Chimie de l’environnement Mossong Patrick Contradiction? Chimie et Environnement Science souvent multidisciplinaire Analyse de l’environnement Constatation des problèmes dans l’environnement Recherche pour trouver des solutions pour « réparer »l’environnent après constatation des dégâts
Quels sont les sujets traités dans cette matière? Chimie de l’air Chimie de l’eau Chimie des sols Disciplines liées à la chimie de l’environnement: Droit de l’environnement Ecotoxicologie Ecologie Gestion de l’environnement
Historique La pollution de l’environnement a eu lieu dès que l’homme a commencé avec des transformations chimiques Métallurgie pour produire des métaux comme l’étain, le plomb, le mercure… Utilisation du plomb pour la tuyauterie et la vaisselle Saturnisme: Intoxication au plomb, maladie mise en évidence dès l’age de bronze (à partir de 1800 avant J.C.) Combustion du charbon Elisabeth I interdisait la combustion du charbon lorsque le parlement siégeait (1578)
Origine des pollutions et responsables Combustions (chauffage, transport, production d’énergie…) Responsables: Madame et Monsieur Tout-le-Monde!!! Pollution émanant de l’industrie Responsables: Industrie elle-même, lois trop laxistes, favoritisme… Pollution due à l’agriculture Responsables: Industrie agricole, pression des prix, coutumes, habitudes…
Pollution de l’air Problèmes majeurs Effet de serre Couche d’ozone Oxydes acides Ozone troposphérique Pollution par d’autres substances (particules fines, amiante…) Source: The Epoch times Deutschland
Quel est le travail d’un chimiste de l’environnement? Constater qu’il y a un problème dans l’environnement. Analyser le problème. Trouver objectivement les sources du problème et les responsables. Origine humaine, naturelle? Trouver des solutions praticables. Argent!!!
Le monoxyde de carbone Gaz incolore, inodore, insipide(sans goût) Produit lors d’une mauvaise combustion Durée de vie moyenne dans l’atmosphère: 40 jours Source naturelle: Oxydation du méthane via le méthanal (CH2O) Source anthropique: Combustions (chauffage, circulation) Globalement 40% source naturelle 60% source anthropique) Teneur moyenne plus élevée dans l’hémisphère Nord (100ppb) que dans l’hémisphère Sud (50ppb)
Trafic dense et bouchons, la teneur en CO peut augmenter fortement (140ppm) Problème de santé, CO peut se fixer sur l’hémoglobine HbO2+COHbCO+O2 Équilibre fortement déplacé vers la droite Conséquence: Même une faible fraction en CO bloque un pourcentage élevé d’hémoglobine!! Un bon fumeur peut facilement bloquer 10% de son hémoglobine L’air pollué par un trafic dense peut bloquer jusqu’à 20% d’hémoglobine
Solution partielle de ce problème: Installation des catalyseurs sur les voitures à essence Réaction: 2CO+O22CO2 La concentration en CO a fortement diminuée à partir des années 1980
Catalyseur à trois voies http://blog.rectimo-pieces-auto.com/2011/07/fonctionnement-catalyseur-auto-piece-auto-de-rechange-ligne-dechappement/
Photolyse Un grand nombre de réactions chimiques sont provoquées par des photons, les rayons cosmiques provoquent donc des réaction chimiques. La photolyse augmente avec l’altitude, car rayonnement plus énergétique, longueurs d’onde plus petites.
Chimie spécifique liée aux radiations Des photons énergétiques sont capables de rompre des liaisons chimiques Liaison est caractérisée par l’énergie de liaison A chaque fréquence est associée une longueur d’onde pour cette liaison =242nm Spectre ultraviolet
Le problème de la chute de l’ozone dans la stratosphère est lié à des composés particulièrement stables, les chlorofluorocarbures (CFC) Pourquoi? durée de vie particulièrement longue L’atome de chlore libéré par photolyse présente un effet catalytique pour détruire le trioxygène. Ces réactions valaient le prix Nobel à Molina et Sherwood Rowland
A quoi bon d’avoir l’ozone en stratosphère? L’ozone capte lors d’une réaction photochimique des rayons UV-B Les rayons UV-B sont capables de provoquer: Un érythème (rougeur inflammatoire) Affaiblissent le système immunitaire Réduit la synthèse de la vitamine D3 Des dommages aux yeux Phytoplancton est particulièrement sensible aux UV-B : Une diminution de sa production est observée (!!!chaîne alimentaire)
Remèdes Dans le traitement de Montréal(1987) on a décidé de geler et de diminuer fortement la production des CFC. Trouver des alternatives!! Stabilité chimique Destruction négligeable de l’ozone Pas toxique, faible risque PRG (Réchauffement) et PDO (Ozone) faible Substituant sont HCFC ou hydrocarbures (congélateurs)
Aérosols Brouillards, nuages, poussières Origine naturelle, anthropologique Excellent porteurs de substances nuisibles, toxiques Sources très variables: volcans, océans, combustions(moteur diesel, chauffage, cigarette!!) Problèmes: pluie acide, voie respiratoire
Quelques substances dans l’aérosol d’une cigarette Système de combustion
Pollution du sol Analyse expérimentale d’un sol Travail parfois fastidieux Connaître le type de sol Variation élevée des sols Absorption variable Pollution variable Granulation variable
Exemple: Mesure du pH d’un sol Sécher le sol Tamisage du sol Pesée d’une masse précise Mise dans l’eau Filtrage Mesure
Pollution de l’eau Analyse des eaux par des paramètre chimiques, physiques et biologiques Recherche de l’origine d’une pollution Contrôle régulier Mise en œuvre de stations d’épuration