atmosphère, effet de serre, ozone...pollutions.

Les données qui suivent sont principalement extraites de l'Encyclopedia Universalis ainsi que de "L'homme et le climat", Jacques Labeyrie, Denoël, Point Sciences, 1985.
Un autre source très riche de documents est le site de l'ENS Lyon : Planet-Terre en relation avec les nouveaux programmes de SVT de seconde sur l'atmosphère MAIS le niveau est assez élevé. Pour une entrée en matière voir le dictionnaire: http://www.ens-lyon.fr/Planet-Terre/Infosciences/Dictionnaire/dico.htm et les liens sur ces items (atmosphère, effet de serre, ozone...).

L'atmosphère désigne l'enveloppe de la terre, essentiellement gazeuse, la plus externe. L'atmosphère est un fluide en mouvement. L'ensemble constitué par le globe terrestre et son atmosphère se comporte comme une machine thermique complexe : on peut admettre qu'une source chaude unique se situe entre les tropiques et que chaque région polaire constitue une source froide. Les mouvements de l'atmosphère assurent les échanges thermiques entre ces zones (mouvements de convection) perturbés par la force de Coriolis due à la rotation de la terre.

Structure
L'expérience et la théorie montrent que l'air a une masse volumique toujours décroissante vers le haut, ce qui revient à rejeter à l'infini la limite théorique de l'atmosphère. On est ainsi conduit à considérer que telle fraction de la masse totale de l'atmosphère se situe au-dessous de telle altitude. Par exemple, on peut affirmer qu'en moyenne la moitié de la masse de l'atmosphère se situe au-dessous de 5 500 m; les 2/3 au-dessous de 8 400 m; les 3/4 au-dessous de 10 300 m; les 9/10 au-dessous de 16 100 m; les 99/100 au-dessous de 31 000 m, etc. Les mesures faites à 200 km (8,5.10-7 hPa) et 300 km (8,8.10-8 hPa) correspondent au vide que l'on obtient en laboratoire. On considère aujourd'hui que la hauteur limite de l'atmosphère se situerait dans une zone de transition assez épaisse, d'où les molécules pourraient s'échapper vers l'espace sans que des chocs avec d'autres molécules risquent de les renvoyer vers l'atmosphère. Cette zone de transition se situerait entre 500 et 800 km.

La structure verticale de l'atmosphère.
(pour des compléments voir le site Planet Terre: http://www.ens-lyon.fr/Planet-Terre/Atmosphere/structuratmosp.htm)

Effet de serre
L'effet de serre qui est le réchauffement de l'atmosphère due à la réflexion des rayons solaires renvoyés par la terre (voir ci-dessous) et leur absorption par des gaz dits "à effet de serre" comme le dioxyde de carbone. Si la teneur en dioxyde de carbone doublait on peut estimer que la température à la surface de la terre augmenterait d'environ 1,3 °C. La vapeur d'eau à un effet complexe car c'est aussi un gaz à effet de serre mais les nuages en réfléchissant les rayons solaires directs diminuent aussi la température au sol.

Modèle expérimental
Un montage avec un thermomètre placé sous une cloche de verre est souvent proposé comme modèle de l'atmosphère permettant de "monter" l'effet de serre. Il paraît cependant judicieux, avant de les utiliser, de bien en comprendre les limites (je vous conseille le livre de seconde de Nathan, nouveau programme 1999):
* les montages qui font varier la nature du "sol" (papier noir ou blanc) reposent sur des mesures d'albedo (pouvoir réfléchissant du sol de l'ordre de 10% du rayonnement reçu pour la végétation mais qui peut atteindre 80% de l'énergie reçue pour de la glace par exemple; il faut en plus noter que les valeurs de la réflectance varient bien sûr en fonction des longueurs d'onde .
* si l'on voulait vraiment faire un montage qui représente plus précisément l'atmosphère, il faudrait faire varier la teneur en dioxyde de carbone sous la cloche. Par exemple, pour obtenir une atmosphère sans dioxyde de carbone on peut utiliser des pastilles de potasse. Pour saturer l'atmosphère en dioxyde de carbone on peut faire réagir du vinaigre sur du bicarbonate de sodium. Mais il est à craindre que la quantité d'air emprisonnée sous la cloche soit très insuffisante pour que le phénomène soit mesurable.
* on peut par contre considérer que c'est la cloche en verre qui représente la couche des gaz à effet de serre (ne pas confondre avec la couche d'ozone). Dans ce cas on fera judicieusement une mesure avec et sans cloche (témoin). On observe effectivement un écart mesurable. Deux phénomènes interviennent au moins: d'une part les infrarouges renvoyés par le "sol" sont partiellement arrêtés (chauffent la cloche) et réfléchis par la cloche (retournent vers le "sol"); ce phénomène étant assez comparable à l'effet de serre par "absorption-réflexion des IR"; mais d'autre part, l'air chauffé est piégé par la cloche et ne peut pas être renouvelé (pas de turbulences), ce qui est analogue à ce que l'on obtient dans une serre de jardinier car c'est essentiellement ce phénomène qui y est responsable de l'augmentation de température qualifiée d'effet de serre (voir encore une fois le site de Plante-Terre: http://www.ens-lyon.fr/Planet-Terre/ voir notamment le document de synthèse de Jean-François Royer de Météo-France sur l'augmentation de l'effet de serre et ses conséquences).

Cette courbe approximative du spectre solaire arrivant sur terre permet de comprendre pourquoi la terre renvoie essentiellement des infra-rouges (explication dans le texte)

L'atmosphère est une mince pellicule protectrice qui absorbe de 25% à plus de 60% de l'énergie émise par le soleil. Ce sont les molécules de dioxygène, d'eau, de dioxyde de carbone et d'ozone qui en sont les causes principales auxquelles il faut ajouter les aérosols de poussières, de gouttelettes d'eau ou de glace (nuages) qui peuvent faire encore chuter nettement l'énergie solaire arrivant au sol. Le spectre (c'est-à-dire la répartition selon la longueur d'onde) de cette énergie solaire est presque totalement compris entre 0,2 et 3,2 micromètres (voir figure ci-dessus). On notera aussi que seul l'ozone (O3) est capable d'absorber les rayonnements U.V. ce qui confère un rôle protecteur à la couche d'ozone atmosphérique (voir plus bas). Par temps très clair et sans couche nuageuse une valeur de 2/3 de l'énergie solaire arrivant au sol est sensée. On considère que 1% de cette énergie incidente est récupérée par les organismes photosynthétiques (grâce à leurs pigments comme la chlorophylle).L'énergie réémise par la terre dépend bien sûr de la surface (eau, végétation, roche nue, désert...) mais la terre absorbe une grande partie des longueurs d'onde du spectre solaire et NE RÉÉMET PRINCIPALEMENT QUE DES INFRA-ROUGES. qui sont justement les longueurs d'onde les plus absorbées par le l'eau, le dioxyde de carbone, l'ozone (molécules à plus de trois atomes : en effet le dioxygène et le diazote ont des structures trop simples qui n'absorbent que peu les infra-rouges) et les aérosols. L'effet de serre est justement ce réchauffement de l'atmosphère par le rayonnement infra-rouge réémis par la terre.
Remarque: on notera que les CFC (voir plus bas) sont aussi des gaz à effet de serre mais comme ils détruisent l'ozone qui est lui-même un gaz à effet de serre ils semblent peu intervenir dans le bilan global de l'effet de serre.

Couches d'ozone
En ce qui concerne l'ozone atmosphérique, il faut différencier (in, E.U.):

• La couche d'ozone strato-mésosphérique qui est principalement causée par les rayonnement U.V. solaires qui cassent la molécule de dioxygène. C'est cette couche d'ozone qui est PROTECTRICE.
  Elle nous protège des rayonnements U.V mais de par son absorption d'énergie solaire elle réchauffe la haute atmosphère (voir courbe de température ci-dessus). O2 + particule de lumière (d'énergie > 5 eV) + O2 (ou N2) <-> 2 O° (atomes libres)+ 2O2 <-> 2O3 . La destruction de l'ozone est réalisée d'une part par le rayonnement solaire (photons d'énergie > 1,1 eV produits en abondance lors des éruptions solaires) mais aussi par des réactions avec les oxydes d'azote (voir réactions ci-dessous) produits dans le moteurs d'avion ou par des explosions nucléaires (ou encore les éruptions solaires). Mais étant donné les très nombreuses réactions chimiques en jeu, il est pour le moins paradoxal que l'on considère que, à l'altitude où vole le Concorde, ajouter des oxydes d'azote conduit à augmenter la concentration de l'ozone.
  « En 1974, Molina et Rowland démontrent que les chlorofluorocarbures produits par l'homme augmentent très sensiblement la quantité du chlore (Cl) et des oxydes de chlore (ClO) dans la stratosphère. Ces espèces chlorées peuvent elles aussi détruire l'ozone, le chlore pouvant resservir des dizaines de milliers de fois. Cependant, les oxydes de chlore interagissent avec les oxydes d'azote et les oxydes d'hydrogène, produisant plusieurs espèces, en particulier l'acide chlorhydrique (HCl), le composé ClONO2 et bien d'autres encore.
  Il peut paraître surprenant que la production des CFC (moins d'un million de tonnes par an en 1974, soit même pas 2 milligrammes par mètre carré en moyenne globale) puisse avoir un effet notable, alors que le chlore naturel ne manque pas (cristaux de sel des embruns, HCl dans les exhalations des volcans, etc.). En fait, les formes "naturelles" de chlore n'atteignent guère la stratosphère. Comment les CFC y arrivent-ils? Ces molécules artificielles ont la même structure de base que le méthane (CH4), gaz naturel, mais avec des atomes de chlore ou de fluor (F) à la place des quatre atomes d'hydrogène (H): CF2Cl2, CFCl3, CCl4, etc. Les atomes de chlore ou de fluor se lient très fortement à l'atome de carbone au centre de la molécule, et, une fois liés, on peut difficilement les en arracher. Les CFC sont donc chimiquement inertes et présentent des risques d'inflammabilité et de toxicité très faibles. Ces propriétés, qui les rendent très attrayants pour des usages domestiques, conduisent en même temps à ce qu'aucune réaction ne les détruit dans la troposphère, et ils finissent par atteindre la stratosphère. Là, ils rencontrent des photons du rayonnement U.V. solaire suffisamment énergétiques pour les dissocier, libérant du chlore et du fluor. On craignait donc, dès la fin des années 1970, que le flux grandissant des CFC vers la stratosphère ne renforce le cycle de destruction catalytique de l'ozone. Les inquiétudes suscitées par les travaux de Molina et Rowland n'ont pas convaincu tous les scientifiques, ni les industriels fortement intéressés à l'usage des CFC. Les résultats des calculs sont très sensibles aux réactions chimiques prises en compte, impliquant souvent des espèces extrêmement difficiles à observer en laboratoire. De même, il est très difficile de mettre en évidence l'effet des CFC, alors que la couche d'ozone varie fortement au cours de l'année et dépend de l'activité solaire. Néanmoins, alarmé par les rapports parus dans les médias, le public prend peur, refusant d'acheter les bombes à aérosols qui utilisent les CFC comme propulseurs. L'interdiction dès 1978 de cette utilisation des CFC (aux États-Unis et en Suède) ne fait qu'entériner le choix du public. Toutefois, leur emploi dans l'industrie du froid se multiplie; en 1985, la production mondiale dépasse le million de tonnes. Sur ce fond de controverses hautement techniques, difficiles à appréhender par le public et les politiques, l'annonce en 1985 de la découverte du trou dans la couche d'ozone fait l'effet d'une bombe. Selon les mesures effectuées par Joseph Farman et ses collaborateurs à la station scientifique britannique de Halley Bay, plus de la moitié de l'ozone au-dessus de l'Antarctique disparaît pendant le printemps austral. Ces conclusions sont confirmées par des mesures provenant d'autres stations de l'Antarctique, parfois fort éloignées, notamment la station japonaise de Syowa. Certes, la quantité d'ozone remonte en été, mais le changement de comportement de la stratosphère est radical. Ce changement était si peu attendu que le système de traitement des données du spectrophotomètre T.O.M.S. (Total Ozone Mapping Spectrometer) de la N.A.S.A., surveillant la quantité d'ozone à partir du satellite Nimbus-7  (lancé en 1978), avait rejeté les valeurs "trop" faibles, les attribuant à des erreurs de l'instrument. Après la publication des résultats de Farman, les chercheurs de la N.A.S.A. ont réexaminé ces données, mettant en évidence le développement du trou à chaque printemps depuis 1979 et l'extension de la région affectée à l'ensemble de l'Antarctique. Comment comprendre ce changement radical de la chimie de la stratosphère? Fallait-il y voir l'impact des CFC? Tout le monde n'était pas prêt à l'admettre. En l'absence d'observations systématiques menées en Antarctique avant l'Année géophysique internationale (1957), on ne pouvait être sûr que le trou fût sans précédent. Pourquoi l'Antarctique d'ailleurs, alors que l'on n'observait point de trou sur l'Arctique (en 1985)? Et comment tenir compte des réactions chimiques sur les surfaces des aérosols volcaniques ou autres? Ces questions ont donné lieu à une intense activité de recherche et à l'organisation d'ambitieuses campagnes internationales d'observation, d'abord en Antarctique, puis dans l'hémisphère Nord. La première, la campagne Noze 1 (National Ozone Expédition), est organisée sous l'égide de la National Science Foundation des États-Unis pendant l'hiver et le printemps austraux (principalement d'août à octobre) de 1986 et dirigée par la jeune chimiste américaine Susan Solomon. Mobilisant plusieurs avions de recherche (dont l'ER-2, version civile de l'avion espion U-2 pouvant voler à 20 000 m d'altitude), lâchant des dizaines de ballons de recherche de différentes stations, analysant des échantillons d'air à différentes altitudes, ces campagnes viennent compléter les mesures ponctuelles faites depuis le sol et les données fournies par les satellites. La concentration de l'ozone ainsi que celles de toutes  les espèces - chlorées, azotées, hydrogénées - pouvant affecter son abondance sont mesurées. Les aérosols, les températures et les vents sont aussi étudiés.
  Plusieurs facteurs expliquent l'apparition du trou au sud plutôt qu'au nord. Au-dessus de l'océan Arctique, entouré par des masses continentales aussi bien que par des océans, la circulation atmosphérique est fort irrégulière, alternant réchauffements brusques et épisodes très froids, mélangeant souvent l'air polaire avec l'air des latitudes moyennes. En revanche, au pôle Sud, entouré de milliers de kilomètres d'océan, l'Antarctique connaît une circulation très régulière. En hiver (de juin à août), lorsqu'il ne reçoit aucun rayonnement solaire, les températures sont très basses et les vents d'altitude s'organisent en un immense tourbillon stable appelé le vortex polaire.  La stratosphère au-dessus de l'Antarctique, alors isolée du reste de l'atmosphère, devient un énorme vase clos de réactions chimiques. Avec des températures inférieures à - 85 °C, les nuages stratosphériques polaires se forment.
  Le rôle critique des CFC anthropiques est confirmé: la concentration de l'ozone diminue surtout là où celle du chlore et du monoxyde de chlore est la plus forte. Il s'agit bien de chlore anthropique, car on le trouve associé à du fluor sous des formes qui sont extrêmement rares dans le milieu naturel. Cependant, le cycle de réactions qui agit n'est pas celui qui était proposé en 1974, car des réactions beaucoup plus efficaces ont lieu en présence des particules de nuages. Ces particules, cristaux de glace d'eau et d'acides chlorhydrique et nitrique, permettent des réactions qui libèrent le chlore, notamment sous la forme Cl2, alors que les espèces azotées qui pourraient en quelque sorte neutraliser ce chlore se trouvent séquestrées dans les particules suffisamment lourdes pour quitter la stratosphère ("sédimenter"). L'été, les températures remontent et le vortex polaire se disloque. Le trou se comble par le mélange de l'air pauvre en ozone avec le reste, mais cela dilue progressivement l'ozone des autres latitudes.
  Le caractère spectaculaire des cartes du trou dans la couche d'ozone et la théorie élaborée par les scientifiques rendant responsables les CFC anthropiques ont convaincu le public ainsi que les décideurs industriels et politiques de la nécessité d'agir. Dès 1986, l'industrie chimique intensifie la recherche de produits de remplacement des CFC. En septembre 1987, quarante-trois pays signent le protocole de Montréal, qui (faisant référence à la convention de Vienne de 1985) programme une réduction par étapes de la production des CFC. En mars 1988, un "panel" d'experts conclut à une perte réelle de 2 à 3 p. 100 de l'ozone sur l'ensemble de l'hémisphère Nord. Après la ratification du protocole en 1988, la société chimique américaine Du Pont de Nemours,  qui fabriquait le quart des CFC produits dans le monde, annonce l'arrêt progressif de leur production.
  Chaque année depuis 1987, la destruction de l'ozone s'étend au-dessus de l'Antarctique sur plus de 20 millions de kilomètres carrés (deux fois la taille de l'Europe). En 1995, le phénomène a commencé dès la fin de juillet et a duré jusqu'à la fin de novembre. Malgré la disparition progressive depuis 1993 des aérosols dus à l'éruption du Pinatubo, plusieurs records ont été battus, aussi bien pour la durée de la saison de destruction que pour la rapidité de l'expansion du trou. Le taux de destruction a atteint 1 p. 100 par jour pendant tout le mois d'août; en septembre, plus de 60 p. 100 de l'ozone situé entre 14 et 20 km d'altitude avaient disparu au-dessus de trois stations antarctiques, en octobre plus de 80 p. 100.
  Certes, ce trou se comble à la fin du printemps, en décembre, mais ses effets se propagent à l'échelle du globe. Depuis 1982, l'ozone stratosphérique en dehors de la zone tropicale a diminué de 6,5 p. 100 en moyenne au-dessus de l'hémisphère Nord et de 9,5 p. 100 au-dessus de l'hémisphère Sud. Les effets des CFC se font maintenant menaçants au nord, surtout lorsque les températures dans la stratosphère sont particulièrement basses. Entre janvier et mars 1995, on a observé une diminution de 10 p. 100 et même de 35 p. 100 de l'ozone au-dessus de la Sibérie. Que nous réservent les prochaines années? Bien que la production des CFC ait pratiquement cessé, ces molécules continuent d'arriver dans la stratosphère. La perturbation se poursuivra pendant quelques décennies encore. Le trou de l'ozone de l'Antarctique se formera sans doute encore plus rapidement au printemps; au-dessus de l'Arctique, les "minitrous" observés dans la couche d'ozone risquent de s'agrandir encore. Chaque été, le mélange de l'air du vortex avec l'air des moyennes latitudes diminuera un peu plus la quantité totale d'ozone, peut-être jusqu'en 2030. Le débat sur les risques et avantages de tel ou tel produit de substitution se poursuit, avec les chlorofluorocarbures hydrogénés (HCFC) et les hydrofluorocarbures (HFC) d'une part, avec les produits contenant du brome d'autre part. Il semble pourtant que, si l'on devait découvrir demain un moyen d'éliminer d'un coup, directement dans la stratosphère, tous les composés chlorés et bromés, l'ozone perdu depuis les années 1970 se reconstituerait en quelques mois. Cela étant fort invraisemblable, la stratosphère des prochaines décennies, voire du prochain siècle, restera appauvrie en ozone. Avec quelles conséquences?
  Réduire l'ozone, c'est réduire l'absorption du rayonnement U.V. du Soleil qui réchauffe la stratosphère. Avec une stratosphère plus froide, la circulation de l'atmosphère, la propagation des perturbations se trouveront-elle modifiées? Nous n'avons guère d'éléments de réponse. Nous nous inquiétons surtout d'une éventuelle augmentation du rayonnement U.V. arrivant au sol. Celle-ci s'observe effectivement en Antarctique. Ailleurs, les mesures systématiques manquent, et aujourd'hui des réseaux de stations pour mesurer l'U.V. au sol se mettent en place. Le calcul montre que ce rayonnement doit augmenter si rien d'autre ne change, mais en fait tout change; en particulier, les activités humaines modifieraient le climat en augmentant d'une part les aérosols et d'autre part le CO2 et autres gaz à effet de serre dans l'atmosphère. Si ces émissions changent le climat, et notamment la couverture nuageuse, elles peuvent aussi affecter le rayonnement U.V. arrivant au sol autant que la diminution de l'ozone.
  Si le rayonnement U.V. augmente, quelles seront les conséquences pour la vie? Il est certain que trop d'exposition aux rayons U.V. peut entraîner des cancers de la peau. On constate effectivement une augmentation de ces cancers. Est-elle due entièrement à une augmentation du rayonnement U.V. à la surface de la Terre? Ne faut-il pas prendre en compte aussi les facteurs sociologiques (davantage de vacanciers à Tenerife...)? Quelles seront les conséquences écologiques, notamment aux latitudes élevées où les phytoplanctons pourraient se révéler sensibles aux rayons U.V.? À vrai dire, là aussi, les observations hors laboratoire sont peu nombreuses, et certains calculs pourraient sous-estimer la capacité d'adaptation de la vie... Bref, en arrêtant la fabrication des CFC, avons-nous évité une catastrophe? Il est difficile d'en être parfaitement sûr. »
• l'ozone de la troposphère qui est une POLLUTION atmosphérique due à l'activité humaine (elle est beaucoup plus faible que la concentration en ozone de la couche supérieure). C'est encore la lumière mais avec les longueurs d'onde du domaine visible qui est susceptible de casser des molécules oxygénées présentes dans l'atmosphère (plus fragiles que le dioxygène): par exemple le dioxyde d'azote (NO2 ou oxyde nitreux), produit par les moteurs à explosion (automobiles). Aujourd'hui, à l'échelle planétaire, l'homme est la cause directe d'au moins 60 % des émissions de NO2 (et CO).

L'ozone sert d'oxydant très fort de l'atmosphère (oxyde le CO en CO2...) et ce n'est que dans des grandes villes ensoleillées et à fort trafic automobile que l'on peut atteindre des concentrations de la basse atmosphère en ozone qui soient sensibles (picotement des yeux, maux de gorge). On notera que la nuit, la production cesse étant donné l'absence de lumière (seules subsistent les réactions de destruction). L'ozone sert aussi d'oxydant-stérilisant pour les eaux des piscines par exemple.

Pour des discussions récentes voir encore une fois le site Planet-Terre: http://www.ens-lyon.fr/Planet-Terre/Structure-atm/Ozone/OzoneCFCs.htm

Autres pollutions

Définition donnée en 1965 par le Comité scientifique officiel de la Maison-Blanche pour la protection de l'environnement : «La pollution est une modification défavorable du milieu naturel qui apparaît en totalité ou en partie comme le sous-produit de l'action humaine, au travers d'effets directs ou indirects altérant les modalités de répartition des flux d'énergie, des niveaux de radiation, de la constitution physico-chimique du milieu naturel et de l'abondance des espèces vivantes. Ces modifications peuvent affecter l'homme directement ou au travers des ressources en produits agricoles, en eau, et autres produits biologiques. Elles peuvent aussi l'affecter en altérant les objets physiques qu'il détient, les possibilités récréatives du milieu ou encore en enlaidissant la nature.» D'autres définitions, plus restrictives, limitent l'usage du terme de pollution au rejet de produits chimiques ou radioactifs dans l'environnement et désignent sous le vocable général de nuisance  les autres altérations du milieu ambiant provoquées par l'homme (on parlera alors, par exemple, de nuisance sonore ou de nuisance esthétique...). François Ramade in E.U.

On estime que les gaz représentent 90% des polluants alors que les particules représenteraient les 10% restants.
*Les gaz rejetés dans l'atmosphère par l'activité humaine et constituant une pollution ne sont pas toujours dangereux directement mais sont à l'origine de nombreuses réactions chimiques qui donnent naissance à des substances autrement toxiques.

• L'exemple le plus classique en est certainement l'anhydride sulfureux (SO2) qui est un gaz d'échappement des moteurs thermiques et qui va s'oxyder dans l'air en SO3, lequel, à son tour, donnera, avec la vapeur d'eau, de l'acide sulfurique. Il contribuera ainsi, de façon déterminante, avec l'acide nitrique formé à partir des oxydes d'azote, à l'apparition du phénomène des pluies acides (responsables du dépérissement à vaste échelle des forêts de conifères, et de l'acidification des eaux des lacs situés sur terrains cristallins), et d'une façon plus générale à la formation des smogs acides, brouillards propres aux milieux urbains des régions à climat tempéré froid où sévit une forte pollution de l'air. La pollution de l'air par le SO2 est particulièrement néfaste pour les végétaux. Les lichens présentent une telle sensibilité qu'on les utilise comme indicateurs biologiques  de pollution de l'air. Aucune espèce de lichen ne peut survivre à une concentration supérieure à 35 ppb dans l'air (ppb = partie par milliard = 10^-9: à Paris, la teneur moyenne annuelle de SO2 au début des années 1990 était de 35 mg/m3 d'air), ce qui explique leur disparition des parcs situés au centre des villes. Le SO2 est également fortement toxique pour les plantes à fleurs, aucune plante supérieure ne pouvant croître normalement dans un air qui renferme en permanence plus de 80 ppb de SO2. Même chez les végétaux très résistants, des lésions foliaires apparaissent après à peine une demi-journée d'exposition à 0,25 ppm (ppm = partie par million = 10^-6) de ce gaz. Elles se caractérisent par une nécrose internervaire et bifaciale du limbe foliaire qui prend une coloration variable, souvent de teinte ivoire.
  Parmi les arbres forestiers, les conifères présentent une sensibilité particulière au SO2 bien que les espèces à feuilles caduques soient aussi affectées.
  Les animaux et l'homme souffrent également de la pollution de l'air par le SO2. Sa toxicité chez les Mammifères se traduit par une diminution de l'élasticité pulmonaire à des concentrations inférieures à 1 ppm et au-delà par une hypersécrétion bronchique.
  Le SO2 agit de façon synergique à la fumée de tabac dans l'induction chez l'homme de la bronchite chronique et de l'emphysème pulmonaire .
• Les oxydes d'azote , quoique toxiques pour les végétaux et les animaux aux fortes concentrations, constituent une catégorie importante d'aéropolluants, surtout à cause de leurs effets indirects. Ils se transforment en effet en des composés très dangereux, les peroxyacylnitrates (PAN) dans les atmosphères urbaines polluées et ensoleillées, propices à la formation des smogs photochimiques. Ces dernières sont le siège de diverses réactions conduisant à la formation d'ozone, lequel va à son tour agir sur d'autres polluants, les hydrocarbures imbrûlés, qu'il oxyde en peroxyacycles. La réaction de ces derniers avec les oxydes d'azote produit des PAN, lesquels sont particulièrement toxiques à la fois pour les végétaux et les animaux: 15 ppb de ces substances suffisent pour provoquer en quatre heures des brûlures foliaires chez les phanérogames, une dizaine de ppb induit une forte irritation des muqueuses oculaires et bronchiques des Mammifères alors que les taux de PAN supérieurs à 50 ppb sont par exemple relevés régulièrement dans diverses villes californiennes.
• Les effets de l'exposition aux aéropolluants gazeux (SO2, oxydes d'azotes, PAN, ozone, etc.) et/ou aux précipitations acides sont à l'origine de sérieux dommages à la végétation, en particulier dans les écosystèmes forestiers qui présentent, dans l'ensemble des pays industrialisés depuis la fin des années 1970, divers signes de dégénérescence. En Europe occidentale et centrale, dans le nord-est de l'Amérique du Nord, les boisements de conifères sont particulièrement affectés.
  À la fin des années 1980, on estimait que de 1 à 4 p. 100 des arbres des forêts feuillues et jusqu'à 8 p. 100 de ceux des forêts de résineux étaient morts dans les divers pays d'Europe. La proportion d'arbres affectés par les pluies acides et autres aéropolluants dépassait 50 p. 100 dans les forêts de conifères de la quasi-totalité de ces pays, sauf dans celles de la péninsule Ibérique.
• Les dérivés fluorés  constituent une autre catégorie importante de polluants atmosphériques.
  Les fluorures  sont rejetés dans l'air par diverses industries, surtout celle de l'électrochimie de l'alumine. La contamination des sols qui en résulte s'avère catastrophique pour de nombreuses plantes cultivées ou spontanées et pour les forêts de conifères. De plus, elle s'accompagne d'une concentration du fluor dans les chaînes alimentaires des animaux domestiques et de l'homme. En France, dans la vallée de la Maurienne et sur le plateau de Lannemezan, où sont implantées des usines qui produisent de l'aluminium, les bovins sont atteints de fluorose, affection caractérisée par des déformations osseuses puis une cachexie fatale.
  Les chlorofluorocarbures, encore dénommés Fréons , sont des dérivés chlorofluorés du méthane et de l'éthane chimiquement inertes, utilisés comme gaz réfrigérant ou propulseur dans les bombes aérosols. (voir ci-dessus: couches d'ozone)
• Dérivés du carbone
  Les hydrocarbures imbrûlés  constituent des contaminants prépondérants dans les atmosphères polluées des grandes agglomérations; certains d'entre eux sont des polluants secondaires qui se forment dans les combustions incomplètes. Tel est le cas des hydrocarbures polycycliques carcinogènes: benzopyrène, benzanthracène, fluoranthrène, etc., qui sont particulièrement abondants dans les fumées, les suies et les échappements de moteurs (diesels notamment).
  L'oxyde de carbone  (CO), également produit par les combustions incomplètes, représente le principal polluant de l'air (en masse). Il se rencontre usuellement à des teneurs comprises entre 20 et 40 ppm dans les atmosphères urbaines polluées, le seuil de toxicité étant fixé à 100 ppm. Il s'agit d'un toxique respiratoire très puissant qui bloque la fixation de l'oxygène par l'hémoglobine en se combinant à cette dernière de façon irréversible.
  Le gaz carbonique  (CO2), bien qu'il soit un constituant normal de l'atmosphère, est rejeté dans l'air en quantités considérables par suite de l'usage des combustibles fossiles.
  En 1993, on estimait que les combustions avaient rejeté quelque 6,4 milliards de tonnes de CO2 (en équivalent carbone) dans l'atmosphère; en 1960, les quantités produites atteignaient 10,5 milliards de tonnes, en 1990, 23 milliards de tonnes.
  En conséquence, on observe une croissance continue de la teneur de l'air en CO2, au rythme actuel de 1,5 ppm par an. Les mesures effectuées à l'observatoire de Mauna Loa (Hawaii) et l'étude des bulles d'air emprisonnées dans les calottes polaires montrent que la concentration est passée d'environ 270 ppm dans les années 1850 (début de la civilisation industrielle) à 357 ppm en 1993. La civilisation technologique a donc déjà perturbé le cycle du carbone à l'échelle globale. En outre, cette augmentation de la teneur en CO2 atmosphérique est susceptible de provoquer d'importantes modifications climatiques. Le CO2 est responsable d'un effet de serre en retenant au voisinage du sol les rayonnements infrarouges, calorifiques . Tout accroissement de sa concentration atmosphérique induit automatiquement un réchauffement des basses couches de la troposphère. On a pu calculer qu'un doublement de sa teneur dans l'air pourrait augmenter de 2,8°C la température moyenne superficielle de la Terre (actuellement de 15 0C). Simultanément se produirait une baisse moyenne des précipitations de l'ordre de 15% dans deux bandes comprises, d'une part, entre 300 et 550 N et, d'autre part, entre l'équateur et 200 S. Selon certains experts du climat global, le réchauffement général et les autres modifications climatiques associées à cette augmentation de la teneur de l'atmosphère en CO2 sont déjà perceptibles.

* Particules solides
On les classe en catégories de taille décroissante, les plus petites, dites insédimentables, car incapables de se déposer au sol sous l'effet de la gravitation, possèdent un diamètre inférieur à 0,1 micron. Ce sont les plus dangereuses pour la santé humaine car elles sont susceptibles de pénétrer dans les alvéoles pulmonaires. Par ailleurs, elles contaminent les plus hautes couches atmosphériques et sont donc responsables d'une pollution globale.
Deux types de «particules» soulèvent des problèmes d'hygiène publique des plus préoccupants en milieu urbain, celles qui dérivent du plomb  ou de l'usage des fibres d'amiante .
Utilisés comme additif des supercarburants, divers composés plombiques sont transformés par les combustions en particules de plomb généralement insédimentables. On détecte couramment dans l'air des grandes villes européennes des concentrations de plomb particulaire égales ou supérieures à 5 microgrammes par mètre cube alors que le taux maximal réputé non toxique pour l'homme est de l'ordre de 0,7 mg/m3.
L'amiante est un matériau isolant et ignifuge qui a été fort utilisé dans les industries métallurgiques et dans le bâtiment, avant d'être interdite dans de nombreux pays (dont la France, le 1er janvier 1997). L'inhalation des fibres d'amiante polluant l'atmosphère induit une affection redoutable, le mésothéliome pulmonaire.