Utiliser les animations en classe

Fiche pédagogique de l'animation : Ozone troposphérique, un polluant secondaire

Présentation de l'animation

Cliquer sur l'image pour lancer l'animation.

Cette animation présente, dans un premier temps, les effets sur la santé de l'ozone troposphérique, les différents seuils de sa concentration définissant différents niveaux de qualité de l'air et les mesures associées prises par les pouvoirs publics, puis, dans un second temps, les modalités de la production de ce polluant secondaire en lien avec l'ensoleillement et la présence de polluants primaires tels que les oxydes d'azote et les composés organiques volatils – C.O.V. (benzène, …).

Une particularité de cette animation est de permettre aux élèves de construire par eux-mêmes l'explication sur les modalités de production de l'ozone dans la basse atmosphère par la mise en relation de deux modèles numériques : une carte de France de la concentration en ozone selon l'heure du jour (et donc l'ensoleillement) et une carte des émissions d'oxydes d'azote.

Deuxième point d'intérêt : les dioramas interactifs renseignant sur l'origine des polluants primaires précurseurs de l'ozone.

La problématique de cette animation pourrait être formulée de la manière suivante :

Comment et avec quelles conséquences la pollution à l'ozone dans la troposphère est-elle produite ?

Notions abordées :

• Ozone (troposphérique) de la basse atmosphère,
• Polluant primaire, précurseur de polluant secondaire,
• Qualité de l'air / concentration en ozone,
• Effets de l'ozone sur la santé,
• Mesure de protection, prévention contre la pollution à l'ozone,
• Production d'ozone : ensoleillement, oxydes d'azote, C.O.V.
• Chimie du pic d'ozone,
• Origine par secteurs d'activité des précurseurs de l'ozone.

Texte(s) de référence

Collège :

• Thèmes de convergence : Développement durable / Introduction communes aux programmes de collège – 2008.
• SVT 3ème : Responsabilité humaine en matière de santé et d'environnement (cancer de la peau, limitation des pollutions de l'air) / Programme de SVT – 2008.

La mise en œuvre de cette animation permet par ailleurs la validation pour partie de certaines compétences du palier 3 du socle commun de connaissances et de compétences, notamment des compétences 3 et 4 (B2i).

Palier 3, compétence 3 : les principaux éléments de mathématiques et la culture scientifique et technologique

Pratiquer une démarche scientifique, résoudre des problèmes

Items :
- Rechercher, extraire et organiser l'information utile
- Raisonner
- Communiquer à l'aide d'un langage adapté

Environnement et développement durable

Item :
- Mobiliser ses connaissances pour comprendre des questions liées à l'environnement et au développement durable

Palier 3, compétence 4 : la maitrise des techniques usuelles de l'information et de la communication

Créer, produire, traiter, exploiter des données

Item :
- Différencier une situation simulée ou modélisée d'une situation réelle

S'informer, se documenter

Items :
- Consulter des bases de données documentaires
- Identifier, trier et évaluer des ressources
- Chercher et sélectionner l'information demandée

Lycée :

- TPE 1ère S : Environnement et progrès – Axes de recherche : Évaluation du progrès et de son impact sur l'environnement, Interaction environnement - progrès : la place de l'homme, Environnement, enjeux politiques, économiques et culturels / Travaux personnels encadrés, Classe de première – série scientifique (S), Thème spécifique – 2011.

Découpage de l'animation

Partie 1 : Introduction qui permet de localiser la troposphère, la présence de l'ozone dans cette partie qui pose le problème de son caractère néfaste pour la santé.

Partie 2 : Description de trois conditions du développement de la pollution à l'ozone : fort ensoleillement, vent faible, pollution primaire (gaz d'échappement, …).

Dossier : Les effets de l'ozone sur la santé et les mesure de protection des populations prises par les pouvoirs publics : trois boutons interactifs « 120 », « 180 » et « 240 » correspondant aux trois seuils critiques de concentration en ozone donnent accès aux informations utiles.

Partie 3 : Modélisation numérique sous forme de cartes interactives (curseur interactif) permettant d'établir la relation ensoleillement, polluants primaires précurseurs et production d'ozone pour la région parisienne.

Partie 4 : Diorama généralisant et détaillant la relation précédente.

Dossier : Dossier précisant la chimie de la transformation des précurseurs, oxydes d'azote et C.O.V., en ozone.

Partie 5 : Diorama interactif précisant l'origine par secteurs d'activité humaine des précurseurs de l'ozone : deux boutons « NO2 » et « COV » donnent accès aux informations utiles.

Partie 6 : Bilan de l'animation

L'ozone de la basse atmosphère généralement présent à faible concentration devient néfaste pour la santé et l'environnement dès que sa production augmente suite à des interactions entre d'autres gaz polluants et les conditions météorologiques.

L'ozone stratosphérique est, quant à lui, indispensable aux être vivants.

Suggestions d'exploitation pédagogique en classe

On pourra proposer à des élèves de troisième, en binôme, dans le cadre de la démarche de projet à mettre en œuvre dans la partie Responsabilité humaine en matière de santé et d'environnement, ou de première S dans le cadre de leur groupe de TPE de traiter la problématique suivante ici formulée sous forme de tâche complexe :

Dans la stratosphère l'ozone absorbe une grande partie des rayonnements U.V. néfaste pour le vivant. Dans la basse atmosphère ou troposphère, l'ozone est un polluant secondaire, issu de la transformation de polluants primaires appelés précurseurs produits par les activités humaines, qui peut être à l'origine de troubles respiratoires sévères.

Comment et avec quelles conséquences la pollution à l'ozone dans la troposphère est-elle produite ?

Afin de résoudre ce problème, vous préciserez dans un premier temps les conséquences pour la santé de l'exposition à différentes concentrations en ozone et vous présenterez les mesures de protection-prévention prises par les pouvoirs publics en exploitant les parties 1 et 2 de l'animation Ozone troposphérique, un polluant secondaire puis vous expliquerez, dans un second temps, en détail, par la mise en relation les parties 3 à 5, les modalités de productions de ce polluant.

Capacités évaluées en situation d'apprentissage :

indicateurs de réussite :

Evaluation :

Elève :

Professeur :

• Chercher et sélectionner l'information demandée

• Les fonctionnalités de l'animation sont correctement maîtrisées.

   

• La sélection des données est pertinente.

   

• Mettre en relation des informations

• Les informations des parties 3 à 5 sont reliées avec pertinence

   

• Saisir et organiser l'information utile pour répondre au problème posé

• Le relevé des données permettant de répondre au problème est complet.

   

• Le relevé des données permettant de répondre au problème est clair.

   

• Exprimer une solution

• La réponse rédigée est correcte

   

ECA : en cours d'acquisition - A : acquis

Aide à la démarche de résolution :

Partie 1

1. Indiquer les limites verticales de la troposphère et pour quelles concentrations l'ozone est considéré comme un polluant.

Partie 2

2. Préciser les trois facteurs relatifs à l'ensoleillement, à la vitesse du vent et à la pollution entraînant la production d'ozone près du sol.

3. D'après le dossier d'information, en cliquant sur les trois boutons « 120 », « 180 » et « 240 », rendre compte des effets de l'ozone sur la santé ainsi que des mesures de protection des populations prises par les pouvoirs publics.

Parties 3 et 4

4. Relever et relier les informations des parties 3 et 4 pour expliquer les modalités de formation de l'ozone dans la basse atmosphère en décrivant le lien entre ensoleillement, polluants primaires (= précurseurs : oxydes d'azote et composés organiques volatiles).

5. D'après le dossier de la partie 4, présenter la chimie de la transformation des polluants primaires à l'origine des pics de pollution à l'ozone mesurés en zone urbaine lors de journées chaudes et ensoleillées.

Partie 5

6. Indiquer l'origine, par secteur d'activité humaine, des précurseurs de l'ozone troposphérique en cliquant sur les boutons « NO2 » et « COV ».

Apports de savoir-faire :

Apports de connaissances :

Se référer aux documents de la rubrique « Ressources complémentaires » ci-dessous.

Ressources complémentaires

Le dossier ozone du site météo éducation

Un article du CRDP D'Amiens :

http://crdp.ac-amiens.fr/enviro/air/air_maj5_detail_p3.htm

Le dossier de sciences actualités