La pollution des milieux naturels

La pollution désigne la contamination d'un milieu environnemental par un agent chimique, physique ou biologique, ce qui modifie les caractéristiques naturelles de ce milieu, altérant de manière plus ou moins importante le fonctionnement de son écosystème.

Les polluants et les milieux pollués

1. La pollution de l'air :

a) L'effet de serre :

Mécanisme de l'effet de serre :
L'effet de serre a toujours été, depuis les origines de la vie et même avant, une composante essentielle et naturelle du climat de notre Terre. Le schéma ci-dessous, montre le mécanisme de l'effet de serre.

Lorsque le rayonnement solaire atteint l'atmosphère terrestre, une partie est directement réfléchie (renvoyée vers l'espace). Les rayons incidents qui n'ont pas été réfléchis vers l'espace sont absorbés par l'atmosphère et par la surface terrestre. La partie du rayonnement absorbée par la Terre lui apporte de la chaleur (énergie), qu'elle restitue à son tour en direction de l'atmosphère sous forme de rayons infrarouges. Ce rayonnement est alors absorbé en partie par les gaz à effet de serre, puis réémis dans toutes les directions, notamment vers la Terre. C'est ce rayonnement qui retourne vers la Terre qui crée l'effet de serre, il est à l'origine d'un apport supplémentaire de chaleur à la surface terrestre. L'effet de serre est donc un phénomène naturel qui permet à la Terre de maintenir une température favorable à la vie. Sans ce phénomène naturel, la température moyenne sur Terre chuterait à (\(-18^\circ\text{C}\)).

L'impact des activités humaines sur l'effet de serre :

• Il existe un grand nombre de gaz à effet de serre naturellement présents dans l'atmosphère terrestre (\(H_2O\), \(NO_2\), \(O_3\), \(CO_2\), \(CH_4\) ...), mais dont la concentration varie du fait des activités humaines.
• Les principales sources de gaz à effet de serre :
  • Sources naturelles : explosions volcaniques, incendies, êtres vivants. Ces sources contribuent faiblement dans l'émission des gaz à effet de serre.
  • Activités humaines : activités industrielles (réfrigération, usines, carburants, ...), activités agricoles (élevages des animaux...), déchets ménagers.
• Parmi ces activités qui ont amplifié le phénomène de l'effet de serre :
  • La combustion des énergies fossiles, surtout des dérivés du pétrole.
  • La destruction des forêts qui absorbent une grande partie du \(CO_2\) lors de la photosynthèse.
  • Émissions des gaz à effets de serres des usines et des moyens de transports.
  • Émissions du méthane des décharges publiques et des rizières.
  • Émissions des gaz à effets de serres par fermentation des tubes digestifs des animaux.
• Les conséquences de l'augmentation de l'effet de serre :
  • Changement du climat terrestre.
  • Élévation progressive de la température de la planète terre.
  • Élévation des niveaux des mers, provoquée par la fonte d'une partie de la glace polaire.
  • Submersions des zones terrestres basses (Disparition de plusieurs îles et pays sous l'eau).
  • Extinction des êtres vivants qui ne supporteront pas l'élévation de température.
  • Risques sanitaires, famine dans certaines régions...

b) La destruction de la couche d'ozone :

La couche d'ozone stratosphérique (20-40 Km d'altitude) est formée de molécule d'ozone \(O_3\). Elle agit comme filtre qui empêche la pénétration d'une grande quantité de rayons ultra-violet (UV) solaires vers la Terre. C'est donc une couche protectrice, car les rayons UV sont dangereux pour les cellules vivantes et ils participent au réchauffement de la terre.

Les mesures d'ozone stratosphérique, par satellites, ont permis d'observer un trou dans la couche d'ozone au niveau du pôle Sud (Antarctique), qui se caractérise par une faible concentration du gaz d'ozone (\(O_3\)). Ce trou atteint en 2009 une des plus importantes superficies de son histoire.

La diminution de la concentration d'ozone est due à sa destruction par les composés \(ClO\), issus des composés CFC. Ces composés sont inodores, ininflammables, non corrosifs et non toxiques. C'est pour cette raison que les scientifiques pensaient à l'origine qu'ils ne pouvaient avoir aucun effet sur l'environnement. C'est pourquoi ils sont largement utilisés dans la réfrigération et la climatisation, dans la fabrication de mousse et de plastique et dans les aérosols.

Mais l'élément chlore (\(Cl\)) qui se trouve en abondance dans ces composés, détruit la molécule d'ozone selon la réaction suivante : \[ Cl + O_3 \rightarrow ClO + O_2 \] La reconstitution du chlore se fait selon la réaction suivante : \[ ClO + O \rightarrow Cl + O_2 \] Ainsi, la couche d'ozone est détruite.

La dégradation de la couche d'ozone engendre une augmentation des rayons ultraviolets (UV) qui vont atteindre la terre. Ces rayons, invisibles à l'œil nu, sont nocifs pour toute forme de vie, notamment à cause de leur effet mutagène car leur haute teneur énergétique leurs permet de casser la molécule d'ADN des êtres vivants.

• L'exposition aux UV pour des durées moyennes ou longues a pour effets :
  • Le vieillissement prématuré de la peau et le déclenchement de plusieurs types de cancer de la peau (mélanomes), surtout pour les peaux claires.
  • Inflammation de la cornée (même pour les animaux), l'opacification partielle ou totale du cristallin (La cataracte), la cécité, les cancers oculaires.
  • Affaiblissement général du système immunitaire.
  • Réduction de l'intensité de la photosynthèse et donc de la quantité d'\(O_2\) produite et de \(CO_2\) absorbé, d'où la diminution du rendement agricole.
  • Cause la disparition de certains animaux.
  • Réchauffement climatique par renforcement de l'effet de serre.

c) Les pluies acides et leurs impacts sur l'environnement :

L'expression « pluie acide » désigne toute forme de précipitations anormalement acides, dont le pH peut atteindre 4.

• Ces pluies acides se forment par interaction entre l'eau atmosphérique, les oxydes de soufre (\(SO_2\)) et les oxydes d'azote (\(NO_2\)). Ces gaz sont libérés naturellement par l'activité volcanique et l'activité des bactéries du sol. Mais l'émission de ces gaz est devenue plus importante suite à l'utilisation intense des combustibles fossiles.
• Ces polluants réagissent dans l'atmosphère avec le dioxygène et l'eau pour former respectivement de l'acide sulfurique \(H_2SO_4\) et de l'acide nitrique \(HNO_3\).
• L'acidification des précipitations a des conséquences néfastes sur l'environnement, comme :
  • La pollution des eaux douces de surface et les eaux marines ;
  • L'acidification des eaux des lacs, l'acidification des sols, ce qui tue ainsi les êtres vivants qui y résident ;
  • Perturbation des équilibres écologiques ;
  • La perturbation et l'arrêt de la croissance des arbres, ce qui détruit la couverture végétale et la destruction de certaines forêts ;
  • L'effet néfaste sur le cheptel (Les animaux d'élevage) et l'agriculture ;
  • La corrosion de certains édifices et métaux exposés à l'air libre.

2. La pollution de l'eau :

a) Définition de la pollution des eaux :

La pollution des eaux est toute variation de leurs caractéristiques physiques, chimiques ou biologiques. Elle se manifeste aussi par les déversements de substances solides, liquides ou gazeuses, susceptibles de nuire à la qualité de l'eau et à la santé.

b) Pollution des eaux douces :

Les eaux superficielles des rivières et des lacs reçoivent différents types de déchets produits par les activités humaines domestiques, industrielles et agricoles, ce qui menace la qualité de ces eaux, et leurs utilisations dans les différents domaines.

Ces eaux reçoivent plusieurs éléments polluants, tel que :

• Les pluies acides ;
• Les déchets liquides rejetés par les habitations (Les eaux usées) ;
• Les eaux du lessivage des sols.
• Les engrais chimiques et les pesticides utilisés dans le domaine agricole.
• Les déchets de l'industrie, tel que : la dioxine, les métaux lourds, les substances radioactives...

Tout ceci provoque une dégradation de la qualité des eaux de surface et par suite la contamination des eaux souterraines (nappe phréatique), ce qui est susceptibles de porter atteinte à la santé humaine et au milieu aquatique lui-même en tant qu'écosystème.

c) La pollution des mers et des océans :

En plus des décharges déversées par les rivières et les oueds, les mers et les océans reçoivent les déchets des agglomérations citadines et des unités industrielles situées sur le littoral. Ainsi que les hydrocarbures déversés par les navires, notamment les grands pétroliers.

Les accidents des navires pétroliers sont considérés comme des catastrophes écologiques car ils contribuent à la réduction de la biodiversité, vu le nombre d'espèces touchées et éliminées par les taches d'huile dispersés sur de grandes surfaces (Marée noire).

d) Principales manifestations de la pollution des eaux :

La pollution de l'eau se manifeste principalement par :

• La présence de produits toxiques provenant de l'industrie chimique, de l'industrie des métaux, de l'activité agricole et des décharges de déchets domestiques ou industriels.
• Une modification physique du milieu récepteur : le milieu peut être perturbé par des apports aux effets divers : modification de la salinité, augmentation de la température...
• La présence de bactéries ou virus dangereux : les foyers domestiques, les hôpitaux, les élevages et certaines industries agro-alimentaires rejettent des germes susceptibles de présenter un danger pour la santé.
• Une prolifération d'algues de manière importante et devenant extrêmement gênantes en démarrant le processus d'eutrophisation.
• Le pétrole répandu dans la mer rend difficile l'oxygénation des eaux et empêche la photosynthèse indispensable au développement du phytoplancton.
• La diminution de la teneur en oxygène dissous, réduit l'activité biologique normale et favorise la multiplication des micro-organismes pathogènes qui vivent en anaérobiose.

3. La pollution du sol :

Le sol est le siège d'une pollution dont les sources sont diverses :

a) La pollution agricole :

Afin d'augmenter et d'améliorer la production agricole, les cultivateurs et les éleveurs, utilisent d'avantages d'engrais et de pesticides. Or les quantités non utilisées par les plantes, s'accumule dans le sol et devient une source de pollution. À forte dose, les pesticides deviennent toxiques pour les plantes et les animaux ; il contient des métaux lourds tels que le chrome, le cuivre le plomb et le mercure. En plus de la pollution du sol, ces substances vont vite s'infiltrer dans les eaux de surface et les eaux souterraines.

b) La pollution industrielle :

Les gaz rejetés dans l'atmosphère par les activités industrielles provoquent des pluies acides. Le sol reçoit des millions de tonnes d'oxydes de soufre et d'azote issus de ces pluies. Ce qui provoque l'augmentation de l'acidité du sol, la mort de plusieurs microorganismes et la perturbation de l'absorption de l'eau et des sels minéraux par les plantes.

c) La pollution due aux eaux usées :

L'infiltration des eaux de l'assainissement liquide, ainsi que le rejet anarchique des ordures, provoquent une grande pollution au niveau du sol qui devient aussi riche en microorganismes pathogènes. Ces polluants qui s'accumulent dans le sol, vont rejoindre les eaux de surface par ruissellement, ou les eaux souterraines par lessivage.

---

II. Impacts des pollutions sur la santé, l'environnement et l'économie :

1. Impact de la pollution sur la santé :

La pollution peut avoir de nombreuses conséquences néfastes sur la santé :

a) Impact de la pollution de l'air :

Le smog qui enveloppe les zones urbaines, suburbaines et rurales, est composé principalement d'ozone (\(O_3\)), \(SO_2\), \(NO_x\), \(CO_2\) et de fines particules, peut avoir de nombreux effets défavorables sur la santé. Bien que toute la population puisse être affectée par le smog, les enfants, les personnes âgées et les personnes ayant des troubles cardiaques et respiratoires sont particulièrement vulnérables. L'ozone (\(O_3\)) et le dioxyde d'azote (\(NO_2\)) pénètrent jusqu'aux bronches, provoquent de la toux et peuvent aggraver les crises d'asthme. Certains polluants sont toxiques, même à faible dose, comme le plomb, le mercure, le cadmium et le nickel ou sont cancérigènes, comme la dioxine. Les gens en contact prolongé avec la pollution de l'air sont plus exposés aux maladies infectieuses à cause de la faiblesse de leur système immunitaire.

b) Impact de la pollution de l'eau :

La pollution de l'eau a aussi des conséquences néfastes sur la santé des êtres humains :

• L'eau est un vecteur des maladies infectieuses tel que le choléra, la malaria la typhoïde...
• L'usage alimentaire des eaux polluées par le Plomb, le cadmium, le Zinc relève le taux de maladies nerveuses et autres les cancers.
• L'eau devient un vecteur d'insectes nuisibles et autres virus ou bactéries dangereuses.

2. Impact de la pollution sur l'environnement et sur l'économie :

Le phénomène d'eutrophisation se fait selon les étapes suivantes :

Définition : L'eutrophisation est un phénomène qui résulte de la multiplication des algues à la surface des eaux riches en phosphates et azotes provenant de l'activité agricole ou des certains détergents, ce qui entraîne un appauvrissement de l'eau en oxygène, s'ensuit une diminution de la biodiversité.

Pour éviter l'eutrophisation :

• Éviter l'utilisation des engrais chimiques (ou les utiliser selon des normes bien précis), et utiliser des engrais organiques.
• Réduire l'utilisation des pesticides utilisés dans les cultures.
• Construction des stations d'épuration pour traiter les eaux usées avant de les rejeter dans les milieux naturels.

L'impact de la pollution sur l'économie :
La pollution dans tous ses aspects, atmosphérique, hydrique et édaphique, est accompagnée d'impacts négatifs sur l'économie car tous les milieux qui constituent notre environnement et tous les écosystèmes sont des ressources naturelles exploitées par l'homme. Étant donné que l'individu est un élément important dans la production économique (ressources humaines), lorsque la santé est touchée l'économie l'est aussi. En effet, l'arrêt de travail des individus actifs signifie le ralentissement de la machine de production économique. D'autre part les frais des soins médicaux, ont un impact négatif.

---

III. Alternatives à l'usage des matières énergétiques et des matières organiques et inorganiques dans les industries :

Pour réduire les impacts négatifs de l'utilisation abusive des énergies fossiles épuisables, on peut recourir à d'autres ressources énergétiques moins polluantes et souvent renouvelables :

1. Des alternatives d'origine physique :

• a) L'énergie solaire : C'est une énergie récupérée à partir de la lumière du soleil, par des panneaux solaires, qui la transforment en chaleur (photothermique) ou en énergie électrique (photovoltaïque).
• b) Les éoliennes : L'énergie éolienne désigne l'énergie cinétique véhiculée par les masses d'air, c'est-à-dire par le vent. Les éoliennes ou aérogénérateurs se chargent ainsi de convertir l'énergie éolienne en une énergie mécanique qui alimente ensuite un générateur électrique ou elle est convertie en électricité.
• c) L'énergie hydraulique : L'énergie hydraulique est l'énergie fournie par les mouvements de l'eau, sous toutes ses formes : chutes d'eau, cours d'eau, courants marins, marée, vagues... C'est une énergie cinétique liée au déplacement de l'eau. Ce mouvement peut être utilisé directement, par exemple avec un moulin à eau, ou plus couramment être converti, en énergie électrique dans une centrale hydroélectrique.
• d) L'énergie géothermique : La géothermie ou "chaleur de la terre" se présente sous forme de réservoirs de vapeur ou d'eaux chaudes ou encore de roches chaudes. Lorsque le réservoir géothermique est à une température modérée, cette ressource est exploitée pour de la production de chaleur distribuée par un réseau de chaleur. Lorsque la température du réservoir géothermique est plus élevée et permet de produire de la vapeur, il est possible de produire de l'électricité.

2. Des alternatives d'origine biologique (Biocarburants) :

Contrairement aux carburants issus des sources fossiles, les biocarburants tel que le bioéthanol, sont extraits à partir de la matière organique végétale fraîche, et sont donc peu polluants en \(CO_2\).