la concentration de polluants atmosphériques

Question 44

Quel est le mécanisme prédominant d’élimination de la pollution atmosphérique?

Answer 44

Les cristaux de glaces et les gouttelettes de nuages utilisent les particules polluantes comme noyaux ce qui permet d’éliminer un grand nombre de particules dans l’air.

Question 45

Quels sont les 7 ingrédients pour un grave épisode de pollution atmosphérique?

Answer 45

1. Nombreuses sources de pollution
2. Zone de haute pression profonde qui devient stationnaire au-dessus d’une région
3. Vents de surface faibles qui sont incapable de disperser les polluants
4. Forte inversion de subsidence produite par l’affaissement de l’air en altitude.
5. Vallée où les polluants s’accumulent
6. Un ciel clair qui, lors du refroidissement nocturne par rayonnement va produire une inversion de surface, et entrainer une accumulation importante des polluants près du sol.
7. Pour le smog photochimique, un rayonnement UV suffisant pour produire des polluants secondaires tel que l’ozone.

Question 46

Quels sont les causes des hausses de chaleur dans les zones urbaines?

Answer 46

• Moins de végétation au sol = moins de refroidissement par évapotranspiration
• Émissions importantes de chaleur par les véhicules, les usines
• Les hauts murs de la villes ne permettent pas au rayonnement infrarouge de s’échapper

Question 47

Quand est-ce que les îlots de chaleur sont les plus importants en ville?

Answer 47

• La nuit : Lorsque les rayons UV ne compensent plus
• En hiver: Lorsque les nuits sont plus longues et qu’il y a plus de chaleur générée dans la ville
• Lorsque la zone est dominée par une zone de haute pression avec des vents légers, un ciel dégager et un air moins humide.

Question 48

Comment la pollution atmosphérique est-elle influencer par les îlots de chaleur?

Answer 48

• Lorsqu’il y a des îlots de chaleur prononcés, surtout lors d’une nuit claire et calme, une zone de basse pression thermique peut se former au-dessus des zones urbaines. (Création d’une zone d’inversion)
• Si une légère brise souffle de la campagne vers la ville et que les zones industrielles sont en périphérie de la ville, un phénomène de convection va transporté les polluants au cœur de la ville.
• Un tel phénomène est plus susceptible d’augmenter la pollution de l’air si une inversion empêche le mélange vertical et la dispersion.