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Chimie de l’Environnement 2ème année Santé & Environnement Prof Jalal HALWANI C

Chimie de l’Environnement 2ème année Santé & Environnement Prof Jalal HALWANI Ce cours a pour objectif principal de démontrer le rôle de la chimie dans l'environnement. La connaissance des phénomènes chimiques de l'équilibre naturel et des déséquilibres provoqués par la pollution de l'air et de l'eau sont les aspects les plus importants de ce cours. Colin Baird, Michael Cann 1re Édition | Avril 2016 | 832 pages Cet ouvrage s'appuie sur les notions de base de la chimie afin de rationaliser l'impact des phénomènes naturels et anthropogéniques sur l'environnement, la santé, et le développement durable. Une grande place est faite aux progrès de la chimie verte. Cet ouvrage, d'une présentation très pédagogique, s'appuie sur les notions de base de la chimie afin de rationaliser l'impact des phénomènes naturels et anthropogéniques sur l'environnement, la santé, et le développement durable. En cela, une grande place est faite au développement et aux progrès de la chimie verte. On y trouve tous les grands thèmes environnementaux qui font l'objet des préoccupations du monde actuel : - chimie atmosphérique et pollution de l'air - couche d'ozone - gaz à effet de serre - énergie : carburants fossiles, biocarburants, énergie nucléaire - changement climatique - chimie de l'eau et pollution - composés organiques toxiques - environnement et état solide : sols, déchets, recyclage - chimie de la haute atmosphère Il s'agit d'un ouvrage dynamique qui, pour chaque chapitre, propose un grand choix de problèmes et de questions de révision destinés à vérifier ses connaissances. Claus Bliefert, Robert Perraud 2e Édition | Novembre 2008 | 478 pages Cet ouvrage, abondamment illustré, traite de l'ensemble de la chimie de l'environnement. Sont respectivement abordés l'air, l'eau, les sols ainsi que les problèmes de pollution par les produits chimiques et les déchets. Cet ouvrage traite de l'ensemble de la chimie de l'environnement. L'air, l'eau, les sols ainsi que les problèmes de pollution par les produits chimiques et les déchets y sont respectivement abordés. Des sujets plus spécifiques sont développés tout au long du livre : les gaz d'échappement, les engrais, la destruction des déchets, le recyclage, le "smog", l'effet de serre, le traitement des eaux, la protection de l'environnement... Sans oublier les différentes classes de substances tels que le monoxyde de carbone, les dérivés du soufre, les composés organiques volatils, les dioxines, les produits chlorés, l'ozone... Cette nouvelle édition tient compte des nouvelles réglementations apparues depuis 2001, comme la plus célèbre d'entre elles : le règlement REACH (enRegistrement, Evaluation et Autorisation des substances CHimiques). Les Systèmes en place •Atmosphère ou stratosphère •En surface ou en profondeur •Argile ou granit •Eaux salées ou eaux douces L’Environnement •Phase solide : sol •Phase liquide : eau •Phase gazeuse : air Chimie de l’Environnement •Comportement, Interférence, Analyse animal homme air sol eau végétal La phase gazeuse : L’air La composition chimique de l'atmosphère comprend pour l'essentiel, de l'azote (78%), de l'oxygène (21%), des gaz rares (Argon, Néon, Hélium...) et dans les basses couches, de la vapeur d'eau et du dioxyde de carbone. Les constituants de l'air atmosphérique peuvent être classées en deux catégories : •les constituants comme l'azote, les gaz rares, dont la concentration est constante, tout au moins dans les basses couches de l'atmosphère. •les constituants dont la teneur varie dans l'atmosphère, tels que le dioxyde de carbone et surtout la vapeur d'eau. Principaux Constituants atmosphériques Gaz constituants de l'air Volumes (en %) Masses molaires Azote (N2) 78,09 28,016 Oxygène (O2) 20,95 32,000 Argon (Ar) 0,93 39,944 Dioxyde de carbone (CO2) 0,035 44,010 Néon (Ne) 1,8 10-3 20,183 Hélium (He) 5,24 10-4 4,003 Krypton (Kr) 1,0 10-4 83,07 Hydrogène (H2) 5,0 10-5 2,016 Xénon (Xe) 8,0 10-6 131,3 Ozone (O3) 1,0 10-6 48,000 Radon (Rn) 6,0 10-18 222,00 Composition chimique de l'air sec Masse molaire totale de l'air sec : M = 28,966 Unités ■Le μg/m3 : unité standard en contrôle de la qualité de l’air •Avantage : mesure de quantité, donc absolue •Inconvénient: ne renseigne pas sur le nombre de molécules ■Fraction volumique: une autre unité fréquemment utilisée •ppmv (10−6) •ppbv (10−9) •pptv (10−12) Cμg : en masse (μg/m3) Cppbv : en fractions molaires (ppbv) Cnbar : en pression partielle (nbar) Cmolec : en concentration molaire (molécules/cm3) Cette diversité d’unités rend parfois difficiles les comparaisons et il est utile de pouvoir passer simplement d’une unité à l’autre. pour un composé de masse molaire M (gramme/mole) et à la pression atmosphérique P (mbar) et la température T (K). Les relations entre ces unités sont : Qualité de l’air L'air que nous respirons peut contenir des centaines de polluants sous forme gazeuse, liquide ou solide. La qualité de l'air est étroitement liée aux substances émises dans l'atmosphère soit par les activités humaines soit par certaines sources naturelles. La pollution anthropique est principalement concentrée dans les zones urbanisées, à proximité de zones industrielles ou de grands axes de circulation. Les activités les plus émettrices sont les transports, l'industrie et l'agriculture. On appelle émissions atmosphériques anthropiques les émissions d’origine humaine. La distinction se fait couramment d’après la nature des sources d’émissions (sources mobiles ou fixes) ou le secteur d’activité. La majorité des activités humaines est à l’origine, directe ou indirecte, d’émissions de polluants. Les émissions anthropiques Installations industrielles ou usines de production d’électricité L’industrie est un secteur à l’origine d’une grande partie des émissions atmosphériques L’usage de l’électricité n’émet pas de polluants sur le lieu de consommation, mais il génère très souvent des émissions à l’endroit où cette électricité est produite. Exemples de polluants émis par ce secteur : dioxyde de soufre (SO2), poussières, métaux, composés organiques volatils (COV)... Transports Que le mode de transport soit aérien, maritime ou routier, il participe grandement aux émissions de polluants atmosphériques. Exemples de polluants émis par ce secteur : oxydes d’azote (NOx), particules fines dans les gaz d’échappement, monoxyde de carbone (CO)... Incinérations d’ordures ménagères Toute combustion génère des émissions, le brûlage des déchets que ce soit par un particulier ou dans une installation dédiée est à l’origine de pollutions. Exemples de polluants émis : métaux, acide chlorhydrique, dioxines, poussières fines... Agriculture Le secteur agricole est responsable d’une partie de la pollution atmosphérique, par l’utilisation de machines notamment, mais aussi à cause du recours aux produits phytosanitaires ou aux épandages (émission de pesticides). La pollution n’est pas seulement un phénomène à imputer aux activités humaines. La nature produit également ses propres polluants altérant aussi, mais dans une moindre mesure, la qualité de l’air. C'est ce que qu'on appelle les émissions atmosphériques d’origine naturelle, parmi lesquelles on retrouve : ◊des particules minérales (embruns marins, corrosion de roches, érosion des sols) ◊ des particules vivantes (bactéries, virus, champignons microscopiques ou moisissures) ◊des particules (pollens) ◊des gaz (radon, dioxyde de carbone, ozone) Ainsi les incendies de forêt, feux de brousse ou encore le volcanisme et même certaines plantes peuvent être à l’origine d’émissions atmosphériques de polluants. Les émissions naturelles (ou biogènes) Cycle de la pollution Le cycle de la pollution atmosphérique peut être découpé en trois étapes : ◊Les émissions (en plus ou moins grande quantités) ◊Le transport des polluants dans l'atmosphère (sur de plus ou moins grandes distances) ◊Leurs transformations chimiques et conversions chimiques La compréhension des phénomènes de pollution et leur prévision nécessite une bonne connaissance des sources de polluants, de leur répartition géographiques, et des quantités de polluants émises au long de l’année. Celles-ci peuvent varier nettement en fonction des périodes de l’année, voire du moment de la journée. Les polluants observés dans l’atmosphère ne sont pas tous émis directement par ces sources. Ils résultent aussi de réactions physico-chimiques entre composants chimiques (polluants primaires et autres constituants de l’atmosphère) régies par les conditions météorologiques. La pollution atmosphérique est appréciée qualitativement et quantitativement par le mesurage de différents polluants considérés comme des indicateurs de pollution : •dioxyde d’azote •ozone •fumées noires •particules fines •dioxyde de soufre Surveillance de la qualité de l'air La surveillance de la qualité de l’air repose sur des mesures de concentrations de polluants à partir de stations de mesure et sur des modélisations. Mesures et modélisations sont en effet indissociable pour permettre la prévision des épisodes de pollution et l’évaluation de l’impact des actions de réduction des émissions de polluants. La surveillance de la qualité de l’air nécessite des mesures et des modélisation. Les modélisations nécessitent notamment d’évaluer la quantité de polluants émis par tous les secteurs d’activité. Il s’agit de réaliser un inventaire des émissions de polluants. A partir de cet inventaire dont la méthodologie est définie au niveau national, une modélisation de la dispersion des polluants et de leur transformation chimique permet de calculer leur concentration atmosphérique sur la région. Les mesures de concentration permettent alors de valider les modélisations réalisées à partir de ce bilan des émissions. La prévision de la qualité de l’air et notamment des pics de pollution repose également sur des modélisations et des mesures de concentrations. Les polluants servant d'indicateurs Leurs sources Dioxyde de soufre (SO2 ) Installations de combustion (soufre du combustible) Oxydes d'azote (NO, NO2 ) Véhicules Installations de combustion Particules fines Véhicules diesel - Combustion Incinération uploads/Sante/ cours-chimie-environnement-chap-1.pdf