Sujet 6.3 du SSE : Smog photochimique (2023)

La pollution de l'air est l'introduction departicules,matériaux biologiques, ou d'autres matériaux nocifs dans lel'atmosphère terrestre, pouvant causer des maladies, la mort d'êtres humains, des dommages à d'autres organismes vivants tels que les cultures vivrières ou lanaturelouenvironnement construit.
On estime que plus d'un milliard de personnes sont exposées chaque année à la pollution de l'air extérieur. La pollution atmosphérique urbaine est liée à jusqu'à 1 million de décès prématurés et 1 million de décès pré-autochtones chaque année. On estime que la pollution atmosphérique urbaine coûte environ 2 % du PIB dans les pays développés et 5 % dans les pays en développement. L'urbanisation rapide a entraîné une augmentation de la pollution atmosphérique urbaine dans les grandes villes, en particulier dans les pays en développement. Plus de 90 % de la pollution de l'air dans les villes de ces pays est attribuée aux émissions des véhicules provoquées par un nombre élevé de véhicules plus anciens, associées à un mauvais entretien des véhicules, à des infrastructures inadéquates et à une mauvaise qualité du carburant.

Dans cette unité, nous examineronsles facteurs impliqués dans la formation de la pollution atmosphérique urbaine et les stratégies de contrôle de la pollution atmosphérique.

Cette unité dure au minimum 3 heures.

• La combustion de combustibles fossiles produit des polluants primaires qui peuvent générer des polluants secondaires et conduire au smog photochimique, dont les niveaux peuvent varier en fonction de la topographie, de la densité de population et du climat.
• Le smog photochimique a des impacts importants sur les sociétés et les systèmes vivants.
• Le smog photochimique peut être réduit en diminuant la dépendance humaine aux combustibles fossiles.

Grandes questions :

• Dans quelle mesure les solutions issues de ce sujet ont-elles été orientées vers la prévention des impacts environnementaux, la limitation de l'étendue des impacts environnementaux ou la restauration de systèmes dans lesquels des impacts environnementaux se sont déjà produits ?
• Comment les questions abordées dans ce sujet sont-elles pertinentes pour la durabilité ou le développement durable ?
• De quelles manières les solutions explorées dans ce sujet pourraient-elles modifier vos prédictions sur l'état des sociétés humaines et de la biosphère dans quelques décennies ?
• Décrire les solutions à l'ozone troposphérique. Pourquoi y a-t-il encore de l'ozone troposphérique ?
• Commentez les liens entre la durabilité et le smog photochimique
• Suggérez comment le smog photochimique est susceptible de changer dans les décennies à venir.

Lorsque des combustibles fossiles sont brûlés, deux des polluants émis sont des hydrocarbures (provenant de combustibles non brûlés) et du monoxyde d'azote (oxyde nitrique, NO). Le monoxyde d'azote réagit avec l'oxygène pour former du dioxyde d'azote (NO2), un browngas qui contribue à la brume urbaine. Le dioxyde d'azote peut également absorber la lumière du soleil et se décomposer pour libérer des atomes d'oxygène qui se combinent avec l'oxygène de l'air pour former de l'ozone.

Tout cela signifiera la combustion de combustibles fossiles et la libération de monoxyde d'azote qui, ensuite, par un processus à partir de l'ozone

1. NON2+ Soleil --> NON + O
2. O + O2--> O3
3. O3+ NON --> O2+ NON2

L'ozone est un gaz toxique et un agent oxydant. Il endommage les cultures et les forêts, irrite les yeux, peut provoquer des difficultés respiratoires chez l'homme et peut augmenter la sensibilité aux infections. Il est très réactif et peut attaquer les tissus et les matériaux en caoutchouc

Les sources sont :

• Transport
• Cuisson
• Poussière des chantiers et des routes
• Chauffage
• La production d'énergie

Les polluants atmosphériques secondaires sont produits dans l'air par l'interaction de deux ou plusieurs polluants primaires ou par réaction avec des constituants atmosphériques normaux, avec ou sans photoactivation. Les polluants secondaires ne sont pas directement émis en tant que tels, mais se forment lorsque d'autres polluants (polluants primaires) réagissent dans l'atmosphère.

Des exemples de polluant secondaire comprennent l'ozone, qui se forme lorsque les hydrocarbures (HC) et les oxydes d'azote (NOx) se combinent en présence de la lumière solaire ; NO2, qui se forme lorsque NO se combine avec l'oxygène de l'air ; et les pluies acides, qui se forment lorsque le dioxyde de soufre ou les oxydes d'azote réagissent avec l'eau.

Le smog est un mélange de polluants primaires et secondaires. L'ozone troposphérique est le principal polluant

L'ozone est naturellement présent au niveau du sol en faibles concentrations. Les deux principales sources d'ozone naturel au niveau du sol sont les hydrocarbures, qui sont libérés par les plantes et le sol, et de petites quantités d'ozone stratosphérique, qui migrent occasionnellement vers la surface de la terre. Aucune de ces sources ne produit suffisamment d'ozone pour être considérée comme une menace pour la santé humaine ou l'environnement.

L'ozone troposphérique peut agir à la fois comme gaz à effet de serre direct et comme contrôleur indirect de la durée de vie des gaz à effet de serre. En tant que gaz à effet de serre direct, on pense qu'il a causé environ un tiers de tout le réchauffement induit par les gaz à effet de serre direct observé depuis la révolution industrielle.

L'ozone qui est un sous-produit de certaines activités humaines devient un problème au niveau du sol. Avec une population croissante, plus d'automobiles et plus d'industries, il y a plus d'ozone dans la basse atmosphère. Depuis 1900, la quantité d'ozone près de la surface de la terre a plus que doublé. Contrairement à la plupart des autres polluants atmosphériques, l'ozone n'est pas directement émis par une seule source. L'ozone troposphérique est formé par l'interaction de la lumière solaire, en particulier de la lumière ultraviolette, avec les hydrocarbures et les oxydes d'azote, qui sont émis par les automobiles, les vapeurs d'essence, les centrales électriques à combustibles fossiles, les raffineries et certaines autres industries.

L'ozone affecte les plantes de plusieurs façons. De fortes concentrations d'ozone provoquent la fermeture des stomates des plantes. Ce sont les cellules de la face inférieure de la plante qui permettent au dioxyde de carbone et à l'eau de se diffuser dans les tissus végétaux. Cela ralentit la photosynthèse et la croissance des plantes. L'ozone peut également pénétrer dans les plantes par les stomates et endommager directement les cellules internes.

Le caoutchouc, les colorants textiles, les fibres et certaines peintures peuvent être affaiblis ou endommagés par l'exposition à l'ozone. Certains matériaux élastiques peuvent devenir cassants et se fissurer, tandis que les peintures et les teintures pour tissus peuvent s'estomper plus rapidement.

Lorsque la pollution par l'ozone atteint des niveaux élevés, des alertes à la pollution sont émises incitant les personnes souffrant de problèmes respiratoires à prendre des précautions supplémentaires ou à rester à l'intérieur. Le smog peut endommager les tissus respiratoires par inhalation. L'ozone a été lié à la décomposition des tissus, à la promotion de la formation de tissus cicatriciels et aux dommages cellulaires par oxydation. Il peut nuire à la performance d'un athlète, créer des crises plus fréquentes chez les personnes asthmatiques, provoquer une irritation des yeux, des douleurs thoraciques, de la toux, des nausées, des maux de tête et une congestion et une gêne thoraciques. Il peut aggraver les maladies cardiaques, la bronchite et l'emphysème.

Le smog photochimique est un mélange d'une centaine de polluants primaires et secondaires formés sous l'influence de la lumière solaire. L'ozone est le principal polluant. La fréquence et la gravité des smogs photochimiques dans une région dépendent :

• topographie locale - zones basses
• climat - zones à haute pression atmosphérique
• densité de population - nombre de véhicules
• utilisation de combustibles fossiles

Animation sur la formation de smog photochimique

Les inversions de température se produisent lorsque de l'air froid est emprisonné sous de l'air chaud. L'air froid ne se déplace pas ou s'enfonce depuis les collines environnantes.​

Les précipitations purifient l'air et les vents dispersent le smog. Les inversions thermiques emprisonnent les smogs dans les vallées (par exemple, Los Angeles, Santiago, Mexico, Rio de Janeiro, São Paulo, Pékin) et les concentrations de polluants atmosphériques peuvent atteindre des niveaux nocifs, voire mortels.

La principale façon dont les arbres sont brûlés est l'agriculture sur brûlis. Les arbres sont abattus puis brûlés pour défricher la terre pour l'agriculture. La biomasse d'autres biomes, comme la savane, est également brûlée pour défricher les terres agricoles. Les polluants sont sensiblement les mêmes que ceux provenant de la combustion de combustibles fossiles : CO2, monoxyde de carbone, méthane, particules, protoxyde d'azote, hydrocarbures et carbone organique et élémentaire.

Brûler des forêts augmente les gaz à effet de serre dans l'atmosphère en libérant le CO2 stocké dans la biomasse et aussi en supprimant la forêt afin qu'elle ne puisse plus stocker de CO2 à l'avenir. Comme pour toutes les formes de pollution de l'air, la fumée de la combustion de la biomasse se propage souvent loin et les polluants peuvent infester les États ou pays voisins.

Le smog causé par les incendies a fait la une des journaux et provoqué une flambée diplomatique entre l'Indonésie et ses voisins d'Asie du Sud-Est. C'est une menace pour la santé humaine et a perturbé les vols dans la région. Dans le même temps, les arbres et les tourbières en feu pompent des gaz piégeant la chaleur dans l'atmosphère

La mauvaise qualité de l'air est l'un des problèmes environnementaux les plus graves dans les zones urbaines du monde, en particulier dans les pays en développement. à la baisse de la qualité de vie et à l'augmentation des frais d'hospitalisation.

À Mexico, ces dommages économiques dus à la pollution de l'air sont estimés à 1,5 milliard de dollars par an. À Jakarta, 14 000 décès, soit environ 2 % des décès annuels, dans les villes pourraient être évités chaque année si les particules pouvaient être maintenues au niveau recommandé par l'OMS. Les chercheurs ont affirmé que les effets sur la santé de la pollution de l'air sont énormes. Cela entraîne d'énormes pertes économiques en termes de perte de main-d'œuvre actuelle, de coût de traitement, de perte d'emploi, etc. (Nouvel Age, 1er janvier 2004)

La pollution de l'air réduit également la production alimentaire et les récoltes de bois, car des niveaux élevés de pollution altèrent la photosynthèse. En Allemagne, par exemple, environ 4,7 milliards de dollars américains par an en production agricole sont perdus à cause des niveaux élevés de soufre, d'oxydes d'azote et d'ozone.

L'Organisation mondiale de la santé estime qu'environ 700 000 décès par an pourraient être évités dans les pays en développement si trois polluants atmosphériques majeurs - le monoxyde de carbone, les particules en suspension et le plomb - étaient ramenés à des niveaux plus sûrs. Le coût sanitaire direct de la pollution atmosphérique urbaine dans les pays en développement était estimé en 1995 à près de 100 milliards de dollars par an. La bronchite chronique représentait environ 40 milliards de dollars US).

6.3.U9 Les stratégies de gestion de la pollution comprennent :

• modifier l'activité humaine pour consommer moins de combustibles fossiles - exemples d'activités
• comprennent l'achat de technologies économes en énergie, l'utilisation deou le transport en commun, et la marche ou le vélo
• réguler et réduire les polluants au point d'émission parréglementation gouvernementale ou fiscalité
• utiliser des convertisseurs catalytiques pour nettoyer les gaz d'échappement des polluants primairesde l'échappement de la voiture
• réglementer la qualité du carburant par les gouvernements​adopter des mesures de nettoyage telles que le reboisement, le reverdissement et la conservation des zones pour séquestrer le dioxyde de carbone

​[Référence à la figure 3]

Des mesures visant à réduire la combustion de combustibles fossiles devraient être envisagées, par exemple, réduire la demande d'électricité et de voitures particulières et passer aux énergies renouvelables. Reportez-vous aux mesures de nettoyage, par exemple, les pots catalytiques.

Stratégies de gestion

Cause

• Voitures, bus et taxis -Réduire la demande de voitures particulières grâce aux transports en commun, promote pistes cyclables et bus, rrestrictions et péages pour l'entrée des voitures dans les zones urbaines, ppromouvoir des carburants plus propres et des modèles hybrides ou électriques
• Électricité -Réduire la consommation d'électricité grâce à la conception des bâtiments, sénergie verte à l'échelle du centre commercial sur les bâtiments de la ville, par ex. solaire, vent, lcentrales électriques locales éloignées des zones urbaines.
• Application - une plus grande application des normes d'émissions
  
• Nettoyage - reboisement, reverdissement, zones de conservation
  
• Publicinformation
  

Libération et transfert

• Voitures, bus et taxis - Msurveiller et réguler les émissions de gaz d'échappement
• Electricité et industrie -Utiliser des carburants plus propres et cémission d'appauvrissement

Effets

• Prévention du smog -Concevoir et planifier la construction de la ville pour favoriser le refroidissement naturel et la circulation, pouverture et nettoyage à distance des cours d'eau couverts pour permettre le refroidissement par évaporation
• Santé -Sensibiliser aux conditions et aux effets de la respiration d'air pollué, pdes bilans de santé liés à la pollution à distance, unmasques au charbon actif et pfournir un accès public à la surveillance de la pollution

Éléments à prendre en compte lors de l'évaluation :

• L'essentiel de la pollution urbaine provient des transports, en particulier des voitures particulières
• 80% de la pollution automobile provient de 30% des voitures
• Les moteurs diesel des camions et des bus produisent plus de particules
• Les restrictions et les outils peuvent rendre l'utilisation de la voiture coûteuse
• Il peut y avoir une résistance culturelle aux transports en commun
• La surveillance et la réglementation sont compliquées et coûteuses
• Des groupes comme l'OMS établissent des normes internationales, mais les normes nationales varient

Altérer l'activité humaine

• Consommez moins, brûlez moins d'énergie fossile
• Agir en consommateur avisé pour l'achat d'énergie
• Utiliser le transport en commun/partagé, les sentiers pédestres et cyclables
• Faire pression sur les gouvernements pour augmenter les énergies renouvelables
• Diminuer la consommation de biens non essentiels
• Réglementations gouvernementales aux points d'émission

• Réglementation gouvernementale sur la pollution aux points d'émission - telle que la taxation de l'essence/gaz/diesel
• Utilisation de convertisseurs catalytiques pour éliminer les polluants primaires du tuyau d'échappement (queue) des véhicules
• La qualité du carburant peut être réglementée par le gouvernement
  
• Réglementer les zones sans voiture

Nettoyage et restauration

• épurateurs
• boisement pour augmenter les puits de carbone et filtrer l'air
• créer des zones de conservation
• pulvériser de l'eau aux jonctions pour éliminer la pollution de l'atmosphère
• reverdissement des villes

​Matériel de classe
​

activité

Activité d'étude de cas

Études de cas

Par temps clair, vous pouvez voir pour toujours

Liens utiles

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- eComment

montrant comment la pollution atmosphérique urbaine de Seattle migre vers le mont Rainier

- APE

- APE

- Monde de l'air pur

- eComment

- Wikipédia

- APE

- Buzz

- Wikipédia

-ONUDI

Dans les nouvelles

-CNNMoney24 avril 2013

- Presse des académies nationales

- Yahoo Actualités 19 mai 2014

- EU Times 19 mai 2014

- Reuters 21 mai 2014

- BBC News 14 mars 2014

- Open Knowledge 23 novembre 2010

- Le Gardien18 juillet 2007

• L'augmentation mondiale de l'urbanisation et de l'industrialisation a entraîné une augmentation de la pollution atmosphérique urbaine.

• Les problèmes environnementaux sont souvent émotifs - dans quelles circonstances devons-nous maintenir une relation détachée avec le sujet à l'étude ?

Timelapse Centrale électrique au charbondepuisJeff GrewesurViméo.