L’air: la pellicule qui assure notre survie

L’air, ou plus exactement l’oxygène qu’il contient, est indispensable à la vie sur Terre. Cet air si précieux qui nous entoure et que nous respirons, l’atmosphère, n’est en fait qu’une mince enveloppe gazeuse qui entoure notre planète. De plus, seule la couche la plus basse, de 15 km d’épaisseur, abrite des êtres vivants.

La masse de cette fine pellicule atmosphérique qui assure notre survie ne correspond qu’à environ la millionième partie de la masse de la Terre, soit 5,1x1015 tonnes. La quantité d’oxygène terrestre est de l’ordre 1018 kg soit tout de même 1.000.000.000.000.000 tonnes ou 1 million de milliards de tonnes, de quoi voir venir. Cette ressource abondante n’est malgré tout pas infinie et elle reste qualitativement fragile et vulnérable.

L’air, qui renferme essentiellement de l’azote (78%) et de l’oxygène (21%), contient également de faibles quantités d’autres gaz : argon, dioxyde de carbone, ozone, etc. Certains d’entre eux, bien que présent en d’infimes proportions jouent des rôles importants : l’ozone nous protège du rayonnement ultra-violet nocif du soleil, et le dioxyde de carbone nous assure une température clémente grâce à son effet de serre. Enfin l’atmosphère contient encore de la vapeur d’eau à l’origine des nuages et de la pluie. Toute modification de la composition de l’atmosphère terrestre est donc susceptible d’avoir des conséquences importantes pour l’homme et pour la vie sur notre planète.

L’oxygène nécessaire à la vie est produit par la photosynthèse opérée par les végétaux. Le phytoplancton des mers et des océans fournit les 2/3 de l’oxygène de l’air de notre planète, les plantes terrestres fournissent le dernier tiers. Contrairement à une idée répandue, ce n’est donc pas la forêt qui est le premier producteur d’oxygène sur Terre mais le plancton : il génère à lui seul plus d’oxygène que l’ensemble de toutes les forêts du monde réunies, forêt amazonienne comprise.

La teneur en oxygène de l’air semble s’éroder lentement si l’on en croit les dernières recherches d’une équipe de scientifiques internationaux (américains, français et chinois)[1] qui a étudié la composition de bulles d’air dans de prélèvements de glace arctique de différentes époques. Sur les 800.000 dernières années, la baisse est faible (0,7%) mais semble s’accélérer légèrement depuis le début de l’ère industrielle.

L’être humain consomme environ  700 grammes d'oxygène par jour soit quelque 250 kg par an, l'équivalent de la quantité d'oxygène fournit par dix arbres. Si cet humain est un américain, il possède une voiture, laquelle consomme de l’essence mais aussi de l’oxygène  et rejette du gaz carbonique. S’il parcourir 15.000 km par an, il rejettera dans l’année environ 3 tonnes de CO2 et consommera 2 tonnes d’oxygène soit l’équivalent de l’oxygène fourni par un petit bois de 80 arbres. Mais la voiture n’est que la partie émergée de l’iceberg. Les autobus, les avions, les usines consomment aussi de l’oxygène et rejettent du CO2. Chaque année, l’activité humaine dans son ensemble consomme 45 milliards de tonnes d’oxygène et génère 65 milliards de tonnes de CO2. Combien de temps les océans et les forêts de la planète compenseront cette destruction d’oxygène ? Jusqu’où ira le réchauffement climatique induit pas l’effet de serre du CO2 que les arbres et les plantes ne fixeront plus assez?

Le CO2 n’est pas le seul produit rejeté dans l’atmosphère par les industries, le trafic routier, les incinérateurs de déchets, le chauffage individuel et les centrales électriques au charbon ou à d’autres combustibles fossiles. Selon une étude publiée par la Banque Mondiale, les microparticules, les PM 2.5 (dont la taille est inférieure à 2,5 micromètres) et les produits chimiques résidus de combustion présents dans l’air pénètrent profondément dans l’organisme et tuent, chaque année, directement ou indirectement, environ 6 millions de personnes. Accident vasculaire cérébral (AVC), infarctus, cancers des poumons, emphysème et autres maladies pulmonaires chroniques… Globalement, les maladies causées par la pollution atmosphérique sont la cause d’un décès sur dix. La pollution atmosphérique est devenue le quatrième facteur de décès prématuré sur Terre et son coût global pour la collectivité dépasse les 5.000 milliards d’euros par an.

Par ailleurs la pollution atmosphérique peut avoir un impact sur la capacité reproductive de l’être humain. Une équipe de scientifiques chinois de l’Université de Hong Kong[2] a ainsi mis en évidence la relation qui existe entre l’exposition aux particules fines de diamètre inférieur à 2,5 microns et une dégradation de la qualité du sperme.

La pollution atmosphérique n’a pas de frontière puisque les polluants se dispersent dans l’atmosphère terrestre. Les catastrophes industrielles de Tchernobyl ou de Bhopal ont bien montré que la pollution de l'air pouvait parcourir de longues distances et avoir des effets négatifs sur les régions sous le vent. La pollution de l'air est donc un problème de santé publique mondial même si les pays les plus touchés restent ceux à l’origine des émissions.

La Chine et l’Inde payent le plus lourd tribut : ils concentrent à eux seuls la moitié des décès liés à la pollution de l’air. Il n’est pas rare d’observer à Pékin ou à New-Delhi, des concentrations de particules fines supérieures à 300 microgrammes par mètre cube d’air, soit 1200% plus élevée que la recommandation de l’Organisation Mondiale de la santé (OMS). L’essor industriel et le charbon, très utilisé comme source d’énergie dans ces pays, sont les causes premières de cette pollution.

Les autorités prennent d’ailleurs très au sérieux la menace. Ainsi au nord de la Chine, dans la ville de Xian, un purificateur d’air géant vient d’être mis en service pour traiter 10 millions de mètres cubes d’air par jour. L’installation se présente comme une tour haute de 100 mètres entourée d’une immense verrière d'une surface demi-terrain de football située à sa base et couverte de serres végétales. L’énergie solaire captée par la verrière permet de chauffer l’air qui s’engouffre par effet de cheminée dans la tour et traverse divers filtres. L’essentiel des nitrates et de l’anhydride sulfureux seraient éliminé et l’efficacité atteindrait même 100% pour les particules fines inférieures à 2,5 microns (PM2,5). Des installations de ce type encore plus grandes sont prévues dans d’autres régions chinoises, certaines pourraient atteindre 500 mètres de haut et 30 kilomètres carrés de serre au pied.

La péninsule arabique est une autre zone critique pour la qualité de l’air. Le Koweït, Bahreïn, le Qatar, les Emirats ou l’Arabie saoudite sont des pays où la qualité de l’air est très mauvaise : les énergies fossiles y sont toutes puissantes et les poussières du désert dégradent un peu plus le bilan. Dans ces pays, la teneur en particules fines (PM2,5) de l’air respiré peut dépasser les 100 microgrammes par mètre cube d’air.

Certains anciens pays communistes, comme la Bulgarie, la Slovaquie ou la Bosnie supportent aujourd’hui les conséquences des choix économiques du passé en faveur de l’industrie lourde. Dans ces pays, le tissu industriel à présent vétuste et mal entretenu, les centrales à charbon et les voitures hors d’âge fonctionnant au diesel sont des sources d‘importantes d’émissions polluantes et de maladies graves pour leurs habitants. Par contre, l’Estonie, ancienne république de l’Union soviétique sur la côte est de la mer Baltique, jouit de l'air le plus pur du monde selon le classement de la qualité de l'air établi par l'OMS. Avec la moitié du pays recouvert de forêt, l’Estonie possède de nombreux golfes, détroits, îles, lacs et de magnifiques marais qui contribuent à la qualité de l’air. Une situation que l’on retrouve en Scandinavie ou au Canada mais loin des grandes agglomérations et des centres industriels.

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[1] D. A. Stolper, M. L. Bender, G. B. Dreyfus, Y. Yan, J. A. Higgins - A Pleistocene ice core record of atmospheric O2 concentrations, Science  23 Sep 2016 (Vol. 353, Issue 6306, pp. 1427-1430)
[2] Xiang Qian Lao et al. - Exposure to ambient fine particulate matter and semen quality in Taiwan. Occupational and Environmental Medicine (OEM) journal. (octobre 2017)

A propos

Animé par Jacques Carles et Michel Granger, tous deux ingénieurs et « Philosophiae Doctor » de l’Université de Montréal, ce site se propose de collecter les nombreux signaux faibles qui annoncent déjà ce que sera demain et d'analyser les grandes forces qui sont à l’œuvre en ce début de 21ème siècle. L'objectif n'est cependant pas de prévoir ce que sera l’avenir mais plus modestement d’inciter à la réflexion pour agir collectivement et maitriser notre futur au lieu de le subir.


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