1.1 : Déterminer la qualité de l’air

Minds On

Arrête un moment pour respirer. Oui, arrête ce que tu es en train de faire et inspire puis expire. Songe aux processus physiologiques nécessaires à la respiration. Songe aux impacts environnementaux et en santé de pouvoir respirer.

Observe les images suivantes dans le diaporama:

Cahier de notes

Il est recommandé de se servir d’un cahier spécifique pour ce cours. Au fur et mesure que tu complètes les activités, on te demandera d'être actif dans ton apprentissage. On te demandera de compléter des activités, de faire des recherches, de lire, regarder ou écouter des perspectives différentes ou de répondre à des questions et de générer des idées. Ton cahier, soit numérique ou en papier, t’aidera à t’organiser et à suivre ton propre apprentissage.

Dans ton cahier, réponds à ces questions et crée une liste de facteurs présentés dans les images qui pourraient potentiellement causer des problèmes de santé chez les humains.

  • Que tentent ces images de démontrer ?
  • As-tu été témoin de certaines des situations dans les images ? Comment as-tu été affecté par ces situations ?
  • Est-ce que tu t'inquiètes au sujet d’une ou de plusieurs conditions démontrées dans ces images ? Pourquoi ?
  • Est-ce que tu es au courant des améliorations qui ont rectifié ou qui tentent de rectifier ces situations ?

La qualité de l’air

Avant de commencer cette activité d'apprentissage, prends un moment pour regarder à travers ta fenêtre. À quoi ressemble l’air ?

L’air devrait être sans couleur et transparent. Tu ne devrais pas pouvoir le voir. Malheureusement, ce n’est pas toujours le cas. Les polluants dans l’air le rendent plus visible. Donc dépendamment d'où tu habites, le temps de la journée ou le temps de l'année, tu pourrais peut-être voir l’air que tu respires.

Maintenant ouvre une porte ou une fenêtre. Sens l’air. L’air devrait être inodore. Tu ne devrais pas sentir l’air pur plus que tu ne devrais le voir. Mais encore une fois, des polluants pourraient donner une odeur à l’air.

La fumée d'une cheminée

L’air est un mélange de gaz. La plupart de l’air se compose de deux gaz, l’azote et l’oxygène. Ces deux gaz représentent 99 % de l’air. L’azote n’est pas trop réactif. Les animaux ne s’en servent pas et les plantent s’en servent uniquement si c’était converti en nitrates à travers le cycle de l’azote. L’oxygène pourtant, est important à la survie humaine et de tous les autres animaux sur la Terre.

Qu’est-ce que le 1 % de l’air restant contient ? Certains gaz y sont déjà présents naturellement. Ces gaz incluent l’argon, la vapeur d’eau et le dioxyde de carbone. Mais d’autres gaz ont terminé dans l’air comme résultat des activités humaines. Ce sont des polluants, les gaz mesurés et signalés par La Cote air santé ou la CAS au Canada. D’autres pays ont d’autres standards de la qualité de l’air. Par exemple, à Singapour la qualité de l’air est mesurée et signalé par le Pollutant Standards Index (PSI).

La Cote air santé démontrant les cotes de risque bas de 1-3; risque modéré de 4-6; haute risque de 7-10; très haut risque plus que 10

La Cote air santé

Tu as peut-être entendu des reportages sur la Cote air santé (CAS) en regardant ou en écoutant les prévisions météorologiques. La Cote air santé est un indicateur standard de la qualité de l’air extérieur au Canada. La qualité de l’air est mesurée en termes de la quantité de certains polluants dans l’air.

Tu sais peut-être déjà que la CAS est un chiffre, et le plus haut le chiffre, le pire qu’est la qualité de l’air. Mais qu’est-ce que les chiffres indiquent ? Et quels polluants sont mesurés ?

Va plus loin !

Fais une révision de la CAS pour des villes variées au Canada (Opens in new window). Ce lien t’est fourni comme suggestion. Tu es encouragé à te servir de l’internet afin d’apprendre plus au sujet de la CAS où tu habites.

La surveillance de la qualité de l’air

Le Ministère de l’environnement de l’Ontario est responsable de surveiller et de rendre compte sur la qualité de l’air. Le ministère opère des stations de surveillance de la qualité de l’air à travers la province. Ces stations sont indiquées sur la carte numérique (s'ouvre dans une nouvelle fenêtre).

Ce site-web nous fournit des mesures chaque heure de la qualité de l’air dans ou proche de ta communauté. En navigant le site-web, tu pourras apprendre l’emplacement exact de la station de surveillance la plus proche de toi ainsi qu’une photo. Tu es même peut-être passé par une station en te demandant ce que c’était. Tous les contaminants mesurés à la station sont listés, ainsi que leurs plus récentes concentrations.

Station de surveillance de la qualité de l’air de Toronto-est

Si tu habites en Ontario, prends le temps d’explorer ce site-web pour découvrir des données similaires pour ta communauté locale. L’information est surtout utile si toi, de la parenté ou des amis souffrent de l’asthme ou d’autres troubles respiratoires. Les polluants aériens, surtout l’ozone et les particules fines, peuvent nuire à la santé des personnes souffrant de ces maladies. Ceux qui sont vulnérables à la pollution de l’air devraient vérifier la CAS chaque jour; surtout de mai à octobre, les mois de pointe pour la production de l’ozone et éviter l’activité intense quand la CAS est élevée.

Remarque l’emplacement de la majorité de stations de surveillance. Comme tu peux voir, il y un regroupement de stations proche de la ville de Toronto. Les autres stations sont étalées un peu partout à travers la province dont plusieurs dans les grandes villes de la province.

Beaucoup de personne habitent à Toronto et autour de Toronto. Ceci veut dire qu’il y a beaucoup d’usines ainsi que de voitures sur les autoroutes et autour de la ville. Une forte circulation ainsi que des usines industrielles nuisent à la qualité de l’air des grandes villes. Les stations de surveillance sont situées où la qualité de l’air est la plus menacée.

Chaque station mesure les concentrations de jusqu'à cinq différents polluants atmosphériques. Ces polluants incluent l’ozone (O3), les particules fines (PM2.5), le dioxyde de nitrogène (NO2), dioxyde de soufre (SO2), et le monoxyde de carbone (CO). Chaque station ne mesure pas tous les cinq polluants, mais toutes les stations mesurent les concentrations de particules fines et de l’ozone. Ces deux polluants, comme tu apprendras bientôt, sont responsables de la plupart des problèmes de santé reliées à la mauvaise qualité de l’air.

Sélectionne chacun des polluants suivants pour en savoir plus sur leur impact sur la qualité de l'air.

Une rue achalandée de Toronto

L’ozone est un gaz incolore et inodore. L’ozone n’est pas libéré directement dans l'atmosphère. C’est le résultat d’une réaction chimique entre le dioxyde de nitrogène (NO2) et des vapeurs de composés organiques (VOCs). La lumière solaire fournit de l'énergie pour cette réaction chimique dont le produit final est l’ozone. Au Canada, l’ozone est majoritairement produit en été. Le transport (les voitures, les autobus, les camions, les trains et les avions) sont responsables de la majorité de l’ozone qui pollue l’air.

Tu connais peut-être l’ozone dans la stratosphère qui bloque la radiation UV du soleil. L’ozone dont on parle est l’ozone troposphérique qui se trouve plus près de la surface de la Terre. C’est la même composition chimique, mais dans un endroit différent. L’ozone troposphérique affecte les yeux, le système respiratoire et peut causer un serrement dans la poitrine, de la difficulté à respirer, une toux et un sifflement. Quand l’ozone est dans vos poumons, ça y reste pour une période de temps et continue à faire des dommages. Cela endommage des plantes aussi.

Gros plan des tubes de peinture à la base d’huile et des pinceaux d’artistes

Les composés organiques volatils (COV) sont des composés à base de carbone qui s'évaporent facilement. Quand ces chimies sont réchauffées juste un peu, ils finissent dans l’air. Le plus chaud qu’il fait, le plus de COV s'évaporent et finissent dans l’air. Plusieurs solvants, des substances qui dissolvent d’autres chimies, et des lubrifiants sont des COV. La peinture à base d’huile est un autre exemple d’un COV. Quand on peigne avec des peintures à base d’huile on est très conscient de l’odeur. Des peintures à base d’huile sont rarement employées dans des maisons de nos jours; et si c’est le cas, c’est d’habitude pour l'extérieur.

De l’engrais de jardin avec des minerais. De l’azote pour la croissance rapide des plantes.

Les particules fines sont un des polluants qui rend l’air visible quand sa qualité est mauvaise. Ces particules sont le résultat de plusieurs activités humaines telles que conduire des voitures et d’autres véhicules, la combustion de carburants, la fonte de minerais de métaux communs, et la production de papier.

Les particules fines sont classifiées selon le diamètre des particules en micromètres. Un micromètre (μm) est un millionième d’un mètre. PM2.5 veut dire que la particule est assez petite pour pénétrer profondément dans les poumons. Les particules plus grandes seraient bloquées dans le mucus et cils vibratiles qui recouvrent vos voies respiratoires. Des exemples de PM2.5 particules fines dans l’air incluent les sulfates et nitrates, des cendres, vapeurs chimiques, de la poussière et du pollen. Quand ces particules voyagent profondément dans tes poumons, ils peuvent déclencher une attaque d’asthme et causer des maladies de poumons et des maladies cardio-vasculaires.

L’exposition à long-terme aux particules fines peut augmenter vos chances de tomber malade d’un cancer des poumons ou de mourir prématurément.

Le dioxyde d’azote est un gaz rouge-brun avec une odeur pénétrante et piquante. C’est un des polluants responsables de la couleur de l’air de mauvaise qualité ainsi que pour son odeur. Le dioxyde d’azote peut être changé en nitrates, une sorte de particule fine. Le dioxyde d’azotes est le résultat de la combustion de différents types de carburant, surtout ceux employés dans des différents types de transport. Le dioxyde d’azote se dissout dans l'humidité dans les voies respiratoires et les poumons pour former l’acide nitrique. Cela cause une irritation des tissus respiratoires et réduit la résistance aux maladies.

Sulphur dioxide is a colourless gas that has the odour of burning matches. This gas also contributes to the odour of poor quality air. It usually ends up in the air when metal ores are smelted (refined) into purer forms. Many metal ores contain sulphur impurities. Like nitrogen dioxide, sulphur dioxide can combine with moisture to form acids in the lungs. This will irritate the lungs and lower disease resistance.

Le monoxyde de carbone est un gaz inodore, incolore et sans goût mais c’est un gaz très nocif. C’est le résultat de la combustion des carburants sans le montant optimal d'oxygène. C’est d'habitude associé aux véhicules, mais est créé aussi dans des fournaises et des cheminées mal entretenues et sales. C’est pourquoi la plupart des propriétaires ont installé des détecteurs de monoxyde de carbone avec leurs détecteurs de fumée.

D’habitude dans ton sang, l'oxygène se combine à l'hémoglobine, mais quand le monoxyde de carbone entre dans le système sanguin, cela se combine à l'hémoglobine a la place de l'oxygène. Les cellules ne reçoivent pas assez d'oxygène pour la respiration cellulaire et le corps ne peut pas fonctionner comme il faut. Des fortes concentrations de monoxyde de carbone sur des périodes étendues pourraient causer la mort.

Cahier de notes

Dans tes notes, décris chacun des polluants atmosphériques énumérés. Indique l'origine de chacun d'entre eux, ainsi que son impact sur la santé humaine. Tu peux utiliser un tableau comme celui qui est présenté. Les informations sur les particules fines ont été résumées à titre d'exemple.

Les particules fines L’Ozone Les VOC Dioxide d’azote Le Dioxyde de soufre Le monoxyde de carbone
Qu’est-ce que c’est ?
  • Petites particules de poussière, pollen, fumée, cendres, ou vapeurs
Sources
  • Le transport, la combustion, la fonte des minerais, la production de papier
Effets sur la santé
  • Déclenche des crises d’asthme
  • Peut causer le cancer des poumons et des maladies cardiovasculaires

Smog

Le mot smog a vu le jour probablement il y a 100 ans en Angleterre en combinant les mots smoke et fog. C’est de cela que le smog était composé à l'époque. De nos jours, le smog est différent mais le mot s’est tenu.

Le smog qui pollue l’air aujourd'hui est appelé le brouillard photochimique à cause du rôle que la lumière solaire joue dans la création d’ozone des COV et du dioxyde de nitrate. Photo vient du mot grec pour lumière. Le smog est composé de l’ozone troposphérique et de particules fines. Le brouillard photochimique est le résultat de l'urbanisation croissante, de l’industrialisation, et du transport véhiculaire.

Aucune ville dans le monde est sans smog. Pourtant, c’est plus commun dans les villes chaudes, sèches, ensoleillées et où il y a beaucoup de voitures, car ces conditions favorisent l’ozone, une des composantes du smog.

Le smog n’est pas directement mesuré par la CAS. C’est plutôt les composantes du smog, les particules fines et l’ozone qui sont mesurés. Comme ces deux polluants composent la plupart des polluants de l'air dans les régions urbaines, une CAS élevée veut dire qu’il y a d’habitude une concentration élevée de smog.

Les sources du smog

Beaucoup du smog en Ontario nous est transporté par le vent des États Unis, mais il y a des sources locales aussi. Le vent peut également emporter le smog à des zones rurales loin des villes ou le smog est produit.

Les niveaux les plus élevés de smog apparaissent généralement les journées chaudes et ensoleillées de l'été et sont les plus élevés entre midi et le début de la soirée. Durant le restant de la journée et de l'année, le niveau d'ozone et donc du smog est plus bas. Les particules fines cependant peuvent être présents à toute l'année, surtout quand il y a peu de vent pour les disperser.

La géographie peut avoir une influence sur la sévérité du smog. Les villes ou les régions situées dans des cuves (ex. entourées de collines et de montagnes) ont souvent des journées extensives de smog. L’air est physiquement retenu dans la ville par ces formes de relief. L’air chaud au-dessus de ces villes ainsi que les caractéristiques de ces types de relief que crée le bol, retiennent l’air tiède et sale en dessous. Ceci s’appelle une inversion de température. Le smog ne peut pas s'élever afin d'être dilué ou dispersé loin de la ville. Los Angeles et Mexico sont situées dans des bols et ont des inversions de température.

Même si une ville n’est pas située dans un bol, il peut toujours y avoir une inversion de température. L’air tiède au-dessus arrête l’air normal de circuler par convection. Toronto et Beijing en sont des exemples. Ce n’est pas inhabituel pour ces villes d’avoir plusieurs journées de suite de smog. Tu te souviendrais des photos de smog au début de cette activité d'apprentissage.

Les effets du smog sur la santé

L'une des pires manifestations du smog jamais enregistrées a eu lieu à Londres, Angleterre en décembre 1952. Pendant quatre jours, des conditions sans vent ont créé une inversion de température et ont capté l’air plus frais et plein de smog. Quatre mille personnes sont décédées durant cette période de quatre jours avec 8000 de plus décédées dans les semaines à suivre. En total, plus d’une estimé de 100 000 personnes sont tombées malades à cause de la mauvaise qualité de l’air.

Voici un exemple extrême de la destruction des effets du smog. Le niveau de dommages causés par le smog dépend de quelques facteurs.

  • L'âge et la santé générale
  • Où tu habites
  • Les niveaux et les types de polluants auxquels tu es exposé
  • La durée de ton exposition

Ceux qui souffrent déjà des maladies cardiaques ou respiratoires courent plus de risque. Les personnes aînées sont plus susceptibles de souffrir de ces conditions et sont donc plus susceptibles aux effets du smog. Les jeunes enfants sont aussi à risque; ils sont souvent actifs dehors et leurs systèmes respiratoires sont encore en développement. Le smog peut irriter les yeux, le nez et la gorge de jeunes personnes en bonne santé. Ceux qui travaillent à l’extérieur ou qui font beaucoup de l’exercice dehors font face à un risque plus élevé.

Les effets du smog sur la santé sont pareils à ceux de leur composantes chimiques, l’ozone et les particules fines. Le smog peut déclencher une attaque d’asthme. Les asthmatiques souffrent de l’inflammation des voies respiratoires et des poumons. Le smog augmente l’inflammation, menant à la sécrétion de mucus et un rétrécissement des voies aériennes. Ces deux facteurs rendent la respiration difficile. On ne connaît pas la cause exacte de l'asthme; on y est tous susceptible mais c’est normalement diagnostiqué dans l’enfance ou l’adolescence.

Comme le smog, les températures élevées et l'humidité peuvent mettre du stress sur ton corps. Quand les trois sont combinés, la probabilité de l’irritation et des dommages aux tissus augmente.

Vérification de l’apprentissage

Pourquoi existe-t-il des stations de surveillance dans les zones rurales, loin des grandes villes ?

Nomme une raison pour laquelle les stations de surveillance dans les zones rurales ont des résultats aussi élevés ou plus élevés que dans certaines zones urbaines ?

Les personnes à haut risque de l’exposition au smog doivent vérifier la CAS régulièrement et planifier leur journée selon le niveau de polluants.

a) Quels facteurs déterminent si une personne est à haut risque ?

b) Quelles activités est-ce que les personnes devraient éviter pendant les journées où il y a une haute CAS surtout s’ils sont” à haut risque” ?

Les avis de smog

Quand le niveau du CAS atteint 10 ou plus, la qualité de l’air a dégradé à un niveau malsain. C’est à ce moment-là que le ministère de l’environnement émet un avis de smog. Bien que le CAS soit une mesure de tous les polluants aériens, les deux polluants les plus courants, l’ozone et les particules fines, sont les ingrédients du smog.

Le Ministère de l’environnement de l’Ontario émet des avis de smog depuis 1995. Ces avis indiquent aux habitants de s’attendre à de hauts niveaux de smog et d’autres polluants aériens de longue durée.

Les avis suggèrent les activités qu’il faut éviter, pour à la fois protéger la santé personnelle et réduire la quantité de smog produit localement. La majorité de ces avis sont émis de mai à octobre, surtout les journées chaudes ou exceptionnellement chaudes pour la saison. On peut recevoir un préavis d’un avis potentiel de smog par courriel en s’abonnant au système d’alerte sur la qualité de l’air sur le site web du Ministère de l’environnement.

Les statistiques ci-dessous montrent le nombre d’avis de smog émis chaque année de 2008 à 2018 en Ontario.

Anéee Nombre d’avis de smog
2008 8
2009 3
2010 3
2011 5
2012 12
2013 1
2014 0
2015 0
2016 1
2017 0
2018 1

Tableau 1.1: Année et nombre d’avis de smog

Les données sont souvent plus faciles à comprendre s’ils ont un aspect visuellement fort. Un graphique linéaire ou un graphique à barres (avec des points de données reliées) est une bonne façon de présenter l’information visuellement. Tu as probablement déjà dessiné et analysé des graphiques en sciences et en maths. Examine le modèle de graphique à barres montrant le nombre d’avis de smog émis de 2008 à 2018.

Voici une révision rapide de ce qu’il faut considérer quand on crée son propre graphique.

  • Utilise la majorité de ton papier de graphique
  • Sélectionne les variables indépendantes et dépendantes et marquez les axes en conséquence; l’axe x est le variable indépendant (dans ce cas, l'année) et l’axe y est le variable dépendent (dans ce cas, le nombre d’avis de smog).
  • Pour chaque axe, crée une échelle consistante et raisonnable; les divisions de 1,2,5, ou 10 sont plus faciles à utiliser que par exemple, 3 ou 7.
  • Donne un titre à ton graphique qui décrit pleinement les données et crée une légende si nécessaire.

Précautions

Quelles précautions devrait-on prendre les journées où il y a un avis de smog ? Tu veux surement éviter de te faire du mal. Évite ou réduis l’exercice que tu fais pendant l'après-midi et l’heure de pointe quand les niveaux de smog sont à leur plus haut niveau. Fais de l’exercice à l'intérieur si possible.

Quoi d’autre est-ce que tu peux faire pour réduire le danger de smog pour toi et pour les autres ?

Revenant sur ces données historiques hypothétiques ontariennes, observe le tableau de données ci-dessous montrant le nombre de décès prématurés attribués à la pollution aérienne. Note les deux ensembles de données; le nombre d’avis de smog et le nombre de décès prématurés attribués à la pollution aérienne.

Année Nombre d’avis de smog Nombre total de morts prématurées attribuées à la pollution aérienne
2000 3 1925
2001 7 2705
2002 10 3050
2003 7 2735
2004 8 2845
2005 15 5829
2006 6 2582
2007 13 3495
2008 8 2682
2009 3 1900

Cahier de notes

Dans ton cahier crée deux graphiques. Un graphique montre le nombre de décès prématurés attribués à la pollution aérienne de 2000 à 2009. L’autre graphique montre le nombre d’avis de smog de 2000 à 2009.

Vérification d’apprentissage:

Réponds aux questions suivantes:

1. Pourquoi est-il utile d’avoir deux ensembles de données ?

2. Qu’est-ce que tu as observé au sujet de ces deux ensembles de données ?

3. Quelles conclusions peut-on tirer des deux graphiques ?

4. Pourquoi est-ce que marcher ou faire du vélo n'est pas la meilleure chose à faire pendant un avis de smog ?

Faire le lien entre les maladies et l’environnement

Parmi les 3,8 millions de canadiens souffrant de l’asthme, 850 000 sont des enfants de moins de 14 ans. Environ 25 millions d'américains souffrent de l'asthme dont un peu plus que 8 % des enfants américains. Ces chiffres augmentent à chaque année. L’exposition à la pollution aérienne a été liée à un retard dans le développement pulmonaire chez les enfants. Les études ont démontrées que vivre proche à une autoroute très fréquentée diminue l'espérance de vie d’environ deux ans. L’exposition à de particules fines s’accroît avec la proximité aux autoroutes très fréquentées.

En 2015, de nouvelles recherches au Canada suggèrent que le nombre de morts prématurés causés par la pollution aérienne est d’environ 7700 par an.

Lis l’article « La pollution aérienne est responsable de 7,700 morts prématurées au Canada chaque année (Opens in new window) » pour plus d’information.

Comment est-ce que les scientifiques tirent ces conclusions ?

Les chercheurs se servent des données sur les taux de mortalité, les régimes météorologiques et l’information sur la pollution aérienne. Certaines morts prématurées sont attribuées aux conditions météorologiques extrêmes (le froid ou la chaleur), mais il est souvent observé qu’environ 80 % sont liés à la pollution aérienne. La pollution aérienne est un plus grand risque parce qu’elle est présente pendant toute l'année et peut avoir des effets néfastes sur une plus grande portion de la population.

Dans chacune des activités d’apprentissage, tu auras l'opportunité de réfléchir au sujet de ce que tu apprends et également au sujet de toi comme apprenant indépendant.

Comme tu as fait au début de cette activité d’apprentissage, prends un moment pour te concentrer sur ta respiration...inhale...exhale...inhale...exhale… Pense à combien de plus tu sais maintenant au sujet de l’air qui t’entoure.

Cahier de notes

1. Dans ton cahier, récrée et complète le tableau suivant en réfléchissant sur ce que tu pensais au sujet de la pollution aérienne et ce que tu connais maintenant au sujet de cet enjeu.

La pollution aérienne

Avant je pensais que... Mais maintenant je sais que...
Déclarations d’accord ou pas d’accord
Critères de succès
Je suis capable de : Oui - confiant et capable Pas encore – je dois revoir l’activité d’apprentissage
Décrire les différents facteurs qui affectent la qualité de l’air et leurs liens à la santé humaine.
Analyser et tirer des conclusions au sujet des données globales de la pollution aérienne et la santé humaine.
Expliquer comment la qualité de l’air est surveillée et comment les données permettent aux personnes de mieux se protéger.

Assure-toi que tes notes sont complétées pour que tu puisses réviser ton travail pour des évaluations et des tests futurs.

Conclusion

Lors de cette activité d’apprentissage, tu as appris au sujet des contaminants dans l’air que tu respires, leurs effets potentiels sur la santé, comment les agences gouvernementales surveillent et informent le public de problèmes et comment les épidémiologistes déterminent si les maladies sont causées par des facteurs environnementaux. Dans l'activité suivante, tu étudieras un autre groupe de polluants, les métaux lourds, qui peut avoir un effet sur la croissance et le développement du système nerveux et sur le cerveau.


Remerciements