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Sources et effets

Les différentes sources de pollution

Les sources de pollution sont nombreuses et variées. ATMO Grand Est a pour tâche de réaliser un inventaire des émissions de polluants sur le territoire de la région Grand Est. Ce document recense de la manière la plus exhaustive possible les sources de pollution qui existent à cette échelle et estime la quantité théorique de polluants émis par chacune d’entre elles.

 

Grâce à ce travail, il est possible de bien connaître les très nombreuses sources de pollution qui existent et les substances également très nombreuses qui sont émises dans l’atmosphère. Ces substances peuvent venir de sources naturelles, comme l’activité volcanique, ou résulter des activités humaines. Cette pollution anthropique est naturellement plus importante aux abords des zones densément peuplées, comme les zones urbaines. Les concentrations de polluants plus élevées sont également liées aux zones industrielles et aux axes routiers.

 

Globalement, on peut retenir quatre grands secteurs émetteurs.

Les transports

Dans ce secteur, on prend en considération les émissions de polluants inhérentes non seulement au transport routier, mais également aux transports aérien, ferroviaire, maritime ou fluvial.

Ces émissions de polluants sont le fait de la combustion des énergies fossiles, mais aussi de l’abrasion des pièces mécaniques, entre elles ou avec les supports avec lesquelles elles sont en contact, comme la route.

 

Le secteur des transports fait l’objet d’une attention toute particulière des autorités nationales et européennes qui imposent des normes d’émissions toujours plus exigeantes. Les constructeurs ont donc adopté des démarches de recherche-développement vertueuses et produisent des véhicules toujours plus performants d'un point de vue environnemental. Les émissions liées au transport diminuent donc depuis une quinzaine d’années. Toutefois, ces résultats ont longtemps été contrebalancés par une croissance continue du trafic, dans le domaine du transport routier notamment. 

Les secteurs résidentiels et tertiaires

Les lieux où nous vivons et où nous travaillons sont également d’importants émetteurs de polluants. En effet, le secteur du bâtiment (résidentiel-tertiaire) pèse pour 38 % de la consommation énergétique du Grand Est. Or il existe un lien immédiat entre la production, la consommation d’énergie et les émissions de polluants atmosphériques.

 

Ainsi, la combustion d’énergies fossiles (charbon ou fioul) ou de biomasse (bois par exemple) génèrent des gaz à effets de serre et/ou des particules fines.

On sous-estime souvent l’impact de la combustion de bois de chauffage sur l’environnement. Ce type de chauffage émet certes peu de GES, mais il peut émettre de nombreuses particules et composés toxiques qui nuisent à la santé de la population.

 

Dans ce domaine, il faut également considérer la pollution de l’air intérieur.

L’industrie

Historiquement, l’industrie a été l’un des grands émetteurs de polluants atmosphériques. Toutefois, les contraintes législatives qui ont vu le jour depuis une quarantaine d’années ont incité les industriels à accomplir des efforts considérables pour limiter leurs émissions.

Certaines activités, telles que les cimenteries, la métallurgie, les usines d’incinération ou les centrales à charbon, sont d’ailleurs soumises à autorisation et à déclaration annuelle de leurs émissions.

Les industriels ont employé de nombreux procédés (dépollution, innovation, etc.) pour parvenir à répondre aux contraintes réglementaires. Les baisses observées peuvent aussi être fortement corrélées à une baisse de l’activité, qui fait suite à la crise économique et à la tertiarisation de l’économie française.

L'agriculture

Comme d’autres secteurs d’activité, l’agriculture est une source de pollution atmosphérique. Elle participe aux émissions vers l’atmosphère de composés azotés, notamment l’ammoniac (NH3) et les oxydes d’azote (NOx), de méthane, de particules et de pesticides. Ces émissions sont liées aux pratiques d’élevage (bâtiments, stockage, épandage, etc.) et aux pratiques culturales (préparation du sol, fertilisation, récolte, etc.).

 

Dans le Grand Est, l’agriculture contribue à 96 % des émissions d’ammoniac, 7 % des émissions d’oxydes d’azote liées à l’utilisation d’engins agricoles, 32 % des émissions de particules PM10 et 17 % des émissions de particules PM2.5 (de diamètre inférieur à 2,5 μm).

 

À l’échelle nationale, les émissions de pesticides ne sont pas quantifiées. Néanmoins, leur présence dans l’atmosphère est avérée, tant dans les zones rurales que dans les espaces urbains. L’agriculture utilise 91% des pesticides vendus en France ; l’arboriculture et la viticulture sont des secteurs fortement consommateurs pour les surfaces concernées.

 

Les différents polluants et leurs effets

 

Les composés organiques volatils (COV)

Les COV regroupent :

-les Hydrocarbures Aromatiques Monocycliques (HAM), composés organiques principalement volatils tels que le benzène, le toluène, les xylènes etc. ;

-certains Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP), sous forme gazeuse et particulaire comme le benzo(a)pyrène ;

-les aldéhydes, etc.

 

Les composés organiques volatils entrent dans la composition des carburants mais aussi de nombreux produits courants : peintures, encres, colles, détachants, cosmétiques, solvants etc. pour des usages ménagers, professionnels ou industriels. Leur présence dans l’air intérieur peut être aussi importante. Ils sont émis lors de la combustion de carburants (notamment dans les gaz d’échappement) ou par évaporation lors de leur fabrication, de leur stockage ou de leur utilisation. Les COV sont émis également par le milieu naturel (végétation méditerranéenne, forêts) et certaines aires cultivées. Pour le benzène, composé reconnu comme étant cancérigène, les émissions les plus importantes sont issues du secteur résidentiel. Viennent ensuite les secteurs des transports routiers et de l’industrie.

 

Les composés organiques volatils jouent un rôle majeur dans le mécanisme complexe de la formation de l’ozone troposphérique. Ils interviennent également dans le processus d’effet de serre et du trou d’ozone stratosphérique.

 

DIOXYDE D’AZOTE

>ORIGINES

Le monoxyde d’azote se forme principalement par combinaison de l’azote N2 et de l’oxygène O2 atmosphériques lors des combustions à haute température. Ce polluant est émis par les installations de chauffage des locaux, les centrales thermiques de production électrique, les usines d’incinération et les automobiles. Le monoxyde d’azote est rapidement transformé en dioxyde d’azote par réactions avec d’autres oxydants de l’air. Il se rencontre également à l’intérieur des locaux (appareils au gaz : gazinières, chauffe-eau…). Le pot catalytique a permis, depuis 1993, une baisse des émissions des véhicules à essence.

 

A l’échelle planétaire, les orages, les éruptions volcaniques et les activités bactériennes produisent de très grandes quantités d’oxydes d’azote. Dans l’atmosphère, le dioxyde d’azote peut se transformer en acide nitrique qui retombe au sol et sur la végétation. Cet acide contribue, en association avec d’autres polluants, à l’acidification et à l’appauvrissement des milieux naturels. Les oxydes d’azote ont un rôle précurseur dans la formation d’ozone dans la basse atmosphère.

En raison de leurs origines, les oxydes d’azote sont présents dans l’atmosphère des villes et des zones industrielles.

DIOXYDE DE SOUFRE

Le dioxyde de soufre (SO2) est un gaz incolore qui dégage une odeur âcre et piquante. C’est l’un des premiers polluants identifiés.

Il provient principalement de procédés de combustion utilisant des combustibles fossiles soufrés (fiouls industriels et domestiques, diesel, charbon). D’autres procédés industriels tels que le raffinage des hydrocarbures, la fabrication de la pâte à papier, de l’acide sulfurique, de matériaux réfractaires, de tuiles, de briques, sont des émetteurs de SO2. Dans certaines régions de la planète, les éruptions volcaniques représentent une part très importante des rejets de dioxyde de soufre. Depuis une vingtaine d’années, les émissions européennes de SO2 sont en baisse. La diminution de combustibles fossiles et l’utilisation croissante de combustibles à basse teneur en soufre et de l’énergie nucléaire ont largement contribué à cette baisse des rejets de SO2.

Le dioxyde de soufre est un polluant des zones industrielles. En France, l’atmosphère présente, en général, des teneurs moyennes en dioxyde de soufre inférieures à 5 µg/m3. Toutefois, dans les régions situées sous les vents d’établissements industriels émetteurs, des taux de pollution soufrée plus élevés peuvent-être mesurés.

En milieu urbain, les concentrations en dioxyde de soufre sont plus élevées en automne et en hiver. A ces saisons de l’année, les émissions soufrées des chauffages utilisant des combustibles fossiles sont plus grandes et la dispersion atmosphérique des polluants est souvent limitée.

Dans l’atmosphère, le dioxyde de soufre se transforme principalement en acide sulfurique, qui se dépose sur la végétation et sur le sol. Ceci a pour conséquence de contribuer à l’acidification et l’appauvrissement des milieux naturels. Il participe également à la détérioration des matériaux utilisés dans la construction des bâtiments (pierre, métaux).

MÉTAUX LOURDS

Les métaux lourds sont présents sous forme de traces dans l’atmosphère. Les métaux toxiques sont principalement sous forme particulaire inhalable, ce qui leur permet d’une part d’être transportés sur de longues distances, et d’autre part de pénétrer dans les voies respiratoires des organismes vivants. Ils proviennent essentiellement de charbons, pétrole, de l’industrie des métaux et du traitement des déchets, ainsi que d’autres process industriels.

 

-Plomb : il était principalement émis par le trafic routier jusqu’à l’interdiction de l’essence plombée au 1er janvier 2000. Les autres sources d’émissions de plomb sont le traitement des minerais et des métaux, les installations de combustions utilisant des combustibles fossiles ou leurs dérivés, la première et la seconde fusion du plomb (fabrication de batteries électriques), la fabrication de certains verres (cristal), etc.

 

-Cadmium : il provient principalement de l’incinération des déchets et de procédés industriels tels que la métallurgie.

 

-Nickel : les émissions proviennent essentiellement de la combustion de fioul et de charbon mais aussi de raffinage du pétrole, de l’incinération des déchets et de la production d’aciers spéciaux.

 

-Arsenic : il provient des combustibles minéraux solides, du fioul lourd et de l’utilisation de certaines matières premières.

 

Les métaux toxiques contaminent les sols et les aliments. Ils s’accumulent dans les organismes vivants et perturbent les équilibres et mécanismes biologiques. A noter que certains lichens ou mousses sont couramment utilisés pour surveiller les métaux dans l’environnement et servent de « bio-indicateurs ».

MONOXYDE DE CARBONE

Le monoxyde de carbone (CO) est un gaz incolore et inodore, donc il est difficilement décelable. Il est produit par la combustion incomplète de matières organiques (gaz, charbon, fioul, carburants, bois). Des concentrations importantes peuvent ainsi être rencontrées lorsque le moteur d’un véhicule tourne au ralenti dans un espace clos (garage) ou en cas d’embouteillage dans des espaces couverts tels que les tunnels. Le mauvais fonctionnement d’un appareil de chauffage domestique peut également être à l’origine de teneurs élevées en CO dans les habitations.

 

Le monoxyde de carbone se fixe à la place de l’oxygène sur l’hémoglobine du sang, conduisant à un manque d’oxygénation du système nerveux, du cœur, des vaisseaux sanguins. Une exposition prolongée peut entraîner un coma voire la mort.

 

Par ailleurs, le monoxyde de carbone participe aux mécanismes de formation de l’ozone troposphérique, il se transforme en dioxyde de carbone et contribue ainsi à l’effet de serre.

 

OZONE

L'ozone est un composé rare dans l'atmosphère et 90 % est concentré dans « la couche d'ozone » entre 10 et 50 km, dans la stratosphère. Ce « bon » ozone de la stratosphère est bénéfique en absorbant le rayonnement ultraviolet du soleil.

 

Le reste de l’ozone, l’ozone troposphérique, se trouve au niveau du sol. Ce « mauvais » ozone n’est pas rejeté directement dans l’air ; il s’agit d’un polluant secondaire qui résulte de transformations chimiques sous l’effet du rayonnement solaire et de polluants primaires tels que les oxydes d’azote et les composés organiques volatils. Il s’agit d’un polluant estival : les concentrations en ozone sont généralement plus élevées au printemps et en été, lorsque les conditions météorologiques présentent un fort ensoleillement et des températures élevées.

 

Depuis le début du vingtième siècle, les niveaux d’ozone troposphérique ont été multipliés par quatre dans l’hémisphère nord. Ce polluant se rencontre en milieu urbain, périurbain, mais aussi dans les zones rurales.

 

L’ozone troposphériques a des conséquences sur la santé humaine et de la végétation.

Une exposition de quelques heures à des concentrations d’ozone supérieures à 80 µg/m3 suffit à provoquer l’apparition de nécroses sur les feuilles des plantes les plus sensibles.

 

Au niveau physiologique, l’ozone altère les mécanismes de la photosynthèse et de la respiration, diminuant ainsi l’assimilation carbonée de la plante.

 

PARTICULES

Les particules en suspension sont constituées de substances solides et/ou liquides présentant une vitesse de chute négligeable. Minérales ou organiques, composées de matières vivantes (pollens etc.) ou non, grosses ou fines, les particules en suspension constituent un ensemble extrêmement hétérogène de polluants dont la taille varie de quelques dixièmes de nanomètres à une centaine de micromètres.

 

Elles ont, d’une part, une origine naturelle (embruns océaniques, éruptions volcaniques, érosion éolienne des sols, feux de forêts). Elles proviennent également des installations de chauffage domestique et urbain, des activités industrielles (centrales électriques, usines d’incinération), des transports (notamment véhicule diesel). Elles sont également émises par les activités agricoles.

 

En raison de ses origines, la pollution atmosphérique par les particules en suspension concerne particulièrement les zones urbaines et industrielles. Les taux atmosphériques de particules en suspension sont plus élevés en automne et en hiver. Pendant ces périodes, les rejets de poussières dus aux chauffages à base de combustibles fossiles sont plus importants et les conditions météorologiques sont moins favorables à la dispersion des polluants, notamment dans le cas d’inversion de températures.

 

Les particules en suspension interviennent dans le cycle de l’eau, en particulier la formation des nuages, des brouillards et des précipitations. Ces polluants peuvent influencer le climat en absorbant ou en diffusant le rayonnement solaire. Lorsqu’elles se déposent, elles contribuent à la dégradation des bâtiments ; accumulées sur les feuilles des végétaux, elles peuvent entraver la photosynthèse.