Smog

Le smog^[1], fumard^[1] ou brumée^[1] est un brouillard grisâtre urbain qui limite la visibilité dans l’atmosphère. Issu du mélange de particules fines et d'ozone, le smog est associé à plusieurs effets néfastes pour la santé et pour l'environnement.

Étymologie

Le terme smog est un mot-valise formé à partir des mots anglais smoke (fumée) et fog (brouillard). Ce néologisme fut inventé par Henry Antoine Des Vœux en 1905 pour décrire le mélange de brouillard et de fumée qui accablait périodiquement Londres et les autres grandes villes d'Europe.

Dès le XIII^e siècle il est identifié à Londres^[2] où on utilisait le charbon pour le chauffage domestique, mais c'est au milieu du XVIII^e siècle que les choses s'aggravent avec la révolution industrielle^[3].

Origine et mécanismes

Le smog résulte de la condensation dans les basses couches de l'atmosphère (troposphère) de l'humidité (brouillard) sur des poussières en suspension, souvent en présence d'ozone et de NOx dans la troposphère dans un contexte où des gaz d'échappement (de moteurs Diesel prioritairement mais aussi des moteurs à Essence depuis qu'on utilise des pressions d'injection direct de plus en plus élevées) ou de la fumée est produite par la combustion de combustibles fossiles, avec émissions de quantités importantes de gaz sulfureux (comme le dioxyde de soufre) dans le cas du charbon et de fiouls non désoufrés. Ce cocktail de polluants interfère avec les autres poussières en suspension sur lesquelles se condense la vapeur d'eau contenue dans l'air.

L'influence de la combustion de biomasse (chauffage au bois résidentiel, feux en plein air des ménages et de l'agriculture/sylviculture) se surajoute à celle des combustibles fossiles dans la formation du smog hivernal^[4]^,^[5].

L'absence de vent et des conditions météorologiques d'inversion atmosphérique font durer ce phénomène. Des études récentes montrent que le réchauffement et le dérèglement climatique peuvent causer et/ou aggraver ce type de situation.
Ainsi un smog exceptionnellement long s'est étendu sur la région des plaines de la Chine orientale en janvier 2013, causant la pire pollution de ce type jamais enregistrée dans cette région^[6]. Ce smog a pu s'installer en raison de conditions atmosphériques très défavorables qui semblent liées à la perte de glace de mer en arctique lors de l'automne précédent, suivies de chutes de neige boréales importantes en début d'hiver, ces phénomènes ayant alors affecté la circulation atmosphérique en inhibant la circulation de la masse d'air de ces régions^[6]. Les simulations issues des modèles climatiques montrent qu'il existe un « forçage cryosphérique boréal » qui influe sur la circulation atmosphérique régionale de la Chine orientale. Les auteurs de l'étude estiment que dans le contexte de réchauffement actuel de l'arctique, les événements de smogs hivernaux extrêmes pourraient se multiplier en Chine, ce qui devrait inciter à fortement réduire les émissions de gaz à effet de serre^[6].
Une autre étude avait aussi pointé un effet secondaire d'une autre anomalie climatique (perturbation de l'Oscillation quasi biennale) qui semble elle aussi induite par le dérèglement climatique planétaire^[7] et qui pourrait induire des hivers plus humides avec brouillards plus denses et persistants en Europe de l'Ouest selon une première modélisation, encore à confirmer^[8].

Smog photochimique

Le smog photochimique est un type de smog dont la cause principale est l'élévation de la concentration en ozone troposphérique, principalement en milieu urbain et en été^[9]. L'origine de cette pollution provient essentiellement du trafic par l'émission de dioxyde d'azote, des composés organiques volatils, en présence de rayonnement solaire^[10]. Les réactions chimiques impliquées dans le phénomène font notamment intervenir la photolyse, d'où l’appellation de smog "photochimique".

Les réactions qui participent à la formation d'ozone troposphérique sont les suivantes^[11]^,^[12] :

${\ce {NO2 ->[{hv}] NO + O^{(3p)}}}$

Où le dioxyde d'azote est photolysé pour former du monoxyde d'azote ainsi qu'un oxygène triplet. Cette réaction se produit en journée où la longueur d'onde du rayonnement impliqué est inférieure à 420 nm ^[12].

Une seconde réaction se produit également en journée :

${\ce {O^{(3P)}+ O2 + M -> O3 + M}}$

Cette dernière est à l'origine de la production d'ozone. L'augmentation de la concentration en ozone dans la troposphère peut ainsi principalement être constatée entre 11h et 16h en milieu urbain et en été.

Pendant la nuit, il se produit la réaction suivante :

${\ce {O3 + NO -> NO2 + O2}}$

La concentration en ozone diminue ainsi la nuit. Cet équilibre est perturbé par l'émission de composés organiques volatils^[13], précurseurs de la formation d'ozone.

L'une des solutions envisagée pour lutter contre le smog photochimique est de réduire l'émission de composés organiques volatils par la diminution de la vitesse des véhicules ou la réduction de la densité du trafic.

Notes et références

↑ ^{a b et c} « smog », Grand Dictionnaire terminologique, Office québécois de la langue française, 2005 (consulté le 20 décembre 2022).
↑ UK air pollution
↑ Gilles-Laurent Rayssac, Dominique Bourg, Le Développement durable. Maintenant ou jamais, éd. Gallimard, coll. « Découverte », 2007 (ISBN 978-2-07-033721-7).
↑ [PDF] « Smog hivernal – PM10 »^{(Archive.org • Wikiwix • Archive.is • Google • Que faire ?)}, document de la DTAP (Suisse).
↑ Le smog, article d'Environnement Canada.
↑ ^{a b et c} Yufei Zou, Yuhang Wang, Yuzhong Zhang & Ja-Ho Koo† (2017), Arctic sea ice, Eurasia snow, and extreme winter haze in China ; Science Advances; 15 mars 2017: Vol.3, n°3, e1602751 DOI: 10.1126/sciadv.1602751 (résumé)
↑ Newman P.A & al. (2016) The anomalous change in the QBO in 2015–2016 ; Geophysical Research Letters (29 aout 2016) https://dx.doi.org/10.1002/2016GL070373 (résumé)
↑ Matson B (2016) Unprecedented disruption to atmosphere's pacemaker foretells wet winter for Europe ; News publiée par le journal Science le 2016-09-08, consultée 2016-09-10
↑ G. C. Tiao, G. E. P. Box et W. J. Hamming, « Analysis of Los Angeles Photochemical Smog Data: A Statistical Overview », Journal of the Air Pollution Control Association, vol. 25, n^o 3,‎ 1^er mars 1975, p. 260–268 (ISSN 0002-2470, DOI 10.1080/00022470.1975.10470082, lire en ligne, consulté le 30 décembre 2017)
↑ B.-N. Zhang et N.T. Kim Oanh, « Photochemical smog pollution in the Bangkok Metropolitan Region of Thailand in relation to O3 precursor concentrations and meteorological conditions », Atmospheric Environment, vol. 36, n^o 26,‎ 2002, p. 4211–4222 (DOI 10.1016/s1352-2310(02)00348-5, lire en ligne, consulté le 30 décembre 2017)
↑ Gary Z. Whitten, Henry. Hogo et James P. Killus, « The carbon-bond mechanism: a condensed kinetic mechanism for photochemical smog », Environmental Science & Technology, vol. 14, n^o 6,‎ 1^er juin 1980, p. 690–700 (ISSN 0013-936X, DOI 10.1021/es60166a008, lire en ligne, consulté le 30 décembre 2017)
↑ ^{a et b} Bliefert, Claus. (trad. de l'allemand), Chimie de l'environnement : air, eau, sols, déchets, Bruxelles/Paris, De Boeck, 2009, 478 p. (ISBN 978-2-8041-5945-0, OCLC 377987637, lire en ligne)
↑ William P.L. Carter, John A. Pierce, Dongmin Luo et Irina L. Malkina, « Environmental chamber study of maximum incremental reactivities of volatile organic compounds », Atmospheric Environment, vol. 29, n^o 18,‎ 1995, p. 2499–2511 (DOI 10.1016/1352-2310(95)00149-s, lire en ligne, consulté le 30 décembre 2017)

Voir aussi

Articles connexes

Bibliographie

Meteorology Today, An Introduction to Weather, Climate, and the Environment, Fifth Edition, C. Donal Ahrens, West Publishing Company (en), (ISBN 0-314-02779-3)