CM1 L’air et les pollutions de l’air CM2 Sciences Socle
« L’air et les pollutions de l’air » Socle commun (palier 1 fin CM2) : Palier 2 : Compétence 3 : Les principaux éléments de mathématiques et la culture scientifique et technologique Pratiquer une démarche d’investigation : savoir observer, questionner Manipuler et expérimenter, formuler une hypothèse et la tester, argumenter
FICHE PEDAGOGIQUE L’AIR et les Pollutions de l’air CYCLE 3 2013
Les pollutions de l’air (EDD) CM2 Faire découvrir aux élèves les principaux polluants de l’air, ainsi que leurs origines naturelles (volcanisme, érosion éolienne, incendies ) ou humaines (chauffage, transport, rejets industriels, rejets de l’agriculture, ) 5 Les pollutions de l’air (EDD) CM2
Nom : Bilan de sciences n 2 Prénom : Les pollutions de lair Date
Éviter de prendre la voiture pour les distances inférieures à 3km Acheter des voitures qui fonctionnent avec de l'essence Rouler le plus vite possible pour être moins longtemps sur la route
Lair et les pollutions de lair - ac-reunionfr
L'air et les pollutions de l'air Fiche connaissances pour l’enseignant Informations scientifiques et techniques : L’air est une matière L’air est de la matière comme le sont les solides et les liquides Il est pesant, il a une masse : 1 litre d’air dans les conditions ambiantes pèse 1,2 g par litre
Géographie La pollution de lair - Pr Phifix
La pollution de l’air est due à la présence de polluants dans les plus basses couches de l’atmosphère Ces polluants sont des gaz ou des particules Les polluants de l’air peuvent provenir des activités des hommes Les industries sidérurgiques et métallurgiques qui rejettent des fumées nauséabondes, les incinérateurs de déchets
La pollution de lair - Un Prof D Zécoles
les plus fragiles face aux pollutions de l'air Certains gaz, comme le dioxyde de carbone, ne sont pas directement dangereux pour la santé mais ont des conséquences sur l'environnement Le dioxyde de carbone, présent en trop grande quantité, augmente l'effet de serre L'augmentation de l'effet de serre entraîne le réchauffement climatique
L’AIR ET LES POLLUTIONS DE L’AIR
L’air et les pollutions de l’air 3 PRÉAMBULE Historique du projet La fondation Jean Duval a signé une convention avec l’École des Sciences de Châteauneuf-les-Bains pour financer un projet avec l’aciérie Aubert et Duval des Ancizes au cours de l’année scolaire 2011-2012
Module de formation - ac-orleans-toursfr
Programme : L’air et les pollutions de l’air Identifier par l’expérimentation des propriétés qui confèrent à l’air un caractère matériel Identifier différentes sources de pollution de l’air Caractériser diverses formes de pollution de l’air Niveau : CM2 Nombre de séances : 4 Durée de chaque séance : 50 à 60 minutes
[PDF] les polymères définition
[PDF] les polymères pdf
[PDF] Les polynôme du second degré
[PDF] Les polynomes
[PDF] les polynomes 3eme secondaire
[PDF] les polynomes cours
[PDF] les polynomes cours pdf
[PDF] Les polynômes de degré 2
[PDF] Les polynomes du second degré
[PDF] Les polynomes du second degrés
[PDF] les polynomes exercices
[PDF] les polynomes exercices corrigés
[PDF] les polynomes exercices corrigés tronc commun
[PDF] les pommes que j'ai mangées
2018-2019 Projet Partenarial École des Sciences - Entreprise Aubert et Duval L'AIR ET LES POLLUTIONS DE L'AIR
L'air et les pollutions de l'air 2 TABLE DES MATIÈRES Préambule 3 Historique du projet 3 Des partenaires et un groupe de pilotage du projet 3 Des écoles engagées dans le projet 3 Classes participantes en 2018-2019 4 Éducation au développement durable : approches didactiques 5 Organigramme du projet 7 Quelques éléments d'histoire des sciences 8 La théorie des 4 éléments 8 Antoine Lavoisier 9 La qualité de l'air : quelques dates 10 L'air qui nous entoure : rappels pour le maitre 11 Composition et propriétés de l'air 11 Structure verticale de l'atmosphère 12 Pollutions de l'air 13 Définition 13 Les origines des polluants de l'air 13 Les mécanismes de la pollution atmosphérique 14 Les pics de pollution 17 Les effets de la pollution 18 Les lichens : indicateurs de la pollution de l'air 19 La pollution de l'air intérieur 20 Proposition de déroulement de travail 21 L'air dans les programmes de cycle 3 22 Quelques éléments généraux de didactiques 25 Démarches pour la classe 26 Exemples de situations déclenchantes 26 Définitions du terme " pollution » 29 L'air est une matière 29 L'air est un mélange de gaz 35 Les polluants de l'air 39 Des moyens d'actions - Éducation au développement durable 44 Les transports ont-ils un impact sur la qualité de l'air ? 44 Que puis-je faire ? Comment préserver la qualité de l'air ? 48 Annexes 50 Propriétés physiques et chimiques de certains gaz 50 Distinguer fumée, brouillard et vapeur 50 Pollution de l'air 51 Bande dessinée 52 Lichens et pollution de l'air 53 Fiche de recherche 54
L'air et les pollutions de l'air 3 PRÉAMBULE Historique du projet La fondation Jean Duval a signé une convention avec l'École des Sciences de Châteauneuf-les-Bains pour financer un projet avec l'aciérie Aubert et Duval des Ancizes au cours de l'année scolaire 2011-2012. L'entreprise Aubert et Duval aux Ancize s par l'inte rmédiaire de M S ylvain Dal-Molin (Ingénieu r prévention des risques) ainsi que Mm e Bernadette Demay (Fondation Je an Duval) sont l es interlocuteurs du projet. Les thématiques de ce projet de partenariat ont toujours été liées à l'Éducation au Développement Durable : eau, sols et déchets. Pour l'année 2018/2019, le travail sera axé autour de l'air et de ses polluants. Des partenaires La Fondation Jean Duval a accordé une subvention de 3000 ! ; l'entreprise met à disposition les services de M Dal-Molin et de Mme Triadou et organise une visite de l'usine pour les enseignants participants. L'Inspection Académique du Puy de Dôme permet la formation de 6 enseignants du Bassin d'Emploi des Ancizes lors de 3 demi-journées. Eric Collard a collaboré à l'élaboration de ce guide dans le cadre de l'ESPE d'Auvergne. Eliane Lannareix (pr ofesseur retraitée de SVT, bé névole à l'École des Sciences) partic ipe à l'accompagnement scientifique des classes et apporte son expertise sur les lichens, indicateurs de la qualité de l'air. Cyril Besseyre, référent territorial à Atmo Auvergne-Rhône-Alpes, intervient dans la formation des enseignants. Merci à Claire Dalmazzone, élève à l'école polytechnique, pour sa relecture attentive de ce guide. Et tous nos remerciements également à Claudine Martin car ce livret émane du travail qu'elle a initié en 2011. Un groupe de pilotage du projet Le gro upe de pilotage c omposé de Noëlle Lacourt (École des Sciences), Eric Co llard (ESPE d'Auvergne), Etienne Anquetil (conseiller pédagogique), Catherine Lenne (directrice de la Maison pour la Science en Auvergne) s'est chargé : ! d'élaborer le projet pédagogique à destination des classes engagées dans l'action, ! de constituer les malles de matériel qui accompagnent les documents de travail, ! d'organiser la formation des enseignants, ! d'assurer le suivi du projet. Des écoles engagées dans le projet 57 classes des circonscriptions de Riom Combrailles, Riom Limagne et Chamalières et une classe du collège de St Gervais d'Auvergne, toutes situées dans le bassin d'emploi des Ancizes, ont mis en oeuvre le projet depuis 7 ans. Six nouvelles classes sont engagées dans cette huitième année de partenariat.
L'air et les pollutions de l'air 4 CLASSES PARTICIPANTES EN 2018-2019 Établissements scolaires Enseignants Classes École primaire Châteaugay (Riom Limagne ) Marie Bosse CM1/CM2 École primaire Combronde (Riom Combrailles ) Anne Epaminondas CM1 École primaire Saint-Eloy-les-Mines (Riom Combrailles ) Nicola Martinez CM1/CM2 École primaire Saint-Eloy-les-Mines (Riom Combrailles ) Yoann Le Quemener CM1/CM2 École primaire Saint Jacques d'Ambur (Riom Combrailles) Cindy Billon CM1/CM2 École primaire Saint Priest des Champs (Riom Combrailles) Carole Moschetti CE2/CM1/CM2
L'air et les pollutions de l'air 5 ÉDUCATION AU DÉVELOPPEMENT DURABLE : LES APPROCHES DIDACTIQUES - QUELLE EST LA VÔTRE ? Il existe plusieurs approches possibles de l'éducation au développement durable. La premièr e approche dite co mportementaliste, la plus anci enne au nive au chronologique, considère qu'Il est de la responsabilité des professionnels, forts de leur expertise, de transmettre leur savoir à la population qui ad optera alors le s bons comportements, les " écogestes ». À condition que la sensibilisation ait été bien faite, le bon élève va comprendre les enjeux et suivre les prescriptions données par l'expert. Sinon il est considéré comme ayant un mauvais comportement, il est en faute. C'est une approche volontariste qui vise à faire adopter tel ou tel comportement décidé par l'expert. Par rapport à cette approche, plusieurs éléments sont sujets à réflexion. Tout d'abord, on peut se poser la question de savoir si la connaissa nce des i mpacts de no s comportements suffit à elle seule pour induire le changement de comportement ou bien si elle n'est qu'un élément d'un système beaucoup plus complexe, qui prend en compte le milieu socio-culturel, la personnalité de chacun, les facteurs de la société qui facilitent ou freinent le changement, les compétences psycho-sociales telles que définies par l'OMS. D'autre part, ce qui peut apparaître comme étant un " bonne » solution à un certain moment ou dans un li eu précis peut se révéler beaucoup plus discutable ailleur s ou pl us tard. De plus, les moyens utilisés dans cette approche sont plutôt de l'ordre de la contrainte morale, de la peur, de la compréhension, ce qui au final développe peu la responsabilité et la solidarité, et la capacité à savoir choisir. Enfin, cette approche n'est pas en correspondance avec la circulaire n° 2011-186 du 24-10-2011 sur l'éducation au dévelop pement dur able à l'école qui mentionne : " La fi nalité de l'éducation au développement durable est de donner au futur citoyen les moyens de faire des choix en menant
L'air et les pollutions de l'air 6 des raisonnements intégrant les questions complexes du développement durable qui lui permettront de prendre des décisions, d'agir de manière lucide et responsable, tant dans sa vie personnelle que dans la sphère publique. » L'approche écologique*, pl us récente, s'app uie également sur u ne information objective, mai s prend appui sur le développement de compétences : - psycho-sociales : savoir résoudre les problèmes, savoir prendre des décisions, avoir une pensée critique, avoir une pensée créatrice, savoir communiquer efficacement, être habile dans les relations interpersonnelles, avoir conscience de soi, avoir de l'empathie pour les autres, savoir gérer son stress, savoir gérer ses émotions ; - systémiques : ne pas envis ager uniq uement l'impact environnemental mais aussi social, et économique, ici et ailleurs, les inconvénients et avantages de tel ou tel com portement et ce qui inciterait ou non à leur suivre ; - en terme de responsabilité : Dans ce cadre le rôle du PE est d'accompagner les élèves dans leur réflexion sur la notion de bien commu n, de solidarité, d'éthique, e n recherchant ensemble les solutions les moins mauvai ses. Ceci afi n que chacun pu isse choisir d'adopter tel ou tel comportement en connaissance de cause, par rapport à lui et aux autres. Si possible, cela débouche sur l'action, sur l'engagement personnel autonome à adopter tel ou tel comportement et à aider ceux qui ont fait le même choix à suivre ce même comportement. * Le terme écologique est emprunté au domaine de la biologie pour signifier que cette approche prend en compte tous les éléments en interactions comme dans le fonctionnement d'un écosytème. Ce terme ne signifie pas que cette approche ne prend en compte que le volet environnemental du développement durable. Source : Joëlle Perbet - professeur à l'ESPE (2015)
L'air et les pollutions de l'air 7 ORGANIGRAMME DU PROJET Ce choix de thématique est en lien direct avec le contrôle de la qualité de l'air par l'entreprise Aubert et Duval, principal impact du site sur son environnement. La pollution de l'air Des moyens d'évaluer la qualité de l'air Comment agir ? Les conséquences de la pollution de l'air L'origine des polluants de l'air L'air La matérialité de l'air Les constituants de l'air L'air est pesant Les propriétés de l'air
L'air et les pollutions de l'air 8 QUELQUES ÉLÉMENTS D'HISTOIRE DES SCIENCES La théorie des 4 éléments Certains philosophes grecs comme d'Empédocle au 5ème siècle av. J-C., imaginent que la matière qui constitue le monde est composée de quatre éléments : " La Terre " L'Eau " L'Air " Le Feu FIGURE 1 : LES QUATRE ÉLÉMENTS GRAVURE DE L'OUVRAGE DANIEL STOLZ VON STOLZENBERG, VIRIDARIUM CHYMICUM (1624) RÉPRÉSENTANT DE GAUCHE À DROITE LES QUATRE ÉLÉMENTS : 'LA TERRE, L'EAU, L'AIR ET LE FEU. LES SPHÈRES DU BAS INDIQUENT LEUR REPRÉSENTATION EN ALCHIMIE. Dans cette théorie la matière est constituée d'un ou plusieurs de ces éléments, en plus ou moins grande quantité. Ce qui expliquerait le caractère plus ou moins volatile, chaud, froid, humide, ou sec de chaque matière. D'autres philosophes, co mme Démocrite, imaginent que la matière est constituée d e grains insécables en grec " a-tomos », qui ne peut être coupé. Au Moyen Age, la théorie Aristotélicienne des quatre éléments fut mieux diffusée en occident. Les scolastiques du Moyen Age la reprirent à leur compte pour l'inclure dans la vision chrétienne du monde. L'hypothèse particulaire, portée par Démocrite devra attendre le XVIIIe siè cle pour renaitre avec Dalton. Source : https://fr.wikipedia.org/wiki/Quatre_éléments Source primaire historique : Livre III d'Aristote - Météorologie (http://remacle.org/bloodwolf/philosophes/Aristote/meteorologie.htm - III
L'air et les pollutions de l'air 9 Antoine Laurent Lavoisier : l'air est un mélange de gaz Antoine Laurent L avoisier un chimiste fr ançais du XVIIIe siècle (Né le 26 août 1743 à Paris, guillotiné le 8 mai 1794) a découvert que l'air est composé de deux gaz incolores, inodores qu'il nomme : " OXYGENE le gaz indispensable à la respiration [(1783) Du préfixe oxy-, du grec ancien, oxus (" aigre, acide »), et du suffixe -gène du grec ancien gennan (" qui engendre »), c'est-à-dire " formeur d'acide »]. Lavoisier pensait que l'oxygène était la partie de l'air qui était source d'acidité (ce qui s'est révélé erroné par la suite). " AZOTE: le gaz le plus abondant dans l'air. [Etymologie : (1787) Du radical grec ancien zot- (" pourvu de vie ») dérivant de, zoé (" vie »), accompagné du préfixe a- privatif. Il fut nommé ainsi par Antoine Lavoisier du fait que, contrairement à l'oxygène, il n'entretient pas la vie des animaux. (1, 3).] A partir de cette époque l'air ne peut plus être considéré comme un élément chimique : c'est la fin de la théorie des éléments. FIGURE 2 : ANTOINE LAURENT DE LAVOISIER FIGURE 3 : EXPÉRIENCE DE DÉCOMPOSITION DE L'AIR Dans son expérience, Antoine Laurent Lavoisier, isole l'azote de l'air, en oxydant du mercure sous une cloche fermée. En effet, la réaction d'oxydation utilise tout le dioxygène disponible enfermé sous la cloche, pour former de l'oxyde de mercure. Il obtient alors un volume d'azote correspondant à environ 4/5 du volume d'air introduit initialement. Attention : l'air n'est pas composé que d'oxygène et d'azote donc Lavoisier n'obtient pas de l'azote pur ! L'oxyde de mercure formé est récupéré puis chauffé. La réaction permet de retrouver de l'oxygène et du mercure. L'oxygène formé dans c ette deuxième expérienc e correspond au 1/5 du volume d'air initial. En recombinant les 4/5 d'azote et les 1/5 d'oxygène il recompose exactement l'air. Cette expérience cruciale, montre sans appel que l'air ne peut être considéré comme un élément simple, mais qu'il s'agit d'un mélange. [ vidéo Youtube : " L'expérience de Lavoisier » : https://www.youtube.com/watch?v=surOJNts53E ] Source étymologie: https://fr.wiktionary.org/wiki/Wiktionnaire:Page_d%E2%80%99accueil Sources primaires historiques : Traité élémentaire de chimie (texte sans illustration) http://www.lavoisier.cnrs.fr/livres.html Traité élémentaire de chimie (texte avec illustrations) http://fr.wikisource.org/wiki/Traité_élémentaire_de_chimie/Partie_1/Chapitre_3
L'air et les pollutions de l'air 10 La qualité de l'air : quelques dates La chronologie ci-dessous permet de se rendre compte que la préoccupation des hommes pour la qualité de l'air ne date pas d'aujourd'hui... " 61av.JC : Sé nèque " Dès que j'aurai laissé d errière m oi l'oppressa nt air de la ville et la puanteur des fumantes cheminées [...], je me sentirai tout à fait un autre homme ». " 1661 : John Evelyn, écrivain et chroniqueur anglais, dans un célèbre tract, s'inquiète de la qualité de l'air à Londres. " 1810 : Décret impérial (du15/10/1810) relatif aux manufactures et ateliers qui répandent une odeur insalubre ou incommode. " 1930 : Acci dent dans la vallée de la Meuse (1 er au 5 déc.) - environ 50 personnes décédées et 1000 personnes souffrant de troubles respiratoires " 1952 : Épisode du smog à Londres du 5 au 9 décembre - 12000 décès. " 1980 : 1ère directive européenne concernant le SO2 et les particules en suspension. " 1996 : Loi n° 96-1236 (du30décembre) sur l'air et l'utilisation rationnelle de l'énergie. " 2003 : Épisode de canicule en France - 379 décès anticipés liés à l'ozone. " 2010 : Loi Grenelle 2 et Plan particules. " 2013 : Plan d'urgence pour la qualité de l'air en réponse aux contentieux européens en cours et/ou à venir. Source : Cyril Besseyre - Atmo Auvergne-Rhône-Alpes FIGURE 4 LA COLONNE NELSON DURANT LE GRAND SMOG DE LONDRES DE 1952(WIKIPEDIA)
L'air et les pollutions de l'air 11 L'AIR QUI NOUS ENTOURE : RAPPELS POUR LE MAITRE Composition de l'air FIGURES 5 ET 4BIS : GRAPHIQUE REPRÉSENTANT LA COMPOSITION DE L'AIR SEC L'air que nous respirons est essentiellement composé : " de vapeur d'eau dont la quantité dépend de la température et des apports d'humidité, " d'air sec qui comporte de manière à peu près constante du diazote N2 (78%), du dioxygène O2 (21%) et une très petite quantité d'autres gaz : argon (0,93%), dioxyde de carbone (0,034%), xénon, néon, hélium, krypton,... Propriétés de l'air L'air est pesant, il a une masse de 1,293 g par litre (envi ron 1, 3g par l itre) dans les conditi ons normales de température et de pression. A 20°C, cette masse est égale à 1,204g par litre (environ 1,2g par litre). Remarques : Les conditions normales sont définies par : P0=1,013.105Pa (1bar) et T0=273K (0°C). L'air est un mélange de gaz et possède les propriétés des gaz : " L'air est compressible : Si on enferme de l'air dans une enceinte hermétique comme une seringue, on peut diminuer son volume. Cela ne se fait pas sans que la pression de l'air augmente dans l'enceinte. Il en résulte une résis tance à la compression, et u ne percept ion sensibl e du gaz invisible contenu dans la seringue. [vidéo : De l'air enfermé dans une seringue résiste à la compression : https://www.youtube.com/watch?v=ENbaei3qsqE ] " L'air est expansible : Si on enferm e de l'ai r dans une enceinte her métique com me une seringue, on peut augmenter son volume. Cela ne se fait pas sans que la pression de l'air diminue dans l'enceinte. [vidéo : Compression et détente de l'air dans une seringue : https://www.youtube.com/watch?v=VN5LiTow0xQ] " L'air est un excellent isolant thermique (par exemple, les duvets et vêtements en laine ne sont qu'un moyen de maintenir une couche d'air non renouvelée qui sera chauffée par le corps). De la même manière, dans le cas du double vitr age : l' air enfermé entre le s deux vitres améliore l'isolement thermique par rapport à une vitre simple. " L'air est moins dense que l'eau, et bien que les gaz qui le constituent se mélangent à l'eau, leurs solubilités sont limitées. Par conséquent, lorsqu'on libère de l'air sous l'eau, celui ci remonte à la surface en faisant des bulles. [vidéo : Transvasement d'air dans l'eau : " l'air ce n'est pas rien » : https://www.youtube.com/watch?v=_ozQ9fSKX2E] " L'air existe à l'état liquide à -200°C - mélange de deux liquides : oxygène liquide et azote liquide. [vidéo : Gé néralité sur l'air liquide : https://www.youtube.com/watch?v=Bz1shE0Fxh8]
L'air et les pollutions de l'air 12 Structure verticale de l'atmosphère L'air atmosphérique n'est pas réparti uniformément sur la surface de la Terre et peut se déplacer par écoulement d'un lieu à un autre ; ce courant d' air est ce que l 'on ap pell e le vent. L'air atmosphérique se raréfie en altitude. FIGURE 6 : STRUCTURE VERTICALE DE L'ATMOSPHÈRE [Structure verticale de l'atmosp hère - Météo France : http://education.meteofrance.fr/lycee/animations/la-structure-verticale-de-latmosphere] Cette animati on, permet de parco urir les différentes couches de l'atmosphère. L'animation nous informe sur l'évolution de la pression, de la température et le taux d'ozone en fonction de l'altitude. FIGURE 7 : STRUCTURE VERTICALE DE L'ATMOSPHÈRE http://eduscol.education.fr/obter/appliped/circula/theme/atmos231.htm
L'air et les pollutions de l'air 13 POLLUTIONS DE L'AIR Définition La poll ution atmosphérique est déf inie ainsi en France dans le code de l'environnement (article L220-2 du 12 juill et 2010) : " Constitue une pollution atm osphérique au se ns du prése nt titre l'introduction par l'homme, directement ou indirectement ou la présence, dans l'atmosphère et les espaces clos, d'agents chimiques, biologiques ou physiques ayant des conséquences préjudiciables de natu re à mettre en da nger la santé humaine, à nuire aux ressources b iologi ques et aux écosystèmes, à influer sur les changements cl imatiques, à détériorer les biens matériels , à provoquer des nuisances olfactives excessives. » Plus simplement, un polluant atmosphérique peut être défini comme une substance présente à une concentration suffisamment supérieure à son niveau normal pour produire un effet néfaste mesurable sur l'homme, les animaux, les végétaux ou les matériaux. Source : http://www.atmoauvergne.asso.fr/air/definitions.htm FIGURE 8 : POLLUTION VILLE DE CLERMONT-FERRAND (CENTRE FRANCE - LA MONTAGNE) Les origines des polluants de l'air Nous respirons chaque jour environ 15000 litres d'air, ce qui en fait le premier élément nécessaire à la vie. Pourtant les pollutions sont nombreuses et d'origines diverses. L'origine de la pollution atmosphérique peut être : " naturelle : éruptions volcaniques, émissions des végétaux, zones humides... " anthropique (liée à l'activit é huma ine) : tra nsports, agriculture, chauffag e résidentiel, émissions industrielles... Elles sont à l'or igine d'émissi ons de polluants, sous forme de g az ou de particules, dans l'atmosphère.
L'air et les pollutions de l'air 14 Il existe deux catégories de polluants atmosphériques : " les polluants primaires, émis directement : monoxyde d'azote, dioxyde de soufre, monoxyde de carbone, particules (ou poussières), métaux lourds, composés organiques volatils, hydrocarbures aromatiques polycycliques... " les polluants secondaires issus de transformations physico-chimiques entre polluants de l'air sous l'effet de conditions météorologiques particulières : ozone, dioxyde d'azote, particules)... Le sui vi de la pollution de l' air s'appui e sur la mesure et l'ana ly se des concentrations de ces différents polluants et de leurs variations dans le temps et l'espace. Les mécanismes de la pollution atmosphérique Les process us qui régissent la pollut ion atmosphériqu e s'échelonnent en plusieurs étapes. Tout d'abord s'effectu e l'émission des polluants (les polluants primaires), rapide ment suivie de leur dispersion puis de la phase de transformation chimique, qui a lieu au sein même de l'atmosphère. Se forment alors les polluants secondaires. FIGURE 9 : LE CYCLE DE LA POLLUTION ATMOSPHERIQUE (SOURCE : OPÉRATION SCOLAIRE AIRFOBEP) " Origine des polluants primaires Les émissions de polluants ont une forte influence sur la qualité de l'air. Les polluants primaires, dont les oxydes d'azote, le dioxyde de soufre, le monoxyde de carbone, les particules en suspension et certai ns composés organiques v olatils (COV), sont directe ment émis dans l'atmosphère. Ils proviennent aussi bien des sources fixes (chauffages urbains, activités industrielles, domestiques ou agricoles) que des sources mobiles, en particulier les automobiles. La produc tion de polluants primaires diminue en été car les chauffages ne fonctionnent pas et la circulation automobile s'allège dans les centres-villes. Sur les quatre polluants pris en compte dans le calcul de l'indice ATMO, trois sont des polluants primaires. Il s'agit du dioxyde de s oufre (SO2), du d ioxyde d' azote (NO2) et des partic ules en suspension.
L'air et les pollutions de l'air 15 Dioxyde de soufre Dioxyde d'azote Particules en suspension Origine Il provient essentiellement de la comb ustion de combustibles fossiles contenant du soufre : fuels, charbon, .... Il prov ient des installations de combustion (centrales thermiques, chaudières,...) et de la circu lation automobile. La circulation automobile est actuellement la principale source d'émission en France Elles peuvent être d'origine naturelle (volcanisme, érosion éolienne,... ) ou anthropique (combustions industrielles ou domestiques, véhicules...) Pollutions générées Dans l'air il peut former de l'acide sulfurique q ui contribue au phénomène des pluies acides et à la dégradation de la pierre et des matér iaux de certaines constructions Il intervient dans le processus de formation d'ozone dans la basse atmosphère. Il contribue également au phénomène des pluies acides par for mation d'acide nitrique. Les particules les plus fines (taille inférieure à 10 micromètres) peuvent transporter des composés toxiques (sulfates, métaux lourds, hydrocarbures, ...).et pénètrent profondément dans l'appareil respiratoire. Effets sur la santé C'est un gaz i rritant e t toxique qui est associ é à diverses pathologies respiratoires. Il est notamment associé à des troubles asthmatiques et peut augment er les symptômes respiratoires aigus chez l'a dulte (toux, gène res piratoire), et altérer la fonc tion respiratoire chez l'enfant. Il peut altérer la fon ction respiratoire et provoquer une hyperréactivité bronchique chez l'asthmatique. Chez les enfants il peut augmenter la sensibilité des bronches aux infecti ons microbiennes Les fines particules peuvent, surtout chez l'enfant et les personne s sensibles, altérer la fonction respiratoire. Certaines particules sont mutagènes et cancérogènes FIGURE 10 : LES POLLUANTS PRIMAIRES " Transport et dispersion Le phén omène de dispersion, c'est -à-dire le déplace ment des pol luants depuis la source, est primordial puisqu'il détermine l' accumulation d'un polluant ou sa di lution dans l'atmosphère. L a dispersion dépend de plusieurs paramètres dont les conditions météorologiques et la topographie locale (altitude, relief, cours d'eau...). Deux types de dispersion peuvent être distingués : • la dispe rsion verticale : El le dépend des différ ences d e température de l'air entre les couches d'air proche du sol et celles plus en hauteur : - Si l'air proche du sol, réchauffée par le sol est plus chaud que l'air en altitude, alors le mouvement de la masse d'air est vertical vers le haut. - Si l'air proche du sol, est au contraire refroidi par le sol, alors le mouvement des masses d'air est vertical vers le bas. Sol " chaud » : air ascendant Sol " froid» : air descendant Situation cyclonique Situation anti-cyclonique FIGURE 11 : MOUVEMENT VERTICAL DE L'AIR
L'air et les pollutions de l'air 16 Cas particulier des inversions des températures La température de l'air décroit habituellement avec l'altitude. Ceci permet une bonne dispersion verticale en favorisant l'ascension de masses d'air près du sol, celles ci étant plus chaudes, et donc plus légères. Dans certains cas, on observe des inversions de température. On rencontre alors des couches d'air plus chaudes en altitude qu'au niveau du sol. Ceci freine la dispersion verticale des polluants. Les polluants se trouvent alors bloqués sous une " couche d'invers ion" qui joue le rôle de couv ercle thermique. Si, au même moment, il y a peu de vent, la pollution augmente dans des propor tions i mportantes. Les inversions peuvent avoir diverses causes. Elles se produisent notamment par rayonnement, en hiver et par ciel clair. Le sol se refroidit de façon importante pendant la nuit et, au matin, la température de l'air près du sol est notabl ement plus faible q ue la température de l'air en altitude. Cette situation, fréquemment observable dans plusieurs villes d'Auvergne, favorise des niveaux de pollution élevés car elle entraîne une accumulation des gaz au niveau du sol, et conduit ainsi à des pics de pollution. À l'inverse, une si tuation dépressionnaire, généralement as sociée à des vents plus sensibles, permet une bonne dispersion des polluants dans l'atmosphère. De plus , les précipitatio ns, entraîn ant le dépôt humide des polluants (phénomène de lessivage), contribuent à la diminution des concentrations. • la dispersion horizontale : Cette dispersion horizontale dénommée transport dépend de la vitesse et de la direction du vent. Ainsi, une situation anticyclonique, caractérisée par des vents faibles, limite la dispersion horizontale. " Transformations chimiques : synthèse des polluants secondaires Au co urs de la dispersion, l es pollu ants peuv ent se transformer chimiquement pour former les polluants secondaires tels que l'ozone et certains composés organiques volatils. • Un exemple de polluant secondaire (parmi les plus importants) : l'ozone Origine Pollutions générées Effets sur la santé Il résulte de la transformation photochimique de certains polluants dans l'atmosphère (Oxydes d'azote et Composés Organiques Volatils) en présence de rayonnement ultra-violet solaire. Sa présence s'accompagne de nombreux autres polluants (aldéhydes, acides,...) L'ozone est l'un des principaux composants de la pollution dite "photo oxydante", et il contribue également au phénomène des pluies acides ainsi qu'à l'effet de serre. Au-delà de certains seuils, c'est un polluant de l'air dangereux pour la santé. Il pénètre facilement jusqu'aux voies respiratoires les plus profondes. L'ozone peut alors altérer l'appareil pulmonaire, surtout chez les enfants et les asthmatiques. Les effets sont majorés par l'exercice physique et sont variables selon les individus. L'ozone troposphérique, c'est-à-dire l'ozone des basses couches de l'atmosphère, est un polluant majeur qui provoque notamment des problèmes respiratoires. L'ozone troposphérique se développe plus intensément en période de temps chaud et ensoleillé : les concentrations en ozone sont ainsi plus élevées durant la période estivale. (C'est le " mauvais ozone ») Remarque : La product ion d'ozone nécessite un fort ray onnement solaire et la pr ésence de certains précurseurs, tels que les composées organiques volatils. Des réac tions mêl ant polluants primaires et secondaires se produisent alors, la p lus courante étant la réaction r éversible entre l'ozone et les oxyde s d'azote. L'ozone situé dans la haute atmosphère, qui se forme par des mécanismes différents de l'ozone troposphérique, donne naissance à la couche d'ozone qui protège notre planète des rayonnements ultraviolets. (C'est le " le bon ozone ») Source : Atmo Auvergne : http://www.atmoauvergne.asso.fr/fr/airs-et-polluants/polluants-surveilles/ozone-o3 FIGURE 12 : INVERSION DE TEMPÉRATURE
L'air et les pollutions de l'air 17 Les pics de pollution On définit un épisode de pollution par une quantité trop élevée d'un ou de plusieurs polluants dans l'air, qui peuvent présenter un risque à court terme pour la santé et l'environnement. Ils dépassent alors les seuils réglementaires journaliers ou horaires. Un épisode de pollution peut être dû : # aux conditions météorologiques : dans les situations stables où il y a peu ou pas de vent (conditions propices à l'accumula tion de pollu ants et aux tr ansformations chimiques de l eurs composants) ; lorsque l'air froid plaque les polluants à proximité du sol en période hivernale (pics particules et oxydes d'azote) ; l orsqu'il fait chaud et ensoleil lé en pério de estivale (condi tions propices à la formation d'ozone et de particules fines secondaires) ; # à l'apport massif d'une pollution sous l'effet du vent ; # à l'augmentation saisonnière des émissions de polluants en lien avec certaines activités : agricoles (ammoniac), chauffage domestique... Les épisodes de pollution aux particules ont généralement lieu : # en hiv er : à cette épo que, les ém issions du secteur résidenti el (particu les issues de l'utilisation du bois pour le chauffage) sont importantes et les conditions météorologiques peuvent être très stables ; # autour des mois de février, mars et avril : les épandages agricoles d'engrais émettent de l'ammoniac dans l'air. Ce gaz se combine ensuite avec les polluants issus du trafic routier pour former des particules d e nitrate d'ammonium. De pl us, à cette époque, les condi tions météorologiques peuvent être favorables à la formation de ce composé (températures froides le matin et douces l'après-midi). Ces émissions viennent s'ajouter aux émissions chroniques des activités industrielles et du trafic routier, d'où des pics de pollution aux particules à ces deux périodes de l'année. SOURCE : OPÉRATION SCOLAIRE AIRFOBEP
L'air et les pollutions de l'air 18 Les effets de la pollution " Quels sont les effets de la pollution de l'air sur la santé ? L'air est indispensable à la vie, mais il peut avoir des effets nocifs si sa qualité est mauvaise. La pollution constitue un danger immédiat pour la santé, mais a également un effet qui s'amplifie au fil des années. Les personnes les plus sensibles, comme les enfants, les personnes âgées, les grands fumeurs, les malades d u coeur ou des poumons, sont les plu s concernée s par la polluti on atmosphérique. Pour celles-ci, la pollution peut favoriser des maladies, en aggraver certaines, et parfois même précipiter le décès. Les effets de la pollution sur la santé augmentent en fonction des concentrations des substances polluantes dans l'air et de la durée d'exposition. C'est la raison pour laquelle il est conseillé aux personnes sensibles, en cas d'épisode de pollution, de limiter leurs efforts physiques, de ne pas sortir de chez elles et, bien sûr, d'arrêter de fumer. $ A lire : le guide ATMO : la qualité de l'air en France. (L'air sous surveillance) " Quels sont les effets de la pollution de l'air sur le climat ? • Les pluies acides : Ce so nt des précipitations (plu ie, neige, brouillard...) qui se sont acidifiées au contact du dioxyde de soufre et de l'oxyde d'azote contenus dans l'atmosphère et émis surtout par les usines et les voitures. Elles peuvent tomber à des centaines de kilomètres du lieu d'émission des polluants. Elles affectent gravement les écosystèmes et certains matériaux utilisés dans les bâtiments. Source : http://www.cite-sciences.fr/ FIGURE 13 : FORÊT DÉTRUITE PAR DES PLUIES ACIDES (RÉPUBLIQUE TCHÈQUE) IMAGE BATIMENT (ENCARTA) - SOURCE (WIKIPÉDIA) • Augmentation de l'effet de serre : L'effet de serre est un phénomène naturel important pour la survie de la planète. Surtout, il permet d'avoir une température moyenne sur terre de 15° Celsius, contre -18°C si cet effet n'existait pas. Certains gaz contenus dans l'atmosphère terrestre absorbent une partie des rayonnements infrarouges émis par le sol. Les plus importants naturellement sont la vapeur d'eau, le dioxyde de carbone et le méthane. L'augmentation de l'effet de serre, liée à l'émission de polluants comm e le dioxyde de carbone, déplace un équilibre naturel et tend à élever la température moyenne de la Terre. Les climats sont modifiés. Source : http://www.cea.fr/jeunes/ En premier lieu, c'est le niveau moyen de la mer qui est affecté par ce réchauffement. La dilatation thermique des océans ajoutée à la fonte des glaciers entrainent une élévation du niveau des océans ce qui diminue sensiblement la surface des terres émergées dans les régions basses et de faible relief, souvent très peuplées. En second lieu, les régimes de précipitations sont modifiés, avec des régions devenant plus arides et d'autres beaucoup plus arrosées. Une animation pour comprendre, à retrouver sur le site de la main à la Pâte : http://www.fondation-lamap.org/sites/default/files/upload/media/minisites/projet_climat/animations/effetDeSerre.swf
L'air et les pollutions de l'air 19 FIGURE 14 : SCHÉMA EXPLICATIF DE L'EFFET DE SERRE Les lichens : indicateurs de pollution de l'air Les lich ens sont de s organism es symbiotiques associant un champign on à une algue. Ils sont utilisés depuis plusieurs décennies pour évaluer la qualité de l'air. " Les lichens : un champignon et une algue Les lichens sont des organismes symbiotiques constitués d'un champignon et d'une algue. Ces deux partenaires sont indispensables l'un à l'autre. Constit uant près de 20 000 espèces sur Terre, ils peuvent coloniser tout type de milieux (par exemple le sol, les roches ou les arbres). Leurs caractérist iques biologiques les rendent fortement dépendant de l'atmosphère. Ils sont don c soumis aux polluant s atmosphériques et sont susceptibles de dis paraître dans les environnements trop impactés. Cela nous permet de les utiliser comme témoins de la qualité de l'air. Plusieurs approches ont été développées selon l'échelle étudiée. Source : http://www.futura-sciences.com/planete/dossiers/environnement-lichens-temoins-pollution-atmospherique-1900/
L'air et les pollutions de l'air 20 La pollution de l'air intérieur Nous passons, en climat tempéré, en moyenne 85 % de notre temps dans des e nvironnements clos, et une majorité de ce temps dans l'habi tat : domicile, locaux de travail ou destinés à r ecevoir d u public, moyens de transpo rt, dans lesquels nous pouvons être exposés à de nombreux polluants, notamment des : " polluants chimiques : composés organiques volatils (COV) , oxydes d'azote (NOx), monoxyde de carbone (CO), hydrocarbu res aromatiques polycycliques (HAP), phtalates, etc. " bio conta minants : moisissures, allergènes domestiques provenant d'acariens, d'animaux domestiques et de blattes, pollens, etc. " polluants physiques : parti cules et fibres (amiante, fibres m inérales artificielles), etc. La prés ence de ces polluants est issue de différen tes source s d'émission : constituants du bâtiment, du mobilier, appareils de combustion (chaudières, poêles, chauffe-eau, etc.), transfert de la pollution extérieure, mais dépend également des modes de vie (tabagis me o u présence d'animaux domestiques par exemple). La qualité de l'air que nous respirons peut avoir des effets sur la santé et le bien-être, depuis la s imple gêne (olfactive, somnolence, irritatio n des yeux et de l a pea u) jusqu' à l'apparition ou l'aggravation de pathologies aigues ou chroniques : allergies respiratoires, asth me, cancer, intoxication mortelle ou invalidante, etc. Depuis quelques a nnées, une attention croissante est donc portée à ce sujet, en témoigne la création par les pouvoirs publics, en 2001, de l'Observatoire de la qualité de l'air intérieur (OQAI). Source : https://www.anses.fr/fr/content/qualit%C3%A9-de-l%E2%80%99air-int%C3%A9rieur
L'air et les pollutions de l'air 21 PROPOSITION DE DÉROULEMENT DU TRAVAIL Pré requis nécessaire à construire ou à faire mobiliser : * les différents états de la matière * mélang es et solutions : di stinguer 2 types de mélanges hom ogènes et hétérogènes - substances solubles et non solubles. 1. Séquence 1 : Présentation du projet : situations déclenchantes - émergence de la notion de pollution de l'air Cela pourra faire l'objet d'une séance ! Exemples de situations déclenchantes 2. Séquence 2 : Qu'est-ce que l'air " propre » ? Cela pourra faire l'objet d'au moins 4 séances C'est le coeur du sujet à travailler pre sque enti èrement avec une inv estigation centrée sur l'expérimentation. ! Travail autour de la matérialité de l'air Les propriétés de l'air L'air est pesant ! De quoi est composé l'air " propre » ? Les constituants de l'air La découverte de la composition de l'air (histoire des sciences avec l'expérience de Lavoisier) que l'on peut reconstituer en classe de manière approchée. 3. Séquence 3 : La pollution de l'air Cela pourra faire l'objet de 4 séances Le travail d'investigation sera centrée sur l'observation et la recherche documentaire ! Qu'est-ce-qui pollue l'air ? ! Pourquoi la pollution de l'air pose-t-elle problème ? Quelles sont les conséquences ? ! Comment sait-on que l'air est pollué ? Les indices visuels dans notre environnement (lichens, les poussières déposées, les dégradations des bâtiments ou des forêts avec pluies acides ...) Les sensations physiques Les dispositifs de contrôle de qualité de l'air ! Quels sont les polluants qui sont recherchés aux Ancizes ? Pourquoi ? 4. Et moi, que puis-je faire ? Éducation au choix éclairé ! Que fait l'aciérie des Ancizes pour limiter la pollution de l'air ? ! Comment chacun peut-il agir ?
L'air et les pollutions de l'air 22 L'AIR DANS LES PROGRAMMES DE CYCLE 3 Compétences travaillées " Adopter un comportement éthique et responsable (Domaines du socle : 3 et 5) % Relier des connaissances acquises en scienc es et technologie à des questio ns de santé, de sécurité et d'environnement. % Mettre en oeuvre une action responsable et citoyenne, individuellement ou collectivement, en et hors milieu scolaire, et en témoigner. " Pratiquer des démarches scientifiques et technologiques (Domaine du socle : 4) Proposer, avec l'aide du professeur, une démarche pour résoudre un problème ou répondre à une question de nature scientifique ou technologique : % formuler une question ou une problématique scientifique ou technologique simple ; % proposer une ou des hypothèses pour répondre à une question ou un problème ; % proposer des expériences simples pour tester une hypothèse ; % interpréter un résultat, en tirer une conclusion ; % formaliser une partie de sa recherche sous une forme écrite ou orale. " S'approprier des outils et des méthodes (Domaine du socle : 2) % Choisir ou utiliser le matériel adapté pour mener une observation, effectuer une mesure, réaliser une expérience ou une production. % Faire le lien entre la mesure réalisée, les unités et l'outil utilisés. % Garder une trace écr ite ou numér ique des recherches , des observations et des expériences réalisées. % Organiser seul ou en groupe un espace de réalisation expérimentale. % Effectuer des recherches bibliographiques simples et ciblées. Extraire les informations pertinentes d'un document et les mettre en relation pour répondre à une question. % Utiliser les outils mathématiques adaptés. " Pratiquer des langages (Domaine du socle : 1) % Rendre compte des obser vations, expériences, hypothèses, c onclusions en utilisant un vocabulaire précis. % Exploiter un document const itué de divers supports (texte, schéma, graphique, tableau, algorithme simple). % Utiliser différents mode s de représentation formalisés (s chéma, dessin, croq uis, tableau, graphique, texte). % Expliquer un phénomène à l'oral et à l'écrit. " Mobiliser des outils numériques (Domaine du socle : 2) % Utiliser des outils numériques pour : communiquer des résultats, traiter des données, simuler des phénomènes, représenter des objets techniques. % Identifier des sources d'informations fiables.
L'air et les pollutions de l'air 23 Éléments du programme de cycle 3 Matière, mouvement, énergie, information : Connaissances et compétences associées Exemples de situations, d'activités et de ressources pour l'élève Décrire les états et la constitution de la matière à l'échelle macroscopique Mettre en oeuvre des observations et des expériences pour caractériser un échantillon de matière. • Diversité de la matière : métaux, minéraux, verres, plastiques, matière organique sous différentes formes... • L'état physique d'un échantillon de matière dépend de conditions externes, notamment de sa température. • La masse est une grandeur physique qui caractérise un échantillon de matière. Mettre en oeuvre un protocole de séparation de constituants d'un mélange. • La matière qui nous entoure (à l'état solide, liquide ou gazeux), résultat d'un mélange de différents constituants. Observer la diversité de la matière, à différentes échelles, dans la nature et dans la vie courante (matière inerte -naturelle ou fabriquée -, matière vivante). La distinction entre différents matériaux peut se faire à partir de leurs propriétés physiques (par exemple : densité, conductivité thermique ou électrique, magnétisme, solubilité dans l'eau, miscibilité avec l'eau...) ou de leurs caractéristiques (matériaux bruts, conditions de mise en forme, procédés...) L'eau et les solutions aqueuses courantes (eau minérale, eau du robinet, boissons, mélanges issus de dissolution d'espèces solides ou gazeuses dans l'eau...) représentent un champ d'expérimentation très riche. Détachants, dissolvants, produits domestiques permettent d'aborder d'autres mélanges et d'introduire la notion de mélange de constituants pouvant conduire à une réaction (transformation chimique). Le vivant, sa diversité et les fonctions qui le caractérisent Connaissances et compétences associées Exemples de situations, d'activités et de ressources pour l'élève Expliquer l'origine de la matière organique des êtres vivants et son devenir Relier les besoins des plantes vertes et leur place particulière dans les réseaux trophiques : Besoins des plantes vertes. Identifier les matières échangées entre un être vivant et son milieu de vie : Besoins alimentaires des animaux Les études portent sur des cultures et des élevages ainsi que des expérimentations et des recherches et observations sur le terrain. Repérer des manifestations de consommation ou de rejets des êtres vivants. À partir des observations de l'environnement proche, les élèves identifient la place et le rôle des végétaux chlorophylliens en tant que producteurs primaires de la chaîne alimentaire. Matériaux et objets techniques Connaissances et compétences associées Exemples de situations, d'activités et de ressources pour l'élève Repérer et comprendre la communication et la gestion de l'information • Environnement numérique de travail. • Usage des moyens numériques dans un réseau. • Usage de logiciels usuels. Les élèves apprennent à connaître l'organisation d'un environnement numérique. Ils exploitent les moyens informatiques en pratiquant le travail collaboratif. Les élèves maîtrisent le fonctionnement de logiciels usuels et s'approprient leur fonctionnement.
L'air et les pollutions de l'air 24 La planète Terre. Les êtres vivants dans leur environnement Connaissances et compétences associées Exemples de situations, d'activités et de ressources pour l'élève Situer la Terre dans le système solaire et caractériser les conditions de la vie terrestre Relier certains phénomènes naturels (tempêtes, inondations, tremblements de terre) à des risques pour les populations. • Phénomènes traduisant l'activité externe de la Terre : phénomènes météorologiques et climatiques ; évènements extrêmes (tempêtes, cyclones, inondations et sècheresses...). Réaliser une station météorologique, une serre (mise en évidence de l'effet de serre). Exploiter les outils de sui vi et de mes ures que sont les ca pteurs (thermomètres, baromètres...). Mener des démarches permettant d'exploiter des exemples proches de l'école, à partir d'études de terrain et en lien avec l'éducation au développement durable. Identifier les enjeux liés à l'environnement Répartition des êtres vivants et peuplement des milieux Relier le peuplement d'un milieu et les conditions de vie. • Modification du peuplement en fonction des conditions physicochimiques du milieu et des saisons. Identifier quelques impacts humains dans un environnement (aménagement, impact technologique...). • Aménagements de l'espace par les humains et contraintes naturelles ; impacts technologiques positifs et négatifs sur l'environnement. Travailler à partir de l'environnement proche et par des observations lors de sorties. Utilisation de documents. Relier les besoins de l'être humain, l'exploitation des ressources naturelles et les impacts à prévoir et gérer (risques, rejets, valorisations, épuisement des stocks). Travailler à travers des recherches documentaires et d'une ou deux enquêtes de terrain. Prévoir de travailler à différentes échelles de temps et d'espace, en poursuivant l'éducation au développement durable.
L'air et les pollutions de l'air 25 QUELQUES ÉLÉMENTS GÉNÉRAUX DE DIDACTIQUE La plupart des élèves n'ont pas attendu d'être sur les bancs de l'école, et d'avoir construit des connaissances scientifiques pour se forger une explication des phénomènes naturels observés dans la vie de tous les jours. Nous sommes souvent confrontés au fait que les élèves ont des réponses à tout. On constate que les enfants se sont construit un certain nombre de réponses, qu'ils ont élaboré des raisonnements, fruits de leurs expériences sensibles et de la façon dont ils interprètent les phénomènes observés dans leur concret quotidien. Dans les classes, nous sommes confrontés à des enfants qui possèdent en eux tout un patrimoine de connaissances, et qui sont donc susceptibles de mettre en oeuvre des raisonnements qui sans être scientifiques n'en ont pas moins deux particularités remarquables. Dans le domaine d'expérience cerné par les élèves, ces raisonnements sont plutôt cohérents et très opérationnels. En fait, comme ces r aisonnement s n'ont pas été dést abilisés, les élèves les considèrent comme performants. La confrontation de ces raisonnements avec les savoirs scientifiques est donc essentielle. Pour cela, les didacticiens ont t ravaillé pour mettre à jour les raisonnements naturels spécifiques dans la plupart des domaines enseignés à l'école. Ces travaux ont pu être menés car il existe des grandes tendances de raisonnements, et aussi parce que ces raisonnements sont partagés par beaucoup d'individus quels que soient leurs origines et leur pays. On sait aujourd'hui, que si ces raisonnements ne sont pas pris en compte chez l'enfant, ils peuvent se retrouver inchangés chez l'adulte. Par exemple, les enfants ont des difficultés à concevoir l'air comme de la matière. C'est ce qu'on appelle le primat de la perception : pour la très grande majorité des enfants, ce qui ne se voit pas n'existe pas. Par conséquent, le caractère invisible de l'air va empêcher les élèves de penser que l'air peut être transvasé, qu'il peut porter ou transporter des objets ou qu'il ne peut pas être comprimé à l'infini. C'est à dire que l'air oppose à un mo ment donné d e la résistance à la compression. Les enfants vont donc avoir du mal à envisager des phénomènes qui mobilisent les propriétés matérielles de l'air comme ils le feraient pour les liquides et les solides. Pour eux, comme l'air est invisible, il ne peut avoir les mêmes propriétés que la matière liquide ou solide. La démarche d'investigation avec construction de nécessités Cette démarche a été caractérisée par Christian Orange. Sa pri ncipale caractéristique est que les élèves, co nsécutive ment à une si tuation de départ comportant des éléments venant directement du réel (observation de faits) et des connaissances (savoirs déjà construits et remobilisés), vont être invités à produire des premiers modèles explicatifs. Ces modèles sont analysés et montrent l'existence plus ou moins implicite d'un certain nombre de nécessités, ou /et permettent de construire l'existence de nécessités (= caractéristiques, systèmes indispensables du modèle explicatif en train de se construire, pour que celui-ci soit cohérent avec le réel et les connaissances déjà acquises, donc qu'il soit possible). La construction de ces nécessités permet de s'interroger sur la nature des systèmes nécessaires, (qui correspond à phase de construction de nouveaux problèmes scientifiques) puis de proposer des hypothèses qui seront testées. Le pr incipal avantage de ce modèle didacti que est que les élèv es c onstruis ent des savoirs dit s apodictiques, c'est-à-dire que les élèvent construisent les raisons, les arguments de la science en sachant pourquoi les modèles explicatifs sont " comme cela et pas autrement ». C'es t un e construction du savoir dans une réflexion sur ce qui est possible/ impossible et nécessaire plutôt dans une recherche du vrai/ faux.
L'air et les pollutions de l'air 26 DEMARCHES POUR LA CLASSE Exemples de situations déclenchantes Plusieurs entrées dans le projet s ont proposées. Be aucoup d'autres s ituations déclenchantes peuvent être utilisées en fonction de la vie de la classe, de l'apport des élèves, de l'actualité locale... " Situation déclenchante n°1 : Article du journal La Montagne. Représentation des élèves sur les origines de cette pollution atmosphérique. 21 janvier 2017 - La Montagne POLLUTION DE L'AIR : LA PRÉFECTURE DU PUY-DE-DÔME DÉCLENCHE LA PROCÉDURE D'INFORMATION ET DE RECOMMANDATION Illustration brume pollution sur Clermont Ferrand le 15 décembre 2016 photo Francis Campagnoni © Francis CAMPAGNONI La préfecture du Puy-de-Dôme a déclenché le premier degré de réponse dans le cadre du dispositif relatif aux épisodes de pollution atmosphérique. Le niveau des concentrations en particules fines dans le Puy-de-Dôme est, depuis ce vendredi 20 janvier, suffisamment élevé pour déclencher une procédure d'information et de recommandation, selon la préfecture du Puy-de-Dôme. Cette dernière estime dans un communiqué que les conditions météorologiques devraient rester stables jusqu'au début de la semaine du 23 janvier, "ce qui laisse supposer le maintien d'une qualité de l'air relativement dégradée dans ce département pendant plusieurs jours." Pour les femmes enceintes, les nourissons et jeunes enfants, personnes de plus de 65 ans, celles souffrant de pathologies cardiovasculaires, d'insuffisance cardiaque ou respiratoire, les personnes asthmatiques, ainsi que toute personne sensible aux épisodes de pics de pollution, la préfecture fait une série de recommandations. Elle conseille notamment de limiter les déplacements sur les grands axes routiers et à leurs abords aux périodes de pointe, et de limiter les activités physiques et sportives intenses. En cas de symptômes ou d'inquiétude, la préfecture recommande aux personnes de prendre conseil auprès de leur pharmacien ou de consulter un médecin.
L'air et les pollutions de l'air 27 " Situation déclenchante n°2 : Publicité vantant les performances écologiq ues d'un véhicule. Pourquoi le constructeur de voiture choisit la version 1 plutôt que la version 2 pour faire sa publicité?
L'air et les pollutions de l'air 28 " Situation déclenchante n°3 : Étude d'un logo que l'on retrouve sur les emballages de certains produits pour la maison : peinture, lasure... Que veut dire ce logo ? Comment ce produit peut entrer en contact avec l'air et être dangereux pour les habitants de la maison ? Recueillir les représentations des E. " Situation déclenchante n°4 : Ob servation d'une photo ou " en vr ai » d'u ne girafe ATMO à Clermont-Ferrand. Quel est cet objet ? A quoi sert-il ? Dans tous les cas, ces situations déclenchantes serviront à faire émerger les représentations des élèves. Ils peuvent travailler de façon individuelle, en binôme par écrit (textes, dessins, schémas...) ou à l'oral. Les élèves expriment leurs idées à toute la classe et relèvent avec l'aide du maitre, les principales représentations : deux notions vont émerger et être reliées : pollution et air. Un travail sur ces deux éléments va alors être initié.
L'air et les pollutions de l'air 29 Définitions du terme " pollution » L'idée de pollution apparaissant dès la première séance, une première information devra être donnée aux élèves par le maître : la définition de " pollution ». " Pollution (définition de la Directive Européenne 2000/6 0/CE du 23 octobre 2000) : " introduction directe ou indirecte, par suite de l'activité humaine, de substances ou de chaleur dans l'air, l'eau ou le sol, susceptib les de po rter atteinte à la santé humaine ou à la qualité des écosystèmes aquatiques ou des écosystèmes terrestres, qui entraînent des détériorations aux biens matériels, une détérioration ou une entrave à l'agrément de l'environnement ou à d'autres utilisations légitimes de ce dernier ". " Pollution de l'air : Selon la Loi sur l'air et l'utilisation rationnelle de l'énergie de 1996, la pollution atmosp hérique, ou pollution de l'air, est définie co mme : '' l'introduction par l'homme, directement ou indirectement, dans l'at mosp hère et les espaces clos, de substances ayant d es conséquences préjudiciables de natu re à mettre en danger la santé humaine, à nuir e aux ressources biologiques et aux écosystèmes, à influer sur les changements climatiques, à détériorer les biens matériels, à provoquer des nuisances olfactives''. L'air est une matière Les différentes activités proposées permettent de mettre en place un savoir commun à tous les élèves sur l'air. " Dès le cycle 1... l'air en mouvement et l'air se transvase • Le vent, l'air en mouvement Dés le cycle 1, les élèves apprennent à reconnaître les situations où l'air est en déplacement (vent). L'air mis en mouvemen t peut agir sur les objets, et ces mêmes objets peuvent mettre l'air en mouvement. La co nstruction de la matérialité est basée sur la com paraison av ec des matières plus visibles. Ainsi, il ne s'agit pas simplement de fabriquer des moulins à vent, mais plutôt de comparer le moulin à sable, et à eau, pour exprimer le fait que l'air agit comme le sable, et comme l'eau sur la roue du moulin. $ A lire: http://www.fondation-lamap.org/fr/page/11322/le-vent-le-souffle-lair-en-mouvement • L'air se transvase Il y a des points communs entre l'eau liquide, le sable solide et l'air gazeux. Ces matières peuvent se transvaser. On peut avec des élèves de cycle 1 et 2 envisager de travailler sur le transvasement de l'air. Bien entendu, la comparaison avec d'autres matières reste tout à fait valable, et devra tout au lon g des apprentiss ages const ituer " un fil rouge », à sui vre. Attention cependant à ne pas précipiter les choses, ce n'est pas parce qu'on voit des bulles sous l'eau que l'enfant va reconnaître de l'air. Construire une nouvelle connaiss ance qui pourra servir à reconnaitre la présence d'air... Un sache t antichoc est percé , l'air qui s'échappe quand on presse le sachet peut pousser une bille en bois.
L'air et les pollutions de l'air 30 Placé sous l'e au l'air qui s'échappe du sachet fait des bulles. On peut alors associer la formation des bulles sous l'eau au dégag ement d'a ir. Cette nouvel le connaissance pourra alors servir à reconnaitre l'air dans d'autres situations. " À partir du cycle 2... reconnaitre l'air immobile Si on te nte de co mprimer un gaz conte nu dans un e enceinte fermée, on va ressent ir l'opposition qu'exerce le gaz à la compression. La consistance du sachet en plastique fermé, la réaction qu'exerce le piston de la seringue lorsqu'on comprime l'air ou le fait qu'un verre retourné sur la cuve à eau ne remplis se pa s d'eau, laisse supposer la présence de matière à l'intérieur des enceintes. Encore faut-il vérifier l'hypothèse, en s'appuyant sur ce que savent à priori les élèves : pour eux n'oublions pas, que l'air est associé au vent et reconnu à travers ses effets. De nombreuses expériences peuvent être proposées, mais attention, toujours en demandant de prévoir ce qui va se passer et d'essayer de dire pourquoi (la demande d'explication dépend de l'âge des enfa nts) et enfin , lorsque l'expérience est réalisée, de demander " commen t peut-on expliquer ce que l'on a vu ? ». Mais cela suffit-il ? Bien souvent non car il est souvent nécessaire d'envisager une expérience, qu'elle soit proposée par l'adulte ou par les enfants où l'on verra des effets, comme du vent ou d es bulles. On met alors un enseignement des sciences fondé sur l'investigation dans un modèle PACS : Prévision - Argumentation - Confrontation - Synthèse Comment déterminer la nature des bulles qui se forment sous l'eau ? Quand de jeunes élèves sont interrogés sur les bulles qui se forment sous l'eau, lorsqu' on retourne un verre à l'envers dans un bac à eau par exemple, et qu'on laisse l'eau pénétrer dans le verre. Ceux-ci ne vo ient pas spo ntanément de l'ai r, mais des b ulles ! Comme elles se forment sous l'eau, les élèves vont même dire que ce sont des bulles d'eau. Pour qu'on puisse réaliser cette association, il nous paraît essentiel de reconnaître la nature de ce qui se trouve dans le récipient avant de le plonger sous l'eau et de faire les bulles. C'est la raison pour laq uelle, l'utilisation de sachets d'a ir est intéressante. Car en dehors de l'eau, on peut montrer que l'air qui s'échappe du sachet comprimé, est capable d'exercer des a ctions mécaniques sur d'autres ob jets. On peut mettre en mouvement un moulin, pousser une bille, ...Quand on a pu mettre en évidence que de l'air sort du sachet, alors on plonge le sachet sous l'eau et les bulles observées peuvent être associées à l'air...
L'air et les pollutions de l'air 31 L'expérience de la seringue que l'on bouche avec le doigt. Quand on essaie de pousser le piston, on y arrive un peu (l'a ir est un peu compressible) puis on sent une résistance et enfin on ne peut plus pousser : il y a donc quelque chose dans la seringue qui prend de la place, place qu'il est impossible de réduire (on dit que l'on ne peut pas le " comprimer » davantage, mais c'est un terme à utiliser avec prudence avec les enfants). Par ailleurs, si on met la seringue dans l'eau et que l'on retire son doigt, on peut pousser le piston L'air exerce des forces ou agit sur des objets lorsqu'il est en mouvement : exemple du tube à patates (tube transparent avec à chaque extrémité un bouchon de pomme de terre). Que va-t-il se passer lo rsqu'à l'aide d'une t ige, on appuie sur l'un des b ouchons ? ». A près que chaque enfant ait écrit sa prévision, faire l'expérience et comprendre ce qui s'est passé. L'air transmet un mouvement comme un liquide ou un solide. On peut d'ailleurs proposer la même situation en mettant de l'eau à la place de l'air. • L'air mis en mouvement déplace les objets • L'air fait des bulles qui remontent à la surface sous l'eau • L'air occupe de la place que l'on peut un peu compresser $ A lire : http://www.fondation-lamap.org/fr/page/17973/comment-enseigner-lair-du-cycle-1-au-cycle-3 http://www.fondation-lamap.org/fr/page/11933/comment-enseigner-la-materialite-de-lair
L'air et les pollutions de l'air 32 " À la fin du cycl e 3... l' air a une masse, il peut se mél anger à d'autres substances (gaz, liquide, solide) La masse est un concept qui met du temps à se construire. La masse d'abord confondue avec le volume, ne peut être envisagée par l'enfant que si la est perception qu'il en a est suffisante. Même dans un rapport plus empirique au monde, lorsqu'on utilise une balance Roberval, comme la masse de l'a ir est dif ficile à mesurer, cela renfo rce l'obstacle tendant à consi dérer l'air comme immatériel. Pour autant, cela constitue un objectif obstacle intéressant, permettant, là encore, la mise en oeuvre d'une démarche d'investigation PACS. PACS : Comment évolue la masse d'un ballon de volley lorsqu'on le dégonfle ? On ta re le ballon gonflé à l'aide d'u n récipient rempli d'eau. On dégo nfle le ballon en montrant q ue l'air qui sort du ballon a bien les propriétés qu'on lui connait. On reproduit les expériences qui permettent d'identifier l'air qui sort du ballon comme un rappel de ce qui a été vu auparavant afin de faire le lien en tre les exp ériences. Par exemple, l'air qui s'é chappe m et en mouvement des objets. Prévision et Argumentation : Le s élèves do ivent prévoir et justifi er leurs prévisions. " Comment évolue la masse d'un ballon de volley lo rsqu'on le d égonfle ? » Confrontation : Pe ser le ballon aprè s avoir vi dé une partie de l'air contenu dans le ballon. Remarque : celui-ci doit toujours la même forme qu'au départ pour que la poussée d'Archimède soit constante. Rappel définition de la poussée d'Archimède Quand on plonge un objet dans un fluide comme l'eau ou l'air, ce fluide exerce une force qui s'oppose au poids de l'objet. Cette force est appelé la "Poussée d'Archimède". Cette force est due à la pression du fluide qui s'exerce sur la totalité de l'objet. Elle est plus importante à la base qu'au sommet de l'objet. Quand un bateau est mis à l'eau, il subit exactement les mêmes forces. D'un côté il y a son poids qui l'entraine vers le bas et de l'autre, la poussée d'Archimède qui le pousse vers le haut.
L'air et les pollutions de l'air 33 Dans l'état final, le ballon pèse moins lourd. Lorsqu'à la fin, nous proposo ns aux élèves de prévoir comment l'équilibre de la balance va évolu er lorsqu'on dégonfle le ballon de volley. On espère q ue les él èves vont en grande majorité co ncevoir que l'air a une masse. Synthèse : La confrontation des prévisions à la réalité permettra aux élèves de faire le point sur leurs raisonnements. Penser et agir pour changer ses représentations : On deman de aux élèves, d'équili brer à nouve au la balance... en expliq uant comment ils s'y prennent. Deux possibilités : o Rajout de matière du côté du ballon (Ce n'est pas très pratique) o Suppression de matière sur le plateau de la tare. Dans chaque cas, on pourra comparer la masse de l'air qui s'est échappé à un équivalent matériel soquotesdbs_dbs46.pdfusesText_46