Polluants primaires et secondaires : le cas de l’ozone

Les polluants primaires sont émis tels que directement dans l’atmosphère. A l’inverse, les polluants secondaires résultent de processus de transformation, parfois complexes, à partir de polluants primaires. Les particules et l’ozone sont les principaux polluants secondaires.

L’ozone est issu de réactions photochimiques. Comme les paramètres météorologiques varient en fonction des saisons, les phénomènes de photochimie sont plus spécifiques d’une période de l’année. On rencontre d’avantage ce type de pollution en été et tout particulièrement les jours chauds et ensoleillés, avec un vent faible. La formation de l’ozone peut se faire à partir d’oxydes d’azote selon le cycle de Chapman [1] ou en utilisant des COV comme précurseurs.

Quand le vent est faible, l’ozone créé stagne au-dessus des sources d’émission, ce qui conduit à un pic de pollution. Le maximum est atteint en fin d’après-midi. L’évolution des concentrations d’ozone se déroule essentiellement en deux phases qui dépendent de l’éclairement solaire. Durant la première phase de 6h à 16h environ, le soleil réchauffe progressivement le sol créant des structures turbulentes qui dispersent les oxydes d’azote. De plus, la dégradation
des COV engendre des radicaux tel que HO2. qui favorisent par la suite le cycle de formation, alors que la destruction de l’ozone par réaction avec le NO est moins sollicitée. Ce phénomène crée donc une hausse de l’ozone durant cette période. Ensuite, pendant la baisse de l’éclairement solaire et la nuit, l’ozone se retrouve consommé par les radicaux et n’est plus produit. A l’inverse, les concentrations de NO et NO2 sont fortes aux environs de 6H, diminuent dans l’après midi puis augmentent pendant la nuit. La stabilité thermique matinale bloquant les espèces en basse atmosphère, crée de fortes concentrations de polluants dans la matinée. Puis le réchauffement du sol engendre de la turbulence permettant de disperser les polluants, ce qui fait baisser les concentrations. Ces dernières remontent ensuite en soirée pour les mêmes raisons : les structures convectives disparaissent, la couche limite atmosphérique diminue et bloque à nouveau les espèces.

Le fait que l’ozone soit consommé par le monoxyde d’azote explique sa
faible concentration au sein des agglomérations, là où les émissions de NO sont fortes. Par contre, en aval de celle-ci, sous son panache d’émission, le monoxyde d’azote n’est plus émis en grande quantité. L’ozone n’est donc plus consommé par celui-ci, mais il reste créé par les autres espèces. Il en résulte une forte concentration d’ozone (donc une pollution photochimique) dans ces zones (essentiellement rurales).

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Notes

[1Photolyse du NO2 en NO et oxygène dans son état électronique fondamental, qui peut réagir avec le dioxygène pour former l’ozone

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