Phénomènes de transport et de diffusion de la pollution

Le caractère plus ou moins persistant des polluants

Les polluants émis dans l’atmosphère sont des éléments chimiques qui ne vont pas tous se comporter de la même façon. Certains de ces éléments vont se dégrader rapidement et disparaître dans les heures suivant leur émission ; d’autres peuvent persister plusieurs jours, plusieurs semaines, voire plusieurs années et se déplacer au gré des mouvements des masses d’air.

Exemple des phénomènes de transformation chimique des polluants

Des polluants dits primaires peuvent réagir entre eux et former par réaction chimique de nouveaux polluants dits secondaires  (cf. encart ci-après). Parmi ces phénomènes de transformation, le plus connu concerne l’ozone dont la formation a lieu par réactions photochimiques, en faisant intervenir les oxydes d’azotes, les composés organiques volatils (COV) et l’oxygène en présence de rayonnement solaire.

En zone urbaine, où les émissions de précurseurs sont importantes (COV, NOx), l’ozone formé est immédiatement détruit par la présence de monoxyde d’azote (NO). En périphérie des villes, la présence des précurseurs est moins importante, de même que celle du monoxyde d’azote. L’ozone formé n’est alors plus

Figure 65 : Différence de persistance dans l’air des différents polluants [Source  : LCSQA]  

détruit et sa concentration va alors augmenter. C’est pourquoi, l’ozone est souvent présent en quantité plus importante dans les zones périurbaines et rurales que dans les agglomérations mêmes.

On peut également citer l’exemple des émissions d’ammoniac (NH3) issues principalement des activités agricoles, dont un des enjeux est lié au fait qu’en réagissant avec le NO2 également présent dans l’air, il peut former des particules fines de nitrates d’ammonium (PM). Ces particules peuvent notamment être présentes en concentrations importantes lors d’épisodes de pollution printaniers consécutifs à des épandages agricoles.

Par ailleurs, sous l’effet de l’humidité le SO2 peut se transformer en acide sulfurique et le NO2 en acide nitrique. En outre, les précipitations entraînent au sol les polluants les plus lourds (PM…) et peuvent parfois accélérer la dissolution de certains polluants (SO2, O3…).

Description simplifiée des divers phénomènes de dispersion

Les paramètres relatifs à la source du polluant (hauteur et température du rejet atmosphérique…), ainsi que les conditions météorologiques, climatiques et topographiques jouent un rôle prépondérant dans le transport et la transformation chimique des polluants. Ils ont une incidence importante sur les niveaux de polluants observés au voisinage du sol. Parmi les facteurs pouvant influencer la dispersion des polluants on peut citer :

 les turbulences et le vent : le vent et les turbulences thermiques par différence de température des masses d’air permettent de disperser les polluants ;

 la stabilité ou l’instabilité de la masse d’air : la dispersion est favorisée par une atmosphère instable.

 la pluie : les précipitations ont pour effet de « lessiver » l’atmosphère et ramener les polluants au sol.

 les situations anticycloniques (hautes pressions atmosphériques) : par nature stables avec peu de vent, ces situations sont défavorables à la qualité de l'air en été comme en hiver : la stabilité de la masse d’air, s’oppose à la dispersion des polluants et conduit à l’inverse à une accumulation de ceux-ci au niveau des zones d’émissions ;

Les polluants dits « primaires » sont émis directement par une source. C’est notamment le cas du dioxyde de soufre (SO₂) et des oxydes d’azotes (NO_x). Leurs concentrations dans l’air sont maximales à proximité des sources, puis tendent à diminuer au fur et à mesure que l’on s’éloigne de celles-ci en raison de leur dispersion.

Les polluants dits « secondaires » sont le produit de la transformation chimique de polluants primaires.

C’est le cas de l’ozone, qui se forme à partir de précurseurs comme les oxydes d’azotes et les composés organiques volatils sous l’effet du rayonnement solaire.

 Géométrie du site : les reliefs, vallées ou encore les rues dites canyon (rues étroites bordées d’immeubles hauts) ne sont pas propices à la dispersion horizontale des polluants. Ainsi, les polluants émis par le trafic automobile s’accumulent à proximité immédiate de l’axe de circulation.

Zoom sur l’inversion thermique

Habituellement, la température de l’air décroît avec l’altitude, ce qui permet un brassage vertical des masses d’air, l’air chaud situé près du sol est plus léger et s’élève entraînant avec lui les polluants.

Dans certains cas, il peut se produire un phénomène d’inversion de température ; les couches d’air sont plus chaudes en altitude qu’au niveau du sol ce qui bloque la dispersion verticale des masses d’air plus froides et plus lourdes situées au niveau du sol. Les polluants se trouvent alors bloqués dans les basses couches.

Les inversions thermiques se produisent notamment en hiver et par ciel clair. Le sol peut ainsi subir un fort refroidissement pendant la nuit, et au matin la température de l’air près du sol devient plus faible que la température de l’air en altitude

Figure 66 : Inversion de température [Source : Atmo AURA] 

Figure 67 : Les facteurs influençant la dispersion des polluants [Source Atmo Auvergne-Rhône-Alpes]

Dans le cas de l’agglomération lyonnaise, avec un climat semi-continental favorisant des hivers froids et des étés chauds, les épisodes de pollution sont fréquents pendant ces deux saisons. En effet, les jours les plus froids favorisent les inversions de température et en l’absence de vent les polluants s’accumulent jour après jour. Cela concerne surtout les particules, mais aussi dans une moindre mesure le dioxyde d’azote et le dioxyde de soufre. En été, les périodes anticycloniques stables, chaudes et ensoleillées favorisent la hausse des concentrations d’ozone.

6.3 Analyse de l’importance relative des différentes sources de