CHAPITRE PREMIER
COMPOSITION DE UAIR
L'air est essentiellement formé d'oxygène et d'azote mélangés dans la proportion suivante : En poids, 20,9 d'oxygène et 79,1 d'azote; en volume, 23,1 d'oxygène et 76,9 d'azote (le poids du mètre cube d'air est de 1*^3). En outre, comme éléments accessoires, on y trouve : de l'ozone, de l'acide carbonique (0™<^,0003 à 0™^,0006), de l'ammoniaque (10 à 30«' pour 1.000.000* d'air), de l'azotate d'ammoniaque, des gaz carbonés : oxyde de carbone, protocarbure d'hydrogène et des poussières : carbone, substances salines, vapeurs vésiculaires, etc.
Les variations dans la qualité de l'air dépendent seulement de ces éléments secondaires dont l'importance absolue paraît bien faible cependant si on la compare à celle des deux gaz constitutifs ; maiâ leur influence sur les phénomènes de la végétation ou sur l'hygiène est aujourd'hui parfaitement établie.
Ozone. — L'ozone est de l'oxygène condensé ou, en d'autres termes, de l'oxygène dans son état de plus grande activité chimique.
Sa présence dans l'air atmosphérique est aujourd'hui parfaitement démontrée, surtout grâce aux expériences de M. Houzeau sur l'air de la campagne.
MÉTÉOROLOGIE. 29
Dosage. — Le procédé de dosage de l'ozone de Tair, en usage dans les laboratoires, est le suivant : L'air est aspiré par le jeu d'une trompe à huit tubes et traverse un liquide formé de 20 c. c. d'eau distillée, 2 c. c. d'une dissolution titrée d'arsénite de potasse mélangé d'iodure de potassium pur, exempt d'iodate. L'oxygène ozonisé transforme partiellement l'arsénite en arséniate, l'iodure de potassium joue seulement le rôle d'intermédiaire destiné à activer la réaction. On évalue à l'aide d'une dissolution d'iode le poids d'arsénite restant, par suite, le poids d'arsénite transformé, et par conséquent, le poids d'oxygène qui a servi à cette transformation. Ce poids d'oxygène, multiplié par 3, donne le poids de l'ozone.
Voici quelques détails sur l'opération :
On fait barboter l'air dans la dissolution au moyen d'une boule percée de 20 trous. Le barbotage étant terminé, on retire du verre le bouchon qui porte le tube de platine servant à l'amenée de l'air, on égoutte ce dernier. Puis on verse dans le verre 2 c. c. d'empois
d'amidon au Tatt. Le verre est porté sous une burette graduée
contenant une dissolution au millième d'iode. L'iode est versé goutte à goutte en agitant le liquide, jusqu'à ce que la coloration bleue produite par chaque goutte cesse de disparaître rapidement. On espace alors de plus en plus les gouttes jusqu'à ce que la liqueur prenne une légère teinte uniforme d'un bleu violacé. On remet en place le tube de platine et on le lave avec la liqueur qui se décolore généralement. Une ou deux gouttes suffisent pour faire reparaître la teinte bleue sensible.
On compare ensuite le volume d'iode versé à celui qui est nécessaire pour transformer entièrement les 2 c. c. d'arsénite en arséniate. Pour obtenir ce nombre repère, on recommence l'opération sans faire passer d'air dans la liqueur. La différence des deux lectures permet de conclure le poids d'arsénite transformé en arséniate et, par suite, le poids d'oxygène fourni par l'ozone.
Un compteur donne le volume d'air qui a passé dans le barboteur (1).
Si l'on peut se contenter de résultats moins précis, mais plus rapidement obtenus, on fait agir de l'air contenant des quantités déter-
(1) Voir pour plus de détails rAunuaire de TObservatoire de Montsouris.
minées d'ozone sur des papiers imprégnés de diverses substances ; on constitue ainsi pes échelles de teintes auxquelles on peut rapporter par comparaison un papier soumis à l'air ozone dont on veut connaître la richesse. Ainsi un papier plongé préalablement dans une solution d'iodure de potassium bleuit sous l'influence de l'ozone par suite de la formation de l'iodure d'amidon résultant de la combinaison de l'iode mis en liberté avec l'amidon du papier; mais ce procédé n'est pas très exact, le chlore et les vapeurs nitreuses produisant sur ce papier la même réaction. On peut encore employer du papier de tournesol rougi, imbibé sur une moitié seulement d'iodure de potassium; sur cette moitié la potasse formée par l'action de l'ozone ramène le tournesol au bleu et la confusion avec les vapeurs ammoniacales n'est pas possible car elles bleuiraient tout le papier.
On se sert aussi de papiers imbibés soit d'une solution alcoolique de gaïac qui bleuit par l'action de l'ozone, soit d'une solution d'oxyde de gallium qui brunit.
Variations. — Les tableaux et le diagramme de la figure 2 indiquent les variations de la quantité d'ozone dans l'atmosphère.
1877 moyenne annuelle de 2"*"» dans lOO»" d'air.
Tableau des variations mensuelles (1876 à 1882).
Janvier.... 1,0
Février 1,4
Mars 1,3
Avril 1,0
Mai 1,1
Juin 1,1
Juillet 1,2
Août 1,1
Septembre.. 1,0
Octobre ... 1,0 Novembre.. 1,1 Décembre 0,7
La moyenne générale est de 1,1.
On remarque que les maxima correspondent à l'été, les minima au printemps ; les pluies et les neiges ne sont peut-être pas sans mfluence sur le maximum exceptionnel de février.
La direction du vent a aussi son influence sur la proportion d'ozone ; les variations suivant la direction du vent sont indiquées dans le diagramme de la figure 3 qui a été dressé en 1878 à l'observatoire de Montsouris ; les vents de l'ouest au sud-est correspondent aux grandes quantités d'ozone, les vents du nord aux petites.
Une foule d'expériences et d'études ont été faites pour déterminer les conditions de la production de Tozone atmosphérique, les causes
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Fig. 2.
et les effets de ses variations. On a comparé ces variations à celles de Tétat d'humidité, d'électricité ou d'agitation de Tatmosphère.
Bérigny, à Versailles, a observé que : 1* il ne sur- '\ .hm.£.
vient pas un maximum d'ozone qui ne corresponde à une bourrasque en Europe ou dans l'Atlantique, à peu de distance des côtes de France ou d'Angleterre ; — 2* il se présente dans le même cas quelques minima ; mais alors la bourrasque s'est repliée vers le sud avant de toucher le méri-
Fig. 3.
dien de Paris, traversant l'Espagne et les Pyrénées pour entrer dans la Méditerranée.
On rapporte quelquefois à la plus ou moins grande quantité d'ozone le sentiment qu'on exprime dans le langage courant, en disant que l'air est plus ou moins vif et pur.
On a conseillé l'emploi de l'ozone au point de vue hygiénique et thérapeutique pour combattre le choléra, les fièvres pernicieuses ;
3i nYDRAUUQUE AGRICOLE ET GÉNIE RUR^VL.
c'est de Toxygène ultra-actif, il a une tendance à détruire les corpuscules organiques. De là, la nécessité de favoriser la genèse de l'ozone dans les contrées marécageuses, en y créant des plantations spéciales, d'eucalyptus notamment. Les végétaux, en effet, sont des agents producteurs d'oxygène à froid et l'oxygène ainsi formé est plus ou moins ozone.
Pasteur a proposé l'emploi de l'ozone pour vieillir les vins ; il produit sur les liqueurs alcooliques, en quelques instants, les métamorphoses estimées des gourmets qui, avec le seul concours de Tair, ne peuvent les attendre que du temps.
Acide carbonique. — On constate sa présence dans l'atmosphère en abandonnant à l'air de l'eau de baryte ; on ne tarde pas à voir l'eau se troubler par suite du précipité de carbonate de baryte. Son existence dans l'atmosphère est entretenue par la respiration de l'homme et des animaux (1 homme dégage 33 litres d'acide carbonique en une heure), par la respiration nocturne des parties vertes des plantes et enfin par toutes les combustions vives ou lentes.
Dosage, — On dose chaque jour le volume d'acide carbonique fixé dans une dissolution de potasse, par l'air qui traverse quatre barboteurs, du même type que ceux qu'on emploie pour le dosage de l'ozone. Le dernier ne retient jamais d'acide carbonique, le volume d'acide qui se dégage quand on soumet la liqueur de ce quatrième verre à l'analyse, est celui que contient la dissolution de potasse versée dans les verres, c'est-à-dire la lecture repère.
Le volume de l'air sur lequel on opère est mesuré dans un compteur.
Le procédé d'analyse est dû au chimiste Mohr ; en voici la description sommaire :
L'air pénètre successivement dans chacun des quatre barboteurs contenant 20 centimètres cubes d'une dissolution de potasse au 1/10(100 grammes de potasse dans 1000 grammes d'eau) et quelques gouttes de teinture de tournesol. Le tournesol favorise la formation de la mousse dans l'alcali : l'acide reste donc plus longtemps en contact avec le liquide qui doit l'absorber. L'air sort des appareils après avoir totalement abandonné son acide carbonique à la potasse.
Pour doser le volume d'acide carbonique, on le dégage au moyen de l'acide chlorydrique. A cet effet, le tube de platine du barbo-
MÉTÉOROLOGIE. 33
teur B (fig. 4) est mis en communication avec une burette A remplie d'acide chlorydrtquc étendu de son poids d'eau ; le (ube à boule du même barbotcur communique par une autre tubulure de caoutcbouc C avec la partie supérieure d'un flacon D dont la tubulure porte un tube E terminé en pointe recourbée. Le flacon D est rempli d'eau recouverte d'une couche d'huile de pétrole destinée à empfichor la dissolution du gaz acide carbonique dans l'eau.
Le tube Ë peut s'incliner de telle sorte que son extrémité soit au niveau du liquide dans le flacon. A ce
moment, la pression du gaz dans l'appareil est égale à la pression atmosphérique; elle est donc connue par la lecture du baromètre.
Pour faire le dosage, on ouvre le robinet de la burette graduée et on laisse écouler l'acide chlorhydrique lentement, en agitant doucement le barboteur; le volume d'acide versé est le môme dans toutes les expériences.
Le gaz se dégage en refoulant l'eau du flacon D; on recueille celle-ci dans une éprouvette F. L'opération est terminée quand, après avoir suffisamment agité te barboteur, le liquide étant acide, l'eau ne s'écoule plus. A l'aide du tube coudé E, on rétablit à l'intérieur du flacon et k l'extérieur l'équilibre des pressions.
Le volume d'eau recueilli dans l'éprouvette F est égal au volume de gaz mis en liberté; on peut lire sur l'éprouvette le volume du liquide écoulé, ou mieux, peser ce liquide.
On opère de cette manière sur les quatre barboteurs ; on fait la somme des volumes d'eau recueillis, après avoir retranché de chacune des lectures la lecture repère.
On ramène ce volume à la pression et à fa température de l'air employé.
JRésultats. — Le diagramme ci-dessous (fig. 5) indique la variation de la moyenne mensuelle des quantités d'acide carbonique contenues dans 100 mètres cubes d'air et exprimées en litres.
Tableau des variations mensuelles (1877 à 1882).
Janvier. . . 30,3 Février.... 30,3 Mars 29,9
Avril 30,0
Mai 30,0
Juin 30,7
Juillet 30,1
Août 29,6
Septembre. 29,9
Octobre... 29.3 Novembre . 29,3 Décembre . 30,3
3o:ff
30 7 30.6 30.4 30.3 30.8 30.1 30.0 23.3 29.8 23.7 29.6 29. S 29.i- 29.3 29JB 29J
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Sà.6
Fig. 5.
La moyenne générale est de 30 litres(pour 100 mètres cubes d'air).
Bien qu'il semble résulter de ces chifires une constance dans la proportion d'acide carbonique, et un faible écart entre les moyennes partielles et la moyenne générale, on constate souvent des écarts considérables des éléments mensuels, suivant les années.
Ces différences sont mises en évidence par le tableau ci-après.
METEOROLOGIE.
Années.
Maximum.
Minimum.
ObsorvationB.
34,4 (décembre).
3o,o (décembre).
35,6* (.janvier, mai, juin).
29,2 (décembre).
29,7 (janvier).
26,7 (avril),
