Les oxydes d'azote

Les oxydes d'azote sont l'un des principaux traceurs de la pollution automobile. En Midi-Pyrénées, le monoxyde d'azote et le dioxyde d'azote sont émis par les véhicules à près de 60% et à plus de 70% sur l'agglomération toulousaine. Le dioxyde d'azote est un polluant soumis à réglementation, l'ORAMIP doit en effet déclencher la procédure d'information au public, conformément à l'arrêté préfectoral, en cas de dépassement de seuil.

 

  • Propriétés physico-chimiques

Le dioxyde d'azote est un gaz brun-rouge toxique et particulièrement odorant, à l'odeur âcre et piquante caractéristique. Ce gaz est très soluble dans l'eau.

Le monoxyde d'azote est un gaz incolore à température ambiante, toxique, incombustible et d'odeur piquante perceptible dès 0,3 ppm. Ce gaz est peu soluble dans l'eau (solubilité inférieure à 80 ml.L-1 à 20°C).

 

  • Sources

La principale source d'oxydes d'azote est la combustion des combustibles fossiles (véhicules à moteur, centrales thermiques, chauffage...). Concernant l'apport automobile, le pot catalytique a permis, depuis 1993, une diminution des émissions d'oxydes d'azote des véhicules à essence. Néanmoins, l'effet reste encore peu perceptible compte tenu de l'augmentation forte du trafic automobile et de l'âge moyen des véhicules. La production la plus importante se produit au cours de la période d'accélération et d'allure de croisière.

Le dioxyde d'azote est principalement issu de l'oxydation de l'azote atmosphérique et du carburant lors des combustions à très hautes températures. Le monoxyde d'azote est émis à la sortie du pot d'échappement, il est oxydé rapidement en dioxyde d'azote. Ce dernier est un polluant dit secondaire, que l'on retrouve en grande quantité à proximité des axes routiers.

 

  • Réactivité

Le dioxyde d'azote intervient dans la formation d'ozone dans la basse atmosphère selon les réactions suivantes :

NO2 + hv → NO + O

O + O2 → O3    

En présence d'eau et éventuellement d'oxygène, NO2 forme de l'acide nitrique HNO3 :

3 NO2 +H2O → 2 HNO3 + NO

2 NO2 + 1/2 O2 + H2O → 2 HNO3

 

Le monoxyde d'azote est instable, à température ambiante, il se combine avec l'oxygène atmosphérique pour former du dioxyde d'azote selon la réaction: NO + 1/2 O2 → NO2

Le monoxyde d'azote réagit avec l'ozone pour former du dioxyde d'azote selon : O3 + NO → NO2 + O2

Il peut également réagir avec les radicaux péroxyles selon la réaction : NO + RO2° → NO2 + RO°

 

  • Durée de vie

En moyenne, la durée de vie des oxydes d'azote est d'environ une journée. Toutefois, la durée de vie d'un composé dépend fortement de l'environnement, des conditions météorologiques et de la concentration en polluants à un moment donné. Par exemple, en présence d'une forte concentration en ozone, la durée de vie du monoxyde d'azote est d'une minute, il est rapidement consommé selon la réaction vu précédemment:        O3 + NO → NO2 + O2

 

  • Facteurs

Le dioxyde d'azote est particulièrement présent lors des conditions de forte stabilité atmosphérique telles que l'hiver en situations anticycloniques et inversions thermiques.

Le NO2 est un indicateur de la qualité de l'air, il est notamment responsable de la formation du brouillard photochimique oxydant, appelé "smog" oxydant, lié aux phénomènes météorologiques et notamment aux phénomènes d'insolation.

Il est ainsi important de prendre en compte les facteurs météorologiques pour évaluer le niveau de contamination en oxydes d'azote dans l'atmosphère.

 

  • Toxicologie

Les oxydes d'azote sont des précurseurs de la pollution photochimique, ils interviennent notamment dans la formation d'ozone  troposphérique. Ils contribuent aussi aux phénomènes d'eutrophisation des cours d'eau et des lacs et aux pluies acides par la formation d'acide nitrique.

Concernant les effets sur la santé, le dioxyde d'azote est un gaz irritant qui pénètre dans les voies respiratoires.

Les valeurs seuils sont les suivantes :

- L'objectif de qualité en dioxyde d'azote est de 40 µg.m-3 en moyenne annuelle (valeur limite pour la santé humaine).
- Le seuil de recommandation et d'information est de 200 µg/m3 en moyenne horaire.
- Le seuil d'alerte est 400 µg/m3 en moyenne horaire, ou 200 µg/m3 en moyenne horaire si la procédure d'information a été déclenchée la veille et le jour même et que les prévisions font craindre un dépassement pour le lendemain.
 
Il est à noter que les stations trafic du périphérique toulousain dépassent toutes cette valeur limite avec une moyenne annuelle en 2009 de 77 µg.m-3.

- La valeur limite pour la végétation en moyenne annuelle de NOx est de 30 µg.m-3.

 

  • Méthodes de mesure

La mesure des oxydes d'azote par chimiluminescence est une méthode de référence qui fait l'objet d'une norme européenne. La réaction de chimilumescence, qui n'existe qu'entre le monoxyde d'azote et l'ozone , ne permet que la mesure directe du monoxyde d'azote seul. Cette réaction nécessite une source d'ozone à forte concentration. L'ozone en excès réagit selon la réaction suivante :

NO + O3 → NO2* + O2

Les molécules de dioxyde d'azote émises (NO2*) sont à l'état excité et reviennent à l'état fondamental en émettant un rayonnement caractéristique. L'intensité de la raie d'émission est proportionnelle à la quantité de monoxyde d'azote dans l'échantillon.

Quant à la mesure en dioxyde d'azote initialement présent dans l'air, elle est effectuée indirectement suite à la réduction de ce dernier en monoxyde de carbone dans l'échantillon. La réaction a lieu dans un four convertisseur au molybdène chauffé selon la réaction :

3 NO2 + Mo 3 NO + MoO3

La concentration en NO2 est ainsi obtenue par soustraction du signal NO (échantillon envoyé directement dans la cellule de mesure) du signal NOx (échantillon envoyé avant dans le four convertisseur).

À l'ORAMIP, ces mesures sont effectuées toutes les heures.

 

 

 

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