Origine :

L'ozone (O₃) est un composant naturellement créé dans la stratosphère (entre 20 et 40 km d'altitude) par action du rayonnement ultraviolet sur l'oxygène moléculaire. La couche d'ozone ainsi constituée agit comme un filtre absorbant le rayonnement ultraviolet solaire nuisible aux organismes vivants (UV-B). L'ozone est naturellement beaucoup moins abondant dans la troposphère (entre le sol et 7 à 12 km d'altitude). Il est cependant l'un des principaux facteurs de la dégradation de la qualité de l'air dans les pays industrialisés.

Dans la troposphère, le dioxyde d'azote (NO₂) est la molécule la plus facilement photolysable. Cette photodissociation est à l'origine de la formation d'ozone dans la troposphère. Le dioxyde d'azote se dissocie produisant du monoxyde d'azote (NO) et de l'oxygène atomique dans son état électronique fondamental. Celui-ci réagit avec l'oxygène moléculaire (O₂) pour donner de l'ozone (O₃), qui peut ensuite ré-oxyder le monoxyde d'azote (NO) en dioxyde d'azote (NO₂). On obtient ainsi un ensemble de réactions constituant un équilibre dynamique entre NO₂, NO et O₃, appelé cycle de Chapman (voir figure 1).

Ce cycle est équilibré et la production nette d'ozone est alors imputable à la présence d'autres composés oxydants reformant NO₂ sans consommer d'ozone. En effet, il existe une chaîne complexe de réactions photochimiques et radicalaires qui permet la fabrication de NO₂ à partir de NO. Cette réaction est possible si des réactifs radicalaires, oxydants puissants provenant de la dégradation des COV (Composés Organiques Volatils), sont présents. Le cycle de Chapman se trouve donc perturbé.

Ces réactions photochimiques sont relativement lentes, de quelques heures à quelques jours, tandis que les réactions radicalaires sont rapides (instabilité et réactivité forte des radicaux). Elles dépendent des conditions météorologiques locales. En moyenne, le taux moyen d'ozone est actuellement évalué à 30 ppb, ce taux ayant doublé dans les cent dernières années.

• En troposphère non polluée, les précurseurs de l'ozone sont issus principalement du transport longue distance et sont présents en faible quantité.

• En zone urbaine, les émissions de précurseurs sont importantes : les hydrocarbures et les oxydes d'azote sont donc présents en grande quantité. Beaucoup d'ozone se formera mais, celui-ci réagira, une fois formé, avec le monoxyde d'azote dont l'apport est constant. L'ozone sera donc consommé au niveau des agglomérations et généralement présent en faible quantité.

• En s'éloignant des villes mais en restant sous leur panache, la quantité de précurseurs émis va diminuer. L'ozone ne réagira plus avec le monoxyde d'azote alors que l'ensemble des autres réactions va se poursuivre lors du déplacement des masses d'air. Ici la concentration en ozone va augmenter car l'ozone formé n'est plus détruit comme dans le cas précédent.

L'ozone sera donc présent en quantité plus importante dans les zones suburbaines et rurales sous le panache des agglomérations.

Effets sur la santé :

L'ozone est un gaz agressif, à fort pouvoir oxydant, peu soluble, qui pénètre facilement jusqu'aux voies respiratoires les plus fines. Il provoque toux, altération pulmonaire ainsi que des irritations oculaires, surtout chez les enfants et les asthmatiques. Ses effets, majorés par l'exercice physique, sont variables selon les individus. L'ozone diminue chez l'asthmatique son seuil de réactivité aux allergènes auxquels il est sensibilisé et favorise ainsi, voire aggrave, l'expression clinique de sa maladie.

Effets sur l'environnement :

L'ozone pénètre par les stomates des végétaux et forme, avec l'eau cellulaire, des radicaux hydroxyles qui endommagent les thylakoides. Les effets sont variables selon les plantes : ralentissement de la croissance, lésions caractéristiques. Les effets cliniques se traduisent par l'apparition de petites taches nécrotiques réparties sur la surface des feuilles. L'ozone accentue le pouvoir acidifiant des oxydes d'azote et du dioxyde de soufre en accélérant leur oxydation en sulfates et nitrates. L'ozone accélère également la dégradation des matériaux tels que le caoutchouc (craquelures) et les peintures.

Réglementation

Seuil d'information et de recommendation	180 µg/m3 en moyenne horaire
Seuils d'alerte	Niveau 1 : 240 µg/m3 en moyenne horaire durant 3 heures consécutives. Niveau 2 : 300 µg/m3 en moyenne horaire durant 3 heures consécutives. Niveau 3 : 360 µg/m3 en moyenne horaire
Objectif de qualité (protection de la santé)	120 µg/m3 en moyenne sur 8 heures glissantes
Objectif de qualité (protection de la végétation)	200 µg/m3 en moyenne horaire ou 65 µg/m3 en moyenne sur 24 heures