La Pollution Atmosphérique Particulaire sème le trouble Pierre-Charles MARIA Professeur à l’Université de Nice Sophia-Antipolis Vice-président d’ATMO PACA

La pollution atmosphérique particulaire Les Rois de Juda R.-A. Lefèvre et P. Ausset, Pollution Atmosphérique, N° 172, 571-587 (2001) croûtes grises sur les faces : abondants dépôts de bois cimentés par une gangue minérale calcique peu sulfatée La pollution atmosphérique particulaire d’origine anthropique est-elle récente ? La Rochelle, mai 2007

Claude Monet Londres, le parlement, effet de soleil dans le brouillard huile, 81 X 92 cm daté 1904 Enchères atteintes chez Christie’s à New York le 3 novembre 2004 : 20 167 500 $ Peint probablement le 9 mars 1900 J. Baker et J. E. Thornes, Proceedings of the Royal Society A, doi: 10.1098/rspa.2006.1754 La Rochelle, mai 2007

The London Smog Disaster of 1952 http://www.portfolio.mvm.ed.ac.uk/studentwebs/session4/27/greatsmog52.htm The London Smog Disaster of 1952 Days of toxic darkness “On 5th December 1952 hanging in the air were thousands of tonnes of black soot, sticky particles of tar and gaseous sulphur dioxide, which had mostly come from coal burnt in domestic hearths” La Rochelle, mai 2007

Distribution de la phalène du bouleau dans les îles britanniques Alain Galien (2006) http://webpublic.ac-dijon.fr La Rochelle, mai 2007

Décroissance des populations de phalène du bouleau B. S. Grant et L. L. Wiseman, The Journal of Heredity, 93, 86-90 (2002) Décroissance des populations de phalène du bouleau de la forme carbonaria aux Etats Unis Zones industrialisées dans le Michigan et en Pennsylvanie Zones rurales en Virginie La Rochelle, mai 2007

Oxydes de soufre et fumées noires Photo : Filtromat / Environnement S. A. Oxydes de soufre et fumées noires Le mesurage La collecte des échantillons est effectuée une fois par semaine La fumée noire est évaluée par réflectométrie ; l'indice de noircissement est traduit en concentration (µg/m3). Le dioxyde de soufre et les sulfates éventuellement présents, sont absorbés par la solution contenue dans le barboteur. Le titrage acidimétrique permet d'évaluer les oxydes de soufre totaux. La méthode est ancienne mais toujours utilisée pour le suivi des évolutions sur le long terme Description des méthodes utilisées pour les PM 2.5 E. Eiseman Monitoring for fine particulate matter (1998) http://www.rand.org/pubs/monograph_report/MR974 La Rochelle, mai 2007

Evolution des niveaux moyens hivernaux de fumées noires Paris intra-muros Hivers 1956-1957 à 2004-2005 Philippe Lameloise, AIRPARIF La Rochelle, mai 2007

La statue d’Apollon dans la cour carrée du Louvre marbre de Carrare, milieu du 19ème siècle 2ème niche à droite pavillon de Saint Germain l’Auxerrois restaurée par sablage en 1985 1994 : main droite cassée par un vandale Entre les doigts de la main récupérée : croûte noire épaisse formée avant 1985 gypse cimentant des cendres volantes Sur le dos de la main : fine croûte gris foncé formée entre 1985 et 1994 Sur la section du bras cassé en 1994 : poussière gris clair moins de cendres volantes micrométriques plus de suies carbonées nanométriques R.-A. Lefèvre et P. Ausset, LISA, 2004, 6th International Symposium on the Conservation of Monuments in the Mediterranean Bassin La Rochelle, mai 2007

Analyse actuelle des particules en suspension dans l’air ambiant PM 10 et PM 2.5 Mesure de fréquence TEOM Tapered element oscillating balance R & P / Ecomesure Néphélométrie pDR-1200 / Ecomesure Energie absorbée par l’échantillon exposé à une source radioactive Jauge Béta Environnement S. A. La Rochelle, mai 2007

Montmartre vu du toit d’Airparif, 7 rue Crillon (4ème), 5km 9 juin 2004, 10H Indice Atmo 7 PM10 : 80 µg/m3 14 juin 2004, 10H Indice Atmo 3 PM10 : 20 µg/m3 La Rochelle, mai 2007

La Rochelle, mai 2007

PM 10 à Paris Philippe Lameloise, AIRPARIF La Rochelle, mai 2007

PM 2.5 à Paris Philippe Lameloise, AIRPARIF Normes US-EPA Projet “plafond de concentration” directive européenne Philippe Lameloise, AIRPARIF La Rochelle, mai 2007

Composition chimique de l’aérosol Fraction « grossière » : prédominance des poussières minérales et du sel marin Fraction « fine » : forte proportion de matière organique, de carbone (suie) et de matières inorganiques secondaires (sulfates, ammonium) Gonesse (2004/2005) Collaboration LSCE / AIRPARIF Philippe Lameloise La Rochelle, mai 2007

PM 10 à Marseille 21 et 22 février 2004 Masse d’air chargée en poussière en provenance du sud de la Méditerranée PM 10 à Marseille La Rochelle, mai 2007

PM 10 et PM 2.5 à Marseille Feu de Forêt La Rochelle, mai 2007

« le miracle du GPL à Delhi » http://www.cseindia.org Respirable Suspended Particulate Matter (PM10) Un exemple de ville très polluée : New Delhi en Inde Augustin Maria « le miracle du GPL à Delhi » La Rochelle, mai 2007

Contributions aux émissions de PM 10 : l’exemple de l’Italie La Rochelle, mai 2007

traceurs de la pollution particulaire due au trafic routier J.-F. Fabretti, N. Sauret et al. LRSAE, PM 2.5, Tunnel Malraux, Nice Les métaux, traceurs de la pollution particulaire due au trafic routier Facteur d’enrichissement (sources anthropiques/croûte terrestre) Usure des pneus Usure des freins Carburants La Rochelle, mai 2007

Distributions caractéristiques des particules diesel : masse, nombre et surface D. Kittelson, Center for Diesel Research, University of Minnesota La Rochelle, mai 2007

Pollution atmosphérique par les particules en suspension : Des effets nuisant gravement à la santé Effets sanitaires à court terme des augmentations de 10 μg/m3 des niveaux de PM10 Aide-mémoire EURO/04/05 Berlin, Copenhague, Rome, 14 avril 2005 La Rochelle, mai 2007

Health Impact Assessment on the Benefits APHEIS : Air Pollution and Health : A European Information System S. Medina (InVS) http://www.apheis.net Health Impact Assessment on the Benefits of Reducing PM 2.5 in 26 European Cities La Rochelle, mai 2007

11 septembre 2001 Photo by Robert Clark USA, Aurora for Time Flight 175 Crashes into the World Trade Center North Tower La Rochelle, mai 2007

World Trade Center Thomas A. Cahill, DELTA Group, UC Davis L’attentat du 11 septembre 2001 a donné lieu à deux évènements de pollution de l’air très différents : Les incendies initiaux suivis d’un énorme nuage de poussière dû à l’effondrement des structures ; 2) Une émission continue à partir des décombres se consumant. Thomas A. Cahill, DELTA Group, UC Davis http://delta.ucdavis.edu/ La Rochelle, mai 2007

WTC - Une minute après l’effondrement de la tour Nord La Rochelle, mai 2007

PM 2.5 Measurements in NYC - Week of Sept 10 2001 La Rochelle, mai 2007

WTC – Les décombres se sont consumés jusqu’à la mi-décembre La Rochelle, mai 2007

Nickel et vanadium sont présents en quantités égales dans les décombres. Dans les particules très fines en suspension (0.09 mm< Dp < 0.26 mm), Le vanadium est 5 fois plus abondant : la température de volatilité de V (VCl4) est nettement plus basse que celle de Ni (NiCl2) La Rochelle, mai 2007

Vanadium et chlore sont présents ensemble > Vanadium et chlore sont présents ensemble dans les particules très fines mais le rapport V/Cl est très supérieur à celui de VCl4 La Rochelle, mai 2007

Les évolutions de la pollution atmosphérique Anne Monod (LCE) : smog estival à Marseille, été 2004 Les évolutions de la pollution atmosphérique sont elles de nature à modifier durablement le climat ? Hills of Griffith Park with smog and downtown L.A. in the background La Rochelle, mai 2007

Réduction de la ressource en eau A. Givati & D. Rosenfeld, J. Appl. Meteorol. 43, 1038-1056 (2004) Réduction de la ressource en eau dans les régions semi-arides et densément peuplées Los Angeles Tel Aviv La Rochelle, mai 2007

La pollution atmosphérique particulaire diminue les précipitations sur les pentes des reliefs D. Rosenfeld et al. Science 315, 1396-1398 (2007) Ro est le rapport entre Les précipitations sur les pentes des reliefs et dans la plaine d’où vient le vent L’exemple du Mont Hua au dessus de Huayin près de Xian en Chine La Rochelle, mai 2007

Les observations récentes du climat corroborent les prévisions Source : Rustam Vania S. Rahmstorf, A. Cazenave et al. Published online 2 February 2007 10.1126/science.1136843 http://www.sciencexpress.org La Rochelle, mai 2007

Estimation des contributions au forçage radiatif global moyen La Rochelle, mai 2007

Une contribution positive modeste - Un phénomène bien visible http://www-pm.larc.nasa.gov/ Une contribution positive modeste - Un phénomène bien visible Les traînées de condensation des avions (contrails) Borghéas (Peillon) Alpes Maritimes, 31 décembre 2006 Elles contribuent positivement au forçage radiatif en absorbant plus les radiations de forte longueur d’onde qu’elles ne réfléchissent les radiations de faible longueur d’onde La Rochelle, mai 2007

Une contribution négative importante des aérosols (effet parasol) effet direct et albédo des nuages Le réchauffement de la planète par les gaz à effet de serre a pu être sous-estimé à cause des effets de refroidissement dû aux aérosols issus des combustions et autres sources de pollution CNES La Rochelle, mai 2007

P. J. Crutzen Climatic Change, 77, 211-219 (2006) Paul J. Crutzen Prix Nobel de chimie en 1995 Avec Molina et Rowland P. J. Crutzen Climatic Change, 77, 211-219 (2006) L’utilisation des combustibles fossiles provoque chaque année le rejet dans l’atmosphère de : 25 milliards de tonnes de CO2 - mais aussi de 55 millions de tonnes de soufre sous forme de SO2 dont environ la moitié produit des particules de sulfate de taille inférieure à un micron La Rochelle, mai 2007

Après l’éruption du Mont Pinatubo aux Philippines en 1991, USGS Après l’éruption du Mont Pinatubo aux Philippines en 1991, les observations ont montré que la température moyenne de notre planète avait baissé de 0.5 °C La Rochelle, mai 2007

M. I. Mishchenko et al. Science, 315, 1543 (2007) Les observations récentes par satellite font apparaître une tendance à la baisse des aérosols dans la troposphère La Rochelle, mai 2007

Géo-ingénierie, un sujet tabou ? Un double constat : Il faut réduire très fortement la pollution ; cependant, la pollution de l’air contrecarre en partie le réchauffement dû aux gaz à effet de serre Des prévisions : Une amélioration complète de la qualité de l’air pourrait conduire à une augmentation de 0.8 °C sur la plupart des continents et de 4 °C dans les régions arctiques en dix ans Une proposition relançant le débat : En se basant sur l’expérience acquise après l’éruption du Pinatubo, Crutzen évalue à 0.75 W/m2 le pouvoir de refroidissement de un million de tonnes de soufre dans la stratosphère. Pour compenser l’élimination des aérosols sulfatés anthropogéniques, si on n’arrive pas à réduire les émissions de gaz à effet de serre, il faudrait disperser chaque année un à deux millions de tonnes de soufre dans la stratosphère La Rochelle, mai 2007

Concevoir (catalyser…), Modéliser, Eduquer ! Source : Chris Madden Energie, transports, matériaux… Pour éviter un tel scénario, il va falloir porter un regard nouveau sur notre environnement : améliorer l’efficacité énergique ; réduire les rejets atmosphérique ; optimiser les cycles de vie… Analyser, Concevoir (catalyser…), Modéliser, Eduquer ! Les chimistes ont de quoi faire ! La Rochelle, mai 2007

La Rochelle, mai 2007