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. En France, elle est définie par le Code de l'environnement comme suit « Constitue une pollution atmosphérique au sens du présent titre l'introduction par l'homme, directement ou indirectement ou la présence, dans l'atmosphère et les espaces clos, d'agents chimiques, biologiques ou physiques ayant des conséquences préjudiciables de nature à mettre en danger la santé humaine, à nuire aux ressources biologiques et aux écosystèmes, à influer sur les changements climatiques, à détériorer les biens matériels, à provoquer des nuisances olfactives excessives. »^[1] (la Loi Grenelle II a ajouté les termes « ou la présence » à l’article préexistant pour également prendre en compte les polluants d’origine naturelle afin qu'ils soient analysés au même titre que les polluants d’origine anthropique.

La dégradation de l'air résulte généralement de la combinaison d'un cocktail de polluants tels que des matières particulaires, ou autres substances^[2] dont les degrés de concentration et les durées de présence sont suffisants pour produire un effet toxique et/ou écotoxique.

L'Organisation mondiale de la santé (OMS) l'estimait responsable en 2012 de près de 7 millions de morts prématurées par an, surtout dans les pays à revenus faibles et intermédiaires, en particulier en Asie^[2] ; plus de la moitié sont dues à la pollution intérieure (en particulier à la cuisine sur des réchauds à charbon, à bois ou à combustibles de la biomasse) et près de la moitié à la pollution extérieure. 80 % des décès liés à la pollution extérieure sont causés par des maladies cardiovasculaires (40 % accident vasculaire cérébral (AVC) et 40 % cardiopathies ischémiques) ainsi que 60 % de ceux dus à la pollution intérieure (34 % AVC et 26 % cardiopathies ischémiques), suivis par les BPCO (ext. : 11 %, int. : 22 %)^[2]. En France, un rapport du Sénat a évalué en 2015 le coût de la pollution de l'air en dépenses de santé, absentéisme dans les entreprises et impacts indirects et non sanitaires à au moins 100 milliards €/an^[3].

L'ONU a encadré la mis en place en 1979 d'une Convention sur la pollution atmosphérique transfrontalière à longue distance. L'OMS estime que ramener les taux de particules PM10 de 70 à 20 µg⋅m^-3 diminuerait la mortalité induite par la pollution de l’air de 15 %.

Différents types de pollutions atmosphériques

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 publique, au niveau mondial comme individuel^[4].

Cette pollution peut revêtir de multiples formes et être :

• brève ou chronique ;
• visible (fumée) ou invisible (pesticides dans l’air^[5]) ;
• 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^[6], 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).
• naturelle (exemple : gaz volcaniques) ou d'origine anthropique.

Histoire

Selon un sondage annuel, la pollution de l’air et le changement climatique étaient fin 2014 les deux préoccupations principales des Français en matière d’environnement, atteignant même « leur plus haut niveau depuis le début de la décennie » mais les ménages semblaient moins disposés qu’auparavant à agir pour l’environnement (et à changer de comportement ou de produit si cela leur coûte plus cher)^[7].

La qualité de l'air urbain et des habitations est aujourd’hui souvent critiquée, mais l'air intérieur de nombreux logements des siècles passés était également pollué 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.

On retrouve actuellement des traces des poussières, fibres, débris fins, fumées et vapeurs émis par les différentes mines de fer, mercure et autres métaux non ferreux de l'Empire romain ou par leurs installations de raffinage et de fonderie jusque dans les sédiments de lacs de montagne et dans les glaces arctiques, qu'ils ont contaminé via le déplacement des masses d'air polluées.

Sans connaitre l'origine microbienne des maladies, les gens de l'antiquité et du Moyen Âge avaient une certaine conscience de l'importance de la qualité de l'eau et de l'air ; ils craignaient l'air et l'eau « corrompus » (théorie des miasmes), mais ce n'est qu'avec Pasteur qu'on comprendra mieux le rôle des microbes.

Au XIX^e siècle de nouvelles formes de pollution se sont développées de façon massive et récurrente dans les villes de la Révolution industrielle, notamment à cause de l'utilisation croissante du charbon et des usines^[8].

Ce phénomène était d'autant plus grave pour la santé qu'une grande partie de l'habitat ouvrier se trouvait alors à proximité immédiate des lieux de production. Au XX^e siècle les avions ont émis leurs polluants dans des couches de plus en plus haut de l'atmosphère où ils sont exposés à des phénomènes photochimiques complexes.

Polluants atmosphériques, gaz à effet de serre et changement climatique

Les pollutions de l’air et les gaz à effet de serre ne doivent pas a priori être confondus, mais ce sont parfois les mêmes et le dérèglement climatique pourrait avoir des conséquences (souvent aggravantes et synergiques) sur la plupart des pollutions de l'air (synergies qui font en France l'objet d'études par l'Institut national de l'environnement industriel et des risques (INERIS)^[9], depuis 2009 au moins^[10],[11].

Les espèces polluantes émises ou transformées dans l'atmosphère sont très nombreuses. Même si leurs concentrations sont très faibles (mesurées en général en microgrammes par mètre cube), elles peuvent avoir des effets notamment sur la santé^[12].

Les gaz à effet de serre ne sont pas à proprement parler des polluants atmosphériques^[13],[14].

Si l'on prend l'exemple de la pollution routière :

« Les véhicules sont à l’origine de deux types bien distincts d’émissions dans l’atmosphère :
les polluants de l’air dits polluants locaux composés de gaz toxiques (ex. : monoxyde de carbone, oxydes d’azote) ou de particules nocives qui ont un effet direct sur la santé (voies respiratoires et maladies cardio-vasculaires)
et le dioxyde de carbone ou CO₂. Principal gaz à effet de serre, il est responsable du changement climatique mais a peu d’effet direct sur la santé. »^[15].

Le Centre interprofessionnel technique d'études de la pollution atmosphérique (Citepa) regroupe par thème l'effet de serre (gaz à effet de serre, GES) et quatre principaux types de pollution de l'air^[16].

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), hexafluorure de soufre (SF₆) et halocarbures (dont les CFC). Une partie du rayonnement IR n’est pas renvoyée vers l’espace. L’énergie absorbée est transformée en chaleur.

Ce phénomène est important pour la « survie de la planète »^[17]. Sans effet de serre, la température moyenne sur Terre chuterait dans un premier temps à -18 °C, mais à cette température la glace s’étendrait sur le globe et l’albédo terrestre augmenterait entraînant une chute supplémentaire de la température moyenne de la planète qui se stabiliserait vraisemblablement en dessous de -50 °C (voir le mécanisme sur Terre de l’effet de serre) et « la vie n’existerait peut-être pas »^[17].

L’augmentation de l’effet de serre est très probablement responsable du réchauffement climatique en cours. L’origine anthropique de celui-ci ne fait aujourd’hui pratiquement plus aucun doute chez les experts.

Les gaz à effet de serre analysés par le Citepa sont les GES anthropiques désignés par le protocole de Kyoto, soit :

• le dioxyde de carbone ;
• le méthane ;
• le protoxyde d'azote ;
• l'hexafluorure de soufre ;
• les hydrofluorocarbures (HFC) ;
• les perfluorocarbures (PFC).

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, eutrophisation, pollution photochimique

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 »^[18].

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

Elle fait intervenir des phénomènes catalytiques, liées aux ultraviolets solaires, sources de molécules dites « superoxydantes », telles que l'ozone, lesquelles peuvent interagir avec d'autres polluants pour par exemple et notamment contribuer aux phénomènes dits de « pluie de mercure ».

Métaux lourds

Polluants organiques persistants

Particules

En France, les émissions de particules fines proviennent à 34 % du chauffage domestique, 31 % de l'industrie, 21 % de l'agriculture et 14 % des transports (la part du transport atteint cependant 40 à 80 % en ville) ^[19].

Prévalence

La pollution diffuse de l'air est générale, y compris en Europe^[20],[21] ; les retombées de la pollution atmosphérique touchent tous les continents, toutes les mers (également concernées par les émissions croissantes des transports maritimes) et les glaces polaires. La haute atmosphère n'est pas épargnée comme en témoignent les abondantes trainées d'avion, et il en va de même pour la stratosphère dont la couche d'ozone n'est pas encore reconstituée.

Les cadastres d'émissions laissent penser que les pays industriels et moins avancés ou en développement sont localement plus touchés, de même, dans le monde entier, que les ports, les conurbations et les villes (selon l'AEE, en 2012, près d'un citadin européen sur trois est exposé à des taux excessifs de particules en suspension dans l'air^[22]) et les ports ou les abords de voies de transports dont le nombre et l'intensité d'utilisation ne cessent globalement de s'accroître, en Europe notamment^[23], malgré les alertes successives de l'AEE sur la sous-estimation des émissions des véhicules^[24], le mauvais exemple européen suivi par les nouveaux adhérents^[25] et l'augmentation régulière des transports motorisés^[26].

Les statistiques de l'Organisation mondiale de la santé (OMS) attribuent à la pollution de l'air plus de 7 millions de décès pour 2012, dont 600 000 enfants de moins de 5 ans. Les régions les plus touchées sont l'Extrême-orient : 2,8 millions (172 décès pour 100 000 habitants) et le Sud-est asiatique : 2,3 millions (124 décès/100 000 hab.) ; l'Europe compterait 582 000 décès par an (106 décès/100 000 hab. dans les pays à revenus faibles et moyens et 47 dans les pays à revenus élevés)^[27].

Pour des raisons de moindre présence d'activités humaines, agricoles et industrielles notamment, l'hémisphère sud est moins touchée que l'hémisphère nord.

Principales sources de la pollution

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.

Principales sources anthropiques en France

Dans le rapport annuel du gouvernement français sur la qualité de l'air pour 2014 (paru le 30 septembre 2015), les principales pollutions sont caractérisées comme suit^[28] :

Polluant	Principales sources primaires	Réglementation respectée en 2014
dioxyde de soufre (SO2)	Industrie	Oui
oxydes d’azote (NOx) dont le dioxyde d’azote (NO2)	Transport routier	Non
ozone (O3)	Pas de sources directes	Non
particules de diamètre inférieur à 10 μm (PM10)	Résidentiel, industrie, agriculture, transport routier	Non
particules de diamètre inférieur à 2,5 μm (PM2,5)	Résidentiel, chauffage au bois en particulier	Non
monoxyde de carbone (CO)	Résidentiel, industrie	Oui
benzène (C6H6)	Résidentiel, transport	Non
arsenic (As)	Industrie	Non
cadmium (Cd)	Industrie	Oui
nickel (Ni)	Industrie	Oui
plomb (Pb)	Transport routier, industrie	Oui
hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), principalement le benzo[a]pyrène (B[a]P)	Résidentiel, chauffage au bois principalement	Non

La pollution de l'air résulte donc principalement des installations de chauffage, des centrales thermiques et des installations industrielles, des moyens de transport dont les véhicules à moteur (sauf ceux électrique) et de l'agriculture.

Gestion des pics de pollution

Le dispositif de gestion des pics de pollution est mis en œuvre localement par les préfets. Ce dispositif a été renforcé en 2010 avec l’abaissement, par décret du 21 octobre 2010^[29], des seuils d’information et recommandation pour les particules PM₁₀ (passage pour le seuil d’alerte de 125 µg.m^-3 à 80 µg.m^-3 et le seuil d’information/recommandation passant de 80 à 50 µg.m^-3. Par ailleurs, l’arrêté du 26 mars 2014^[30] relatif au déclenchement des procédures préfectorales en cas d’épisodes de pollution de l’air ambiant permet d’harmoniser les conditions de gestion, de déclenchement des mesures préfectorales. Il liste des mesures d’urgence dans tous les secteurs d’activité tout en laissant le soin aux préfets de les adapter en fonction du contexte local et du type d’épisode de pollution. Les mesures de restriction visent en priorité, selon le type de pollution :

• la circulation des véhicules ;
• l’utilisation d’appareils de chauffage au bois ;
• le brûlage des déchets verts ;
• les activités industrielles génératrices de pollutions ;
• les épandages agricoles.

(Source : la page 20 du rapport gouvernemental sur la qualité de l'air 2014 en France^[28])

Combustion de biomasse

Europe

La combustion de biomasse (feux de cheminée, feux agricoles et feux de jardins^[31]) 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…). De nombreux États ont d'ailleurs interdit depuis longtemps les feux de cheminées ouvertes, les feux agricoles et ceux de jardins »^[32],[33]. Les cheminées à foyer ouvert, anciennes ou de conception moderne, « sont à éviter, en raison de leurs piètres performances au regard de la pollution qu'elles génèrent. »^[34].

Selon l’OMS, dans l'Europe des quinze, la combustion du bois dans les petits appareils domestiques ((en)) deviendrait, à l'horizon 2020, la principale source de particules fines (PM_2,5), reconnues les plus dangereuses pour la santé^[35].

• 

  Feu de cheminée

• 

  Foyer ouvert de conception moderne

• 

  Brûlage dont les fumées se répandent sur des habitations

• 

  Poêle à bois

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 »^[36].

Véhicules à moteur

Les polluants atmosphériques émis par les véhicules à moteur sont^[37] :

• le gaz carbonique (CO₂), non toxique mais reconnu comme une des causes de l’effet de serre
• des gaz dont la toxicité est avérée (monoxyde de carbone, oxydes d’azote…), cela jusque dans la haute atmosphère avec les avions et fusées
• des particules en suspension (PM10 et PM2.5) : un quart des particules PM10 rejetées dans l'air francilien proviennent du trafic routier
• des COV (Composés organiques volatils), libérés par évaporation lors du remplissage des réservoirs ou par des micro-fuites du circuit carburant, ou par les gaz d'échappement.

Le fait que les moteurs fassent appel à des énergies fossiles (pétrole, houille, gaz naturel), à l’origine d’une pollution chronique depuis le début du XX^e siècle ou à des biocarburants ne modifie pas substantiellement leurs émissions polluantes. Seul leur bilan CO₂ est amélioré.

Ce problème étant devenu un problème de santé publique avec l'accroissement du trafic automobile, les gouvernements des principaux pays du monde sont intervenus en réglementant les émissions polluantes des véhicules à moteur^[38]. En Europe, les premières normes européennes d'émission sont entrées en vigueur en 1990 pour les poids lourds et 1992 pour les véhicules légers. Elles ont évolué environ tous les cinq ans depuis, imposant une réduction drastique des émissions de polluants atmosphériques en mg par kilomètre parcouru, malheureusement en partie compensée par l'augmentation du trafic automobile et poids-lourd.

Dans le cadre de la lutte contre l'effet de serre entérinée à l'échelle mondiale par le Protocole de Kyoto, des réglementations limitant sévèrement les émissions de CO₂ des véhicules à moteur ont également été mises en place^[39]. Le principe est d'exiger que la gamme de véhicules de chaque constructeur automobile respecte une émission moyenne limitée à 130 g/km pour 2015, puis à 95 g/km en 2020, ce qui correspond à des consommations de 4,0 l/100 km en essence, 3,6 l/100 km en gazole^[40].

L'avis de l'ADEME rendu en juin 2014 sur le rôle des transports dans la pollution de l'air demeure fortement sceptique: «En théorie, c'est à 70 km/h qu'un moteur émet le moins de particules fines et d'oxyde d'azote ». Encore faut-il que le véhicule roule en continu et sans a-coups, ce qui ne correspond pas du tout à la pratique.
«Dès lors, le seul moyen de savoir si une baisse des vitesses de circulation a un impact réel sur la qualité de l'air est de faire des mesures avant et après la mise en place de cette mesure». Or ces études sont aujourd'hui inexistantes pour les particules fines et très rares pour les oxydes d'azote.Quant à réduire la vitesse à 50 ou 30 km/h, une telle mesure risque d'augmenter les successions de phases d'accélération et de décélération, ce qui pourrait avoir un effet négatif.

Pour les experts de l'ADEME, « il est nécessaire d'agir prioritairement sur les véhicules les plus émetteurs de particules et de NO2, en particulier les véhicules diesel non équipés de filtres à particules fermés qui représentent encore environ les 2/3 du parc. »

Le problème de pollution prend aussi en compte l'impact sur l'air intérieur dans les véhicules. Les embouteillages ou le trafic peut accentuer cette pollution à l'intérieur même de ces véhicules à moteurs^[41]. Selon une étude du docteur Fabien Squinazi, membre du collège d'experts de l'ARCAA^[42] (Association de Recherche Clinique en Allergologie et Asthmologie), les passagers des véhicules sont les plus exposés à la pollution de l'air en raison d'une double exposition. Le passager est soumis à l'intérieur aux particules fines et aux moisissures allergisantes et à l'extérieur au dioxyde de carbone^[43].

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^[44] 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.

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]}

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, à la suite de 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 contrepartie, 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^[45].

Gaz à effet de serre (sources, effets)

Les gaz à effet de serre ont peu d'effets directs sur la santé^[15].

Dioxyde de carbone

Alors que le dioxyde de carbone n'est pas toxique en soi, qu'il est même essentiel à la croissance des plantes qui le captent et utilisent son carbone pour constituer leur structure^[13] (voir le mécanisme de photosynthèse), 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. Dans le domaine de l'énergie, les émissions de N₂O sont relativement marginales ; en France métropolitaine elles sont principalement induites par la combustion du gaz naturel, du bois, du gazole et des combustibles minéraux solides^[46]. Le protoxyde d'azote n'est pas classé avec les autres oxydes d'azote (NO_x) examinés plus bas.

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).

Produits polluants (sources, diffusion, effets)

Dans le cas de la pollution aérienne en particulier, 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

Les oxydes d'azote^[47] à l'état de gaz dans les conditions habituelles de température et de pression sont regroupés sous le terme générique de NO_x. Parmi ces NO_x, le monoxyde d'azote (NO) et le dioxyde d'azote (NO₂) sont des polluants atmosphériques réglementés. 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 (NO_x)^[48].

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 deux à trois fois plus de NO_x que les moteurs à essence. La pollution NO_x des voitures est règlementé par les normes européennes^[49]. 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^[50],[51]. 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^[52],[53].

• 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^[54]. 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) constituent une famille de produits très large (comme le benzène, l’acétone, le perchloroéthylène...)^[55]. Ils sont souvent exprimés en hydrocarbures totaux équivalent méthane, ou propane^[56]. Ils 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^[57], 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.

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^[58].
• Les hydrocarbures aromatiques polycycliques, sont un ensemble de composés dont certains sont cancérogènes, 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 cancérogènes riches en carbone, résidus de combustion incomplète (dues notamment aux moteurs diesel, à l'activité industrielle et à la combustion de biomasse^[32], dont le chauffage au bois, émetteur largement majoritaire dans le secteur résidentiel, et le brûlage à l'air libre^[33]).
• 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 à la suite d'un long séjour dans l'air ou exposé aux ultraviolets^[59].
• 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, y compris des polluants organiques^[60]. 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^[61])
PM_2,5

• 10 μg·m^-3 moyenne annuelle
• 25 μg·m^-3 moyenne sur 24 heures

PM₁₀

• 20 μg·m^-3 moyenne annuelle
• 50 μg·m^-3 moyenne sur 24 heures

Effets sur la santé

En mars 2011, l'Institut de veille sanitaire a publié l'étude Aphekom^[62]. Menée dans douze pays européens, elle a démontré que la diminution des particules fines dans l’air de nos villes permettrait d’augmenter l'espérance de vie. Par exemple, à Marseille, si on respectait l’objectif de qualité de l’OMS, soit 10 μg·m^-3, l’espérance de vie augmenterait de huit mois. Dépasser ces recommandations entraîne également une augmentation des pathologies chroniques. Cette étude a montré que le fait d'habiter à proximité du trafic routier serait à l'origine de 15 % des asthmes chez l'enfant et de l'augmentation de maladies respiratoires et cardiovasculaires chez les plus de 65 ans. À la suite de la publication de cette étude, une association de 2 500 médecins, l'Association santé environnement France (ASEF), a décidé de mener elle aussi une étude sur la qualité de l'air et les microparticules 2,5 (PM_2,5) à Aix-en-Provence. Les résultats ont montré que les taux de PM_2,5 ne sont quasiment jamais inférieurs à 20 μg·m^-3[63] tout comme les villes françaises analysées dans l'étude Aphekom – Marseille étant la plus polluée d’entre elles devant Paris et Lyon….

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, Fukushima, Tokai-Mura..). Des molécules qui n'existent pas dans la nature peuvent apparaître ponctuellement (iode radioactif à courte durée de demi-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, etc.) 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, etc.) ;
• rejets liés aux activités agricoles et d'élevage ;
• la pollution par les transports ; diffuse et difficile à contrôler.

Règlementation

Pollution

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. La lutte contre la pollution de l'air est depuis la fin des années 1970 l'un des soucis majeurs de l'Union européenne. La politique de l'Union européenne consiste à développer et à mettre en œuvre les dispositifs pertinents d'amélioration de qualité de l'air, y compris le contrôle des émissions des sources mobiles, l'amélioration de la qualité des carburants et d'intégrer des spécifications écologiques dans les secteurs du transport et de l'énergie^[64].

Législation européenne

La liste des réglementations européennes en la matière est longue^[65] :

1. Qualité de l'air ambiant

• sur la qualité de l'air ambiant et un air plus propre pour l'Europe, qui fait la synthèse de la plupart des réglementations existantes au sein d'une unique directive et qui inclut notamment de nouveaux objectifs pour les particules fines de dimension PM 2,5
• Directive 96/62/CE sur l'évaluation et la gestion de la qualité de l'air ambiant.
• Directive 1999/30/CE fixant les valeurs limite pour le dioxyde de soufre, dioxyde d'azote et autres oxydes d'azote, particules en suspension et plomb (1^re directive fille).
• Directive 2000/69/CE du Parlement européen et du Conseil fixant les valeurs limite pour le benzène et le monoxyde de carbone (2^e directive fille).
• Directive 2002/3/CE du Parlement européen et du Conseil relative à l'ozone dans l'air ambiant (3^e directive fille).
• Directive 2004/107/CE du Parlement européen et du Conseil relative à l'arsenic, au cadmium, au mercure, au nickel et aux hydrocarbures aromatiques polycycliques dans l'air ambiant (4^e directive fille).
• Directive 80/779/CEE du 15 juillet 1980 sur les valeurs limites et les valeurs recommandée pour le dioxyde de soufre et les particules en suspension, directive amendée ultérieurement par la directive 89/427/CEE
• Directive 85/203/CEE du 7 mars 1985 sur les standards de qualité de l'air pour dioxyde d'azote, amendée par la directive 85/580/CEE

2. Mesure et gestion de la qualité de l'air

• Décision 97/101/CE du Conseil établissant un échange réciproque d'information et de données entre les réseaux et les stations de mesures indépendantes mesurant la pollution au sein des États membres.
• Décision 2004/461/CE de la Commission établissant un questionnaire pour le reporting annuel sur la qualité de l'air ambiant
• Décision 2004/224/CE de la Commission établissant l'obligation pour les États membres de soumettre sous deux ans des programmes d'amélioration et des plans d'action pour les zones excédant les limites fixées par les directives européennes.

3. Sources d'émission stationnaires

• Prévention et contrôle intégrés de la pollution: directive du Conseil 2008/1/CE du 15 janvier 2008
• Grandes centrales de combustion : directive 2001/80/CE limitant les émissions de certain polluants, et directive du Conseil 94/66/CE amendant la directive 88/609/CEE sur le même sujet
• incinération des déchets : directive 2000/76/CE du Parlement européen et du Conseil du 4 décembre 2000

4. Composés organiques volatils (COV)

• Directive 94/63/CE du Parlement européen et du Conseil sur le contrôle des émissions de composés organiques volatils (COV) provenant du stockage des produits pétroliers et de leur distribution.
• Directive 1999/13/CE du Conseil sur la limitation des émissions de COV provenant de l’utilisation de solvants organiques dans certains activités et installations.

5. Soufre contenu dans les carburants liquides

• Directive 2012/33/UE amendant la directive 1999/32/CE en ce qui concerne le soufre présent dans les carburants maritimes.
• Directive 1999/32/CE sur la réduction de la teneur en soufre de certains carburants liquides.

6. Plafonds nationaux d'émission concernant l'acidification et l'eutrophisation

• Directive 2001/81/CE sur les plafonds nationaux d'émission pour certains polluants atmosphériques

7. Transport routier, qualité des carburants

• Directive 98/70/CE du Parlement européen et du Conseil du 13 octobre 1998 relative à la qualité de l'essence et du gazole et amendant la directive 93/12/CEE.
• Directive 2000/71/CE de la commission du 7 novembre 2000 adaptant les méthodes de mesure exposées dans les annexes I, II, III et IV de la directive 98/70/CE aux progrès techniques comme prévu dans l'article comme prévu à l'article 10 de cette directive.
• Directive 2003/17/CE du Parlement européen et du Conseil du 3 mars 2003 amendant la directive 98/70/CE relative à la qualité de l'essence et du diesel.

8. Pollution provenant des émissions des navires

• Marine Pollution Convention, MARPOL 73/78. (L'annexe VI de la convention marpol traite de la pollution de l'air par les navires^[66].)

Réglementation française

Des études récentes ayant révélé des effets jusqu'ici sous-estimés des émissions de particules fines, notamment celles d’un diamètre de 0,2 à 1 micromètre émises par les véhicules diesel et le chauffage au bois, et dans l'attente d'une réglementation européenne, la municipalité de Paris a lancé un plan visant à réduire ces émissions : développement des alternatives, comme le covoiturage et l’autopartage, et surtout réduction de la circulation des véhicules les plus polluants, en particulier les diesels, par une charte passée à l’automne 2013 avec les transporteurs afin d'éliminer les véhicules au diesel du dernier kilomètre de la chaîne logistique en 2020, et par la création (au niveau de Paris-Métropole) de « zones à basses émissions » d’où seront peu à peu exclus ces véhicules polluants. Cette formule est déjà en vigueur dans environ 200 villes d’Europe^[67].

Lutte contre l'effet de serre

Transport routier

La Commission européenne considère que 20% des émissions de dioxyde de carbone, principal contributeur à l'augmentation de l'effet de serre, provient du transport routier et que c'est le seul secteur qui connaisse une croissance soutenue (près de 23% entre en 1990 et 2010), d'où la priorité placée sur ce secteur^[68].

1. Véhicules légers Les véhicules légers, qui incluent les véhicules utilitaires légers, représentent environ 15% des émissions de dioxyde de carbone européennes. Dans le cadre législatif européen mis en place depuis 2007, il revient aux constructeurs automobiles de s'assurer que la moyenne des véhicules qu'ils vendent chaque année ne dépasse pas en moyenne une valeur fixée à 130 grammes de CO₂ par kilomètre en 2015 et à 95 grammes de CO₂ par kilomètre en 2020, à comparer à 160 grammes en 2007 et 135,7 grammes en 2011^[68].

Retranscrits en consommation moyenne, les cibles 2015 équivalent à 5,6 litres/100 kilomètres pour les véhicules à essence et à 4,9 litres/100 kilomètres pour les véhicules au gazole. Les objectifs 2020 se traduisent quant à eux par à 4,1 litres/100 kilomètres pour les véhicules à essence et à 3,6 litres/100 kilomètres pour les véhicules au gazole.

Pour les véhicules utilitaires légers, la cible réglementaire est de 175 grammes de CO₂ en 2017 et de 147 grammes de CO₂ en 2020, à comparer avec les 203 grammes de CO₂ en 2007 et les 181,4 grammes de CO₂ en 2010.

En termes de consommation moyenne, ces cibles représentent environ 7,5 litres/100 kilomètres en 2017 et 6,6 litres/100 kilomètres en 2020 pour les véhicules au gazole. Les objectifs 2020 se traduisent quant à eux par à 5,5 litres/100 kilomètres pour les véhicules au gazole (qui représentent l'écrasante majorité des véhicules utilitaires légers.

La Commission européenne a institué une étiquette énergétique permettant de sensibiliser le consommateur quant aux émissions de CO₂ dès avant sa décision d'achat^[69].

2. Véhicules lourds

Les véhicules lourds (camions et autobus) représentent 25 % des émissions de CO₂ dues au transport routier. L'accroissement du trafic routier provoque une aggravation régulière de ces émissions. La Commission européenne travaille actuellement à la définition d'une stratégie d'ensemble pour réduire les émissions de CO₂ liées au fret comme au transport de personnes.

3. Qualité des carburants

La qualité des carburants est un contributeur non négligeable de la réduction des émissions de gaz à effet de serre. La législation européenne impose une réduction de 10 % d'ici à 2020 du niveau d'intensité en gaz à effet de serre des carburants vendus dans l'Union européenne.

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^[70].

Chez l'Homme

Épidémiologie

La pollution de l'air entraîne une augmentation des maladies respiratoires (comme asthme, angines ou insuffisance respiratoire ou bronchiolite) et cardio-vasculaires et est source de surmortalité. La pollution de l'air, principalement ses particules fines, fait 348 000 décès prématurés par an en Europe dans la population de plus de 30 ans et 42 090 décès prématurés en France^[71]. Chaque hausse de 10 μg de PM_2.5 par mètre cube d'air (µg/m³) entraîne une augmentation de 6 % du risque de mortalité due à des maladies chroniques^[72].

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^[73]. 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 microparticules 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·m^-3 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 deux facteurs aggravant le risque de mortalité)^[74], plus encore chez la femme ménopausée^[75].
• 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 Pologne, République tchèque, Brésil, États-Unis)^[76], 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^[77].

Pollution de l'air extérieur classée cancérogène pour l'homme

La pollution de l'air extérieur est un facteur cancérogène, notamment pour le cancer du poumon et le cancer de la vessie. Les « matières particulaires » (particules en suspension, en anglais : particulate matter - PM, sont l'un des éléments en cause. Les principales sources de pollution sont les transports, la production stationnaire d'électricité, les émissions industrielles et agricoles, le chauffage résidentiel et la cuisine^[78]. La combustion domestique (chauffage et cuisson) du charbon et de la biomasse (principalement le bois) était déjà reconnue comme facteur cancérogène à l’intérieur des habitations^[79].

Coûts du préjudice en santé environnementale

Les pollutions urbaines et routières de l'air ont un coût social et sanitaire important (mort, maladies, allergies, mal-être, etc.).

À titre d'exemple, pour l'Europe, selon l'AEE la pollution de l'air causait au tout début du XXI^e siècle (vers l'an 2000) environ 100 millions de jours de congés maladie par an^[80], et de 350 000 décès prématurés dans l'Union européenne^[80]. Selon l'AEE toujours, dix ans plus tard le nombre de véhicules et de kilomètres parcourus avaient tant augmenté qu'en dépit des progrès faits par les carburants, et motorisations, « la pollution due à la circulation reste nocive pour la santé dans de nombreuses régions d'Europe »^[81] ; pour un coût (publication 2013) approximativement estimé à 100 milliards d’euros, dont près de la moitié (45 milliards d’euros/an^[82]) serait due aux seuls camions^[82].
L’industrie a aussi une responsabilité : En 2009, malgré de nombreux efforts et le règlement REACH, les 10 000 établissements considérés comme les plus polluants d'Europe ont selon l'AEE « coûté aux citoyens de 102 à 169 milliards d'euros »^[83], dont la moitié (de 51 à 85 milliards d'euros) est due aux 191 établissements les plus polluants parmi ceux-ci.

Les coûts épidémiologiques et écoépidémiologiques futurs seront peut-être élevés, dont ceux liés à l'effet de serre. Leurs causes sont dans le passé récent, et contemporaines, mais ces coûts seront à la charge des générations futures.

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 à la suite de 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])étaient significatives (bien que pour 95 % des échantillons inférieures à 8,0 μg/100 ml), avec une corrélation significative entre plombémie et trafic routier. Onze % environ de la variabilité de la concentration pouvait s'expliquer par la circulation automobile proche du domicile de l'animal^[84]. 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^[84]. 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^[84].
• Des chercheurs ont modélisé^[85] 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, coauteur 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 zones 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

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 ou 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.

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.

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, etc.) 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, etc.) : 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, etc.

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:

• Une pierre calcaire moyennement poreuse comme le calcaire lutétien qui a servi à bâtir les grands monuments (Louvre, Notre-Dame, Saint-Eustache, etc.) 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.

• 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.

• 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.

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 XIX^e et XX^e 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.

Un exemple démonstratif de tels reliquats est celui des Têtes des Statues des Rois de Juda, actuellement exposées au Musée National de Moyen Âge, 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 XII^e siècle et le XVIII^e siècle. 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.

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 on 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.

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…

Verre des vitres et des vitraux dans l'environnement urbain pollué

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.

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.

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.

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^[86]

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^[87] 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^[88].

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^[89].

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^[90]. 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^[91].

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^[58]. 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 »^[92]. Les émissions d’oxydes d’azote et de dioxyde de soufre sont 8 à 9 fois plus élevées que dans les pays développés^[93].

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^[93].

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^[94].

La qualité de l’air ne respecte pas les normes de l’Organisation mondiale de la santé dans 495 des 500 plus grandes villes chinoises. Une nouvelle loi de protection de l’environnement va entrer en vigueur en 2015, avec des amendes quotidiennes, et nettement plus dissuasives qu’auparavant, pour les pollueurs, ainsi que des inspections pour vérifier les émissions de polluants des usines ; 180 sociétés, souvent de grands groupes d’État, se sont vu intimer l’ordre de publier quotidiennement leurs niveaux d’émission de polluants^[95].

Inde

Selon les statistiques officielles du Central Pollution Control Board indien, compilées par Greenpeace, le niveau de microparticules inférieures à 2,5 μm, les plus dangereuses, s'établissait en moyenne sur l'ensemble de 2013 à 153 μg·m^-3 à Delhi, alors qu'à Pékin, le chiffre correspondant était de 89,5. Ce niveau de pollution est 3,8 fois supérieur à la norme nationale indienne. Ce calcul corrobore le classement publié en mai 2014 par l'OMS, où Delhi arrivait largement en tête des capitales mondiales pour la dégradation de l'air. Mais, alors qu'à Pékin la pollution fait régulièrement les gros titres de la presse nationale et internationale, et a suscité des actions exceptionnellement fortes pour limiter l'utilisation des voitures, les émissions industrielles et celles provenant du charbon, à Delhi la population semble peu sensibilisée au problème et les autorités ne font rien pour le résoudre^[96].

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’union européenne 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^[97]. Et en 2011^[98], huit États-membres n'ont pas réussi à ne pas dépasser les maxima d'émission de la directive n^o 2001/81/CE du 23 octobre 2001 relative aux plafonds d’émissions nationaux. La directive « Eurovignette » de 2011 pourrait les y aider, car leur permettant, s'ils le désirent d'intégrer le coût sanitaire de la pollution atmosphérique à leurs dispositifs de tarification des routes nationales et autoroutes^[99].

Pollution des villes

La forme urbaine^[100], la manière dont on s'y déplace, et son degré de végétalisation^[101] ont une importance pour la qualité de l'air et le bruit^[100].

• 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^[102].
• 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^[103]. Même en milieu urbain, les chauffages au bois émettent davantage de poussières fines, et d'autres polluants, que la circulation routière^[104],[105].

Exemples de pollutions de l'air critiques

Liste non exhaustive :

Notes et références

Voir aussi

Articles connexes

Bibliographie

• [zip] Inventaire des émissions de polluants atmosphériques en France, CITEPA, mars 2012
• 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^o 23).
• OMS, Air quality guidelines for Europe, 2^e édition. Copenhague, Bureau régional de l’Organisation mondiale de la Santé pour l’Europe, 2000 (Publications régionales de l’OMS, Série européenne, n^o 91).
• ALLOUL-MARMOR, Laure ; Réentrainement par écoulement d'air d'une contamination particulaire déposée sur une surface, application au cas d'un tas de poudre: Thèse de doctorat en Physique des Aérosols, Université PARIS XII – Val de Marne, Soutenue le 11 avril 2002

Bases de données

• Base de données (Open data) pour les rejets de polluants dans l'air par les principaux émetteurs industriels (installations classées pour la protection de l'environnement), par région, de 1989 à 2009 : quantités annuelles émises, nombre d'établissements concernés et seuil de collecte des données pour : ammoniac, cadmium, monoxyde de carbone (CO), etc. (fichier CSV)
• http://www.stats.environnement.developpement-durable.gouv.fr/Eider/selection_series_popup.do?calcul=yes&reset=&serieCode=AI15&geoCode=111&geoCode=121&geoCode=122&geoCode=123&geoCode=124&geoCode=125&geoCode=126&geoCode=131&geoCode=141&geoCode=142&geoCode=143&geoCode=152&geoCode=153&geoCode=154&geoCode=172&geoCode=173&geoCode=174&geoCode=182&geoCode=183&geoCode=191&geoCode=193&geoCode=194&geoCode=197&geoCode=1 Base de données (Open data) pour les dépassements des seuils de pollution aux particules (PM2,5)], par région de 2000 à 2012 : sur les PM2,5 en situation de fond urbain (SFU) : nombre de capteurs..., d'après la BDQA (Banque de données sur la qualité de l'air)

Liens externes

Sur le site du ministère de l'Écologie (France)

• Lutte contre la pollution atmosphérique : Le Conseil national de l’Air annonce les progrès majeurs du plan particules
• Présentation du plan particules (6 pages)
• Effet de serre et changement climatique
• Air et pollution atmosphérique

Autres

• Carte mondiale de la pollution de l'air (ESA)
• Pollution du trafic aérien et des aéroports
• Pollution de l'air et santé résumé de GreenFacts de rapports de l'OMS
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