Soutenance mémoire
Composition chimique de l’atmosphère
Les composés gazeux
Les gaz à effet de serre
Ils sont caractérisés par leur capacité d’absorption du rayonnement infrarouge et donc par leur influence sur le bilan radiatif terrestre. Outre le CO2 et la vapeur d’eau on distingue:
❖ le méthane (CH4)
❖ le protoxyde d’azote (N2O)
❖ l’ozone (O3)
❖ les chlorofluorocarbones (CFC et HCFC) qui, à l’exception du chlorure de méthyl (CH3Cl), sont exclusivement d’origine anthropique (molécules de synthèse) .
Les gaz réactifs
Il s’agit essentiellement de dérivés du carbone (monoxyde de carbone, composés organiques volatils contenant 1 à 10 atomes de carbone, oxygénés ou non), de l’azote (oxydes d’azote, ammoniac…), du soufre (dioxyde de soufre, sulfures d’hydrogène, de méthyl, de carbone). Certains de ces gaz réactifs (oxydes d’azote, méthane, monoxyde de carbone, hydrocarbures non méthanoïques) contribuent à la formation photochimique d’ozone. Ces constituants s’oxydent dans l’atmosphère pour donner des acides qui en phase gazeuse ou liquide déterminent le caractère acide de l’air et des précipitations, notamment les composés du soufre (H2SO4), de l’azote (HNO3), avec une contribution du chlore (Cl) d’origine marine et des acides organiques.
Les oxydants
On les trouve dans l’atmosphère sous forme de molécules (ozone…) ou de radicaux (OH, HO2, RO2, NO3…) qui sont des fragments de molécules à très courte durée de vie. Ces derniers, notamment le radical hydroxyle (OH) sont les principaux agents des transformations photochimiques dans l’atmosphère. Leurs concentrations sont infinitésimales, mais leur taux de production peut être très élevé.
Autres constituants de l’atmosphère
Outre la phase gazeuse, l’atmosphère contient de la matière en suspension en phase liquide et solide. Il s’agit des aérosols et des hydrométéores.
Les hydrométéores
Les hydrométéores sont constitués d’eau liquide ou de glace présenté sous forme de gouttelettes ou de cristaux au sein des nuages. La phase atmosphérique du cycle de l’eau est une composante essentielle du climat (transferts de chaleur, nuages, précipitations), mais l’eau liquide est également une composante importante de la chimie atmosphérique à travers toutes les réactions entre espèces chimiques, en phase aqueuse, au sein des nuages. L’eau liquide constitue le principal puits des espèces gazeuses hydrosolubles et elle est le vecteur privilégié du retour des constituants mineurs atmosphériques aux autres sphères de l’environnement. La phase liquide dans l’atmosphère est donc une branche essentielle des cycles biogéochimiques des éléments.
Les aérosols
Ce sont les particules solides (autres que les cristaux de glace) en suspension dans l’air. On distingue les aérosols primaires et les aérosols secondaires.
⊕ Les aérosols primaires: Il s’agit de particules de taille variable, généralement de 0,1 à quelques dizaines de microns de diamètre, qui sont émis directement sous forme solide au niveau de la surface de la Terre. Leur composition chimique reflète celle de la source dont ils sont originaires. Les principales sources d’aérosols primaires sont:
o les sources terrigènes (poussières éoliennes),
o la source marine (particules liquides soulevées par le vent et desséchées dans l’air),
o les volcans,
o les sources anthropiques (d’origine humaine) telles que les combustions diverses, la production de ciment…
⊕ Les aérosols secondaires: Ils sont formés dans l’atmosphère à partir de composés gazeux. Ces processus conduisent à la formation d’embryons de très petite taille qui grossissent par divers processus de condensation et coalescence pour donner naissance à de très petites particules: les noyaux d’Aiken (10-4 à 10-2 μm) qui donnent ensuite des particules dont le diamètre moyen est compris entre 0,1 et 1 μm dont la masse reste suffisamment faible pour qu’elles puissent rester en suspension dans l’atmosphère.
Depuis le sol, la première couche est la troposphère. Elle contient environ 90% de la masse totale de l’atmosphère. La principale source de chaleur dans la troposphère est le sol échauffé par le rayonnement solaire. La température y diminue avec l’altitude à un taux moyen de -6 K/km. Ce gradient négatif de température rend la troposphère dynamiquement instable et convective. Ainsi, c’est dans la troposphère que se produit la majorité des phénomènes météorologiques qui déterminent les conditions observées au sol. C’est directement dans la troposphère que sont émis les gaz liés à l’activité anthropique.
Un minimum de température est atteint à la tropopause. Son altitude varie avec la latitude, la saison et les conditions locales. En moyenne, elle se trouve à 8 km dans les régions polaires et 18 km à l’équateur avec une zone de transition abrupte entre les moyennes latitudes et les Tropiques. Au-dessus de la tropopause, la température augmente avec l’altitude dans la stratosphère. L’inversion du gradient thermique fait de la tropopause un couvercle quasi étanche au transport de matière entre la troposphère et la stratosphère. Certains échanges sont cependant rendus possibles grâce à des phénomènes dynamiques à grande échelle.
L’augmentation de température dans la stratosphère en fait une couche dynamiquement stable. Elle est, comme son nom l’indique, stratifiée. La stratosphère abrite, notamment, la couche d’ozone dont le maximum de concentration est observé à une altitude de 25 km. L’ozone stratosphérique absorbe le rayonnement solaire ultraviolet de longueur d’onde inférieure à 300 nm. C’est de cette absorption que résulte l’augmentation de température. L’échauffement est maximum vers 50 km d’altitude à la stratopause.
Au-dessus de la stratopause s’étend la mésosphère, où la température diminue à nouveau suite à l’émission infrarouge par l’oxygène atomique (O (3P)), l’oxyde d’azote (NO) et le dioxyde de carbone (CO2). Un nouveau minimum de température est atteint à la mésopause vers 85 km d’altitude. Ensuite la température augmente à nouveau dans la thermosphère suite à l’absorption du rayonnement solaire ultraviolet lointain par l’oxygène moléculaire. Les températures y sont élevées et dépendent fortement de l’activité solaire. Notons, qu’au-delà de 100 km la densité atmosphérique devient extrêmement faible et que le rapport de mélange des gaz n’est plus constant. Par action de la gravité, ce sont les constituants les plus légers (hydrogène, hélium) qui prédominent quand l’altitude augmente. La haute atmosphère est également le siège de phénomènes d’ionisation liés aux interactions entre le champ magnétique terrestre et le flux solaire.
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Table des matières
INTRODUCTION
PARTIE I : CONTEXTE GÉNÉRAL
CHAPITRE I : Atmosphère terrestre
I.1. Composition chimique de l’atmosphère
I.2. Structure thermique de l’atmosphère
I.3. Couche Limite Atmosphérique (CLA)
CHAPITRE II : Pollution atmosphérique
II.1. Pollution de l’air
II.2. Description de la pollution atmosphérique
II.3. Origines de la pollution de l’air
II.4. Catégories des polluants
II.5. Polluants classiques de l’air
II.6. Effets socio-environnementaux de la pollution atmosphérique
CHAPITRE III : Pollution due à la combustion de carburants des véhicules
III.1. Moteur de l’automobile et sa source d’énergie
III.2. Différents types d’émission et leurs effets sur l’environnement et la santé
PARTIE II : MÉTHODOLOGIE
CHAPITRE I : Présentation de la zone d’étude
I.1. Définition de la zone d’étude
I.2. Climatologie et météorologie dans la ville d’Antananarivo
I.3. Population d’Antananarivo
I.4. Système routier
CHAPITRE II : Présentation de la méthodologie
II.1. Modèle de dispersion
II.2. Outil de calcul
II.3. Processus et limite
PARTIE III : RÉSULTATS, INTERPRÉTATION ET DISCUSSION
CHAPITRE I : Présentation des résultats et interprétations
I.1. Carte des flux de voitures
I.2. Quantification des émissions de HC, CO, NOx, PM10
I.3. Quantification de la dispersion
CHAPITRE II : Discussions
II.1. Les normes OMS
II.2. Limites de validité des résultats
CONCLUSION GÉNÉRALE
BIBLIOGRAPHIE
ANNEXES
ANNEXE I : Formules de calcul des facteurs d’émission en fonction de la vitesse
ANNEXE 2 : Répartition de morbidité et mortalité enfantines dans l’hôpital CHU Befelatanana
