La source d'un polluant majeur du smog chinois dévoilée

Des scientifiques ont déclaré récemment avoir résolu l'énigme de la manière dont le sulfate, un composant majeur du smog (brouillard de pollution), se forme dans le nord de la Chine, y compris à Beijing.

Cette étude, publiée dans le journal américain Science Advances, a identifié des réactions chimiques de l'azote et des particules d'eau dans l'air comme les deux pièces manquantes du puzzle, concluant que réduire les émissions d'oxydes d'azote (NOx) spécifiquement permettrait de réduire la pollution de l'air en Chine.

Ces conclusions se basent sur une analyse de données récoltées lors du pic de smog de janvier 2013 à Beijing, l'un des cas de pollution atmosphérique les plus graves enregistrés à ce jour en Chine, au cours duquel la concentration des particules fines appelées PM2.5 a dépassé 16 fois les valeurs recommandées par l'Organisation mondiale de la santé.

À cette époque, les chercheurs ont effectué des mesures d'aérosol sur le toit d'un bâtiment de l'Université Tsinghua à Beijing, et analysé les données de toute la région.

Ils ont identifié une chaîne de réactions qui pourrait expliquer la source de sulfate inexpliquée, et découvert que les particules fines d'eau dans l'air agissaient comme réacteur, piégeant les molécules de dioxyde de souffre (SO2) et interagissant avec le dioxyde d'azote (NO2) pour former des sulfates.

Le taux de réaction était également renforcé lors de l'incident de 2013 par la stagnation de la météo, piégeant le NO2 près de la surface de l'air et générant des concentrations des NO2 trois fois supérieures à celle de l'air propre.

Ce processus "s'amplifiait de manière autonome", selon les chercheurs, car les concentrations croissantes de la masse d'aérosol entraînaient une augmentation de la teneur en aérosols dans l'eau, accélérant l'accumulation de sulfates et provoquant une aggravation du nuage de pollution.

"Cette étude révèle le mécanisme unique de formation des sulfates dans la PCN (plaine de la Chine du Nord), qui diffère des scénarios traditionnels", a expliqué dans un courrier électronique à Xinhua, Guangjie Zheng, directrice de cette étude et chargée de recherches à l'Université Tsinghua.

"Dans des environnements moins pollués comme les États-Unis ou l'Europe, les sulfates sont formés principales par la chaîne de réaction OH (hydroxyde) traditionnelle dans la phase de gaz atmosphérique, ou par la chaîne de réactions de l'H2O2 (peroxyde d'hydrogène) et de l'O3 (ozone) dans la chimie des nuages. Dans le cas des nuages de pollution de la PCN, toutefois, la chaîne de réaction dominante pour la formation des sulfates devient la chaîne de réactions NO2 dans l'eau d'aérosol."

Les conclusions de cette étude montrent "la nature complexe" des nuages de pollution en Chine, selon Mme Zheng.

"Le SO2 provient principalement des centrales électriques, le NOx provient des centrales et des véhicules, tandis que le NH3 (ammoniaque) et les poussières minérales, qui servent de substances neutralisantes, sont présentes de manière naturelle et par émissions anthropogènes liées à l'industrie et aux poussières diffusés", explique-t-elle.

Ces polluants de diverses sources sont émis avec une haute intensité et simultanément, provoquant une situation de pollution lourde unique, et changeant ainsi la chaîne de formation de sulfates dominante. La complexité des nuages de pollution dans la PCN démontre une nouvelle fois l'importance des stratégies scientifiques de réduction des émissions.

Par exemple, la réduction du NO2 et de l'oxyde nitrique, qui peuvent réagir dans l'air pour former du NO2, devraient réduire les niveaux de pollution de sulfate bien plus que prévu dans les modèles traditionnels sur la qualité de l'air.

Ces résultats "devront être pris en compte dans les stratégies futures en matière de qualité de l'air et d'émission de polluants dans le nord de la Chine, et peut-être dans d'autres régions", concluent les chercheurs dans leur étude.