Formation de l'ozone dans la troposphère

La présence de l'ozone dans la troposphère a d'abord été attribuée à des transferts dynamiques d'ozone stratoshérique. En fait, il semble que seulement 10% de l'ozone troposphérique provienne de la stratosphère. Les 90% restants se forment à proximité du sol, et les oxydes d'azote, le monoxyde de carbone ainsi que le radical OH jouent un rôle important dans le processus de formation.

Les oxydes d'azote NO et NO2  résultent de la combinaison de l'oxygène et de l'azote, éléments très répandus dans la troposphère ; les réactions qui conduisent à ces oxydes d'azote sont d'origine naturelle (orages, incendies de forêts...) ou induites par les activités humaines (combustion des hydrocarbures, pour le transport ou le chauffage...) La photodissociation du dioxyde d'azote à des longueurs d'onde comprises entre 280 et 430 nm constitue une source possible d'ozone : NO2 ->  NO + O (en présence de rayonnement solaire de courte longueur d'onde), puis O + O2 ->  O3 (en présence d'autres oxydants, sinon, NO2 se reforme : NO + O3 -> NO2 + O2)

Le monoxyde de carbone CO, qui résulte  pour une large part des activités humaines (combustion des hydrocarbures...) , en présence du radical OH, apporte  la contribution nécessaire à la formation d'ozone. Les processus dans leur ensemble sont très compliqués. Si l'atmosphère contient assez d'oxydes d'azote, on peut grossièrement schématiser la production d'ozone par l'équation de réaction suivante :                      CO + 2 O2 -> CO2 + O3,        avec NO et NO2 comme catalyseurs.

On voit que les sites de forte activité industrielle et de circulation automobile intense, où la production d'oxydes d'azote et d'oxydes de carbone est importante, sont propices à la formation de l'ozone. Ceci est accentué lorsque des conditions anticycloniques persistent durant plusieurs jours, car la stabilité de la masse d'air empêche toute dispersion des polluants. Au début du mois de mars 1997, une semaine de beau temps stable a suffi pour générer des niveaux de pollution très importants sur l'Ile de France, obligeant le gouvernement à prendre des mesures spécifiques pour la circulation automobile. Au mois d'août de la même année, un épisode de pollution par l'ozone s'est manifesté du 8 au 24 août.

Depuis cette époque, ce phénomène de pollution s'est représenté de nombreuses fois, tout particulièrement dans les grandes villes (Paris, Lyon, Marseille) au cours de la canicule de 2003. Comme différents polluants (et pas seulement l'ozone) sont susceptibles d'affecter les activités humaines, Airparif exprime la qualité de l'air par un indice, l'indice "Atmo".

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Ci-dessus : statistiques de l'indice Atmo en Ile de France en 2003  : du vert au  rouge, de la très bonne à la  très mauvaise qualité de l'air(Copyright Airparif).

D'une manière générale, la concentration d'ozone a tendance à augmenter dans la troposphère, et pas seulement dans les zones urbanisées, car la déforestation tropicale a dans ce domaine les mêmes effets que la circulation automobile. Des observations réalisées à l'observatoire du pic du Midi de Bigorre, dans les Hautes Pyrénées, montrent qu'au début du siècle la concentration en ozone y était de 10 ppbv (10 parties par milliard, en volume), alors qu'elle atteint maintenant 50 ppbv. Ces résultats sont assez représentatifs de l'évolution qui a eu lieu au cours de cette période dans l'hémisphère nord. 

 

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