Boutard Armel, Uqam 1

L ’Ozone, deux problèmes:L ’Ozone, deux problèmes:

• au local, le «smog» urbain de l’ozone troposphérique

• au global, la raréfaction de l ’ozone stratosphérique

Boutard Armel, Uqam 2

La structure thermique de l’atmosphère

290 K

190 K

270 K

190 K

1800 K

troposphère

stratosphère

mésosphère

thermosphère

exosphère

8-15

50-60

80-100

450-500

kmio

nos

phèr

e

La surface est réchauffée par les rayons solaires

La tendance est au refroidissement avec l’éloignement de la surface

Réchauffement par l’absorption des UV par l’ozone

Ionisation causée par les radiations solaires

La physico-chimie de l’ozone atmosphérique

La physico-chimie de l’ozone atmosphérique

Ozone stratosphérique• UV solaires

• photo-chimie avec les CFC, HCFC

Ozone troposphérique• photo-chimie avec les émissions des véhicules

Boutard Armel, Uqam 4

Diminution de la concentration d’Ozone stratosphérique

• causes: émissions anthropiques - chlorofluorocarbones (CFC), HCFC, bromure de méthyle (fumigation des sols), combustion de la biomasse • effets: augmentation du flux des UV avec atteinte à la productivité des écosystèmes et risque accru du cancer de la peau chez les humains

Augmentation de la concentration d’Ozone troposphérique

• causes: action des rayons solairs sur les émissions des véhicules automobiles et gaz de combustion• effets: atteinte aux poumons et effets nocifs sur la végétation

Boutard Armel, Uqam 5

La variation diurne de l ’ozone troposphérique

Feux de forêts

Heure de la journée

Ozo

ne

Émissions du traffic routieret diverses combustions

Cas de l ’Australie

Boutard Armel, Uqam 6

Les gaz producteurs d ’ozone troposphérique

OMS: «Les transports routiers sont la plus importante source de pollution de l ’air, son augmentation est continue»

Trafic routierRésidentiel

Boutard Armel, Uqam 7

Les niveaux d ’ozone troposphérique au Canada

16

10

4

2

14

12

8

6

Mon

tréa

l

Ott

awa

Tor

onto

Lon

don

Sar

nia

Win

dso

r

Van

cou

ver

Le nombre moyen de jours par année où les concentrations sont supérieures à 82 ppb

Win

nip

eg

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Ott

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Ed

mon

ton

Reg

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Win

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Qu

bec

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Joh

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Hal

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80

140

40

100

La concentration maximale acceptable pour le Canada: 82 ppb

Boutard Armel, Uqam 8

traffic routier18%

solvants19%

divers25%

essence7%

industries8%

autres véhicules

10%

combustibles13%

COV

Composés organiques volatils

Les gaz producteurs d ’ozone troposphérique au Québec (1990)

industrie3%

autres véhicules

55%

divers3%

combustibles15%

traffic routier22%

électricité2%

NOxOxydes d ’azote

OMS: «Les transports routiers sont la plus importante source de pollution de l’air, son augmentation est continue»

Boutard Armel, Uqam 9

L ’Ozone stratosphériqueL ’Ozone stratosphérique

La couche d ’ozone : L’unité de mesure de la quantité d’ozone est le Dobson, cette unité correspond à une épaisseur de 0,001 cm d’ozone dans les conditions «normales» (température de 15 0C à la pression atmosphérique).

La quantité d’ozone troposphérique distribuée sur une épaisseur de quelques dizaines de kilomètres est de l ’ordre de 300 Dobson, l’équivalent à la surface de la Terre d’une couche de 3 mm; d’où l’expression de «couche d ’ozone»

Paul Crutzen, de l’Institut Max Plank en Allemagne, prix Nobel en

1955 pour l’explication de la chimie de l’ozone strastosphérique

Discover, déc. 2006, p.1

Boutard Armel, Uqam 11

La diversité des usages des CFCLa diversité des usages des CFC

• rembourrage

• emballage

Boutard Armel, Uqam 12

Hg

Hg

L’effet synergique du Brome: ozone et mercure

Boutard Armel, Uqam 13

Au-dessous de -800C les nuages stratosphériques se forment, à la surface de ces nuages des réactions chimiques transforment les produits de dissociation des CFC et des halons (ClONO2, HCl) en composés (Cl²,ClOH) susceptibles de détruire O³. Dès l’apparition du Soleil ces composés forment à leur tour des molécules plus actives ClO.

9 km

Boutard Armel, Uqam 14

L ’ozone stratosphérique; filtre des ultraviolets (UV)

Imp

acts

des

UV

su

r la

pea

u

0%

100%

20%

60%

80%

40%

0,30,25 m

60 0 au dessus de l ’horizon

15 0 au dessus de l ’horizon

Bande des UV Longueur d’onde(m)

Interaction avec lesgaz de l’atmosphère

UV-A 0,4- 0,32 diffusion, bronzage

UV-B 0,32- 0,28 destruction de O³,régénération de O²

UV-C 0,28- 0,1 absorption par N² etO², génération de O³

Danger

UV-C UV-B UV-A

L ’ozone nous protège du danger des UV-B, la quantité reçue au sol dépend de la couche d’air traversée donc de la hauteur

du Soleil au-dessus de l’horizon

Boutard Armel, Uqam 15

L ’ozone stratosphérique; filtre des ultraviolets (UV)

• Une réduction de 25% de la «couche» d ’ozone serait susceptible de provoquer une diminution de 35% de la production primaire dans les premiers mètres d ’une colonne d ’eau et une diminution de 12 % de la productivité générale des eaux de surface

• Une diminution de 1% de la «couche» d ’ozone provoquerait une augmentation de 4 à 6% des cancers de la peau

Boutard Armel, Uqam 16

Les gaz «destructeurs» de l’ozone stratosphérique

Les gaz «destructeurs» de l’ozone stratosphérique

Les usages des CFCLes éléments halogènes : fluor (F), chlore (Cl), brome (Br), iode (I)

• Chlorofluorocarbones (CFC)

•Hydrochlorofluorocarbones (HCFC)

•Hydrofluorocarbones (HFC)

• Bromure de méthyle (fumigation, insecticide)

Les CFC, composés miracles «inventés» en 1928 pat Thomas Midgey (produits par Dupont de Nemours), remplaçaient des produits toxiques et inflammables. Ils ont été utilisés comme:

• isolant électrique

• agent de propulsion dans les bombes aérosols

• fluide échangeur de chaleur

• agent d ’expansion dans les mousses d ’emballage

Boutard Armel, Uqam 17

La réduction des gaz «destructeurs» de l’ozone stratosphérique

La réduction des gaz «destructeurs» de l’ozone stratosphérique

Production mondiale annuelle des CFC

1985à Vienne: traité international sur la protection de la couche d ’ozone

1987: Le protocole de Montréal, engagement de réduction des CFC pour janvier 1989

1990: intégration des réductions des CFC des pays en voie de développement (fonds d ’aide)

1996: fin de la production (et importation) des CFC dans les pays industrialisés

1998: calendrier d ’élimination du bromure de méthyle, contrôle du commerce des CFC

2010: suppression de la production des CFC dans les pays en voie de développement

2030: suppression des HCFC

400

0

800

1200

1950 19931980

103 to

nn

es

années

La contrebande des CFC

est florissante dès 1997

Boutard Armel, Uqam 18

Le trou d’ozone du pôle sud

Record en 2006: 28 millions de km²Le Monde, 4-09-2006