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Le carbone dans l’air Un thème de travail pour  les sciences expérimentales  et  l’éducation à l’environnement pour un développement durable  dans l’académie de Lyon
Le carbone dans l’air L’air est un mélange de gaz dans lequel le carbone est souvent passé sous silence. L’air contient cependant du dioxyde de carbone, du méthane. D’autres gaz sont également présents : le monoxyde de carbone, les chlorofluorocarbones, … http://fr.ekopedia.org/Air Site atmo Les CFC (composés non naturels, organo chlorés CF2Cl2, CFCl3, CCl4, CH3Cl, CH3Cl3…) responsables de la destruction de l’ozone stratosphérique. Le monoxyde de carbone (CO) est un gaz extrême-ment toxique, émis lors d’une mau-vaise combustion. Invisible et ino-dore, il est très difficile à détecter. Le méthane est le com-posant principal du gaz naturel. C'est le principal constituant du biogaz issu de la fermentation de matières organiques ani-males ou végétales en l'absence d'oxygène. Il est fabriqué par des bactéries qui vivent dans des milieux anaérobies c'est-à-dire sans oxygène. 6,0×10 -14  ppm  Rn  Radon   0 à 0,01 ppm  O 3   Ozone   0,02 ppm  NO 2   Dioxyde d'azote   0,087 ppm  Xe  Xénon   0,5 ppm  N 2 O  Protoxyde d'azote   0,5 ppm  H 2   Dihydrogène   1 ou 2 ppm ?  CH 4   Méthane  1,14 ppm  Kr  Krypton   5 ppm  NO  Monoxyde d'azote   5,24 ppm  He  Hélium   18,18 ppm  Ne  Néon   330 à 350 ppm  CO 2   Dioxyde de carbone   0,934 %  Ar  Argon   20,95 %  O 2   Dioxygène   78,08 %  N 2   Diazote   Proportion  Formule  Nom  6,0×10 -14  ppm  Rn  Radon   0 à 0,01 ppm  O 3   Ozone   0,02 ppm  NO 2   Dioxyde d'azote   0,087 ppm  Xe  Xénon   0,5 ppm  N 2 O  Protoxyde d'azote   0,5 ppm  H 2   Dihydrogène   1 ou 2 ppm ?  CH 4   Méthane   1,14 ppm  Kr  Krypton   5 ppm  NO  Monoxyde d'azote   5,24 ppm  He  Hélium   18,18 ppm  Ne  Néon   330 à 350 ppm  CO 2   Dioxyde de carbone   0,934 %  Ar  Argon   20,95 %  O 2   Dioxygène   78,08 %  N 2   Diazote   Proportion  Formule  Nom  - (CFC) Chlorofluorocarbones - CO Monoxyde de carbone 1 ou 2 ppm ?  CH 4   Méthane 330 à 350 ppm  CO 2   Dioxyde de carbone
Le carbone dans l’air Les gaz contenant du carbone Le carbone est également présent dans les  aérosols  contenant des particules solides en suspension (PES) - des suies par exemple - et des liquides (hydrocarbures par exemple). Les particules en suspension constituent un ensemble très hétérogène, compte tenu de la diversité de leur composition, de leur état et de leur taille (de 0,005 à 100 µm).  Alors que les grosses particules se déposent rapidement sous l’effet de leurs poids, les petites particules restent en suspension dans l’air, leur vitesse de chute résultant d’un équilibre entre l’action du champ de pesanteur terrestre ou de la force électrique qui agit sur elles, et la résistance du milieu. Les particules de diamètre inférieur ou égal à 10 µm, appelées PM10, peuvent rester en suspension dans l’air pendant des jours, voire des semaines, et être transportées par les vents sur de très longues distances.  Les aérosols véhiculent de nombreuses substances telles que les Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques, les métaux, le dioxyde de soufre... Un aérosol est un ensemble de particules, solides ou liquides, en suspension dans un milieu gazeux. - (CFC) Chlorofluorocarbones - CO Monoxyde de carbone 1 ou 2 ppm ?  CH 4   Méthane 330 à 350 ppm  CO 2   Dioxyde de carbone
Le carbone dans l’air Les gaz contenant du carbone On retiendra deux produits : à l’état gazeux, le dioxyde de carbone et à l’état solide, sans que la composition précisée soit prise en compte, les PES.  Les aérosols A l’horizon 2015, près de 4 milliards d’individus vivront en zone urbaine (près des 2/3 de la population mondiale). Ce développement spectaculaire de la population citadine va toute fois présenter de fortes disparités à l’échelle du globe ; avec une augmentation quasi nulle pour les pays développés et une augmentation de plus d’un milliard d’individus en Asie ; 300 millions en Afrique. La zone urbaine sera alors responsable de près de 80% des émissions de CO2 dans l’atmosphère et constituera donc la principale source anthropique responsable du réchauffement climatique. L’étude de la composition chimique de l’atmosphère en zones urbaines - qui relevait encore récemment uniquement du domaine de la qualité de l’air - a donc maintenant pris une autre dimension. Il est maintenant avéré que les mégapoles qui représentent un point source très dense, peuvent avoir un impact chimique et climatique régional voire à plus grande échelle. D’après thèse - CEA Incinération d’ordures (Vitry) Pollution atmosphérique au dessus de Paris - (CFC) Chlorofluorocarbones - CO Monoxyde de carbone 1 ou 2 ppm ?  CH 4   Méthane 330 à 350 ppm  CO 2   Dioxyde de carbone   Hydrocarbures Goutelettes liquides Suies de combustion Particules solides Particules en suspension Dioxyde de carbone
Le carbone dans l’air On retiendra deux produits : à l’état gazeux, le dioxyde de carbone et à l’état solide, sans que leur composition précise soit prise en compte, les PES.  Les origines Les effets environnementaux La production Les effets environnementaux La consommation  L’évolution Quels travaux des élèves ? Particules en suspension Dioxyde de carbone
Le dioxyde de carbone La production   Il est possible de mesurer dans le sol des concentrations en CO 2  pouvant atteindre des valeurs supérieures à 10000 ppm, c'est à dire 25 fois la concentration en CO 2  atmosphérique. Ce CO 2  provient de la respiration des racines, et de la respiration ou de fermentations de micro-organismes.  Site SVT Aix Marseille La respiration, la fermentation  : le dioxyde de carbone est issu de la dégradation des molécules organiques par le métabolisme animal et végétal dans le but de produire de l’énergie. Respiration de graines en germination Respiration de petits animaux Décomposition d’une souche Respiration  d’un arbre
Le dioxyde de carbone La production La respiration, la fermentation  : le dioxyde de carbone est issu de la dégradation des molécules organiques par le métabolisme animal et végétal dans le but de produire de l’énergie. La précipitation des carbonates  : le carbonate de calcium précipite par départ de CO 2 . Ce phénomène se produit en particulier au niveau de la cascade, où l’agitation de l’eau et son mélange avec l’air la mettent en équilibre avec l’atmosphère. Dans les grottes, par dégazage et évaporation de l’eau, le carbonate de calcium précipite et le CO 2  s’échappe. cascade pétrifiante, vallée de l’Eygues (26) Stalactites, grotte, parc Yosemite,USA 2 HCO 3   -  + Ca ++ -> CO 2  + H 2 O + CaCO 3   La production de dioxyde de carbone par les océans  :  selon les conditions de température, de pression, l’océan relargue dans l’atmosphère du dioxyde de carbone selon la réaction de précipitation des carbonates. Le CaCO 3  qui précipite est utilisé notamment par les organismes à coquille.
Le dioxyde de carbone La production La respiration, la fermentation  : le dioxyde de carbone est issu de la dégradation des molécules organiques par le métabolisme animal et végétal dans le but de produire de l’énergie. La précipitation des carbonates  : le carbonate de calcium précipite par départ de CO 2 . Ce phénomène se produit en particulier au niveau de la cascade, où l’agitation de l’eau et son mélange avec l’air la mettent en équilibre avec l’atmosphère. Dans les grottes, par dégazage et évaporation de l’eau, le carbonate de calcium précipite et le CO 2  s’échappe. La production de dioxyde de carbone par les océans  :  selon les conditions de température, de pression, l’océan relargue dans l’atmosphère du dioxyde de carbone selon la réaction de précipitation des carbonates. Le CaCO3 qui précipite est utilisé notamment par les organismes à coquille. Le volcanisme  : le dégazage de la lave émet dans l’atmosphère de très grandes quantités de dioxyde de carbone. Par exemple, les trapps du Decan en Inde formés il y a 65 Ma ont atteint une surface de 3.10 6  km3 ce qui a formé environ 1,6 x 10 18  moles de CO 2 ; un taux de CO 2  atmosphérique de  1050 ppm (soit 3 fois la teneur actuelle) a été atteint et s'est accompagné d'un rapide réchauffement de la Terre (+ 4 °C).  Deux exemples actuels :   La Grotte du Chien  Sous la coulée de lave du volcan (le Petit Puy de Dôme), de nombreuses sources de gaz carbonique alimentent en permanence le fond de la grotte où s’étend une nappe de dioxyde de carbone (le petit Puy de Dôme est « éteint » depuis 43 500 ans).  Le lac Nyos En août 1986, le lac Nyos (Cameroun), à l’occasion d’un léger séisme, a libéré brutalement un km 3  de dioxyde de carbone (d’origine volcanique) provoquant la mort de 1790 personnes et de tous les troupeaux de la vallée.
Le dioxyde de carbone La production La respiration, la fermentation La précipitation des carbonates  : La production de dioxyde de carbone par les océans  : Le volcanisme  : La précipitation des carbonates La production de dioxyde de carbone par les océans   Le volcanisme La combustion  : Les feux de forêt Les foyers des cheminées Les incinérateurs les cimenteries, l’industrie La circulation Les poids lourds toute combustion, d’herbes, de bois, de pétrole, d’essence, d’ordure ainsi que les productions industrielles (acier, ciment,..) …produit de toute façon du dioxyde  de carbone (et de l’eau) – sans parler de tous les produits annexes, toxiques (SO 2 , NO X , dioxines,…). 310 g/voiture. km-1 259.10 6  t/an 1 m 3  brûlé produit  1,5 t de CO 2 1 t de ciment  = 1 t de CO 2
Le dioxyde de carbone La production La respiration, la fermentation La précipitation des carbonates La production de dioxyde de carbone par les océans   Le volcanisme La combustion EMISSIONS PAR SECTEUR D'ACTIVITE EN TONNES * 83 établissements émettent plus de 10 000 t.an -1  de CO 2  en Rhône-Alpes, soit 98 % des émissions des 223 sites soumis à TGAP* Air (8,1 Mt de CO2 en 2000). Les 21 émetteurs au-dessus de 100 kt.an -1  représentent 72 % du total.  http:// www.rhone-alpes.drire.gouv.fr /environnement/ portailenvironnement /BEI2002/air/ emissions.html … 90 milliards de tonnes.an -1  de C …………………….. 60 milliards de tonnes.an -1  de C …………………………………...6 milliards de tonnes tonnes.an -1  de C Quantité de carbone dans les réservoirs Valeurs en Gt (10 9  tonnes) Combustibles fossiles :  4000 Gt Eaux marines profondes :  38000 Gt Eaux de surface:  1000 Gt Roches carbonatées :  65.10 5  Gt Ecosystèmes terrestres :  2200 Gt Atmosphère :  750 Gt *TGAP: Taxe générale sur les activités polluantes  Transports routiers en France  :  350.10 6  tonnes de dioxyde de carbone par an   * Source : PRQA - Emissions 1994 selon inventaire du CITEPA LES GAZ A EFFET DE SERRE
Le dioxyde de carbone Les 20 plus gros producteurs de dioxyde de carbone dans la région Rhône Alpes La production 1 - TOTALFINAELF (69 - Feyzin)  1 289 000 t 2 - LAFARGE CIMENTS (07 - Le Teil d’Ardèche)  739 000 t 3 - CEVCO (38 - Le Pont-de-Claix)  463 000 t 4 - OSIRIS GIE (38 - Roussillon)  396 000 t 5 - EDF (69 - Loire-sur-Rhône)  358 000 t 6 - COURLY UIOM SUD (69 - Lyon)  221 000 t 7 - VICAT (38 - Bouvesse Quirieu)  218 000 t 8 - ALUMINIUM PECHINEY (73 - St Jean-de-Maurienne)  212 000 t 9 - PRODITH CHAUFFERIE LAFAYETTE (69 - Lyon 3e)   200 000 t 10 - INVENSIL (01 - Anglefort)  191 000 t 11 - INVENSIL (38 - Livet et Gavet)  178 000 t 12 - OMNITHERM (01 - Bourg-en-Bresse)  162 000 t 13 - RHODIA ORGANIQUE (69 - St Fons)  161 000 t 14 - VALORLY (69 - Rillieux-la-Pape)  152 000 t 15 - CALCIA (07 - Cruas)   150 000 t 16 - COMPAGNIE DE COGENERATION DE CHAMPBLAIN (26 -  Laveyron)  146 000 t 17 - VICAT (38 - St Egrève)  128 000 t 18 - RHODIA SILICES SAS (69 - Collonges-au-Mont-d’Or)  119 000 t 19 - CCIAG - CHAUFFERIE LA POTERNE (38 - Grenoble)   118 000 t 20 - CHAMBERY METROPOLE (73 - Chambéry)  113 000 t
Le dioxyde de carbone Les effets  environnementaux Le dioxyde de carbone n’est pas un polluant mais un gaz atmosphérique naturel. La teneur, très faible de 0,03% est cependant en train d’augmenter (0,038% aujourd’hui, en moyenne).  Cette augmentation peut induire des modifications importantes du climat de  notre planète car le dioxyde de carbone est un gaz dit « à effet de serre ». Les gaz à effet de serre  : les CFC, le méthane,  le dioxyde de carbone , l’ozone , la  vapeur d’eau  … C’est cette dernière qui produit l’effet de serre le plus important. L’effet de serre a une importance capitale : il rend la Terre habitable, en réchauffant sa surface (T°moyenne de 13°C au lieu de -20° sans atmosphère). Le rayonnement qui nous parvient du soleil (surface 6000°K) est constitué de 40% de l’énergie dans le domaine visible, c'est-à-dire dans une gamme de longueur d'onde allant de 0,3 µm (violet-bleu) à 0,7 µm (rouge). Cependant, une énergie importante existe après le rouge (infra-rouge) qui représente 50% du rayonnement émis par le soleil. Les 10% restant du rayonnement solaire total sont émis à l'opposé du domaine visible, à des longueurs d'onde plus petites que celles du violet (l'ultra violet).  La Terre photographiée  en IR, canal vapeur d’eau Un corps à température ambiante émet un rayonnement très différent du soleil : la quasi-totalité est dans l’IR (4µm à 50µm). La Terre réemet l’énergie reçue essentiellement sous forme d’infra-rouge. Si un gaz atmosphérique absorbe les rayonnements dans cette gamme, il réemet cette énergie dans l’atmosphère et contribue à son échauffement.
Le dioxyde de carbone VAPEUR D’EAU  METHANE  DIOXYDE   DE CARBONE Les effets  environnementaux Zone d’énergie maximale du rayonnement pics d’absorption Effet de serre très fort :  la Terre est habitable Effet de serre très fort mais peu de méthane Effet de serre modeste mais  la teneur en CO2 augmente  très vite
Le dioxyde de carbone L’évolution Un accord franco-italien signé en 1993 a permis la réalisation d'une nouvelle station permanente en Antarctique, édifiée sur le site du Dôme C. Alors que 44 bases se répartissent sur le pourtour du continent antarctique, Concordia est une des trois bases permanentes implantées à l'intérieur du continent. L’épaisseur du dôme de glace est ici de 3309 ±  22 m; le forage réalisé a été fait sur 3190 m. Les modifications du taux de CO 2  des 600000 dernières années : l’analyse des bulles d’air contenues dans la glace carottée dans des stations antarctiques permet de donner le taux de dioxyde de carbone passé et d’évaluer les paléotempératures. Photographies : L.Augustin. Site Planete Terre Stockage des carottes de glace Extraction d’une carotte CONCORDIA
Le dioxyde de carbone L’évolution Le taux de dioxyde de carbone durant les 400000 dernières années :  Site ENS-planète Terre des variations cycliques correspondant à des périodes froides et des périodes plus chaudes (glaciaires et interglaciaires) Le taux de dioxyde de carbone durant les mille dernières années :  D’après doc Gilles DELAYGUE   une augmentation brutale (80 ppm en 2 siècles) à comparer à une même augmentation sur 50000 ans pour sortir d’une glaciation et une augmentation dans l’absolu (plus de 360 ppm au lieu de 280).
Le dioxyde de carbone L’évolution Le taux de dioxyde de carbone durant les 400000 dernières années :  des variations cycliques correspondant à des périodes froides et des périodes plus chaudes (glaciaires et interglaciaires) Le taux de dioxyde de carbone durant les mille dernières années :  une augmentation brutale (80 ppm en 2 siècles) à comparer à une même augmentation sur 50000 ans pour sortir d’une glaciation et une augmentation dans l’absolu (plus de 360 ppm au lieu de 280). Le taux de dioxyde de carbone dans le passé lointain : Pierre Thomas, ENS, d’après Berner, Science, 1997.   RCO2 = Sur la figure, RCO2 représente le rapport entre la valeur de CO2 estimée et 300 ppm.  diminution liée à l’installation des végétaux terrestres climat très chaud au secondaire fin du Crétacé : 600 à 900 ppm le taux de dioxyde de carbone a varié dans le passé mais c’est la première fois qu’il augmente aussi vite, pratiquement instantanément  à l’échelle de l’ère quaternaire. Les effets climatiques dus à l’effet de serre, les effets physiques dus à sa dissolution dans les océans et les effets biologiques sur les végétaux chlorophylliens sont en cours et difficiles à modéliser.
Le dioxyde de carbone L’évolution Le taux de dioxyde de carbone durant les 400000 dernières années :  des variations cycliques correspondant à des périodes froides et des périodes plus chaudes (glaciaires et interglaciaires) Le taux de dioxyde de carbone durant les mille dernières années :  une augmentation brutale (80 ppm en 2 siècles) à comparer à une même augmentation sur 50000 ans pour sortir d’une glaciation et une augmentation dans l’absolu (plus de 360 ppm au lieu de 280). Le taux de dioxyde de carbone dans le passé lointain : le taux de dioxyde de carbone a varié dans le passé mais c’est la première fois qu’il augmente aussi vite, pratiquement instantanément  à l’échelle de l’ère quaternaire. Les effets climatiques dus à l’effet de serre, les effets physiques dus à sa dissolution dans les océans et les effets biologiques sur les végétaux chlorophylliens sont en cours et difficiles à modéliser. L’évolution future du dioxyde de carbone, des scénarios calculés : Certains scénarios privilégient une croissance démographique et économique rapide (scénarios de type A), d’autres considèrent que des mesures environnementales vont être prises (scénarios de type B). Entre le scénario le plus pessimiste, A2 («  on ne fait rien  ») et le plus optimiste, B1 («  on met en œuvre des mesures draconiennes contre les émissions de gaz à effet de serre  »), plusieurs modèles ont été testés. En 2100, la concentration en CO2 est respectivement de 550 ppm pour le scénario B1, 700 ppm pour le scénario A1B et 840 ppm pour le scénario A2. Dans tous les cas, la Terre se réchauffe : de 2,5 à 3,5°C dans le cas d’un scénario A1B, et de 1,5 à 2,3°C dans le cas d’un scénario B1.  Dans tous les cas, la Terre se réchauffe : de 2,5 à 3,5°C dans le cas d’un scénario A1B, et de 1,5 à 2,3°C dans le cas d’un scénario B1.  De plus de 5° si on ne fait rien.            
Le dioxyde de carbone La consommation  L’activité photosynthétique   : les végétaux verts consomment – à la lumière - du dioxyde de carbone pour synthétiser leur matière organique ; le phytoplancton marin, les forêts sont les plus gros consommateurs. ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],Algues du phytoplancton Traînée de phytoplancton Hêtraie
Le dioxyde de carbone La consommation  L’activité photosynthétique   : les végétaux verts consomment – à la lumière - du dioxyde de carbone pour synthétiser leur matière organique ; le phytoplancton marin, les forêts sont les plus gros consommateurs. La constitution des roches carbonées  : Environs de Price, Utah, USA - Août 1998 - Guy Sabattier   www.astrosurf.org   Une strate de houille aux USA Les champs pétrolifères du Koweit les roches carbonées – essentiellement houille et pétrole – sont issues de l’accumulation de matière organique (fougères, plancton marin) pendant plusieurs millions d’années. Ces roches ont stocké du carbone(27000 Gt) mais elles sont utilisées actuellement plusieurs centaines de milliers de fois plus vite que leur formation a exigé de temps.
Le dioxyde de carbone La consommation  L’activité photosynthétique   : les végétaux verts consomment – à la lumière - du dioxyde de carbone pour synthétiser leur matière organique ; le phytoplancton marin, les forêts sont les plus gros consommateurs. La constitution des roches carbonées  : les roches carbonées – essentiellement houille et pétrole – sont issues de l’accumulation de matière organique (fougères, plancton marin) pendant plusieurs millions d’années. Ces roches ont stocké du carbone(27000 Gt) mais elles sont utilisées actuellement plusieurs centaines de milliers de fois plus vite que leur formation a exigé de temps. La dissolution des carbonates  : CO 2  + H 2 O + CaCO 3  -> 2 HCO 3   -  + Ca ++ Grotte du Bournillon  Vercors Le carbonate de calcium est facilement dissous dans une eau riche en CO 2 . Le fait que la dissolution du carbonate de calcium absorbe du dioxyde de carbone peut paraître contredire l’idée que les roches carbonatées constituent une forme de stockage du CO 2  énorme (120.10 6  Gt). En réalité, sur une échelle de temps brève, le bilan est équilibré et n’influe pas sur le taux de CO 2  atmosphérique. Les baisses aux grandes échelles de temps sont dues à l’augmentation de l'altération continentale qui absorbe du CO 2  . Au cours de l'histoire de la Terre, la fabrication de calcaire (en surface, suite à l'altération des silicates calciques) a été globalement légèrement supérieure à sa destruction en profondeur (par métamorphisme et subduction). Au cours des temps géologiques, le CO 2  atmosphérique a donc baissé, d'un facteur 100 000 à peu près.  D’après une réponse de P.Thomas, ENS Lyon
Le dioxyde de carbone La consommation  L’activité photosynthétique   : les végétaux verts consomment – à la lumière - du dioxyde de carbone pour synthétiser leur matière organique ; le phytoplancton marin, les forêts sont les plus gros consommateurs. La constitution des roches carbonées  : les roches carbonées – essentiellement houille et pétrole – sont issues de l’accumulation de matière organique (fougères, plancton marin) pendant plusieurs millions d’années. Ces roches ont stocké du carbone(27000 Gt) mais elles sont utilisées actuellement plusieurs centaines de milliers de fois plus vite que leur formation a exigé de temps. La dissolution des carbonates  : CO 2  + H 2 O + CaCO 3  -> 2 HCO 3   -  + Ca ++ Le stockage de matière carbonée  : une tonne de bois représente 1,4 tonne de dioxyde de carbone absorbé par les arbres. Le bilan de stockage est positif pour les arbres en croissance car la fixation par photosynthèse est supérieure à la dégradation par respiration.  C'est d'ailleurs pourquoi, suivant les engagements de Kyoto, l‘état et les professionnels du bois se sont fixés pour objectif 25% d'augmentation du volume de bois utilisé dans la construction d'ici 2010.
Les particules en suspension Les origines Les centrales thermiques , les installations de chauffage collectif, individuels, le trafic automobile,  produisent des particules solides  les moteurs diesel émettent plus de particules, surtout lorsqu’ils sont mal réglés    les procédés industriels et artisanaux spécifiques Les suies des feux : Les particules d’origine volcanique et les poussières soulevées par les vents ne sont pas carbonées. Grande ville par temps sec : 20 - 25 mg.m -3   Grande ville après la pluie  : 5 - 10 mg.m -3   Campagne  : 0,25 - 4 mg.m -3   Salle de séjour  : 8 - 10 mg.m -3   Chambre à coucher  : 1 - 2 mg.m -3    les centrales thermiques EDF (une vingtaine) produisent environ 5 kt de poussières par an.     quelques quantités de poussières : Feu en Californie  en octobre 2003   (fichier 2842) Feu  en Afrique   en 2000 (et nuage de poussières) Site du Goddard Space Flight Center : http://svs.gsfc.nasa.gov/vis/ Le diesel dégage une pollution spécifique, visible, des fumées noires et des suies constituées de particules de carbone (Tmoy<>1 µm) et imprégnées de diverses substances, en particulier d'hydrocarbures. En effet, on observe au microscope électronique à transmission qu'elles sont constituées d'agglomérats de microsphérules de carbone, sur lesquelles sont adsorbés les hydrocarbures et les autres espèces minérales.
Les particules en suspension Les effets  environnementaux Les aérosols émis dans les basses couches de l’atmosphère ont un impact environnemental  car ils renvoient une partie du rayonnement solaire incident. Ils ont donc un impact sur le bilan radiatif.  Effets sur la santé humaine, le danger des particules issues des moteurs diesel : Les particules de taille inférieure au micron sont capables de traverser tout le système de filtrage rhinopharyngé et de déposer dans les poumons des polluants toxiques comme les hydrocarbures polycycliques aromatiques.  Les particules provenant aujourd’hui des moteurs diesel présentent, par leur très petite taille (   3 µm) et leur composition chimique, une nocivité plus marquée que celles qui étaient historiquement associées aux processus de combustion industriels et du chauffage résidentiel traditionnel. Effets climatiques, le danger des aérosols :
[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],Un capteur à PES    Le capteur  fonctionne  pendant 8 jours. Au bout de ce temps, on enlève le linge blanc et la teinte est comparée à une échelle de gris qui peut être imprimée sur un transparent afin de faciliter la comparaison. Les résultats de mesure pourraient être mis en commun sur le site internet de l’académie. Bilan d’une mesure Date  (du .…. au  …...) Emplacement  Indice de PES (0 à15) Conditions atmosphériques
Des mesures de CO 2 ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],Des mesures réalisées en classe, sur le terrain pourraient être mises en ligne sur le site de l’académie et constituer une banque commune de ressources.

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Carbone Air

  • 1. Le carbone dans l’air Un thème de travail pour les sciences expérimentales et l’éducation à l’environnement pour un développement durable dans l’académie de Lyon
  • 2. Le carbone dans l’air L’air est un mélange de gaz dans lequel le carbone est souvent passé sous silence. L’air contient cependant du dioxyde de carbone, du méthane. D’autres gaz sont également présents : le monoxyde de carbone, les chlorofluorocarbones, … http://fr.ekopedia.org/Air Site atmo Les CFC (composés non naturels, organo chlorés CF2Cl2, CFCl3, CCl4, CH3Cl, CH3Cl3…) responsables de la destruction de l’ozone stratosphérique. Le monoxyde de carbone (CO) est un gaz extrême-ment toxique, émis lors d’une mau-vaise combustion. Invisible et ino-dore, il est très difficile à détecter. Le méthane est le com-posant principal du gaz naturel. C'est le principal constituant du biogaz issu de la fermentation de matières organiques ani-males ou végétales en l'absence d'oxygène. Il est fabriqué par des bactéries qui vivent dans des milieux anaérobies c'est-à-dire sans oxygène. 6,0×10 -14 ppm Rn Radon 0 à 0,01 ppm O 3 Ozone 0,02 ppm NO 2 Dioxyde d'azote 0,087 ppm Xe Xénon 0,5 ppm N 2 O Protoxyde d'azote 0,5 ppm H 2 Dihydrogène 1 ou 2 ppm ? CH 4 Méthane 1,14 ppm Kr Krypton 5 ppm NO Monoxyde d'azote 5,24 ppm He Hélium 18,18 ppm Ne Néon 330 à 350 ppm CO 2 Dioxyde de carbone 0,934 % Ar Argon 20,95 % O 2 Dioxygène 78,08 % N 2 Diazote Proportion Formule Nom 6,0×10 -14 ppm Rn Radon 0 à 0,01 ppm O 3 Ozone 0,02 ppm NO 2 Dioxyde d'azote 0,087 ppm Xe Xénon 0,5 ppm N 2 O Protoxyde d'azote 0,5 ppm H 2 Dihydrogène 1 ou 2 ppm ? CH 4 Méthane 1,14 ppm Kr Krypton 5 ppm NO Monoxyde d'azote 5,24 ppm He Hélium 18,18 ppm Ne Néon 330 à 350 ppm CO 2 Dioxyde de carbone 0,934 % Ar Argon 20,95 % O 2 Dioxygène 78,08 % N 2 Diazote Proportion Formule Nom - (CFC) Chlorofluorocarbones - CO Monoxyde de carbone 1 ou 2 ppm ? CH 4 Méthane 330 à 350 ppm CO 2 Dioxyde de carbone
  • 3. Le carbone dans l’air Les gaz contenant du carbone Le carbone est également présent dans les aérosols contenant des particules solides en suspension (PES) - des suies par exemple - et des liquides (hydrocarbures par exemple). Les particules en suspension constituent un ensemble très hétérogène, compte tenu de la diversité de leur composition, de leur état et de leur taille (de 0,005 à 100 µm). Alors que les grosses particules se déposent rapidement sous l’effet de leurs poids, les petites particules restent en suspension dans l’air, leur vitesse de chute résultant d’un équilibre entre l’action du champ de pesanteur terrestre ou de la force électrique qui agit sur elles, et la résistance du milieu. Les particules de diamètre inférieur ou égal à 10 µm, appelées PM10, peuvent rester en suspension dans l’air pendant des jours, voire des semaines, et être transportées par les vents sur de très longues distances. Les aérosols véhiculent de nombreuses substances telles que les Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques, les métaux, le dioxyde de soufre... Un aérosol est un ensemble de particules, solides ou liquides, en suspension dans un milieu gazeux. - (CFC) Chlorofluorocarbones - CO Monoxyde de carbone 1 ou 2 ppm ? CH 4 Méthane 330 à 350 ppm CO 2 Dioxyde de carbone
  • 4. Le carbone dans l’air Les gaz contenant du carbone On retiendra deux produits : à l’état gazeux, le dioxyde de carbone et à l’état solide, sans que la composition précisée soit prise en compte, les PES. Les aérosols A l’horizon 2015, près de 4 milliards d’individus vivront en zone urbaine (près des 2/3 de la population mondiale). Ce développement spectaculaire de la population citadine va toute fois présenter de fortes disparités à l’échelle du globe ; avec une augmentation quasi nulle pour les pays développés et une augmentation de plus d’un milliard d’individus en Asie ; 300 millions en Afrique. La zone urbaine sera alors responsable de près de 80% des émissions de CO2 dans l’atmosphère et constituera donc la principale source anthropique responsable du réchauffement climatique. L’étude de la composition chimique de l’atmosphère en zones urbaines - qui relevait encore récemment uniquement du domaine de la qualité de l’air - a donc maintenant pris une autre dimension. Il est maintenant avéré que les mégapoles qui représentent un point source très dense, peuvent avoir un impact chimique et climatique régional voire à plus grande échelle. D’après thèse - CEA Incinération d’ordures (Vitry) Pollution atmosphérique au dessus de Paris - (CFC) Chlorofluorocarbones - CO Monoxyde de carbone 1 ou 2 ppm ? CH 4 Méthane 330 à 350 ppm CO 2 Dioxyde de carbone Hydrocarbures Goutelettes liquides Suies de combustion Particules solides Particules en suspension Dioxyde de carbone
  • 5. Le carbone dans l’air On retiendra deux produits : à l’état gazeux, le dioxyde de carbone et à l’état solide, sans que leur composition précise soit prise en compte, les PES. Les origines Les effets environnementaux La production Les effets environnementaux La consommation L’évolution Quels travaux des élèves ? Particules en suspension Dioxyde de carbone
  • 6. Le dioxyde de carbone La production   Il est possible de mesurer dans le sol des concentrations en CO 2 pouvant atteindre des valeurs supérieures à 10000 ppm, c'est à dire 25 fois la concentration en CO 2 atmosphérique. Ce CO 2 provient de la respiration des racines, et de la respiration ou de fermentations de micro-organismes. Site SVT Aix Marseille La respiration, la fermentation : le dioxyde de carbone est issu de la dégradation des molécules organiques par le métabolisme animal et végétal dans le but de produire de l’énergie. Respiration de graines en germination Respiration de petits animaux Décomposition d’une souche Respiration d’un arbre
  • 7. Le dioxyde de carbone La production La respiration, la fermentation : le dioxyde de carbone est issu de la dégradation des molécules organiques par le métabolisme animal et végétal dans le but de produire de l’énergie. La précipitation des carbonates : le carbonate de calcium précipite par départ de CO 2 . Ce phénomène se produit en particulier au niveau de la cascade, où l’agitation de l’eau et son mélange avec l’air la mettent en équilibre avec l’atmosphère. Dans les grottes, par dégazage et évaporation de l’eau, le carbonate de calcium précipite et le CO 2 s’échappe. cascade pétrifiante, vallée de l’Eygues (26) Stalactites, grotte, parc Yosemite,USA 2 HCO 3 - + Ca ++ -> CO 2 + H 2 O + CaCO 3 La production de dioxyde de carbone par les océans : selon les conditions de température, de pression, l’océan relargue dans l’atmosphère du dioxyde de carbone selon la réaction de précipitation des carbonates. Le CaCO 3 qui précipite est utilisé notamment par les organismes à coquille.
  • 8. Le dioxyde de carbone La production La respiration, la fermentation : le dioxyde de carbone est issu de la dégradation des molécules organiques par le métabolisme animal et végétal dans le but de produire de l’énergie. La précipitation des carbonates : le carbonate de calcium précipite par départ de CO 2 . Ce phénomène se produit en particulier au niveau de la cascade, où l’agitation de l’eau et son mélange avec l’air la mettent en équilibre avec l’atmosphère. Dans les grottes, par dégazage et évaporation de l’eau, le carbonate de calcium précipite et le CO 2 s’échappe. La production de dioxyde de carbone par les océans : selon les conditions de température, de pression, l’océan relargue dans l’atmosphère du dioxyde de carbone selon la réaction de précipitation des carbonates. Le CaCO3 qui précipite est utilisé notamment par les organismes à coquille. Le volcanisme : le dégazage de la lave émet dans l’atmosphère de très grandes quantités de dioxyde de carbone. Par exemple, les trapps du Decan en Inde formés il y a 65 Ma ont atteint une surface de 3.10 6 km3 ce qui a formé environ 1,6 x 10 18 moles de CO 2 ; un taux de CO 2 atmosphérique de 1050 ppm (soit 3 fois la teneur actuelle) a été atteint et s'est accompagné d'un rapide réchauffement de la Terre (+ 4 °C). Deux exemples actuels : La Grotte du Chien Sous la coulée de lave du volcan (le Petit Puy de Dôme), de nombreuses sources de gaz carbonique alimentent en permanence le fond de la grotte où s’étend une nappe de dioxyde de carbone (le petit Puy de Dôme est « éteint » depuis 43 500 ans). Le lac Nyos En août 1986, le lac Nyos (Cameroun), à l’occasion d’un léger séisme, a libéré brutalement un km 3 de dioxyde de carbone (d’origine volcanique) provoquant la mort de 1790 personnes et de tous les troupeaux de la vallée.
  • 9. Le dioxyde de carbone La production La respiration, la fermentation La précipitation des carbonates : La production de dioxyde de carbone par les océans : Le volcanisme : La précipitation des carbonates La production de dioxyde de carbone par les océans Le volcanisme La combustion : Les feux de forêt Les foyers des cheminées Les incinérateurs les cimenteries, l’industrie La circulation Les poids lourds toute combustion, d’herbes, de bois, de pétrole, d’essence, d’ordure ainsi que les productions industrielles (acier, ciment,..) …produit de toute façon du dioxyde de carbone (et de l’eau) – sans parler de tous les produits annexes, toxiques (SO 2 , NO X , dioxines,…). 310 g/voiture. km-1 259.10 6 t/an 1 m 3 brûlé produit 1,5 t de CO 2 1 t de ciment = 1 t de CO 2
  • 10. Le dioxyde de carbone La production La respiration, la fermentation La précipitation des carbonates La production de dioxyde de carbone par les océans Le volcanisme La combustion EMISSIONS PAR SECTEUR D'ACTIVITE EN TONNES * 83 établissements émettent plus de 10 000 t.an -1 de CO 2 en Rhône-Alpes, soit 98 % des émissions des 223 sites soumis à TGAP* Air (8,1 Mt de CO2 en 2000). Les 21 émetteurs au-dessus de 100 kt.an -1 représentent 72 % du total. http:// www.rhone-alpes.drire.gouv.fr /environnement/ portailenvironnement /BEI2002/air/ emissions.html … 90 milliards de tonnes.an -1 de C …………………….. 60 milliards de tonnes.an -1 de C …………………………………...6 milliards de tonnes tonnes.an -1 de C Quantité de carbone dans les réservoirs Valeurs en Gt (10 9 tonnes) Combustibles fossiles : 4000 Gt Eaux marines profondes : 38000 Gt Eaux de surface: 1000 Gt Roches carbonatées : 65.10 5 Gt Ecosystèmes terrestres : 2200 Gt Atmosphère : 750 Gt *TGAP: Taxe générale sur les activités polluantes Transports routiers en France : 350.10 6 tonnes de dioxyde de carbone par an   * Source : PRQA - Emissions 1994 selon inventaire du CITEPA LES GAZ A EFFET DE SERRE
  • 11. Le dioxyde de carbone Les 20 plus gros producteurs de dioxyde de carbone dans la région Rhône Alpes La production 1 - TOTALFINAELF (69 - Feyzin) 1 289 000 t 2 - LAFARGE CIMENTS (07 - Le Teil d’Ardèche) 739 000 t 3 - CEVCO (38 - Le Pont-de-Claix) 463 000 t 4 - OSIRIS GIE (38 - Roussillon) 396 000 t 5 - EDF (69 - Loire-sur-Rhône) 358 000 t 6 - COURLY UIOM SUD (69 - Lyon) 221 000 t 7 - VICAT (38 - Bouvesse Quirieu) 218 000 t 8 - ALUMINIUM PECHINEY (73 - St Jean-de-Maurienne) 212 000 t 9 - PRODITH CHAUFFERIE LAFAYETTE (69 - Lyon 3e) 200 000 t 10 - INVENSIL (01 - Anglefort) 191 000 t 11 - INVENSIL (38 - Livet et Gavet) 178 000 t 12 - OMNITHERM (01 - Bourg-en-Bresse) 162 000 t 13 - RHODIA ORGANIQUE (69 - St Fons) 161 000 t 14 - VALORLY (69 - Rillieux-la-Pape) 152 000 t 15 - CALCIA (07 - Cruas) 150 000 t 16 - COMPAGNIE DE COGENERATION DE CHAMPBLAIN (26 - Laveyron) 146 000 t 17 - VICAT (38 - St Egrève) 128 000 t 18 - RHODIA SILICES SAS (69 - Collonges-au-Mont-d’Or) 119 000 t 19 - CCIAG - CHAUFFERIE LA POTERNE (38 - Grenoble) 118 000 t 20 - CHAMBERY METROPOLE (73 - Chambéry) 113 000 t
  • 12. Le dioxyde de carbone Les effets environnementaux Le dioxyde de carbone n’est pas un polluant mais un gaz atmosphérique naturel. La teneur, très faible de 0,03% est cependant en train d’augmenter (0,038% aujourd’hui, en moyenne). Cette augmentation peut induire des modifications importantes du climat de notre planète car le dioxyde de carbone est un gaz dit « à effet de serre ». Les gaz à effet de serre : les CFC, le méthane, le dioxyde de carbone , l’ozone , la vapeur d’eau … C’est cette dernière qui produit l’effet de serre le plus important. L’effet de serre a une importance capitale : il rend la Terre habitable, en réchauffant sa surface (T°moyenne de 13°C au lieu de -20° sans atmosphère). Le rayonnement qui nous parvient du soleil (surface 6000°K) est constitué de 40% de l’énergie dans le domaine visible, c'est-à-dire dans une gamme de longueur d'onde allant de 0,3 µm (violet-bleu) à 0,7 µm (rouge). Cependant, une énergie importante existe après le rouge (infra-rouge) qui représente 50% du rayonnement émis par le soleil. Les 10% restant du rayonnement solaire total sont émis à l'opposé du domaine visible, à des longueurs d'onde plus petites que celles du violet (l'ultra violet). La Terre photographiée en IR, canal vapeur d’eau Un corps à température ambiante émet un rayonnement très différent du soleil : la quasi-totalité est dans l’IR (4µm à 50µm). La Terre réemet l’énergie reçue essentiellement sous forme d’infra-rouge. Si un gaz atmosphérique absorbe les rayonnements dans cette gamme, il réemet cette énergie dans l’atmosphère et contribue à son échauffement.
  • 13. Le dioxyde de carbone VAPEUR D’EAU METHANE DIOXYDE DE CARBONE Les effets environnementaux Zone d’énergie maximale du rayonnement pics d’absorption Effet de serre très fort : la Terre est habitable Effet de serre très fort mais peu de méthane Effet de serre modeste mais la teneur en CO2 augmente très vite
  • 14. Le dioxyde de carbone L’évolution Un accord franco-italien signé en 1993 a permis la réalisation d'une nouvelle station permanente en Antarctique, édifiée sur le site du Dôme C. Alors que 44 bases se répartissent sur le pourtour du continent antarctique, Concordia est une des trois bases permanentes implantées à l'intérieur du continent. L’épaisseur du dôme de glace est ici de 3309 ± 22 m; le forage réalisé a été fait sur 3190 m. Les modifications du taux de CO 2 des 600000 dernières années : l’analyse des bulles d’air contenues dans la glace carottée dans des stations antarctiques permet de donner le taux de dioxyde de carbone passé et d’évaluer les paléotempératures. Photographies : L.Augustin. Site Planete Terre Stockage des carottes de glace Extraction d’une carotte CONCORDIA
  • 15. Le dioxyde de carbone L’évolution Le taux de dioxyde de carbone durant les 400000 dernières années : Site ENS-planète Terre des variations cycliques correspondant à des périodes froides et des périodes plus chaudes (glaciaires et interglaciaires) Le taux de dioxyde de carbone durant les mille dernières années : D’après doc Gilles DELAYGUE une augmentation brutale (80 ppm en 2 siècles) à comparer à une même augmentation sur 50000 ans pour sortir d’une glaciation et une augmentation dans l’absolu (plus de 360 ppm au lieu de 280).
  • 16. Le dioxyde de carbone L’évolution Le taux de dioxyde de carbone durant les 400000 dernières années : des variations cycliques correspondant à des périodes froides et des périodes plus chaudes (glaciaires et interglaciaires) Le taux de dioxyde de carbone durant les mille dernières années : une augmentation brutale (80 ppm en 2 siècles) à comparer à une même augmentation sur 50000 ans pour sortir d’une glaciation et une augmentation dans l’absolu (plus de 360 ppm au lieu de 280). Le taux de dioxyde de carbone dans le passé lointain : Pierre Thomas, ENS, d’après Berner, Science, 1997. RCO2 = Sur la figure, RCO2 représente le rapport entre la valeur de CO2 estimée et 300 ppm. diminution liée à l’installation des végétaux terrestres climat très chaud au secondaire fin du Crétacé : 600 à 900 ppm le taux de dioxyde de carbone a varié dans le passé mais c’est la première fois qu’il augmente aussi vite, pratiquement instantanément à l’échelle de l’ère quaternaire. Les effets climatiques dus à l’effet de serre, les effets physiques dus à sa dissolution dans les océans et les effets biologiques sur les végétaux chlorophylliens sont en cours et difficiles à modéliser.
  • 17. Le dioxyde de carbone L’évolution Le taux de dioxyde de carbone durant les 400000 dernières années : des variations cycliques correspondant à des périodes froides et des périodes plus chaudes (glaciaires et interglaciaires) Le taux de dioxyde de carbone durant les mille dernières années : une augmentation brutale (80 ppm en 2 siècles) à comparer à une même augmentation sur 50000 ans pour sortir d’une glaciation et une augmentation dans l’absolu (plus de 360 ppm au lieu de 280). Le taux de dioxyde de carbone dans le passé lointain : le taux de dioxyde de carbone a varié dans le passé mais c’est la première fois qu’il augmente aussi vite, pratiquement instantanément à l’échelle de l’ère quaternaire. Les effets climatiques dus à l’effet de serre, les effets physiques dus à sa dissolution dans les océans et les effets biologiques sur les végétaux chlorophylliens sont en cours et difficiles à modéliser. L’évolution future du dioxyde de carbone, des scénarios calculés : Certains scénarios privilégient une croissance démographique et économique rapide (scénarios de type A), d’autres considèrent que des mesures environnementales vont être prises (scénarios de type B). Entre le scénario le plus pessimiste, A2 (« on ne fait rien ») et le plus optimiste, B1 (« on met en œuvre des mesures draconiennes contre les émissions de gaz à effet de serre »), plusieurs modèles ont été testés. En 2100, la concentration en CO2 est respectivement de 550 ppm pour le scénario B1, 700 ppm pour le scénario A1B et 840 ppm pour le scénario A2. Dans tous les cas, la Terre se réchauffe : de 2,5 à 3,5°C dans le cas d’un scénario A1B, et de 1,5 à 2,3°C dans le cas d’un scénario B1. Dans tous les cas, la Terre se réchauffe : de 2,5 à 3,5°C dans le cas d’un scénario A1B, et de 1,5 à 2,3°C dans le cas d’un scénario B1. De plus de 5° si on ne fait rien.            
  • 18.
  • 19. Le dioxyde de carbone La consommation L’activité photosynthétique : les végétaux verts consomment – à la lumière - du dioxyde de carbone pour synthétiser leur matière organique ; le phytoplancton marin, les forêts sont les plus gros consommateurs. La constitution des roches carbonées : Environs de Price, Utah, USA - Août 1998 - Guy Sabattier www.astrosurf.org Une strate de houille aux USA Les champs pétrolifères du Koweit les roches carbonées – essentiellement houille et pétrole – sont issues de l’accumulation de matière organique (fougères, plancton marin) pendant plusieurs millions d’années. Ces roches ont stocké du carbone(27000 Gt) mais elles sont utilisées actuellement plusieurs centaines de milliers de fois plus vite que leur formation a exigé de temps.
  • 20. Le dioxyde de carbone La consommation L’activité photosynthétique : les végétaux verts consomment – à la lumière - du dioxyde de carbone pour synthétiser leur matière organique ; le phytoplancton marin, les forêts sont les plus gros consommateurs. La constitution des roches carbonées : les roches carbonées – essentiellement houille et pétrole – sont issues de l’accumulation de matière organique (fougères, plancton marin) pendant plusieurs millions d’années. Ces roches ont stocké du carbone(27000 Gt) mais elles sont utilisées actuellement plusieurs centaines de milliers de fois plus vite que leur formation a exigé de temps. La dissolution des carbonates : CO 2 + H 2 O + CaCO 3 -> 2 HCO 3 - + Ca ++ Grotte du Bournillon Vercors Le carbonate de calcium est facilement dissous dans une eau riche en CO 2 . Le fait que la dissolution du carbonate de calcium absorbe du dioxyde de carbone peut paraître contredire l’idée que les roches carbonatées constituent une forme de stockage du CO 2 énorme (120.10 6 Gt). En réalité, sur une échelle de temps brève, le bilan est équilibré et n’influe pas sur le taux de CO 2 atmosphérique. Les baisses aux grandes échelles de temps sont dues à l’augmentation de l'altération continentale qui absorbe du CO 2 . Au cours de l'histoire de la Terre, la fabrication de calcaire (en surface, suite à l'altération des silicates calciques) a été globalement légèrement supérieure à sa destruction en profondeur (par métamorphisme et subduction). Au cours des temps géologiques, le CO 2 atmosphérique a donc baissé, d'un facteur 100 000 à peu près. D’après une réponse de P.Thomas, ENS Lyon
  • 21. Le dioxyde de carbone La consommation L’activité photosynthétique : les végétaux verts consomment – à la lumière - du dioxyde de carbone pour synthétiser leur matière organique ; le phytoplancton marin, les forêts sont les plus gros consommateurs. La constitution des roches carbonées : les roches carbonées – essentiellement houille et pétrole – sont issues de l’accumulation de matière organique (fougères, plancton marin) pendant plusieurs millions d’années. Ces roches ont stocké du carbone(27000 Gt) mais elles sont utilisées actuellement plusieurs centaines de milliers de fois plus vite que leur formation a exigé de temps. La dissolution des carbonates : CO 2 + H 2 O + CaCO 3 -> 2 HCO 3 - + Ca ++ Le stockage de matière carbonée : une tonne de bois représente 1,4 tonne de dioxyde de carbone absorbé par les arbres. Le bilan de stockage est positif pour les arbres en croissance car la fixation par photosynthèse est supérieure à la dégradation par respiration. C'est d'ailleurs pourquoi, suivant les engagements de Kyoto, l‘état et les professionnels du bois se sont fixés pour objectif 25% d'augmentation du volume de bois utilisé dans la construction d'ici 2010.
  • 22. Les particules en suspension Les origines Les centrales thermiques , les installations de chauffage collectif, individuels, le trafic automobile, produisent des particules solides  les moteurs diesel émettent plus de particules, surtout lorsqu’ils sont mal réglés  les procédés industriels et artisanaux spécifiques Les suies des feux : Les particules d’origine volcanique et les poussières soulevées par les vents ne sont pas carbonées. Grande ville par temps sec : 20 - 25 mg.m -3 Grande ville après la pluie : 5 - 10 mg.m -3 Campagne : 0,25 - 4 mg.m -3 Salle de séjour : 8 - 10 mg.m -3 Chambre à coucher : 1 - 2 mg.m -3  les centrales thermiques EDF (une vingtaine) produisent environ 5 kt de poussières par an.  quelques quantités de poussières : Feu en Californie en octobre 2003 (fichier 2842) Feu en Afrique en 2000 (et nuage de poussières) Site du Goddard Space Flight Center : http://svs.gsfc.nasa.gov/vis/ Le diesel dégage une pollution spécifique, visible, des fumées noires et des suies constituées de particules de carbone (Tmoy<>1 µm) et imprégnées de diverses substances, en particulier d'hydrocarbures. En effet, on observe au microscope électronique à transmission qu'elles sont constituées d'agglomérats de microsphérules de carbone, sur lesquelles sont adsorbés les hydrocarbures et les autres espèces minérales.
  • 23. Les particules en suspension Les effets environnementaux Les aérosols émis dans les basses couches de l’atmosphère ont un impact environnemental car ils renvoient une partie du rayonnement solaire incident. Ils ont donc un impact sur le bilan radiatif. Effets sur la santé humaine, le danger des particules issues des moteurs diesel : Les particules de taille inférieure au micron sont capables de traverser tout le système de filtrage rhinopharyngé et de déposer dans les poumons des polluants toxiques comme les hydrocarbures polycycliques aromatiques. Les particules provenant aujourd’hui des moteurs diesel présentent, par leur très petite taille (  3 µm) et leur composition chimique, une nocivité plus marquée que celles qui étaient historiquement associées aux processus de combustion industriels et du chauffage résidentiel traditionnel. Effets climatiques, le danger des aérosols :
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