- Gaz à effet de serre : CO₂, CH₄, N₂O, provoquant le réchauffement climatique
- Oxydes d'azote (NOₓ) : Responsables des pluies acides et photochimie
- Particules fines (PM₂.₅, PM₁₀) : Pénétration profonde dans les poumons
- Oxydes de soufre (SOₓ) : Formation de pluies acides
Dioxyde de carbone (CO₂) : Principal gaz à effet de serre anthropique, produit par la combustion des combustibles fossiles.
- Combustion complète des hydrocarbures
- Réaction avec l'oxygène de l'air
- Production de CO₂ et H₂O
- Accumulation dans l'atmosphère
CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O
• Centrales électriques
• Véhicules automobiles
• Industries
• Chauffage résidentiel
Depuis l'ère industrielle, la concentration est passée de 280 ppm à plus de 410 ppm.
Le CO₂ absorbe le rayonnement infrarouge émis par la Terre, réchauffant l'atmosphère.
Le CO₂ est le principal gaz à effet de serre produit par la combustion des hydrocarbures.
• Stoechiométrie : 1 mol de CH₄ produit 1 mol de CO₂
• Accumulation : Le CO₂ persiste longtemps dans l'atmosphère
• Impact : Contribution significative au réchauffement climatique
Pluies acides : Précipitations avec un pH inférieur à 5.6, causées par la dissolution de gaz acides dans l'atmosphère.
Expliquer la formation des pluies acides à partir du dioxyde de soufre (SO₂).
• Combustion du charbon (contient du soufre)
• Industrie métallurgique
• Raffineries de pétrole
SO₂ + H₂O → H₂SO₃ (acide sulfureux)
SO₂ + ½O₂ → SO₃ (catalysé par les particules)
SO₃ + H₂O → H₂SO₄ (acide sulfurique)
• Acidification des cours d'eau
• Détérioration des bâtiments (calcaire)
• Domages aux forêts
• Désulfuration des fumées
• Utilisation de charbons moins sulfurés
• Développement des énergies renouvelables
Le SO₂ se transforme en acide sulfurique dans l'atmosphère, provoquant des pluies acides.
• Oxydation : SO₂ peut être oxydé en SO₃
• Solubilité : Les oxydes acides se dissolvent dans l'eau
• pH : Les pluies acides ont un pH < 5.6
Particules fines (PM₂.₅) : Particules atmosphériques de diamètre inférieur à 2.5 μm, pénétrant profondément dans les poumons.
Expliquer les effets des particules fines sur la santé humaine.
• Combustion incomplète des carburants
• Chauffage au bois
• Activités industrielles
• Usure des freins et pneus
Les particules de moins de 2.5 μm (PM₂.₅) peuvent traverser les barrières pulmonaires et entrer dans le sang.
• Maladies cardiovasculaires
• Problèmes respiratoires
• Cancer du poumon
• Mortalité prématurée
L'OMS recommande une concentration moyenne annuelle de PM₂.₅ inférieure à 5 μg/m³.
Les particules fines pénètrent profondément dans les poumons et causent des effets graves sur la santé.
• Taille : Plus petites = plus dangereuses
• Pénétration : PM₂.₅ atteint les alvéoles pulmonaires
• Effets : Systémiques et locaux
Effet de serre : Phénomène naturel amplifié par l'homme, consistant en la rétention de chaleur dans l'atmosphère par certains gaz.
Calculer l'augmentation de température due à l'augmentation de CO₂ de 280 ppm à 420 ppm.
ΔT = λ × ΔF
Où λ est la sensibilité climatique (~0.8 K/(W/m²))
Et ΔF = 5.35 × ln(C/C₀) (W/m²) est le forçage radiatif
ΔF = 5.35 × ln(420/280) = 5.35 × ln(1.5) = 5.35 × 0.405 = 2.17 W/m²
ΔT = 0.8 × 2.17 = 1.74 °C
Cette augmentation est une estimation basée sur des modèles climatiques simples. En réalité, de nombreux facteurs influencent le climat.
L'augmentation de CO₂ de 280 à 420 ppm correspond à une augmentation de température d'environ 1.74°C.
• Logarithmique : Le forçage dépend logarithmiquement de la concentration
• Amplification : Les rétroactions peuvent amplifier l'effet
• Modèles : Les calculs sont des estimations basées sur des modèles
Impact sur les écosystèmes : Modifications des habitats naturels, de la biodiversité et des cycles biogéochimiques dues aux polluants.
Expliquer les effets des polluants de combustion sur les écosystèmes forestiers.
Acidification des sols → lessivage des nutriments essentiels → stress des arbres
L'ozone formé par la photochimie des NOₓ et COV agresse les feuilles et réduit la photosynthèse.
Dépôt de métaux lourds et composés toxiques sur les feuilles, affectant les échanges gazeux.
Températures plus élevées → stress hydrique → migration des espèces → modifications de la composition des forêts
Les polluants de combustion affectent les forêts par acidification, oxydation et changement climatique.
• Accumulation : Les polluants s'accumulent dans les écosystèmes
• Interconnexion : Les impacts sont multiples et interconnectés
• Temps : Les effets peuvent prendre des années à se manifester
- Gaz à effet de serre : CO₂, CH₄, N₂O, HFCs
- Précurseurs d'ozone : CO, NOₓ, COV
- Aérosols : Particules en suspension
- Polluants toxiques : Benzène, CO, Pb
- Le CO₂ est le principal gaz à effet de serre
- Les particules fines pénètrent profondément dans les poumons
- Les pluies acides affectent les sols et les cours d'eau
- Les écosystèmes subissent des impacts multiples
- Les effets peuvent être à court ou long terme
- Les réactions de combustion produisent divers polluants selon les conditions
- La concentration des polluants dépend des sources et de la dispersion
- Les effets sur la santé dépendent de la dose et de la durée d'exposition
- Les écosystèmes sont des systèmes complexes sensibles aux perturbations
- La prévention est préférable à la réparation des dommages
