Air : définition, composition, propriétés et pollution

L'air est un mélange de gaz qui constitue l'atmosphère terrestre et qui est essentiel à la vie sur notre planète. L'air est principalement composé d'azote (environ 78 %), d'oxygène (environ 21 %) et d'une petite quantité d'autres gaz tels que l'argon, le dioxyde de carbone et la vapeur d'eau.

L'oxygène est essentiel à la respiration des êtres vivants, tandis que le dioxyde de carbone est utilisé par les plantes lors de la photosynthèse pour produire de l'oxygène et de l'énergie. L'azote, bien que non réactif sous sa forme gazeuse, est vital pour la vie car les plantes l'utilisent sous forme de composés azotés pour croître et se développer.

Voyons maintenant de quoi est composé l'air !

La composition de l'air est assez stable dans la troposphère, la couche la plus basse de l'atmosphère, où se développent la vie et les phénomènes météorologiques. Quelle alors est la composition de l'air ? Voici la composition de l'air en pourcentage :

Azote (N2) : 78%

C'est le gaz le plus abondant dans l'atmosphère. Bien que non réactif sous sa forme gazeuse, l'azote est essentiel à la biosphère. Les plantes ne peuvent pas utiliser l'azote directement à partir de l'air, mais doivent le fixer dans des composés tels que l'ammoniac ou les nitrates, un processus réalisé par des bactéries et des plantes spécifiques.

Oxygène (O2) : 21%

Ce gaz est essentiel à la respiration de la plupart des êtres vivants y compris les humains. L'oxygène permet la combustion et est vital pour les processus métaboliques qui produisent de l'énergie au niveau cellulaire. Sans oxygène, la vie telle que nous la connaissons ne pourrait exister.

Argon (Ar) : 0,93%

L'argon est un gaz noble et, comme tel, il est chimiquement inerte. Bien qu'il ne participe pas à d'importants processus biologiques ou chimiques dans l'atmosphère, sa stabilité le rend utile dans les applications industrielles et scientifiques.

Dioxyde de carbone (CO2) : 0,04 %

Malgré sa faible proportion, le CO2 est essentiel à la photosynthèse, le processus par lequel les plantes produisent de l'oxygène et de l'énergie. C'est aussi un important gaz à effet de serre qui contribue au réchauffement de la planète. Les activités humaines, telles que la combustion de combustibles fossiles, ont augmenté sa concentration dans l'atmosphère, ce qui a d'importantes répercussions sur le climat.

Vapeur d'eau (H2O) : variable (0,1 % à 4 %)

La quantité de vapeur d'eau dans l'air varie en fonction de la température et de l'humidité. La vapeur d'eau est essentielle au cycle de l'eau et joue un rôle crucial dans la régulation de la température terrestre. C'est également un important gaz à effet de serre.

Composition de l'atmosphère

L'atmosphère terrestre est principalement composée d'azote (78 %) et d'oxygène (21 %), éléments essentiels pour la vie. On y trouve aussi de l'argon (environ 0,93 %) et du dioxyde de carbone (0,04 %), ce dernier jouant un rôle clé dans l'effet de serre. En plus de ces gaz majeurs, l'atmosphère contient des traces d'autres gaz comme le néon, l'hélium, le méthane, le krypton et l'hydrogène. Elle renferme également de la vapeur d'eau, qui varie selon les régions et les conditions climatiques. Ce mélange complexe de gaz protège la Terre et régule sa température.

• L'air est essentiel à la survie de tous les êtres vivants. Les humains et de nombreux animaux dépendent de l'oxygène de l'air pour respirer. Les plantes, quant à elles, utilisent le dioxyde de carbone pour la photosynthèse, un processus par lequel elles convertissent l'énergie solaire en énergie chimique. Dans cet autre article, nous vous expliquons Comment mesurer la qualité de l'air ?
• Il agit également comme un régulateur naturel du climat et de la température de la planète. Les gaz à effet de serre, tels que le dioxyde de carbone et la vapeur d'eau, retiennent la chaleur du soleil et maintiennent la Terre suffisamment chaude pour permettre la vie. Sans cette couche de gaz, les températures fluctueraient fortement, rendant la vie sur la planète presque impossible. Pour en savoir plus sur Comment réduire les gaz à effet de serre, cliquez ici.
• L'atmosphère terrestre filtre les rayonnements solaires nocifs. La couche d'ozone, située dans la stratosphère, absorbe et bloque la plupart des rayons ultraviolets du soleil, protégeant ainsi les êtres vivants de leurs effets nocifs, tels que les coups de soleil et le cancer de la peau.
• Le mouvement de l'air, connu sous le nom de vent, est important à la distribution de la chaleur et de l'humidité autour du globe. Les vents contribuent à équilibrer les températures et à transporter les nuages, ce qui facilite la répartition des précipitations et garantit que les différentes régions reçoivent de l'eau, une ressource essentielle à la vie.

L'air possède un certain nombre de propriétés physiques et chimiques qui sont fondamentales pour son fonctionnement et pour les nombreux rôles qu'il joue dans l'environnement et dans la vie de tous les jours. Parmi les propriétés physiques, on peut citer

• Incolore, inodore et insipide : l'air, à l'état pur, n'a ni couleur, ni odeur, ni goût, ce qui le rend invisible et pratiquement imperceptible pour les sens humains dans des conditions normales.
• Densité : la densité de l'air au niveau de la mer et à une température de 15°C est d'environ 1 225 kg/m³. La densité de l'air diminue avec l'altitude, en raison de la baisse de la pression atmosphérique et de la température.
• Pression : la pression de l'air, également appelée pression atmosphérique, est la force exercée par l'air sur la surface de la terre. Au niveau de la mer, la pression atmosphérique standard est de 1013,25 hPa (hectopascals) ou 1 atm (atmosphère).
• Température : la température de l'air varie considérablement en fonction de l'altitude, de la latitude et des conditions climatiques locales. La température influence la densité et la capacité de l'air à retenir la vapeur d'eau.

D'autre part, les propriétés chimiques de l'air sont les suivantes :

• Réactivité : bien que la plupart des composants de l'air soient relativement stables, certains peuvent réagir dans certaines conditions. Par exemple, l'oxygène est un agent oxydant qui peut réagir avec d'autres éléments et composés un processus essentiel à la combustion et à la respiration.
• Solubilité : les gaz présents dans l'air sont solubles dans l'eau à des degrés divers. L'oxygène et le dioxyde de carbone se dissolvent dans l'eau et sont essentiels à la vie aquatique.
• Conductivité thermique : l'air a une faible conductivité thermique, ce qui signifie qu'il ne conduit pas bien la chaleur. Il s'agit donc d'un bon isolant thermique, ce qui explique pourquoi l'air emprisonné dans des matériaux isolants aide à conserver la chaleur.
• Indice de réfraction : l'indice de réfraction de l'air est d'environ 1,0003. Cette valeur indique comment l'air dévie la lumière qui le traverse, ce qui est fondamental pour les phénomènes optiques tels que la réfraction et la diffusion de la lumière.

La pollution de l'air est un problème environnemental et de santé publique important qui se produit lorsque des substances nocives sont rejetées dans l'atmosphère, affectant ainsi la qualité de l'air. Ces substances peuvent être d'origine naturelle ou anthropique (causées par les activités humaines) et peuvent avoir des effets néfastes sur les êtres vivants et l'environnement.

Parmi les causes de la pollution d'origine humaine, on peut citer les suivantes :

• Transport : les véhicules à moteur émettent du dioxyde d'azote (NO2), du monoxyde de carbone (CO), des hydrocarbures (HC) et des particules, qui contribuent tous de manière significative à la pollution atmosphérique urbaine.
• Industrie : les usines et les centrales électriques rejettent divers polluants, notamment du dioxyde de soufre (SO2), des oxydes d'azote (NOx), du monoxyde de carbone (CO) et des composés organiques volatils (COV).
• Agriculture : l'utilisation d'engrais et de pesticides, ainsi que les émissions de méthane (CH4) provenant des animaux d'élevage, contribuent à la pollution de l'air.
• Combustion de combustibles fossiles : la combustion de charbon, de pétrole et de gaz naturel dans les centrales électriques, les habitations et les voitures produit une grande quantité de polluants atmosphériques.

D'autre part, les sources naturelles de pollution sont les suivantes :

• Volcans : les éruptions volcaniques peuvent libérer de grandes quantités de dioxyde de soufre (SO2), de cendres et d'autres polluants dans l'atmosphère.
• Incendies de forêt : les incendies libèrent des particules, du monoxyde de carbone (CO) et des composés organiques dans l'air.
• Poussière et sable : les tempêtes de poussière et de sable dans les régions arides peuvent augmenter les particules en suspension dans l'air.
• Émissions biogènes : les plantes et les sols peuvent également émettre des composés organiques volatils (COV) et d'autres gaz.

Dans ces autres articles, nous expliquons les Plantes dépolluantes qui purifient l'air et Comment éviter la pollution atmosphérique.

On contrôle aujourd'hui fréquemment la composition de l'air pour préserver la santé publique et l'environnement. La pollution atmosphérique, causée par des sources comme l'industrie, les véhicules et l'agriculture, contient des particules fines, des gaz toxiques (CO₂, NOx, SO₂), et des composés organiques volatils qui peuvent nuire à la santé humaine, en provoquant des maladies respiratoires et cardiovasculaires. Surveiller la qualité de l'air permet de détecter des niveaux de pollution dangereux, d'informer la population en cas de risque, et d'adapter les politiques environnementales pour réduire les émissions polluantes. Cela aide à mieux comprendre les impacts du réchauffement climatique et à protéger la biodiversité.

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