Comment la pollution atmosphérique affecte le biote, y compris l'homme?
La pollution atmosphérique affecte le biote, y compris l'homme!
Une fois injectés dans l'atmosphère, les polluants entrent dans les cycles biogéochimiques par différentes voies. L'air au-dessus de nombreuses villes peut assimiler et disperser de grandes quantités de polluants gazeux et de particules fines, à condition que l'air puisse se déplacer et se disperser.
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Mais si les masses d'air au-dessus des villes deviennent stagnantes, les polluants s'accumulent rapidement et détériorent la qualité de l'air, ce qui provoque de nombreuses maladies respiratoires chez l'homme et d'autres animaux. Les polluants atmosphériques s'accumulent également lors d'inversions de température, lorsque des couches d'air plus fraîches à la surface sont piégées sous les couches supérieures chaudes.
Dans ces situations, les couches supérieures d’air chaud empêchent l’élévation verticale et la dispersion des polluants retenus près du sol. Les inversions de température se produisent généralement dans les villes entourées de montagnes ou bordées de montagnes sous le vent.
En outre, une partie des polluants atmosphériques atteint les terres sous forme de retombées sèches; il peut ensuite entrer dans divers cycles de nutriments et chaînes alimentaires à travers l'eau et le sol. D'autres contaminants de l'air réagissent chimiquement ou photochimiquement entre eux et produisent des polluants secondaires tels que l'acide sulfurique, l'ozone et le nitrate de peroxyacétyle ou PAN.
Les aérosols et autres formes de particules fines agissent comme des noyaux de condensation, dans lesquels les vapeurs d’eau présentes dans l’air, s’entourent rapidement pour former des gouttelettes de brouillard ou de pluie.
En outre, différents polluants atmosphériques ont des effets néfastes sur la flore, la faune et le climat d'une région donnée. Certains des polluants atmosphériques courants et leurs effets spécifiques sur l'homme, la végétation, le climat, etc., ont été examinés comme suit:
A. Effets pathologiques généraux de la pollution atmosphérique:
Une pollution atmosphérique grave affecte la santé humaine et provoque de nombreuses maladies mortelles. Par exemple, des maladies pulmonaires surviennent chez les travailleurs exposés à des risques professionnels, tels que la maladie du poumon noir chez les mineurs de charbon qui ont inhalé la poussière des mines pendant de nombreuses années; ou asbestose chez les tuyauteurs et les ouvriers en isolation exposés aux fibres d'amiante en suspension dans l'air.
Comme indiqué dans le tableau 25T, divers polluants atmosphériques sont à l’origine de nombreuses maladies humaines telles que l’emphysème, la bronchite chronique, les allergies au pollen, le cancer du poumon, en particulier chez les citadins. Mountain et al. (1968) ont signalé qu'à New York, la pollution de l'air par les particules et le monoxyde de carbone provoquait des problèmes respiratoires chez les enfants de moins de 8 ans.
Becker et al. (1968) ont étudié le fait que, dans de nombreuses villes américaines situées le long du littoral oriental, les bronchites, la toux, les maux de gorge, les sifflements, les irritations des yeux et les problèmes de santé généraux étaient de plus en plus fréquents lorsque la pollution atmosphérique augmentait.
Certains des polluants atmosphériques importants qui causent directement ou indirectement des pertes économiques aux hommes sont les suivants:
1. Dioxyde de soufre:
Le dioxyde de soufre ou SO 2 est l’un des polluants atmosphériques gazeux courants dont on sait qu’ils sont nocifs pour la santé humaine. Il provient principalement de la combustion du charbon et du pétrole et, en général, il irrite l'épithélium des voies respiratoires et entrave la respiration. Le SO 2 entraîne également une augmentation du nombre de toux, de pharyngite, d'irritation des yeux et de maux de tête chez l'homme.
En cas de grave pollution par le SO 2, on constate une augmentation du taux de mortalité et de l'asthme bronchique qui, dans le passé, a provoqué des catastrophes telles que la vallée de la Meuse en Belgique en 1930; Donora, en 1938; Londres, en 1952; et New York et Tokyo dans les années 1960 (voir Southwick, 1976).
De plus, dans l’atmosphère, le SO 2 ne reste pas longtemps à l’état gazeux, mais réagit très vite avec l’humidité pour former de l’acide sulfurique ou de l’H 2 SO 4 . L'acide sulfurique provoque de nombreuses maladies respiratoires chez l'homme et provoque également des précipitations acides sur certaines parties de la terre.
En Scandinavie, sous le vent des centres industriels britanniques et de la vallée de la Ruhr, l’acidité des précipitations a été multipliée par 200 depuis 1966, avec des valeurs de pH aussi faibles que 2 8 (Oden et Ahl, 1970).
Ces eaux de pluie acides ont augmenté l'acidité des cours d'eau scandinaves, nuisant à la reproduction du saumon et détruisant les pistes de saumon. Il a réduit la croissance de la forêt et augmenté la quantité de calcium et d'autres nutriments lessivés du sol agricole.
Les plantes exposées au soufre atmosphérique sont blessées ou tuées sur le coup. L'exposition des plantes à une faible pollution par le SO 2 peut entraîner des lésions aiguës et chroniques. Les dommages aux plantes sont causés en grande partie par des aérosols acides lors de périodes de brouillard, de pluies légères ou de périodes de forte humidité relative et de températures modérées. Les pins sont plus sensibles que les arbres à feuilles larges et réagissent par une défoliation partielle et une croissance réduite.
2. monoxyde de carbone:
Un autre polluant atmosphérique gazeux important préjudiciable à la santé humaine est le monoxyde de carbone ou CO. Il est principalement rejeté par les moteurs à essence et par la combustion du charbon. Le monoxyde de carbone se combine à l'hémoglobine du sang humain pour former de la carboxyhémoglobine, qui nuit au transport de l'oxygène.
La fonction du système nerveux peut être affectée à des taux de 2 à 5% de carboxyhémoglobine qui se produisent après avoir respiré de l'air avec seulement 30 ppm de monoxyde de carbone (Bodkin, 1974). Le problème est considérablement aggravé par le tabagisme.
Les symptômes d’une intoxication à faible concentration de CO sont une réduction du temps de réaction, une déficience psychomotrice, des maux de tête, des vertiges et de la lassitude. Aux stades plus avancés, il se produit des nausées, des bourdonnements dans les oreilles, des palpitations cardiaques, une pression dans la poitrine et une respiration difficile.
3. Oxydes d’azote et smog photochimique:
Les oxydes d'azote sont les polluants atmosphériques gazeux les plus importants résultant de la combustion de combustibles fossiles dans les automobiles et les centrales électriques. Le type de polluant atmosphérique azoté le plus courant est l'oxyde d'azote ou NO 2 . Dans l'atmosphère, le dioxyde d'azote est réduit par la lumière ultraviolette en monoxyde d'azote et en oxygène atomique:
NO 2 → NO + O
L'oxygène atomique réagit avec l'oxygène pour former de l'ozone:
O 2 + O → O 3
L'ozone réagit avec le monoxyde d'azote pour former du dioxyde d'azote et de l'oxygène, clôturant ainsi le cycle:
NO + O 3 → NO 2 + O 2
Parfois, en présence de lumière solaire, l'oxygène atomique issu de la réduction photochimique du NO 2 réagit également avec un certain nombre d'hydrocarbures réactifs (tels que le méthane, l'éthane, le toluène, etc., tous ces produits étant issus de la combustion de combustibles fossiles ou directement d'installations ) pour former des intermédiaires réactifs appelés radicaux.
Ces radicaux participent ensuite à une série de réactions pour former encore plus de radicaux qui se combinent avec l'oxygène, les hydrocarbures et le NO 2 . En conséquence, le dioxyde d'azote est régénéré, l'oxyde nitrique disparaît, l'ozone s'accumule et un certain nombre de polluants secondaires se forment, tels que le formaldéhyde, l'aldéhyde et le nitrate de peroxyacétyle ou PAN (C 2 H 3 O 5 N). Tous ces éléments forment collectivement le smog photochimique.
L'oxyde d'azote et les polluants secondaires sont nocifs pour l'homme et les plantes. Le NO 2, un gaz piquant qui produit une brume brunâtre, provoque des irritations du nez et des yeux et un inconfort pulmonaire. Les faibles concentrations d'ozone irritent le nez et la gorge, tandis que des concentrations plus élevées provoquent une sécheresse de la gorge, des maux de tête et des difficultés à respirer.
L'ozone, le PAN et le dioxyde d'azote endommagent gravement de nombreuses formes de la vie végétale, détruisant les cellules des feuilles, endommageant les chloroplastes et interférant avec les processus métaboliques de la plante.
4. plomb:
Le plomb est injecté dans l'atmosphère principalement à partir des gaz d'échappement des véhicules à moteur et s'avère causer une pollution de l'environnement à long terme. L'essence automobile contient du plomb tétraéthyle [(CH 3 CH 2 ) 4 Pb] qui, lorsqu'il est brûlé, pénètre dans l'atmosphère. Dans les échantillons de précipitations et de sols des zones urbaines, de grandes concentrations de plomb ont été signalées.
Il a été constaté que les plantes en bordure de route et les souris des prés vivant le long des routes principales contenaient de fortes concentrations de plomb dans leurs tissus, ce qui a un effet sublétal sur la santé et la longévité de l'animal.
Les agents de la circulation et les autres personnes exposées pendant de longues périodes à une circulation dense ont des concentrations de plomb dans le sang supérieures à la moyenne. On estime que 30 à 50% du plomb inhalé est absorbé par l'organisme et que ces composés de plomb en suspension dans l'air sont responsables d'un empoisonnement au plomb.
En outre, l’utilisation de récipients doublés de plomb pour la cuisine et le stockage du vin entraînait une lourde charge de plomb dans les corps des citoyens romains. Certains ont attribué le déclin de l'empire romain à un empoisonnement chronique au plomb. En fait, l'analyse des os de citoyens romains a révélé de fortes concentrations de plomb (voir Kimball, 1975).
En outre, certaines peintures et certains mastic contiennent des composants majeurs du plomb et il existe des cas d'intoxication au plomb due à l'exposition professionnelle de peintres et également à des enfants qui, habituellement ou accidentellement, grignotaient des fissures et des pelures de vieilles peintures. Bien que 90 à 95% du plomb ingéré soit insoluble et soit rapidement éliminé, le reste pénètre dans le sang et les tissus, y compris les os. Des niveaux de plomb compris entre 20 et 40 µg pour 100 g de sang (0, 2 à 0, 4 ppm) sont considérés comme normaux et sans danger pour les citadins.
Les deux concentrations de plomb de 0, 8 ppm dans le sang humain adulte provoquent des symptômes manifestes tels que l'anémie, les maladies du rein et les convulsions. Cependant, chez les enfants, une concentration sanguine de 0, 6 ppm en plomb peut provoquer une intoxication par le plomb et la mort ultime.
Par exemple, de 1954 à 1967, 2018 enfants de la ville de New York ont été traités pour empoisonnement au plomb. De ce groupe, 128 sont décédés et de nombreux autres ont subi des dommages irréversibles au système nerveux central.
Enfin, l'accumulation de plomb dans les couches de neige de la calotte glaciaire du Groenland sur une période de 200 ans a fourni un exemple dramatique de pollution croissante avec le développement de l'industrie et des transports (Southwick, 1976).
5. pollution par la poussière:
On trouve que la poussière parcourt plusieurs milliers de kilomètres, à travers les déserts et les mers. Des particules de sable sahariennes en suspension dans l'air traversent la mer d'Arabie et atteignent l'Inde. Bien que les particules de poussière constituent un noyau pour la formation des nuages, elles peuvent être nuisibles pour certaines industries nécessitant un environnement propre et aseptique, comme l'industrie pharmaceutique et les usines de transformation alimentaire. Ils deviennent parfois des risques pour la santé car ils peuvent entraîner des maladies telles que l'asthme allergique, la bronchite, l'emphysème et même des poumons (Das et al., 1981).
Cependant, la pollution atmosphérique due à la poussière a été contrôlée par certaines plantes à feuilles persistantes, les herbes et les épiphytes comme les orchidées. Le laboratoire de recherche sur la pollution du College of Agriculture de l’Université de Calcutta a signalé que certaines usines avaient des capacités remarquables de filtrage de la poussière, de purification de l’air et de purification de l’air.
Dans l'une des études, il a été étudié que certaines plantes à feuilles simples, telles que le peepal (Ficus riligiosa), le pakur (Ficus infectoria), le banian (Ficus benghalensis), le teck (Tectona grandis), le sal (Shorea robusta), le Terminalia arjuna), le mât (Polyalthia longifolia), la mangue (Mangifera indica) -, etc., sont de meilleurs dépoussiéreurs que les plantes à feuilles composées telles que gul mohar (Poinclana regia), le tamarin (Tamarindus indica). Cassia fistula, neem (Azadirachta indica) (Das et al., 1981).
B. Certains effets divers de la pollution atmosphérique:
Outre ses effets pathologiques sur l’homme, la pollution de l’air provoque à l’homme les dommages suivants:
1. L'augmentation du voile au sol et de la pollution de l'air des dômes au-dessus des villes a gêné la vision des pilotes et est restée la principale cause d'accident d'avion.
2. Dans de nombreuses régions, la pollution atmosphérique a des conséquences dramatiques sur les cultures agricoles et les communautés de plantes naturelles. Il a été constaté que le smog et la pollution atmosphérique endommageaient spécifiquement les forêts de pins, les cultures de jardins potagers, les plantations d’agrumes, les champs d’oignons et de céleri ainsi que les grandes cultures d’alfa-alfa et de maïs sucré. Turk et al., 1974, ont estimé aux États-Unis une perte annuelle d'un milliard de dollars due à la destruction de la végétation par la pollution atmosphérique.
3. Les animaux d'élevage ont été endommagés, en particulier par la pollution atmosphérique par le fluorure et l'arsenic. Les composés fluorés excessifs ayant contaminé le fourrage par les retombées ont parfois amené les bovins à développer une fluorose, une calcification anormale des os entraînant une boiterie (Turk et al., 1974).
4. La pollution atmosphérique a également des conséquences néfastes sur les bâtiments et autres objets fabriqués par l'homme. Lorsque l’humidité s’accumule dans l’air pollué, les oxydes de soufre, de carbone et d’azote forment un acide sulfurique, carbonique et nitrique faible, corrosif pour les métaux, la pierre, la peinture, le caoutchouc, les textiles et même certains plastiques.
Dans toute l'Europe et dans les grandes métropoles et villes indiennes telles qu'Agra, Delhi, Lucknow, Calcutta et Bombay, de nombreux édifices, monuments et trésors d'art célèbres se détériorent à un rythme alarmant en raison des effets érosifs de la pollution atmosphérique.
C. Effets de la pollution atmosphérique sur les conditions météorologiques, climatiques et atmosphériques:
À un niveau global, la pollution de l’air pose deux problèmes mondiaux: la contamination de la haute atmosphère et l’altération des conditions météorologiques et climatiques. En fait, la pollution et les concentrations de population ont une influence sur les conditions météorologiques locales, comme dans le phénomène bien connu des «îlots de chaleur» autour des villes. Étant donné que les régimes de précipitations locaux sont modifiés par la distribution et l'abondance des noyaux de particules dans la basse atmosphère (Brodine, 1973), les précipitations dans la ville et autour de celles-ci sont dues à la pollution atmosphérique (Thompson, 1975).
La pollution atmosphérique affecte également les conditions météorologiques au niveau continental ou mondial. Beaucoup de polluants gazeux et d'aérosols fins atteignent la haute atmosphère, où ils ont des effets fondamentaux sur la pénétration et l'absorption de la lumière solaire.
Brodine (1973) et certains autres biologistes de l'environnement modernes estiment que l'augmentation de la pollution par les particules pourrait réduire la quantité d'énergie solaire atteignant la surface de la Terre, réduisant ainsi le rayonnement solaire à la surface de la Terre et produisant un effet de refroidissement sur les climats du monde, ce qui pourrait finalement déclencher une nouvelle glace. âge. En fait, Thompson (1975) a signalé une diminution des températures annuelles moyennes dans les hémisphères nord et une augmentation de la calotte glaciaire polaire nord.
Effet de serre:
Le dioxyde de carbone est un constituant naturel de l’atmosphère, mais sa concentration dans l’air augmente à un rythme alarmant. Sous-produit de la combustion de combustibles fossiles, ce n'est pas nécessairement un polluant. Il produit des effets physiologiques indésirables uniquement à des niveaux très élevés.
On estime qu'environ la moitié des apports restent dans l'atmosphère et que l'autre moitié est éliminée par les océans et les plantes. L'augmentation de la quantité de CO 2 dans l'atmosphère augmente la température de la terre.
Les propriétés spectrales du CO 2 dans l’atmosphère sont telles qu’il a tendance à empêcher les rayons longs (rayonnement infrarouge) de la terre de s’échapper dans l’espace et de les renvoyer vers la terre. Ce dernier a une température élevée à la surface (Turk et al., 1974). Ce phénomène est appelé effet atmosphérique (Lee, 1974) ou effet de serre (voir Southwick, 1976, Smith, 1977).
Les effets simultanés de la pollution atmosphérique sur la Terre sur la climatisation et le chauffage ont accru la variabilité des conditions météorologiques dans le monde, ce qui peut constituer une grave menace pour la production alimentaire mondiale (Thompson, 1975). Récemment, certains écologistes ont essayé de corréler la pollution atmosphérique avec des sécheresses graves et prolongées, des pluies et des inondations plus abondantes, ainsi que des ouragans et des tornades plus graves (voir Southwick, 1976).
Peeling de l'ozone parapluie par CFM:
Certains composés fluorocarbonés appelés chlorofluorométhanes ou CFM ou «fréon» sont utilisés comme agents propulseurs dans des aérosols sous pression. Ils sont inertes dans les réactions chimiques et physiques normales, mais ils s'accumulent en plus grande quantité à haute altitude et dans la stratosphère, ces composés gazeux inertes (CFM) libèrent des atomes de chlore sous l'influence d'un rayonnement ultraviolet intense à ondes courtes.
Chaque atome de chaîne du chlore réagit alors avec plus de 1 000 000 molécules d’ozone, convertissant ainsi l’ozone en oxygène. La réduction de l'ozone stratosphérique permet une plus grande pénétration de la lumière ultraviolette, qui intensifie le rayonnement ultraviolet à la surface de la Terre.
Certains scientifiques tels qu'Ahmed (1975), Brodeur (1975) et Russell (1975) estiment que cette intensification du rayonnement entraînera une augmentation significative du cancer de la peau et aura finalement des effets mortels sur de nombreux organismes, y compris l'homme.
De nombreux écologistes considèrent également que la couche d'ozone protectrice de la stratosphère est mise en danger par les jets supersoniques, les SST. Les réacteurs des avions supersoniques volant à haute altitude libèrent de l'oxyde d'azote (NO x ), qui détruit de manière catalytique les molécules d'ozone (voir Southiwick, 1976).
