Le terme « polluant » désigne une substance, naturelle ou artificielle, introduite par l’être humain dans un milieu où elle était auparavant absente, ou une substance déjà présente dans le milieu dont la quantité a été modifiée par l’action de l’être humain.
Les polluants peuvent avoir des effets sur l’être humain et sur l’environnement.
Les gaz à effet de serre, tels que le CO2, ont un effet sur le climat à l’échelle de la planète. Ils ne sont pas responsables de la pollution atmosphérique.
Cependant, certains polluants de l’atmosphère contribuent au changement climatique.
| Pollution atmosphérique | Changement climatique | |
|---|---|---|
| Effets | Locaux sur la santé et l’environnement | Planétaires sur le climat |
| Polluants responsable | - particules (PM) - ozone (O3) - monoxyde de carbone (CO) - hydrocarbures - pesticides… |
Gaz à effet de serre : - dioxyde de carbone (CO2) - méthane (CH4) - protoxyde d’azote (N2O) - ozone (O3) - particules/aérosols |
La concentration de dioxyde de carbone (CO2) dans l’atmosphère est mesurée en parties par million (ppm). L’évolution sur le long terme de la concentration de CO2 peut être mesurée en utilisant des échantillons d’air préservé provenant de carottes de glace.
Source : Administration nationale des océans et de l’atmosphère (NOAA)
Our World in Data, Global atmospheric CO2 concentration
Reproduction d’après The Data: What 14C Tells Us - U.S. Department of Commerce - Earth System Research Laboratories - Global Monitoring Laboratory - https://gml.noaa.gov/outreach/isotopes/c14tellsus.html
Dans la nature, l’élément carbone existe sous différentes formes, ou isotopes, différant par le nombre de neutrons :
Les différentes enveloppes terrestres contiennent un rapport 13C/12C ou δ13C différent.
Le CO2 de l’atmosphère est issu de sources diverses. Ainsi, connaître la proportion des différents isotopes de carbone permet d’en connaître l’origine.
Le rapport 13C/12C est différent dans l’atmosphère et la biosphère terrestre : il y a moins de 13C que de 12C dans les tissus de la biosphère, donc le rapport 13C/12C est plus faible.
Les combustibles fossiles, étant issus d’anciens végétaux, contiennent moins de 13C que de 12C.
L’étude du rapport 13C/12C permet donc d’identifier l’origine des variations du CO2 dans l’atmosphère.
Reproduction d’après The Data: What 14C Tells Us - U.S. Department of Commerce - Earth System Research Laboratories - Global Monitoring Laboratory - https://gml.noaa.gov/outreach/isotopes/c14tellsus.html
Le carbone 14 est un isotope instable du carbone qui se désintègre au cours du temps. La demi-vie du carbone 14 est de 5730 ans.
Les combustibles fossiles, âgés de millions d’années, ne contiennent plus de 14C car celui-ci s’est complètement désintégré. Toutes les autres émissions de CO2 plus récentes en contiennent.
Il est donc possible, grâce au ∆14C (soit le rapport 14C/12C), de rechercher des traces de CO2 issu de l’utilisation des combustibles fossiles dans l’atmosphère.
Source : Vaclav Smil (2017).
Transitions énergétiques : perspectives mondiales et nationales et revue statistique BP sur l’énergie mondiale -
OurWorldInData.org/fossil-fuels/ • CC BY
Il est possible de déterminer l’origine du carbone du CO2 atmosphérique à l’aide de deux indices chimiques, traduits par deux mesures par les scientifiques : le δ13C et le ∆14C.
Au cours du temps, il a été constaté :
Le métabolisme est l’ensemble des réactions chimiques réalisées par un organisme vivant. Une voie métabolique est une succession de transformations chimiques.
La respiration et la fermentation alcoolique sont deux voies métaboliques.
Dans le cycle naturel du carbone, les émissions de carbone vers l’atmosphère sont compensées par son absorption dans d’autres réservoirs. Le CO2 est ainsi l’une des formes du carbone, mais il est présent sous d’autres formes dans les autres réservoirs, comme le CaCO3 présent dans les roches carbonatées telles que le calcaire.
Les activités humaines émettrices de carbone déséquilibrent ce cycle.
Source : lelivrescolaire.fr – Manuel Enseignement scientifique Terminale – CC BY NC SA
Le CO2 peut être utilisé comme un indicateur de confinement de l’air. Sa concentration dans l’air intérieur des bâtiments est liée à l’occupation et au renouvellement de l’air. Les valeurs réglementaires varient entre 1000 et 1500 ppm (particules par million) et s’appliquent aux bâtiments scolaires, bâtiments résidentiels et bureaux. Elles n’ont cependant pas de signification quant à la qualité de l’air.
Une étude parue dans la revue Nature en 2019 suggère cependant que dès 1 000 ppm, une exposition prolongée à des concentrations trop élevées de CO2 pourrait entraîner des effets potentiels tels qu’une inflammation, une diminution de certaines capacités cognitives ou encore des atteintes rénales. Ce seuil est déjà atteint dans de nombreux espaces fermés et correspond aux estimations pour certaines zones extérieures avant 2100. Ainsi, une exposition continue à une concentration augmentée de CO2 pourrait constituer un facteur de stress sous-estimé dans les environnements modernes et futurs.
Source : Anses, Nature
https://www.anses.fr/fr/content/dioxyde-de-carbone-co2-dans-l’air-intérieur
https://www.nature.com/articles/s41893-019-0323-1
