Recherche sur les processus liés à la qualité de l’air

Les scientifiques spécialistes de la qualité de l'air chez Environnement Canada font des recherches sur les processus physiques et chimiques qui définissent les propriétés chimiques de l'atmosphère. Les scientifiques étudient les processus qui gouvernent la façon dont les produits chimiques entrent dans l'environnement atmosphérique, s'y déplacent et en sortent. La recherche correspond aux catégories suivantes : émission, transport, transformation, concentrations de substances chimiques dans l'air et dépôt.

Émissions

Les produits chimiques pénètrent dans l'air à partir de sources d'origine humaine, par exemple les voitures, les centrales électriques et les incinérateurs de déchets, mais également à partir de sources naturelles comme les forêts et les volcans. Les produits chimiques peuvent également être stockés dans l'eau des lacs ou des océans, puis être rejetés dans l'atmosphère.

Exemples de la recherche menée par Environnement Canada en matière d'émissions :

  • Collecter de la matière particulaire dans l'air et déterminer son origine au cours d'un processus nommé « répartition par source ».
  • Utiliser la technologie de laser de détection et télémétrie par la lumière (lidar) et un aéronef expérimental pour tester directement les zones de diffusion d'émissions industrielles.
  • Étudier les émissions de mercure naturel ou recyclé par les sols.
  • Collecter des échantillons d'air à différentes altitudes au-dessus de champs de maïs afin de mesurer la vitesse avec laquelle les pesticides sont rejetés par le sol.

Transport

Une fois dans l'atmosphère, ces produits chimiques sont transportés par le vent depuis les zones sources (souvent les villes) vers d'autres régions. Les vents ne reconnaissant pas les frontières politiques, le transport atmosphérique peut entraîner une pollution atmosphérique transfrontalière, c'est-à-dire que les polluants d'une province ou d'un pays ont des conséquences dans un autre. Le problème de la pollution transfrontalière se développe par l'intermédiaire de la circulation de l'air et de l'eau et peut être résolu par la coopération internationale.

Exemples de la recherche menée par Environnement Canada en matière de transport :

  • Plusieurs projets étudient le transport des produits chimiques de leur point d'utilisation dans les climats tempérés et tropicaux jusqu'au Nord. Ces études comprennent les pesticides, les biphényles polychlorés, les naphtalènes polychlorés, les hydrocarbures aromatiques polycycliques, le mercure et les matières particulaires, entre autres produits chimiques.
  • D'autres chercheurs enquêtent sur le transport de l'ozone, des oxydants, des aérosols acides et d'autres composants du smog des zones urbaines/industrielles du Canada et des États-Unis vers les zones rurales du Canada.
  • Les études portant sur le transport des produits chimiques requièrent fréquemment l'utilisation d'un aéronef expérimental.

Transformation

Les produits chimiques n'existent pas seuls dans l'environnement, mais dans des mélanges complexes en constante évolution. Par conséquent, les produits chimiques rejetés dans l'atmosphère sont souvent transformés en composés différents en réagissant avec l'oxygène, l'eau ou d'autres produits chimiques dans l'air. Nombre de réactions sont augmentées par l'énergie du soleil et, par conséquent, varient en fonction de la saison, de l'heure de la journée et du climat.

Exemples de la recherche menée par Environnement Canada en matière de transformation :

  • La plupart des scientifiques spécialistes de la qualité de l'air chez Environnement Canada et travaillant sur la recherche de processus ont affaire, d'une façon ou d'une autre, avec la transformation des produits chimiques. Étant donné que l'air contient des composants extrêmement réactifs, comme l'ozone et les radicaux hydroxyles, nombre de composés contenus dans l'air traversent une série complexe de réactions ou de transformations.
  • Plusieurs scientifiques étudient la façon dont ces transformations ont lieu dans le smog et dans des mélanges d'oxydants.
  • Des études ont également lieu sur l'éventuelle transformation de produits chimiques relativement non réactifs, comme les biphényles polychlorés et certains pesticides.
  • Des recherches, y compris les études sur le terrain, en laboratoire et dans des chambres de réaction scellées, sont menées pour mieux comprendre les transformations dans l'air pouvant produire des composés plus toxiques que les produits chimiques parents à partir desquels ils sont générés.

Concentrations de substances chimiques dans l'air

Tous ces processus agissent ensemble pour produire des concentrations de produits chimiques dans l'atmosphère qui évoluent dans l'espace et dans le temps.

Exemples de la recherche menée par Environnement Canada en matière de concentrations :

  • Mesure des concentrations de particules et d'ozone dans l'environnement afin de déterminer comment celles-ci changent dans le temps et à haute altitude.
  • Mesure des concentrations de produits chimiques persistants dans l'air et dans les précipitations dans la région des Grands Lacs.

Dépôt atmosphérique

Le déplacement des produits chimiques de l'air vers les surfaces du sol ou de l'eau peut se produire en raison d'un dépôt atmosphérique humide lorsque la pluie ou la neige entraînent le lessivage du produit chimique, ou en raison d'un dépôt sec qui se produit lorsque les particules sortent de l'air ou lorsque les gaz s'adsorbent aux surfaces. Le processus de dépôt renvoie les produits chimiques vers l'eau et le sol, où ils peuvent être stockés ou rendus à l'atmosphère par évaporation ou échange gazeux, continuant ainsi le cycle des polluants dans l'environnement.

Exemples de la recherche menée par Environnement Canada en matière de dépôt atmosphérique :

  • Mesure du dépôt de produits chimiques depuis l'atmosphère à la station de recherche forestière de Borden. Les chercheurs définissent la façon dont les produits chimiques déposés se déplacent dans le couvert forestier et ils collectent des données sur de nombreux paramètres pertinents.
  • Recherches sur le mouvement de la matière particulaire et le processus par lequel les produits chimiques de l'air pénètrent d'autres milieux naturels comme le sol et les plans d'eau.

Un autre processus appelé distillation planétaire transporte les produits chimiques des régions tropicales et tempérées où ils sont produits et utilisés vers les régions plus froides situées aux pôles. Ce processus se produit à la fois lorsque les composés dans la phase gazeuse sont adsorbés aux particules et lorsque l'eau à température ambiante s'évapore dans les climats chauds et est déplacée par le vent vers les climats plus froids où elle se condense et est déposée. Ces produits chimiques incluent certains pesticides, les produits de la combustion et les biphényles polychlorés, dont certains peuvent s'accumuler dans les corps des habitants et du biote des régions nordiques. Ce processus est illustré ci-dessous pour les composés organichlorés.

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Movement of chemicals (organochlorines) from the tropics to the polar region through the atmosphere.

 

 

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