COMPOSITION CHIMIQUE DE L'ATMOSPHÈRE

Il n'y a pas longtemps encore que l'on croyait l'atmosphère composée d'une manière différente suivant les lieux où on l'observait. L'on parlait de l'air fortement oxygéné des montagnes et de l'air surchargé d'azote dans les villes et les lieux bas. Mais depuis Cavendish, cette opinion ne peut plus être soutenue et toutes les observations modernes ont servi à démontrer que l'air atmosphérique est partout identique, comme cela résulte des recherches de Bertholet en Égypte, de Sir Humphrey-Davy en Angleterre et en Afrique, de Dumas à Paris, de Lewy en- Danemark, de Stass à Bruxelles, de Marignac à Genève, ainsi que de Humboldt et Boussingault en Amérique.

Ces derniers ont analysé l'air sur les hauts plateaux des Cordillères et l'ont trouvé parfaitement semblable à celui qu'ils avaient pris dans les régions voisines du niveau des mers. Une expérience analogue a été faite par MM. Dumas, Martins et Bravais qui ont analysé simultanément et à la même heure de l'air pris à Paris (65), cà Berne (538), sur le sommet duFaulhorn (2620) \

L'on peut donc considérer comme établi sur les données les plus certaines, le fait que Pair atmosphérique contient, en tous lieux, environ 208 portions d'oxygène pour 792 d'azote, ou approximativement un cinquième du premier sur quatre cinqmèmes du second.

En dehors de ces deux composants essentiels de Pair atmosphérique, l'on y trouve encore des proportions variables de vapeur aqueuse, quelques millièmes d'acide carbonique, des traces d'hydrogène pur ou carboné, d'ammoniaque, d'acide nitrique, d'ozone et d'iode; sans parler des substances qui sont

1 Dans tout cet ouvrage le chiffre placé entre parenthèses après un nom désigne sa hauteur en mètres au-dessus du niveau de la mer.

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accidentellement mêlées à l'atmosphère, telles que les gaz méphitiques, les substances odorantes végétales et animales; les poussières, les sables et le chlorure de sodium qui provient du brisement des vagues et que les courants aériens transportent jusque sur des collines assez éloignées du rivage de la mer.

Nous nous occuperons plus tard de la vapeur aqueuse dont les quantités variables exercent une si grande influence sur les phénomènes de la vie.

Tassons maintenant en revue les autres principes constituants, aussi bien ceux qui sont permanents que ceux dont la présence est accidentelle. L'acide carbonique se trouve partout dans l'atmosphère, sur les hautes montagnes, comme dans les basfonds ; mais hâtons-nous d'ajouter qu'il se rencontre en quantité très-minime de 3 à 6 dix millièmes. S'il en était autrement, les animaux qui puisent dans l'air à chaque respiration un aliment vivifiant y trouveraient une mort inévitable ; ainsi qu'on l'observe dans le voisinage des volcans, en certains lieux où, comme dans la grotte du Chien, près de Naples, l'acide carbonique se répand dans l'atmosphère et fait périr les animaux exposés à respirer cet air empoisonné.

Deux circonstances principales peuvent modifier la composition de l'atmosphère en ce qui regarde la proportion de l'acide carbonique d'après les travaux de M. le professeur Théodore de Saussure 1 :

1° L'humidité du sol qui diminue la quantité d'acide carbonique; et-

2° La lumière qui agit dans le même sens, tandis que l'obscurité exerce une influence opposée.

Il est facile de se rendre compte de ces deux résultats : l'humidité du sol diminue la quantité de l'acide carbonique parce qu'il l'absorbe à mesure qu'il se forme, tandis qu'un sol desséché exhale et développe ce gaz.

Quant à l'influence de la lumière et de l'obscurité, elle dépend de la végétation; car, si les plantes exhalent de l'acide carbonique pendant la nuit, elles en absorbent pendant le jour : d'où résulte naturellement une augmentation de ce gaz dans l'atmosphère nocturne et une diminution lorsque le soleil est sur l'horizon.

1 Mémoires de la Société de physique et d'histoire naturelle de Genève, t. IV, p. 408.

G l'atmosphère.

Une troisième circonstance signalée par de Saussure, comme influant sur la proportion de l'acide carbonique, c'est la hauteur ; il a trouvé que les couches supérieures de l'atmosphère contiennent plus d'acide carbonique que les inférieures. Ces expériences faites sur quelques sommités du Jura à la hauteur de 1000 à 1200m ont été répétées par les frères Schlagintweit, dans les environs du Mont Rose, à des hauteurs qui varient entre 1000 et 3500m Leurs observations sont parfaitement d'accord avec celles du prof, de Saussure, c'est-à-dire qu'ils ont constaté une augmentation croissante de l'acide carbonique à mesure que l'on s'élève.

Les mêmes auteurs ont aussi remarqué que les variations du jour à la nuit étaient moins considérables sur la hauteur que dans la plaine. Enfin ils ont trouvé l'air des glaciers plus pauvre en acide carbonique que celui des localités environnantes.

Mais après avoir signalé ces faits, nous devons ajouter que les limites de ces variations ne dépassent pas un ou deux dix millièmes et que leur cause doit être cherchée dans les deux circonstances que nous avons indiquées après de Saussure : l'humidité du sol qui absorbe l'acide carbonique et la végétation qui diminue la quantité de ce gaz pendant le jour et l'augmente pendant la nuit.

Il existe aussi de faibles proportions d'hydrogène qui proviennent de la décomposition de l'eau, soit dans les régions les plus élevées de l'atmosphère, soit dans les marais. La fermentation végétale et animale développe un dégagement d'hydrogène pur ou carboné ; c'est ce dernier gaz qui lorsqu'il vient h s'enflammer accidentellement produit les feux follets, phénomène que les amateurs du merveilleux ont exploité avec tant de bonheur pour agir sur l'imagination des enfants et des esprits crédules.

L'on rencontre aussi, en quantités variables, mais toujours fort minimes de l'ammoniaque, de l'oxyde d'ammonium et du carbonate d'ammoniaque. Il a fallu, pour apprécier d'aussi faibles proportions, analyser des quantités énormes d'air atmosphérique. C'est ainsi que M. R. Fresenius en opérant sur douze à quinze mille litres a pu donner, comme proportion approximative de ces trois principes : 0,133 d'ammoniaque, 0,205 d'oxide

1 Untersuchungen uebcr die physicalische Géographie (1er Alpen. 4'° Leipzig, 1850, p. 45G.

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d'ammonium et 0,379 de carbonate d'ammoniaque sur 100,000 parties d'air atmosphérique Le même auteur a trouvé que l'air nocturne est un peu plus riche à cet égard que lorsqu on expérimente de jour.

Il est un autre produit accidentel des influences atmosphériques que l'on observe quelquefois dans l'air : c'est l'acide azotique qui, d'après les beaux travaux de Liebig, Haller, Boussingault, Barrai et Schœnbein, se forme par la combinaison de l'oxygène et de l'azote sous l'influence des décharges électriques. La présence de l'acide azotique dans les eaux de pluie a été mise hors de doute par M. Barrai. Il est très-probable que la formation simultanée et par la même cause de l'ammoniaque amène la production des nitrates d'ammoniaque et de potasse que l'on rencontre dans les régions où les orages sont plus fréquents qu'ailleurs.

De l'acide azotique à l'ozone il n'y a qu'un pas, car l'un et l'autre reconnaissent la même cause électrique et paraissent se développer simultanément, d'après les recherches des physiciens qui ont répété les expériences du prof. Schœnbein.

Ce produit de l'électricité atmosphérique a été appelé ozone et ainsi désigné par ce savant à cause de son odeur caractéristique connue de tous ceux qui ont visité des localités où la foudre vient de tomber, et que l'on observe également après la décharge d'une bouteille de Leyde.

La nature de l'ozone a été démontrée expérimentalement par de la Rive et de Marignac qui ont transformé de l'oxygène pur et sec en ozone sous l'influence d'une série d'étincelles électriques. Aussi ces savants, dont le nom fait autorité, ont-ils proposé de substituer la désignation d'oxygène électrisé à celle d'ozone. Néanmoins, comme cette dernière dénomination est maintenant généralement admise, nous l'emploierons dans le cours de cet ouvrage.

La présence de l'ozone dans l'air se reconnaît, non-seulement à son odeur comme nous l'avons dit plus haut, mais surtout et irune manière beaucoup plus certaine, à ses réactions chimiques qui sont très-énergiques et très-analogues à celles du chlore. Comme ce dernier corps, l'ozone détruit l'hydrogène sulfuré, les émanations animales et les couleurs végétales ; il décompose les iodures métalliques et s'empare de l'iode. C'est sur cette

1 Annales de chimie cl de physique, juin 1849, p. 208.

8 de l'atmosphère.

dernière affinité que M. Schœnbein a fondé sa méthode pour reconnaître la présence de l'ozone : il expose à l'air libre une bande de papier qui a été plongée dans une solution d'iodure de potassium et d'amidon et il juge de la quantité d'ozone d'après le degré de coloration bleue qu'acquiert le papier ozonométrique. Grâce à cette méthode, des observations régulières et comparables ont pu être instituées en divers lieux. Nous y reviendrons plus tard en parlant des effets de l'ozone sur la respiration et du rôle qu'il paraît jouer dans la production de certaines maladies.

Depuis les travaux du Dr Chatin, il est généralement admis que l'on trouve de l'iode dans l'air atmosphérique. La proportion en varie beaucoup suivant les pays et les différentes saisons. D'après l'auteur que nous venons de nommer, la quantité d'iode contenue dans les huit mille litres d'air respiré par un homme adulte dans les vingt-quatre heures s'élève à 0,090 milligrammes, dont les quatre cinquièmes sont absorbés par les poumons, le reste se retrouvant dans l'air expiré. Nous verrons plus tard quel est le rôle assigné par le Dr Chatin à ces quelques milligrammes d'iode dans la production ou l'absence de certaines maladies.

Outre les divers principes ou éléments chimiques qui se rencontrent avec plus ou moins de fixité dans l'atmosphère, il est d'autres corps gazeux ou solides qui se trouvent accidentellement mêlés à l'air. C'est le cas du sel marin qui provient des vagues de la mer réduites en poussière impalpable et qui se dépose sur tous les corps environnants jusqu'à une grande distance du rivage lorsque le sol est incliné; l'on en acquiert la preuve par la présence des plantes maritimes qui ne peuvent vivre que là où l'atmosphère contient du chlorure de sodium. Cette proportion de sel marin, quelque minime qu'elle soit, n'en exerce pas moins une influence notable sur la constitution de ceux qui habitent les côtes et les collines exposées aux vents de mer.

L'atmosphère contient souvent des poussières d'origine diverse. C'est ainsi que, lorsqu'il survient des éruptions volcaniques, l'on rencontre, outre les vapeurs sulfureuses et chlorhydiïques, des masses énormes de poussière formée par des cendres ou débris de pierre ponce. Ces poussières sont parfois assez abondantes pour obscurcir l'atmosphère et pour for-

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mer des couches épaisses, comme celles qui ont enseveli Herculanum et Pompéi; comme aussi pour recouvrir de plusieurs centimètres d'épaisseur les terres et les vaisseaux situés à une très-grande distance, souvent même jusqu'à quatre ou cinq cents kilomètres.

Il est une autre poussière que l'on trouve dans l'atmosphère et qui a été reconnue par M. Tissandier à Paris 1 et par M. Nordenskiôld dans la neige qui tombait à Stockholm ainsi qu'au Spitzberg 2. Il en a rencontré de semblables dans des grêlons recueillis à Stockholm.

Ces deux observateurs l'ont trouvée composée d'une substance carbonifère mêlée avec des particules métalliques attirées par l'aimant qui démontre leur composition ferrugineuse; l'on y rencontre en outre du cobalt et du nickel. Ces poussières sont considérées par ces deux observateurs comme d'origine cosmique ou provenant de météorites, et peuvent jeter quelque jour sur la théorie des pluies d'étoiles filantes.

Mais, en outre des poussières volcaniques et cosmiques, il en est beaucoup d'autres qui sont le produit des terrains sousjacents, comme c'est le cas des grains siliceux et calcaires. D'autres proviennent des végétaux et se composent de débris de pollen, de fécule, des détritus de feuilles et de végétaux réduits en poudres assez légères pour voltiger clans l'atmosphère.

Les poussières animales existent aussi sous diverses formes, dont l'une a surtout fixé l'attention dans ces derniers temps, ce sont les spores ou germes d'infusoires qui ont été surtout étudiées dans les graves discussions relatives à la génération spontanée par M. Pouchet 3 et ses contradicteurs.

Mais ce qui touche à la médecine de plus près, c'est ce qu'on a désigné sous le nom de pathologie animée, c'est-à-dire la présence dans l'atmosphère d'effluves et de germes qui seraient la cause des maladies contagieuses et infectieuses, comme la variole, la fièvre puerpérale, l'érysipèle, et développant non-seulement les maladies identiques à elles-mêmes, mais encore les affections si variées de la septicémie.

Les émanations végétales provenant des fleurs ou des substances odorantes et balsamiques, remplissent souvent J'atmos-

1 Comptes rendus de V Académie des sciences, 23 mars 1874.

2 Ueber kosmischen Staub, etc. Poggendorffs Annalcn, CLI, p. 154.

3 Comptes rendus de l'Académie des science*, du 1er octobre 1860.

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phère et lui communiquent certaines propriétés délétères ou favorables à la santé de l'homme.

Nous signalerons encore les émanations qui proviennent de la décomposition des substances végétales et animales à la surface des marais et qui développent la malaria. Elles ont été considérées comme les spores d'une mousse ou d'une conferve du genre aspergîMm. Lors de l'excursion faite par les membres du Congrès Médical de Lyon en 1872, l'on nous montra sous l'objectif du microscope ces spores dites fébrù/èncs. Nous pouvons affirmer avoir vu les spores, mais il nous est impossible de dire si elles sont la cause de l'impaludisme.

Les vapeurs méphitiques qui s'élèvent des lieux où pourrissent des cadavres constituent aussi un élément important, quoiqu'à certains égards accidentels dans la composition chimique de l'atmosphère. Nous aurons de fréquentes occasions de revenir sur ce sujet dans le cours de cet ouvrage.