Pollution de l’air (2/2)

Pollution de l’air (2/2)

De l’air ! De l’air !

La pollution de l’air n’est pas un phénomène bien nouveau et a engendré de nombreuses catastrophes. Avons-nous vraiment pris toutes les mesures pour éviter qu’elles ne se reproduisent ?

La Vallée de la Meuse

En décembre 1930 en seulement trois jours, soixante-trois habitants des agglomérations ouvrières de la vallée de la Meuse en Belgique périrent à cause des épaisses fumées des aciéries et on dénombra des milliers de malades. Ce fut la première catastrophe industrielle de ce genre. Une commission d’enquête conclut que des gaz toxiques rejetés régulièrement des usines sidérurgiques s’étaient retrouvés confinés et concentrés au-dessus de la vallée encaissée, à cause de conditions climatiques particulières : une couche d’inversion, dans laquelle l’air froid pollué restait bloqué à basse altitude, s’était formée. Des études ont montré par la suite que c’est l’accumulation de dioxyde de soufre, transformé en acide sulfurique, qui a causé la mort des personnes les plus fragiles. En 1936, J. Firket avait estimé que qu’un épisode similaire se produisant à Londres, aurait entraîné jusqu’à 3 200 morts ! À la suite de l’accident de la vallée de la Meuse, une commission fut nommée pour évaluer la législation actuelle sur la pollution atmosphérique industrielle et suggérer des améliorations pour éviter qu’un événement d’une ampleur similaire ne se produise. Mais rien ne semblait pouvoir freiner l’essor industriel et il fut finalement convenu que la pollution de l’air était “une conséquence inévitable de la prospérité”. Les catastrophes qui suivirent  en apportèrent la preuve.

Donora, Pennsylvanie

En octobre 1948, un nuage toxique se figea durant cinq jours au dessus des collines de la région minière de Donora (Pennsylvanie), causant la mort de vingt personnes et en rendant malades des milliers d’autres (42% de la population). Le nuage toxique s’était créé par l’accumulation des fumées humides de la mine et des usines métallurgiques locales piégées par l’air glacial des hautes pressions atmosphériques. Comme souvent, les victimes furent plus nombreuses parmi les personnes âgées et les gros fumeurs. Les autorités conclurent que la catastrophe était due à une malheureuse combinaison de pollutions industrielles et de conditions climatiques exceptionnelles. Un puissant anticyclone, combiné à l’humidité matinale, à la nature encaissée de la vallée de Donora et à une forte pollution industrielle, avait provoqué une inversion de température, comme en Belgique en 1930. Les victimes du smog souffraient d’un empoisonnement à l’acide fluorhydrique, au dioxyde de soufre et au monoxyde de carbone. Une étude épidémiologique démontra, dix ans après la catastrophe, que le taux de mortalité chez les habitants tombés malades durant le smog était anormalement élevé. Le slogan du Donora Smog Museum, “Clean Air Started Here” (l’air pur a commencé ici), veut montrer le rôle fondamental qu’a joué le drame du smog de Donora en 1948 dans la prise de conscience des Américains sur les dangers de la pollution atmosphérique. Historiquement, c’est l’Etat de Californie qui a adopté en 1947 la première loi sur la pollution, pour protéger ses habitants du smog de Los Angeles apparu dans les années 1940. Le “Death Fog” a incité le gouvernement fédéral à adopter, dès 1955, une loi sur la pollution de l’air, mais il n’était alors question que d’allouer des fonds fédéraux à la recherche sur la pollution de l’air. Une loi fédérale de 1959 autorisa la Pennsylvanie à empêcher “la pollution de l’air par des fumées, poussières, gaz, odeurs, brouillards, vapeurs, pollens et matières similaires, ou toute combinaison de ceux-ci.”. Il a fallu attendre le “Clean Air Act” en 1963 pour que le gouvernement fédéral soit à son tour autorisé à contrôler la pollution de l’air. En 1970, un décret du Président Nixon créa l’Agence de protection de l’environnement (EPA) chargée d’appliquer les lois sur la pollution de l’air.

Londres

Le 5 décembre 1952, un smog particulièrement dense et toxique s’abattit sur Londres durant une dizaine de jours. La Commission Britannique sur la Pollution de l’Air estima à environ 4000 le nombre de morts attribués au “Big Smog”, principalement victimes d’infections respiratoires (des années plus tard, ce nombre fut réévalué à 12 000). Près de 150 000 personnes furent hospitalisées. Comme pour les précédentes catastrophes, un froid inhabituel avait été le facteur déclenchant. Il avait entrainé une activité accrue des chaudières au charbon des habitations. Les fumées s’étaient condensées dans l’air froid et humide. La visibilité était alors si réduite qu’un ferry heurta un navire ancré sur la Tamise. Ce smog de la mort poussa par la suite les autorités à prendre des mesures préventives telles que la réduction des émissions des chaudières au charbon (usage limité du charbon gras). De toute évidence, le gouvernement britannique n’avait pas pris entièrement conscience des risques, puisque quatre ans plus tard un smog entraina un millier de décès en à peine 18 heures. Le dioxyde de soufre dans la fumée des cheminées ne pouvait pas se disperser à cause de l’anticyclone et se combinait avec le dioxyde d’azote pour former de l’acide sulfurique,  concentré sous l’effet du soleil, avant de s’abattre sur la population.

Los Angeles

A la fin de l’été 1955, une vague de chaleur s’abattit durant une semaine sur Los Angeles, piégée entre les grands immeubles de la mégapole. Sous l’effet des rayons UV particulièrement intenses, certains composés des fumées d’échappement des voitures avaient été transformés en produits chimiques toxiques (ozone, oxydes d’azote, oxydants), provoquant une augmentation du taux de mortalité chez les personnes âgées et une véritable épidémie d’asthme et de bronchite. Suite à cette catastrophe, le Gouvernement de Californie poussa le Congrès des Etats-Unis à édicter des lois restreignant les émissions polluantes des automobiles. Malheureusement, ces restrictions étaient trop timides et l’augmentation incessante du nombre d’automobiles circulant à Los Angeles les rendit rapidement inefficaces. La Californie tente depuis des décennies d’assainir l’air vicié par un parc automobile gigantesque, en particulier dans la région de Los Angeles. Si les normes de pollution de l’air sont fixées par le gouvernement fédéral, la Californie a obtenu, dans le cadre du Clean Air Act de 1970, une dérogation pour adopter des critères plus stricts. C’est grâce à une politique volontariste (incitations et contraintes) que près de la moitié des “véhicules verts (électrique, hybrides…) du pays sont immatriculés en Californie. Selon une étude de l’University of Southern California, la réduction du dioxyde d’azote et des particules en suspension dans l’air au cours des dernières décennies a permis d’améliorer considérablement la santé des habitants de Los Angeles. L’Etat le plus riche des Etats-Unis a donc démontré que la pollution de l’air pouvait être considérablement réduite sans ralentir le développement économique.

Le monde entier est concerné

Les épisodes de brouillards toxiques qui touchèrent l’Occident au début du XXème siècle font aujourd’hui des ravages en Asie. La pollution de l’air, aussi bien en Inde qu’en Chine, est responsable chaque année de 1,1 million de décès prématurés (Health Effects Institute). Dans ces deux immenses pays qui connaissent une très forte croissance économique, la concentration de particules fines dans l’air des grandes villes est souvent très largement supérieure aux plafonds recommandés par les autorités de santé; c’est le cas en particulier des nanoparticules de moins de 2,5 microns qui peuvent s’infiltrer à l’intérieur des poumons et accentuer ainsi les risques de maladies cardiovasculaires ou de cancer pulmonaire. La Chine a pris des mesures drastiques pour réduire la pollution de l’air, ce qui a permis de stabiliser le nombre de décès. Ce n’est pas le cas en Inde, encore très dépendant du charbon, où la situation a plutôt tendance à s’aggraver.

Qu’y a-t-il dans l’air que nous respirons ?

Pollution

L’air est loin de ne contenir que de l’azote (78%), de l’oxygène (21%), des gaz rares (1%) et un peu de gaz carbonique (0,04%) et d’eau (dans les basses couches de l’atmosphère). On y trouve également des polluants d’origine naturelle (érosion des roches, éruptions volcaniques…) ou anthropique dont l’accumulation est néfaste pour les écosystèmes et pour notre santé. A la fin des années 70, la plupart de ces polluants provenaient de la combustion de carburants fossiles (charbon, gaz, pétrole) dans les centrales thermiques, les haut-fourneaux, les chauffages domestiques, les véhicules de transport… La combustion du charbon, source d’énergie de la Révolution Industrielle du XIXème siècle,  produit des poussières de suie, des oxydes de soufre et, lorsqu’elle est incomplète, du monoxyde de carbone. Les gaz d’échappement des automobiles contiennent des oxydes de carbone et d’azote, des hydrocarbures imbrûlés, des particules fines… La plupart de ces composants sont transformés dans l’atmosphère en une multitude de substances plus ou moins nocives qui, suivant les courants de masse d’air, peuvent aussi bien rester confinés au-dessus d’une zone (ville, région industrielle…) ou se retrouver à des centaines de kilomètres de leur point d’émission. Le problème de la pollution de l’air n’est pas nouveau, puisque dès le XIVème siècle, le roi Edouard Ier d’Angleterre interdisait de brûler du charbon lorsque le Parlement siégeait, car sinon l’air était trop enfumé pour que le Gouvernement puisse travailler. Les législations et les progrès techniques qui se sont succédé ont permis de résoudre certains problèmes, mais en ont créé d’autres. Ainsi, l’abandon progressif du charbon a permis de réduire les rejets d’oxydes de soufre et de particules en suspension dans les pays occidentaux à la fin des années 70. Cela n’empêcha pas l’air de la plupart des grandes villes de la planète de devenir irrespirable (Moscou, Sao Paulo, Lexico, Athènes, Hong Kong, Ankara…), ni les émissions d’oxydes d’azote d’augmenter du fait de la démocratisation de l’automobile.

Les oxydes de soufre

Les oxydes de soufre empoisonnent l’atmosphère depuis des siècles. Ils étaient déjà impliqués dans les brouillards de Londres du XIVème siècle et des pluies acides à l’origine de la dégradation des arbres, des cultures, des bâtiments, de l’acidification des lacs et des cours d’eau.  Combinés aux particules fines en suspension dans l’air, ils forment des aérosols acides qui affectent la santé lorsqu’ils pénètrent à l’intérieur des voies respiratoires, en particulier chez les personnes les plus sensibles (asthme, maladie cardiaque ou pulmonaire chronique). On estimait à la fin des années 70 que 82% de l’anhydride sulfureux présent dans l’atmosphère provenait des combustibles fossiles, principalement des centrales électriques. La crise pétrolière n’a rien arrangé puisqu’elle a favorisé l’utilisation du charbon, plus riche en soufre (3%) que le pétrole. Aujourd’hui, la combustion du charbon reste la plus grande source anthropique d’émissions de dioxyde de soufre (50% des émissions globales), devant la combustion de pétrole (25-30%). Il n’est donc pas étonnant que les principaux émetteurs soient les pays utilisant encore massivement l’énergie du charbon, comme la Chine et l’Inde. Si la Chine a réussi, grâce à une réglementation plus stricte, à réduire ses émissions de 75% entre 2007 et 2016, ce n’est pas le cas de l’Inde qui a vu ses émissions progresser de 50% dans la même période et pourrait devenir prochainement le premier émetteur mondial de dioxyde de soufre anthropique (Climate Watch).

L’oxyde de carbone

Le monoxyde de carbone, qui résulte généralement d’une combustion incomplète, n’est dangereux que lorsqu’il se trouve en fortes concentrations à faibles altitudes, Il est d’ailleurs déconseillé de faire tourner son moteur dans un espace non ventilé, sauf si on a un penchant criminel ou suicidaire. A la fin des années 70, le monoxyde de carbone s’accumulait principalement dans les grandes villes congestionnées par les embouteillages. et  près des deux tiers des émissions était lié à l’automobile (émission de près de 55 grammes au kilomètre). Aujourd’hui, le monoxyde de carbone est oxydé (transformé en gaz carbonique, ou dioxyde de carbone) dans les pots catalytiques qui ont commencé à équiper les automobiles à partir du milieu des années 70.

Les hydrocarbures

Les hydrocarbures en suspension dans l’air proviennent de la combustion incomplète de l’essence (58% des émissions) et de l’évaporation de divers produits pétroliers (fuels, solvants, peintures…). Sous l’effet des rayons du soleil, comme dans le smog photochimique de Los Angeles, ils peuvent être dégradés en une multitude de substances chimiques plus ou moins toxiques et participer à la formation d’ozone. L’émission d’hydrocarbures imbrûlés a fortement diminué avec la généralisation des pots catalytiques.

Les oxydes d’azote

Des oxydes d’azote (NOx), en particulier les monoxydes et dioxydes (NO et NO2), sont générés par la réaction à hautes températures (650°C) entre l’oxygène et l’azote. Ces conditions sont remplies dans les moteurs des automobiles, les centrales électriques ou les hauts fourneaux. Notons que 90% des oxydes d’azote sont produits naturellement (orages, décomposition végétale, microorganismes…). Le dioxyde d’azote, le seul polluant majeur de l’air à avoir augmenté aux Etats-Unis et en Europe depuis les années 70, perturbe les fonctions respiratoires (irritation des poumons, inflammation des voies respiratoires, réduction de la capacité d’oxygénation du sang). Sous l’effet des rayonnements solaires, à l’intérieur des smogs photochimiques, il se transforme en radical libre, un puissant agent oxydant pouvant générer une multitude de substances chimiques, telles que l’ozone. La pollution de l’air par les oxydes d’azote, gaz à effet de serre, contribue au dérèglement climatique et est devenu progressivement la principale source des pluies acides, tandis que la pollution par les oxydes de soufre a régressé.

Les oxydants photochimiques

Le smog de Los Angeles est très différent de celui de Londres C’est un brouillard complexe de produits chimiques émis principalement par les pots d’échappement des automobiles (oxydes d’azote, de carbone, hydrocarbures, particules en suspension). Les contrôles antipollution avaient permis de réduire les rejets d’hydrocarbures imbrulés et d’oxyde de carbone au cours des années 70, mais les rejets d’oxydes d’azote ont augmenté. Sous l’effet de l’énergie du rayonnement UV solaire, une multitude de réactions chimiques génèrent des composés tels que le dioxyde d’azote et l’ozone. Si dans la haute atmosphère, l’ozone est relativement stable et joue un rôle essentiel en filtrant les rayons UV de forte intensité, il est instable à moins de 2 km d’altitude ou il se trouve normalement en très faibles concentrations.

Les particules fines en suspension

Les particules en suspension dans l’air sont d’autant plus dangereuses pour la santé qu’elles sont petites et peuvent pénétrer plus profondément dans l’appareil respiratoire. Les particules entre 10 et 2,5 microns peuvent pénétrer dans les parties supérieures du système respiratoire, mais sont généralement éliminées par filtration des cils de l’arbre respiratoire et par la toux. En dessous de 2,5 microns, les particules fines (PM2,5) et ultra fines (PM1,0) peuvent pénétrer plus profondément, jusqu’aux alvéoles pulmonaires. Elles peuvent fixer certaines substances particulièrement toxiques (hydrocarbures polycycliques aromatiques, dioxyde de soufre, métaux lourds…) qui ne peuvent plus alors être éliminées par le mucus des voies respiratoires. Dans les années 70, les particules en suspension étaient majoritairement issues de processus de fabrication et de combustion, et polluaient surtout les zones urbaines et industrialisées. Avec l’amélioration permanente des moteurs et la généralisation des filtres à particules (apparu en 2000 sur la Peugeot 607), la pollution particulaire due à l’automobile a fortement diminué dans les pays riches (même si les moteurs à injection directe ont tendance à augmenter l’émission des particules les plus fines). Elle a par contre considérablement augmenté dans les pays en forte croissance économique, comme la Chine ou l’Inde qui utilisent encore massivement le charbon et voient leur parc automobile exploser.

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