Pollution de l'air

Pollution de l'air

Parmi les sources de pollution atmosphérique se trouvent les industries, les véhicules, les activités domestiques (chauffage, cuisson, fumée de bois), l'agriculture (fertilisants, nuages de poussière, pesticides, herbicides, déchets animaux et odeurs liées à l'élevage), la foresterie (pesticides, incendies de forêt). Les émissions naturelles peuvent avoir des effets importants sur la quantité de matières polluantes atmosphériques selon leurs sources et le moment où elles sont émises. Parmi ces sources, on retrouve les tempêtes de poussière, les incendies de forêt, les embruns, les végétaux produisant des spores, du pollen et des gaz biosynthétiques, et les volcans. Dans des villes du nord, comme Edmonton, la vapeur d'eau émanant de la combustion du gaz naturel peut causer un brouillard glacé en hiver. Dans ces circonstances, l'eau peut être considérée comme un polluant.

La teneur des polluants dans l'air est très faible comparativement à celle de ses constituants de base (oxygène et azote). La masse de polluants par mètre cube d'air est quantifiée, soit en parties par million ou par milliard, soit en microgrammes ou en nanogrammes.

Types de polluants

Les polluants sont catégorisés selon leurs origines ou leurs propriétés chimiques et physiques. Les types de matière particulaire (MP), à l'état solide ou liquide, sont catégorisés selon leur diamètre aérodynamique (en microns, abréviation µm) : <10 µm (particule thoracique (MP₁₀)), <2,5 µm (particule fine (MP_2.5)), <0,1 µm (particule ultrafine (PUF)) et de 2,5 à 10 µm (grosse particule (MP_2.5-10)).

Les oxydes d'azote (NO₂ et NO), le monoxyde de carbone (CO), le sulfure d'hydrogène (H₂S), les particules fines (MP_2.5) et le dioxyde de carbone (CO₂) sont les principales substances produites par la combustion de carburants ou de procédés industriels. Les types de MP_2.5 en suspension dans les gaz de combustion sont, entre autres, le carbone organique, le carbone élémentaire ou noir (connu comme la suie) et les métaux-trace (plomb, arsenic, nickel, mercure). Le diamètre de ces particules varie : celui des agrégats moléculaires est de 5 nanomètres, celui des particules est de 200 à 1000 nanomètres (0,2-1 µm) selon le pic de la distribution spatiale de l'intensité de diffusion de la lumière. L'apport important de particules ultrafines dans l'atmosphère est dû en grande partie à l'émission de gaz de pot d'échappement de véhicules.

L'ammoniaque, le méthane, les pesticides (les BPC ou biphényles polychlorés), les composés de soufre réduit, la poussière remise en suspension et les grosses particules naturelles ne proviennent pas de combustion (sauf dans le cas d'émissions fugitives) découlant de plusieurs activités humaines (agriculture) et naturelles (érosion). Le soufre réduit (H₂S) est un problème associé aux usines de pâtes et papiers, au brûlage de gaz à la torche, au traitement des eaux d'égout et aux pratiques agricoles.

Plusieurs polluants proviennent essentiellement des réactions chimiques produites par la rencontre de polluants directement émis dans l'atmosphère. Ces polluants sont appelés polluants atmosphériques secondaires. La lumière du soleil, la vapeur d'eau et les nuages sont des constituants souvent impliqués dans les réactions chimiques atmosphériques et activent l'oxydation des polluants. Citons notamment les matières particulaires de sulfate et de nitrate composés respectivement de SO₂ et de No_x et d'un grand nombre de composés organiques de type MP_2.5. C'est la dissolution du sulfate et du nitrate dans la masse nuageuse ou la pluie qui cause les pluies acides. L'ozone troposphérique (O₃) est l'oxydant secondaire le plus répandu. Le smog est la combinaison des matières particulaires primaires et secondaires MP_2.5 et O₃.

Les composés organiques volatils et semi-volatils (COV et COVS), qui sont présents en phase gazeuse et particulaire, font partie d'une autre vaste classe de polluants. Ces composés proviennent de la combustion et des émissions fugitives ainsi que de la formation secondaire. C'est le cas du benzène, du toluène, du xylène, du 1,3-butadiène et des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP). Après les réactions chimiques de COV, la toxicité de certaines substances peut, selon le cas, augmenter ou diminuer. Bon nombre de COV contribuant à la formation d'ozone troposphérique (O₃) sont oxydés dans l'atmosphère et sont transformés en COVS, ce qui contribue à la formation de MP_2.5.

Voies d'entrée de la pollution atmosphérique dans l'environnement

Le comportement initial d'un polluant dépend de la nature de sa source, qui peut être une cheminée qui rejette des gaz à haute température et à grande vitesse, le tuyau d'échappement d'un véhicule en mouvement ou la formation dans l'atmosphère d'autres polluants (polluants atmosphériques secondaires). Par la suite, le polluant se déplace avec le vent, est dilué par les tourbillons et se dépose. Sous l'action du vent, la pollution est souvent transportée sur de grandes distances. Des substances comme le mercure ou les BPC, qui se vaporisent à température ambiante, causent des problèmes en raison de leur dérive vers l'Arctique, où elles sont finalement incorporées à la chaîne alimentaire.

Les concentrations de polluants varient selon des échelles temporelles multiples. Les taux d'émissions, les régimes climatiques, les cycles diurnes du rayonnement solaire et les températures saisonnières sont les facteurs qui influent le plus sur ces concentrations. Les concentrations de polluants varient également selon le taux de conversion et la durée de leur présence dans l'atmosphère. Par conséquent, les concentrations de bon nombre de polluants atmosphériques ont tendance à varier dans le même sens. Par exemple, le NO_x et le CO, comme certaines particules (carbone élémentaire) et les COV, sont émis pendant la combustion, et c'est aux heures de pointe que leurs concentrations sont les plus élevées. Par contre, les concentrations de O ₃ et d'autres oxydants photochimiques, dont les MP_2.5 secondaires et les COV secondaires, sont les plus élevées en après-midi, en particulier sous l'influence de certaines conditions météorologiques (plus longue période d'ensoleillement). Parmi les polluants atmosphériques communs, ce sont le O₃ et les MP_2.5 qui sont présents le plus longtemps dans l'atmosphère et qui, par conséquent, peuvent s'accumuler pendant plusieurs jours et se répandre sous l'action des vents dominants dans de vastes régions géographiques. Ce phénomène peut avoir pour effet d'exposer un plus grand nombre de personnes à des concentrations similaires de polluants.

Malgré la capacité apparemment illimitée de l'atmosphère à assimiler et à diluer les émissions de polluants produits par la société, les conditions météorologiques entraînent parfois des épisodes de pollution atmosphérique dangereux, tout particulièrement dans le corridor Windsor-Toronto-Montréal et, en fait, dans toutes les régions où de grandes quantités de polluants sont rejetées dans l'atmosphère et ne sons pas dilués (vallées de montagnes, au-dessus des grandes villes des Prairies lors de fortes inversions arctiques). Ces épisodes sont associés à des vents légers et à des inversions de température qui se manifestent par une augmentation de la température avec l'altitude, ce qui réduit les rafales et le taux de dilution des polluants et provoque des épisodes de smog. L'épisode de pollution atmosphérique le plus important enregistré au Canada est le « smog de la coupe Grey », en novembre 1962, qui dure cinq jours. Il cause une augmentation des admissions à l'hôpital dans tout le sud de l'Ontario et la remise du match de football à Toronto, en raison de la mauvaise visibilité. Pendant le long hiver arctique, de courtes périodes de vents légers et de fortes inversions de températures peuvent entraîner une accumulation de polluants venus de latitudes plus méridionales.

Effets des polluants atmosphériques

Parmi les effets néfastes sur la santé des humains et des animaux, on compte les troubles respiratoires (silicose, pneumonie, asthme, emphysème, bronchite et rhume des foins) causés par des particules (pollen, spores) et par des gaz (SO₂, NO₂, O₃); la carboxyhémoglobinémie, une pathologie qui nuit à la capacité de l'hémoglobine à se combiner avec l'oxygène à cause de la présence de monoxyde de carbone dans la circulation sanguine; les irritations cutanées et les larmoiements causés par l'ozone; les lésions aux organes internes causées par le plomb, le mercure, les pesticides et autres. On soupçonne la pollution atmosphérique de causer ou d'exacerber le cancer du poumon et d'autres maladies chroniques (diabète). Des études réalisées dans plusieurs pays révèlent que la pollution de l'air, en particulier les MP_2.5 et les MP₁₀, augmente l'indice de mortalité de 2 à 10 % chez les personnes à risque (personnes âgées, individus souffrant de maladies chroniques). Ces études démontrent qu'un des facteurs de cette hausse du taux de mortalité est le risque accru de problèmes cardiovasculaires.

Quant à la végétation, elle subit des dommages directs tels que la nécrose (mort des tissus), la chlorose (décoloration des feuilles) et le vieillissement prématuré. L'acidification du sol par les précipitations acides peut provoquer des dommages indirects. La corrosion des métaux, causée surtout par le SO₂ et les embruns, prend la forme d'un accroissement de la rouille et de la fatigue du métal. Les dommages affectant les étoffes, la peinture et le caoutchouc (la décoloration, le craquelage et le pelage) sont surtout dus au NO₂, à l'O₃ et au H₂S. La souillure des matériaux par la suie nécessite un entretien fréquent (lavage, nettoyage à sec, peinture). Les effets climatiques de la pollution peuvent être régionaux et immédiats (brouillard glacé à Edmonton, brumes sèches régionales très étendues qui réduisent la visibilité et la lumière du soleil) ou à l'échelle planétaire et à long terme (réchauffement causé par les gaz à effet de serre, dont le CO₂ et le méthane).

Gestion des ressources atmosphériques

Il existe différentes stratégies mises en œuvre pour maîtriser la pollution atmosphérique. Les émissions peuvent être réduites par divers moyens : utilisation de combustibles propres, comme le gaz naturel au lieu du charbon, ou réduction de la consommation; combustion du carburant plus efficace (à des températures plus élevées ou en ajoutant de l'oxygène); amélioration de la consommation d'essence par les véhicules, installation et meilleur entretien de dispositifs antipollution (épurateurs-laveurs, convertisseurs catalytiques) avec la mise sur pied de programmes d'inspection et d'entretien pour les véhicules automobiles moins récents. Le recours à de hautes cheminées, comme les « supercheminées » érigées par Inco Ltd. à Sudbury, en Ontario, peut résoudre les problèmes localement, mais a tendance à élargir la région touchée. La maîtrise des épisodes de pollution nécessite la réduction des émissions (p. ex. les restrictions de feu) quand la dilution atmosphérique est faible.

D'autres stratégies sont utilisées, comme la planification régionale de l'utilisation des terrains, l'accroissement de l'utilisation des transports en commun, les permis d'émission négociables, la création de souches de végétation résistantes aux polluants et la mise au point de peintures, de métaux et autres dont la durée de vie en milieux pollués est allongée. La lutte contre les émissions est d'une importance primordiale, mais certaines sources peuvent s'avérer techniquement ou économiquement difficiles à contrôler. C'est pourquoi la plupart des programmes de ressources atmosphériques ont recours à une combinaison de stratégies.

On prend conscience que la réglementation et les initiatives en vue de résoudre un problème de pollution atmosphérique peuvent contribuer à empirer un autre problème. Ainsi, l'utilisation de voitures électriques pourrait réduire la pollution atmosphérique au sol dans les villes, mais augmenterait les émissions provenant des hautes cheminées des centrales thermiques. L'élimination des accumulateurs au plomb causerait également des problèmes. De même, il existe des gaz de substitution pour les CFC permettant de contrer l'appauvrissement de l'ozone stratosphérique, mais un grand nombre d'entre eux participent au changement de climat.

Environnement Canada classe les problèmes de pollution atmosphérique en six catégories principales : dépôts acides, réchauffement de la planète, appauvrissement de l'ozone stratosphérique, épisodes de smog (polluants oxydants), polluants atmosphériques dangereux et particules en suspension. Chacun de ces problèmes est traditionnellement étudié par un groupe spécifique composé de scientifiques, de modélisateurs, d'économistes et d'analystes des politiques. Il y a peu d'interactions entre les six groupes. Il s'ensuit que certaines stratégies optimales pour traiter un problème en particulier peuvent ne pas être appropriées à l'ensemble. Pour surmonter cette difficulté, des efforts importants sont consentis à l'élaboration de plans d'ensemble visant l'évaluation de plusieurs problèmes à la fois. Par exemple, les nombreuses mesures de réduction des émissions de gaz à effet de serre causant le réchauffement climatique mises en œuvre contribuent également à l'amélioration de la qualité de l'air.

Lutte antipollution

La plupart des provinces canadiennes et le gouvernement fédéral ont des lois sur la lutte contre la pollution atmosphérique, dont la Loi sur la lutte contre la pollution atmosphérique, qui dicte les normes d'émission (taux maximal d'émission permis pour un polluant déterminé par catégorie de sources) et les normes de qualité d'air ambiant (concentration maximale permise de polluants déterminés dans l'environnement extérieur), telles que les normes sur les MP et le O₃, en vigueur dans tout le Canada. Selon la Constitution canadienne, la santé relève des provinces. La lutte antipollution est donc en grande partie entreprise par les provinces. Le gouvernement fédéral est cependant l'autorité en matière de pollution causée par les trains et les bateaux, il règlemente la teneur en plomb de l'essence et peut intervenir quand la pollution atmosphérique franchit la frontière canado-américaine. La Loi canadienne sur la protection de l'environnement (LCPE) donne également au gouvernement les pouvoirs nécessaires pour réglementer de nombreux aspects de la pollution de l'air. La Commission de contrôle de l'énergie atomique réglemente les radiations ionisantes. Le gouvernement fédéral joue également un rôle de coordination important par le biais de comités et de groupes de travail fédéraux-provinciaux, par l'établissement des normes et par la supervision des critères de recherche et des programmes d'ingénierie.

Les polluants intérieurs sont réglementés surtout par les autorités responsables de l'hygiène industrielle. Toutefois Santé Canada joue un rôle de plus en plus important dans ce domaine. Les autorités provinciales et fédérales collaborent conjointement à la diffusion des prévisions concernant la qualité de l'air et les avis de smog et à la publication de rapports périodiques faisant état des indices de la pollution et de la cote air santé (CAS). Le gouvernement fédéral émet des prévisions sur le rayonnement ultraviolet (UV) afin de prévenir les expositions excessives au soleil.

Voir aussi Droit de l'environnement; Pollution.