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Une équipe de recherche dirigée par le professeur YU Jianzhen, professeur à la division de l’environnement et de la durabilité (ENVR), a dévoilé une étude inédite sur les oxydes d’azote (NOx) et leur rôle dans l’augmentation et la diminution des sulfates en suspension dans la pollution atmosphérique brumeuse, offrant ainsi aux décideurs de nouvelles perspectives sur les moyens de lutter contre le smog.

Le NOx et son rôle dans la pollution atmosphérique brumeuse

Les épisodes de brouillard dense et brumeux caractérisés par une humidité relativement élevée, une faible visibilité et des concentrations extrêmement élevées de PM2,5 ont été un problème pour de nombreuses mégalopoles. Parmi les polluants de moins de 2,5 microns de diamètre (PM2,5), le sulfate en suspension dans l’air est l’un des composants les plus courants de la pollution atmosphérique brumeuse formée par l’oxydation du dioxyde de soufre (SO2).
Bien que le lien entre les réactifs et les produits entre l’anhydride sulfureux et la formation de sulfate en suspension dans l’air soit bien connu, les oxydants et les mécanismes complexes qui permettent cette transformation sont moins bien compris. En particulier, le rôle des oxydes d’azote dans la production de sulfate n’est pas clair.
La gestion de la pollution par les sulfates a exigé des efforts soutenus de la part des chercheurs et des gouvernements, car cette pollution n’est pas produite directement à partir de sources de pollution, contrairement aux oxydes d’azote qui sont clairement émis par les gaz d’échappement des véhicules et par les combustibles fossiles comme le charbon, le diesel et le gaz naturel. C’est la première étude qui examine systématiquement les multiples rôles des oxydes d’azote dans l’action des oxydants qui permettent cet ensemble de réactions chimiques.

Trois mécanismes de formation

En collaboration avec le California Institute of Technology, une équipe de recherche dirigée par le professeur YU Jianzhen a identifié trois mécanismes de formation, correspondant aux trois rôles distincts que jouent les oxydes d’azote dans la production de sulfate selon le milieu chimique. Dans des conditions de faible teneur en NOx, les NOx catalysent le cycle des radicaux hydroxyles, un oxydant efficace du SO2, et favorisent ainsi la formation de sulfate.
Dans des conditions de NOx extrêmement élevées les NOx agissent comme oxydants dominants du SO2 et favorisent donc également la formation de sulfate. Mais dans un environnement avec un niveau moyennement élevé de NOx, le dioxyde d’azote (un membre de la famille des NOx) servirait en fait de puits pour les radicaux hydroxyles qui suppriment l’oxydation du dioxyde de soufre et inhibent ainsi la formation de sulfate.

Contrôler conjointement le SO2 et de NOx

Ces résultats indiquent que pour réduire les niveaux de sulfate dans des conditions de brume sèche très polluée, il est nécessaire de contrôler conjointement les émissions de SO2 et de NOx. Toutefois, comme les NOx inhibent la formation de sulfates lorsque leurs émissions sont moyennement élevées, la suppression des NOx dans un tel environnement ferait donc augmenter les niveaux de sulfates dans l’air.
« Comme le sulfate se forme dans l’atmosphère et ne peut être contrôlé directement, nous devons cibler ses composants précurseurs (tels que le dioxyde de soufre et les oxydes d’azote). La réduction de la teneur en sulfate dans l’air repose sur la connaissance de la relation quantitative qu’il a avec ses précurseurs. Ce travail établit le cadre conceptuel pour délimiter la relation entre le sulfate et un ensemble de ses précurseurs contrôlables, les oxydes d’azote (NOx) – la faible et l’extrêmement forte concentration de NOx pourraient toutes deux alimenter la production de sulfate. Les décideurs politiques devraient être attentifs lorsqu’ils tentent de contrôler les émissions de NOx », a expliqué le professeur Yu.

Améliorer la qualité de l’air pour protéger la santé publique

Le sulfate étant l’un des principaux composants à l’origine de la formation de la brume et des pluies acides, cette étude a jeté les bases de la formulation de mesures plus efficaces pour cibler ce polluant impliqué dans les événements susmentionnés – qui non seulement bloquent les vues ou rendent les milieux aquatiques plus acides, mais compromettent également la santé humaine. Une meilleure compréhension et un meilleur contrôle permettront d’améliorer la qualité de l’air et de mieux protéger la santé publique ainsi que les systèmes écologiques dans leur ensemble.
Les conclusions de l’équipe ont récemment été publiées dans la revue Nature Geoscience.
Source : Hong Kong University of Science and Technology
Crédit photo : Pixabay