Etude des processus d’import et d’export de la pollution  gazeuse

Aérosols

 Les aérosols atmosphériques sont de fines particules liquides ou solides, en suspension dans l’atmosphère. Ils possèdent une taille de l’ordre du micromètre (µm), variant entre 0.001 et 100 µm. Leur durée de vie est de l’ordre de la semaine dans la troposphère (Kristiansen et al., 2016). Récemment, la communauté scientifique a commencé à s’intéresser de plus en plus à l’étude des aérosols atmosphériques qui jouent un rôle important dans la modification de la composition atmosphérique (Fuzzi et al., 2015). D’une part, ils sont considérés comme des polluants nocifs pour la santé humaine à la surface (Kampa and Castanas, 2008). D’autre part, ils jouent un rôle dans le changement climatique en intervenant sur le bilan radiatif terrestre (Haywood and Shine, 1995). 

Composition chimique

 La composition chimique des aérosols varie considérablement selon la source (marine, végétation, terrigène, volcanique, pollution urbaine ou industrielle…). Ils peuvent être Figure 1.4: Composition chimique moyenne d’une population d’aérosols lors de la campagne AMMA (Analyses Multidisciplinaires de la Mousson Africaine) 2006 (Lebel et al., 2010). Tiré de http ://omer7a.obs-mip.fr/mallette/fiches/Chimie-des-aerosols. classés en fonction de leur nature (organique ou inorganique), de leur origine (anthropique ou naturelle), de leur source (primaire ou secondaire) ou de leur taille (distribution en masse ou en nombre). La Figure 1.4 illustre la complexité de la composition chimique moyenne d’une population d’aérosols : (1) des aérosols de matière organique particulaire (POM pour Particulate Organic Matter) qui regroupent tous les composés organiques, ainsi que du carbone suie (BC pour Black Carbon), (2) des aérosols inorganiques constitués principalement de sulfates, ainsi que de l’ammonium, du calcium, du potassium et du magnésium, (3) des éléments trace comme de l’aluminium et des métaux lourds comme le plomb, le chrome et le nickel

Sources des aérosols

 Le nombre et la variété des sources des aérosols atmosphériques sont importants. Ainsi, on peut distinguer deux types d’aérosols, l’un issu des sources naturelles et l’autre des sources anthropiques (liées aux activités humaines).

Sources anthropiques

Les aérosols émis par les activités humaines, aussi appelés aérosols de pollution, sont séparés en deux types : a) les aérosols primaires sont directement émis dans l’atmosphère sous forme solide, sont constitués principalement de particules carbonées. Ils représentent de 20 à 30% des aérosols anthropiques (Masclet and Cachier, 1998). b) les aérosols secondaires qui sont des aérosols physico-chimiques formés dans l’atmosphère à partir de précurseurs gazeux. Leur production se fait par condensation des vapeurs émises associées à une oxydation photochimique. Les aérosols anthropiques, du fait de leur taille submicronique, sont caractérisés par des temps de résidence dans l’atmosphère relativement longs. Ils peuvent donc persister dans l’atmosphère et être transportés sur de très longues distances, ce qui implique des interactions chimiques et radiatives plus nombreuses et plus durables. 

Les sources naturelles 

À l’échelle globale, les aérosols issus des sources naturelles sont beaucoup plus nombreux que les aérosols issus de sources anthropiques, avec surtout des gammes de tailles plus grandes. On peut séparer les sources naturelles en 4 sources distinctes : Une source terrigène générée par l’érosion éolienne des sols où la quantité d’aérosols injectée dans l’atmosphère dépend de la vitesse du vent (Gillette et al., 1974). Cet aérosol est principalement constitué de fer, de manganèse, d’aluminium et de silicium. Une source marine régie par deux mécanismes : (1) sous l’action des vagues déferlantes, des gouttelettes d’eau de grosse taille sont projetées dans l’atmosphère (phénomène de bubbling), (2) sous l’action du vent qui, à partir d’une certaine vitesse, arrache directement des petites gouttes à la surface des vagues, les sels marins solides se retrouvent donc dans l’atmosphère et constituent des aérosols (Fitzgerald, 1991). Au niveau global, ce type d’aérosol domine largement la composition des aérosols. Il est à l’origine de la formation des pluies sur les océans. On retrouve donc essentiellement du chlore et du sodium, mais aussi de grandes quantités de nitrates et de sulfates. Cependant, l’aérosol   marin ne contient qu’une faible part des composés organiques. Une source volcanique : L’aérosol volcanique est injecté occasionnellement dans l’atmosphère, suite à la forte propulsion verticale générée par les éruptions volcaniques. C’est dans la stratosphère qu’on trouve la plupart des aérosols volcaniques, constitués principalement de métaux et de sulfates (Robock, 2000). Dans la troposphère, l’aérosol volcanique peut avoir un impact considérable sur la sûreté du trafic aérien et sur la qualité de l’air. Une source biogénique d’aérosols secondaires qui proviennent des émissions directes d’hydrocarbures lourds via la végétation et aussi de l’oxydation atmosphérique d’hydrocarbures biogéniques comme l’isoprène. Les pollens et petits déchets végétaux sont aussi une source d’aérosols biogéniques primaires.

Impact des aérosols sur la santé

 Les aérosols ont un fort impact sur la santé humaine, particulièrement lors des pics de pollution. Les e