LES

Poussières minérales, organiques et organisées.

f^ariations de poids des poussières en suspension dans l'atmosphère. — Pour déterminer la proportion des corpuscules solides contenus dans un volume d'air connu, je me suis servi d'un appareil

Fig. 2.

Appareil pour retenir les poussières de l'air

composé d'un aspirateur à eau qui fait passer l'air extérieur, bulle à bulle, à travers un tube de verre à boules B, contenant de l'eau chimiquement pure, et à travers un tube T renfermant un tampon de

coton-poudre [fig* 2). L'aspirateur, exactement

jaugé, est mis en communication avec le tube A ; il donne exactement le volume de l'air aspiré. Les poussières sont retenues dans Teau distillée.

Une première expérience a été exécutée le a8 juillet 1870, à une fenêtre du laboratoire de V Union nationale, rue Michel-le-Comte, à 5°* audessus du sol. Le temps était pur, Tair limpide; il avait légèrement plu la veille; les corpuscules aériens étaient peu abondants. En trois jours, j'ai fait passer dans l'appareil i™*^ d'air atmosphérique. Après l'expérience, l'eau contenant les poussières a été évaporée à siccité à la température de 100°, dans une capsule de platine tarée à o^^jD près. Le résidu sec pesait 0^*^,0060. Le coton -poudre i>ervant de témoin a été dissous dans l'éther, sans laisser de traces appréciables de substances solides.

Le même dosage a été exécuté à plusieurs reprises dans des conditions atmosphériques différentes. Voici quelques-uns des résultats obtenus :

Poids de corpuscules contenus dans i™*^ d^air a Paris,

Après une Dans des conditions

pluie abondante Après huit jours atmosphériques normales.

de la veille. de sécheresse en été. (Juin à juillet 1870.

(Juillet 1870.) (Juillet 187:2.) avril à novembre 1872.)

o8"*,oo6a o?r,o23o 0,0080

La quantité de matières solides contenues dans 1"*' d'air à Paris peut varier, d'après ces dosages,

de cf5'',oo6 à oS'*,o23. Pour apprécier la valeur de ces chiflFres, nous prendrons le chiflFre minimum o^"^, 006, et nous considérerons une masse d'air de 5"™ d'épaisseur, sur l'étendu€ du Champ -de -Mars, qui a 5 00 000™^ de surface. Cette masse d'air ne renferme pas moins de i5'*8 de corpuscules. Si l'on faisait un calcul analogue pour l'atmosphère de Paris tout entier, c'est par centaines de kilogrammes qu'il faudrait parfois compter.

Dans les campagnes, la quantité de poussières contenues dans l'air est moins considérable. Un appareil, analogue à celui que j'ai décrit précédemment, a été installé à Sainte-Marie-du-Mont (Manche), au milieu de vastes prairies, et dans un air généralement humide. L'aspiration était faite régulièrement et automatiquement au moyen d'un mécanisme que je dois décrire.

Il est formé d'un compteur à gaz, actionné par un mouvement d'horlogerie [fig* 3). On monte l'appareil au moyen d'une manivelle. On enroule ainsi autour d'un treuil une corde qui passe entre les gorges de deux poulies et qui se termine par un poids P. La roue d'engrenage E met en mouvement l'auget intérieur du compteur; l'air est aspiré par le tube t, à l'extrémité duquel on peut adapter les tubes en U contenant le coton-poudre, ou, comme je l'ai fait plus souvent, le tube à boules contenant de l'eau distillée. R est un robinet destiné à régler l'écoulement du gaz; r, /•', /*''' sont trois petits robinets à chacun desquels on peut

Aspiratear-compteur pour I étude des ponstières de l

adapter un système de tubes en U, dans le cas où l'on veut opérer plusieurs analyses à la fois; /tî, m* sont les manomètres qui donnent la pression de ' l'air à l'entrée et à la sortie de l'appareil. Sur le devant du compteur, on voit les petits cadrans qui donnent la mesure de l'air aspiré, en litres, en décalitres, en mètres cubes et en dizaines de mètres cubes.

Je me suis très- avantageusement servi de cet appareil pendant le cours de mes recherches. En plaçant les poulies à une assez grande hauteur audessus du compteur, 2 à 3™ par exemple, le poids descendait lentement, en faisant agir constamment le système, pendant plus de douze heures consécutives. Plusieurs mètres cubes d'air avaient pu passer bulle à bulle à travers les tubes adaptés à l'orifice f, et cela sans aucune surveillance. Pour faire fonctionner l'appareil à nouveau pendant douze heures, il suffisait de remonter le poids au moyen de la manivelle.

L'usage de cet aspirateur, introduit dans les laboratoires par M. Hervé Mangon, est appelé à se répandre dans les laboratoires de Chimie comme dans les établissements météorologiques; il a été adopté déjà à l'Observatoire de Montsouris , où plusieurs de ces instruments sont installés.

Du 26 au 3 1 juillet iSjS, 12™^ d'air aspirés par l'appareil précédent ont passé, bulle à bulle, dans le système de tubes de retenue. L'eau qu'ils contenaient, évaporée à sec, n'a laissé que oS'',oo3

de résidu, soit o*',ooo25 de résidu par mètre cube d'air. Après une période de sécheresse, ce chiffre s'élevait très-sensiblement, pour atteindre 08', oo3 et o**',oo45 par mètre cube.

Sédiment atmosphérique. — Les poussières en suspension dans l'air n'y séjournent que sous l'influence de l'agitation de l'air : les plus ténues peuvent sans doute y être maintenues pendant un temps d'une assez longue durée ; mais il tombe constamment de l'atmosphère un véritable sédiment.

Lès expériences que j'ai imaginées pour étudier ce phénomène ont d'abord été exécutées à Paris et aux environs. Dans les deux localités que j'ai choisies, une grande feuille de papier collé, parfaitement lisse, de i"^ de superficie, maintenue sur un châssis, les bords légèrement relevés, était exposée à l'air, dans une position horizontale ; cette surface de papier, placée sur un toit bien isolé, de 10 à 1 5" de hauteur, y séjournait pendant la durée d'une nuit calme. Le matin, les corpuscules déposés pendant la nuit, et en partie visibles à l'œil nu, étaient réunis à l'aide d'un pinceau fin. Il m'a toujours été possible , malgré des pertes inévitables, d'en recueillir dans la proportion de o^"^, 00 1 5 à oS^'jOoSS.

En prenant comme moyenne un poids de sédiment de o^', 002 tombant en douze heures sur i™*ï, on voit que, sur une surface][ comme celle du Champ-de-Mars, c'est un poids de 2*^6 de corpus-

cules aériens qui se déposent en vingt -quatre heures (*).

J'ai installé plïis tard, à l'Observatoire de Sainte- Marie-du-Mont, un appareil beaucoup mieux disposé pour cette étude; je l'ai désigné sous le nom de table à poussières {fig* 4)- C'est une table plus

Fig.4.

Table à poussières.

longue que large, de i™"! de surface, munie d'un rebord de o™, 1 5 de hauteur. Sa surface intérieure est couverte de papier d'étain qu'on y a collé. Cette table est mobile autour d'un axe central et peut être orientée dans le sens de la direction du vent. Elle est située à o™,6o au-dessus du sol gazonné

( * ) Le sédiment aérien ainsi déposé peut être soulevé à nouveau par le vent, et ne doit pas séjourner longtemps à la place où il est tombé ; mais les chiffres que j'indique n'en montrent pas moins l'importance de ce phénomène de transport aérien.

où elle est installée, légèrement inclinée, afin que les eaux pluviales, s'il en tombe pendant la nuit, puissent séeouler par un orifice O. Quand il pleut, cet appareil n^est d'aucun usage ; mais, quand Tair est sec, le vent qui passe au-dessus de sa surface y laisse constamment tomber une partie des poussières qu'il transporte, exactement comme un fleuve dépose une certaine quantité du limon qu'il charrie. Dans un espace de vingt-quatre heures, j'ai toujours trouvé, sur cette table une masse plus ou moins considérable de poussières ; je les recueillais en les balayant à l'aide d'un pinceau plat en blaii*eau. Les poussières rassemblées vers l'orifice O y sont jetées et tombent sur une feuille de papier que l'on a placée au-dessous ; elles y sont conservées pour les peser, et pour les examiner au microscope.

Voici quelques-uns des résultats que j'ai obtenus et que je choisis à dessein parmi les chiffres cxlrônies :

Poids de poussières tombées

en vingt-quatre heures sur une surface de i'"^.

i8 juillet 1876 o> 00*21

19 juillet » o,oo4o

30 juillet » 0,0121

"il août » o, 0092

3 1 ùoût 0, 008 f

Je dois faire remarquer que la saison a été particulièrement sèche pendant l'été de 1876 et que, parmi les poussières recueillies, il y en avait, comme

nous le verrons postérieurement, un grand nombre formées de grains^ de pollen de différentes espèces végétales; cela explique comment ces chiffres se trouvent être plus élevés que ceux précédemment obtenus à Paris.

L'emploi de la table à poussières nécessite certaines précautions ; il arrive fréquemment qu'il y tombe des feuilles, qu'il s'y trouve des insectes, etc. ; il va sans dire que ces corps, étrangers aux poussières aériennes proprement dites , doivent être séparés. Je n'ai pas d'ailleurs la prétention de donner ici des résultats complets sur cette importante question des sédiments atmosphériques ; mais de fournir quelques déterminations précises dans un domaine où les faits, jusqu'ici, manquent absolument.

La quantité de sédiments charriés par les courants atmosphériques est sans doute variable avec la vitesse de ces courants, avec leur état hygrométrique ; elle doit changer encore suivant les saisons, suivant la nature du sol, etc. Il y a là une longue étude à entreprendre ; je crois que l'emploi permanent d'une table à poussières, dans les observatoires météorologiques, conduirait à des résultats intéressants, qu'un seul observateur ne saurait exécuter.

Dimension des poussières. — Les poussières aériennes ont été mesurées à l'aide d'un micromètre de verre, divisé en centièmes de millimètre ;

quand elles sont formées de débris d'étoffe, de bois, de charbon , elles atteignent parfois une longueur de ~ de millimètre et plus ; quand elles sont constituées par des matières minérales, silice, calcaire, argile, etc., leur diamètre varie de ~ à -^—^ de millimètre, et au-dessous.

Suspension des poussières au sein de Vair. — On est conduit à se demander comment des corpuscules de cette dimension, formés de matières bien plus denses que l'air, peuvent y rester en suspension. Le calcul démontre que des grains minéraux de très-petite dimension, -j-fô ^^ millimètre de diamètre par exemple, tombent encore avec une vitesse assez considérable (o°*,{)6 par seconde pour la silice, en supposant une forme sphérique) ( ^ ).

On peut admettre l'explication que donne Nysten de ce phénomène.

La densité des poussières, bien qu'elle soit réellement plus grande que celle de l'air, est diminuée par la couche gazeuse, adhérente par capillarité à la surface des objets de très-petite dimension, laquelle fait corps avec eux et les suit dans leurs mouvements ; de là résulte que l'impulsion de Tair en mouvement les entraîne et les soulève facile-

(') Une sphère de i™ de diamètre d'une substance ayant une densité 2,5 tombe avec une vitesse de 220"^ à la seconde, le mouvement étant supposé uniforme dans l'air à la densité ordinaire. £n appelant d le diamètre du corpuscule, sa vitesse de chute sera

yjdx, 220.

meiït, puis ils vont se déposer dans les lieux où l'air est calme (').

Composition chimique des poussières atmosphériques. — J'ai soumis à l'analyse les poussières extraites de l'air par l'aspirateur, ainsi que celles . déposées spontanément. J'ai trouvé qu'elles offrent la composition suivante :

Matières organiques brûlant avec éclat 25 à 34

Matières minérales (cendres) 7$ à 66

Les réactions, d'abord opérées sur quelques milligrammes de substances , ne pouvaient permettre des dosages.

J'ai reconnu dans les cendres des sels solubles dans l'eau, contenant du chlore, de l'acide sulfurlque, des traces d'acide nitrique. J'ai presque toujours décelé, dans les matières solubles dans l'acide chlorliydrique, la présence du fer, au moyen de la coloration rose donnée par le sulfocyanure de potassium, et quelquefois même par la formation de bleu de Prusse sous l'action du cyanoferrure de potassium. La chaux et la silice ont toujours été reconnues.

Pour confirmer ces résultats, j'ai analysé de la poussière recueillie à une certaine hauteur sur des monuments, et notamment à 6o™ de haut, dans »

( * ) Dictionnaire de Njsten, par E. Littré et Ch. Robin : Poussières,

une des tours de Notre-Dame, où personne n'avait pénétré depuis plusieurs années. Les marches sont couvertes d'une couche de poussière grisâtre très-ténue, de i*"™ au moins d'épaisseur. Cette poussière ne pouvait avoir été apportée là • que par l'air s'engouffrant à travers les étroites ouvertures des fenêtres. Sa composition représente bien celle des corpuscules aériens. L'analyse faite sur o^r m'a donné les résultats suivants :

Matières organiques très-combustibles, riches en carbone, brûlant avec éclat 32 , 265

solubles dans l'eau (chlorures et sulfates alcalins et alcalino-terreux, nitrate d'ammoniaque) 9)2'^o

(sesquioxyde de fer . . . 6, 1 20 carbonate de chaux. . i5,9^o minérales \ cide chlorhy- < carbonate de magné-

drique : . 1 sie, traces de phos-

\ phates, alumine, etc. 2,121 insolubles dans l'acide chlorhydrique (essentiellement formées de silice) 3/(,334

•Un grand nombre d'échantillons recueillis dans diverses localités m'ont permis de constater la présence de la plupart des substances ci-dessus, et notamment celle du fer, qui a toujours été manifeste dans une proportion importante (*).

Poussièj^es obtenues par l'é^apofation ou la filiration des eaux météoriques. — On a vu que

(*) Comptes rendus des séances de l'Académie des Sciences, 23 mars 187/].

les corpuscules aériens peuvent être recueillis par le passage de Tair à travers des tubes contenant des substances liquides ou des bourres de coton; par l'emploi de la table à poussières, à la surface de laquelle ils tombent, ou bien en prélevant la poussière accumulée par le vent dans certaines parties inhabitées des monuments élevés.

Mais il existe une méthode beaucoup plus efficace encore : elle consiste à séparer des eaux météoriques, pluie, neige ou grêle, les sédiments dont elles sont chargées et qu'elles ont empruntés à l'air ; on y arrive en filtrant ou en évaporant un volume de plusieurs litres de ces eaux.

M. Hervé Mangon a construit dans ce but, à l'observatoire météorologique de Sainte-Mari e-du-

Fig. 5.