PARTICULES ATMOSPHÉRIQUES

L’atmosphère est composée non seulement de gaz – dont les plus importants sont de loin l’azote et l’oxygène – mais également de particules solides et liquides en suspension dans l’air. Celles-ci, de composition chimique et de taille variées, contribuent de façon importante à la pollution atmosphérique observée dans différentes régions du monde. À ce titre, les particules sont très étudiées depuis quelques années afin de mieux comprendre le rôle qu’elles jouent sur l’environnement et dans l’évolution du climat. Certaines d’entre elles, les plus petites – moins de 10 micromètres (µm) –, sont couramment appelées particules fines et ont des effets nocifs spécifiques sur la santé humaine. Même si un grand nombre de particules est d’origine naturelle, la majorité des particules fines est issue d’activités humaines, comme le trafic automobile, le chauffage résidentiel ou encore les activités agricoles et industrielles. Dans les grandes villes, ces particules fines, responsables d’une mauvaise qualité de l’air, font l’objet d’une surveillance quotidienne et des mesures de restriction (circulation différenciée, suspension des activités industrielles très émettrices...) sont régulièrement prises en cas de dépassement du seuil d’alerte qui est de 80 microgrammes par mètre cube (µg/m³) en moyenne pour vingt-quatre heures.

Différentes catégories de particules

Les particules atmosphériques correspondent à l’ensemble des particules qui peuvent rester en suspension dans l’atmosphère et voyager sur des distances plus ou moins longues. On utilise également la notion d’aérosol atmosphérique pour définir l’ensemble des particules solides et (ou) liquides en suspension dans l’atmosphère. Ce terme intègre non seulement les particules, mais également la phase gazeuse qui les entoure et avec laquelle elles sont en interaction permanente. Toutefois, par abus de langage, le terme « aérosols atmosphériques » est souvent synonyme de particules solides.

La taille des particules de l’atmosphère varie d’environ 0,003 micromètre – soit 3 nanomètres (nm) – à 50 micromètres. Pour comparaison, rappelons que le diamètre moyen d’un cheveu est de l’ordre de 70 µm. La limite inférieure de cet intervalle ne peut être définie avec précision dans la mesure où il est difficile de déterminer la taille à partir de laquelle un agrégat de molécules peut être considéré comme une particule. Quant à la limite supérieure, elle correspond à des particules qui ne sont pas assez légères pour rester en suspension dans l’atmosphère (cas des grains de sable, des pollens visibles à l’œil nu…). Les particules atmosphériques ayant des formes très variées, leur taille est définie à partir de leur « diamètre aérodynamique ». Celui-ci correspond au diamètre moyen d’une sphère qui posséderait une vitesse de chute équivalente à celle de la particule.

Les particules font l’objet de différentes classifications en fonction du critère retenu (taille, processus de formation, composition chimique…). Les deux classifications les plus couramment utilisées sont celles qui sont fondées sur la taille et sur les processus de formation. Si l’on tient compte de la taille des particules, on distingue généralement trois classes ou modes.

Le mode nucléation correspond aux plus petites particules (entre 0,003 et 0,1 µm). Celles-ci se forment au sein même de l’atmosphère, généralement par condensation de gaz. Le mode accumulation regroupe les particules de taille allant de 0,1 à 1 µm. Elles correspondent aux particules du mode nucléation qui ont coagulé les unes sur les autres pour former des particules plus imposantes et à la surface desquelles les gaz peu volatils peuvent condenser (c’est-à-dire passer à l’état liquide ou solide) et ainsi faire encore grossir ces particules. Ces deux premières catégories de taille[...]