Augmentation des aérosols dans l’atmosphère

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Les aérosols désignent des particules fines en suspension dans l’air, solides (poussières) ou liquides (embruns), de nature organique (suie) ou minérale (roche érodée). La grande majorité d’entre elles sont d’origine naturelle (éruptions volcaniques, tempêtes de sable, etc.) mais elles peuvent également résulter des activités humaines (aérosols primaires) ou de transformations physico-chimiques dans l’atmosphère (aérosols secondaires). Les aérosols sont susceptibles d’agréger de multiples substances d’origine différente. Leur composition, au droit d’un territoire donné, dépend en partie des activités qui s’y déroulent.

Enjeux globaux

De par leur faible dimension, les aérosols peuvent pénétrer l’appareil respiratoire et présenter des effets néfastes pour la santé à court et à long termes. Les particules les plus grossières (diamètre supérieur à 5 µm) sont par exemple retenues dans la région nasopharyngée, et les particules les plus fines (inférieures à 1 µm) peuvent atteindre les régions bronchiolaires et alvéolaires où leur persistance dans ces tissus peut se prolonger. Les populations les plus sensibles aux aérosols sont les fœtus, les nouveau-nés, les enfants, les personnes âgées, et toute personne atteinte de pathologie cardio-vasculaire ou respiratoire, de diabète, voire d’obésité.

Depuis l’ère préindustrielle, les activités humaines ont doublé la concentration atmosphérique globale de la plupart des aérosols (Rockström et al., 2009). Par ailleurs, comme le montre le GIEC dans ses rapports successifs, les aérosols ont une forte influence sur le système climatique en perturbant le bilan radiatif de la Terre. En effet, la concentration accrue des aérosols dans l’atmosphère conduit à l’augmentation du taux d’opacité de l’atmosphère et peut entraîner une diminution de 10 % à 15 % du rayonnement solaire à la surface de la Terre. L’impact des aérosols sur la formation et la vie des nuages en est notamment une illustration.

Les effets des aérosols sur le bilan radiatif sont également liés à la composition physico-chimique des particules présentes : ainsi, celles constituées de carbone noir et de carbone organique (provenant de la cuisson et du chauffage à l’aide de biocarburants et du transport de diesel) ont plutôt tendance à conduire à un réchauffement, contrairement à celles composées de sulfates et de nitrates (provenant de la combustion de combustibles fossiles). Le dernier rapport du GIEC (2018) indique que la contribution des aérosols dits « réchauffants » devient prépondérante du fait de l’augmentation des émissions de particules composées de carbone suie.

En raison de leurs effets potentiellement néfastes sur le climat et la santé, l’augmentation des aérosols dans l’atmosphère constitue un des neuf processus critiques globaux (Rockström et al., 2009). La limite planétaire est appréhendée en termes de concentration globale de particules dans l’atmosphère, sur une base régionale. Toutefois, la complexité des aérosols et la variabilité spatio-temporelle des particules, des sources et des impacts, n’ont pas permis de définir un seuil global.

Lors de la révision du modèle conceptuel (Steffen et al., 2015), la limite est recentrée sur l’épaisseur optique [1] de l’aérosol (ou « taux d’opacité de l’atmosphère due aux aérosols »). La mousson sud-asiatique est utilisée comme étude de cas. L’épaisseur optique des aérosols d’origine anthropique (réchauffement et dispersion) sur le sous-continent indien est de 0,25 ; le seuil régional prévoit que l’épaisseur optique des aérosols provoquant un réchauffement soit inférieure à 10 % de l’épaisseur optique totale des aérosols (réchauffement et dispersion).

En 2015, l’épaisseur optique des aérosols mesurée en Asie du Sud-Est est 0,30. En effet, les aérosols peuvent avoir un impact majeur sur la circulation de la mousson asiatique : ils agissent comme une source de chaleur supplémentaire en altitude et peuvent provoquer le déplacement des précipitations plus tôt en mai-juin dans la région himalayenne.

Situation de la France

La composition des particules fines observées en France

Depuis 2008, le Laboratoire central de surveillance de la qualité de l’air gère un dispositif de caractérisation chimique des particules à l’échelle nationale, le programme CARA. Ce dispositif vise notamment à comprendre le plus rapidement possible, l’origine des épisodes de pollution aux particules qui surviennent chaque année en France.

Une quinzaine de sites de mesure, répartis sur l’ensemble du territoire national, peuvent réaliser des prélèvements sur filtres et des analyses chimiques en temps réel et en continu. Ce dispositif opérationnel, unique en Europe, permet de collecter des informations précieuses, pour une meilleure maîtrise de la qualité de l’air au moment des épisodes de pollution, et d’élaborer et évaluer des plans d’actions.

Composition des particules étudiées sur le territoire français
Composition des particules étudiées sur le territoire français
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Composition des particules étudiées sur le territoire français

Source : Programme CARA

Les activités humaines à l’origine des émissions de particules fines

En France, quatre principaux secteurs d’activités se partagent les émissions de particules PM10 (particules fines de diamètre inférieur à 10 µm) : le secteur résidentiel et tertiaire (du fait de la combustion du bois majoritairement), l’industrie, les activités agricoles (épandage, stockage d’effluents, remise en suspension lors des labours, brûlage) et les transports. Leurs émissions ont diminué, au total, de 41 % sur la période 2000-2017 suite aux progrès réalisés dans tous les secteurs d’activités (perfectionnement des techniques de dépoussiérage dans l’industrie, amélioration des performances des installations de chauffage au bois, etc.).

Évolution des émissions de particules primaires anthropiques de diamètre inférieur à 10 µm (PM10) en France
Évolution des émissions de particules primaires anthropiques de diamètre inférieur à 10 µm (PM10) en France
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Évolution des émissions de particules primaires anthropiques de diamètre inférieur à 10 µm (PM10) en France

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La répartition des sources d’émissions des PM2,5 est différente : les émissions dues aux secteurs résidentiel et tertiaire (combustion du bois principalement) sont prépondérantes. Elles sont suivies de celles de l’industrie et des transports. Les émissions de PM2,5 ont diminué de 48 % sur la période 2000-2017. Cette baisse est due à des progrès réalisés dans tous les secteurs d’activités, telle que l’amélioration des technologies pour la combustion de la biomasse.

Évolution des émissions de particules primaires anthropiques de diamètre inférieur à 2,5 µm (PM2,5) en France
Évolution des émissions de particules primaires anthropiques de diamètre inférieur à 2,5 µm (PM2,5) en France
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Évolution des émissions de particules primaires anthropiques de diamètre inférieur à 2,5 µm (PM2,5) en France

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L’exposition des populations aux particules fines

En Europe, la pollution de l’air extérieur due aux particules fines est à l’origine de plus de 400 000 décès prématurés chaque année, dont près de 40 000 en France (Agence européenne pour l’environnement, 2018). Depuis octobre 2013, les particules de l’air ambiant sont classées comme agents cancérigènes pour l’homme (groupe 1) par le Centre international de recherche sur le cancer sur la base d’un niveau de preuve suffisant d’une association entre exposition et risque augmenté de cancer pulmonaire.

La France est ainsi régulièrement confrontée à des épisodes de pollution d’ampleur nationale. Sur la période 2013-2016, ces épisodes sont essentiellement dus aux particules de diamètre inférieur à 10 µm (PM10). En début d’hiver, les épisodes sont marqués par une quantité importante de matière organique liée aux phénomènes de combustion tels que le chauffage au bois ou le brûlage des déchets verts. Au printemps, les épisodes observés se singularisent par l’influence des émissions liées aux activités agricoles (épandage d’engrais) qui s’ajoutent et interagissent avec les polluants émis par l’industrie et les transports.

Des phénomènes naturels, tels que des éruptions volcaniques ou le transport de poussières telluriques d’Afrique, peuvent également conduire à des épisodes de pollution aux particules.

Sélection non-exhaustive d’épisodes de pollution aux PM10 d’ampleur nationale sur la période 2013-2016
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Sélection non-exhaustive d’épisodes de pollution aux PM10 d’ampleur nationale sur la période 2013-2016

Source : PREV'AIR, programmme CARA

Cet article est un extrait du rapport de synthèse de l’édition 2019 du rapport sur l’environnement en France.

Notes

[1Plus la couche atmosphérique est transparente, plus le coefficient est faible.