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 précurseurs tels que les oxydes d’azote (NOx), les composés organiques volatils (COVs) voire le méthane (CH4). 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.

ozone

 

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.L’évolution des concentrations d’ozone (courbes) en fonction des concentrations de composés organiques volatils et d'oxydes d’azote indique différents régimes chimiques. Lorsque l’on se trouve dans un régime limité par les composés organiques volatils (VOC-limited), l’ozone peut augmenter suite à une réduction des émissions d'oxydes d’azote.. L’inverse se produit dans les zones limitées par les oxydes d’azote (NOX-limited).

graphique

L’épisode ozone de 2003, premier grand test du système PREV’AIR
C’est en 2003 que le système PREV’AIR, système national de prévision de la qualité de l’air, fut lancé par l’Ineris et le CNRS, à titre expérimental. Il permit de suivre l’évolution du panache d’ozone qui s’est développé sur une grande partie de l’Europe de l’Ouest durant cette période. Ce fut également l’occasion d’une publication [Vautard et al, 2005] analysant cet évènement exceptionnel et l’efficacité de mesures de gestion d’urgence. Ces mesures étaient basées sur la réduction des émissions de composés chimiques qui contribuent à la formation d’ozone : les oxydes d’azote et les composés organiques volatils (hydrocarbures).