Monoxyde de carbone

Le monoxyde de carbone (CO) est un gaz très toxique. Ce polluant est principalement émis par le trafic automobile,  il est d'ailleurs le plus ancien traceur de la pollution automobile connu. Les émissions de CO proviennent de la combustion incomplète de matières organiques et de combustibles fossiles. 

 

  • Propriétés physiques

Dans les conditions normales de température et de pression, le monoxyde de carbone est un gaz incolore, inodore et de densité voisine de celle de l'air. C'est un gaz peu soluble dans l'eau (mL dans 1L d'eau à 20°C) mais relativement soluble dans quelques solvants organiques tels que l'éthanol et l'acide acétique.

C'est un gaz extrêmement inflammable qui forme des mélanges explosifs avec l'air dans les limites de 12,5% à 74% en volume.

 

  • Sources

Le monoxyde de carbone se dégage à la suite d'opérations industrielles ou domestiques. Il est utilisé dans la métallurgie du fer, les synthèses chimiques (carbure de calcium), les moteurs à explosion et dans les appareils de chauffage à charbon, à gaz et à hydrocarbures liquides. 

Des taux importants de CO sont mesurés lorsque les moteurs tournent au ralenti dans un espace clos de type garage, en cas d'embouteillage dans des espaces couverts (tunnels) ainsi qu'en cas de mauvais fonctionnement d'un appareil de chauffage domestique.

Ce gaz est un polluant de choix pour mesurer le niveau de contamination d'une atmosphère en lien avec la source automobile. Les émissions dépendent de façon relativement importante des conditions de combustion et sont caractérisées par des concentrations importantes mais de courte durée. Ce polluant se diffusant très facilement, la concentration diminue rapidement en s'éloignant du point d' émission. Cette faculté à se diffuser entraîne des teneurs très différentes selon le site, la hauteur du point de prélèvement, les fluctuations du trafic automobile et les conditions météorologiques.

 

  • Réactivité

Le monoxyde de carbone se dissocie en dioxyde de carbone entre 400°C et 700°C selon la réaction :

CO + 1/2 O2 ⇔ CO2           (1)

Dans l'atmosphère, la réaction (1) se déroule trop lentement pour détruire de façon significative le monoxyde de carbone. La principale réaction qui élimine CO est la réaction avec les radicaux hydroxyles.

L'oxydation de CO peut se dérouler par deux mécanismes :

- Lorsque le rapport des concentrations c(C0)/c(O3) est supérieur à 1/5000, on observe la formation de l'ozone par la destruction du CO (équation 2):

CO + OH → CO2 + H

H + O2 + M → HO2 + M

HO2 + NO  → NO2 + OH 

NO+ hv → NO + O (longueur d'onde < 420 nm)

O + O2 → O3

-------------------------------

CO + 2 O2 + hv → CO2 + O3           (2)

(longueur d'onde < 420 nm)

 

- Lorsque le rapport des concentrations c(C0)/c(O3) est inférieur à 1/5000; on observe la consommation de l'ozone lors de la destruction de CO  (équation 3) :

CO + OH → CO2 + H

H + O2 + M → HO2 + M

HO2 + O3 → OH + 2 O2

---------------------------------------

CO + O3 → CO2 + O2        (3)

 

  • Durée de vie

Le monoxyde de carbone a une durée de vie d'environ 40 jours dans l'atmosphère. 

 

  • Toxicologie

Le monoxyde de carbone est un gaz très toxique pour la santé et pour l'environnement. Chez l'homme et les animaux, le monoxyde de carbone est absorbé par les poumons et diffuse à travers les membranes alvéolo-capillaires. Entre 80 et 90% du gaz absorbé se fixe à la place de l'oxygène sur l'hémoglobine du sang entraînant un manque d'oxygénation du système nerveux, du coeur et des vaisseaux sanguins. Les premiers symptômes sont des maux de tête et des vertiges. Une exposition prolongée au monoxyde de carbone peut mener au coma puis à la mort. Ce gaz est essentiellement éliminé par ventilation pulmonaire.

En France, le monoxyde de carbone est responsable chaque année de plusieurs milliers d'hospitalisation pour intoxication. 

En 2010, La valeur limite à ne pas dépasser pour la santé humaine et de 10mg/m3 en maximum journalier de la moyenne glissante sur 8 heures. 

 

  • Méthodes de mesure

L'ORAMIP mesure les concentrations en monoxyde de carbone par absorption InfraRouge (IR) toutes les heures. Cette mesure fait l'objet de la norme NF EN 14626. La concentration en monoxyde de carbone dans l'air ambiant est mesurée par des méthodes qui utilise le rayonnement IR non dispersif. Cette méthode repose sur la loi de Beer Lambert.

 

Pour détecter la présence et déterminer la teneur en monoxyde de carbone, les mesures suivantes peuvent également être mises en place :

- Détecteurs portatifs à lecture directe mesurant en continu par passage de l'air ou par diffusion passive au travers d'une cellule électrochimique
- Collecteur de gaz dans un sac d'échantillonnage aluminé puis dosage par chromatographie en phase gazeuse couplé à un détecteur à décharge
- Utilisation d'appareils à réponse instantanée équipés de tubes réactifs colorimétriques ou de tubes colorimétriques longue durée avec prélèvement   par diffusion passive

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