Qu’est-ce que l’ozone ?

L’ozone est un gaz naturellement présent à l’état de traces dans l’atmosphère, mais ayant des effets potentiellement toxiques pour les systèmes vivants, lorsque ces concentrations dans les basses couches deviennent trop élevées.

Un polluant atmosphérique dit « secondaire »

L’ozone peut être créé par un ensemble complexe de réactions chimiques et photochimiques, qui impliquent des composés dits « précurseurs » tels que les oxydes d’azote (NOx), les composés organiques volatils (COVs) dont le méthane (CH4) et le monoxyde de carbone (CO). A ce titre, il entre dans la catégorie des polluants atmosphériques dits « secondaires » ; ses processus de formation, parce qu’ils mettent en jeu des temps de réaction chimique plus ou moins longs, peuvent s’élaborer dans des panaches susceptibles d’être transportés sur de longues distances. Ainsi, bien souvent, pour l’ozone comme pour d’autres polluants secondaires (certaines particules), les niveaux les plus élevés de concentrations se trouvent éloignés des sources de polluants précurseurs.

Les oxydes d’azotes sont majoritairement issus du trafic routier, mais aussi de l’industrie et du chauffage résidentiel. Les composés organiques volatils sont des hydrocarbures émis par des activités industrielles et de raffinage, mais aussi par le trafic routier, sans oublier que certains composés sont émis par la végétation elle-même (l’isoprène et les terpènes par exemple). Enfin, le méthane provient des activités agricoles.

Formation des polluants secondaires (ozone, particules) à partir des sources d’émissions de précurseurs

Formation des polluants secondaires (ozone, particules) à partir des sources d’émissions de précurseurs

 

 

 

La formation d’ozone : un phénomène très complexe

Le cycle chimique de l’ozone est particulièrement complexe et intègre des mécanismes de formation, mais aussi de destruction. Leur mise en œuvre dépend des conditions météorologiques (température et ensoleillement), mais aussi de l’équilibre relatif entre les concentrations de précurseurs. Ainsi, ce ne sont pas les mêmes réactions qui prévaudront selon que l’atmosphère est plus chargée en oxydes d’azote (typiquement en milieu très urbanisé), ou en composés organiques volatils. On parle de « chimie fortement non linéaire », qui rend délicate la conception de stratégies de réduction des émissions de précurseurs : réduire uniformément les émissions de précurseurs ne conduit pas systématiquement à des réductions des niveaux d’ozone. Sur le graphique présenté ci-dessous, l’évolution des concentrations d’ozone (courbes), en fonction des concentrations de composés organiques volatils et d’oxydes d’azote indique que, dans la zone dite limitée par les composés organiques volatils (VOC-limited), pour un niveau de composés organiques volatils donné, l’augmentation des concentrations d’oxydes d’azote conduit à une décroissance des niveaux d’ozone. L’inverse se produit dans les zones limitées par les oxydes d’azote (NOX-limited).

graphique
Evolution des concentrations d’ozone en fonction des concentrations de NOx et de COV