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Phénomènes à l’origine de la pollution ambiante

Mis à jour le 01/09/2014

Les polluants dans l’air, gaz ou particules, se forment, se dispersent et sont transportés parfois très loin des sources. Des phénomènes météorologiques et dynamiques contribuent à la pollution.

La concentration des polluants dans l’air est un équilibre subtil, entre les processus chimiques (formation de polluants secondaires), les conditions de dispersion dans l’air, et le transport plus lointain depuis les sources d’émissions jusqu’à leurs éliminations (dépôts).

Les polluants se dispersent et sont transportés dans la troposphère dans la couche de mélange. Les polluants s’y concentrent et certains se transforment de façon plus ou moins complexe. D’autres polluants avec une durée de vie suffisamment élevée sont transportés vers de plus hautes altitudes, et voyagent donc plus loin sur de longue distance voire atteignent la stratosphère.

Suivant l’état de l’atmosphère, certaines conditions météorologiques dynamiques favorisent la dispersion des polluants :

Certains phénomènes naturels (météorologiques, topographiques) agissent sur la pollution de l’air :

Certaines réactions photochimiques dans l’atmosphère participent à la formation de polluants :

Pression de l’air et turbulence

Des mouvements de masse d'air, dus à la pression atmosphérique (turbulence atmosphérique), animent l'atmosphère constamment.
À petite échelle, ces mouvements brassent les masses d'air et diluent les polluants. À plus grande échelle, ils vont transporter les polluants plus ou moins loin.
Plus la turbulence est importante, meilleure est la dispersion de l’air. Les situations dépressionnaires (basses pressions) correspondent à une turbulence de l’air assez forte et sont donc favorables à de bonnes conditions de dispersion. En revanche, des situations anticycloniques (hautes pressions) favorisent des épisodes de pollution (les polluants sont « piégés ») car une masse d’air stable ne permet pas la dispersion des polluants.
 

Vent, vitesse et force La vitesse du vent, qui augmente aussi avec l’altitude, peut agir sur les niveaux de concentration des polluants. Les polluants se dispersent plus vite avec une vitesse et une turbulence du vent élevées. Un vent faible favorise donc l’accumulation des polluants.  
 

Température et ensoleillement

Le soleil réchauffe l’atmosphère lorsque sa chaleur est restituée par les sols et les surfaces. Une température de l’air élevée entraîne des phénomènes de convection depuis le sol et les surfaces qui sont à l’origine de mouvements verticaux et horizontaux dans l’atmosphère.
L’air chaud est plus léger que l’air froid. L’air chaud a tendance à monter en altitude, l’air froid à descendre et à s’étaler. Des comportements différents entre air chaud et air froid signifient que les masses d’air ont des densités différentes.

Les processus chimiques observés dans l’atmosphère sont liés à un certain niveau d’ensoleillement.
 

Air stable, air instable

Les polluants se dispersent ou non dans l’air suivant le niveau d’instabilité ou de stabilité de l’atmosphère. Au sein d'une masse d’air stable, les mouvements verticaux de la masse d’air sont amortis alors qu’ils sont amplifiés si la masse d'air est instable.

Ce phénomène dépend du rapport entre le gradient vertical thermique et le gradient adiabatique.
 

Inversion de température

Le phénomène d’inversion thermique se produit par le rapprochement de deux masses d’air, l’une étant plus chaude que l’autre. L’air en altitude est souvent plus chaud que celui près du sol. La délimitation entre les deux masses d’air donne des températures inversées. Ce phénomène bloque la dispersion des polluants.
 

Brises de terre ou de mer

Les brises côtières ou marines sont des phénomènes de brise de terre ou de brise de mer observés sur le littoral surtout en période de beau temps (l’été).

Les deux phénomènes s’expliquent par le contraste thermique entre la terre et la mer. Leurs surfaces ont des propriétés thermiques différentes : la terre se réchauffe ou se refroidit très vite ; la mer a une amplitude thermique plus lente.
Une masse d’air chargée de polluants va s’éloigner en mer au cours de la nuit ou tôt le matin (brise de terre), puis revenir vers la terre avec de nouveaux polluants formés en mer au cours de la journée du lendemain (brise de mer).

Effet de foehn

Les surfaces de relief sur un territoire sont propices à l’effet de foehn. Ce phénomène naturel agit sur la pollution de l’air. Il peut expliquer aussi en grande partie le climat des régions montagneuses, ainsi que la douceur automnale et hivernale de certaines régions comme le Pays basque.



Il se crée des mouvements de masses d'air ascendants et descendants qui rencontrent le relief. Outre ses conséquences sur le microclimat régional ou local, l’effet de foehn a des répercussions importantes sur la dispersion et le transport des polluants.
 

Formation de polluants

L’ozone est choisi comme exemple pour expliquer la formation de polluants dans l’atmosphère. Naturellement présent dans la stratosphère, il est aussi présent dans la troposphère mais en général sous certaines conditions en été. Il nous protège du rayonnement solaire ultra-violet nuisible (UV-B) ou bien il nous agresse car il est très nocif pour la santé et l’environnement.

L’ozone (O3) est créé par des réactions photochimiques complexes entre les oxydes d’azote (NO2 et NO) et les composés organiques volatils (COV) s’il y a des conditions d’ensoleillement.