les pollutions issues de la consommation des produits énergétiques et de l’utilisation de la matière organique et inorganique dans l’industrie
Le contenue du chapitre.
Introduction
La plupart des facteurs qui causent la pollution sont d’origine humaine, et ils ont commencé à apparaître depuis que l’homme a inventé la machine et à l’utiliser dans tous les aspects de la vie. Ces facteurs ont augmenté de jour en jour avec l’augmentation du progrès scientifique de l’homme, et en raison de son adoption des méthodes industrielles et technologiques modernes.
- Quels sont les types de pollution, et quels sont les milieux concernés ?
- Quelles sont les répercussions des pollutions sur la santé, l’économie et l’environnement ?
- Comment protéger nos milieux naturels ?
I – La pollution de l’air
1 – L’effet de serre
La figure 1 présente un schéma qui illustre le mécanisme de l’effet de serre, et la figure 2 présente l’influence de l’augmentation du taux de CO2 dans l’atmosphère sur l’effet de serre.
Q-1 – Expliquez le mécanisme de l’effet de serre.
Q-2 – Analysez la figure 2, et déduisez l'impact des activités humaines sur l’effet de serre.
R-1 – L’effet de serre est un phénomène naturel qui permet à la Terre de retenir le rayonnement infrarouge (Chaleur) dans l’atmosphère et de maintenir une température adéquate à la vie sur la terre (15 °C en moyenne). Sans cela, la température de la Terre serait d’environ −18 °C.
L’effet de serre résulte de l’absorption de chaleur par les gaz dits à effet de serre (H₂O, CO2, Méthane…). En majeure partie, leur origine est naturelle, mais l’activité humaine provoque une augmentation considérable des gaz à effet de serre dans l’atmosphère.
R-2 – Avant l’année 1800, les teneurs en CO2 dans l’atmosphère ne dépassaient pas 280 ppm, et la température moyenne de la Terre ne dépassait pas les 13,8 °C. Depuis le début de l’ère industrielle (après 1800), la teneur en CO2 dans l’atmosphère a augmenté progressivement avec l’augmentation de la température moyenne de la Terre.
On déduit que la révolution industrielle a conduit à l’augmentation du taux du CO2 dans l’atmosphère, ce qui a conduit à l’augmentation de la température moyenne de la Terre.
L’augmentation incontrôlée de l’effet de serre pourrait provoquer une augmentation de la température du globe entraînant de fortes sécheresses (réchauffement climatique) et la fonte des glaciers puis l’élévation du niveau des mers.
Remarque : Les gaz à effet de serre peuvent provenir de :
- Sources naturelles : explosions volcaniques, incendies, êtres vivants. Ces sources contribuent faiblement dans l’émission des gaz à effet de serre).
- Activités humaines : activités industrielles (réfrigération, usines, carburants…), activités agricoles (élevages des animaux…), déchets ménagers.
2 – La destruction de la couche d’ozone
La figure 1 montre le suivi de l’évolution de la couche d’ozone au-dessus du pôle Sud, et la figure 2 montre le rôle et le mécanisme de la destruction de la couche d’ozone.
Q-1 – Définissez la couche d’ozone.
Q-2 – Analysez la figure 1.
Q-3 – Expliquez le mécanisme de la destruction de la couche d’ozone.
Q-4 – Quels sont les impacts de la destruction de la couche d’ozone.
R-1 – La couche d’ozone est la partie de l’atmosphère située entre 10 km et 50 km d’altitude (stratosphère). L’ozone de la stratosphère absorbe la plupart des rayons ultraviolets néfastes pour les êtres vivants.
R-2 – On observe que l’épaisseur de la couche d’ozone diminue progressivement au fil des années, surtout au-dessus du pôle Sud.
R-3 – La destruction de la couche d’ozone est due essentiellement à l’élément chlore (Cl) qui se trouve en abondance dans des composés riches en chlore comme le CFC :
- Un atome de chlore est séparé de la molécule du CFC par le rayonnement UV.
- Le chlore détruit la molécule d’ozone selon la réaction suivante : Cl + O₃ → ClO + O2.
Remarque :
- La reconstitution du chlore se fait selon la réaction suivante : ClO + O → Cl + O2.
- La formation de la molécule d’ozone est stimulée par les UV selon la réaction : O2 + 1/2O2 → O₃.
R-4 – La dégradation de la couche d’ozone engendre une augmentation des rayons ultraviolets qui vont atteindre la terre, ces rayons sont nocifs pour tous les êtres vivants sur terre.
L’exposition au rayonnement ultraviolet peut provoquer plusieurs types de cancer de la peau chez l’homme, ils sont aussi dangereux sur les yeux et ils peuvent affaiblir la réponse du système immunitaire.
3 – Les pluies acides
La figure suivante montre le mécanisme de la formation des pluies acides.
Q-1 – Définissez les pluies acides et décrivez le mécanisme de la formation des pluies acides.
Q-2 – Citez l’impact des pluies acides sur l’environnement.
R-1 – Les pluies acides sont toutes formes de précipitations anormalement acides. Les pluies acides résultent essentiellement de la pollution de l’air par le dioxyde de soufre (SO2) produit par l’usage de combustibles fossiles riches en soufre, ainsi que des oxydes d’azote (NOx) qui se forment lors de toute combustion dans l’atmosphère.
Ces polluants réagissent dans l’atmosphère avec l’eau pour former respectivement de l’acide sulfurique H2SO4 et de l’acide nitrique HNO3.
R-2 – L’acidification des précipitations a des conséquences néfastes sur les végétaux. Elle entraîne également l’acidification des sols, de certaines eaux douces et marines, ainsi les pluies acides peuvent modifier les équilibres écologiques.
II – Pollution de l’eau
1 – Pollution des eaux douces
Le tableau suivant montre les principales sources de la pollution des eaux douces.
La pollution d’origine domestique | Les eaux résiduaires urbaines contiennent les résidus collectifs de la vie quotidienne et leur volume est en augmentation continue. |
La pollution d’origine industrielle | Elle constitue la principale source de pollution des eaux par des polluants organiques et minéraux (potassium, sulfate, manganèse…), des métaux lourds très toxiques et l’eau chaude de refroidissement des installations industrielles. |
La pollution d’origine agricole | Elle provient essentiellement des insecticides, des engrais (Nitrate et phosphate causant le phénomène d’eutrophisation), et de résidus d’origine animale. |
Q – Définissez la pollution des eaux douces, et déterminez les principales sources de cette pollution.
R – La pollution de l’eau correspond aux changements de ses caractéristiques physiques, chimiques ou biologiques. Elle se manifeste aussi par les déversements de substances solides, liquides ou gazeuses, susceptibles de nuire à la qualité de l’eau et à la santé.
Les principales sources de pollution des eaux douces de surface et souterraine sont :
- La pollution d’origine domestique.
- La pollution d’origine industrielle.
- La pollution d’origine agricole.
2 – Pollution des eaux marines
La figure suivante montre les aspects de la pollution des eaux marines.
Q – À partir de la figure, déterminez les sources de la pollution des eaux marines et l’impact de cette pollution sur l’environnement.
R – Les mers et les océans reçoivent les déchets des agglomérations citadines et des unités industrielles situés sur le littoral. Elles reçoivent aussi les huiles de vidange rejetées par les navires transportant le pétrole ou les navires ordinaires.
Cette pollution :
- Conduit à l’accumulation des polluants dans les chaînes alimentaires.
- Réduit la qualité d’eau et ainsi réduit l’activité biologique normale.
- Favorise le développement des micro-organismes pathogènes.
Remarque : Les accidents des navires pétroliers constituent une source grave de pollution pour les eaux marines. En effet, dans plusieurs cas, des milliers de tonnes de pétrole se déversent dans les mers et les océans, provoquant la mort des poissons, des algues et autres organismes marins. Ce qui constitue de véritables catastrophes écologiques.
III – La pollution du sol
Le sol est un support pour diverses activités humaines, et il constitue un élément important dans les écosystèmes. Il subit les effets négatifs dus à certaines activités.
La figure suivante montre quelques sources de la pollution du sol.
Q – Déterminez les sources de pollution du sol et leurs impacts.
R – Les sources de pollution du sol et leurs impacts :
- La pollution agricole.
Dans le domaine agricole, les engrais sont utilisés pour augmenter la production et les pesticides sont utilisés pour lutter contre les organismes nuisibles. Les engrais qui ne sont pas absorbés par les plantes persistent dans le sol et deviennent une source de pollution. À forte dose, les pesticides deviennent toxiques pour les plantes et les animaux. En plus de la pollution du sol, ces substances vont vite s’infiltrer dans les eaux de surface et les eaux souterraines.
- La pollution industrielle.
Les gaz rejetés dans l’atmosphère par les activités industrielles provoquent les pluies acides. Le sol reçoit des millions de tonnes d’oxydes, de soufre et d’azote issus de ces pluies. Ce qui provoque l’augmentation de l’acidité du sol, la mort de plusieurs micro-organismes du sol…
- La pollution par les eaux usées (domestique).
L’infiltration des eaux de l’assainissement liquide, ainsi que le rejet anarchique des ordures, provoquent une grande pollution au niveau du sol qui devient aussi riche en micro-organismes pathogènes. À partir du sol, les éléments polluants vont atteindre la nappe phréatique (les eaux souterraines).
- La pollution par les éléments radioactifs.
Les éléments radioactifs issus des accidents de centrales nucléaires reviennent au sol à travers les pluies. Ces éléments radioactifs s’accumulent à travers les chaînes alimentaires et provoquent des perturbations graves au niveau des êtres vivants.
VI – Impacts des pollutions sur la santé, l’économie et l’environnement
1 – Impacts de la pollution sur la santé
Le tableau suivant montre les effets de quelques polluants sur la santé.
Polluants | Effets sur la santé |
Dioxyde de soufre (SO₂) | Inflammation de l’appareil respiratoire, toux, crises d’asthme… |
Monoxyde de carbone (CO) | Affecte le système nerveux central, cause des troubles cardiovasculaires et le cancer |
Dioxine | Malformations congénitales, toxicité fœtale, altérations du développement de l’enfant, troubles endocriniens… Augmentation de risque de pathologies cancéreuses. |
Les particules fines | Maladies cardiovasculaires et respiratoires, cancers pulmonaires. |
Les métaux lourds | Plomb : troubles du comportement, pertes de la mémoire, hypertension artérielle… Nickel : inflammation des voies respiratoires, éruptions cutanées, asthme et bronchite chronique. Mercure : troubles digestifs, insuffisance rénal, troubles de la vision. L’arsenic : infertilité, altération de l’ADN, atteinte du foie. |
Q – À partir du tableau, déterminer l’impact des polluants sur la santé.
R – La pollution peut avoir divers effets à court et à long terme sur la santé. La pollution de l’air en milieu urbain accroît le risque de maladies respiratoires aiguës (pneumonie par exemple) et chroniques (cancer du poumon par exemple) ainsi que de maladies cardio-vasculaires.
Des effets plus graves sur la santé sont observés chez les personnes déjà malades et les populations plus vulnérables comme les enfants et les personnes âgées.
2 – Impacts de la pollution sur l’environnement
La figure suivante montre un exemple de la dégradation des milieux naturels à cause de la pollution.
Q – Définissez le phénomène présenté par la figure.
R – L’eutrophisation est un phénomène qui se manifeste par la formation d’une couche verte, d’algues et de plantes aquatiques, à la surface de l’eau. C’est une pollution des eaux par les rejets domestiques (Matière organique) et par des engrais agricoles (phosphore et azote).
L’eutrophisation se fait selon les étapes suivantes :
- L’arrivée des eaux polluées par l’azote et le phosphore aux eaux naturelles.
- L’azote et le phosphore augmentent la croissance des plantes aquatiques.
- La prolifération des plantes et algues continue, conduisant à la formation d’une couche végétale dense empêchant la pénétration des rayons lumineux et entraînant l’arrêt de la photosynthèse, avec réduction d’O₂ dissous. La décomposition anaérobie et la prolifération bactérienne enrichissent l’eau en gaz toxiques.
- Ce phénomène est l’une des causes de la dégradation des écosystèmes aquatiques par manque d’O₂, et en présence de ces gaz toxiques, la vie animale devient impossible, ce qui provoque la mort de la faune.
Bilan : Suite aux actions humaines, les milieux naturels sont modifiés et parfois dégradés. L’altération d’un des paramètres du milieu peut provoquer une perturbation générale de tout l’équilibre naturel.
3 – Impact sur l’économie
La pollution dans tous ses aspects, atmosphérique, hydrique et édaphique (sol), est accompagnée d’impacts négatifs sur l’économie :
- Perte des jours de travail.
- Coût des soins médicaux.
- Coût de traitement des déchets et des eaux usées.
- Diminution de la productivité agricole…
Les pertes engendrées par la pollution s’élèvent à plusieurs milliards de dollars par an. Une bonne partie de ce budget est alloué à la réparation des impacts de la pollution sur l’environnement.
V – Utilisation des énergies renouvelables
La figure suivante montre les principaux types d’énergies renouvelables.
Q – Décrivez les principaux types d’énergies renouvelables.
R – Les principaux types d’énergies renouvelables sont :
1 – L’énergie solaire
Permet de fabriquer de l’électricité et de la chaleur, grâce à la lumière du soleil captée par des panneaux solaires, dont on distingue deux types :
- Les panneaux solaires thermiques : Ces panneaux convertissent la lumière en chaleur. Ils sont souvent utilisés dans des installations domestiques où ils sont reliés à un chauffe-eau.
- Les panneaux solaires photovoltaïques : Plus complexes avec leurs composants électroniques et cellules photovoltaïques en silicium. Ils transforment la lumière du Soleil directement en électricité.
2 – L’énergie éolienne
C’est l’énergie cinétique véhiculée par le vent. Le principe de fonctionnement consiste à exploiter la force des vents pour faire tourner les palettes de l’éolienne, créant une énergie mécanique convertie, au moyen d’un générateur, en électricité directement utilisable.
3 – L’énergie hydraulique
C’est l’énergie potentielle emmagasinée par une masse d’eau. Le principe de conversion consiste à exploiter la force motrice de l’eau dans les barrages, comme énergie cinétique, qui par un alternateur est transformée en énergie électrique.
4 – Les biocarburants
Contrairement aux carburants issus des sources fossiles, les biocarburants sont extraits à partir de la matière organique végétale fraîche. Les biocarburants tels le bio-méthane ou le bioéthanol sont peu polluants (faible production de G.E.S).
5 – L’énergie géothermique
C’est une énergie due à la chaleur des couches géologiques de la croûte terrestre. L’installation de canalisations permet la circulation d’eau vers la profondeur, l’eau en s’échauffant s’évapore. La vapeur d’eau, récupérée en surface, fait tourner des turbines produisant de l’électricité.