Aérosol : qu'est-ce que c'est ?

Les aérosols désignent des particules en suspension dans l'airair qui présentent une vitessevitesse de chute négligeable. Elles peuvent être solidessolides (poussières) ou liquidesliquides (embruns), de nature organique (suie) ou minérale (roche érodée) et de tailles variées (de quelques dixièmes de nanomètrenanomètre à une centaine de micromètresmicromètres). La grande majorité d'entre elles sont d'origine naturelle, bien que les activités anthropiques en libèrent en grandes quantités.

Composition des aérosols

Aérosols naturels : les aérosols naturels incluent des particules minérales provenant des déserts et des sols arides, des particules biologiques telles que les pollens, spores de champignons, bactéries et virus, ainsi que des aérosols marins composés de gouttelettes d'eau de mer contenant du sel, produites par l'évaporation des vagues. Les cendres et gazgaz volcaniques ainsi que les particules émises par les feux de forêt sont également des exemples d'aérosols naturels.

Aérosols anthropiques : les aérosols anthropiques, ou d'origine humaine, sont générés par des activités telles que la pollution industrielle, qui produit des particules fines émises par les usines et les centrales électriques. Les émissionsémissions des véhicules sont également une source majeure d'aérosols, comprenant des particules de carbonecarbone et d'oxydes d'azoteoxydes d'azote. Les produits de consommation, comme les sprays, déodorants et peintures en aérosol, ainsi que les activités agricoles qui émettent de la poussière et des pesticides pulvérisés, contribuent également à la charge d'aérosols dans l'atmosphèreatmosphère.

Types d'aérosols par taille

• Particules grossières (PM10) : particules de diamètre inférieur à 10 micromètres (µm). Elles comprennent les poussières, pollenspollens et autres particules visibles à l'œilœil nu.
• Particules fines (PM2.5) : particules de diamètre inférieur à 2,5 µm. Elles peuvent pénétrer profondément dans les poumonspoumons et sont souvent associées aux émissions de combustioncombustion et aux réactions chimiquesréactions chimiques atmosphériques.
• Particules ultrafines (PM0.1) : particules de diamètre inférieur à 0,1 µm. Elles peuvent pénétrer les cellules et même entrer dans la circulation sanguine, posant des risques sanitaires importants.

Transports de poussières/aérosols jusqu'aux îles Canaries à partir du Sahara (Image Terra/MODIS 17.02.2004). © Nasa, domaine public 

Sources et génération des aérosols

Les aérosols sont générés par divers mécanismes. L'atomisation, qui est la cassure de liquide en fines gouttelettes, se produit par exemple avec les vagues océaniques. La condensationcondensation, qui forme des particules à partir de vapeur, est un processus clé dans la formation des gouttelettes de nuagenuage. La combustion, qu'il s'agisse de combustiblescombustibles fossilesfossiles ou de biomassebiomasse, produit également des particules. La taille des particules d'aérosol peut varier considérablement.

Incidence des aérosols sur le climat et l’atmosphère

Les aérosols ont des impacts complexes et multifacettes sur le climatclimat et l'atmosphère. Leur influence directe et indirecte sur la lumièrelumière solaire, les nuages et les processus chimiques atmosphériques joue un rôle crucial dans la régulation du climat terrestre. Comprendre et quantifier ces effets est essentiel pour améliorer les modèles climatiquesmodèles climatiques et développer des stratégies efficaces pour atténuer le changement climatique et ses impacts sur la santé et l'environnement.

• Effets directs sur le climat

Effet de refroidissement : certains aérosols, comme les sulfates et les nitrates, diffusent la lumière solaire, augmentant ainsi la quantité de lumière réfléchielumière réfléchie vers l'espace. Cela réduit la quantité de chaleurchaleur atteignant la surface terrestre, ce qui a un effet de refroidissement sur le climat.

Effet de réchauffement : d'autres aérosols, comme les particules de suie (carbone noir), absorbent la lumière solaire, réchauffant l'atmosphère. Cet effet peut contribuer au réchauffement climatiqueréchauffement climatique, particulièrement dans les zones urbaines et industrielles.

• Effets indirects sur le climat

Les aérosols agissent comme noyaux de condensation des nuages (CCN). Un plus grand nombre d'aérosols peut conduire à la formation de nuages avec des gouttelettes plus nombreuses mais plus petites, ce qui augmente la réflectivité des nuages (albédoalbédo) et peut avoir un effet de refroidissement. Des nuages contenant des gouttelettes plus petites peuvent avoir une duréedurée de vie plus longue, car les petites gouttelettes sont moins susceptibles de coalescer pour former des précipitations. Les aérosols peuvent également influencer la formation de nuages de haute altitude qui retiennent la chaleur dans l'atmosphère, contribuant ainsi au réchauffement climatique.

L'absorptionabsorption de la lumière par les aérosols, comme le carbone noir, peut réchauffer la couche d'air où ces particules sont présentes, entraînant l'évaporation des nuages de faible altitude et réduisant ainsi leur effet de refroidissement.

 Des vastes incendies sur l'Afrique centrale et l'Australie émettent en masse des aérosols (en vert) dans l'atmosphère. Les vents dans le Sahara propagent en outre d'importantes quantités de poussières. © Nasa

Effets sur la qualité de l'air et la santé

Les aérosols, en particulier les particules fines (PM2.5 et PM10), sont des polluants atmosphériques qui peuvent avoir des effets néfastes sur la santé humaine, causant des maladies respiratoires et cardiovasculaires. Les aérosols influencent la chimiechimie atmosphérique, y compris la formation de l'ozone troposphériqueozone troposphérique et d'autres oxydants, ce qui peut affecter la qualité de l'air et les cycles biogéochimiques.

Les aérosols peuvent réduire la visibilité en dispersant et en absorbant la lumière. Ce phénomène est souvent observé sous forme de brumebrume dans les zones urbaines et industrielles, où les concentrations de particules sont élevées.

Rétroactions climatiques

Les aérosols jouent un rôle dans diverses rétroactionsrétroactions climatiques, y compris :

• Rétroaction glace-albédo : les dépôts de carbone noir sur la neige et la glace réduisent leur albédo (capacité de réflexion), augmentant l'absorption de la chaleur et accélérant la fontefonte.
• Rétroactions de nuages : les changements dans les propriétés des nuages en raison des aérosols peuvent influencer les rétroactions climatiques liées à la couverture nuageuse et à la formation des précipitationsprécipitations.

Implications régionales et globales

Les effets des aérosols peuvent varier considérablement selon les régions :

• Régions industrielles et urbaines : plus affectées par les aérosols anthropiques, elles peuvent connaître des impacts significatifs sur la qualité de l'air et le climat local.
• Régions polaires : les dépôts de carbone noir accélèrent la fonte des glaces, avec des conséquences importantes pour le niveau des mers et le climat global.

Effets sur l'Environnement et la Santé

Les effets des aérosols sur la santé humaine et l'environnement sont significatifs. Sur le plan de la santé, l'inhalationinhalation de particules fines peut provoquer des irritations des voies respiratoires, des crises d'asthme et des bronchitesbronchites chroniques. Elles augmentent également le risque de crises cardiaquescrises cardiaques et d'accidentsaccidents vasculaires cérébraux. Certaines particules, telles que les hydrocarbures aromatiqueshydrocarbures aromatiques polycycliques, sont cancérigènes.

En ce qui concerne l'environnement, les aérosols peuvent influencer le climat en refroidissant l'atmosphère en réfléchissant la lumière solaire ou en la réchauffant en l'absorbant. Ils jouent aussi un rôle crucial dans la formation des nuages en agissant comme noyaux de condensation. De plus, les particules sombres comme la suie, lorsqu'elles se déposent sur la neige et la glace, augmentent l'absorption de la lumière solaire, accélérant ainsi la fonte des glaciersglaciers.

Applications pratiques des aérosols

Les applicationsapplications pratiques des aérosols sont variées. Dans le domaine médical, les inhalateurs et les nébuliseurs utilisent des aérosols pour administrer des médicaments sous forme de brume, ce qui est particulièrement utile pour traiter les maladies respiratoires. Industriellement, les aérosols sont utilisés dans la pulvérisation de peintures pour obtenir une application uniforme, et pour contrôler la poussière dans les environnements de travail. Dans la maison, les produits de nettoyage et les cosmétiques, comme les déodorants et les laques pour cheveux, sont couramment commercialisés sous forme d'aérosols.

Contrôle et réglementation des aérosols

Le contrôle et la réglementation des aérosols sont essentiels pour protéger la santé publique et l'environnement. Des normes de qualité de l'air sont en place pour limiter les émissions de particules fines, et des technologies de filtrationfiltration avancées sont utilisées pour capturer les aérosols dans les émissions industrielles et des véhicules.