Fléau du feu, fumée, souffre!
Apocalypse de Saint Jean
9:13 Le sixième ange sonna de la trompette et j'entendis une voix qui venait des quatre cornes de l'autel d'or placé devant Dieu. Elle disait au sixième ange, -celui qui tenait la trompette- :
'Délie les quatre anges qui sont enchaînés sur le grand fleuve de l'Euphrate". Et on délia les quatre anges qui se tenaient prêts pour l'heure, le jour, le mois et l'année afin de faire périr le tiers des hommes.
Le nombre des cavaliers armés était de deux myriades de myriades : j'entendis donner leur nombre.
Et voici comment, dans ma vision, je vis les chevaux et ceux qui les montaient : ceux-ci avaient des cuirasses couleur de feu, d'hyacinthe et de soufre; les chevaux ont des têtes comme les têtes des lions, et de leurs bouches s'échappent du feu, de la fumée et du soufre.
C'est par ces trois fléaux que furent tués le tiers des hommes : par le feu, par la fumée et par le soufre qui sortent de leurs bouches.
C'est que le pouvoir des chevaux est dans leur bouche et dans leur queue; leur queue, en effet, pareille à un serpent, a une tête, et c'est par là qu'ils font du mal.
Quant au reste des hommes, - ceux qui n'avaient pas été tués par ces fléaux, - ils ne se repentirent pas de ce qu'ils avaient fait : ils continuèrent à adorer les démons et les idoles d'or, d'argent, de pierre et de bois, qui ne peuvent ni voir, ni entendre, ni marcher. Ils ne se repentirent pas de leurs meurtres, ni de leurs maléfices, ni de leur impudicité, ni de leurs larcins.
C'est par ces trois fléaux que furent tués le tiers des hommes : par le feu, par la fumée et par le soufre qui sortent de leurs bouches.
Sur les êtres vivants
La pollution de l'air semble avoir des conséquences globales ; en affectant la santé de nombreux êtres vivants évolués, et même d'espèces réputées primitives et résistantes (lichens, algues, invertébrés..). La pollution peut directement tuer des organismes (ex. : lichens sensibles à la pollution acide de l'air). Elle a aussi des impacts indirects (par exemple en dégradant les odeurs, fragrances florales, hormones ou phéromones avant qu'elles atteignent leurs cibles), ce phénomène pouvant pour partie expliquer le déclin de certaines populations pollinisateurs (dont certains oiseaux, chauve-souris nectarivore) constaté dans tous les pays industriels et agricoles. Il pourrait aussi expliquer les difficultés qu’ont les individus de certaines espèces (lézards, serpents, amphibiens, certains mammifères) à se reproduire (mâle et femelles ne se retrouvant plus ou moins bien) ou de certaines espèces à se nourrir (l’individu ne percevant plus aussi bien l’odeur qui le conduisait à sa source de nourriture). Certaines phytohormones pourraient moins bien jouer leur rôle de médiateur biochimique, rendant certains végétaux plus fragiles et vulnérables à leurs prédateurs. Les relations prédateurs-proies pourraient être également affectées là où l’air est pollué.[8]. Elle entraîne une augmentation des maladies respiratoires (comme asthme, angines ou insuffisance respiratoire ou bronchiolite) et cardio-vasculaires et est source de surmortalité. Les enfants sont plus sensibles que les adultes à la pollution automobile. La réduction des fines particules en suspension dans l'air augmente l'espérance de vie.[9] La réduction de la pollution de l'air peut contribuer jusqu'à 15% de l'espérance de vie globale. Métrologie : Elle est rendue délicate par le caractère multifactoriel des problèmes, la pollution de l'air n'étant parfois qu'un des paramètres en cause. Des protocoles épidémiologiques et écotoxicologiques d'évaluation des impacts de la pollution de l'air se développent depuis les années 1980 pour mieux quantifier le nombre de cas attribuables à une pollution spécifique (par exemple en France, pour les plans régionaux pour la qualité de l’air (PRQA) prévus par la loi sur l'air. En France, l'évaluation se fait en 6 étapes: 1) définition d'une période d’étude, 2) définition d'une zone d’étude, 3) recueil et analyse d'indicateurs d’exposition à la pollution de l'air, 4) et d'indicateurs sanitaires, 5) choix de relations exposition-risque, 6) calcul du nombre de cas imputable à cette pollution. Des outils aident les chercheurs à construire des indicateurs (d’exposition, de vulnérabilité, sanitaires..) et pour le calcul des cas selon différents scénarios[13].Chez l'Homme
On connaissait déjà les effets délétères pour la reproduction de nombreux métaux lourds ou de produits chimiques qualifiés de leurres hormonaux ou mimétiques hormonaux. Il semble aussi que les polluants les plus courants puissent avoir des effets sur la fertilité.
Selon une méta-analyse récente d’études internationales (de Tchéquie, Pologne, Brésil, États-Unis)[12], les polluants communs de l'air auraient aussi un impact sur différentes étapes de la reproduction humaine masculine et féminine (gamétogénèse, conception, développement intra-utérin, naissance). Végétaux
La pluie acide est le phénomène le plus souvent évoqué, mais il se combine avec l'exposition aux embruns routiers salés, aux embruns marins pollués (cf. biofilm) et aux apports par l'air et les pluies d'autres polluants dont des désherbants, fongicides ou insecticides transportés par l'air puis lessivés par les pluies ou directement absorbés dans les cuticules cireuses. Ces polluants affectent les plantes directement, ou indirectement suite à la disparition ou régression de champignons symbiotes, ou d'espèces pollinisatrices (abeilles notamment). Certaines plantes semblent toutefois dotées de puissants mécanismes de détoxication (par exemple le lierre dégrade le benzène qu'il absorbe, au point de dépolluer en quelques heures l'air d'une pièce fermée. (voir programme phyt'air).
Animaux
Les impacts les plus souvent cités sont respiratoires et écotoxiques (phénomènes inflammatoires, diminution de l'immunité).
- Des études récentes sur les pesticides dans l'air, et sur les pesticides dans la pluie ont montré que certains de ces biocides sont (dans les années 1990-2006) souvent présents dans l'air et les pluies, rosées, brumes, etc. Ils sont très présent dans les pluies plusieurs jours par an (au dessus des normes européennes pour l'eau potable, et en quantité très supérieure à ce qu'on trouve dans l'eau du robinet). Ils sont le plus présent au moment des pulvérisations ou peu après, c’est-à-dire une grande partie de l'année en zone tropicale, et le plus souvent de mai à mi-juillet (dans l'hémisphère nord, en zone tempérée). Les mesures ont montré qu'ils diffusent rapidement à grande distance, ce qui explique qu'ils sont presque aussi présents en ville dense que dans les villes industrielles et agricoles. On dispose de peu de données sur l'habitat dispersé dans les champs ou aux abords de vignes ou vergers. Les insecticides affectent directement nombre d'animaux à sang froid en les tuant ou en les affaiblissant. Pesticides et engrais peuvent avoir de nombreux impacts sur la faune et les écosystèmes.
- Des chercheurs ont modélisé [14] l’impact de la pollution de l’air sur la dispersion des fragrances de fleurs : Dans un air pur, les odeurs florales se dispersent sur des distances pouvant parfois dépasser le kilomètre, alors que dans un air pollué, l’ozone, les acides, divers oxydants et radicaux libres (hydroxyles et nitrés) et d’autres polluants dégradent ou modifient ces molécules en réduisant fortement la portée de la fragrance des fleurs (50 % du parfum d’une fleur est alors “ perdu ” avant d’avoir parcouru 200 m). Selon Jose D. Fuentes, co-auteur de l’étude “Cela rend beaucoup plus difficile la localisation des fleurs pour les pollinisateurs”. Il estime que ces arômes sont détruits jusqu’à 90% par la pollution, par rapport à avant l'Ère industrielle, et que ce pourrait être une des causes de régression des pollinisateurs (dont les abeilles).
Champignons
Les champignons sont en forte régression dans les zone d'agriculture intensive et urbaines, tout comme certains lichens pour cela utilisés comme bio-indicateurs de la qualité de l’air. Il est possible que les fongicides présents dans l’air et lessivés par les pluies soient responsable de la régression des espèces les plus sensibles. D’autres polluants pourraient avoir des propriétés fongicides non intentionnelles.
Les champignons sont aussi bios accumulateurs, notamment pour les métaux lourds et radionucléides. À ce titre, ils peuvent être utile pour détecter des pollutions anciennes (mercure par ex, très bio accumulé par les arbres, puis par le champignon (ex : Oreille de Judas), chaque espèces semblant avoir des préférences pour certaines catégories de métaux.
Les matériaux dans l’environnement urbain pollué
Depuis plus de deux siècles, l'augmentation massive de la production et de la consommation d'énergie, due au développement des industries, des transports et du chauffage, ainsi que le remplacement, comme combustible, du bois par le charbon et les dérivés du pétrole, ont entraîné d'importantes émissions atmosphériques de composés soufrés, soit sous forme gazeuse (SO2), soit liés à des particules (cendres volantes micrométriques, suies nanométriques). Il en a résulté une importante sulfatation des matériaux du patrimoine bâti, surtout la pierre, se manifestant par l'apparition, à l'interface matériaux-atmosphère, de sulfate de calcium hydraté (Gypse: CaSO4, 2H2O). Cette sulfatation est accompagnée d'altérations physiques et esthétiques, selon des modalités complexes dépendant, en plus des concentrations en soufre d'origine atmosphérique, d'autres paramètres tels que l'humidité relative de l'air, l'exposition ou non des matériaux à la pluie, de leur disponibilité en calcium, de leur porosité, de leur rugosité...
La nature chimique et minéralogique, ainsi que les propriétés physiques de la surface des matériaux en cours de sulfatation, influent sur ce phénomène en déterminant uniquement ses modalités, qui vont ainsi sensiblement différer d' une pierre calcaire à une pierre siliceuse, d' une pierre compacte à une pierre poreuse, d' une pierre à un bronze ou à un verre, etc...
Le durcissement de la réglementation ces dernières décennies en matière d'émissions atmosphériques, l’abandon du charbon et la désulfuration des combustibles ont porté leurs fruits: les teneurs en SO2 et en cendres volantes ont considérablement chuté. Cependant, une évolution s'est faite en sens inverse: les teneurs en NOx, provenant de l'oxydation de l'azote atmosphérique lors de toute combustion, et les teneurs en particules très fines, les suies, provenant de la combustion d'autres carburants que le charbon et le fioul lourd (essence, fioul léger, kérosène, gaz naturel...) n'ont pas diminué et occupent désormais le devant de la scène, malgré les efforts importants des motoristes automobiles.
Les pellicules noires fines, lisses et compactes que l'on voit actuellement se développer sur les bâtiments récemment nettoyés ont ainsi remplacé les croûtes noires gypseuses : la salissure noire (soiling en anglais) a remplacé la sulfatation. Par ailleurs, la formation de nitrates à la surface des matériaux, à partir des oxydes d’azote et de l’acide nitrique, est très rarement observée, probablement du fait de leur très grande solubilité dans l'eau, qui les fait disparaître sitôt formés.
La sulfatation à l'interface matériau-atmosphère
La sulfatation des façades des bâtiments et des statues en atmosphère urbaine polluée concerne tous les matériaux qui les constituent.
L'apparition du gypse est cantonnée à l' interface entre l'atmosphère contenant du soufre et la surface des matériaux à son contact:
• Le gypse apparaît au dessus de la surface quelle que soit la nature du matériau, calcique ou non : pierres calcaires ou siliceuses, ciments, mortiers, bétons, briques, céramiques, verres, vitraux, métaux, bois, plastiques, peintures... Dans ce cas, la sulfatation se fait de la surface du matériau vers l'extérieur, par apport de soufre sous forme gazeuse (SO2), d' humidité (H2O) sous forme de vapeur ou de micro-gouttelettes contenant éventuellement des composés soufrés et calciques dissous, et par dépôt de poussières diverses (anthropiques, terrigènes, marines, biogéniques...) elles-mêmes éventuellement porteuses de soufre et de calcium. L'ensemble aboutit à la croissance d'une croûte gypseuse, d'abord grise puis s'assombrissant progressivement jusqu'au noir. Parmi les particules atmosphériques, une attention particulière a été portée ces dernières décennies aux cendres volantes, émises principalement par la combustion du charbon et du fioul lourd. Certaines sont en effet porteuses de soufre et de catalyseurs de la sulfatation (V, Ni, Fe...): elles pourraient ainsi jouer un rôle important dans la synthèse du gypse.
• La sulfatation en dessous de la surface vers la profondeur, se fait par transfert du soufre suivant le réseau poreux du matériau, sous forme gazeuse (SO4) et/ou dissous dans l'eau (H2SO4). Cependant, le gypse n'apparaît en dessous de la surface que si du calcium mobilisable est disponible dans le matériau, généralement sous forme de carbonate (calcite: CaCO3) et il apparaît alors par transformation de la calcite, en entraînant souvent d'importants désordres structuraux macroscopiques du fait que son volume molaire est plus grand que celui de la calcite: fracturation, cloquage, détachement de plaques...
Les deux phénomènes de sulfatation au-dessus et au-dessous de la surface des matériaux peuvent être concomitants ou indépendants, en fonction des propriétés de la pierre et des conditions de la pollution atmosphérique:
En 2006, la Chine est le premier pays du monde pour les émissions de dioxyde de soufre, qui ont progressé de 27 % entre 2000 et 2005[20]. Le dioxyde de soufre est aussi un composant de la formation des pluies acides, nuisibles aux écosystèmes tels que les forêts et les lacs. Selon le New York Times, « La Chine va supplanter les États-Unis en tant que premier émetteur de CO2 d’ici à 2009 » [21]. Les émissions d’oxydes d’azote et de dioxyde de soufre sont 8 à 9 fois plus élevées que dans les pays développés[22].
Les conséquences de la pollution atmosphérique sur la santé des Chinois sont dramatiques : on estime qu'elle est responsable de 358 000 décès et 640 000 hospitalisations en 2004[23].
En tant que pays émergent, la République Populaire de Chine n'est pas contrainte à respecter le protocole de Kyoto. Pourtant, le pays est affecté par le réchauffement global de la Terre : 80 % des glaciers de l'Himalaya se sont réduits, ce qui a des conséquences sur les cours d'eau qui naissent dans ces montagnes et coulent en Chine. En 2006, le Sichuan a connu une grave sécheresse
Le dioxyde de soufre (ou anhydride sulfureux) est un composé chimique constitué de deux atomes d'oxygène et d'un atome de soufre ; sa formule brute est : SO2. Le SO2 est un gaz dense, incolore et toxique ; son inhalation est fortement irritante.
La pollution atmosphérique en dioxyde de soufre issue de l'industrie provient principalement de la consommation de combustibles fossiles. En effet, du soufre est naturellement contenu dans ces combustibles, et leur combustion génère du SO2. Il peut aussi provenir de l'industrie métallurgique, des procédés de fabrication d'acide sulfurique, de la conversion de la pulpe de bois en papier, de l'incinération des ordures et de la production de soufre élémentaire.
La combustion du charbon est la source synthétique la plus importante et représente environ 50 % des émissions globales annuelles. Celle du pétrole représente encore 25 à 30 %.
Les rejets industriels de dioxyde de soufre peuvent être réduits grâce à la mise en place de procédés de désulfuration.
Le dioxyde de soufre dans l'environnement
Le SO2 est produit par les volcans et divers procédés industriels.
La houille de mauvaise qualité et le pétrole contiennent des composés de soufre et génèrent du dioxyde de soufre lors de leur combustion.
Le dioxyde de soufre peut jouer un rôle refroidissant pour la planète, car il sert de noyau de nucléation à des aérosols dont l'albédo est assez élevé, c’est-à-dire réfléchissant les rayons du soleil sans les absorber. Pour certains scientifiques, une solution pour enrayer le réchauffement climatique global serait de "climatiser" la planète avec du dioxyde de soufre. Mais cela pourrait aussi avoir des conséquences dramatiques, car lorsqu'il se combine avec l'eau et l'oxygène atmosphérique, le dioxyde de soufre et avec le dioxyde d'azote est l'une des principales causes des pluies acides, perturbant, voire détruisant des écosystèmes fragiles. De plus, le SO2 entraine l'acidification des océans, ce qui met ainsi l'existence des planctons, animaux à coquille calcaires et récifs coralliens en péril. Les planctons produisent la moitié de l'oxygène terrestre, en tuant ces producteurs d'oxygène, on réduit considérablement la quantité d'oxygène sur Terre, un fait alarmant. La Chine est devenue le premier émetteur de dioxyde de soufre dans le monde[
L'expression « pluie acide » a été pour la première fois utilisée par Robert Angus Smith en 1870[1]. Elle décrit depuis toutes les formes de précipitations (pluies, smogs, aérosols, etc.) qui dégradent voire détruisent des écosystèmes et/ou corrodent ou dissolvent certains bâtiments anciens et fragiles. L'acidité de ces retombées a deux origines principales : D’autres produits, tels que par exemple le dioxyde de carbone (CO2) qui produit de l'acide carbonique lorsqu'il se dissout dans l'eau, et les acides fluorhydriques sont en cause, mais moindrement. L'acidification de l'air a des conséquences désormais médiatisées sur la forêt, mais elle affecte aussi la santé humaine, les bâtiments et peut-être de nombreuses espèces animales, fongiques, lichéniques et végétales. Des conséquences secondaires à l'acidification des pluies, sont l'acidification de certaines eaux de surface (lacs d'europe du nord par exemple) et l'acidification des océans.
Les pluies acides résultent essentiellement de la pollution de l’air par les oxydes de soufre (SO2) produits par l’usage de combustibles fossiles riches en soufre, ainsi que des oxydes d’azote (NOx) qui se forment lors de toute combustion de l’atmosphère, produisant de l'acide nitrique.
En ce qui concerne l’action humaine sur l'environnement, les usines, le chauffage et la circulation automobile sont les principales sources.
Mécanismes de formation
Les pluies acides se forment par la combustion de non-métaux dans l'air. Lorsque les non-métaux brûlent, des gaz se dégagent. Ces gaz (principalement du dioxyde de soufre et des oxydes d'azote) réagissent ensuite avec les gouttelettes d'eau qui constituent les nuages pour former les pluies acides.
Une petite partie de ces gaz sont libérés depuis toujours dans l'atmosphère par les volcans et l'activité des bactéries du sol. Cependant, l'utilisation massive des combustibles fossiles par l'homme a considérablement amplifié le phénomène. Les pluies acides sont donc liées à la pollution atmosphérique.
Répartition géographique
Les pays industriels ont été les premiers touchés ; les principales zones de production de polluants ont d'abord été les bassins miniers et industriels de l'hémisphère nord, dont la Ruhr, la Lombardie, les anciens pays miniers français et anglais et ceux de Chine et des États-Unis.
Portés par les vents dominants, les acides circulent dans l'atmosphère avec les masses d'air. Ainsi une bonne partie des pluies acides de Scandinavie résultent des polluants accumulés par les masses d'air venant de la mer et ayant survolé l'Angleterre, la France et l'Allemagne. En Europe, en 1995, les charges critiques pour l'acidification étaient dépassées sur 75 millions d'hectares de sols forestiers d'Europe, et l'acidification des sols a localement contribué à exacerber l'érosion des sols touchant à cette époque environ 115 millions d'hectares, et entraînant une chute de la fertilité agricole et naturelle [2]
Avec les délocalisations industrielles et l'accroissement de l'utilisation de pétrole et charbon en asie, les pics sont apparus en Asie du Sud-Est et surtout en Chine où les régions du sud-est sont très touchées par les pluies acides ; les émissions d’oxydes d’azote et de dioxyde de soufre étaient vers 2005/2007 devenues 8 à 9 fois plus élevées en Chine que dans les pays développés[3]. Les pluies acides touchent également le Japon[4]. La Chine est devenue le premier émetteur d'oxyde d'azote et de dioxyde de soufre du monde, ainsi que de CO2, mais en grande partie pour produire des biens consommés dans d'autres pays.