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"Les émissions gazeuses des sols agricoles sont une source scandaleusement importante de polluants atmosphériques" par Carolyn Gramling

Traduction et compléments de Jacques Hallard
samedi 3 février 2018 par Gramling Carolyn


ISIAS Pollution Air Agriculture
Les émissions gazeuses des sols agricoles sont une source scandaleusement importante de polluants atmosphériques
Les gaz d’oxydes d’azote causant le smog ne se trouvent pas seulement dans les gaz d’échappement des véhicules
Ajout d’une documentation sur les oxydes d’azote (NOx)
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Carolyn Gramling a été publié le 31 janvier 2018 par Science News Earth, Pollution, Agriculture sous le titre «  Gassy farm soils are a shockingly large source of these air pollutants  » ; il est consultable sur ce site bhttps://www.sciencenews.org/article/gassy-farm-soils-are-shockingly-large-source-these-air-pollutants?utm_source=email&amp ;utm_medium=email&utm_campaign=latest-newsletter-v1

agricultural fields

Pollutions de l’air provenant des sols agricoles - Les régions agricoles de Californie sont responsables de 20 à 51% des émissions totales de gaz d’oxydes d’azote dans l’État, selon une nouvelle étude. De tels gaz ’NOx’, qui comprennent l’oxyde nitrique et le dioxyde d’azote, contribuent à produire un smog toxique. slobo / iStockphoto.

[Voir une documentation sur les oxydes d’azote (NOx) ]

Les cultures californiennes créent de l’air nocif.

Le Golden State – l’Etat de Californie - est à l’avant-garde aux États-Unis dans la réduction des émissions de gaz d’oxydes d’azote, qui contribuent à la production de smog et de pluies acides toxiques. Mais le problème de la pollution par les NOx ne se limite pas à l’échappement automatique des véhicules à moteur thermique. Les vastes terres agricoles de la Californie - en particulier les sols fortement fertilisés avec des engrais azotés - sont maintenant responsables de 51% des émissions totales de NOx dans l’État, ont rapporté des chercheurs le 31 janvier 2018 dans la revue scientifique ‘Science Advances’.

Le terme « gaz NOx » désigne généralement deux gaz favorisant la pollution : l’oxyde nitrique, ou NO, et le dioxyde d’azote, ou NO2. Ces gaz réagissent avec la lumière du soleil entrant pour produire de l’ozone dans la troposphère, la couche la plus basse de l’atmosphère. À des niveaux élevés, l’ozone troposphérique peut causer des problèmes respiratoires allant de l’asthme à l’emphysème.

Entre 2005 et 2008, les réglementations publiées par le ‘California Air Resources Board‘ sur les gaz d’échappement des transports ont réduit les niveaux de NOx dans des villes telles que Los Angeles, San Francisco et Sacramento de 9% par an. Cependant, l’Agence américaine pour la protection de l’environnement a de plus en plus reconnu l’utilisation d’engrais azotés comme étant une source importante de gaz NOx dans l’atmosphère.

Les gaz NOx sont produits dans des sols pauvres en oxygène lorsque les microbes dégradent les composés azotés des engrais, un processus appelé dénitrification.

[Voir un schéma du cycle de l’azote – Article complet sur ce site : https://ecoloyolo.weebly.com/cycle-de-lazote.html ].

Selon Darrel Jenerette, écologiste à l’Université de Californie à Riverside, qui n’a pas participé à la nouvelle étude, la libération de ces gaz à partir de sols fertilisés augmente à des températures élevées en raison de l’activité microbienne qui est accrue.

Daniel Jenerette et d’autres chercheurs ont étudié les émissions locales de NOx provenant des sols en Californie, mais aucune évaluation à l’échelle de l’État n’a été effectuée. Ainsi Maya Almaraz, une écologiste à l’Université de Californie, basée à Davis, et ses collègues ont conçu une étude pour examiner la question - à la fois par le haut et par le bas.

Utilisant un avion équipé d’instruments scientifiques comprenant un analyseur de chimiluminescence pour détecter les gaz NOx dans l’atmosphère, les chercheurs ont mesuré les concentrations de gaz au-dessus de la vallée de San Joaquin, une zone fertile de la vallée centrale de Californie, pendant six jours, début août. L’équipe a également simulé les émissions de NOx des sols à travers l’état, en utilisant les données de la vallée de San Joaquin pour s’assurer que les simulations donnaient des résultats précis. Enfin, les chercheurs ont comparé ces données avec les apports d’engrais azotés, tels qu’estimés par le type de culture et les données sur la consommation d’engrais du ministère de l’Agriculture des États-Unis. L’histoire continue sous les cartes.

Fertilisants appliqués sur les terres cultivées

https://www.sciencenews.org/sites/d...

Des simulations ont révélé que la vallée centrale de la Californie présentait les plus fortes émissions de NOx provenant des sols de l’État (à gauche), ce qui correspond étroitement aux régions ayant le plus fort taux d’utilisation d’engrais azotés (à droite).
M. Almaraz et autres / Science Advances 2018

Les terres cultivées contribuent de 20 à 51 pour cent du NOx total dans l’air de la Californie, rapporte l’équipe d’Almaraz. Dans les simulations, les émissions du sol étaient particulièrement sensibles à deux facteurs : le climat, en particulier la température, et les taux d’apport d’azote. Ces résultats suggèrent que les régions ayant un plus grand apport d’engrais azoté verront également des émissions plus importantes dans le sol - et que les émissions de NOx des sols augmenteront également à mesure que les températures augmenteront dans la région en raison du changement climatique.

Bien que les besoins alimentaires - et le besoin d’engrais pour les cultures - soient susceptibles d’augmenter à l’avenir, il existe de nombreux moyens de limiter les retombées indésirables des engrais azotés, notent les chercheurs. Par exemple, les agriculteurs peuvent utiliser des stratégies de fertilisation plus efficaces telles que l’ajustement de la quantité d’engrais utilisée en fonction des stades de croissance spécifiques ou les semis de plantes de couverture, ainsi que les cultures cibles qui enrichissent les sols et consomment l’excès d’azote.

L’équipe d’Almaraz a produit une découverte importante, dit Jenerette. « La combinaison de mesures ascendantes des émissions dans le sol et de mesures aériennes descendantes fournit des preuves solides pour leurs évaluations des émissions », dit-il. La constatation que les taux d’émission de NOx vont augmenter avec l’élévation des températures par le changement climatique souligne également l’urgence de prendre des mesures pour mieux gérer l’utilisation des engrais azotés dans un monde qui se réchauffe, dit-il.

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Citations

M. Almaraz et al. Agriculture is a major source of NOx pollution in California. Science Advances. Published online January 31, 2018. doi:10.1126/sciadv.aao3477.

Further Reading Lectures complémentaires

L. Biel. The list of diseases linked to air pollution is growing. Science News. Vol. 192, September 30, 2017, p. 18.

A. Yeager. When it’s hot, plants become a surprisingly large source of air pollution. Science News. Vol. 191, June 24, 2017, p. 16.

B. Mole. Home fires, farm fumes are leading causes of air-pollution deaths. Science News. Vol. 188, October 17, 2015, p. 7.

A.R. Russell et al. Space-based constraints on spatial and temporal patterns of NOx emissions in California, 2005−2008. Environmental Science and Technology. Vol. 44, April 5, 2010, p. 3608. doi : 10.1021/es903451j.

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Documentation sur les oxydes d’azote (NOx)

Sommaire

1. Introduction d’un article Wikipédia

2. La pollution de l’air par les oxydes d’azote (NOx) - Document officiel

3. Les oxydes d’azote (NOx) - Documentation ADEME

1.
Introduction d’un article Wikipédia

D’après Wikipédia « Un oxyde d’azote est un composé chimique formé d’oxygène et d’azote. « NOx » est le terme générique qui englobe un groupe de gaz hautement réactifs, tous contenant de l’azote et de l’oxygène dans des quantités différentes4. À titre d’exemple, pour les chaudières à biomasse, on regroupe en pratique sous le terme « NOx » le monoxyde d’azote (NO), le dioxyde d’azote (NO2) et le protoxyde d’azote (N2O), ce dernier étant formé dans des foyers opérant à des températures inférieures à 950 °C5. En revanche, le pentaoxyde de diazote (N2O5), à l’état solide dans les conditions normales de température et de pression, n’appartient pas à la famille des NOx.

Les oxydes NO et NO2 sont des polluants atmosphériques réglementés. Ils sont également regroupés sous le terme « NOx »6. Ils sont une source croissante de la pollution de l’air : ils contribuent à l’effet de serre et au dérèglement climatique, et sont acidifiants et eutrophisants ; devenus la principale source des pluies acides (alors que la pollution par les oxydes de soufre a régressé) et de l’acidification des eaux douces. »

Sommaire

2.
La pollution de l’air par les oxydes d’azote (NOx) - Document officiel Retour à l’accueil - Ministère de l’Écologie, du Développement Durable et de l’Énergie

Les NOx regroupent le monoxyde d’azote (NO) et le dioxyde d’azote (NO2). Les émissions de NOx, principalement issues du secteur des transports, ont baissé de 49 % depuis 2000. Sur la même période, les concentrations en NO2 dans l’air ont également diminué, mais dans une proportion plus faible. Les normes de qualité de l’air pour la protection de la santé à long terme ne sont pas respectées en 2016 sur 7,5 % des stations de mesure, en totalité situées à proximité du trafic routier. Néanmoins, ce pourcentage a baissé depuis 2000 dans les agglomérations de plus de 50 000 habitants. Aucun épisode de pollution au NO2 d’ampleur nationale n’est mesuré en 2016.

L’évolution des concentrations de NO
2

La moyenne annuelle des concentrations en NO2 a diminué de façon progressive depuis 2000 pour tous les types de stations confondus (fond urbain, fond rural, à proximité d’industries et à proximité du trafic routier), avec une année 2003 atypique.

En 2016, la moyenne annuelle en fond urbain est de 19 µg/m3 contre 39 µg/m3 à proximité du trafic routier. À proximité du trafic routier, les concentrations moyennes annuelles sont 2 fois plus élevées qu’en fond urbain.

  Graphe : L’évolution des concentrations moyennes annuelles de NO2

  • Télécharger les données et le graphique au format Excel
    Les concentrations de NO2 en 2016

    Le NO2 étant émis principalement par le trafic routier et les activités industrielles, les concentrations les plus fortes sont localisées sur les zones urbanisées comme Paris, Lyon et la région marseillaise. Des concentrations assez importantes sont également présentes autour des grands axes routiers comme dans la vallée du Rhône. En 2016, les concentrations moyennes annuelles de fond les plus fortes sont localisées en Île-de-France ; elles restent cependant juste en dessous de la norme annuelle pour la protection de la santé à long terme.

    Carte : Les concentrations moyennes annuelles de fond en NO2 en France en 2016

  • Télécharger la carte au format PDF
    Des cartes à l’échelle urbaine représentant les situations d’exposition au trafic routier sont réalisées par les Aasqa dans les grandes agglomérations, telles que Montpellier. Ainsi, des dépassements non mis en évidence au niveau national sont détectés sur les principaux axes routiers de l’agglomération montpelliéraine.


Carte : les concentrations moyennes annuelles en NO2 sur l’agglomération montpelliéraine en 2016

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    Les températures froides et les faibles épaisseurs hivernales de la couche limite atmosphérique (couche de l’atmosphère en contact direct avec la surface terrestre et dont l’épaisseur varie entre une centaine de mètres et quelques kilomètres) sont principalement responsables des différences saisonnières sur les concentrations en NO2. Les conditions hivernales favorisent en effet l’accumulation des polluants à proximité du sol, notamment lors des situations anticycloniques persistantes. L’été, la dispersion verticale est plus importante, permettant une dilution du NO2 plus efficace dans la basse couche de l’atmosphère, améliorant ainsi la qualité de l’air dans les villes. Néanmoins, la répartition géographique des sources ne varie que très peu, et les zones les plus affectées demeurent les mêmes d’une saison à l’autre.

La situation 2016 au regard de la réglementation

En 2016, la norme annuelle pour la protection de la santé à long terme n’est pas respectée sur 7,5 % des stations de mesure, toutes situées à proximité du trafic routier et quasi exclusivement dans des agglomérations de plus de 50 000 habitants. 16 agglomérations sont concernées sur les 182 qui font l’objet de mesures en 2016 : Chamonix-Mont-Blanc, Clermont-Ferrand, Fort-de-France, Grenoble, Lyon, Marseille - Aix-en-Provence, Montpellier, Nice, Nîmes, Paris, Reims, Strasbourg, Toulon, Toulouse, Valence et Vienne.

La norme horaire pour la protection de la santé à long terme n’est également pas respectée sur trois sites localisés à proximité du trafic routier dans les agglomérations de Chamonix-Mont-Blanc et Paris.
 
Carte : La situation des agglomérations en 2016 vis-à-vis des normes pour la protection de la santé à long terme de NO2

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    En ce qui concerne les concentrations de NOx, aucun dépassement de la norme pour la protection de la végétation, fixée à 30 µg/m3 en moyenne annuelle, n’est observé en site de fond rural.

    Sur la période 2000-2016, le pourcentage de stations de mesure ne respectant pas la norme annuelle en NO2 pour la protection de la santé à long terme a baissé dans les agglomérations de 50 000 à 250 000 habitants (- 54 %) et dans celles de plus de 250 000 habitants (- 48 %). En 2016, ces pourcentages sont respectivement de 3,1 et 16 %. Les stations concernées sont toutes situées à proximité du trafic routier.
     
    Graphe : L’évolution du pourcentage de stations ne respectant pas la norme annuelle en NO2 pour la protection de la santé à long terme

  • Télécharger les normes de qualité de l’air relatives aux NOx
    L’évolution des émissions de NOx

    Les NOx sont essentiellement émis par des processus de combustion. En 2016, les sources principales sont les transports (62 %) puis l’industrie (18 %). Les émissions de NOx ont diminué de près de moitié sur la période 2000-2016, grâce aux progrès réalisés dans tous les secteurs excepté le résidentiel/tertiaire. Pour le secteur des transports routiers, les améliorations observées s’expliquent par le renouvellement du parc de véhicules, par l’équipement progressif des véhicules particuliers en pots catalytiques depuis 1993 et par le développement d’autres technologies de réduction des émissions. Ces différentes avancées ont permis de contrebalancer l’intensification du trafic et l’accroissement du parc. La baisse des émissions du secteur des transports est à mettre en parallèle de la mise en place de normes européennes d’émissions sur les véhicules.
     
    Shéma Les émissions françaises de NOx
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  • Télécharger les données au format Excel
    Les effets sanitaires et environnementaux des NOx

    Les NOx participent à la formation de l’ozone sous l’effet du rayonnement solaire et contribuent à la formation des particules de diamètre inférieur à 10 µm et inférieur à 2,5 µm. Ils concourent également au phénomène des pluies acides ainsi qu’à l’eutrophisation des eaux. L’eutrophisation correspond à l’enrichissement excessif des cours d’eau et des plans d’eau en éléments nutritifs, essentiellement le phosphore et l’azote, qui constituent un véritable engrais pour les plantes aquatiques. Elle se manifeste par la prolifération excessive des végétaux dont la décomposition provoque une diminution notable de la teneur en oxygène. Parmi les NOx, le NO2 est la substance la plus nocive pour la santé humaine et ses niveaux sont réglementés dans l’air ambiant. Le NO2 est une substance fortement irritante des voies respiratoires. Les personnes atteintes de maladies respiratoires, les enfants et les adultes de plus de 65 ans semblent y être plus sensibles.

    Voir aussi :

  • Citepa (Centre interprofessionnel technique d’études de la pollution atmosphérique) - Données officielles des inventaires d’émissions en France.
  • LCSQA (Laboratoire central de surveillance de la qualité de l’air)
  • Décision de la Commission européenne - Décision de la commission du 22 février 2013 relative à la notification par la République française du report du délai prévu pour respecter les valeurs limites fixées pour le NO2 dans 24 zones de qualité de l’air.

3.
Les oxydes d’azote (NOx) - Documentation ADEME

Sommaire du dossier ADEMME :

Mis à jour le 28/08/2017

Si les émissions d’oxydes d’azote (NOx) diminuent depuis 2000, leur impact sur l’environnement et la santé reste une priorité en France et pour les autres États membres de l’Union européenne.

Les différents oxydes d’azote

Les oxydes d’azote (NOx) regroupent essentiellement deux molécules :

  • le monoxyde d’azote (NO) ;
  • le dioxyde d’azote (NO2).
    Il existe trois mécanismes de formation des oxydes d’azote, et donc trois types de NOx :
  • les NOx thermiques, formés par combinaison chimique de l’oxygène et de l’azote de l’air lors d’une combustion à très haute température ;
  • les NOx combustibles, issus de l’oxydation de l’azote présent dans les combustibles ;
  • les NOx précoces, formés par combinaison chimique de l’azote de l’air avec des radicaux hydrocarbonés (CH et CH2, par exemple), qui se recombinent avec l’oxygène de l’air.
    Les sources d’émission des NOx

Les oxydes d’azote proviennent essentiellement de procédés fonctionnant à haute température. Dans l’industrie, il s’agit des installations de combustion pour tout type de combustible (combustibles liquides fossiles, charbon, gaz naturel, biomasses, gaz de procédés…) et de procédés industriels (fabrication de verre, métaux, ciment...).

Les principales sources d’émission de NOx sont :

  • le transport routier ;
  • les secteurs de l’industrie et de la production d’énergie.
    Les mesures prises depuis 2000 pour réduire les émissions dues au transport routier et aux installations fixes ont été efficaces. Cependant, des efforts supplémentaires seront nécessaires pour que la France respecte ses engagements internationaux (protocole de Göteborg amendé en 2012 et directive relative aux plafonds d’émission révisée en 2016). Il est donc indispensable de poursuivre l’effort de réduction des émissions des sources fixes.

Les effets négatifs des oxydes d’azote

Les impacts des NOx sur la santé

Le NO2 est un gaz irritant, qui pénètre dans les ramifications les plus fines des voies respiratoires. Il peut provoquer des difficultés respiratoires ou une hyperréactivité bronchique chez les personnes sensibles et favoriser l’accroissement de la sensibilité des bronches aux infections chez l’enfant. Le NO2 est 40 fois plus toxique que le monoxyde de carbone (CO) et quatre fois plus toxique que le NO.

Les impacts des NOx sur l’environnement

Associés aux composés organiques volatils (COV), et sous l’effet du rayonnement solaire, les oxydes d’azote favorisent la formation d’ozone dans les basses couches de l’atmosphère (troposphère). En France, des dépassements des normes sanitaires dans l’air ambiant persistent, mais sont moins nombreux que par le passé. Les NOx contribuent aussi à la formation des retombées acides et à l’eutrophisation des écosystèmes. Les oxydes d’azote jouent enfin un rôle dans la formation de particules fines dans l’air ambiant.

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Mots-clés : EMISSION DE POLLUANTS, INDUSTRIE, IMPACT SUR L’ENVIRONNEMENT, IMPACT SUR LA SANTE, OXYDE D’AZOTE, METHODE DE MESURE, OZONE, ACIDIFICATION, PARTICULE ATMOSPHERIQUE

Sommaire du dossier :

Source : http://www.ademe.fr/entreprises-monde-agricole/reduire-impacts/reduire-emissions-polluants/dossier/oxydes-dazote-nox/definition-sources-demission-impacts

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Traduction, compléments entre […] et liens hypertextes ajoutés par Jacques HALLARD, Ingénieur CNAM, consultant indépendant – 01/02/2018

Site ISIAS = Introduire les Sciences et les Intégrer dans des Alternatives Sociétales

http://www.isias.lautre.net/

Adresse : 585 Chemin du Malpas 13940 Mollégès France

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Fichier : ISIAS Pollution Air Agriculture Gassy farm soils are a shockingly large source of these air pollutants French version.2

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