Les sources

On distingue les aérosols selon l'origine de leur émission dans l’atmosphère. VI.1.1 Les sources naturelles

Les sources naturelles d’aérosols sont multiples et amènent à des types de particules émises très variés (Tableau AI-1). La plupart proviennent des activités à la surface du globe, mais certaines sont issues de l’intérieur de la terre suite aux activités volcaniques, tandis que d’autres arrivent de l’espace (météorites).

Origine naturelle (en mégatonnes/an pour des particules d’un rayon inférieur à 100 µm) Poussières extraterrestres 10 Sel marin 1000 Poussières désertiques 500 Biologiques, biogéniques 80 Conversion gaz/particules 345 Débris volcaniques 35 total 3266

Origine anthropique (en mégatonnes/an) Emission directe de particule 10 Conversion gaz-particule 175

Feux de forêts 3

total 188

total général 3454

Tableau A I-1: Origine et quantité respectives des différentes particules émises dans l’atmosphère selon les estimation D’Almeida et al. (1991).

Ce sont en fait les océans ainsi que les zones arides qui produisent naturellement la majorité des aérosols présents dans l’atmosphère globale comme le montre le Tableau AI-1 (D'Almeida, et al., 1991). Ces deux types d’aérosols sont formés par des processus mécaniques de dispersion du substrat qu’il soit marin ou terrigène.

VI.1.1.1 Les poussières crustales

Environ un tiers de la surface continentale de la terre est recouverte par des roches et des sols dépourvus de végétation (Meigs, 1953). Ces composés minéraux ainsi exposés sont chimiquement et mécaniquement altérés par l’action combinée du vent, de l’eau, des variations de température et des gaz (Pye, 1987). Cette altération porte le nom d’érosion éolienne et permet de mettre en suspension des particules d’un diamètre supérieur à 0.1µm. Ces aérosols sont constitués d’un assemblage de minéraux dépendant du sol érodé, mais principalement composé d’argiles, de quartz et de calcite (Gomes, 1990).

Les principales zones source de ces aérosols minéraux naturels d’origine crustale sont les régions désertiques subtropicales depuis l’Afrique de l’Ouest (Sahara) jusqu'à l’Asie Centrale (Désert de Gobi) ainsi que les régions arides et semi-arides où les sols sont soumis à de forts

l'hémisphère Sud.

VI.1.1.2 Les sels de mer

Le vent soufflant à la surface des océans crée des vagues qui sont responsables de la formation des particules d’aérosols d’origine marine. D’une part, les vagues produisent à leur crête des gouttelettes, dont les plus fines restent en suspension dans l’air et finissent par s’évaporer donnant des aérosols solides. D’autre part, l’éclatement des bulles produit par l’entraînement d’air lors du déferlement de la vague représente une source de particules atmosphériques comme le montre le schéma en figure AI-1.

Figure A I-1: La production des sels de mer se fait selon quatre étapes suite au pétillement océanique. (a) La bulle d’air arrive à la surface de l’océan et seule une fine couche d’eau marque l’interface entre la bulle et l’atmosphère. (b) la bulle éclate en dispersant dans l’air le film d’eau restant. (c) le flux d’eau crée lors de l’éclatement de la goutte entraîne un petit jet d’eau libérant des gouttes d’eau dans l’atmosphère. (d) les particules de sel restent dans l’air une fois la goutte d’eau évaporée (Pruppacher & Klett, 1997).

L’ensemble de ces processus produits des particules solides de diamètre supérieur à 0.2µm (Pruppacher & Klett, 1997). Ces sels de mer sont principalement constitués de halite (NaCl) le plus abondant sel de l’océan auquel sont associés des petites quantités de CO3

2- , SO4

2- , K+, Mg2+ et Ca2+ (Pruppacher & Klett, 1997). La composition chimique des particules de sels de mer découle de la composition de l’eau de l’océan dans la zone émettrice (Junge, 1964).

VI.1.2 Les sources anthropiques

Elles sont également fort variées, l’homme étant par le simple fait de son existence et de ses activités une source importante de particules. Comme le montre le tableau AI-1, elles recoupent tout d’abord les émissions directes comme par exemple l’abrasion des pneus, l’usure des chaussure, les cosmétiques, les cimenteries...et ensuite les aérosols formés par conversion gaz/particule qui représentent la majorité des aérosols d’origine anthropiques. Cette conversion peut consister en (Pruppacher & Klett, 1997):

Ä Une nucléation homogène de vapeur : Une telle nucléation se passe au niveau des produits de combustion. C’est le cas des gaz de faible température d’ébullition qui se retrouvent en supersaturation. Les vapeurs émises condensent sous forme de gouttes ou de particules après avoir réagi ou non en phase gazeuse. Les composés typiquement impliqués dans ces mécanismes sont les suies, les huiles, l’acide sulfurique, les sulfates, les carbonates... Ces particules formées recouvrent une large gamme de taille mais en général la majorité a un diamètre inférieur à 0.1 µm.

processus de combustion se condensent à nouveau sur la surface des particules déjà présentes dans le milieu quand la température diminue (Linton, et al., 1976; Shendrikar & Ensor, 1986). La taille de ces particules dépend de la quantité de matière ajoutée à l’aérosol initial. Toutefois, les particules produites par ce mécanisme sont en général plus grosses que celles produites par nucléation homogène.

La comparaison des quantités de particules émises par les sources naturelles et anthropiques (Tableau AI-1) montre que la contribution en masse des sources naturelles est largement supérieure à celle des sources anthropiques dans l’émission d’aérosols dans l’atmosphère. Cependant, il faut garder en tête que les apports anthropiques sont concentrés sur les aires géographiques beaucoup plus restreintes que les émissions naturelles. Ainsi si on rapporte cette variabilité spatiale et les quantités émises, il apparaît que les zones continentales produisent en masse beaucoup plus d’aérosols que les océans, ainsi il est estimé que 61% de la masse particulaire total de l’atmosphère est introduit au niveau de l’hémisphère nord, comparé à l’hémisphère sud qui est couvert par moins de terre (Pruppacher & Klett, 1997).