1.2.1. Définition
Les particules microscopiques sont omniprésentes dans
notre environnement. Elles sont produites aussi bien par les processus naturels
que par l'Homme et sont appelées aérosols. La définition
scientifique du terme « aérosol » fait référence
à des particules liquides ou solides en suspension dans un gaz porteur
ou un mélange de gaz (Seinfeld et Pandis, 2006 ; Vincent, 1989). Il est
défini par Joln et Seinfield (1994) comme des entités solides ou
liquides, en suspension dans l'air ; elles forment avec celui-ci un
aérosol (poussières, fumées, suies, brumes, brouillards,
smog). Elles peuvent avoir des compositions, densités, formes et
dimensions très diverses, selon leur mode de formation. Elles sont
principalement caractérisées par leur diamètre
aérodynamique, variant de 0,02 um à 100 um, pour les particules
atmosphériques. Ce diamètre est défini comme étant
celui d'une hypothétique particule sphérique, de densité
unitaire, qui aurait les mêmes caractéristiques
aérodynamiques que la particule concernée.
Cependant, les termes « particules » et «
aérosols » sont sensiblement différents. La notion
d'aérosol inclut à la fois les particules et le gaz dans lequel
elles se trouvent en suspension (Fontan, 2003). Dans la littérature, on
emploie bien souvent ces deux termes indistinctement. Cependant, le terme
« aérosol » faisant référence aux particules
atmosphériques et à leur environnement gazeux, est plutôt
utilisé par la communauté des chercheurs qui s'intéressent
au climat et aux phénomènes dynamiques dans l'atmosphère.
Les chercheurs qui étudient les niveaux de pollution et leur impact sur
la santé, emploient plus souvent le terme « particules ». Cela
s'explique essentiellement du fait que l'air associé aux particules,
formant l'aérosol, est expiré par et n'est donc que le vecteur de
transport des particules au sein de l'appareil respiratoire (Villenave et
al., 2012).
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1.2.1.1. Classifications
Les particules atmosphériques, dont la taille peut
varier de quelques nanomètres à quelques micromètres,
peuvent être classées en différentes catégories,
selon leurs processus de formation ou leurs tailles.
? Selon le processus de formation
Les particules atmosphériques peuvent être
classées en aérosols primaires ou secondaires (d'Almeida et
al., 1991). Les aérosols primaires sont émis directement
dans l'atmosphère sous forme particulaire depuis les sources
d'émission. La plupart du temps, ceux-ci sont d'origine naturelle telle
que les sels marins, les débris volcaniques et également
résultant de l'érosion des sols. Tandis que, les aérosols
secondaires désignent les particules générées au
sein même de l'atmosphère soit par le mode de conversion
gaz-particules dû à la condensation des vapeurs d'origine
naturelle ou anthropique, soit par l'évolution d'une particule
primaire.
? Selon la taille
Une autre classification fréquemment utilisée
s'appuie sur la distribution granulométrique des particules et donc sur
leur diamètre (Whitby, 1977). Ce paramètre est important pour
caractériser le pouvoir de pénétration des particules dans
l'appareil respiratoire.
On ne peut pas aisément attribuer un diamètre
géométrique aux particules car elles ont des formes et des
densités variées. C'est la raison du concept de la forme
sphérique équivalente. Cependant, le diamètre
aérodynamique équivalent (dae) des particules, le plus
utilisé dans les études environnementales, correspond au
diamètre d'une particule sphérique et de densité 1
g/cm3, ayant la même vitesse de chute dans l'air que la
particule concernée. C'est la taille des particules qui gouverne leur
transport dans l'air, leur élimination de l'atmosphère ainsi que
leur déposition dans les voies respiratoires.
Selon leur granulométrie, Whitby (1977) a réparti
les particules en deux groupes
? Les grosses particules (dae > 2,5
ìm) : ce sont des particules générées par des
procédés mécaniques. Elles proviennent de façon
naturelle de l'érosion des sols, du pétillement de la mer, des
volcans ou sont introduites dans l'atmosphère de façon
artificielle lors par exemple de la manipulation des matières
premières (tas de minerais) sur les sites industriels.
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? Les particules fines (dae < 2,5
ìm) : elles sont constituées de particules
générées par l'activité industrielle et urbaine
mais aussi de particules biogéniques. Cette classe de particules peut
être divisée en un mode d'accumulation (0,1 < dae < 2,5
ìm) et un mode de nucléation (dae < 0,1 ìm),
qualifiés respectivement de grandes particules et de noyaux d'Aitken
(particules ultrafines). Les particules relatives au mode de nucléation
proviennent des processus de condensation de vapeurs chaudes dans
l'atmosphère. Ces particules représentent la part la plus
importante en nombre d'aérosols, mais aussi une masse peu importante en
raison de leur taille extrêmement faible. Quant aux particules du mode
d'accumulation, elles proviennent des conversions gaz-particules ainsi que de
la croissance des particules précédentes sous l'effet de la
coagulation ou de la condensation de vapeurs sur les particules existantes. Ce
terme de mode d'accumulation est dû au fait que les
procédés d'élimination sont les moins efficaces dans cette
catégorie de taille d'aérosols, conduisant à
l'accumulation des particules. Ces dernières représentent une
part substantielle de la masse des particules.
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