Pôle 1 : approche polysémique de l`air (presque fini)

AIR, l’EXPO QUI INSPIRE !
Pôle 1 : approche polysémique de l’air (presque fini)
L’air est inodore et incolore, transparent et intangible. Mais l’air ce n’est pas le vide. C’est l’oxygène que l’on
respire, l’atmosphère qui évolue avec le temps qu’il fait, le vent qui emmêle nos cheveux ou encore le gaz à
effet de serre qui impacte le climat. L’air, c’est quoi pour toi ?
Polysémique : tous les sens donnés au mot air
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Représentation : Comment représenter l’air ?
L’air a plusieurs sens, plusieurs histoires, plusieurs légendes. L’air est changeant, imprévisible, partout et
invisible. Les multiples expressions françaises autour de l’air nous aident à nous rendre compte de la polysémie
de l’air. Pour (se) représenter l’air, on se concentre sur ses effets. Son invisibilité titille notre imagination.
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Pourquoi sans air pas de musique ?
L’air n’est pas le vide. C’est un fluide à travers lequel se déplacent plein de chose, à commencer par le son.
En effet, le son est une onde, il a donc besoin d’un support pour se propager. Lorsqu’ un son se produit dans
l’air, il crée un mouvement une vibration des particules de l’air. Ces dernières vont alors “se pousser” les unes
les autres pour étendre l’onde.
Ainsi s’il n’y avait pas d’air, les ondes sonores ne parviendraient pas jusqu’à nos oreilles, on ne pourrait pas
entendre la musique.
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Pourquoi sans air pas d’odeur ?
L’air n’est toujours pas le vide ! Il est composé de gaz mais aussi d’une multitude de particules volatiles qui
flottent et volent dans l’air. Parmi ces particules on trouve les molécules odorantes. Ce sont des molécules
volatiles qui, lorsqu‘elles entrent en contact avec les récepteurs de notre nez, déclenche notre système olfactif.
Sans l’air, ces molécules ne voyageraient pas jusqu’à notre nez, on ne sentirait aucune odeur.
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Pôle 2 : les propriétés physiques de l’air
Pôle 3 : l’air et la vie
L'homme peut vivre quelques jours sans boire et sans manger, mais seulement quelques minutes sans respirer
! L'absorption d'oxygène permet aux êtres vivants de produire de l'énergie, suivant des processus complexes
qui varient selon l'organisme considéré.
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Tous les êtres vivants respirent-ils ?
Oui, ce phénomène est présent chez tous les êtres vivants, bactéries, archéobactéries, plantes et animaux. La
plupart pratiquent la respiration aérobie : ils absorbent de l'oxygène O2 et rejettent du dioxyde de carbone
CO2. Avant de comprendre cela, quel chemin parcouru ! Au IIe siècle, le médecin grec Galien pressentait qu'un
être vivant puisait dans l'air un « principe », qui lui servait à former des composés vitaux. Au XVIe siècle, inspiré
de ses travaux, l'anatomiste bruxellois André Vésale montra que le renouvellement de l'air dans les poumons
était vital. Un siècle plus tard, le physicien Robert Boyle prouva que les animaux placés dans une enceinte à très
basses pressions mouraient. Puis au XVIIIe siècle, Antoine Lavoisier nomma oxygène la fraction « vitale » de
l'air et affirma que les gaz échangés lors de la respiration étaient de l'oxygène et de « l'air fixé » gaz carbonique.
Avec Pierre-Simon Laplace, il réalisa les premières mesures de ces échanges chez des animaux. Leur méthode,
dite de confinement, consistait à placer un petit animal dans une enceinte étanche de volume interne connu et
à analyser l'air en fin d'expérience, afin de déterminer la quantité d'oxygène consommé. Des mesures plus
précises ont ensuite montré que l'air inspiré contient 21 % d'O2 et 0,03 % de CO2, tandis que l'air expiré, chez
les mammifères, contient 16 % d'O2 et 5 % de CO2. La concentration de l'azote 78 % de l'air et des autres gaz
n'est pas modifiée par la respiration. Ces échanges gazeux entre un organisme et son milieu sont appelés
respiration « externe ». L'oxygène ainsi puisé est utilisé comme comburant * par les cellules, au cours des
réactions chimiques qui leur permettent de produire de l'énergie sous forme d'ATP *. Chez les organismes
eucaryotes, cette « respiration cellulaire » se déroule dans les mitochondries.
Lorsque le milieu est pauvre en oxygène, ce mécanisme aérobie de production d'énergie peut, chez certains
organismes, céder la place à une respiration dite anaérobie : c'est la fermentation, mise en œuvre par des
bactéries, des levures, mais aussi les muscles sous-oxygénés. D'autres organismes, enfin, utilisent
exclusivement une respiration anaérobie, la présence d'oxygène pouvant même leur être fatale.
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Tous les animaux ont-ils des poumons ?
Non, ces organes respiratoires, en forme de sacs plus ou moins subdivisés, existent seulement chez les
vertébrés aériens, et chez quelques poissons, les dipneustes. Chez les organismes plus simples, comme les
éponges ou les vers, tous les échanges gazeux se font par la surface du corps, le tégument. Les insectes, eux,
respirent grâce à de petites ouvertures à la surface du corps qui ouvrent sur un système de tubes, les trachées.
Très ramifiées, celles-ci apportent directement l'oxygène aux différents organes. Quant aux poissons à
l'exception des dipneustes, ils respirent par des branchies. Composées de nombreux filaments et de fines
lamelles richement vascularisés, les branchies ne sont pas rigides et ont besoin du soutien de l'eau qui y circule
pour conserver leur forme. C'est pour cela qu'un poisson sorti de l'eau meurt asphyxié : les branchies
s'affaissent, et la surface d'échange gazeux devient insuffisante. Enfin, un dernier mode de respiration est à
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l'œuvre chez bon nombre de vertébrés : la respiration par la peau. Elle peut compléter la respiration par les
branchies chez les poissons sans écailles, tel le turbot, ou venir en complément des poumons chez les vertébrés
aériens. C'est en particulier le cas chez les amphibiens, dont la peau est assez humidifiée et perméable pour
permettre les échanges gazeux. Certaines espèces de salamandres et une espèce de grenouille sont même
dépourvues de poumons et respirent uniquement par la peau. Leur sang s'oxygène en circulant dans les
nombreux vaisseaux capillaires cutanés. Chez l'homme et les autres mammifères, en revanche, ce mode de
respiration est négligeable.
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Comment l'air entre-t-il et sort-il des poumons ?
L'air entre dans l'organisme par le nez ou la bouche, puis il arrive aux poumons par les voies aériennes
supérieures [fig. 1]. Grâce au passage dans ces voies tapissées de cils microscopiques et de mucus, l'air pénètre
dans les poumons réchauffé, humidifié, filtré et purifié. La ventilation des poumons s'effectue en cycles de
deux phases : l'inspiration et l'expiration. Lors de l'inspiration, les poumons se dilatent grâce à la contraction du
diaphragme et des muscles intercostaux externes qui soulèvent les côtes. La pression dans les poumons
devient alors inférieure à la pression atmosphérique, ce qui fait que l'air s'y engouffre. L'expiration, elle,
découle en général du relâchement des muscles. C'est seulement lors d'une expiration forcée que les
intercostaux internes et les abdominaux se contractent, pour chasser davantage d'air.
Plus un poumon est élastique, plus le volume d'air qu'il contient pour une même pression est élevé. Lors d'une
respiration normale, les poumons contiennent 2,5 à 3 litres d'air et 0,5 litre d'air est inspiré, puis expiré à
chaque respiration. Mais lors d'une inspiration forcée, on peut inspirer 1,5 à 3 litres d'air en plus. Inversement,
une expiration forcée permet de chasser 1,5 litre d'air supplémentaire. L'ensemble de ces volumes d'air
échangeables est la capacité vitale, une mesure clinique utile pour diagnostiquer des maladies respiratoires.
Enfin, environ 1 litre d'air reste dans les poumons même après une expiration forcée : c'est le volume résiduel.
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Pourquoi respire-t-on automatiquement ?
Le rythme de la respiration est généré de façon automatique par plusieurs centres nerveux situés à différents
endroits du tronc cérébral. On respire environ douze fois par minute. La contraction du diaphragme et des
muscles intercostaux externes est déclenchée par des influx nerveux provenant du « centre bulbaire », situé
dans le bulbe rachidien. L'expiration a lieu dès que ces muscles ne sont plus excités. Deux autres centres
nerveux ajustent la fréquence et l'amplitude des mouvements respiratoires en fonction des besoins de
l'organisme : les centres pneumotaxique et apneustique. Sans eux, la respiration serait saccadée. Par ailleurs, le
centre bulbaire reçoit, via le nerf vague, des signaux nerveux provenant des poumons et qui l'informent de
l'état d'inflation de ces derniers. Ce mécanisme a été mis en évidence en 1868 : les physiologistes Ewald Hering
et Josef Breuer ont découvert que, si l'on gonflait les poumons d'un lapin vivant en y insufflant de l'air, on
provoquait un réflexe expiratoire, sauf si l'on avait au préalable sectionné le nerf vague. Le réflexe de HeringBreuer limite l'étirement excessif des poumons et raccourcit la phase d'inspiration durant un exercice.
Avec tout cela, peut-on oublier inconsciemment de respirer ? Eh bien oui ! Lorsque l'on dort, le rythme de la
respiration est plus lent. Notre organisme est moins sensible à certains signaux chargés d'accélérer le rythme
respiratoire, comme l'augmentation de la pression partielle * en CO2 dans le sang. C'est alors un moment
propice à l'apnée du sommeil. Heureusement, la respiration ne s'arrête qu'une ou deux minutes au maximum.
Mais certaines personnes, qui ont jusqu'à 500 apnées par nuit, risquent d'avoir un mauvais sommeil et une
fatigue chronique.
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Comment l'oxygène arrive-t-il aux cellules ?
L'oxygène est transporté du poumon aux cellules par le sang. Les échanges gazeux entre les poumons et le
sang ont lieu au niveau de petits sacs situés aux extrémités des bronchioles : les alvéoles. Chez l'homme, il y en
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a 300 millions, ce qui représente une superficie d'échange d'environ 80 mètres carrés - soit la superficie d'un
court de tennis. Les alvéoles ont une paroi très mince 0,2 micromètre et sont entourées de capillaires sanguins
dont les parois sont également très minces. L'O2 passe par simple diffusion des alvéoles au sang, grâce aux
différences de pressions partielles pour ce gaz. Le sang oxygéné part vers le cœur par les veines pulmonaires,
avant d'être distribué à tout l'organisme par l'aorte. Le CO2, lui, diffuse en sens inverse, lorsque le sang
appauvri en oxygène et enrichi en CO2 arrive aux poumons par les artères pulmonaires, en provenance du
cœur.
Dans le sang, l'oxygène est, à plus de 99 %, lié à une molécule contenue dans les globules rouges :
l'hémoglobine, un pigment comportant du fer. Chaque molécule d'hémoglobine peut fixer quatre molécules
d'O2 - et chacun de nos quatre à cinq millions de globules rouges par millimètre cube de sang contient 250
millions de molécules d'hémoglobines. Lorsqu'elle est combinée à l'O2, l'hémoglobine est rouge, et lorsqu'elle
perd son oxygène elle est violette couleur du sang veineux. Dans les tissus où la respiration cellulaire est
intense tels les muscles au cours d'un exercice, l'hémoglobine libère l'oxygène. Elle devient alors disponible
pour transporter le CO2 jusqu'aux poumons, bien que ce gaz soit surtout véhiculé par le sang sous forme
dissoute.
L'hémoglobine est le pigment respiratoire le plus représenté dans le monde animal. Mais on trouve aussi un
pigment vert dans l'hémolymphe sorte de sang des vers segmentés les annélides et un pigment bleu dans
l'hémolymphe de certains mollusques et arthropodes. Enfin, les animaux très simples comme les éponges n'ont
pas de sang. L'oxygène parvient à leurs cellules par simple diffusion depuis le milieu extérieur.
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Comment le fœtus respire-t-il dans le ventre de sa mère ?
Le sang du fœtus est oxygéné et débarrassé de son CO2 au niveau du placenta, où sa circulation sanguine est
reliée à celle de sa mère. Il n'utilise pas ses propres poumons. Ceux-ci se développent tout au long de la vie
intra-utérine, et à la naissance, le bébé prend sa première inspiration. Le liquide amniotique est alors éliminé
des poumons, et les alvéoles se dilatent pour permettre les échanges gazeux. Le surfactant, une substance
produite par certaines cellules des poumons, est indispensable à cette dilatation. Mais, chez les grands
prématurés, ces cellules sécrétrices sont trop immatures pour accomplir leur fonction. Le nouveau-né est alors
en détresse respiratoire. La mise au point de surfactant artificiel au début des années 1990, ainsi que l'usage de
la ventilation artificielle ont contribué à accroître les chances de survie.
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Pourquoi dit-on qu'il ne faut pas dormir dans une pièce emplie de plantes vertes ?
Parce que les plantes respirent, et donc absorbent de l'oxygène, de jour comme de nuit. Les tissus jeunes ont
plus de besoins pour leur croissance, leur respiration est donc plus intense. Elle varie aussi beaucoup avec les
conditions extérieures. Par exemple, elle croît exponentiellement avec la température entre 5 °C et environ 25
°C. Cela dit, la quantité d'oxygène absorbée n'est de toute façon pas suffisante pour rendre l'air asphyxiant !
Par ailleurs, le jour, à la lumière, les plantes ne sont pas seulement consommatrices d'oxygène, elles en
émettent également : à partir de CO2, d'eau et d'énergie lumineuse, elles produisent en effet, par
photosynthèse, du glucose, de l'ATP et de l'O2. Les échanges gazeux s'effectuent principalement via de petits
pores répartis à la surface des feuilles, les stomates. Et au final, sur une journée, les plantes absorbent plus de
CO2 qu'elles n'en rejettent, et elles émettent plus d'O2 qu'elles n'en puisent.
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Pourquoi s'essouffle-t-on en altitude ?
Parce que la baisse de la pression atmosphérique en altitude s'accompagne d'une baisse de la pression
partielle en O2 dans l'air. Du coup, lors d'une ascension à 3 000 mètres d'altitude ou plus, la fréquence de la
ventilation augmente pour compenser le manque d'oxygène et maintenir une oxygénation du sang suffisante,
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d'où l'essoufflement. Au bout de quelques jours, le corps s'adapte, grâce à l'augmentation, entre autres, du
nombre de globules rouges. Reste qu'un humain, même entraîné, est bien moins adapté à la respiration en
altitude que les oiseaux, les plus performants de tous les animaux dans ce domaine. Grâce à leurs poumons en
forme de tubes, plus efficaces pour les échanges de CO2 et d'O2, certains survolent même les parties hautes de
l'Himalaya, où les grimpeurs ont du mal à marcher sans apport d'oxygène en bouteille.
À l'opposé, la plongée en profondeur a, elle aussi, des effets sur la respiration. La pression qui règne en milieu
aquatique étant supérieure à la pression atmosphérique, la pression partielle des gaz - dont l'azote - augmente.
Or, l'azote pose problème, car il est toxique pour le système nerveux. Et s'il se dissout peu dans l'organisme, sa
capacité à passer dans le sang augmente en profondeur, et il entraîne une perte de connaissance vers 100
mètres de profondeur. C'est pourquoi il est en partie remplacé dans les bouteilles de plongée par d'autres gaz,
l'hélium et l'hydrogène. Cela ne résout pas tous les problèmes, en particulier ceux qui se posent lors de la
remontée en surface. En effet, lors de la remontée, la solubilité des gaz diminue. Si la remontée est trop rapide,
des bulles gazeuses microscopiques se forment dans les vaisseaux et entraînent des accidents circulatoires.
C'est pourquoi il faut remonter lentement, par paliers. Les mammifères plongeurs, tel le phoque, échappent à
cela en expulsant tout l'air des poumons avant de plonger. La perte d'oxygène résultant n'est pas un problème
puisque, chez eux, l'essentiel de l'oxygène est stocké dans le sang et les tissus.
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Un fumeur s'essouffle-t-il plus vite qu'un non-fumeur ?
L'essoufflement est une des principales conséquences du tabagisme. Le monoxyde de carbone inhalé avec la
fumée de cigarette se fixe sur l'hémoglobine à la place de l'oxygène. Elle ne peut donc plus temporairement
transporter l'oxygène. Par ailleurs, le tabac contient des substances irritantes, des goudrons, qui créent une
inflammation dans les voies respiratoires. Peu à peu, elles détruisent les cils vibratiles qui tapissent les voies
aériennes supérieures. Or, sans eux, les poussières et les bactéries piégées par le mucus ne peuvent plus
remonter vers le nez ou la bouche. Elles pénètrent alors dans les poumons. Pour se protéger, les bronches
produisent plus de mucus, qui malgré la toux fréquente, a du mal à être évacué. Il gêne alors le passage de l'air
dans les bronches et devient une sorte de bouillon de culture pour les microbes, d'où le risque d'infection... et
de bronchite. Lorsqu'une bronchite dure longtemps et se répète, on parle de bronchite chronique. Cette
maladie coexiste souvent chez le fumeur avec une autre, l'emphysème : les alvéoles sont détruites par
l'exposition prolongée à de la fumée de cigarette ou à d'autres irritants chimiques. Résultat : la surface
disponible pour les échanges gazeux diminue. Les deux affections sont regroupées sous le nom de bronchopneumopathie chronique obstructive BPCO. La BPCO est réversible, tant que les tissus des voies aériennes et
des poumons ne sont pas trop endommagés. Après que ce stade a été franchi, arrêter de fumer évite
l'aggravation de la maladie.
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Comment les maladies comme l'asthme ou la mucoviscidose gênent-elles la
respiration ?
Lors d'une crise d'asthme souvent en réaction à un allergène*, les muscles des voies aériennes se
contractent. Ce phénomène se double d'une sécrétion excessive de mucus dans les bronches, qui gêne, elle
aussi, le passage de l'air. Pour réduire l'inflammation et éviter les crises, les asthmatiques peuvent prendre des
médicaments anti-inflammatoires en traitement de fond.
Quant à la mucoviscidose, découverte en 1936, c'est la maladie génétique récessive la plus fréquente en
France : un enfant sur 4 000 naît atteint de cette affection. Les glandes muqueuses de l'organisme produisent
des sécrétions trop visqueuses. Au niveau des poumons, cela entraîne une obstruction importante des
bronches et des infections fréquentes. Au fil des années, les poumons sont de plus en plus endommagés, et il
devient très difficile de respirer. Avec l'amélioration des traitements au cours des dernières années, l'espérance
de vie est aujourd'hui de 35 ans environ.
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Quelle quantité d’oxygène pour vivre ?
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Pole 4 : qualité de l’air, pollution, santé
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L’air, c’est quoi ?
L’air qui nous entoure est un mélange de plusieurs gaz.
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azote (77%) (N2),
oxygène (20,5%)(O2),
vapeur d’eau (1,4%)(H2O),
gaz carbonique(CO2), hélium(He), ozone (O3), hydrogène(H2)…
La composition de l’air reste invariable jusqu’à 11km. A partir de 3,5 km, il existe un risque d'hypoxie pour
l’homme.

Les différentes couches de l’atmosphère
Autour de nous, l’air remplit toute la place disponible. Il forme autour de la planète une enveloppe d’environ 1
000 km de hauteur ; cette enveloppe est appelée atmosphère (en grec atmos=vapeur et sphaira=sphère) et elle
se divise en plusieurs couches.
La troposphère : cette couche, aussi appelée "la basse atmosphère" parce qu'elle est la plus proche de la
surface de la Terre. Elle se situe entre le sol et 11 km. (Pour se faire une idée de la hauteur, l’Everest culmine à
presque 9 km de hauteur). C'est là que les vies animale et végétale se développent et c'est aussi dans cette
couche que se forment les nuages.
La stratosphère : c'est à ce niveau, de 12 à 50 km d'altitude, que l'on trouve l'ozone, (une molécule qui se
présente sous la forme d'une fine couche de quelques centimètres à peine). L’ozone a toutefois un rôle
essentiel : il filtre les rayons ultraviolets (UV) ; or, sans cette couche protectrice, aucun être ne pourrait vivre
sur notre planète. L'ozone a aussi la faculté de retenir la chaleur du soleil, ce qui permet de réchauffer notre
planète. C'est ce phénomène que l'on appelle l'effet de serre.
La mésosphère : cette couche est glaciale puisqu'il y fait - 95°C ! Elle se trouve entre 50 et 85 km de la surface
terrestre. C'est ici que les météorites ou les satellites qui viennent de l'espace se consument et sont détruits
avant même d'arriver sur notre sol. Les satellites qui sont lancées sont protégés par une coiffe (sorte de grosse
cloche) pour passer cette couche atmosphérique.
Ce sont les fusées comme Ariane qui placent les satellites sur leur orbite (la trajectoire d’un objet qui tourne
autour de la terre). Le satellite est placé dans la coiffe de la fusée. Contrairement aux fusées, les navettes sont
récupérables. Elles sont à la fois des lanceurs de satellites et des habitacles pour les astronautes.
La thermosphère : cette couche commence à 85-100 km et va jusqu'à 1.280 km de la surface de la Terre. Alors
que dans la mésosphère, juste en dessous, la température diminue, dans la thermosphère, la température peut
atteindre les 2 000°C !

L’air, est-il pur ?
L’air est une ressource fondamentale et en apparence inépuisable. Malgré une amélioration marquée à l'égard
de certains paramètres, la qualité de l'air demeure un sujet préoccupant.
Ce mélange de gaz est pollué (notamment par des particules fines provenant, notamment, des usines et des
gaz d'échappement des voitures) : lorsqu'il est pollué, l'air n'est plus sain. Le respirer devient alors dangereux
pour la santé de l’homme, mais aussi pour tout l'environnement (la nature, les plantes, les animaux...).
Pour tout connaitre la qualité de l’air : Airparif : http://www.airparif.asso.fr/
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
D'où vient la pollution de l'air ?
La pollution de l'air ne date pas d'aujourd'hui. Avant le 19è siècle, les pollutions de l'air étaient alors d'origine
naturelle (volcanisme, feux, …). Aujourd'hui, l'activité humaine contribue à polluer l'air en plus des sources
naturelles. L'industrie, les transports, l'agriculture, l'élevage, le chauffage, rejettent des polluants
atmosphériques. Les polluants ne sont pas seulement dehors. On les retrouve également à l’intérieur, à
l'école, au bureau, à l'usine, dans les bâtiments publics, dans les espaces commerciaux, dans les logements.
L'air pur n'existe pas. Sous l'effet du vent, les polluants voyagent. Les effets des polluants atmosphériques sur
la santé dépendent de la dose à laquelle chacun est exposé au cours de sa journée, mais aussi de la sensibilité
de certaines personnes : les enfants, les asthmatiques, les personnes âgées, les insuffisants respiratoires.

Quels sont les polluants responsables de la pollution atmosphérique ?
Tableau à insérer

Quels sont les polluants responsables du réchauffement climatique ?
Tableau à insérer
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Quelles sont les principales sources de pollution et de gaz à effet de serre en Ilede-France ?
Les trois sources majeures de rejets, à la fois pour les polluants atmosphériques et pour les gaz à effet de serre,
sont :
 Le secteur résidentiel et tertiaire, du fait du chauffage
 Les transports
 L'industrie
Le trafic routier représente un tiers des rejets de GES, plus de la moitié des rejets d'oxydes d'azote (NOx), plus
d'un quart des émissions de particules PM10 et plus d'un tiers des émissions de particules PM2,5 et 14 % des
émissions d'hydrocarbures (COVNM).
Le secteur résidentiel et tertiaire (chauffage essentiellement) est la première source de GES (plus de 40 % des
émissions) et pèse environ 20 % des rejets d'oxydes d'azote (NOx), un quart des émissions de particules PM10
et près de 40 % des PM2,5 et 30 % des émissions d'hydrocarbures (COVNM).
Enfin, les industries (industrie manufacturière, production d'énergie, chantiers et traitement des déchets)
jouent un rôle non négligeable sur les deux tableaux, avec plus de 20 % des rejets de GES, 15 % des rejets
d'oxydes d'azote, 22 % pour les PM10 et 15 % pour les PM2,5. On peut également mentionner le dioxyde de
soufre (SO2) dont les industries sont la première source, mais qui ne pose plus de problème en Île-de-France.
Ces trois sources majeures engendrent des rejets de gaz à effet de serre et de polluants atmosphériques plus
importants dans l'agglomération parisienne compte tenu de la densité de ses activités et de l'habitat, mais
aussi le long des grands axes routiers. La densité des émissions de polluants dans l'agglomération par km² est
extrêmement élevée, comparée à d'autres régions, mais la quantité émise par habitant est en revanche plutôt
plus faible.
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Carbone suie : de quoi s’agit-il ?
D’après le programme des nations unies pour l’environnement, les polluants climatiques de courte durée, dont
la durée dans l’atmosphère est relativement courte (qq jours à qq décennies) influent fortement sur le
réchauffement du climat. Les 3 principaux sont l’ozone (o3), le méthane (ch4) et le carbone suie. C’est le
meilleur témoin des sources de pollution locale en lien avec la combustion liée au trafic ou la combustion de la
biomasse? C’est une particule, constituée de carbone ©, sa couleur noire absorbe le rayonnement lumineux. Le
premier contributeur aux émissions de carbone suie en Ile-de-France est le transport routier avec 66 % des
émissions en 2012….

Comment surveille t on la qualité de l’air en Ile de France ?
La surveillance de la qualité de l'air mise en œuvre par Airparif s'effectue grâce à l'utilisation complémentaire
de trois outils :
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

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Des stations de mesure (plus d'une soixantaine dont une cinquantaine automatiques) qui
analysent soit la pollution ambiante loin de la circulation soit la pollution le long des routes.
Des campagnes de mesures par laboratoires mobiles et capteurs chimiques pour évaluer l'impact
d'une infrastructure, l'exposition individuelle des Franciliens à la pollution ou les concentrations de
polluants qui ne sont pas encore réglementés dans l'air (dioxines, pesticides…).
Des outils de modélisation permettant de faire des cartes de pollution, de prévoir chaque jour la
pollution du jour et du lendemain ainsi que son évolution heure par heure, de décrire les niveaux
annuels de pollution le long des routes ou d'évaluer l'impact de mesures de réduction.
Comment se situe Paris par rapport aux autres capitales européennes ?
Les niveaux de pollution atmosphérique mesurés à Londres et à Paris sont très voisins, les tailles de ces deux
agglomérations étant très similaires ainsi que les conditions météorologiques auxquelles elles sont soumises.

Que fait-on pour améliorer la qualité de l’air ?
Le ministère du développement durable et de l’énergie a lancé, dans le cadre de la loi sur la transition
énergétique, beaucoup d’actions d’incitations en direction des collectivités, dont :
→ L’appel à projet “villes respirables en 5 ans”.
Quels sont les objectifs de l’appel à projets ?
L’appel à projets vise à faire émerger des « villes laboratoires » volontaires pour mettre en œuvre des
mesures exemplaires pour la reconquête de la qualité de l’air afin de garantir, dans un délai de 5 ans, un air
sain aux populations.
Ces territoires contribuent au déploiement local des dispositions du projet de loi relatif à la transition
énergétique pour la croissance verte
Cela concerne des territoires déjà sous un PPA/Plan d’Amélioration de l’Atmosphère
http://www.developpement-durable.gouv.fr/Collectivites-locales-l-appel-a.html
Le résultat de l’appel à projet est rendu public le 25 septembre 2015, qui est aussi la JOURNEE NATIONALE DE
L’AIR...
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Quelle différence entre le bon et le mauvais ozone ?
A très haute altitude dans l'atmosphère, l'ozone a un rôle protecteur. En effet, la couche d'ozone située à plus
de 30 km du sol dans la stratosphère, rend la vie possible sur Terre en filtrant les rayons ultraviolets nocifs du
soleil. C'est le bon ozone. Certains polluants produits par les activités humaines peuvent le détruire provoquant
ainsi le trou dans la couche d'ozone.
Par contre, dans la troposphère, c'est à dire la basse atmosphère où l'on vit et l'on respire, l'ozone est
également présent naturellement mais en faible quantité. Lorsque sa concentration augmente, il joue alors le
rôle d'un polluant, et peut avoir des effets néfastes sur la santé de l'homme, sur les végétaux et les matériaux.
C'est le mauvais ozone. Lors des épisodes de pollution en période estivale, les niveaux de ce polluant
augmentent jusqu'à atteindre et dépasser le niveau d'information de la procédure d'information et d'alerte. De
plus, contrairement au "bon ozone" qui se forme naturellement en altitude, ce "mauvais ozone" ne protège pas
des rayons ultraviolets du soleil et il ne se déplace jusque dans la haute atmosphère que de façon très limitée.
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Comment se forme l’ozone que nous respirons ?
L'ozone est un polluant dit "secondaire" car il n'est pas émis directement par une activité. Il se forme à partir
d'autres polluants tels que les oxydes d'azote (émis par les transports, les centrales thermiques et le chauffage)
et de composés appelés composés organiques volatils (hydrocarbures que l'on trouve principalement dans
l'essence, les peintures, les colles, les solvants et les détachants d'usages domestiques et industriels) sous
l'action du rayonnement solaire et par vent faible (un vent fort permet sa dispersion). C'est pourquoi on dit
également que c'est un polluant "photochimique", qui pose donc problème en été, en période d'ensoleillement
intense.
La formation des polluants secondaires, tels que ceux que l'on trouve dans le "smog photochimique", nécessite
un certain temps durant lequel les masses d'air se déplacent sous l'influence des vents dominants. Ce qui
explique pourquoi les pointes de polluants secondaires, tels que l'ozone, concernent des territoires plus
étendus que les pointes de polluants primaires, directement émis dans l'atmosphère. Les zones rurales autour
de la région parisienne, sous le vent de l'agglomération, enregistrent ainsi des niveaux d'ozone plus élevés qu'à
Paris.
L'ozone est un polluant qui voyage et qui présente de ce fait plutôt une problématique régionale que locale. En
effet, comme la pollution issue de l'agglomération influence les zones rurales alentours, l'agglomération peut
elle-même subir d'importants phénomènes d'importation d'ozone en provenance d'autres régions, voire
d'autres pays, notamment d'Europe du Nord et de l'Est. La pollution en ozone importée s'ajoute alors à celle
produite localement. Inversement, le panache d'ozone de la région Île-de-France peut également être exporté
vers les régions avoisinantes.
L'ozone a été mesuré à Paris pour la première fois dès la fin du 19ème siècle. Ses niveaux sont en
augmentation constante à l'échelle de tout l'hémisphère nord où ils ont été multipliés par 5 en un siècle.

Ozone et Smog : est-ce la même chose ?
Le terme "smog" est un amalgame des termes anglais smoke (fumée) et fog (brouillard). Le smog
photochimique est un brouillard brunâtre et oxydant qui résulte d'un mélange de particules et de gaz (ozone,
PAN ou nitrates de peroxyacétyle, aldéhydes, cétones, etc.) produits par l'action des rayons du soleil sur
certains polluants (oxydes d'azote et hydrocarbures) et dont l'ozone est l'élément principal.
Certaines grandes agglomérations sont bien connues pour leur "smog" photochimique intense : Los Angeles,
Athènes, Mexico...
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En quoi la qualité de l’air impacte notre santé ?
L'impact de la pollution dépend de notre état de santé, de la concentration des polluants dans l'air, de la
durée d'exposition, et de l'importance des efforts physiques que nous réalisons.
Les polluants sont des gaz ou des particules irritants et agressifs qui pénètrent plus ou moins loin dans
l'appareil respiratoire et qui peuvent induire des effets respiratoires ou cardiovasculaires tels que :
●
●
Une augmentation des affections respiratoires : bronchiolites, rhino-pharyngites, etc.
Une dégradation de la fonction ventilatoire : baisse de la capacité respiratoire, excès de toux ou de
crises d'asthme.
● Une hypersécrétion bronchique.
● Une augmentation des irritations oculaires.
● Une augmentation de la morbidité cardio-vasculaire (particules fines).
● Une dégradation des défenses de l'organisme aux infections microbiennes.
● Une incidence sur la mortalité à court terme pour affections respiratoires ou cardio-vasculaires
(dioxyde de soufre et particules fines).
● Une incidence sur la mortalité à long terme par effets mutagènes et cancérigènes (particules fines,
benzène).
Les données de qualité de l'air relevées par Airparif et les autres associations de surveillance de la qualité de
l'air françaises sont utilisées par des organismes tels que l'InVS (Institut national de veille sanitaire) ou l'ORS
(Observatoire régional de la santé) pour évaluer l'impact de cette pollution sur la santé grâce à des études
épidémiologiques.
Exemple d'études épidémiologiques :
●
●
●
En Île-de-France : Erpurs.
En France : PSAS 9.
En Europe : Apheis, Aphékhom.

Quelles sont les conditions qui conduisent à des épisodes de pollution ?
La qualité de l'air dépend en grande partie de l'intensité des émissions polluantes mais aussi de la météorologie
qui peut jouer un rôle amplificateur : les niveaux de polluants dans l'environnement peuvent ainsi varier d'un
facteur 5 selon les conditions météorologiques. Les épisodes de pollution peuvent durer de quelques heures à
plusieurs jours.
Toute l'année
Les anticyclones associés à des vents faibles contribuent à la formation d'un couvercle d'air chaud au-dessus de
l'agglomération, appelé inversion de température. Il empêche la dispersion des polluants et favorise la
stagnation et l'accumulation des polluants essentiellement primaires tels que les oxydes d'azote et les
particules. Ces épisodes concernent l'agglomération parisienne.
En été
Les situations anticycloniques associées à un fort ensoleillement favorisent la transformation, sous l'action des
rayons ultra-violets du soleil, de certains polluants (oxydes d'azote des gaz d'échappement, hydrocarbures et
solvants) pour former de l'ozone et des particules. Les situations les plus problématiques concernent le plus
souvent les zones rurales.
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
Quelles sont les zones en IDF touchées par les épisodes de pollution ?
Selon le polluant impliqué, la zone de l'Île-de-France touchée par l'épisode de pollution pourra être différente :
●
Pour le dioxyde d'azote, les épisodes de pollution concernent l'agglomération parisienne (Paris et la
Petite Couronne).
● Pour l'ozone, les zones rurales sont d'avantage touchées pour les épisodes de pollution dus à ce
polluant compte tenu de son processus de formation.
● Et les épisodes de pollution aux particules peuvent avoir lieu à la fois dans l'agglomération et en zone
rurale.
En résumé

Quand met on en place la circulation alternée, et pour quels effets ?
La circulation alternée est prévue en cas de dépassement du niveau d'alerte pour les particules PM10, le SO2 et
le NO2 et du 3e seuil d'alerte pour l'O3. Elle a été mise en place le 30 septembre 1997 lors du déclenchement
de ce niveau pour le dioxyde d'azote. Le lundi 17 mars 2014, elle s'appliquait pour la première fois pour les
particules PM10. Le bilan global a été plutôt positif, surtout à proximité du trafic. C'est le long des grands
axes parisiens, et notamment sur le Boulevard Périphérique, que la circulation alternée a eu le plus d'impact
avec des diminutions moyennes respectives de 6 % et 10 % pour les particules et le dioxyde d'azote et allant
jusqu'à 10% (pour les PM10) et 30% (pour le NO2) durant les pointes du soir.

Quelles ont été les concentrations records enregistrées en Île-de-France ?
Les concentrations maximales enregistrées en Île-de-France ont été :
●
●
●
Pour le dioxyde d'azote, de 519 µg/m3 sur les Champs-Elysées, le 11 avril 1991 à 19h.
Pour l'ozone, de 340 µg/m3 à Tremblay-en-France (Seine-Saint-Denis), le 11 août 1998 à 16h.
Pour les particules PM10, de 660 µg/m3 à la station de la porte d'Auteuil du boulevard périphérique,
le 8 septembre 2009 à 01h (suite au feu d'artifice de Saint-Cloud).
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Pour le dioxyde de soufre, de 791 µg/m3 à Gargenville (Yvelines), le 15 janvier 1997 à 12h.
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Quelle est l'efficacité des masques pour se protéger de la pollution ?
Seuls les masques avec filtres à charbon peuvent avoir une certaine efficacité mais ils n'arrêtent pas les
particules fines (qui sont susceptibles de pénétrer le plus profondément dans l'appareil respiratoire) ni de
nombreux gaz. Les masques chirurgicaux ou les foulards n'arrêtent eux que les plus grosses particules qui sont
également filtrées par le nez. (source : Plan régional de la qualité de l'air -

pdf - 550 ko)
Pollution intérieure, Kesaco ?
Certaines associations entre les expositions à des substances présentes dans l’air intérieur et des effets sur la
santé sont désormais bien établies : la fumée de tabac environnementale, l’amiante, le radon, le benzène
peuvent provoquer l’apparition de certains cancers ; le monoxyde de carbone émis par des appareils à
combustion défectueux (cuisson, chauffage, production d’eau chaude sanitaire, etc.) est la cause
d’intoxications oxycarbonées. D’autres polluants émis par ces types d’appareils (particules et oxydes d’azote)
génèrent des troubles respiratoires (sifflement, diminution de la capacité respiratoire, hypersensibilité
bronchique, etc.) mis en évidence à l’occasion des rares études épidémiologiques s’étant intéressées
spécifiquement à la qualité de l’air intérieur (Viegi et al, 2004).
Les composés organiques volatils (COV) et les aldéhydes sont, le plus souvent, à l’origine d’irritations des yeux
et des voies respiratoires. Certains d’entre eux, comme le benzène et le formaldéhyde, sont en outre classés «
cancérogènes certains » chez l’homme par le Centre international de recherche sur le cancer (CIRC). D’autres
effets, neurotoxiques ou visant la fonction de reproduction, sont également possibles, associés à des
substances retrouvées pour partie dans les environnements clos comme les pesticides, phtalates,
polybromodiphényléthers, polychlorobiphényles, etc. Dans le champ de la pollution biologique, les allergènes
domestiques (d’acariens, de chat, de chien, etc.) sont susceptibles d’entraîner des réactions allergiques chez les
personnes prédisposées. De même, les moisissures, ainsi que les composés qu’elles libèrent (mycotoxines,
composés organiques volatils), sont également reconnus comme pouvant être à l’origine de pathologies
allergiques. Des études épidémiologiques montrent une association entre l’augmentation de la prévalence de
l’asthme ou de symptômes respiratoires et la présence de moisissures (ou d’une humidité excessive) dans les
espaces intérieurs. Les moisissures peuvent également causer des toxi-infections et des irritations respiratoires
(CSHPF, 2006).
Enfin le syndrome des bâtiments malsains (ou SBS, sick building syndrome) se définit comme un excès de
plaintes et de symptômes non spécifiques (céphalées, troubles de la concentration, asthénie, irritation cutanée
ou des muqueuses nasales, oculaire et des voies aériennes supérieures) survenant chez des occupants de
bâtiments non industriels. Il présente des origines multifactorielles mettant en jeu des nuisances
environnementales (présence de COV et de biocontaminants, bruit, luminosité insuffisante, ventilation
défectueuse, etc.) auxquelles s’ajoutent des facteurs socioprofessionnels et psychologiques, comme les
conditions et l’organisation du travail.

A savoir
Dans les pays en voie de développement, la dégradation de la qualité de l’air intérieur, en raison de la
combustion domestique de charbon et de combustibles issus de la biomasse, constitue un problème majeur de
santé publique. L’OMS estime à 1,5 million le nombre de décès annuels attribuables aux expositions
résidentielles à ces fumées (infections aiguës des voies respiratoires inférieures, broncho-pneumopathies,
cancers du poumon) (OMS, 2007).
En jeu, la santé des populations
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L’ensemble des maladies allergiques (asthme, rhinite, conjonctivite, allergie alimentaire, etc.) concerne 25 à 30
% de la population dans les pays industrialisés. Leur prévalence a considérablement augmenté au cours des 2030 dernières années (INSERM). En France, 13 % des enfants de 11 à 14 ans ont déjà eu de l’asthme dans leur
vie. Le coût du traitement de l’asthme pour l’Assurance maladie est estimé entre 200 et 800 M€ par an (ANSES,
2007). Le tabagisme passif augmente le risque de cancer du poumon des non-fumeurs de 20 à 30 %. Le
monoxyde de carbone est responsable annuellement d’une centaine de décès et d’environ 1 300 épisodes
d'intoxication, impliquant environ 4 000 personnes exposées (Verrier et al, 2010). Le nombre annuel de décès
par cancer du poumon qui serait attribuable à l’exposition domestique au radon en France métropolitaine varie
de 1 200 à 2 900 (Catelinois, 2007) ; cette exposition au radon est en Europe la deuxième cause de mortalité
par cancer du poumon. En ce qui concerne la légionellose, depuis 2005, une diminution régulière du taux
d’incidence s’était amorcée en France. En 2010, avec 1 540 cas, on assiste à une augmentation de 28 % du
nombre de cas par rapport à 2009, soit un taux d’incidence en France métropolitaine de 2,4 pour 100 000
habitants (Campese et al, 2011). Le coût des effets d’une mauvaise qualité de l’air intérieur en France, calculés
selon les indicateurs globaux de détriment sanitaire utilisés par l’OMS, sont aujourd’hui estimés entre 12,8 et
38,4 milliards d'euros par an (Jantunen et al, 2011). Ces impacts se combinent à ceux mis en évidence pour la
pollution de l’air extérieur. Selon l’étude européenne Aphekom (2008-2011) pilotée par l’InVS (Institut de veille
sanitaire), cette pollution a, en effet, un très fort impact sanitaire, en particulier pour les enfants. D’après la
même étude, elle est responsable chaque année de plusieurs milliers de morts prématurées en France, la
proximité des grands axes de circulation étant un phénomène aggravant. Outre l’aspect sanitaire, cette
pollution a un coût considérable pour la société, estimé à plus de 30 milliards d’euros pour l’ensemble des pays
de l’Union européenne.
Observatoire de la qualité de l’air intérieur : http://www.oqai.fr/ModernHomePage.aspx
Pôle 5 : air et climat (pas fini)
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Quel est le rôle de l’air dans le climat ?
1- mouvement
Du fait de la forme ronde de la terre, le soleil rayonne de l’énergie thermique qui est reçue sur terre de façon
inégale : Les pôles reçoivent moins d’énergie que l’équateur.
L’air permet de redistribuer cette énergie transmise par le soleil. Le mouvement des masses d’air sert de
transporter calorifique et s’intègrent dans de nombreux cycles climatiques.
2- composition
L’air est composé de gaz (eau, azote, co2, etc) dont certains sont des gaz “à effet de serre” qui impactent la
température moyenne de la terre (et sont indispensables à la vie).
Les rayonnements solaires sont absorbés en partie par ces gaz à effet de serre, ce qui contribue à réchauffer
l'atmosphère. Cette chaleur contenue par l'atmosphère est réémise dans toutes les directions ; une partie
s'échappe vers l'espace, mais une autre partie retourne vers la Terre et s'oppose au refroidissement de la
surface. C’est ainsi que la température moyenne de la Terre est de 15°c. Sans l’effet de serre, il ferait jusqu’à 50°c en moyenne sur Terre et la vie serait impossible.
Ainsi, l’air et les gaz qui le composent jouent un rôle dans le climat en impactant les températures terrestres.
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Air et climat : est-ce le même combat ? page 2 et 3 doc Airparif + conclusion
l’amélioration durable de la qualité de l’air et la lutte contre le
Emissions des Gaz à effets de Serre en Ile-de-France. Une amélioration ?
les grandes métropoles contribuent de façon importante aux émissions de co2 compte tenu de la densité de
population. L’ile de france contribue ainsi à hauteur de 11 % des émissions nationales de co2 pour un territoire
couvrant seulement 2% de la france métropolitaine.
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Quel est le rôle de l’air dans le dérèglement climatique ?
Les activités de l’homme augmentent de façon drastique la quantité de gaz à effets de serres présents dans
l’atmosphère. Cela induit un réchauffement globale de la température et modifie les cycles du climat.
Questions et affirmations contre-intuitives développées dans l’exposition :
-
Quelle est la différence entre le climat et la météo ?
Si il y a 7 GES, pourquoi ne parler que du CO2 ?
A quoi correspond le chiffre 2°C
Quelle est la différence entre le changement, le dérèglement et le réchauffement climatique ?
Quel est le rapport avec l’ozone ?
Est-ce vraiment grave un monde plus chaud ?
Le CO2 est-il un polluant
Le dérèglement climatique est un problème écologique
On peut inverser le dérèglement climatique
Les scientifiques sont divisés sur la question du climat
C’est un phénomène naturel
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Pôle 6 : citoyen de l’air
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