Pollution de l'air

La pollution de l’air (ou « pollution atmosphérique ») est un type de pollution caractérisé par une altération des niveaux de qualité et de pureté de l’air.

Cette dégradation est généralement causée par un ou plusieurs éléments (particules, substances, matières…) dont les degrés de concentration et les durées de présence sont suffisants pour produire un effet toxique et/ou écotoxique. Selon l'OMS, elle est responsable (en 2010-2011) de plus de 2 millions de morts prématurées par an, surtout dans les pays à revenus moyens^[1]et dont 1,3 million directement dû à la pollutions urbaines. Dans environ la moitié des cas, ce sont des pneumonies qui ont emporté des enfants de moins de 5 ans^[1]. L'OMS estime que ramener les taux de particules PM10 de 70 à 20 microgrammes par mètre cube, la sur mortalité induite à la pollution de l’air chuterait de 15%^[1].

On compte aujourd’hui des dizaines de milliers de molécules différentes, polluants avérés ou suspectés qui, pour beaucoup, agissent en synergie entre eux et avec d’autres paramètres (Ultraviolets solaire, hygrométrie, acides, etc.). Les effets de ces synergies sont encore mal connus. Cette pollution atmosphérique ou intérieure est un enjeu de santé public, au niveau mondial comme individuel^[2].

Cette pollution peut revêtir de multiples formes et être :

• brève ou chronique ;
• visible (fumée) ou invisible (pesticides dans l’air) ;
• émise massivement ou en faible dose ;
• émise en quantité dispersée (exemple : pollution émise par les centaines de millions de pots d’échappement) ;
• locale et émise par une source fixe (exemple : cheminée, usine…), ou émise par des sources mobiles (voitures, épandeurs de pesticides, transport maritime ou aérien^[3], etc.), l’ensemble de ces sources contribuant à une pollution globale intérieure ou extérieure (exemple : augmentation de l’effet de serre due au CO₂ ou composés organiques volatils dans l’espace domestique).

Sommaire 1 Histoire 2 Principaux types de pollution 2.1 Effet de serre 2.2 Acidification 2.3 Eutrophisation 2.4 Pollution photochimique 2.5 Appauvrissement de l'ozone stratosphérique 3 Principales sources de la pollution 3.1 La combustion de biomasse 3.1.1 Europe 3.1.2 Asie 3.2 Les véhicules à moteur 3.3 La production d’énergie 3.4 Les industries 3.5 L'agriculture 4 Les produits polluants (sources, diffusion, effets) 4.1 Précurseurs de l'ozone 4.1.1 Oxydes d'azote[13] 4.1.2 Composés organiques volatils 4.2 Gaz à effet de serre 4.2.1 Dioxyde de carbone 4.2.2 Méthane 4.2.3 Protoxyde d'azote 4.2.4 CFC et assimilés 4.3 Autres gaz 4.4 Particules 5 Problèmes émergents, relativement récents ou nouveaux 6 Synthèse sur les grandes sources de pollution aérienne 7 Règlementation 8 Effets (Impacts sanitaires) 8.1 Sur les êtres vivants 8.1.1 Chez l'Homme 8.1.2 Végétaux 8.1.3 Animaux 8.1.4 Champignons 8.2 Sur les bâtiments 8.2.1 Les matériaux dans l’environnement urbain pollué 8.2.2 L'aspect des façades et des statues 8.2.3 La sulfatation à l'interface matériau-atmosphère 8.2.4 Les changements de nature de la pollution atmosphérique 8.2.5 Le verre des vitres et des vitraux dans l’environnement urbain pollué 8.3 Sur le climat 9 Statistiques mondiales 9.1 Pays de l’OCDE 9.2 République populaire de Chine 10 Union européenne 11 Pollution des villes 12 Exemples de pollutions de l'air critiques 13 Voir aussi 13.1 Liens internes 13.2 Bibliographie 13.3 Liens externes 14 Notes et références

Histoire

Si la qualité de l'air des villes et des habitations contemporaines est souvent décriée, l'air intérieur de nombreux logements des siècles passés était également vicié par des foyers défaillants et nocifs pour la santé des résidents. La pollution de l'air n'est ainsi pas un phénomène récent mais s'inscrit au contraire sur l'échelle multiséculaire de l'histoire de l'homme et de ses activités. Seule la sensibilité à cette problématique a réellement évolué au fil du temps, devenant aujourd'hui un enjeu de santé publique fortement médiatisé.

Un problème délicat est de savoir quand et de quelles façons les gens du Moyen Âge ont pris conscience du danger car ils sont incapables de saisir l'origine microbienne des maladies qui les menacent. Ils craignaient par dessus tout que ce soit l'air et l'eau qui soient "corrompus" parce qu'ils les estiment comme la source de leurs malheurs.

On retrouve actuellement des traces des poussières, fibres, débris fins, fumées ou encore vapeurs émis par les différentes mines de fer ou de non-ferreux de l'empire romain ou par leurs installations de raffinage et de fonderie jusque dans les glaces arctiques, via le déplacement des masses d'air polluées.

Mais c'est au XIX^e siècle que de nouvelles formes de pollution se sont développées de façon massive et récurrente dans les villes de la Révolution industrielle, celle-ci étant due à l'utilisation croissante du charbon^[4]. Ce phénomène était d'autant plus grave qu'une grande partie de l'habitat ouvrier se trouvait alors à proximité immédiate des lieux de production.

Principaux types de pollution

Le Centre Interprofessionnel Technique d'Études de la Pollution Atmosphérique (Citepa) distingue cinq principaux types de pollution de l'air^[5].

Effet de serre

L’effet de serre est un phénomène naturel lié à l’absorption des rayonnements infrarouge (IR) de grande longueur d’onde renvoyés, par la surface terrestre, par des composés présents dans l’atmosphère, appelés gaz à effet de serre : dioxyde de carbone (CO₂), méthane (CH₄), eau (H₂O), ozone (O₃), protoxyde d’azote (N₂O), et halocarbures (dont le CFC). Une partie du rayonnement IR n’est pas renvoyée vers l’espace. L’énergie absorbée est transformée en chaleur. L’augmentation de l’effet de serre est responsable du réchauffement climatique.

L’origine anthropique du réchauffement climatique ne fait aujourd’hui pratiquement plus aucun doute chez les experts. Plusieurs secteurs d’activité sont responsables de l’accroissement des émissions de gaz à effet de serre, notamment :

• le secteur de la production d’énergie ;
• le secteur des transports ;
• le secteur tertiaire ;
• l’agriculture.

L’agriculture contribue aux émissions d’une façon qui n’est pas du tout négligeable. En France, c’est même le premier secteur émetteur de gaz à effet de serre (essentiellement du méthane, du protoxyde d’azote, et dans une moindre mesure du dioxyde de carbone).^{[réf. souhaitée]}

Acidification

« L’acidification est l’augmentation de l’acidité d’un sol, d’un cours d’eau ou de l’air en raison des activités humaines. Ce phénomène peut modifier les équilibres chimiques et biologiques et affecter gravement les écosystèmes. L’augmentation de l’acidité de l’air est principalement due aux émissions de SO₂, NO_x et HCl, lesquels, par oxydation, donnent les acides HNO₃ et H₂SO₄. Les pluies acides qui en résultent ont un pH voisin de 4 à 4,5 »^[6].

Eutrophisation

L'eutrophisation correspond à une perturbation de l'équilibre biologique des sols et des eaux due à un excès d'azote par rapport à la capacité d'absorption des écosystèmes.

Pollution photochimique

Appauvrissement de l'ozone stratosphérique

Principales sources de la pollution

La pollution atmosphérique résulte principalement des gaz et particules rejetées dans l’air par les véhicules à moteur, les installations de chauffage, les centrales thermiques et les installations industrielles : dioxydes de carbone, de soufre et d’azote, poussières, particules radioactives, produits chimiques (dont certains engrais et pesticides), etc.

On distingue deux types de sources :

• anthropiques, par exemple : émissions des poêles et chaudières (chauffage domestique, notamment le chauffage au bois, et le chauffage industriel), moteurs (trafic routier, maritime et aérien), usines (industries des produits chimiques et pharmaceutiques, des peintures et des enduits, usines d’incinération…), agriculture, etc. ;
• naturelles, par exemple : volcanisme, érosion éolienne, émissions naturelles de méthane (marécages).

Cette distinction est parfois difficile à établir ; la dégradation anthropique des sols (ex : réchauffement des pergélisol) peut favoriser des émissions de méthane qu’on jugera ou non naturel, de même qu’une aridification anthropique induite par le drainage, le surpâturage, la salinisation et dégradation des sols favorise des envols de poussière qu’il est difficile de différencier des envols naturels à partir des déserts supposés naturels ou originels.

La combustion de biomasse

Europe

La combustion de biomasse (feux de cheminée, feux agricoles et feux de jardins) est une source importante de pollution atmosphérique carbonée. En hiver, 50 à 70% de la masse des aérosols carbonés provient de la combustion de biomasse, ceci partout en Europe et aussi bien pour les masses d'air étudiées près du sol qu'en altitude. Les principales méthodes utilisées par les chercheurs du programme européen Carbosol (2001-2005) pour distinguer les aérosols carbonés issus de la combustion de biomasse de ceux émis par la combustion des combustibles fossiles faisaient appel à des traceurs chimiques (notamment le lévoglucosan, sucre produit lors de la combustion incomplète de la cellulose) et au carbone 14. Ces dernières études suggèrent que « la manière la plus efficace de limiter cette pollution à l'échelle continentale, notamment en hiver, consisterait à s'attaquer principalement à la combustion de biomasse par des évolutions technologiques et une réglementation sévère limitant ses modes d'utilisation ». « De telles mesures sont d'autant plus nécessaires, que de récentes études épidémiologiques ont souligné la similarité des effets sur la santé entre les fumées de combustion de biomasse et les produits pétroliers (diesel), tant dans la nature que dans la fréquence des troubles engendrés (affection respiratoire, cancer du poumon...) »^[7],[8].

Selon l’OMS, dans l'Europe des quinze, le chauffage domestique au bois deviendrait, à l'horizon 2020, la principale source de particules fines (PM_2,5), reconnues les plus dangereuses pour la santé^[9].

Asie

Le nuage brun d'Asie. Tous les hivers, de décembre à avril, un immense nuage de poussière recouvre le sud de l'Asie. Une équipe de l'université de Stockholm, en collaboration avec des chercheurs indiens, a étudié l'origine des particules de ce nuage. Grâce à une datation au carbone 14, ils ont prouvé que ce nuage provient pour deux-tiers de la combustion de la biomasse et pour un tiers de la combustion de combustibles fossiles. « Pour lutter contre ce fléau, il conviendra donc de lutter parallèlement contre ces deux sources de particules »^[10].

Les véhicules à moteur

De plus en plus nombreux, ils rejettent des gaz polluants : gaz carbonique (non toxique mais cause essentielle de l’effet de serre, en théorie), monoxyde de carbone, oxydes d’azote… jusque dans la haute atmosphère avec les avions et fusées. La plupart des moteurs font appel aux énergies fossiles (pétrole, houille, gaz naturel), à l’origine d’une pollution chronique depuis le début du XX^e siècle. Près de 25 % des gaz à effet de serre sortent des pots d’échappement. À noter que, excepté leur bilan CO₂ théoriquement neutre, les biocarburants émettent également des polluants ayant un impact négatif sur la qualité de l'air.

La production d’énergie

Les besoins en énergie augmentent et leur satisfaction entraîne une pollution croissante sur la planète, notamment en Chine qui en 2006 est devenu^[11] le pays le plus émetteur de CO₂ avec la délocalisation d’une grande partie de la production des pays riches (la Chine utilise à 69 % le charbon pour sa production énergétique, ce qui est un taux 42 fois plus élevé que la moyenne mondiale). Depuis 2006 notamment, la Chine est devenue le premier pays émetteur de CO₂ devant les États-Unis en totalisant presque 20 % des émissions globales. En 2007, une centrale au charbon y serait mise en route tous les 3 jours, chacune développant la puissance d’un réacteur nucléaire.

Les industries

La fabrication de la plupart des articles domestiques dans le monde entraîne la libération de substances chimiques toxiques, dans l’atmosphère. C’est le cas, notamment pour la fabrication d’objets en matières plastiques. Selon les cas et les pays, les entreprises sont contrôlées et/ou doivent produire des autocontrôles ou évaluation de leurs émissions polluantes. En Europe, certaines données sont obligatoirement publiques (Convention d’Aarhus) et transmises à un registre européen des rejets et des transferts de polluants (remplaçant l’ancien registre européen des émissions de polluants (EPER (en)), traduit en France par l’Arrêté du 31 janvier 2008 et un registre national ; le sol, l’eau et l’air doivent être pris en compte, pour les entreprises produisant des produits dangereux produits à plus 2 t/an, et de déchets non dangereux à plus de 2 000 t/an. Le 13 mars 2008, un circulaire a ajouté 22 polluants de l’air et 22 de l’eau à l’ancienne liste des substances.^{[réf. souhaitée]}

L'agriculture

L’agriculture est en partie responsable de l’effet de serre et du réchauffement climatique du fait des émissions de trois gaz à effet de serre :

• le protoxyde d’azote, suite à l’épandage d’engrais azotés ;
• le méthane, produit par le système digestif des ruminants et la fermentation anaérobie des lisiers ou fumiers ;
• le dioxyde de carbone. Ce gaz est émis par les engins mécaniques (tracteurs, moissonneuses, camions) et le chauffage ou la climatisation des bâtiments d'élevage.

En France l'agriculture compte parmi les premiers secteurs émetteur de gaz à effet de serre ^{[réf. souhaitée]}. En contre partie, les prairies permanentes sont considérées comme des stocks ou puits de carbone au même titre que les forêts.

Le réchauffement peut être localement une source de stress hydrique, de maladies, ou de mortalité pour les cultures et l'élevage. Et la pollution atmosphérique - par l'ozone notamment - nuit aussi aux cultures et aux rendements. Ainsi, au début des années 2000, les effets mesurables de l'ozone troposphérique sur le rendement des cultures à l'échelle régionale entraînaient en Europe des pertes économiques pour au moins 23 cultures arables (de l'ordre de 5,72 à 12 milliards USD par année ^[12].

Les produits polluants (sources, diffusion, effets)

En particulier, dans le cas de la pollution aérienne, la diffusion des polluants joue un rôle important dans les effets constatés : dans certains cas, une pollution importante mais d'origine ponctuelle va se diffuser sur une zone géographique importante et avoir un impact faible, dans d'autres cas, une pollution diffuse (par exemple issue des transports) va être concentrée par les vents et le relief et ainsi avoir un impact notable sur les populations.

Précurseurs de l'ozone

L'ozone est dit polluant secondaire ; il n'est pas émis directement dans l'air mais résulte d'une réaction photochimique impliquant des précurseurs, des polluants issus de l'automobile, essentiellement les oxydes d'azote. Il est une des causes du smog. L'ozone se développe plus intensément en période de temps chaud et ensoleillé : les concentrations en ozone sont ainsi plus élevées durant la période estivale. À noter que l'on parle ici de l'ozone troposphérique, c'est-à-dire de l'ozone des basses couches de l'atmosphère, qui est un polluant majeur et provoque notamment des problèmes respiratoires. Au contraire, l'ozone dans la haute atmosphère, formé par des mécanismes différents, donne naissance à la couche d'ozone qui protège des rayonnements ultraviolets.

Oxydes d'azote^[13]

• Les oxydes d'azote (notés d'une façon générale par le sigle NO_x) regroupent :
  • le monoxyde d'azote (NO),
  • le dioxyde d'azote (NO₂)

• Sources :

Les NO_x sont essentiellement produits par l'Homme.

La combustion des combustibles fossiles et de la biomasse dans les foyers fixes d'une part, et des combustibles gazeux et liquides dans les moteurs thermiques d'autre part, génère des émissions d'oxydes d'azote (NOx)^[14].

Toutes les combustions à haute température et à haute pression : moteurs des automobiles, en particulier les moteurs diesel qui, du fait de leur fonctionnement à plus haute pression, émettent 2 à 3 fois plus de NO_x que les moteurs à essence. La pollution NO_x des voitures est règlementé par les normes européennes^[15]. Un avion qui décolle produit en moyenne 14 kg d'oxyde d'azote, l'équivalent de 2 000 voitures diesel parcourant 25 km (norme euro 2004)^{[réf. nécessaire]}.

Les NO_x sont également produits à des températures plus basses lors de la combustion du bois. Ces oxydes d'azote ne proviennent quasiment pas de l'oxydation de l'azote (diazote) atmosphérique, mais de celle de l'azote contenu dans le bois sous forme d'amines et de protéines nécessaires à la croissance de l'arbre^[16],[17]. Les émissions d’oxydes d’azote sont plus importantes pour des installations de combustion de la biomasse que pour des chaudières au fioul ou au gaz^[18],[19].

• Effets sur la santé :

Lors de pics de pollution, les NO_x occasionnent des troubles respiratoires, inflammation et obstruction des voies aériennes et augmentation de la sensibilité aux attaques microbiennes^[20]. Les personnes particulièrement à risque sont les fumeurs, patients atteint de troubles respiratoires (dont asthme, allergie) personnes fragiles, âgées et atteintes de problèmes cardiovasculaires notamment.

Composés organiques volatils

Les composés organiques volatils (COV) sont des hydrocarbures qui peuvent être émis par des facteurs anthropogéniques (production d'essence, émanation de solvant) et aussi par la végétation. On les retrouve dans l'air ambiant domestique, et ils sont la cause de nombreuses maladies respiratoires et de peau. Carburant, peinture, colle, solvant, insecticide, parfum d'intérieur, produits de nettoyages, sont des COV fortement cancérigènes, sources de difficultés respiratoires et de problèmes de reproduction.

Plus de 100 000 substances chimiques font partie de notre quotidien, elles contribuent à la formation de cancers, de problèmes génétiques et pathologiques de reproduction, de difficultés respiratoires importantes, de maladies de peau et d'allergies^[21], selon le Président de UFC - Que Choisir. Situé dans l'espace domestique, ce type de pollution affecte d'abord les personnes les plus fragiles (enfants, femmes enceintes, personnes âgées). En conséquence, les hôpitaux filtrent ce type de pollution dans les blocs opératoires, mais cette solutions est aussi adoptée par les particuliers pour traiter la pollution domestique.

Gaz à effet de serre

Dioxyde de carbone

Alors que le dioxyde de carbone n'est pas toxique en soi, et favorise en fait la croissance des plantes, les environnementalistes ont mis en évidence dans les années 1990 une théorie selon laquelle l'excès de dioxyde de carbone serait une forme de pollution, en raison de son action dans le processus de réchauffement climatique. C'est notamment pourquoi le Protocole de Kyoto, entré en vigueur en 2005, a établi un calendrier de réduction des émissions de ce gaz.

Bien que mis en doute par quelques scientifiques, le consensus du rapport du GIEC de 2007 précise que la probabilité est de 90 % que l'homme soit responsable du « changement climatique » observé entre l'âge industriel à ce jour.

Méthane

Le méthane (CH₄) est nuisible par sa grande contribution à l'effet de serre. Son potentiel de réchauffement global sur une durée de 100 ans est de 25 fois celui du CO₂. Comme le méthane se dégrade assez rapidement dans l'atmosphère, la valeur est encore plus forte sur une durée de 20 ans ; 72 fois celui du CO₂.

Sources :

• Fermentation (voir biogaz)
• Gaz de digestion des animaux d'élevage (ruminants notamment) (il faut savoir que cette pollution représente 18 % du changement climatique, alors que tous les moyens de transport réunis n'en produisent « que » 13,5 %)
• Culture de riz
• Gaz naturel

Protoxyde d'azote

Le protoxyde d'azote N₂O, est un gaz à effet de serre très important malgré des concentrations assez faibles, en raison de son potentiel de réchauffement global sur une durée de 100 ans égal à 298 fois celui du CO₂. La production du N₂O est essentiellement une conséquence de l'utilisation d'engrais azotés en agriculture, et n'a rien à voir avec les autres oxydes d'azote, qui sont eux produits par la combustion, notamment dans les moteurs.

CFC et assimilés

Dès les années 1980, il a été démontré que les chlorofluorocarbones (CFC), dits « fréons », ont des effets potentiellement négatifs ; destruction de la couche d'ozone dans la stratosphère ainsi qu'importante contribution à l'effet de serre. Le protocole de Montréal a mis un terme à la production de la grande majorité de ces produits.

Sources :

• Utilisés dans les systèmes de réfrigération et de climatisation pour leur fort pouvoir caloporteur, ils s'en échappent à l'occasion de fuites des appareils ou sont libérés lors de la destruction des appareils hors d'usage.
• Utilisés comme propulseur dans les bombes aérosols, une partie est libérée à chaque utilisation. Les bombes aérosols utilisent désormais comme gaz de propulsion de l'air comprimé, ou du dioxyde de carbone (CO₂).

Autres gaz

• Monoxyde de carbone (CO) : c'est un des produits de la combustion incomplète. Il est dangereux car il se fixe sur l'hémoglobine du sang, empêchant le transport d'oxygène dans l'organisme. De plus, il est inodore et incolore, le temps de ressentir un léger mal de tête et il est déjà trop tard sans intervention extérieure. Il se dilue très facilement dans l'air ambiant, mais en milieu fermé, sa concentration le rend toxique, voire mortel ; chaque année, on relève des dizaines de cas d'intoxication mortelle, à cause d'appareil de combustion (ou de groupes électrogènes) placés dans une pièce mal aérée (manque d'oxygène entrant, manque de sortie pour le CO).
• Dioxyde de soufre (SO₂) : c'est l'un des principaux déchets rejetés lors de la combustion d'origine fossile. Ces origines peuvent être anthropiques (chauffage domestique, transports, industrie, métallurgie) mais également naturelles : marécages, océans, volcanisme. Il est un agent irritant du tractus respiratoire. Le dioxyde de soufre est aussi un composant de la formation des pluies acides, nuisibles aux écosystèmes tels que les forêts et les lacs. En 2006, la Chine est le premier pays du monde pour les émissions de dioxyde de soufre, qui ont progressé de 27 % entre 2000 et 2005^[22].
• Les hydrocarbures aromatiques polycycliques, sont un ensemble de composés dont certains sont cancérigènes, émis dans le cadre de la combustion, notamment la combustion de biomasse (la combustion domestique du bois et le brûlage à l'air libre : feux de jardin et feux agricoles), mais également dans les moteurs Diesel.
• le mélange BTX : benzène, toluène, xylène.

Particules

Les particules solides en suspension dans l'air sont principalement constituées :

• de suies, particules cancérigènes riches en carbone, résidus de combustion incomplète (dues notamment aux moteurs diesel, à l'activité industrielle et à la combustion de biomasse^[7], dont le chauffage au bois, émetteur largement majoritaire dans le secteur résidentiel, et le brûlage à l'air libre^[8]).
• de poussière (provenant de l'érosion des sols ou d'activité volcanique),
• de particules d'origine biologique pollen, virus, bactéries, spores, excréments d'acariens.. (tout ou partie de l'année). Les pollens peuvent être rendus allergènes par contact avec les polluants oxydants (ozone en particulier) ou suite à un long séjour dans l'air ou exposé aux ultraviolets^[23]....
• des procédés industriels, comme le sciage du bois d'œuvre.

Le poids de ces particules et leur taille, de l'ordre du micromètre à la centaine de micromètres de diamètre, leur permettent de se diffuser au gré des vents, voire pour les nanoparticules de se comporter comme des gaz. Une fois émises, elles peuvent rester en suspension pendant des heures et même des jours ou des mois (voir Particules en suspension).

Elles peuvent pénétrer profondément dans les poumons et ce d'autant plus que leur taille est réduite (particules fines, plus petites que 2,5 µm). Dépendant de leur constitution (mélange comprenant plusieurs éléments), de leur concentration et des durées d'exposition, les particules peuvent causer des allergies, des difficultés respiratoires ou encore des lésions pouvant entraîner des cancers dans certains cas.

La pluie en lessivant l'atmosphère ramène de nombreux polluants au sol. Mais une partie d'entre eux, pourra, une fois déshydratée, repartir dans l'air. Certains polluants plus légers que l'eau ou liposolubles sont provisoirement fixés par les océans, dans le biofilm de surface, mais ils peuvent repasser dans le compartiment atmosphérique par évaporation ou via les embruns emportés par le vent à des dizaines voire des centaines de kilomètres lors des tempêtes.

Valeurs à ne pas dépasser pour les particules (selon l'OMS en 2005^[24])
PM2.5

• 10 μg/m3 moyenne annuelle
• 25 μg/m3 moyenne sur 24 heures

PM10

• 20 μg/m3 moyenne annuelle
• 50 μg/m3 moyenne sur 24 heures

Problèmes émergents, relativement récents ou nouveaux

On peut citer :

• la pollution radioactive, avec les essais nucléaires atmosphériques, puis les pollutions dues au fonctionnement des installations nucléaires ou à des accidents (Tchernobyl, Tokai-Mura..). Des molécules qui n'existent pas dans la nature peuvent apparaître ponctuellement (iode radioactif à courte durée de demie vie) ou durablement (dans ce cas, il s'agit souvent de métaux lourds qui tendent à retomber au sol (ex. : plutonium, césium 137 de Tchernobyl), mais qui peuvent facilement recontaminer l'air lors par exemple d'un incendie de forêt, après qu'ils se sont accumulés dans les arbres ou d'autres végétaux ou champignons exposés à l'incendie.
• produits chlorés type dioxines ou furanes issus de l'incinération des déchets
• nouveaux produits chimiques industriels non testés (voir Directive Reach)
• des résidus de pulvérisations de pesticides (micro-gouttelettes ou micro-agglomérats cristallisés) issus de gouttelettes perdues par les pulvérisateurs et emportés par le vent (dérive), ou qui se sont décollées du sol ou qui sont présentes sous forme absorbée sur les particules de sol transformée en poussière ;
• des polluants biologiques nouveaux ou anormalement présents. C'est le cas de particules émises par l'aération des élevages industriels. C'est le cas de fines particules provenant de fientes d'oiseaux, d'excréments de chiens et de chats qui sont déshydratés, écrasés et dispersés par le passage des piétons et véhicules puis mis en suspension dans l'air par le vent, avec des spores fongiques ou microbiens (streptocoques, staphylocoques) en raison de l'imperméabilisation croissante de notre environnement. L'apparition de nouveaux matériels de nettoyage comme les souffleuses a exacerbé ce type de pollution.
• des métaux lourds paradoxalement perdus par les pots catalytiques
• des pollens nouveaux apportés par des plantes introduites allergènes, une augmentation du nombre de pollens érodés et dégradés (et donc plus allergènes) en raison de la forte régression des abeilles qui en collectent donc bien moins, en raison de l’augmentation de l’acidité et du caractère oxydant de l’air, et en raison de l’imperméabilisation croissante de notre environnement : la rosée, les mousses et les lichens qui fixaient et les sols humides qui fixaient les pollens et particules de l’air disparaissent de nos villes.

Parmi les questions émergentes :

• Celle des changements climatiques apparaît de plus en plus préoccupante. La pollution gagne les hautes couches de l'atmosphère avec les avions à réactions. Leurs traînées de condensation contrails), non pris en compte par le Protocole de Kyoto ont des impacts qui semblent avoir été sous-estimés.
• La pollution lumineuse, en forte augmentation est indirectement liée à la pollution de l'air (la réflexion de la lumière sur les particules en suspension augmente la diffusion et la taille du halo)

Synthèse sur les grandes sources de pollution aérienne

La principale cause est l'activité anthropique, mais certains événements naturels peuvent perturber la composition de l'air de façon non négligeable et durable, comme une éruption volcanique ou certains feux naturels à très grande échelle.

La pollution due aux activités humaines se décompose principalement en :

• rejets de l'industrie : les industries de la chimie et de la pétrochimie notamment rejettent dans l'air de nombreux types de produits, résidus de processus de transformation ; les installations du secteur de la Sidérurgie et de la métallurgie émettent également de nombreux polluants en grande quantité, notamment dans des processus de combustion incomplète : cokeries, agglomérations, etc., ou de refonte de matériaux utilisés (aciéries électriques) ;
• rejets liés à l'incinération et la dégradation naturelle ou contrôlée (compostage, fermentation…) des ordures ou d'autres produits ;
• rejets liés à la production d'énergie (électricité, généralement par combustion de carbone fossile produits pétroliers, charbon et gaz ; ou de chaleur chauffage résidentiel, des bureaux…),
• rejets liés aux activités agricoles et d'élevage ;
• la pollution par les transports ; diffuse et difficile à contrôler.

Règlementation

La plupart des pays se sont dotés de lois sur l'air (Clean Air Act), Loi sur l'air et l'utilisation rationnelle de l'énergie en France, etc.

En Europe, les voitures neuves devront en 2012 ne pas émettre en moyenne plus de 120 grammes de CO₂ par kilomètre contre de 160 en 2006. Les constructeurs automobiles devront y contribuer jusqu'à 130 g/km, les 30 g restant étant assuré par l'ajout de biocarburants et/ou des nouvelles technologies.

L'annexe VI de la convention marpol traite de la pollution de l'air par les navires^[25].

Effets (Impacts sanitaires)

Sur les êtres vivants

La pollution de l'air semble avoir des conséquences globales ; en affectant la santé de nombreux êtres vivants évolués, et même d'espèces réputées primitives et résistantes (lichens, algues, invertébrés..). La pollution peut directement tuer des organismes (ex. : lichens sensibles à la pollution acide de l'air). Elle a aussi des impacts indirects (par exemple en dégradant les odeurs, fragrances florales, hormones ou phéromones avant qu'elles atteignent leurs cibles), ce phénomène pouvant pour partie expliquer le déclin de certaines populations pollinisatrices (dont certains oiseaux, chauve-souris nectarivore) constaté dans tous les pays industriels et agricoles. Il pourrait aussi expliquer les difficultés qu’ont les individus de certaines espèces (lézards, serpents, amphibiens, certains mammifères) à se reproduire (mâle et femelles ne se retrouvant plus ou moins bien) ou de certaines espèces à se nourrir (l’individu ne percevant plus aussi bien l’odeur qui le conduisait à sa source de nourriture). Certaines phytohormones pourraient moins bien jouer leur rôle de médiateur biochimique, rendant certains végétaux plus fragiles et vulnérables à leurs prédateurs. Les relations prédateurs-proies pourraient être également affectées là où l’air est pollué^[26].

Chez l'Homme

Elle entraîne une augmentation des maladies respiratoires (comme asthme, angines ou insuffisance respiratoire ou bronchiolite) et cardio-vasculaires et est source de surmortalité. Les enfants sont plus sensibles que les adultes à la pollution automobile.

La réduction des fines particules en suspension dans l'air augmente l'espérance de vie^[27]. La réduction de la pollution de l'air peut contribuer jusqu'à 15% de l'espérance de vie globale. Certains industriels proposent des solutions de purification de l'air domestique à l'aide d'appareils de filtration, épuration, combustion, photocatalyse de l'air ainsi que le traitement de l'air au plasma froid d'oxygène afin de réduire les risques des impacts sanitaires de la pollution sur l'organisme à partir d'une analyse des différentes sources de pollution de l'air.

• Système cardiovasculaire : L’exposition chronique à un taux important de micro-particules dans l'air accroît sensiblement le nombre de maladies cardio-vasculaires (infarctus du myocarde, accidents vasculaires cérébraux, angine de poitrine) et est associée à un risque accru de décès et d’infarctus fatal ; Une étude nord américaine récente a conclu qu'une augmentation de l’exposition aux particules PM 10 de 10 µg/m³ en moyenne sur un an, se traduit par une augmentation de 16% du taux de mortalité global et un accroissement de 43% du taux de mortalité par infarctus (le tabagisme et l'excès de poids étant 2 facteurs aggravant le risque de mortalité)^[28], plus encore chez la femme ménopausée^[29].
• Santé reproductive : Les pesticides respirés à faible dose mais de manière chronique sont suspectés d'affecter la santé, notamment reproductive de l'Homme (et d’un nombre croissant d'espèces animales et végétales).
  On connaissait déjà les effets délétères pour la reproduction de nombreux métaux lourds ou de produits chimiques qualifiés de leurres hormonaux ou mimétiques hormonaux. Il semble aussi que les polluants les plus courants puissent avoir des effets sur la fertilité.
  Selon une méta-analyse récente d’études internationales (de Tchéquie, Pologne, Brésil, États-Unis)^[30], les polluants communs de l'air auraient aussi un impact sur différentes étapes de la reproduction humaine masculine et féminine (gamétogénèse, conception, développement intra-utérin, naissance).

Métrologie : Elle est rendue délicate par le caractère multifactoriel des problèmes, la pollution de l'air n'étant parfois qu'un des paramètres en cause. Des protocoles épidémiologiques et écotoxicologiques d'évaluation des impacts de la pollution de l'air se développent depuis les années 1980 pour mieux quantifier le nombre de cas attribuables à une pollution spécifique (par exemple en France, pour les plans régionaux pour la qualité de l’air (PRQA) prévus par la loi sur l'air. En France, l'évaluation se fait en 6 étapes: 1) définition d'une période d’étude, 2) définition d'une zone d’étude, 3) recueil et analyse d'indicateurs d’exposition à la pollution de l'air, 4) et d'indicateurs sanitaires, 5) choix de relations exposition-risque, 6) calcul du nombre de cas imputable à cette pollution. Des outils aident les chercheurs à construire des indicateurs (d’exposition, de vulnérabilité, sanitaires..) et pour le calcul des cas selon différents scénarios^[31].

Végétaux

• La pluie acide est le phénomène le plus souvent évoqué, mais il se combine avec l'exposition aux embruns routiers salés, aux embruns marins pollués (cf. biofilm) et aux apports par l'air et les pluies d'autres polluants dont des désherbants, fongicides ou insecticides transportés par l'air puis lessivés par les pluies ou directement absorbés dans les cuticules cireuses. Ces polluants affectent les plantes directement, ou indirectement suite à la disparition ou régression de champignons symbiotes, ou d'espèces pollinisatrices (abeilles notamment). Certaines plantes semblent toutefois dotées de puissants mécanismes de détoxication (par exemple le lierre dégrade le benzène qu'il absorbe, au point de dépolluer en quelques heures l'air d'une pièce fermée. (voir programme phyt'air).
• Le retour de produits azotés (nitrates) sur terre et dans les mers par lavage par la pluie pourrait avoir une incidence sur la prolifération ^{[réf. nécessaire]}

Animaux

• Les impacts les plus souvent cités sont respiratoires et écotoxiques (phénomènes inflammatoires, diminution de l'immunité).
• Des études récentes sur les pesticides dans l'air, et sur les pesticides dans la pluie ont montré que certains de ces biocides sont (dans les années 1990-2006) souvent présents dans l'air et les pluies, rosées, brumes, etc. Ils sont très présent dans les pluies plusieurs jours par an (au-dessus des normes européennes pour l'eau potable, et en quantité très supérieure à ce qu'on trouve dans l'eau du robinet). Ils sont le plus présent au moment des pulvérisations ou peu après, c’est-à-dire une grande partie de l'année en zone tropicale, et le plus souvent de mai à mi-juillet (dans l'hémisphère nord, en zone tempérée). Les mesures ont montré qu'ils diffusent rapidement à grande distance, ce qui explique qu'ils sont presque aussi présents en ville dense que dans les villes industrielles et agricoles. On dispose de peu de données sur l'habitat dispersé dans les champs ou aux abords de vignes ou vergers. Les insecticides affectent directement nombre d'animaux à sang froid en les tuant ou en les affaiblissant. Pesticides et engrais peuvent avoir de nombreux impacts sur la faune et les écosystèmes.
• Les animaux domestiques tels que chiens et chats y sont exposés. Ainsi, dans les années 1980, les plombémies de 398 chiens (à Winnipeg, Manitoba)étaient significatives (bien que pour 95% des échantillons inférieures à 8,0 µg/100ml), avec une corrélation significative entre plombémie et trafic routier. 11% environ de la variabilité de la concentration pouvait s'expliquer par la circulation automobile proche du domicile de l'animal^[32]. L'utilisation de chiens pour le monitoring du plomb dans l'environnement a été proposé comme alternative à moindre coût aux enquêtes à grande échelle sur les êtres humains, mais sans qu'ils puissent traduire les expositions professionnelles^[32]. Les pigeons urbains ont aussi été proposés pour de tels suivis, par Tansey et Roth en 1970, puis Ohi et son équipe en 1974, puis Kendal et Scanlon en 1986^[32].
• Des chercheurs ont modélisé ^[33] l’impact de la pollution de l’air sur la dispersion des fragrances de fleurs : Dans un air pur, les odeurs florales se dispersent sur des distances pouvant parfois dépasser le kilomètre, alors que dans un air pollué, l’ozone, les acides, divers oxydants et radicaux libres (hydroxyles et nitrés) et d’autres polluants dégradent ou modifient ces molécules en réduisant fortement la portée de la fragrance des fleurs (50 % du parfum d’une fleur est alors “ perdu ” avant d’avoir parcouru 200 m). Selon Jose D. Fuentes, co-auteur de l’étude “Cela rend beaucoup plus difficile la localisation des fleurs pour les pollinisateurs”. Il estime que ces arômes sont détruits jusqu’à 90% par la pollution, par rapport à avant l'Ère industrielle, et que ce pourrait être une des causes de régression des pollinisateurs (dont les abeilles).

Champignons

• Les champignons sont en forte régression dans les zone d'agriculture intensive et urbaines, tout comme certains lichens pour cela utilisés comme bio-indicateurs de la qualité de l’air. Il est possible que les fongicides présents dans l’air et lessivés par les pluies soient responsable de la régression des espèces les plus sensibles. D’autres polluants pourraient avoir des propriétés fongicides non intentionnelles.

Les champignons sont aussi bio accumulateurs, notamment pour les métaux lourds et radionucléides. À ce titre, ils peuvent être utile pour détecter des pollutions anciennes (mercure par ex, très bio accumulé par les arbres, puis par le champignon (ex : Oreille de Judas), chaque espèces semblant avoir des préférences pour certaines catégories de métaux.

Sur les bâtiments

Les matériaux dans l’environnement urbain pollué

Depuis plus de deux siècles, l'augmentation massive de la production et de la consommation d'énergie, due au développement des industries, des transports et du chauffage, ainsi que le remplacement, comme combustible, du bois par le charbon et les dérivés du pétrole, ont entraîné d'importantes émissions atmosphériques de composés soufrés, soit sous forme gazeuse (SO₂), soit liés à des particules (cendres volantes micrométriques, suies nanométriques). Il en a résulté une importante sulfatation des matériaux du patrimoine bâti, surtout la pierre, se manifestant par l'apparition, à l'interface matériaux-atmosphère, de sulfate de calcium hydraté (Gypse: CaSO₄, 2H₂O). Cette sulfatation est accompagnée d'altérations physiques et esthétiques, selon des modalités complexes dépendant, en plus des concentrations en soufre d'origine atmosphérique, d'autres paramètres tels que l'humidité relative de l'air, l'exposition ou non des matériaux à la pluie, de leur disponibilité en calcium, de leur porosité, de leur rugosité...

La nature chimique et minéralogique, ainsi que les propriétés physiques de la surface des matériaux en cours de sulfatation, influent sur ce phénomène en déterminant uniquement ses modalités, qui vont ainsi sensiblement différer d' une pierre calcaire à une pierre siliceuse, d' une pierre compacte à une pierre poreuse, d'une pierre à un bronze ou à un verre, etc...

Le durcissement de la réglementation ces dernières décennies en matière d'émissions atmosphériques, l’abandon du charbon et la désulfuration des combustibles ont porté leurs fruits: les teneurs en SO₂ et en cendres volantes ont considérablement chuté. Cependant, une évolution s'est faite en sens inverse: les teneurs en NOx, provenant de l'oxydation de l'azote atmosphérique lors de toute combustion, et les teneurs en particules très fines, les suies, provenant de la combustion d'autres carburants que le charbon et le fioul lourd (essence, fioul léger, kérosène, gaz naturel...) n'ont pas diminué et occupent désormais le devant de la scène, malgré les efforts importants des motoristes automobiles.

Les pellicules noires fines, lisses et compactes que l'on voit actuellement se développer sur les bâtiments récemment nettoyés ont ainsi remplacé les croûtes noires gypseuses : la salissure noire (soiling en anglais) a remplacé la sulfatation. Par ailleurs, la formation de nitrates à la surface des matériaux, à partir des oxydes d’azote et de l’acide nitrique, est très rarement observée, probablement du fait de leur très grande solubilité dans l'eau, qui les fait disparaître sitôt formés.

L'aspect des façades et des statues

L'observation d'une façade de bâtiment ou celle d'une statue en zone urbaine polluée montre la juxtaposition de parties sombres et de parties claires:

• Les parties sombres sont abritées de la pluie (hormis le cas du développement à la pluie d'organismes de couleur foncée très avides d'humidité). On y note la présence de croûtes grises ou noires qui se révèlent au laboratoire être constituées de particules atmosphériques cimentées par du gypse. La croissance de ces croûtes gypseuses nécessite que les phénomènes qui en sont à l’origine, la sédimentation particulaire et leur cimentation, soit continus. Cela explique que ces croûtes se trouvent dans les zones abritées de la pluie; en effet, une pluie ou un ruissellement peuvent en quelques instants évacuer les particules qui s'étaient déposées depuis la pluie précédente et dissoudre le ciment gypseux embryonnaire qui s'était formé. Cependant, le gypse étant un minéral hydraté, une quantité minimale d'humidité dans l'air (vapeur, microgoutellettes de brouillard) est indispensable à sa formation.

• Les parties claires sont frappées par la pluie directe ou par des ruissellements d'eau. À ces endroits, le matériau est à nu car il est lessivé : il conserve sa couleur originelle. Les particules qui se sont déposées entre deux pluies sont évacuées par la pluie suivante et le ciment gypseux qui a commencé de se développer est dissous : la surface du matériau est à nu ou même érodée.

La sulfatation à l'interface matériau-atmosphère

La sulfatation des façades des bâtiments et des statues en atmosphère urbaine polluée concerne tous les matériaux qui les constituent.

L'apparition du gypse est cantonnée à l' interface entre l'atmosphère contenant du soufre et la surface des matériaux à son contact :

• Le gypse apparaît au-dessus de la surface quelle que soit la nature du matériau, calcique ou non : pierres calcaires ou siliceuses, ciments, mortiers, bétons, briques, céramiques, verres, vitraux, métaux, bois, plastiques, peintures... Dans ce cas, la sulfatation se fait de la surface du matériau vers l'extérieur, par apport de soufre sous forme gazeuse (SO₂), d' humidité (H₂O) sous forme de vapeur ou de micro-gouttelettes contenant éventuellement des composés soufrés et calciques dissous, et par dépôt de poussières diverses (anthropiques, terrigènes, marines, biogéniques...) elles-mêmes éventuellement porteuses de soufre et de calcium. L'ensemble aboutit à la croissance d'une croûte gypseuse, d'abord grise puis s'assombrissant progressivement jusqu'au noir.

Parmi les particules atmosphériques, une attention particulière a été portée ces dernières décennies aux cendres volantes, émises principalement par la combustion du charbon et du fioul lourd. Certaines sont en effet porteuses de soufre et de catalyseurs de la sulfatation (V, Ni, Fe...): elles pourraient ainsi jouer un rôle important dans la synthèse du gypse.

• La sulfatation en dessous de la surface vers la profondeur, se fait par transfert du soufre suivant le réseau poreux du matériau, sous forme gazeuse (SO₄) et/ou dissous dans l'eau (H₂SO₄).

Cependant, le gypse n'apparaît en dessous de la surface que si du calcium mobilisable est disponible dans le matériau, généralement sous forme de carbonate (calcite: CaCO₃) et il apparaît alors par transformation de la calcite, en entraînant souvent d'importants désordres structuraux macroscopiques du fait que son volume molaire est plus grand que celui de la calcite: fracturation, cloquage, détachement de plaques...

Les deux phénomènes de sulfatation au-dessus et au-dessous de la surface des matériaux peuvent être concomitants ou indépendants, en fonction des propriétés de la pierre et des conditions de la pollution atmosphérique:

A -Une pierre calcaire moyennement poreuse comme le calcaire lutétien qui a servi à bâtir les grands monuments (Louvre, Notre-Dame, Saint-Eustache...) et les immeubles hausmanniens de Paris, présente plusieurs formes d'altération en relation avec la pollution atmosphérique :

• les parties à l'abri de la pluie et des ruissellements sont sombres et voient se développer des croûtes gypseuses.

• les parties exposées à la pluie sont claires, lessivées et érodées, mais peuvent aussi présenter une forme originale d'altération structurale: la formation et le détachement de plaques blanches. L'épaisseur de ces plaques (mm) semble correspondre à la profondeur de pénétration de l'eau lors d'une pluie battante qui sature rapidement le réseau poreux superficiel de la pierre avant de ruisseler à sa surface (phénomène du refus). Après la fin de la pluie, pendant la phase de séchage, l'eau s'évapore en profondeur de la roche, entraînant la cristallisation des sels qu'elle contenait à l'état dissous, essentiellement du gypse, développant ainsi un niveau de décollement qui entraîne le détachement de la plaque blanche parallèlement à la surface du mur et indépendamment de la stratification de la pierre. Ce phénomène peut s'observer, par exemple, dans la Cour Carrée du Louvre ou sur l'église Saint-Eustache.

Si une importante rugosité superficielle de la pierre se conjugue à une importante pollution particulaire, des particules déposées vont résister au lessivage et des croûtes noires pourront apparaître même dans les parties des façades exposées à la pluie. Ainsi, ce mécanisme d'évaporation-cristallisation va-t-il entraîner le détachement, parallèlement à la surface du mur, d'une plaque non plus blanche mais noire. Ce mécanisme explique la relative minceur des coûtes noires recouvrant ces plaques noires: elles n'ont pas le temps de croître comme leurs voisines abritées de la pluie, puisqu'elles se détachent spontanément et assez rapidement. C'est aussi ce mécanisme "d'auto-nettoyage" qui explique la juxtaposition en puzzle de taches blanches, grises et noires dans ces parties des édifices exposées à la pluie: le détachement d'une plaque noire fait apparaître une zone intacte blanche qui, à son tour, va peu à peu devenir grise puis noire. Les taches blanches du puzzle sont soumises depuis peu au dépôt particulaire, les grises depuis plus longtemps et les noires depuis encore plus longtemps. Une plaque noire comporte de sa surface vers sa profondeur: une croûte noire, une tranche de pierre partiellement sulfatée, le niveau gypseux qui a entraîné son détachement.

B - Une pierre comme le tuffeau de Touraine, très poreuse et très rugueuse en surface, montre aussi de très nombreux exemples de tels puzzles blanc-gris-noir. Ainsi, la cathédrale de Tours et les monuments ou les maisons du Val de Loire, devraient être entièrement noirs s'ils n'assuraient pas spontanément leur "auto-nettoyage" par le détachement régulier de plaques noires. Mais cet "auto-nettoyage", s'il dispense d'une intervention des entreprises d'entretien des façades, a une conséquence économique importante: s'il est inutile de les nettoyer, il faut remplacer les pierres, car chaque détachement de plaque entraîne une perte de matière et un sérieux recul de la surface de l'édifice. L'auto-nettoyage permanent entraîne la nécessité de chantiers permanents de remplacement de la pierre. Le phénomène peut être sensiblement freiné en substituant au tuffeau poreux une pierre moins poreuse comme la pierre de Richemont. La cathédrale de Tours montre encore, par exemple dans le cloître de la Psallette qui lui est adossé au Nord, que les parties abritées de la pluie peuvent montrer elles aussi le phénomène du puzzle blanc-gris-noir: les condensations d'eau sont tellement importantes sous les voûtes de ce cloître que cette eau percole à travers les croûtes noires, pénètre dans la roche sous-jacente et s'y évapore en profondeur selon le mécanisme que nous venons de décrire dans les parties exposées à la pluie.

C - Enfin, un puzzle blanc-gris-noir peut encore apparaître lorsque des remontées capillaires d'eau chargée de sels s'ajoutent à la pollution atmosphérique. C'est le cas par exemple à Venise, à la base des palais construits en pierre blanche d'Istrie où les croûtes noires dues à l'accumulation et à la cimentation des poussières atmosphériques restent adhérentes aux parties des édifices situées à l'abri de la pluie, mais se détachent spontanément en puzzle lorsque les sels des remontées capillaires cristallisent à la base des mêmes édifices qui sont baignés par l'eau de mer.

Les changements de nature de la pollution atmosphérique

Des changements de nature de la pollution atmosphérique - et donc des dépôts sur les matériaux - se sont produits dans le passé, quand la nature des combustibles a changé.

L'utilisation massive du charbon, puis des dérivés du pétrole aux 19ème et 20ème siècles, a succédé à l'utilisation non moins massive du bois, combustible universel et unique pendant de nombreux siècles (cuisine, chauffage, artisanat...). Il en résultait alors une probable pollution atmosphérique dont on retrouve trace dans la littérature et même dans la peinture antérieure à la révolution industrielle et à l'invention de la photographie. On en retrouve aussi des reliquats sur des éléments de façade anciens, exposés à l'atmosphère anté-industrielle et qu'un concours de circonstances a épargnés ensuite de l'action de l'atmosphère industrielle.

A - Un exemple démonstratif de tels reliquats est celui des Têtes des Statues des Rois de Juda, actuellement exposées au Musée National de Moyen Age, en l' Hôtel de Cluny, à Paris. Ces statues ont orné la façade de Notre-Dame de Paris depuis l'époque gothique (XII^e siècle) jusqu'à la Révolution française (1793) lors de laquelle elles furent martelées, décapitées, et jetées à bas, avant d'être évacuées vers un lieu inconnu (1796). Au XIX^e siècle, Viollet-le-Duc fit exécuter les copies que l'on voit actuellement sur la façade de la cathédrale. Vingt-et-une des vingt-huit têtes originales furent retrouvées fortuitement en 1977, lors de travaux souterrains rue de la Chaussée d'Antin et transportées au musée où elles peuvent dorénavant être examinées. Cet examen révèle la présence de croûtes grises sur les faces des statues mais pas sur les tranches des cous: cet encroûtement s'est donc produit antérieurement à leur enfouissement, c'est-à-dire durant leur exposition à l'atmosphère du centre de Paris entre le XIIe et le XVIIIe siècles. L'examen microscopique du contenu de ces croûtes grises montre d'abondants débris de bois cimentés par une gangue minérale majoritairement calcitique et peu sulfatée. Ce résultat prouve l'empoussièrement massif (au point d'en incruster les éléments des façades) de l'atmosphère parisienne anté-industrielle, la nature des poussières révélant celle du combustible dominant, le bois, et la nature du ciment révélant celle du gaz polluant dominant, le CO₂, accompagné de faibles doses de SO₂.

B - En 1770, Demachy peignait une toile intitulée "La démolition de l'Église Saint-Barthélémy en la Cité", actuellement exposée au Musée Carnavalet à Paris, sur laquelle on observe clairement des croûtes grises aux endroits où les attend, compte-tenu des connaissances exposées ci-dessus (les parties de la façade de l'église abritées de la pluie, en particulier la partie haute des colonnes). De plus, la source occasionnelle de ces dégradations esthétiques est elle-même peinte: un brasero brûlant évidemment du bois. L'église Saint-Barthélémy en la Cité occupait l'emplacement actuel du Tribunal du Commerce, boulevard du Palais, à 200 m de Notre-Dame où les mêmes causes produisaient les mêmes effets à la même époque.

C - D'autres croûtes grises anté-industrielles sur la pierre ont été trouvées à Paris sur le Pilier des Nautes, à Saint-Trophime d'Arles, à Bologne, à Rome... et d'autres exemples de représentations de croûtes noires, aux endroits où elles doivent être, existent sur les toiles de certains peintres vénitiens du XVIII^e siècle bons observateurs (Canaletto, Guardi, Bellotto...), alors que chez leurs prédécesseurs et contemporains (Titien, Véronèse...) les zones sombres ne résultent que du jeu de la lumière avec l'architecture. Les premiers ont peint ce qu'ils voyaient, les seconds ce qu'ils imaginaient...

Le verre des vitres et des vitraux dans l’environnement urbain pollué

A -Le verre a la réputation d'être un matériau inaltérable. En effet, beaucoup d'objets anciens en verre nous parviennent apparemment intacts ; cependant, les instruments modernes d'investigation montrent que si, à l'échelle macroscopique un verre peut sembler inaltéré, il n'en est pas de même à l'échelle microscopique. Le principal agent d'altération du verre est l'eau, qui provoque, lorsque son pH est inférieur à 9, un lessivage superficiel ou lixiviation (leaching) des alcalins et alcalino-terreux, éléments dits « modificateurs » du réseau irrégulier de tétraèdres SiO₄, dits « formateurs ». Il en résulte la formation d'une couche de gel siliceux hydraté qui fait écran à la propagation de la lixiviation en profondeur. De fait, celle-ci ne progresse qu'à la faveur de fractures parallèles ou perpendiculaires à la surface du verre. Lorsque le pH de l'eau dépasse 9, la structure en tétraèdres est elle-même détruite et le verre se corrode. Dans les conditions de la pollution atmosphérique, le pH est plutôt acide que basique et la lixiviation prédomine. Son intensité dépend essentiellement de la composition chimique du verre: les verres et vitraux anciens sont généralement silico-calco-potassiques et sont peu durables; les verres modernes sont silico-calco-sodiques et sont très durables.

B - Les vitraux anciens des églises, que l'on ne nettoie pas régulièrement, s'altèrent sous la pluie par lixiviation ou par corrosion (apparition de cratères), et ils s'opacifient par le développement de croûtes sulfatées dans les parties abritées de cette pluie. De plus, ils ont le plus souvent une composition chimique qui favorise leur altérabilité (richesse en potassium, pauvreté en sodium). L'action de la pollution atmosphérique contemporaine sur des échantillons de verre ayant la composition de vitraux anciens consiste en une lixiviation par la pluie entraînant en surface l'apparition de néo-cristallisations dont la composition chimique reflète dans un premier temps la composition du verre et celle des polluants gazeux (sulfates et nitrates de calcium, sodium, potassium...). Mais, peu à peu le gypse devient le minéral dominant et il cimente des particules atmosphériques. On assiste ainsi au développement progressif d'une croûte noire gypseuse comme sur la pierre ou le bronze, dans les zones abritées de la pluie.

C - Le principal dommage causé au verre moderne par la pollution atmosphérique est d'ordre esthétique : il s'agit d'une salissure (soiling) provoquée par le dépôt et la rémanence de poussières à sa surface, y compris dans les parties lessivées par la pluie, ce qui peut paraître paradoxal, et qui nécessite des nettoyages incessants, souvent à grands frais. En revanche, la lixiviation de ces mêmes verres modernes sodiques est un phénomène insignifiant, sans conséquences macroscopiques visibles à court terme.

Sur le climat

Certains polluants atmosphériques, notamment les CFC, détruisent la couche d'ozone.

Attention : l'ozone est un gaz toxique et il est donc considéré comme un polluant dans l'air près du sol. À ces altitudes, il s'agit d'ozone produit essentiellement par des activités humaines. Dans les couches à haute altitude, où il est présent naturellement, il arrête une partie des rayons UV et a donc un rôle positif et ne peut plus être considéré comme polluant. C'est pour cette raison qu'on parle parfois de "bon" et de "mauvais" ozone.

Statistiques mondiales

Pays de l’OCDE

Pollution de l'air de quelques pays de l'OCDE en 2005^[34]

pays	émissions d'oxyde de soufre (en kg/hab.)	émissions d'oxyde d'azote (en kg/hab.)	émissions de CO2 dues à la consommation d'énergie
			rapporté au PIB	rapporté au nombre d'habitants
Australie	143	120	0,81	17,35
Canada	76,0	78,0	0,72	17,49
États-Unis	48	65	0,45	19,48
Grèce	46	29	0,73	8,67
Pologne	38	21	1,66	7,68
Espagne	37	35	0,52	7,68
République tchèque	23	31	1,94	11,47
Luxembourg	7	38	0,47	21,96

Note : la Russie et la Chine ne font pas partie de l'OCDE.

Selon l’Agence d'information sur l'énergie américaine, les rejets de CO₂ aux États-Unis ont chuté de 1,3 % en 2006^[35] à cause d'un hiver moins rigoureux.

Selon l'Association médicale canadienne, en 2008 au moins 21 000 Canadiens décéderont des suites d'effets graves de la pollution atmosphérique^[36].

République populaire de Chine

Le développement industriel rapide de la Chine provoque une augmentation de la pollution atmosphérique, en particulier dans les grandes agglomérations du pays.

En 2007, la Chine devrait dépasser les États-Unis en termes de rejet de CO₂ et devenir le premier pays pollueur du monde : les émissions de dioxyde de carbone devraient passer de 5,6 milliards de tonnes en 2006 à 6,02 cette année, ce qui représente environ 22 % du total mondial^[37]. mais en même temps, vu la démographie de la chine qui fait 22% de la population mondiale, cela fait un taux de pollution de 4.42 tonnes par habitant, encore bien inférieur à celui de la France qui est égal à 5.95 tonnes par habitants ^[38].

En 2006, la Chine est le premier pays du monde pour les émissions de dioxyde de soufre, qui ont progressé de 27 % entre 2000 et 2005^[22]. Le dioxyde de soufre est aussi un composant de la formation des pluies acides, nuisibles aux écosystèmes tels que les forêts et les lacs. Selon le New York Times, « La Chine va supplanter les États-Unis en tant que premier émetteur de CO₂ d’ici à 2009 » ^[39]. Les émissions d’oxydes d’azote et de dioxyde de soufre sont 8 à 9 fois plus élevées que dans les pays développés^[40].

Les conséquences de la pollution atmosphérique sur la santé des Chinois sont dramatiques : on estime qu'elle est responsable de 358 000 décès et 640 000 hospitalisations en 2004^[40].

En tant que pays émergent, la République Populaire de Chine n'est pas contrainte à respecter le protocole de Kyoto. Pourtant, le pays est affecté par le réchauffement global de la Terre : 80 % des glaciers de l'Himalaya se sont réduits, ce qui a des conséquences sur les cours d'eau qui naissent dans ces montagnes et coulent en Chine. En 2006, le Sichuan a connu une grave sécheresse.

Le 21 février 2011, la pollution de l'air à Pékin bat un record, selon le service d'observation de l'ambassade des États-Unis de Pékin^[41].

Union européenne

L'Union européenne a enregistré une amélioration nette et globale pour le dioxyde de soufre, le plomb et le monoxyde de carbone (émissions divisées par deux de 1995 à 2004, alors que les PM-10 chutaient de 44% de 1990 à 2004). Cependant le Benzène (qui a pour partie remplacé le plomb de l'essence) pose problème, de même que les pics d'ozone qui ne diminuent pas en dépit d'une baisse des émissions de précurseurs d’ozone (- 36% de 1990 à 2004).

Hormis pour les pesticides, ce sont les urbains qui sont le plus exposés, surtout dans le Benelux, la Pologne, la République tchèque, la Hongrie, la vallée du Pô (Italie) et le sud de l’Espagne. (20% à 30% des urbains de l'UE-25 sont potentiellement exposés à des taux d'au moins 3 polluants (dioxyde d’azote, PM-10, et ozone) dépassant les normes européennes. Les PM-10 seraient selon l'UE globalement responsable d'une une perte d’espérance de vie de 9 mois (pour les européens de l’UE-25).

Des progrès sont localement constatés en matière d'acidification et eutrophisation, mais en 2004 15% des écosystèmes naturel ou semi-naturel de l’UE-25 étaient concernés par des retombées acides critiques, surtout à cause des retombées de nitrates et ammoniac issus de l’agriculture et d'oxydes émis par les véhicules et chaudières ou cheminées. l'UE estimait en 2007 que 47% de ses espaces d’écosystèmes naturels ou semi-naturels étaient en 2004 soumis à une eutrophisation induite par la pollution azotée de l'air. «Air pollution in Europe 1990-2004», Rapport n°2/2007 de l'Agence européenne de l'environnement (EEA).

Pollution des villes

La forme urbaine^[42], la manière dont on s'y déplace, et son degré de végétalisation^[43] ont une importance pour la qualité de l'air et le bruit^[42].

• En raison de la mauvaise qualité de l'air due au nombre important de voitures vétustes dans l'agglomération, Téhéran fait partie des villes les plus polluées au monde : en novembre 2006, la pollution atmosphérique dans la capitale iranienne aurait fait 3 600 morts, essentiellement par crise cardiaque^[44].

• Outre les véhicules à moteur, la combustion du bois a aussi un impact négatif sur la qualité de l'air en ville. Cet impact a été étudié dans quatre villes françaises^[45]. Selon des études danoises « même dans les villes, la grande partie des poussières fines n'est pas provoquée par la circulation routière, mais par les chauffages à bois »^[46].

Exemples de pollutions de l'air critiques

Liste non exhaustive :

• Nuage brun d'Asie
• Pollution de Londres : dans les années 1950 des cas de smog
• Pollution de la vallée de la Meuse en 1930

Voir aussi

Liens internes

Polluant Purification de l'air, Purificateur d'air Surveillance de la qualité de l'air, Normes de qualité de l'air Réchauffement climatique, effet de serre Changement climatique Plan climat territorial Ozone au niveau du sol écologie urbaine

Pluie acide, pollution acido-particulaire Particules en suspension Microparticule, nanoparticule Bois énergie Automobile, Filtre à particules Radioactivité Santé-environnement

Dépollution par les plantes Phyt'air Pollution automobile, Transport routier de marchandises Bois énergie Modélisation de la dispersion atmosphérique

Bibliographie

• OMS, Air quality guidelines for Europe. Copenhague, Bureau régional de l’Organisation mondiale de la Santé pour l’Europe, 1987 (Publications régionales de l’OMS, Série européenne, N° 23).
• OMS, Air quality guidelines for Europe, 2ème édition. Copenhague, Bureau régional de l’Organisation mondiale de la Santé pour l’Europe, 2000 (Publications régionales de l’OMS, Série européenne, N° 91).

Liens externes

• (fr) La pollution atmosphérique sur le site du CITEPA
• (fr) Air et pollutions : Objectif 2008 : renforcement du dispositif de lutte pour la qualité de l’air
• (fr) Carte mondiale de la pollution de l'air (ESA)
• (fr) Pollution du trafic aérien et des aéroports
• (fr) Pollution de l'air et santé résumé de GreenFacts de rapports de l'OMS
• (fr) Ozone-info Campagne d’information en Suisse
• (fr) Page « Pollution atmosphérique » du portail du risque QHSE
• (fr) Pollution atmosphérique - Agence européenne pour l'environnement (AEE)

Notes et références

• Portail de la chimie
• Portail de l’environnement et du développement durable