Définition des polluants
Les parties de l'environnement qui peuvent être polluées sont l'atmosphère, l'eau et le sol.
Un polluant est une particule, une molécule, un composé ou une énergie qui perturbe la composition naturelle de l'environnement.
Les êtres humains, les plantes et les animaux ont besoin de conditions environnementales très spécifiques pour survivre. La pollution peut donc avoir des effets négatifs sur la santé humaine et entraîner la dégradation des écosystèmes.
Lapollution est la présence de produits chimiques ou de formes d'énergie qui modifient la composition de l'environnement par rapport à la norme.
Lespolluants primaires sont des substances libérées par la pollution initiale, tandis que les polluants secondaires sont libérés en conséquence des effets des polluants primaires.
Liste des polluants
Il existe de nombreux types de polluants avec lesquels tu dois composer en sciences de l'environnement. Voici une liste des plus importants et des plus dangereux :
- Fumée (PM10)
- Les précipitations acides
- Oxydes d'azote
- Hydrocarbures
- Monoxyde de carbone
- Pollution thermique
- Pollution par les hydrocarbures
- Pesticides
- Nutriments
- Métaux lourds
- Le bruit
Exemples de polluants
Examinons ces polluants plus en détail :
Fumée (PM10)
La fumée est une forme de particules enveloppées de gaz et contenant normalement du carbone, du goudron condensé ou des cendres. La fumée est un sous-produit de la combustion incomplète des combustibles fossiles et des biocarburants. Le dégagement de fumée est important dans les zones hautement industrielles et dans les vieilles voitures énergivores. La fumée peut causer des problèmes respiratoires, de l'hypertension et des cancers si elle est inhalée par les humains et les animaux. Les zones recouvertes de smog sont également désagréables à regarder et bloquent la lumière du soleil.
PM10 désigne simplement les particules dont le diamètre est inférieur à 10 microns (1 micron équivaut à 0,0001 cm).
La fumée dans l'atmosphère augmentera l'effet albédo de la Terre (quantité de rayonnement infrarouge renvoyée dans l'espace) et refroidira la planète.
La Chine connaît chaque année un "smog hivernal" qui résulte d'une augmentation de la combustion du charbon à petite échelle. Ce smog est si intense que les villes sont obligées de fermer les routes, les écoles et les aéroports.
Figure 1 : "Smog hivernal" en Chine, via Wikimedia Commons.
Précipitations acides
Les précipitations acides (pluies acides) sont des pluies dont le pH est inférieur à 5,2, ce qui signifie qu'elles sont suffisamment acides pour corroder les matériaux et causer des dommages. Les pluies acides se forment à partir de la réaction entre les émissions d'oxyde nitreux/de dioxyde de soufre et l'eau dans les nuages. Les oxydes nitreux et le dioxyde de soufre sont libérés en tant que :
- Sous-produits de la combustion de combustibles fossiles.
- Fusion de minerais sulfurés
- Méthodes industrielles utilisant des températures élevées (comme le procédé Haber-Bosch).
- Les eaux à forte teneur en azote et en soufre peuvent également s'évaporer et former des pluies acides.
Les pluies acides peuvent endommager les habitats, corroder les roches et les bâtiments et polluer les cours d'eau.
Lafusion consiste à chauffer le minerai métallique pour en extraire le métal par lui-même.
Le dioxyde de soufre est extrêmement dangereux dans la stratosphère également. Ils vont initier la formation de radicaux libres qui décomposent l'ozone et réduisent la capacité de l'atmosphère à absorber les rayons ultraviolets.
Oxydes d'azote
Les oxydes nitreux sont toutes les molécules dont la formule est NOx. Ces molécules se forment lors de la combustion incomplète de combustibles fossiles, de réactions à haute température et à haute pression impliquant de l'azote, et sont libérées lors de la décomposition d'engrais agricoles. Comme nous l'avons vu précédemment, les oxydes d'azote peuvent réagir avec la vapeur d'eau atmosphérique pour former des pluies acides. Les oxydes nitreux sont également des gaz à effet de serre et contribuent à la formation du smog photochimique et de l'ozone (qui agit comme un gaz à effet de serre dans la basse atmosphère).
Ensuite, l'oxyde nitreux est divisé par le rayonnement ultraviolet pour former des atomes d'oxygène au niveau du sol.
Ces atomes d'oxygène réagissent avec les molécules d'oxygène pour produire de l'ozone troposphérique.
Les hydrocarbures
Les hydrocarbures sont des molécules organiques libérées par la combustion incomplète des combustibles fossiles. Ils peuvent également être libérés par les solvants et les propulseurs d'aérosols. Les composés organiques volatils (COV) font partie du groupe des hydrocarbures. Il a été démontré que certains COV, comme le benzène et le butadiène, sont cancérigènes. Certains groupes d'hydrocarbures contribuent à l'effet de serre, tandis que d'autres provoquent la formation d'ozone troposphérique (smog photochimique).
Le butadiène 1,3 provient principalement des gaz d'échappement des véhicules, tandis que le benzène provient de l'évaporation ou de la combustion incomplète de l'essence.
Lepétrole brut est identique au pétrole liquide et est extrait des roches poreuses situées sous la surface de la Terre.
Figure 2 : le butadiène est libéré par les gaz d'échappement des véhicules, via Wikimedia Commons.
Monoxyde de carbone
Le monoxyde de carbone (CO) est un gaz incolore et inodore qui se dégage de la combustion incomplète des combustibles fossiles. Les vieux véhicules à essence et à diesel dégagent beaucoup de monoxyde de carbone, mais les poêles et les cheminées peuvent également dégager du CO. Le monoxyde de carbone peut être très dangereux s'il est inhalé. En effet, il se lie aux protéines de l'hémoglobine (celles qui transportent normalement ton sang) et forme de la carboxyhémoglobine. Cela réduit la quantité d'oxygène dans ton sang et peut provoquer des crises cardiaques et des pertes de conscience.
Lesdétecteurs de monoxyde de carbone sont souvent installés chez les gens et fonctionnent de la même manière qu'un détecteur de fumée. Lorsqu'ils détectent des particules de monoxyde de carbone dans l'air, ils déclenchent une sirène.
Pollution par la chaleur
La pollution par la chaleur implique que la température d'une source d'eau augmente au-delà de la norme en raison d'une source externe. Le réchauffement climatique anthropique dû aux émissions de gaz à effet de serre est à l'origine du réchauffement de la planète et cette chaleur est absorbée par les océans. Les usines industrielles et les centrales électriques peuvent rejeter de "l'eau de refroidissement" dans les cours d'eau avoisinants. Cette eau est beaucoup plus chaude que les rivières et les lacs, ce qui entraîne une pollution thermique. L'eau ne peut pas contenir autant d'oxygène à des températures plus chaudes, la disponibilité de l'oxygène diminuera donc. Les taux métaboliques et les taux de décomposition des espèces augmentent lorsque les températures sont plus élevées, ce qui réduit encore les niveaux d'oxygène.
L'eau ne retient pas autant d'oxygène à des températures plus chaudes parce que les particules ont plus d'énergie cinétique, elles se déplacent donc beaucoup et ont de plus grands espaces entre elles, ce qui permet aux molécules d'oxygène de s'échapper.
La pollution par les hydrocarbures
La pollution par les hydrocarbures peut provenir de diverses sources telles que :
- Fuites de pétroliers
- Fuites de pipelines
- Les huiles lubrifiantes usagées
- Accidents de pétroliers
- Les fuites sur les sites de forage.
En gros, tout accident ou toute erreur dans l'utilisation ou le transport du pétrole entraînera une pollution par les hydrocarbures. Cela peut être extrêmement dangereux pour les écosystèmes aquatiques, le pétrole va piéger et noyer les espèces, les empoisonner et perturber les zones d'alimentation. Lorsque les animaux sauvages entrent en contact avec le pétrole, ils peuvent souffrir d'hypothermie.
Le pétrole déversé dans la mer sera à des températures beaucoup plus basses que l'eau de mer, et induira donc une hypothermie chez les organismes marins.
L'hypothermie est le fait d'avoir une température corporelle beaucoup plus basse que la normale. Elle provoque des frissons, de la confusion, des vertiges et, dans les cas extrêmes, la mort.
Pesticides
Les pesticides sont fabriqués dans le but d'exterminer et de dissuader les espèces, ils sont donc très dangereux pour la faune des agroécosystèmes. Les pesticides artificiels peuvent être spécifiques à certaines espèces, mais tu ne peux pas t'assurer qu'ils n'affectent pas d'autres espèces. Certains pesticides ciblent un large éventail de parasites et peuvent donc réduire considérablement la biodiversité. Lorsqu'ils sont lessivés dans les cours d'eau avoisinants, les pesticides nuisent aux organismes aquatiques. La réduction de la biodiversité dans les écosystèmes agricoles due à l'utilisation de pesticides augmentera la vulnérabilité aux maladies car le pool génétique se réduit. Même si le pesticide cible un organisme spécifique, tu ne peux pas tenir compte de toutes les relations interspécifiques que cet organisme peut avoir avec d'autres espèces de l'écosystème et du réseau alimentaire.
Lalutte biologique consiste à introduire l'ennemi naturel du ravageur afin de réduire les dommages causés aux cultures. Cette méthode peut néanmoins avoir des conséquences sur la dynamique de l'écosystème, c'est pourquoi il faut adopter une approche mesurée.
Labioamplification est la présence de toxines en quantités de plus en plus importantes au fur et à mesure que l'on remonte la chaîne alimentaire. C'est le résultat d'un pesticide qui s'est intégré à l'écosystème. C'est ce qu'on appelle la persistance.
Les nutriments
La pollution par les nutriments est surtout présente dans les zones agricoles, mais elle peut aussi se produire dans les villes et les agglomérations. Dans l'agriculture, l'utilisation excessive d'engrais contenant de l'azote et du phosphore entraîne une surcharge des sols en nutriments.
- Les concentrations élevées de nutriments peuvent nuire à la croissance de certaines espèces cultivées, mais c'est lorsqu'ils s'écoulent sous forme de lixiviat qu'ils causent le plus de dégâts.
- Le lessivage entraîne une surconcentration des nutriments dans les eaux avoisinantes et la prolifération d'algues.
- Lorsque les bactéries aérobies décomposent ces proliférations d'algues, elles étouffent l'oxygène de l'écosystème, dans un processus appelé eutrophisation.
Les composés azotés et phosphatés peuvent également être rejetés dans les eaux sous forme d'effluents d'égouts. Ces eaux usées contiennent un grand nombre de micro-organismes qui décomposent les composés (en aspirant l'oxygène) et libèrent des nutriments dans l'eau.
Lelixiviat est de l'eau qui s'est infiltrée et percolée à travers un solide perméable (comme le sol) et qui a absorbé une partie des nutriments disponibles dans ce solide.
Leseffluents sont les eaux usées ou toute forme de déchets liquides qui sont déversés dans l'eau.
Métaux lourds
Il y a quelques métaux lourds qui peuvent causer la pollution du sol et de l'eau que tu devrais connaître :
Le plomb
Le plomb peut se retrouver dans les eaux par la corrosion des canalisations en plomb. Plus l'eau circule longtemps dans les tuyaux, plus elle risque d'être polluée par le plomb (ce phénomène est exacerbé dans les tuyaux anciens et rouillés). On trouve des composés de plomb dans les peintures et certains cosmétiques, qui peuvent se retrouver dans les sols et les eaux après avoir été éliminés de manière inappropriée. Le plomb est également un composant essentiel de l'essence, de sorte qu'une combustion incomplète peut libérer du plomb dans l'atmosphère sous forme de particules en suspension. Si le plomb pénètre dans l'organisme, que ce soit par l'eau de boisson ou par inhalation, il peut provoquer :
- des problèmes rénaux
- des lésions cérébrales
- Réduire la production d'hémoglobine.
Le plomb peut subir une bioamplification dans les écosystèmes et une bioaccumulation dans les populations humaines !
Au Royaume-Uni, il existe maintenant des réglementations qui empêchent l'utilisation du plomb dans des produits tels que la peinture.
Le mercure
Le mercure est naturellement libéré par l'activité volcanique, les roches et les sols, mais cela ne représente que 10 % des émissions de mercure. Les activités humaines telles que la combustion incomplète du charbon, la production de ciment et le raffinage du pétrole libèrent beaucoup de mercure dans l'atmosphère. Les humains peuvent entrer en contact avec le mercure en mangeant du poisson contaminé ou en inhalant des particules de mercure. Le méthylmercure peut polluer les cours d'eau et provoquer une bioamplification des écosystèmes aquatiques. L'ingestion de mercure peut entraîner des problèmes neurologiques tels que des crises d'épilepsie, des accidents vasculaires cérébraux et des pertes de mémoire.
Le bruit
La pollution sonore implique un changement dans le volume relatif du son émis par une certaine zone. Les sources de pollution sonore comprennent :
- Le bruit des véhicules (les avions et les trains font énormément de bruit).
- Le bruit industriel (perceuses, machines lourdes)
- Le bruit public (haut-parleurs, concerts, festivals).
La pollution sonore peut provoquer des défauts auditifs et du stress chez l'homme, ainsi que perturber la migration et la reproduction dans les écosystèmes.
Polluants - Points clés
- Les polluants sont tous les produits chimiques, les substances ou l'énergie qui provoquent une modification de l'environnement.
- La combustion incomplète des combustibles fossiles est la plus grande source de polluants et libère de la fumée, du monoxyde de carbone, des hydrocarbures, des oxydes d'azote, du plomb et du dioxyde de soufre.
- L'agriculture est une autre source majeure de pollution, car les pratiques intensives impliquent la combustion de combustibles fossiles, ainsi que de pesticides et d'engrais qui endommagent les sols et s'infiltrent dans les eaux avoisinantes.
- Les afflux de chaleur dus au changement climatique et aux centrales électriques, les marées noires et le bruit sont d'autres types de pollution.
- Parmi les conséquences les plus néfastes de la pollution sur les écosystèmes, on peut citer l'eutrophisation des eaux, la bioamplification des produits chimiques toxiques dans les réseaux alimentaires et les précipitations acides corrosives.
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