Elodie GAUDRIN Thomas JAYLET
BERGE Arberesha JUPOLLI Matthieu LEJARS
Nina MODÉ Alicia MONNAY Mélanie
VANDEN MAAGDENBERG
L’environnement et la santé sont au centre des préoccupations actuelles de
nos sociétés, l’objectif étant de développer un environnement plus salubre
favorisant une vie plus saine.
La pollution est le principal facteur à l’origine des problèmes
environnementaux, ces derniers représentants eux même un risque majeur pour la
santé.
Les polluants sont nombreux, on retrouve entre autres des gaz provenant
souvent de l’activité humaine : installations de chauffage, utilisation de la
voiture, combustion de ressources fossiles, activités industrielles (qui
représentent une part conséquente des émetteurs de gaz polluants).
Ces gaz sont par exemple responsables de pluies acides et de problèmes
respiratoires.
Parmi eux, on retrouve notamment les oxydes d’azote (NOx) et le
dioxyde de soufre (SO2).
Qu’en est-il de leurs impacts sur notre santé et sur l’environnement ?
Tout d’abord d’où proviennent
ces gaz ?
(1)Le dioxyde de soufre (SO2) est composé d’un
atome de soufre et de deux atomes d’hydrogène. C’est un gaz incolore qui dégage
une odeur étouffante.
Une grande
quantité de ce gaz est retrouvée dans les zones industrielles, particulièrement
autour des centrales qui produisent de l’énergie à partir de combustibles
soufrés comme le fioul, le pétrole ou le charbon. Elles rejettent à elles
seules plus de 50% du dioxyde de soufre retrouvé dans l’atmosphère(2).
Cette libération va se faire lors de la combustion, pendant laquelle le soufre
va être oxydé en SO2 (S + O2 → SO2).
A plus
petite échelle, il est également libéré par les entreprises, où même par chacun
d’entre nous (chauffage au charbon, au fioul...).
La
production de SO2 peut aussi se faire lors d’éruptions volcaniques
où des gaz riches en soufre sont émis.
(3)Les oxydes d’azote (appelés NOx en chimie
de l’environnement) regroupent deux gaz : le monoxyde d’azote (NO) et le
dioxyde d’azote (NO2). Les oxydes d’azote se composent d’atomes
d’oxygène et d’atomes d’azote. Il s’agit de gaz généralement incolores mais
pouvant avoir une couleur légèrement brune (dans le cas du NO2).
On les
retrouve majoritairement en milieu urbain en raison du trafic routier et dans
les zones industrielles, à proximité des centrales thermiques et de chauffage.
Les concentrations les plus fortes sont recensées à Paris, Marseille, Lyon et
dans la vallée du Rhône (d’après le ministère de l’environnement, de l’énergie
et de la mer).
Il faut
savoir que de nos jours la Chine tient une place centrale dans l'émission
d’oxydes d’azote.
Le NO,
principalement issu de la circulation routière et rejeté par les pots
d’échappements, se transforme en NO2 dans l’environnement par une
réaction d’oxydation. Le NO2 de l’atmosphère (à 90% un polluant
secondaire(4)) redevient à son tour du NO suite à l’action de la
lumière du soleil qui rompt la liaison O-O du NO2. On parle donc de
cycles des oxydes d’azote. Néanmoins, des éléments naturels contribuent eux
aussi à la production de NOx. On pense par exemple aux incendies ou aux gaz
émis au niveau des zones volcaniques.
Leur
production est principalement liée aux phénomènes de combustion comme par
exemple la combustion à haute température de combustibles fossiles (charbon,
fioul, essence).
Trois
mécanismes mènent à la production d’oxydes d’azote :
- la
combinaison de l’azote de l’air et de l’oxygène au cours d’une combustion, on
parle de NOx thermiques,
-
l’oxydation de l’azote, ce sont les NOx combustibles,
- la combinaison
à plus basse température d’hydrocarbures et de l’azote de l’air avec l’oxygène
de l’air.
(cf. Tableau
récapitulatif des origines et des réglementations françaises de l’émission
d’oxydes d’azote et de dioxyde de soufre.)
Les oxydes
d’azote et dioxyde de soufre possèdent donc des origines communes. Leurs effets
sont eux aussi similaires : ils sont généralement néfastes aussi bien pour la
santé des populations que pour l’environnement. Néanmoins, des normes visent à
protéger les habitants d’un taux trop élevé de ces gaz dans l’air, en
déterminant les taux raisonnables.
Depuis la
loi sur l’air de 1996, il existe des associations de surveillance de la qualité
de l’air qui réalisent des mesures quarts horaires et horaires.
Le but de
ces associations comme AIR PARIF (association de la qualité de l’air en
Ile-de-France), Air PACA (association de la qualité de l’air en Provence Alpes
Côtes d’Azur) est de surveiller les taux d’émission, de prévoir les pics de
pollutions et d’informer la population.
Actuellement,
on ne retrouve quasiment plus de dioxyde de soufre dans l’air (diminution de 75 % entre 2000 et 2015(5)).
Mais il existe encore quelques pics de pollution aux SO2, surtout
lorsque les conditions climatiques sont défavorables (période hivernale du fait
de l’utilisation du chauffage, absence de vent, inversion de températures) à la dispersion de ce polluant. Cela a
été le cas en 2007 et une procédure d’infraction contre la France et en
particulier contre Paris a été ouverte par la Commission européenne pour
non-respect des normes SO2.
Cependant, le problème concerne plus les oxydes d’azote qui sont encore
largement retrouvés dans l’atmosphère. Pour preuve, le NO2 est le seul gaz ayant donné lieu à
des « alertes ». De plus, la France a déjà été amendée
plusieurs fois par la communauté européenne pour non-respect des normes (la
dernière alerte pour dépassement de seuil datant de 1997). En 2015, 8,4% des stations de mesures ont relevé des valeurs
de NO2 au-delà des normes acceptées et seul 8,5% des lieux concernés
ont mis en place des mesures correctives(6) .
Néanmoins, depuis 1950 et de
façon plus marquée depuis les années 2000, la quantité de NOx dans
l’air est en diminution.
A la suite
des derniers pics de pollutions, plusieurs mesures ont été prises, notamment la
circulation alternée dans les grandes agglomérations ou encore la mise en place
de vignettes.
De nouvelles
technologies apparaissent afin de limiter les émissions de ces gaz. Dans
l’industrie, certaines centrales sont maintenant équipées de systèmes de
désulfuration. Dans le domaine
automobile, les véhicules utilisent des combustibles désulfurés et avec une
quantité d’azote limitée. Malgré tout, cela n’empêche pas les dérives comme
récemment lors du scandale Volkswagen où les voitures de cette marque
dépassaient largement la limite des seuils de pollution en ce qui concerne les
oxydes d’azote. Suite à ces dérives, le gouvernement a mis en place une
commission indépendante chargée de tester aléatoirement certains véhicules. Des
réflexions quant à l’utilisation de la voiture sont actuellement en cours.
La
détermination du taux d’émission d’oxydes d’azote repose sur le principe de
chimiluminescence.
Il s’agit de
la mesure du rayonnement émis par l’association entre l’ozone et le NO (tout le
NO2 est converti en NO) selon l’équation suivante :
2(NO) + 2(O3) → 2(NO2) +
2(O2) +2hn
Le NO2 ainsi
produit passe par un état excité puis retourne à son état initial en émettant
un rayonnement lumineux.
L’intensité
de ce rayonnement mesurée par un photomultiplicateur est proportionnelle à la
quantité de NO émise.
Celui du
dioxyde de soufre est mesuré par fluorescence ultraviolet. Après avoir été
excité par des rayonnements ultraviolets, (SO2 + UV → SO2*)
les molécules se désexcitent en émettant un rayonnement UV (SO2*
→ SO2 + UV). Ce rayonnement est ensuite visualisé par un
photomultiplicateur qui permet de déterminer la concentration en SO2.
Ces normes
visent à protéger les habitants des effets potentiellement nocifs de ces gaz
sur leur santé et des retombées qu’il peut aussi y avoir sur l’environnement.
Il faut
savoir que les oxydes d’azote sont présents dans l’environnement à des
concentrations entre 1 pour 106 et 1 pour 109 et le
dioxyde de soufre à une concentration encore plus faible(7).
Cependant, elles varient dans le temps et dans l’espace. En effet, à proximité
d’une zone urbaine où le trafic routier et l’activité industrielle sont
importants, les concentrations sont multipliées par deux comparées à celles du
milieu rural.
Aux
concentrations communément présentes dans l’air, ces gaz sont non toxiques pour l’homme. Mais à des concentrations
élevées, ils s’avèrent néfastes pour notre santé. Les personnes les plus
fragiles comme les adultes de plus de soixante-cinq ans où les jeunes enfants
sont particulièrement touchés par les effets nocifs de ces gaz.
Les
particules les plus fines ont l’inconvénient de pouvoir se fixer sur le sang et
de pénétrer profondément dans les voies respiratoires ; ce qui va
entraîner une irritation ainsi qu’une dégradation de la respiration, une
hyperréactivité des bronches chez les asthmatiques (des crises plus fréquentes
mais aussi plus graves), une augmentation de la sensibilité des bronches aux
infections microbiennes chez les enfants (favorise les infections pulmonaires
infantiles) et des effets irritants pour les yeux et la peau. De plus, le
dioxyde de soufre possède des effets corrosifs qui peuvent conduire à des
brûlures ou des ulcères.
Mais ces gaz
possèdent des effets bien plus importants que des irritations ou des brûlures :
ils jouent un rôle sur notre espérance de vie. En effet, une exposition
quotidienne aux NOx ainsi qu’au SO2 provoque des effets à long terme
sur les fonctions pulmonaires. Des cas de décès ont pu être directement liés à
cette exposition
Le principal
effet connu de la pollution atmosphérique par les oxydes d’azote sur
l’environnement est l’effet de serre.
Il s’agit
dans un premier temps de définir cette notion : l’effet de serre est le
processus par lequel le rayonnement solaire est en partie retenu sur Terre. Il
permet le maintien d’une température favorable à la vie (sans effet de serre la
température terrestre serait inférieure à 0). Cependant, l’activité humaine a
déréglé ce phénomène qui se faisait naturellement, de telle manière que
cet effet de serre a maintenant tendance à s’emballer. Les conséquences ? Un
réchauffement climatique global qui entraîne la fonte des glaces, la hausse du
niveau de la mer et autres catastrophes climatiques peu réjouissantes.
Quel est
alors l’impact des oxydes d’azote ? Leur émission entraîne la formation
d’oxydants qui sont dits “photochimiques” sous l’effet des UV. La pollution
photochimique rassemble en général tous les composés responsables de l'émission
d’ozone (O3). Ce phénomène est responsable des pics de pollution à
l’ozone étant donné qu’il a lieu au niveau de la basse atmosphère (soit à moins
de 10 km d’altitude).
Les oxydes
d’azote interviennent dans le processus de formation de l’ozone sous l’effet du
rayonnement solaire et contribuent à la formation des particules PM10 (de
diamètre inférieur à 10 mm) et PM2,5 (de diamètre inférieur à 2,5 mm).(8)
Ils concourent
aussi, avec le dioxyde de soufre, à d’autres effets sur l’environnement. Ainsi,
en présence d’eau ou d’air humide, le dioxyde de soufre va se transformer en
acide sulfureux (H2SO3) et sulfurique (H2SO4)
et les oxydes d’azote en acide nitrique (HNO3); induisant la formation de pluies acides qui vont
détériorer les sols, la végétation, les pierres ainsi que les monuments. Ces
différents oxydes vont aussi contribuer à l’acidification de l’eau, qui peut
aussi modifier les conditions de vie des animaux aquatiques.
De plus, la libération de dioxyde de
soufre peut aussi causer une baisse notable de la température. En effet, ces
phénomènes ont déjà été observés lors d’éruptions volcaniques importantes, au
cours desquelles la grande quantité de SO2 éjectée dans la
stratosphère se mélange avec l’eau présente sous forme de vapeur dans
l’atmosphère. Cela va conduire à la formation d’acide sulfurique retrouvé sous
forme d’aérosols, qui vont absorber puis réfléchir les rayons émis par le
soleil vers l’espace. Cela va amener un réchauffement de la stratosphère,
entrainant une réduction de l’énergie reçue sur la surface de la terre et donc
un abaissement de la température qui peut durer plusieurs années après
l’éruption.
(cf. Schéma du cycle de
transformation des gaz émis en zone urbaine.)
En
conclusion, les conséquences de ces gaz, directement émis par la combustion de
matières fossiles, sont donc non négligeables.
Ainsi, en
matière de santé, ces polluants sont reconnus pour pénétrer les voies
respiratoires et constituer une gêne majeure pour les personnes fragiles.
Quant aux
effets sur l’environnement, les pluies acides, les pics de pollution et le
réchauffement climatique parlent d’eux-mêmes : il est nécessaire de réguler ces
émissions (puisqu’il est pour le moment impossible de les supprimer
totalement). Pour cela, des normes existent. Elles permettent de définir un
cadre dans lequel l'émission de ces gaz ne représente pas un risque majeur pour
notre santé. Cependant, la diminution d’émission des gaz polluants représente
le défi à venir. Il faut repenser la mobilité à partir de projets comme celui
du Grand Paris ou avec des mesures éco-citoyennes telles que le covoiturage,
afin de limiter l’utilisation de la voiture, principal émetteur du dioxyde
d’azote et des oxydes de soufre.
(1)ACTU ENVIRONNEMENT.COM. [n.d]. Dictionnaire environnement :
définition : dioxyde de souffre (SO2).
https://www.actuenvironnement.com/ae/dictionnaire_environnement/definition/dioxyde_de_soufre_s02.php4.[Page
consultée le 26/02/2017].
(3)ACTU ENVIRONNEMENT.COM. [n.d]. Dictionnaire environnement :
définition : oxyde d’azote (NOx). https://www.actuenvironnement.com/ae/dictionnaire_environnement/definition/oxyde_d_azote_nox.php4.[Page
consultée le 26/02/2017].
(2)(6)(7)(8)AIRPARIF. [n.d]. Les directives européennes.
https://www.airparif.asso.fr/reglementation/normes-europeennes.[Page consultée
le 14/03/2017].
INRS. [n.d]. Dioxyde de soufre : Fiche
toxicologique n° 4. http://www.inrs.fr/publications/bdd/fichetox/fiche.html?refINRS=FICHETOX_41.[Page
consultée le 26/02/2017].
LE FIGARO. [n.d]. Actualité santé : Dioxydes de soufre.
http://sante.lefigaro.fr/mieux-etre/environnement/dioxyde-soufre/quest-ce-que-cest.[Page
consultée le 26/02/2017].
LE FIGARO. [n.d]. Dioxyde de soufre : quels effets.
http://sante.lefigaro.fr/mieux-etre/environnement/dioxyde-soufre/quels-effets.[Page
consultée le 26/02/2017].
LOUME, L. (29/10/2015). Sciences et Avenir : Les oxydes d'azote
émis par les voitures sont-ils dangereux pour la santé ?
https://www.sciencesetavenir.fr/sante/les-oxydes-d-azote-emis-par-les-voitures-sont-ils-dangereux-pour-la-sante_29569.[Page
consultée le 14/03/2017].
(4)MOREAU, S. (30/12/2016).
Ministère de l’Environnement, de
l'Énergie et de la Mer : La pollution de l’air par les oxydes d’azote (NOx).
http://www.statistiques.developpement-durable.gouv.fr/lessentiel/ar/227/1101/pollution-lair-oxydes-dazote.html.[Page
consultée le 25/02/2017].
(5)RESPIRE. [n.d]. La
pollution de l’air: première préoccupation environnementale des français. http://www.respire-asso.org/tag/air/.
[Page consultée le 26/02/2017].