Generalites sur la pollution atmospherique

Depuis plusieurs années, l’étude des particules atmosphériques suscite un intérêt pour la communauté scientifique. En effet l’atmosphère, interface sensible au contact direct des éléments vivants, représente un milieu complexe où de nombreux éléments interagissent. Ces particules jouent non seulement un rôle considérable dans l’évolution du climat planétaire mais aussi sur la santé de l’homme [Prospero et al., 2002]. Une étude réalisée par la Banque Mondiale au Bangladesh a estimé que l’exposition aux polluants atmosphériques est la cause de près de 15000 morts prématurés et de 6,5Millions de cas de maladies [Hossen, 2002]. Par leur présence constante dans l’air, les particules atmosphériques constituent une voie privilégiée pour le transfert des polluants vers l’homme. Leur composition chimique dépend fortement de leur origine et de leur milieu d’évolution. La pollution particulaire en milieu urbain résulte principalement du trafic automobile et des émissions industrielles. Associées à une ventilation parfois faible et des conditions de stabilité marquées, ces émissions conduisent à une qualité de l’air très médiocre qui risque de poser de sérieux problèmes de santé publique [Adriano, 2001].

La ville de Dakar concentre à elle seule plus de 80% de l’activité industrielle et plus d’un tiers de la population. Elle est suivie des villes de Thiès, Touba et Kaolack. Etant donné l’importance des quantités émises dans ces villes ; les particules atmosphériques, véhiculées par les masses d’air sont susceptibles d’exercer une influence à grande échelle. Cependant, aucune étude n’a été menée sur la composition réelle des particules au Sénégal. C’est dans ce contexte que s’inscrit ce travail orienté sur un ensemble d’éléments susceptibles d’être émis par les différents secteurs d’activités anthropogéniques. Plusieurs éléments chimiques tels que Al, Fe, Ba, Cu, Mn, Pb, Zn, Ca, Na, K, Mg, Cl, seront pris en considération. Certaines d’entre comme Na et Cl, sont caractéristiques de sources naturelles tandis que d’autres comme Pb ou Mn sont réputées pour leur origine automobile ou industrielle.

GENERALITES SUR LA POLLUTION ATMOSPHERIQUE

L’air est un mélange gazeux contenant essentiellement 78% d’Azote, 21% d’Oxygène et 1%de gaz rares. Chaque jour environ 10.000 à 20.000 litres d’air transitent par nos voies respiratoires. Cependant la dégradation de la composition de l’air, liée aux activités anthropogéniques, est source de conséquences néfastes sur l’environnement et la santé humaine [Oramip, 2006].

Sources de pollution atmosphérique

Les inventaires d’émissions posent le problème d’exhaustivité. C’est pourquoi identifier correctement les émetteurs est une étape importante dans l’élaboration de l’inventaire. Cette identification correspond également à d’autres préoccupations à savoir: la connaissance de la contribution des différents secteurs permettant la mise en place d’une politique efficace de réduction des émissions. Ainsi on distingue principalement deux sources de pollution de l’atmosphère :

Sources mobiles 
En zone urbaine, elles sont dominées par la circulation automobile comparativement aux moyens de transport ferroviaire, aérien et maritime. Des études ont montrés que les rejets automobiles sont de loin les plus importants et en augmentation dans le monde en corrélation à la croissance du parc automobile et au vieillissement de celui-ci [Chen et al., 2004 ; Shunhua et al., 1999 ; Diouf et al., 2006].

Sources fixes 
Elles sont constituées par les centrales thermiques alimentées au fuel ou au charbon, l’incinération de déchets ; l’utilisation et le stockage de combustible, les industries, le chauffage, l’épandage des produits agricoles.

Facteurs influençant la pollution
Plusieurs facteurs physico-chimiques (conditions météorologiques, hauteur d’émission, présence d’autres polluants…) conditionnent les teneurs ambiantes des différents polluants, qu’ils soient directement émis (polluants primaires) ou qu’ils résultent de réactions photochimiques plus ou moins différées (polluants secondaires). Ces valeurs de concentration ambiante sont mesurées par des capteurs de surveillance de la qualité de l’air. D’autres facteurs interviennent également pour caractériser l’exposition : le degré de ventilation respiratoire des personnes influencé par l’âge, le sexe, l’activité physique, le temps passé dans différents milieux au cours de la vie courante comme dans l’air extérieur dans lequel les séjours sont habituellement brefs par rapport aux milieux intérieurs, espaces clos plus ou moins bien ventilés… [SFSP, 1996].

Influence automobile sur la qualité de l’air

Données sur le parc automobile du Sénégal

Le réseau routier du Sénégal s’étend sur un total de 14282Km dont 4046 Km de routes revêtues. Toutes catégories de véhicules confondues, le parc automobile est estimé à 183.684 véhicules en 2000 contre 167.099 véhicules en 1999, soit une augmentation de 9,9%. L’analyse de la structure des nouvelles immatriculations selon l’état des véhicules a permis de mettre en évidence la prédominance des véhicules neufs sur le marché de l’automobile entre 1980 et 1986, leur part étant estimée à 2/3 des immatriculations. Depuis 1987, on assiste à un vieillissement du parc, attribuable au flux important de véhicules d’occasion enregistrés durant ces dernières années. En effet, de 55,3% en 1987, la part des véhicules d’occasion dans le parc immatriculé passe à 90,5% en 2000. Leur poids annuel dans les immatriculations s’établit à 70,2% sur la période 1987-2000, chiffre comparable à celui fourni par l’étude sur le secteur automobile au Sénégal, qui estime la part du marché informel de l’automobile à 70% du marché global [DTT/DPS, 2001].

Principaux polluants automobiles 

Le transport automobile figure parmi les principales sources de pollution au Sénégal.
Les polluants rejetés dans l’atmosphère sont:
-Le Dioxyde de Carbone (CO2) produit par l’oxydation du carbone des carburant,
-Le Monoxyde de Carbone (CO) provenant d’une combustion incomplète du carburant,
-Les oxydes d’Azote (NOx) formés à haute température par l’oxydation de l’azote de l’air, principalement NO et NO2,
-Les particules résultant d’une part d’une combustion incomplète (notamment par les véhicules diesel) du carburant lubrifiant, et d’autre part de phénomènes d’usure et de frottement,
-Les composés organiques volatils (COV) comprenant des hydrocarbures (alcanes, alcènes, aromatiques monocycliques…), et des composés oxygénés (aldéhydes, acides, cétones, éthers…). L’évaporation du carburant lors du remplissage du réservoir et au niveau de l’alimentation des véhicules est également source d’émission, notamment pour l’essence plus volatil que le gazole,
-Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), tels que le benzo (a) pyrène, le benzo (k) fluoranthène. Ces composés lourds se retrouvent pour certains à la surface des particules, alors que les plus volatils, émis en moindre quantité, sont présents dans la phase gazeuse.
-Le dioxyde de soufre (SO2) formé à partir du soufre contenu dans le gazole,
-Les métaux (plomb) présents dans les huiles et les carburants (essence plombée). Le CO, NOx et les COV évoluent chimiquement dans la troposphère sous l’effet du rayonnement solaire, et sont à l’origine d’une pollution photochimique caractérisée par une production d’ozone et d’autres espèces dangereuses pour la santé et l’environnement (peroxyacétylnitrates, aldéhydes, acide nitrique, eau oxygénée, …).

Particules en suspensions (PS)

Origine et effets sur la santé et l’environnement

Provenant majoritairement dans le passé des fumées issues des combustions incomplètes de charbon, les particules en suspension sont aujourd’hui principalement issues des véhicules automobiles, des industries d’énergie non nucléaire ainsi que des réactions chimiques entre gaz atmosphériques et l’humidité de l’air. Les études toxicologiques et épidémiologiques mentionnent les particules fines comme un facteur d’accroissement de maladies respiratoires chroniques et de mortalité précoce. Les grosses particules (PM10) sont retenues par les voies aériennes supérieures tandis que les plus fines (PM2.5) pénètrent profondément dans l’appareil respiratoire où elles peuvent provoquer une inflammation et altérer la fonction respiratoire dans son ensemble. Les particules ultrafines sont suspectées de provoquer également des effets cardiovasculaires. Certaines particules ont des propriétés mutagènes et cancérigènes, c’est le cas notamment de certaines particules émises par les moteurs diesel qui véhiculent certains hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) [Hossen, 2002 ; SFSF, 1996 ; Salma et al., 2002 ; Pope III et al., 2002] .

Table des matières

INTRODUCTION
GENERALITES
I. GENERALITES SUR LA POLLUTION ATMOSPHERIQUE
I-1. SOURCES DE POLLUTION ATMOSPHERIQUE
I-1-1. Sources mobiles
I-1-2. Sources fixes
I-1-3. Facteurs influençant la pollution
I-2. INFLUENCE AUTOMOBILE SUR LA QUALITE DE L’AIR
I-2-1. Données sur le parc automobile du Sénégal
I-2-2. Principaux polluants automobiles
I-3. PARTICULES EN SUSPENSION (PS)
I-3-1. Origine et effets sur la santé et l’environnement
I-3-2. Composition chimique des particules
II. PLOMB ET SES DERIVES MINERAUX
II-1. SOURCES D’EXPOSITION AU PLOMB (Pb)
II-2. CARACTERISTIQUES PHYSICO-CHIMIQUES DU PLOMB
II-3. EFFETS DU PLOMB SUR LA SANTE
III. METHODES D’ANALYSE CHIMIQUE DES PARTICULES
III-1. SPECTROMETRIE D’ABSORPTION ATOMIQUE (SAA)
III-2. FLUORESCENCE AUX RAYONS X
III-3. ICP/MS (INDUCTIVELY COUPLED PLASMA/ MASS SPECTROMETRY)
III-4. CHROMATOGRAPHIE EN PHASE GAZEUSE COUPLEE A LA SPECTROMETRIE DE MASSE CPG/MS OU GC/MS
PARTIE EXPERIMENTALE
I. CADRE D’ETUDE
II. ECHANTILLONNAGE
II-1. ECHANTILLONS DE PARTICULES ET MATERIEL DE PRELEVEMENT
II-2. ECHANTILLONS D’ESSENCE ET MATERIEL DE PRELEVEMENT
III. METHODES D’ANALYSES
III-1. ANALYSE DES PARTICULES
III-1-1. Préparation des échantillons
III-1-2. Calibration de l’appareil
III-1-4. Optimisation des paramètres d’analyse
III-2. ANALYSE DU PLOMB DANS L’ESSENCE
IV. RESULTATS
IV-1. TENEURS EN ELEMENTS DANS LES PARTICULES (µg/m3)
IV-1-1. Teneurs en éléments dans les particules obtenues par HVS
IV-1-1. Teneurs en plomb dans les particules obtenues par LVS
IV-2. TENEURS EN PLOMB DANS L’ESSENCE (mg/l)
V. DISCUSSION
CONCLUSION
PERSPECTIVES
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
ANNEXES

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