Soutenance mémoire
Télécharger le fichier pdf d’un mémoire de fin d’études
Le Smog
Le Smog est un acronyme venant des termes anglais « Smoke » (fumée) et « Fog » (brouillard). C’est un dangereux mélange de polluants atmosphériques (particules + ozone) qui stagne à basse altitude, une brune jaunâtre qui diminue la visibilité dans l’air ambiant. On distingue deux types de smog. Le smog d’hiver et le smog d’été ou encore appelé smog photochimique. Le premier est caractérisé par d’importantes concentrations de PM2,5, le second est composé surtout d’ozone (O3), mais également de PM2,5. L’ozone troposphérique est un polluant secondaire qui se forme au niveau du sol lorsque ses précurseurs, les NOx et les COV, réagissent avec le rayonnement du soleil. Les PM2,5 présentes dans l’atmosphère se distinguent par leur origine. Les PM2.5 primaires sont émises directement dans l’atmosphère et les PM2,5 secondaires proviennent de réactions auxquelles participent le dioxyde de soufre (SO2), les oxydes d’azote (NOx), les composés organiques volatiles (COV) et l’ammoniac(NH3).
Les pluies acides ou dépôts acides.
La pluie est naturellement un peu acide. Cependant certains polluants (SO2, NO2..) de l’atmosphère augmentent dangereusement cette acidité naturelle. Ces gaz sont émis principalement par les véhicules à moteurs et par les industries. Lorsqu’ils sont emportés par le vent, la plus grande partie de ces polluants retombent sous forment de dépôts secs à proximité de la source, le reste se combine avec l’eau (H2O) de nuage (formant ainsi un polluant secondaire) qui se dérive sur des milliers de kilomètres du lieu de pollution et forment des pluies acides ou neiges acides [acide sulfurique (H2SO4) ou acide nitrique (HNO3)] avant de regagner le sol par l’intermédiaire des précipitations.
Les précipitations acides ont plusieurs effets néfastes : elles s’attaquent aux végétaux, elles appauvrissent les sols et s’y infiltrent jusqu’à polluer la nappe phréatique. Les pluies acides peuvent aussi provoquer l’acidification des lacs y détruisant pratiquement toute vie végétale et animale. A cause de la pollution, l’acidité de la pluie peut atteindre des valeurs extrêmes. A titre d’exemple, il a été estimé en 2001 que 75 % des dépôts acides qui se déversent sur le Québec sont produits à l’extérieur de ses frontières soit aux Etats Unis et en Ontario.13
La couche d’ozone
L’ozone est un gaz de l’atmosphère concentré entre 20 et 30 km d’altitude. Il forme l’enveloppe autour de la terre connue sous le nom de couche d’ozone. C’est un gaz de couleur bleu dont une molécule est composée de trois atomes d’oxygène. La couche d’ozone agit comme un véritable bouclier contre le rayon ultra-violet du soleil. Les molécules d’O3 sont en effet capables d’absorber les rayons ultraviolets. Elles se décomposent alors en molécule d’oxygène (O2) et en un atome d’oxygène libre (O*). Celui-ci peut réagir avec une autre molécule d’O3 et former deux molécules d’O2. A son tour une molécule d’O2 peut absorber un rayon ultraviolet, elle libère ainsi deux atomes d’oxygène qui peuvent chacun régénérer une molécule d’oxygène. La réaction de destruction et de régénération d’ozone s’équilibre naturellement. (Figure 5).
Cependant certains polluants atmosphériques : comme le ChloroFluoroCarbures (CFC) ou fréon et les Oxydes d’azotes (NOX), favorisent la destruction des molécules d’ozone. À cause de cette pollution, la couche d’ozone s’amincit et nous protège moins efficacement contre les rayons ultraviolets du soleil.
L’effet de serre
L’effet de serre est un phénomène naturel grâce auquel la terre conserve sa chaleur. La majeure partie du rayonnement solaire traverse directement l’atmosphère pour réchauffer la surface du globe. La surface terrestre, à son tour « renvoie » cette énergie dans l’espace sous forme de rayonnement infrarouge de grande longueur d’onde. Il est dû à la vapeur d’eau, à certains autres gaz de l’atmosphère appelé gaz à effet de serre (figure 6). Les gaz à effet de serre comme le gaz carbonique (CO2), le méthane (CH4), le fréon (CFC) et les oxydes d’azotes (NOx) empêchent une partie de la chaleur émise par la terre de s’échapper vers l’espace. Lorsque la concentration de ces gaz augmente il renvoie d’avantage des rayons ultraviolets vers le sol et amplifie le réchauffement planétaire.
A cette origine naturelle vient s’additionner une contribution de plus en plus importante des activités humaines. Les véhicules à moteurs, les usines et les industries qui brûlent des combustibles fossiles émettent du CO2, [HydroFluoroCarbures, les fréons ou gaz fluorés (HFC), Hexafluorure de Soufre (SF6), HydroCarbures, PerFluorés (PFC)], tandis que d’autres gaz à effet de serre sont produites par l‘agriculture et l’élevage (CH4) intensif notamment.
L’effet de serre naturel est nécessaire à la vie sur terre car il permet de réchauffer la basse atmosphère à 15°C en moyenne mais son accroissement pourrait avoir de graves conséquences chimiques.
La contamination des écosystèmes
L’industrie des métaux, du ciment, du bois, pâtes et papiers, de la pétrochimie, les incinérateurs ainsi que les usines de chimie organique en sont des exemples de sources d’émissions diverses. Le type de polluant atmosphérique émis est tributaire des procédés utilisés. Les émissions atmosphériques provenant des activités industrielles sont susceptibles de modifier l’intégrité d’une ou plusieurs composantes des écosystèmes à proximité de la source d’émission, comme celles éloignées de leur point d’origine. De par leurs retombées, ces rejets atmosphériques peuvent contaminer le sol et l’eau et ainsi générer des effets négatifs chez les récepteurs biologiques. Ils peuvent s’accumuler au travers des réseaux tropiques biologiques et constituer ainsi un risque pour l’environnement.
Les vents dominants, la topographie, les conditions climatiques, la hauteur des cheminées et la nature du contaminant sont des facteurs qui influencent le temps de dispersion dans l’atmosphère. Par exemple, le temps de résidence du plomb dans l’atmosphère est environ 10 jours, ce qui lui permet de couvrir de longues distances et ainsi, de se déposer dans des régions éloignées de sa source d’émission.
Hypothèses de recherches
La pollution de l’air est un véritable scandale sanitaire. Mais il est encore inconnu du grand public. Chaque année, en Europe, près de 400 000 décès prématurés sont dus à la pollution. Pour l’OMS, une part importante de ces décès peut être attribuée aux émissions polluantes des transports, particulièrement dans les zones urbaines. «Selon Reuters, treize états américains poursuivent l’Agence de Protection de l’Environnement (EPA), une entité fédérale, pour ne pas avoir diminué la limite de concentration des particules fines, dites PM2,5. Lors de la révision de la norme, l’EPA a décidé de la laisser à 15 mg/m3, alors que les recommandations scientifiques se prononcent pour une teneur inférieure. Avec une concentration de 13 mg/m3, les Etats Unis éviteraient 24 000 décès prématurés par an liés aux maladies respiratoires (dont l’asthme)17 ».
Apres trois années de mesure, la structure chargée de la surveillance de la qualité de l’air à Dakar, le CGQA, constate que les principaux polluants dont parfois les concentrations sont les plus élevées sont les particules en suspension.
Les objectifs
Objectif général
L’objectif global de cette étude est de comprendre la problématique de gestion de la qualité de l’air, d’identifier les spécificités de la pollution atmosphérique, d’évaluer les niveaux de concentration des polluants, de voir les risques qu’ils peuvent engendrer sur l’environnement.
Objectifs spécifiques
De façon spécifique, cette étude consiste à :
Faire un état des lieux dans différentes stations de surveillance de la qualité de l’air de la ville de Dakar,
Evaluer les niveaux de concentration et les comparer aux seuils définis :
Évaluer les risques de la pollution atmosphérique de la ville de Dakar, comprendre les causes en vue de proposer des solutions idoines par rapport aux pollueurs;
Faire un état des lieux des contraintes pouvant faire obstacle à l’adoption des bonnes pratiques en gestion de la qualité de l’air pour un meilleur cadre de vie ;
Faire des propositions/recommandations pour améliorer la qualité de l’air, et ainsi préserver la santé des populations et protéger l’environnement.
cadre d’étude
Présentation de la structure d’accueil
L’absence de données relatives au suivi de la pollution atmosphérique et la faible prise en compte de la qualité de l’air dans les secteurs des transports et de l’industrie ont amené le Gouvernement du Sénégal à mettre en place un laboratoire du suivi des émissions atmosphériques : le Centre de Gestion de la Qualité de l’Air (CGQA). La création du réseau à été possible grâce à un financement du Fond Nordique de Développement (FND) qui a financé la composante 4 du Programme d’Amélioration de la Mobilité Urbaine (PAMU) mis en œuvre par le Conseil Exécutif des Transports Urbains de Dakar (CETUD). En raison de ses objectifs de veille environnementale sur la pollution atmosphérique, le CGQA a été placé sous la tutelle de la Direction de l’Environnement et des Etablissements Classées (DEEC)18. Le réseau s’est régulièrement développé et dispose aujourd’hui d’un laboratoire de référence : cinq stations de mesures fixes réparties à travers la ville de Dakar, ainsi que d’un camion laboratoire mobile pour la réalisation de campagnes de mesures ponctuelles.
Mission du CGQA
Le CGQA a pour mission de base, la mise en œuvre de la surveillance de la qualité de l’air, la diffusion des résultats et des prévisions, la transmission immédiate des informations relatives aux dépassements des seuils d’alerte et de recommandations. Pour cela le CGQA :
Diffuse quotidiennement l’Indice de la Qualité de l’Air pour sensibiliser le grand public Édite des supports d’information (bulletins, site web)
Étudie l’évolution de la qualité de l’air au fil des années et informe les services de l’Etat, les élus locaux, les industriels, etc. notamment en cas de pic de pollution.
Apporte son expertise sur des problèmes de pollutions spécifiques,
Réalise des campagnes de mesures à l’aide de moyens mobiles (laboratoire mobile).
Présentation du dispositif de surveillance
Le réseau de surveillance de la qualité de l’air (CGQA) permet de disposer de données en continu sur les polluants réglementés par la norme NS-05-062. Il est composé de cinq stations fixes. Le CGQA est composé d’une équipe qualifiée (des techniciens, des informaticiens, des ingénieurs…) qui a la charge d’assurer le bon fonctionnement du matériel, son étalonnage, la récupération et le traitement des données. Cette équipe est dotée également d’une compétence en maintenance électrotechnique des appareils.
Cependant il faut noter que, outre le coût en ressources humaines, le budget de construction et d’équipement d’une seule station dépasse plusieurs dizaines de millions de francs. Cela limite fortement le nombre d’implantations de plusieurs stations dans la ville.
Le réseau de mesure
La classification des stations correspond aux problèmes de pollution atmosphérique rencontrée en fonction de la zone géographique. Elles peuvent appartenir à des zones urbaines ou des zones rurales.
On distingue 2 groupes de stations : les stations de fond et les stations de proximité19. Les Stations de fond réalisent un suivi de l’exposions moyenne des personnes et de l’environnement à des phénomènes de pollution atmosphérique, c’est le cas des stations dites « Urbaines » et « Périurbaines ».
Les stations de proximité telles que les stations dites « Industrielles » et de « Trafic » fournissent des informations sur les niveaux de concentrations des polluants mesurés dans leurs zones représentatives, ainsi que les niveaux d’exposition de la population située à proximité des sources (Tableau 1).
Parmi les différents critères permettant de classer les types de station, on peut noter les suivants : un rapport de la moyenne annuelle en concentration « R » de monoxyde d’azote sur celle de dioxyde d’azote constitue le marqueur pour la définition d’un site d’accueil d’une station trafic.
Les particules en suspension
Origine et effet
Les effets sanitaires des particules atmosphériques dépendent notamment de leur diamètre aérodynamique (qui détermine la capacité de pénétration dans l’arbre broncho-pulmonaire), de leur composition physico – chimique et de leur concentration. La pollution particulaire est fréquemment quantifiée par la masse de particules en suspension dont le diamètre aérodynamique est inférieur à 10µm (PM10) ou 2,5 µm (PM2,5).
Ces particules (notées « PM » en anglais pour « Particulate Matter ») sont d’une manière générale les fines particules solides ou liquides en suspension dans l’air. On distingue 4 types de particules (C.E. ; 2008).
PM10 particules en suspension dans l’air, d’un diamètre aérodynamique (ou diamètre aéraulique) inférieur à 10µm ;
PM2,5 dont le diamètre est inférieur à 2,5µm appelé « Particules Fines » ; PM1 dont le diamètre est inférieur à 1,0µm, appelé « Particules Très Fines » ;
Les PM10 représentent la masse de particules pénétrant dans les voies respiratoires. Elles comprennent les particules fines (PM2,5) et les particules grossières (particules comprises entre 2,5 et 10µm) (figure8).
En milieu urbain, les particules grossières sont principalement émises par des processus mécaniques (construction, remise en suspension par le déplacement des véhicules et le vent …), tandis que les particules fines sont majoritairement émises lors des phénomènes de combustion (trafic routier, mais également production d’énergie, chauffage, élimination de déchets, certains processus industriels etc.). Les PM10 et les PM2,5 mesurés dans l’air ambiant en milieu urbain constituent donc un ensemble inhomogène, dont les sources et la composition peuvent varier dans l’espace et dans le temps.
Toutes ces particules sont dangereuses tant pour la santé des êtres humains, que pour l’environnement. Seules les particules PM10 sont réglementées par la norme sénégalaise, concernant le PM2,5 nous utiliserons la norme OMS.
L’augmentation des concentrations en particules dans l’air est corrélée avec l’augmentation des maladies cardiovasculaires, des allergies, des cancers du poumon, ce qui conduit à une diminution de l’espérance de vie26.
les oxydes d’azotes (NOX)
Origine et effet
Les NOX (NO + NO2) résultent de la combinaison à haute température de l’oxygène et de l’azote présentent dans l’air ou de la combustion des combustibles fossiles et de quelques procédés industriels [(production d’acide nitrique (HNO3) fabrication d’engrais, etc.)]. Ils sont émis par les moteurs et les installations (centrales énergétiques), formés principalement dans les chambres de combustions où :
N2 (air) + O → NO + N lorsque la température excède 1400°C (NO thermique)
N2 (combustible) + O → NO + N (NO fuel)
N2 + CH → HCN + N puis NO
Après différentes étapes même à plus basse température (NO prompt), le NO se transforme en présence d’oxygène en NO2 (de 0,5%) dans le foyer. Cette réaction se poursuit lentement dans l’atmosphère et explique dans le cas des villes à forte circulation la couleur brunâtre des couches d’air pollué situées à quelques centaines de mètres d’altitude (action conjointe des poussières). Les oxydes d’azotes proviennent également de sources externes (industries, trafic automobile). Les principaux émetteurs sont les grandes installations de combustion et surtout les véhicules automobiles (d’où une politique de réduction au moyen de pots catalytiques par exemple). Volcan, orage, feux de forêt contribuent aussi aux émissions27. Aussi, les sources internes telles que les appareils fonctionnant au gaz (cuisinières, chaudières, chauffe-eau, poêles) et dans une moindre mesure, les poêles à bois ou à essence ainsi que la fumée de cigarettes28.
Les NOX interviennent dans la formation des oxydants photochimiques, le processus de formation de l’ozone troposphérique et contribuent au phénomène des pluies acides [(formation d’acide nitrique (HNO3) en présence d’humidité)]. Ils participent également à la destruction de la couche d’ozone stratosphérique et par effet indirect à l’accroissement de l’effet de serre29.
Sur le plan toxicologique, ils peuvent entraîner une altération de la fonction respiratoire et une hyperactivité bronchique chez les asthmatiques et les enfants. Ils augmentent la sensibilité des bronches aux infections microbiennes30.
L’ozone (O3)
Origine et effet
L’ozone est un polluant formé dans la troposphère au cours de réactions chimiques nécessitant l’action du rayonnement solaire (on parle de pollution photochimique). Les Composés Organiques Volatils (COV), notamment les hydrocarbures et les oxydes d’azote (NOx) sont les principaux polluants primaires à l’origine de sa formation, on les appelle des précurseurs. Ces précurseurs sont émis dans l’air majoritairement par le trafic routier et les activités industrielles. A chaque instant, la concentration d’ozone présente dans la troposphère est le résultat d’un équilibre entre des réactions simultanées conduisant à sa formation et à sa destruction. (Figure 9)
(1) NO2 +hv (≤ 400nm) → NO + O
(2) O + O2 + M → O3 + M avec (M = O2 ou N2)
(3)NO+O3→NO2+O2
Cette description sommaire ne doit pas cacher la réalité largement plus complexe de cette chimie. Des dizaines de réactions s’ajoutent à celles décrites plus haut. Elles s’interagissent et varient en fonction de l’ensoleillement et des concentrations des divers composés réagissant31.
L’ozone d’origine naturelle présent dans une haute couche de l’atmosphère nous protège des rayonnements ultraviolets. Alors que l’ozone situé dans les basses couches est agressif pour notre système respiratoire.
En effet, ce dernier est un gaz nocif pour les muqueuses qui peut provoquer une irritation des voies respiratoires. Les réactions sont variables selon les individus. Plus une personne est sensible, plus l’action de la pollution photochimique peut être importante et ressentie à de faibles concentrations. Ces effets dépendent de la concentration de polluants dans l’air, du volume d’air inhalé et de la durée d’exposition. L’ozone est le polluant majeur de la pollution photochimique32. Il agit également sur les végétaux, en perturbant les mécanismes de photosynthèse, de croissance et de la reproduction.
Le monoxyde de Carbone (CO)
Origine et effet
Le monoxyde de carbone (CO) est un gaz très toxique, mortel, incolore, inodore qui se forme lors de la combustion incomplète de matières carbonées : charbon, pétrole, essence, fioul, gaz, bois. Le CO est toujours lié à une source de combustion et provient le plus souvent d’appareils de combustion incomplète (gaz, fioul, pétrole, bois ou charbon) non ou mal raccordés à un conduit d’évacuation ou fonctionnant dans de mauvaises conditions d’aération ou mal entretenus. Il est émis notamment par des pots d’échappement de moteurs thermiques en fonctionnement dans des pièces fermées (par ex : garage similaire à l’habitation) ou insuffisamment ventilés. Le tabagisme en est également une source: chaque cigarette fumée émet 50 milligrammes de CO33. Le CO participe aux mécanismes de formation de l’ozone, se transforme en gaz carbonique (CO2) et contribue ainsi à l’effet de serre.
Le monoxyde de carbone se fixe sur l’hémoglobine du sang, avec une affinité 200 fois supérieure à celle de l’oxygène. Les organes les plus sensibles à cette diminution de l’oxygénation sont le cerveau et le cœur. L’inhalation de CO entraîne des maux de tête et des vertiges. Des nausées et des vomissements apparaissent à forte concentration. En cas d’exposition prolongée à des niveaux élevés en milieu confiné, ce polluant peut avoir un effet asphyxiant mortel34.
|
Table des matières
INTRODUCTION
PREMIERE PARTIE
I. Gestion de la qualité de l’air
I.1 Contexte et problématiques atmosphériques
I.2 Les polluants atmosphériques et leurs sources
I.3 Hypothèses de recherches
I.4 Les objectifs
II. cadre d’étude
II.1 Présentation de la structure d’accueil
II.2 Mission du CGQA
II.3 Présentation du dispositif de surveillance
DEUXIEME PARTIE
III. POLLUANTS ETUDIES
III.1 Les dioxydes de soufres
III.2 Les particules en suspension
III.3 les oxydes d’azotes (NOX)
III.4 L’ozone (O3)
III.5 Le monoxyde de Carbone (CO)
III.6 Les BTEX
III.7 Devenir des BTEX dans l’atmosphère
IV. Evaluation du risque de la pollution atmosphérique
IV.1 Réglementation des seuils
IV.2 Valeurs réglementaires
Troisième partie
V. Matériel et méthodes utilisés
V.1 Méthodes d’évaluations
V.2 Matériels
VI. Mesures et résultats
VII. Résultats
VII.1 Les dioxydes d’azotes (NO2)
VII.2 Le monoxyde de carbone (CO)
VII.3 Les dioxydes de soufres SO2
VII.4 L’ozone (O3)
VII.5 Particules en suspension (PM10 et PM2,5)
VII.6 Les BTEX
VII.7 Indice de la Qualité de l’Air (IQA)
Quatrième partie
VIII. Conclusion et perspectives
VIII.1 Conclusion générale
VIII.2 Perspectives
Annexe
BIBLIOGRAPHIE
Télécharger le rapport complet
