Dioxyde d’azote - Contaminants atmosphériques
Description et propriétés
Le dioxyde d’azote (NO2) est un gaz irritant généré par tous les processus de combustion. Il est un des constituants du smog et l’un des principaux contaminants précurseurs des PM2,5 et de l’O3. À température élevée, l’azote et l’oxygène présents dans l’air se combinent pour former du monoxyde d’azote (NO), ce dernier étant partiellement oxydé en NO2 dans l’atmosphère. Ces deux substances, le NO2 et le NO, sont les principaux composés de la famille des oxydes d’azote (NOx). Par la suite, le NO2 réagit avec l’eau présente dans l’atmosphère pour former des nitrates (NO3-) sous forme liquide ou solide. Les NO3- contribuent fortement à l’acidification des précipitations.
Origine
Au Québec en 2022, les NOx étaient émis principalement par le secteur des transports (56,8 %), le secteur industriel (29,7 %) et la combustion non industrielle (10,0 %) (MELCCFP, 2024). Le NO2 est donc un bon indicateur des émissions des véhicules et c’est la raison pour laquelle la majorité des stations où il est mesuré sont situées en milieu urbain.
Effets
Le NO2 peut irriter les poumons, provoquer une inflammation des voies respiratoires, une diminution de la capacité pulmonaire et de la toux, en plus de diminuer la résistance des voies respiratoires aux infections. Les personnes asthmatiques sont les plus sensibles au NO2 (USEPA, 2022b).Norme
Le Règlement sur l’assainissement de l’atmosphère (MELCC, 2022a) prescrit les normes de qualité de l’atmosphère suivantes pour le dioxyde d’azote :
- 220 ppb (414 μg/m3) pour une période d’une (1) heure;
- 110 ppb (207 μg/m3) pour une période de 24 heures;
- 55 ppb (103 μg/m3) pour une période d’un an.
Principe de mesure
La mesure de la concentration de NO2 effectuée par les analyseurs en continu les plus utilisés par le Réseau de surveillance de la qualité de l’air du Québec est basée sur le principe de chimiluminescence, soit la production d’énergie sous forme de lumière résultant d’une réaction chimique. D’abord, un échantillon d’air est aspiré vers une chambre de réaction où de l’ozone est injecté. Le NO présent dans l’échantillon réagit avec l’ozone, générant une quantité de lumière proportionnelle à la teneur en NO. La mesure de l’intensité lumineuse permet ainsi de déterminer la concentration de NO. L’échantillon passe ensuite dans un convertisseur où le NO2 est réduit en NO, puis retourne dans la chambre de réaction. De l’ozone y est à nouveau injecté, et la mesure de la lumière produite permet cette fois de déterminer la concentration totale en NOx. Enfin, pour obtenir la concentration de NO2, la valeur de NO est soustraite de celle des NOx.
Certains appareils du réseau mesurent directement le NO2, sans conversion chimique, en utilisant la spectroscopie CAPS (Cavity Attenuated Phase Shift). Cette méthode repose sur l’évaluation du déphasage de la lumière causé par l’absorbance du NO2 dans un échantillon. Le déphasage est mesuré puis converti en concentration de NO2, puisque l’absorbance du NO2 à une longueur d’onde précise est proportionnelle à sa concentration. Cette technique présente une grande sensibilité, permettant de détecter des concentrations très faibles de NO2 grâce à l’augmentation de la longueur effective du parcours optique de la lumière, qui est obtenue par l’ajout de miroirs hautement réfléchissants dans la cavité contenant l’échantillon.
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