Ba i r d I C ann Chimie de l’environnement s u p é r i e u r Chimie de l’enviro

Ba i r d I C ann Chimie de l’environnement s u p é r i e u r Chimie de l’environnement Chez le même éditeur ATKINS, JONES, Principes de chimie, 3e éd. BERG, HASSENZAHL, RAVEN, Environnement BLIEFERT, Chimie de l’environnement. Air, eau, sols, déchets, 2e éd. BURROWS, Chimie3 MCQUARRIE, GALLOGLY, ROCK, Chimie générale VAN YPERSELE, Une vie au cœur des turbulences climatiques VOET & VOET, Biochimie, 2e éd. VOLLHARDT, SCHORE, Traité de chimie organique, 6e éd. Chimie de l’environnement Traduction de la 5e édition américaine par Jean-Paul Joseleau Révision scientifique de Robert Perraud Colin Baird - Michael Cann Baird & Cann, Environmental Chemistry, fith Edition, First published in the United States by W.H. Freeman and Company, New York. Copyright © 2012 by W.H. Freeman and Company. All rights reserved. Baird & Cann, Environmental Chemistry, 5e édition, première publication aux États-Unis par W.H. Freeman and Company, New York. Copyright © 2012 chez W.H. Freeman and Company. Tous droits réservés. © De Boeck Supérieur s.a., 2016  Rue du Bosquet, 7 – 1348 Louvain-la-Neuve Tous droits réservés pour tous pays. Il est interdit, sauf accord préalable et écrit de l’éditeur, de reproduire (notamment par photocopie) partiellement ou tota- lement le présent ouvrage, de le stocker dans une banque de données ou de le communiquer au public, sous quelque forme et de quelque manière que ce soit. Imprimé en Italie Dépôt légal: Bibliothèque nationale, Paris: avril 2016 Bibliothèque royale de Belgique, Bruxelles: 2016/13647/092 ISBN 978-2-8041-9217-4 Pour toute information sur notre fonds et les nouveautés dans votre domaine de spécialisation, consultez notre site web: www.deboecksuperieur.com Table des matières Préambule à l’édition française xi Avant-propos xii Introduction aux problèmes de l’environnement, au développement durable et à la chimie verte xix PARTIE I Chimie atmosphérique et pollution de l’air 1 Chapitre 1 Chimie stratosphérique : la couche d’ozone 3 Introduction 3 Physique, chimie et biologie des UV 6 Activité personnelle 11 Chimie stratosphérique : la couche d’ozone 13 Processus catalytiques de la destruction de l’ozone 20 Encadré 1-1 Vitesse des réactions des radicaux libres 22 Encadré 1-2 Calcul des étapes des vitesses de la réaction 24 Encadré 1-3 Analyse de l’état stationnaire des réactions atmosphériques 30 Questions de révision 33 Problèmes additionnels 34 Chapitre 2 Les trous de la couche d’ozone 37 Introduction Le trou de l’ozone et la perte d’ozone en moyenne latitude 37 Chimie de la diminution de l’ozone 40 Trous de l’ozone des pôles 49 Activité personnelle 49 Encadré 2-1 La chimie de la décroissance de l’ozone stratosphérique en moyenne latitude 52 Les produits chimiques qui causent la destruction de l’ozone 54 Chimie verte : Remplacement des CFC et des agents gonflants hydrocarbonés par le dioxyde de carbone dans la production de mousse polystyrène 56 Chimie verte : Technologie de Harpin – provoquer les propres défenses de la nature contre les maladies 64 Questions de révision 66 Questions de chimie verte 66 Problèmes additionnels 67 Chapitre 3 La Chimie de la pollution atmosphérique 69 Introduction 69 Encadré 3-1 L’interconversion de la concentration des gaz 71 Ozone en milieu urbain : processus de la formation du smog atmosphérique 76 Activité personnelle 81 Amélioration de la qualité de l’air : smog photochimique 87 Chimie verte : stratégies pour réduire les COVs émanant des solvants organiques 102 Chimie verte : un additif coalescent pour la réduction des COVs dans les peintures de latex 102 Chimie verte : le remplacement des solvants organiques par le dioxyde de carbone supercritique et liquide ; développement de tensio-actifs pour ce composé 104 Encadré 3-2 Dioxyde de carbone supercritique 104 vi Table des matières Chimie verte : utilisation de liquides ioniques pour remplacer les solvants organiques : la cellulose, un polymère naturel pour remplacer les polymères dérivés du pétrole 106 Amélioration de la qualité de l’air : émissions à base de soufre 109 Particules dans la pollution de l’air 118 Indices de qualité de l’air et caractéristiques de la taille des particules de matière 126 Encadré 3-3 Distribution de la taille des particules dans un échantillon d’air urbain 129 Questions de révision 131 Questions de chimie verte 132 Problèmes additionnels 133 Chapitre 4 L’environnement et la santé : conséquences de l’air pollué – à l’extérieur et à l’intérieur 135 Introduction 135 Pluies acides 137 Activité personnelle 143 Effets de l’air extérieur sur la santé humaine 145 Pollution de l’air à l’intérieur 152 Questions de révision 161 Problèmes additionnels 162 PARTIE II Énergie et changement climatique 163 Chapitre 5 L’effet de serre 165 Introduction 165 Le mécanisme de l’effet de serre 166 Activité personnelle 169 Encadré 5-1 Un modèle simple de l’effet de serre 173 Vibrations moléculaires : absorption d’énergie par les gaz à effet de serre 175 Les principaux gaz à effet de serre 177 Autres gaz à effet de serre 186 Encadré 5-2 Détermination des émissions de sources de méthane de « carbone ancien » 190 Effets de modification climatique par les aérosols 197 Encadré 5-3 Refroidissement sur la Chine dû à la brume 202 Réchauffement global actuel 201 Géo-ingénierie climatique pour lutter contre le réchauffement global 210 Analyse du temps de résidence atmosphérique 217 Questions de révision 220 Problèmes additionnels 221 Chapitre 6 Utilisation de l’énergie, carburants fossiles, émissions de CO2 et changement climatique global 223 Introduction 223 Utilisation de l’énergie globale 224 Carburants fossiles 230 Encadré 6-1 Gaz de schistes 233 Encadré 6-2 Raffinage du pétrole : distillation fractionnée 237 Encadré 6-3 La catastrophe de la fuite de mazout du Deep Horizon 242 vii Table des matières Chimie verte : acide polylactique – production de polymères biodégradable issus de ressources renouvelables ; réduction des besoins en pétrole et des impacts sur l’environnement 249 Séquestration du CO2 252 Stockage du dioxyde de carbone 257 Activité personnelle 264 Autres schémas pour réduire les gaz à effet de serre 264 Encadré 6-4 Élimination du CO2 de l’atmosphère : capture directe de l’air 265 Les émissions de dioxyde de carbone dans le futur 267 Activité personnelle 265 Importance et conséquences potentielles du futur réchauffement climatique global 276 Questions de révision 289 Questions de chimie verte 290 Problèmes additionnels 290 Chapitre 7 Biocarburants et autres carburants de remplacement 291 Introduction 291 Biomasse et biocarburants : les enjeux 292 Éthanol 295 Biodiesel d’huiles végétales et d’algues 303 Activité personnelle 310 Chimie verte : carburants liquides et produits chimiques d’origine biologique 310 Chimie verte : recyclage du dioxyde de carbone – une matière première pour la production de produits chimiques et carburants liquides 311 Production thermochimique de carburants, incluant le méthanol 312 L’hydrogène – carburant du futur ? 320 Questions de révision 335 Questions de chimie verte 336 Problèmes additionnels 336 Chapitre 8 Technologies d’énergie renouvelable : hydroélectrique, vent, solaire, géothermique, énergie marine, et leur stockage 337 Introduction 337 Énergie hydroélectrique 338 Énergie éolienne 340 Énergie marine : houlomotrice et marémotrice 348 Énergie géothermique 349 Énergie solaire directe 354 Stockage de l’énergie renouvelable – électricité et chaleur 369 Activité personnelle 371 Questions de révision 371 Problèmes additionnels 372 Chapitre 9 Radioactivité, radon et énergie nucléaire 373 Introduction 373 Radioactivité et gaz radon 374 Encadré 9-1 Analyse de l’état stationnaire des séries de désintégrations radioactives 379 Énergie nucléaire 384 viii Table des matières Problèmes environnementaux du carburant uranium 390 Encadré 9-2 Contamination radioactive par la production de plutonium 395 Accidents et avenir de l’énergie nucléaire 398 Fusion nucléaire 402 Questions de révision 405 Problèmes additionnels 406 PARTIE III Chimie de l’eau et pollution de l’eau 407 Chapitre 10 Chimie des eaux naturelles 409 Introduction 409 Oxydo-réduction dans les eaux naturelles 413 Chimie verte : traitement enzymatique des textiles en coton 418 Chimie acide-base et solubilité dans les eaux naturelles : le système carbonate 430 Encadré 10-1 Dérivation des équations des courbes du diagrammes d’espèces 433 Le système CO2-Carbonate 433 Encadré 10-2 Solubilité du CaCO3 dans les solutions tampon 436 Concentrations ioniques dans les eaux naturelles et les eaux potables 443 Activité personnelle 446 Questions de révision 452 Questions de chimie verte 453 Problèmes additionnels 453 Chapitre 11 Pollution et purification de l’eau 455 Introduction 455 Désinfection de l’eau 456 Encadré 11-1 Charbon actif 457 Encadré 11-2 Dessalement de l’eau salée 463 Encadré 11-3 Mécanisme de la production de chloroforme dans l’eau potable 470 Eaux souterraines : source, contamination chimique, remédiation 478 Activité personnelle 491 Contamination chimique et traitement des eaux résiduaires et des eaux usées 498 Encadré 11-4 Variation des concentrations en fonction du temps lors de l’oxydation en deux étapes de l’ammoniac 502 Chimie verte : L’iminodisuccinate de sodium, agent chélatant biodégradable 505 Techniques modernes de purification des eaux usées et de l’air 510 Questions de révision 515 Questions de chimie verte 516 Problèmes additionnels 516 Chapitre 12 Métaux lourds toxiques 519 Introduction 519 Le mercure 521 Activité personnelle 531 Le plomb 537 Chimie verte : remplacement du plomb dans les revêtements par électrodéposition 544 Activité personnelle 551 ix Table des matières Le cadmium 552 L’arsenic 555 Encadré 12-1 Composés organostanniques 558 Le chrome 566 Chimie verte : élimination de l’arsenic et du chrome des bois traités sous pression 568 Questions de révision 570 uploads/Litterature/ chimie-de-l-x27-environnement.pdf

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