Pollution atmosphérique / de l’air : causes et conséquences

Par Florian Tostivint

Responsable éditorial - énergie

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La pollution atmosphérique affecte à la fois la santé humaine et l’équilibre de nos écosystèmes. Elle est principalement causée par l’activité industrielle, le trafic routier, l’agriculture intensive et certains phénomènes naturels ; qui émettent des gaz à effet de serre et des particules fines. Certaines villes, en France mais plus particulièrement en Asie et à l’international, affichent des niveaux parfois très élevés. Des dispositifs de suivi en temps réel et des mesures d’alerte permettent d’agir pour limiter les impacts.

Pourquoi et par quoi l’air est-il pollué ?

La forte émission de GES sur une zone géographique créé des pics de pollution réguliers.

Quelles sont les sources de pollution de l'air ?

La pollution de l’air provient de multiples sources anthropiques et naturelles qui se combinent pour détériorer la qualité de l’atmosphère.

• Les activités industrielles, notamment les usines et centrales thermiques à flamme, émettent d’importantes quantités de particules fines et de composés chimiques.
• Le trafic routier émet de dioxyde d’azote, de monoxyde de carbone et de particules issues de l’usure des pneus et freins.
• Le secteur agricole contribue également à la pollution par l’utilisation de pesticides, d’engrais et par l’émission d’ammoniac provenant du bétail. En Asie et en Afrique, il n'est pas rare qu'on brûle les végétaux et les déchets.
• La combustion domestique, par le chauffage au bois ou au charbon dans certaines régions, représente un facteur aggravant, surtout en hiver.
• Des sources naturelles ponctuelles, comme les feux de forêt et les éruptions volcaniques, viennent parfois s'ajouter.

En outre, la combinaison de ces sources crée des phénomènes de pollution complexes, dont les effets cumulatifs impactent d'autant plus la santé et l’environnement.

Quels gaz et particules polluent le plus l'air ?

Les gaz à effet de serre (GES) jouent un rôle central :

• Le dioxyde de carbone (CO₂) demeure le principal GES, principalement émis par la combustion des énergies fossiles et les changements d’affectation des terres.
• Le méthane (CH₄), bien que présent en moindre quantité, possède un potentiel de réchauffement global environ 25 fois supérieur à celui du CO₂ sur une période de 100 ans.
• Le protoxyde d’azote (N₂O) est un autre GES important, dont les émissions proviennent notamment des activités agricoles et de l’industrie chimique.
• Les gaz fluorés, tels que les hydrofluorocarbures (HFC), contribuent également à l’effet de serre. Bien qu’ils soient émis en plus faibles quantités, leur impact par molécule est pourtant significatif.
• Le dioxyde d’azote (NO₂) et l’ozone troposphérique (O₃) influencent directement la qualité de l’air dans les zones urbaines.
• Le monoxyde de carbone (CO) et le dioxyde de soufre (SO₂), permettent d’évaluer les contributions spécifiques de certaines activités, notamment industrielles et de transport.

Les particules fines (PM2,5 et PM10) sont aussi particulièrement surveillées, car elles pénètrent profondément dans les poumons et causent de nombreux problèmes de santé. Les PM2,5 peuvent atteindre les alvéoles pulmonaires, entraînant des inflammations, des exacerbations d'asthme et augmentant le risque de maladies cardiovasculaires. Quant aux PM10, bien que légèrement plus grosses, elles irritent les voies respiratoires et favorisent l'apparition d'infections, surtout chez les personnes vulnérables.

Comment les mesure-t-on ?

La croissance des émissions de ces gaz est étroitement surveillée par les agences nationales et internationales.

Des réseaux de surveillance au sol, complétés par des mesures satellitaires, offrent une vue d’ensemble des variations spatiales et temporelles de la pollution atmosphérique. Les dernières avancées technologiques dans le domaine des capteurs et de la télédétection ont amélioré la précision et la fréquence des mesures, fournissant ainsi des données en quasi temps réel.

Pour évaluer la qualité de l’air, plusieurs indicateurs et paramètres sont utilisés par les experts et les institutions de surveillance environnementale. L’Indice de Qualité de l’Air (« IQA » ou « AQI » en anglais) est l’un des outils les plus courants, permettant de traduire la concentration de divers polluants en un chiffre facilement compréhensible par le grand public.

A partir de quels seuils considère-t-on que l'air est pollué ?

La pollution de l’air est évaluée à partir de seuils établis par des organismes internationaux tels que l’Organisation mondiale de la santé (OMS) et complétés par des normes législatives nationales et européennes.

Elles s’appuient sur des études épidémiologiques montrant qu’un dépassement, même modeste, de ces seuils est corrélé à une augmentation significative des risques pour la santé, notamment en termes de maladies respiratoires et cardiovasculaires.

• Pour les particules fines (PM2,5), l’OMS recommande un seuil d’exposition de 5 µg/m³ (contre 25  µg/m³ dans certaines réglementations nationales).
• Pour les particules en suspension (PM10), le seuil annuel conseillé est de 15 µg/m³, alors que l’Union Européenne fixe la limite à 40 µg/m³.
• Pour les oxydes d’azote (NO₂), l’OMS préconise un maximum de 10 µg/m³ en moyenne annuelle, alors que plusieurs pays appliquent des seuils autour de 40 µg/m³.

Les indices de qualité de l’air traduisent souvent ces mesures en niveaux de risque pour la population, en intégrant tous ces polluants à la fois. Par exemple, un AQI inférieur à 50 est généralement associé à une qualité de l’air considérée comme « bonne », tandis que des valeurs supérieures à 100 indiquent des niveaux de pollution susceptibles d’impacter la santé, en particulier celle des personnes vulnérables telles que les enfants, les personnes âgées ou les malades chroniques.

Quels effets sur la santé et la planète ?

Les impacts de la pollution atmosphérique se manifestent par des problèmes de santé majeurs (asthme, maladies cardiovasculaires, cancers) et perturbent les écosystèmes (pluies acides, perte de biodiversité, changements climatiques).

Les impacts sanitaires

La pollution atmosphérique est responsable d’une augmentation notable des maladies respiratoires telles que l’asthme et la bronchite chronique. Des études récentes indiquent que l’exposition prolongée aux particules fines peut provoquer des inflammations pulmonaires et aggraver les symptômes des maladies cardiovasculaires. La présence de polluants comme le dioxyde d’azote et l’ozone troposphérique a été directement liée à une hausse des hospitalisations pour des problèmes respiratoires chez les enfants et les personnes âgées.

Plusieurs rapports de l’Organisation mondiale de la santé (OMS) soulignent le lien entre pollution de l’air et cancer du poumon, même en l’absence de tabagisme. L’inhalation de particules toxiques peut également contribuer à des effets systémiques, affectant le système nerveux central et augmentant le risque de troubles neurodégénératifs.

En outre, la pollution affecte le système immunitaire, rendant l’organisme plus vulnérable aux infections.

Les données épidémiologiques montrent que la pollution atmosphérique est responsable de millions de décès prématurés chaque année dans les agglomérations urbaines.

Sur l'environnement

La pollution de l’air a des répercussions majeures sur les écosystèmes terrestres et aquatiques, modifiant la composition chimique des sols et des cours d’eau. Elle contribue indirectement à la perte de biodiversité en modifiant les habitats naturels et en rendant certaines zones moins propices à la survie des espèces endémiques.

Les acides formés par les oxydes d’azote et de soufre provoquent des pluies acides qui altèrent la biodiversité des milieux naturels. Ces dépôts acides nuisent aux forêts, réduisant la photosynthèse et favorisant la perte de nutriments essentiels dans les sols.

La contamination atmosphérique affecte également la qualité de l’eau, impactant la faune aquatique et perturbant les chaînes alimentaires. Des études récentes montrent d'ailleurs que les écosystèmes fragiles, comme les zones arctiques et les récifs coralliens, subissent des pressions accrues dues aux polluants atmosphériques.

Aussi, les particules en suspension influencent aussi la formation des nuages, modifiant ainsi les cycles hydrologiques et les régimes de précipitations de pluie.

Les gaz à effet de serre, en perturbant l’équilibre thermique de la planète, entraînent des phénomènes climatiques extrêmes tels que les vagues de chaleur et les tempêtes. C'est ce qu'on appelle le changement climatique.

Les villes et pays où l'air est le plus pollué

Certaines villes se distinguent par des niveaux de pollution particulièrement élevés, principalement en raison de la densité du trafic et de l’urbanisation intense. Dans le monde, la proximité géographique avec les centrales à charbon est le principal facteur aggravant.

Les villes de France avec la plus mauvaise qualité de l'air

Voici le top 10 des villes françaises les plus polluées en 2022, d'après le rapport de l’Agence européenne de l’environnement (AEE) :

1. Lille : 12,9 μg/m³ ;
2. Avignon : 11,5 μg/m³ ;
3. Reims : 11,5 μg/m³ ;
4. Rouen : 11,4 μg/m³ ;
5. Amiens : 11,3 μg/m³ ;
6. Mulhouse : 11,3 μg/m³ ;
7. Creil : 11,3 μg/m³ ;
8. Paris : 11,2 μg/m³ ;
9. Douai : 11,2 μg/m³ ;
10. Grenoble : 11,1 μg/m³.

À l'inverse, les 10 villes de France où la qualité de l'air est la meilleure sont Saint Denis, Brest, Saint-Brieuc, Dijon, Perpignan, Bayonne, Montpellier, les Abymes, Toulon et Troyes.

Des métropoles comme Paris, Lyon et Marseille connaissent régulièrement des épisodes de pollution accentuée, notamment aux heures de pointe. Les stations de mesure installées dans des zones denses y montrent des concentrations de particules fines supérieures aux seuils recommandés par l’OMS.

Les zones de vallées, comme celles autour de Grenoble, subissent des inversions de température qui empêchent la dispersion des polluants, aggravant ainsi la situation.

Les pays les plus pollués au monde

D'après les données récentes présentées par le site State of Global Air, les 10 pays présentant les niveaux moyens d'exposition aux particules fines les plus élevés en 2023 étaient :

1. L'Inde
2. Le Népal
3. Le Niger
4. Le Qatar
5. Le Nigéria
6. L'Égypte
7. La Mauritanie
8. Le Cameroun
9. Le Bangladesh
10. Le Pakistan

À l’échelle mondiale, certains pays font face à des niveaux de pollution atmosphérique particulièrement alarmants, en grande partie en raison :

• d'un recours massif aux énergies fossiles pour la production d’électricité et l’industrie ;
• d'un développement industriel rapide ;
• de normes environnementales moins strictes ;
• d'une urbanisation rapide ;
• de l’augmentation du nombre de véhicules motorisés ;
• d'une faible sensibilisation des populations.

Des pays comme l’Inde et la Chine enregistrent fréquemment des concentrations de particules fines et de polluants chimiques bien supérieures aux seuils sécuritaires.

Les villes avec la pire qualité de l'air au monde

Selon un classement publié par Smart Air, qui compare les niveaux annuels de PM2,5 mesurés en 2024, voici le top 10 des villes ayant les concentrations les plus élevées :

1. Dammam, Arabie Saoudite – 124,11 µg/m³ ;
2. Lahore, Pakistan – 111,63 µg/m³ ;
3. Dhaka, Bangladesh – 84,73 µg/m³ ;
4. Delhi, Inde – 84,39 µg/m³ ;
5. Muzaffarnagar, Inde – 81,35 µg/m³ ;
6. Baghdad, Irak – 77,62 µg/m³ ;
7. Ghaziabad, Inde – 74,72 µg/m³ ;
8. Patna, Inde – 67,20 µg/m³ ;
9. Hapur, Inde – 67,02 µg/m³ ;
10. Peshawar, Pakistan – 66,15 µg/m³.

La concentration des polluants y est exacerbée par la densité de population et l’intensité des activités industrielles et agricoles.

Les épisodes de smog, fréquents durant certaines périodes de l’année, rendent la visibilité quasi nulle et posent de sérieux risques pour la santé des habitants. Les données recueillies par des satellites et des stations au sol montrent des pics de pollution pouvant durer plusieurs jours consécutifs.

Comment connaitre la qualité de l’air en direct

Suivre la qualité de l’air en temps réel permet d’adapter son comportement quotidien et de prévenir les risques sanitaires.

Aujourd'hui en France

En France, plusieurs plateformes publiques et privées offrent des informations en temps réel sur la qualité de l’air. Atmo France et Airparif mettent à disposition des sites web et des applications mobiles permettant de consulter les niveaux de différents polluants.

Ces outils utilisent des capteurs répartis dans les zones urbaines et rurales pour mesurer les indicateurs de pollution Les données fournies sont actualisées plusieurs fois par jour pour pouvoir suivre en continu les variations de la pollution atmosphérique.

Par ailleurs, ces plateformes intègrent des cartes interactives qui facilitent la visualisation des zones les plus affectées à l’échelle locale. Les autorités locales utilisent ces informations pour coordonner des actions spécifiques en cas de pic de pollution, comme la mise en place de restrictions de circulation.

Le dispositif de surveillance de la pollution de l'air est réalisé dans le cadre réglementaire défini par la Loi sur l'Air et l'Utilisation Rationnelle de l'Énergie du 30 décembre 1996 (LAURE). Le Laboratoire Centrale de Surveillance de la Qualité de l’Air (LCSQA) est l'organisme officiel qui coordonne les différentes associations sur le suivi de la pollution atmosphérique en France.

Dans le monde

À l’échelle mondiale, la surveillance de la qualité de l’air repose sur un réseau de capteurs terrestres couplé à des observations satellitaires. Des organisations telles que la NASA et l’AQI diffusent des données en quasi temps réel sur la pollution atmosphérique.

Ces systèmes globaux permettent d’identifier les zones les plus polluées, d’analyser les tendances à long terme et de prévoir les épisodes de pollution extrême. Ils permettent surtout d’informer les populations en temps réel et d’aider les autorités à adapter leurs stratégies de gestion de la pollution. 

Les mesures appliquées en cas de pic de pollution

Comme nous l'avons vu, les risques encourus lors d’un épisode de pollution sont importants aussi bien pour les Hommes que la nature et ses écosystèmes. Les polluants qui dégradent la qualité de l'air peuvent occasionner des problèmes de santé à certains types de population (personnes âgées, femmes enceintes, enfants).

Face à des épisodes de pollution intense, des dispositifs d’alerte sont déclenchés quand les seuils sont dépassés et des mesures correctives sont mis en œuvre pour protéger la santé publique et l’environnement.

Les niveaux d’alerte pollution en France

En France, le système d’alerte pollution est structuré autour de seuils déterminés par des autorités environnementales. Lorsque les concentrations de polluants dépassent ces seuils, des niveaux d’alerte progressifs – de l’alerte à la vigilance, puis à l’urgence – sont déclenchés. Ces niveaux permettent de mobiliser rapidement les services de santé et de sécurité pour atténuer les risques.

Lors d’un pic de pollution, des recommandations spécifiques sont diffusées, telles que la limitation des activités extérieures, particulièrement pour les populations sensibles. La coordination entre les autorités locales et nationales permet d’envisager des mesures temporaires.

En France, nous avons la chance d'avoir une intensité carbone pour la production d'électricité très faible par rapport aux autres pays développés, et nos voisins comme l'Allemagne.

L'effort se concentre donc sur les transports.

Le certificat Crit'air est le dispositif mis en place afin de classer les véhicules selon leur niveau d’émissions polluantes. Il permet notamment aux autorités de mettre en œuvre des restrictions de circulation lors des pics de pollution, en interdisant l’accès aux véhicules les plus polluants dans certaines zones urbaines.

En cas d’épisode de pollution important, certaines préfectures ont la possibilité de mettre en place une circulation différenciée pour interdire certains espaces de circulation aux véhicules les plus polluants définis par la vignette Crit’Air.

Dans les agglomération, de plus en plus de zones à faibles émissions (ZFE) sont dessinées pour réduire la densité de circulation. Les dispositifs de contrôles automatisés et les radars environnementaux assurent le respect de ces restrictions. Ce système encourage les citoyens à opter pour des modes de transport alternatifs, notamment les transports en commun et les mobilités douces.

Les mesures ailleurs dans le monde

Les partenariats internationaux favorisent le transfert de technologies et de bonnes pratiques en matière de surveillance et de réduction des émissions. De nombreux pays ont adopté des stratégies similaires ou complémentaires à celles mises en place en France pour lutter contre la pollution atmosphérique. En Chine, par exemple, des restrictions de circulation drastiques ont été imposées dans les grandes métropoles lors des épisodes de smog.

Plusieurs villes européennes disposent désormais de zones à faibles émissions et de systèmes de péage urbain qui incitent à l’usage de véhicules moins polluants. Les gouvernements d’Inde et du Pakistan expérimentent également des mesures d’urgence, telles que l’arrêt temporaire des industries lourdes.

Lors de pics de pollution, les activités extérieures sont parfois limitées, notamment pour les personnes vulnérables comme les enfants, les personnes âgées ou celles souffrant de maladies respiratoires afin de réduire l’exposition aux particules fines et autres polluants.

Les mesures Etatiques de réduction des émissions

Sur le long-terme, le plus efficace est de réduire les émissions de GES polluant l'air.

Nombreux sont les États à mettre en place des réglementations favorables pour accélérer le déploiement des énergies renouvelables et de centrales nucléaires, ce qui permet de remplacer progressivement la production d’électricité issue des combustibles fossiles.

Les gouvernements encouragent de plus en plus l’achat de véhicules électriques via des subventions, des incitations fiscales et des investissements massifs dans les infrastructures de recharge, ce qui accélère la transition du parc automobile vers des technologies à zéro émission. En réduisant l’utilisation des moteurs à combustion interne, on diminue significativement les émissions de particules fines, d’oxydes d’azote et d’autres polluants responsables du smog et des problèmes respiratoires.

Enfin, les pays développés imposent aussi des normes strictes d’efficacité énergétique pour les bâtiments, l’industrie et les transports, tout en offrant des aides à la rénovation et à la modernisation des équipements, afin de réduire la consommation d’énergie. Moins consommer signifie également une baisse des émissions de gaz à effet de serre et de particules.

Les gestes à adopter à son niveau

Chaque individu peut contribuer à améliorer la qualité de l’air en modifiant certaines habitudes quotidiennes. Il existe en effet tout un ensemble d’actions que toute personne peut mettre en place pour réduire ses émissions de CO2 dans l’air.

Côté transport

La réduction de l’utilisation de la voiture en faveur des transports en commun, du vélo ou de la marche constitue l’un des gestes les plus efficaces pour diminuer les émissions de polluants. Le recours au covoiturage et à l’auto-partage est également encouragé pour limiter le nombre de véhicules sur les routes, et donc aussi les embouteillages qui polluent tout particulièrement.

A la maison

Adopter des pratiques éco-responsables à la maison, comme l’optimisation du chauffage et l’utilisation d’appareils énergétiquement efficaces (voir l'étiquette énergétique), contribue à la réduction de la demande énergétique, et donc de son empreinte carbone.

La réduction de la consommation de produits jetables et la valorisation du recyclage et de la seconde main limitent indirectement les émissions liées aux procédés industriels. 

Souscrire une offre verte

Certes, le système des garanties d’origine (GO) ne permet pas de s’assurer à 100 % que l’électricité consommée provienne exclusivement de sources renouvelables, car une fois injectée dans le réseau, l’électricité d’origine renouvelable se mélange à celle d’origine fossile ou nucléaire. Les GO sont des certificats administratifs qui garantissent qu’un certain volume d’énergie renouvelable a été produit pour compenser la consommation d’un client, sans pour autant isoler physiquement cette électricité sur le réseau. En d’autres termes, elles offrent une traçabilité et une transparence quant à la part d’énergie renouvelable injectée dans le système, mais ne permettent pas d’identifier en temps réel l’origine précise de chaque kilowattheure consommé.

Pour l’environnement et la lutte contre la pollution de l’air, ces garanties d’origine jouent néanmoins un rôle essentiel en stimulant le financement et le développement des énergies renouvelables. En assurant aux producteurs d’énergie verte un revenu complémentaire, elles encouragent l’investissement dans des installations éoliennes, solaires, hydrauliques, etc., qui génèrent peu ou pas d’émissions polluantes comparé aux centrales fossiles. Ainsi, même si elles ne garantissent pas une consommation 100 % renouvelable, les offres d'électricité verte favorisent la transition énergétique et contribuent indirectement à la réduction des émissions de gaz à effet de serre et des polluants atmosphériques.

Il en va de même pour les offres de biogaz, qui sont encore peu nombreuses, alors que leur impact sur l'environnement en France est bien plus important que pour l'électricité. La consommation de gaz naturel émet en moyenne environ 180 à 200 kg de CO₂ par MWh, avec des émissions de NO_X pouvant atteindre 15 à 20 kg/MWh et des niveaux significatifs de particules fines (PM2,5). En revanche, le biogaz, issu de matières organiques renouvelables, présente un bilan carbone quasi neutre et permet de réduire les émissions de NO_X et de particules fines d’au moins 70 à 90 % par rapport au gaz naturel.

Compensation ses émissions de carbone

La compensation carbone consiste à investir dans des projets qui réduisent ou séquestrent les émissions de gaz à effet de serre pour compenser celles générées par une activité donnée. Ce mécanisme permet théoriquement de neutraliser l’empreinte carbone en finançant des projets de reforestation, d’énergie renouvelable ou d’efficacité énergétique.

Toutefois, son efficacité dépend de la rigueur des projets financés et de la vérification indépendante des réductions d’émissions annoncées. C'est d'ailleurs notre engagement chez Selectra. La transparence et la traçabilité des crédits carbone sont en effet essentielles pour garantir leur crédibilité. Des initiatives internationales tentent d’harmoniser les standards et de renforcer les contrôles afin d’éviter le phénomène de « greenwashing ».

Rappelons que la compensation carbone peut être un complément pertinent à une stratégie globale de lutte contre le changement climatique, à condition qu’elle s’inscrive dans une démarche proactive de réduction des émissions à la source.