- Qu’est-ce que l’ozone et où se trouve-t-il dans l’atmosphère ?
- Les concentrations ambiantes élevées d’ozone se trouvent-elles uniquement dans les zones fortement urbanisées ?
- Comment l’ozone atmosphérique affecte-t-il la santé humaine ?
Qu’est-ce que l’ozone et où se trouve-t-il dans l’atmosphère ?
L’ozone (O3) est un gaz hautement réactif composé de trois atomes d’oxygène. C’est à la fois un produit naturel et un produit d’origine humaine qui se trouve dans la haute atmosphère de la Terre 
(la stratosphère) et la basse atmosphère (la troposphère). Selon l’endroit où il se trouve dans l’atmosphère, l’ozone affecte la vie sur Terre de façon positive ou négative.
L’ozone stratosphérique se forme naturellement par l’interaction du rayonnement ultraviolet (UV) solaire avec l’oxygène moléculaire (O2). La « couche d’ozone », située à environ 6 à 30 miles au-dessus de la surface de la Terre, réduit la quantité de rayonnement UV nocif atteignant la surface de la Terre.
L’ozone troposphérique ou au niveau du sol – ce que nous respirons – se forme principalement à partir de réactions photochimiques entre deux grandes classes de polluants atmosphériques, les composés organiques volatils (COV) et les oxydes d’azote (NOx). Ces réactions ont traditionnellement été considérées comme dépendant de la présence de chaleur et de lumière solaire, ce qui se traduit par des concentrations ambiantes d’ozone plus élevées pendant les mois d’été. Au cours de la dernière décennie, cependant, des concentrations élevées d’ozone ont également été observées dans des circonstances spécifiques pendant les mois froids, où quelques zones de haute altitude dans l’ouest des États-Unis avec des niveaux élevés d’émissions locales de COV et de NOx ont formé de l’ozone lorsque la neige est au sol et que les températures sont proches ou inférieures au point de congélation. L’ozone contribue à ce que nous ressentons généralement comme du « smog » ou de la brume, qui se produit encore le plus souvent en été, mais qui peut se produire tout au long de l’année dans certaines régions du sud et des montagnes.
Bien qu’une partie de l’ozone stratosphérique soit transportée dans la troposphère, et que certains COV et NOx se produisent naturellement, la majorité de l’ozone troposphérique est le résultat de réactions de COV et de NOx d’origine humaine. Les principales sources de COV sont les usines chimiques, les pompes à essence, les peintures à l’huile, les ateliers de carrosserie et les imprimeries. Les oxydes d’azote résultent principalement de la combustion à haute température. Les sources importantes sont les centrales électriques, les fours et chaudières industriels et les véhicules à moteur.
Les concentrations élevées d’ozone ambiant se trouvent-elles uniquement dans les zones fortement urbanisées ?
Beaucoup de gens croient à tort que les concentrations d’ozone troposphérique sont élevées uniquement dans les grandes zones urbaines, mais les concentrations élevées d’ozone ambiant peuvent se produire et se produisent partout. La formation d’ozone ne se limite pas aux grandes villes comme Los Angeles, Houston, Atlanta et New York. Il se forme également dans des villes plus petites comme Raleigh (Caroline du Nord) et Cincinnati (Ohio), et il est transporté sur des centaines de kilomètres sous le vent à partir de son lieu de formation pour affecter la qualité de l’air ambiant dans d’autres zones urbaines et rurales. Là où l’ozone se forme, les concentrations maximales se produisent généralement l’après-midi, lorsque la lumière du soleil est la plus intense. Cependant, les zones situées sous le vent des principales sources de COV et de NOx peuvent connaître des pics d’ozone dans l’après-midi et la soirée, après que le vent ait transporté l’ozone et ses précurseurs de COV et de NOx sur plusieurs kilomètres depuis leurs sources. Ainsi, de fortes concentrations d’ozone peuvent se produire dans des zones éloignées et à différents moments de la journée, y compris en début de soirée ou de nuit.
Figure 1 : Comtés américains à fortes concentrations d’ozone en 2009. Cette carte représente les concentrations d’ozone par comté américain en 2009, montrant où se trouvaient les fortes concentrations d’ozone ambiant sur le territoire continental des États-Unis. La clé de couleur de la carte est basée sur les catégories de l’indice de qualité de l’air (IQA) (voir Exposition des patients et indice de qualité de l’air). Toutes les zones orange, rouges et violettes ont dépassé la norme de qualité de l’air ambiant sur 8 heures pour l’ozone en 2009. La carte illustre la probabilité qu’une zone particulière soit soumise à des avis sur la qualité de l’air pour l’ozone.
Comment l’ozone atmosphérique affecte-t-il la santé humaine ?
L’ozone possède deux propriétés intéressantes pour la santé humaine. Premièrement, il absorbe la lumière UV, réduisant ainsi l’exposition humaine aux rayons UV nocifs qui provoquent le cancer de la peau et les cataractes. Deuxièmement, lorsqu’il est inhalé, il réagit chimiquement avec de nombreuses molécules biologiques dans les voies respiratoires, entraînant un certain nombre d’effets néfastes sur la santé. Ce cours aborde cette deuxième propriété.
Reviser les points clés
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