Présentation
Auteur(s)
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Gérard TOUPANCE : Professeur émérite Université de Paris XII
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Alain PERSON : Ingénieur hygiéniste Laboratoire d’hygiène de la Ville de Paris
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Lire l’articleINTRODUCTION
La vie est, par nature, un processus hors d’équilibre. Aussi, pour maintenir leur structure, les êtres vivants doivent-ils consommer de l’énergie et le résultat est que tout être vivant se nourrit et excrète : il prélève des matériaux dans l’environnement et rejette des déchets. La vie, par son existence même, induit donc nécessairement une perturbation de l’environnement. L’homme n’échappe évidemment pas à la règle et il est donc vain d’imaginer une société où l’homme ne modifierait pas le milieu : à partir du moment où l’on vit, on accepte de le perturber.
En fait, le défi est de limiter au maximum les conséquences fâcheuses sur les êtres humains et d’éviter de mettre en péril les formes de vie que la Nature a mis plus d’un milliard d’années à créer.
En s’inspirant de la définition donnée par le Conseil international de la Langue française pour le concept de nuisance, on dira qu’« il y a pollution lorsque le milieu contient des substances qui comportent un risque notable pour la santé et le bien-être de l’homme, ou qui peuvent atteindre indirectement celui-ci par leurs répercussions sur son patrimoine naturel, culturel ou économique ».
La pollution se définit donc par la nature de la substance concernée, par le milieu dans lequel celle-ci peut devenir nuisible, et par ses effets sur l’homme et le milieu. Un composé donné peut en effet être totalement inerte (ou très bénéfique) dans un milieu donné et, au contraire, avoir de très graves conséquences dans un autre. C’est ainsi que les chlorofluorohydrocarbures (CFC) sont totalement inertes dans la basse atmosphère mais capables de détruire l’ozone dans la stratosphère ; de même, il n’y aurait pas de vie en dehors des océans sans l’ozone de la stratosphère (protection contre les rayonnements UV lointains du Soleil capables d’induire des mutations et des cancers), mais ce composé peut être tout à fait agressif dans la basse atmosphère ; enfin, le dioxyde de carbone est indispensable à la croissance des plantes mais l’accroissement de sa concentration dans l’atmosphère peut entraîner des changements climatiques très néfastes dans certaines régions.
Le champ de la mesure de la pollution atmosphérique est donc très vaste et nous avons dû le limiter. En outre, du point de vue métrologique, les protocoles de prélèvement et de mesure sont très différents selon que l’on s’intéresse aux polluants gazeux ou particulaires.
Cette série d’articles [P 4 030] traite en priorité :
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la mesure des polluants gazeux. La pollution particulaire en tant que telle ne fait pas partie de ce champ, mais sera cependant effleurée lorsque l’on traitera de polluants organiques à pression de vapeur moyenne à faible ou adsorbés à la surface de particules minérales ou de suies ;
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la pollution à l’échelle locale (la ville et son environnement). Cependant, ainsi qu’on l’a montré, nombre de situations de pollution débordent largement ces échelles de proximité et l’on est donc amené de plus en plus souvent à effectuer des mesures en région rurale ou même en site naturel, soit que ces régions sont influencées par des panaches urbains, soit qu’elles sont utilisées comme sites de référence auxquels on peut comparer les situations urbaines. Les particularités des mesures en de tels sites seront traitées. L’échelle stratosphérique ne sera pas abordée.
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Présentation
1. Contexte de la mesure
1.1 Particularités du milieu atmosphérique
Le tableau 1 donne la composition moyenne de l’air sec en région non polluée.
On note que seuls trois composés comptent pour 1 % ou plus et que aucun des composés présents à plus de 0,3 ppmv ne présente une importance significative dans la pollution de la troposphère.
Les concentrations des espèces polluantes les plus abondantes atteignent rarement une partie par million en volume (ppmv) (cas de SO2 et de NO dans des situations critiques) et sont le plus souvent de l’ordre de la fraction de ppmv, de 0,001 à quelques 0,1 ppmv c’est-à-dire, en utilisant une unité plus adaptée, 1 à 100 ppbv (partie par milliard en volume).
Diverses unités sont utilisées pour exprimer la concentration des polluants dans l’air, ce qui rend parfois les comparaisons difficiles. Les relations pour passer de l’une à l’autre sont données dans l’article .
L’atmosphère contient en outre un autre constituant majeur, la vapeur d’eau, à des concentrations extrêmement variables, largement conditionnées par l’histoire thermique de la masse d’air, du fait que la pression de vapeur saturante de l’eau varie considérablement avec la température : 0,5 ; 6 ; 23 ; 75 mbar respectivement à − 30 ˚C ; 0 ˚C ; 20 ˚C et 40 ˚C. L’eau peut ainsi profondément perturber le fonctionnement des systèmes d’analyse soit par la simple présence de sa vapeur (colonnes chromatographiques), soit par sa condensation éventuelle en eau liquide ou en bouchon de glace dans les dispositifs comportant des parois froides.
En conséquence, la mesure des polluants atmosphériques présente trois caractéristiques majeures :
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mesure de traces à des concentrations inférieures au ppmv ;
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risque permanent d’interférences car l’atmosphère peut contenir simultanément un très grand nombre de composés, notamment des composés organiques couvrant une large gamme de masses molaires et de fonctions chimiques ;
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grande variabilité dans...
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Contexte de la mesure
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - EDNER (H.), RAGNARSON (P.), SPANNARES (S.), SVANBERG (S.) - Differential optical absorption spectroscopy (DOAS) system for urban atmospheric pollution monitoring - . Applied optics, 32, 3, p. 327-333 (1993).
-
(2) - KEMPFER (U.), CARNUTH (W.), LOTZ (R.), TRICKL (T.) - A wide range ultraviolet lidar system for tropospheric ozone measurements development and application - . Rev. Sci. Instrum. 65, 10, p. 3145-3164 (1994).
-
(3) - MEYER (P.L.), SIGRIST (M.W.) - Atmospheric pollution monitoring using CO2-laser photoacoustic spectroscopy and other techniques - . Rev. Sci. Instrum., 61, 7, p. 1779-1807 (1990).
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