Pourquoi les concentrations d’ozones sont-elles plus élevées dans les campagnes que dans les villes ?

L’ozone est un polluant secondaire, ce qui signifie qu’il n’est pas directement produit par la circulation automobile, l’industrie, etc, mais plutôt qu’il est formé, sous l’action du rayonnement solaire, sur base de plusieurs polluants "précurseurs". Plus précisément, il s’agit des oxydes d’azote (NOx) et des composés organiques volatils (COV). Le trafic automobile est le principal responsable de l’émission de composés chimiques qui sont à la base de la formation d’ozone.

Les épisodes d’ozone sont caractérisés par des concentrations plus élevées dans les campagnes que dans les villes. Ceci s’explique par la réaction (inverse) de destruction de l’ozone par les oxydes d’azote (NOx) et les composés organiques volatiles (COV), qui se produit davantage dans les villes que dans les campagnes, en raison des concentrations plus élevées de monoxyde d'azote (NO) émises par le trafic. Cette réaction de destruction se produit lorsque l'intensité lumineuse est faible, notamment en fin d'après-midi. Le fait qu’il y ait moins d’ozone dans les villes ne signifie pas pour autant que la pollution au sens général y est moindre : il existe d’autres polluants qui sont présents en plus grande quantité que dans les campagnes.

Il n’existe donc pas de lien direct (linéaire) entre les quantités de substances qui sont à la base de la formation d’ozone et les concentrations d’ozone proprement dites. Une diminution des quantités de précurseurs d’ozone peut même être à l’origine d’une augmentation des concentrations d’ozone. Ce phénomène peut être aisément observé le weekend, au cours duquel la diminution du trafic conduit le plus souvent à des concentrations d’ozone plus importantes, en raison de moins grandes quantités de NO présentes dans l’air. Le processus de formation de l'ozone présente ainsi un mécanisme complexe d’auto-dépendance avec ses précurseurs.

Pour décrire de façon plus détaillée les raisons qui expliquent la présence de concentrations d’ozone plus importantes dans les campagnes que dans les villes, il est utile de faire référence aux réactions chimiques de base. De façon extrêmement simplifiée, le schéma de réaction de formation de l’ozone peut être écrit comme suit :

NO2 + O2 (+ rayonnement UV du soleil + chaleur) --> NO + O3

ou autrement dit, le dioxyde d’azote réagit avec l’oxygène pour former, sous l’action du rayonnement UV et en présence de chaleur, du monoxyde d’azote et de l’ozone. Cette réaction photo-chimique de formation de l’ozone est écrite sous forme globale : en pratique, la formation d’ozone implique plusieurs centaines de réactions chimiques.

Cette réaction est dite "à l'équilibre", ce qui signifie que la réaction inverse (qui contribue à détruire l’ozone) s’écrit :

NO + O3 --> NO2 + O2

Une loi de la chimie énonce qu'un équilibre tend à se rétablir lorsqu'il est perturbé. C'est à ce stade que les COV entrent en ligne de compte. Ceux-ci vont réagir avec le NO et, de ce fait, entraîner une diminution des concentrations de NO : il en résulte une pertubation de l'état d'équilibre. En vertu de la loi évoquée ci-dessus, l'équilibre tendra à se rétablir par augmentation des concentrations de NO. L'équilibre global tend ainsi à se déplacer vers un accroissement des concentrations de NO, ce qui se traduit aussi par un accroissement des concentrations de O3 (ozone).

Les gaz émis par le trafic automobile contiennent une proportion importante de NO. Etant donné qu'il possède une durée de vie très courte, le NO émis est ainsi très rapidement transformé (ou oxydé) en dioxyde d'azote (NO2), qui se caractérise, quant à lui, par une durée de vie beaucoup plus longue, allant de quelques heures jusqu'à plusieurs jours. C'est ce processus chimique qui explique pourquoi les concentrations d'ozone sont moindres dans les villes qu'à la campagne.

En résumé :
- Dans les villes, le trafic automobile contribue à produire davantage de NO. Le NO, en réagissant avec l'ozone pour former du NO2, diminue ainsi les concentrations d'ozone.
- A la campagne, les émissions de NO provenant du trafic routier étant moindres, les réactions de destruction de l'ozone sont également moins importantes que dans les villes et se traduisent ainsi par des concentrations d'ozone plus élevées.

Ces considérations expliquent pourquoi des mesures à court terme, telles que la mise à l'arrêt de la circulation, peuvent avoir un effet contraire sur la pollution par l'ozone. Diminuer la circulation implique une réduction des émissions de NO et, par conséquent, une diminution des réactions chimiques de destruction de l'ozone. Les mesures de limitation de trafic mises en application lors d'un pic de pollution aux particules fines ne peuvent donc s'appliquer pendant un pic d'ozone. Bien qu'elles puissent jouer un rôle de sensibilisation plus important auprès des conducteurs, les mesures à court terme n'en restent pas moins inefficaces pour réduire les concentrations d'ozone.

La réduction des pics d'ozone nécessite par contre des mesures de plus long terme. Il serait utile de mettre en oeuvre des mesures (par exemple, limitation de la circulation) 4 ou 5 jours avant un pic d'ozone, de façon à limiter les concentrations de précurseurs d'ozone lors du pic. Toutefois, une prévision précise de tels événements de pollution à 5 jours d'échéance demeure encore difficile à l'heure actuelle. Les prévisions de concentrations d'ozone sont en effet fortement liées à la qualité des prévisions météorologiques qui demeurent parfois incertaines au-delà de trois jour d'échéance.

Les cartes de prévision d'ozone pour le jour même, le lendemain et le surlendemain sont disponibles sur notre site internet sous la rubrique Ozone - Prévisions.

Sur base des résultats obtenus à partir de modèles de qualité de l'air, la pollution par l'ozone peut être réduite en appliquant les mesures suivantes :
1) limitation drastique (de 60 - 70 %) des émissions de précurseurs d'ozone ;
2) appliquer cette limitation non seulement à la Belgique, mais aussi à l'Europe entière ;
3) appliquer cette limitation pendant toute l'année, et non pas lors d'un épisode d'ozone.

Il existe au niveau européen un certain nombre de mesures qui ont été prises; une mesure importante prise dans ce sens est la directive européenne NEC (National Emission Ceilings), selon laquelle chaque pays européen se voit contraint de limiter ses émissions de NOx et COV.