Questions scientifiques — Les Fumées et les Gaz de l’atmosphère
LES FUMÉES ET LES GAZ
DE L’ATMOSPHÈRE
Les anciens, en considérant l’air comme un élément, s’en faisaient une idée infiniment trop simple. L’atmosphère qui nous enveloppe est un mélange très compliqué. Nous vivons, en réalité, dans un nuage de poussière, de fumée et d’émanations gazeuses dont beaucoup sont nuisibles et délétères : ce sont des impuretés qui souillent ce que nous convenons d’appeler l’air chimiquement pur.
Les gaz les plus malfaisans, parmi ces matériaux étrangers, ne sont pas immédiatement apparens ; ils ne se manifestent pas à la vue. Les fumées et les poussières, au contraire, sont visibles : elles se révèlent par leur accumulation, en troublant la limpidité de l’atmosphère. Lorsque l’on approche d’une grande ville, on aperçoit une sorte de brume qui noie les détails du tableau et en estompe les traits. Cette buée, bien visible, en particulier, du haut des collines qui entourent Paris, flotte comme un léger brouillard au-dessus de la ville, et l’habille d’une sorte de voile. Elle est formée par les débris de tous les objets qui se manipulent et se détruisent sans cesse, dans le mouvement de la cité, les poussières soulevées du sol, les particules de charbon et de suie déversées des cheminées, tous les fragmens, en un mot, à qui leur petitesse et la faiblesse de leur poids permettent de rester quelque temps en suspension sous l’action des courans d’air. Cette nuée est bien aussi un brouillard véritable, dans le sens précis du mot. On sait, en effet, depuis Tyndall, que les particules solides des fumées jouissent de la curieuse propriété de fixer la vapeur d’eau autour d’elles : elles servent de noyau de condensation à l’eau vésiculaire qui constitue les nuages et qui forme les gouttes de la pluie.
Ces impuretés diverses sont évidemment plus abondantes dans l’atmosphère des villes ; mais on les retrouve dans l’air des champs ; et, pour y échapper, il faudrait s’élever, en montagne, jusqu’aux hauts sommets, où, précisément, et pour d’autres causes, l’air cesse d’être respirable. Nous sommes donc condamnés à l’air trouble, peut-être plus fatalement et plus rigoureusement encore qu’à l’eau trouble. Et, puisque c’est une chimère d’aspirer à un air vierge de toute souillure, nous devons seulement chercher à neutraliser, dans une certaine mesure, les effets les plus incommodes ou les plus malfaisans de l’espèce de compost qui est offert à nos poumons. Qu’il y ait le moins de microbes pathogènes dans les poussières atmosphériques ; qu’il y ait le moins de gaz toxiques dans le mélange respiratoire : c’est le souhait raisonnable que nous pouvons former ; c’est aussi la tâche que doivent s’assigner les services administratifs à qui il appartient de réglementer notre hygiène.
Les inconvéniens de la viciation de l’air par les gaz et fumées que déversent continuellement les foyers des maisons particulières et des usines, dans une ville comme Paris, ont vivement préoccupé les hygiénistes et, spécialement, les savans distingués qui composent le Conseil d’Hygiène et de Salubrité de la Seine. Il y a un peu plus de dix ans, en 1890, cette assemblée choisit parmi ses membres un comité technique, composé de MM. Linder, Léon Colin, Armand Gautier, Foucher et Michel Lévy, et lui confia la mission d’étudier le degré de viciation de l’atmosphère parisienne par les émanations des foyers de toute espèce, d’indiquer les dangers qui en peuvent résulter, et les moyens d’y parer. L’éminent chimiste Armand Gautier accepta la lourde tâche de conduire ces difficiles recherches.
La nécessité devenait chaque jour plus pressante. Les dommages, en effet, se sont aggravés d’année en année, avec l’extension que prenaient les installations électriques dans les grands magasins, les hôtels, les théâtres, et les administrations publiques. Les Parisiens commencent à se plaindre beaucoup du déversement de ces fumées noires et épaisses qui salissent tout autour d’elles, enduisant d’une sorte de crasse adhésive les murs des édifices et des maisons, souillant les meubles et les tentures des appartemens, noircissant le linge. Ce sont là les moindres de leurs méfaits. Mais, comme ils sont les plus évidens, c’est cette forme, en quelque sorte tangible, du fléau qui a provoqué le plus de protestations. Ce n’est pas elle qui est la plus malfaisante. Les fumées légères, les émanations invisibles et incolores de nos foyers, exposent la santé publique à des périls plus insidieux et plus redoutables. Le Conseil d’Hygiène a émis, en 1890, le vœu que la plupart des industries productrices de fumées fussent rangées parmi les établissemens insalubres ou incommodes et rejetées à la périphérie de la ville ou hors de son enceinte. Cette proposition n’a point prévalu. Le Comité des Arts et Manufactures a émis un avis défavorable, et le ministre, par décision du 24 mai 1890, l’a écartée.
Primitivement, l’émission des fumées était interdite à l’intérieur des villes. L’ordonnance de police du 11 novembre 1854 et les décrets du 19 janvier 1855 et du 30 avril 1880 obligeaient les industriels et les particuliers à ne dégager que des produits ayant subi une combustion complète. La force des choses, et peut-être aussi le laisser aller de l’administration ont laissé tomber en désuétude ces prescriptions tutélaires. L’abus est devenu si scandaleux, le mal a pris des proportions telles, qu’il a bien fallu les faire revivre. Elles ont été ressuscitées, enfin, par l’ordonnance du 22 juin 1898, qui interdit l’émission « des fumées noires, épaisses et longtemps prolongées. » C’est là une interdiction moins radicale et surtout moins précise que celle qui est en vigueur en Angleterre. Chez nos voisins, les tribunaux, fréquemment appelés à juger les litiges provoqués par les inconvéniens des fumées noires et épaisses, ont admis en règle que cette émission ne pouvait être tolérée au delà d’une durée d’une ou deux minutes par heure.
L’ordonnance de 1898 est devenue exécutoire à partir de 1899. L’application en a été confiée à l’inspection des établissemens classés. Dans le courant de cette première année il s’est produit 370 plaintes, dont les deux tiers ont été considérées comme fondées ; des mesures administratives ont été prises dans 270 cas ; des procès-verbaux ont été dressés douze fois. Il est à noter que les établissemens le plus souvent en défaut sont précisément ceux de l’État : les hôpitaux, et nommément l’hôpital Laënnec, le Ministère des Finances, la Sorbonne, l’Odéon, l’administration des Postes, la prison de la Santé, pour n’en citer que quelques-uns.
M. Michel Lévy, dans son rapport du 4 mars 1898 sur un projet de réglementation de la fumivorité admet qu’il est possible de réduire, dans une très large mesure, le dégagement des particules de charbon, de suie et de goudron des foyers fumeux. Un concours a été institué, en 1894, par la Ville entre les différens systèmes proposés pour la suppression des fumées et la construction des foyers fumivores. Sur 110 appareils présentés, il y en eut huit qui donnèrent des résultats satisfaisans. Ils faisaient disparaître les parties solides et visibles des fumées en assurant plus parfaitement la combustion du charbon, en substituant le coke à la houille, en réglant les foyers. Le choix du combustible, la disposition de la grille, la conduite du feu et le soin d’éviter la surcharge assurent, quel que soit l’appareil, une combustion à peu près parfaite. Un procédé plus savant et plus efficace est employé, en Angleterre, dans les ateliers de scierie de la ville de Glasgow. Il s’inspire d’un principe posé par un très habile chimiste français, M. Schlœsing, d’après lequel on doit se proposer d’entraîner les fumées, de les refroidir et de les laver au moyen d’un jet de vapeur. On les débarrasse ainsi de toutes leurs matières solides et d’une partie de leurs gaz toxiques. À Glasgow les particules solides quotidiennement déversées dans l’atmosphère ont été réduites, par ce moyen, de 46 kilogrammes à 2kg,700, et l’acide sulfureux entraîné avec elles, est tombé de 14 kilogrammes à 7kg,5.
Les analyses très précises d’Austen Roberts ont fait connaître les poids de particules fixes de fumée que produisent les divers combustibles, la houille, le coke, l’anthracite, suivant qu’ils brûlent dans les cheminées ordinaires, dans les cheminées à foyers fumivores, ou dans les poêles perfectionnés. La houille, à poids égal, donne toujours trois à quatre fois plus de parties solides opaques et salissantes que le coke. L’anthracite est intermédiaire. Un chauffage mixte, d’après ces données, fournirait en moyenne 5 milligrammes de matériaux solides fumeux par kilogramme de combustible.
On sait, d’autre part, quelle est la consommation annuelle de charbon à Paris. On se la représentera par l’image suivante : Supposons que toute la provision de combustible destinée à être brûlée dans l’année soit régulièrement étalée sur la surface qu’occupe la ville. Il y aurait, dans cette hypothèse, 37 kilos de charbon sur chaque mètre de surface. Et, ainsi, chaque mètre superficiel rejetterait, dans l’année, 2 grammes de suie dans l’atmosphère ; ou, par jour, 0gr,00548, — La proportion serait doublée dans les villes comme Londres ou Manchester, qui font un usage presque exclusif de la houille. Cette quantité de matériaux ténus, diluée dans la masse atmosphérique qui enveloppe la ville, y devient imperceptible. Elle suffit pourtant à l’embrumer.
Si l’on recueille la fumée au moment où elle sort de l’évent de la cheminée, on la trouve composée, en proportions presque égales, de deux espèces de matériaux : les uns organiques, les autres minéraux. Ceux-ci sont formés d’une poussière fine de sulfates, phosphates, carbonates, silicates, alcalins ou alcalino-terreux. Les substances organiques sont des particules goudronneuses, pâteuses, adhésives, d’hydrocarbures solides, mélangées à du charbon très divisé.
M. A. Gautier, à qui nous empruntons la plupart de ces renseignemens, fait observer que la suppression des fumées visibles, qui comblerait les vœux du public, ne satisferait point encore les hygiénistes. Les gaz délétères, compagnons habituels de ces dégagemens fumeux, présentent, quoique invisibles, de plus graves inconvéniens. Ce ne serait point rendre un service suffisant à la santé publique que d’écarter la suie et le charbon en laissant subsister des corps tels que l’oxyde de carbone et l’acide cyanhydrique, toxiques aux doses les plus minimes ; ou des substances comme l’acide carbonique, nocives à des doses plus élevées ; ou, enfin, des agens corrosifs, comme l’acide sulfureux et l’acide sulfurique, capables de dégrader les toitures sur lesquelles les pluies et les brouillards les rabattent, d’attaquer les revêtemens métalliques, de déliter les pierres et les marbres qui forment l’ornement de la cité. Il ne faut pas perdre de vue, en effet, que le fonctionnement des foyers industriels et domestiques, à Paris seulement, déverse chaque jour, dans l’atmosphère de la ville, plus de 20 000 tonnes de ces produits gazeux.
Ce n’est pas que les fumées visibles, abstraction faite des gaz toxiques qui les accompagnent, soient indifférentes à la santé. Elles agissent sur elle, au moins d’une manière indirecte. Elles forment, en effet, un écran plus ou moins opaque, qui arrête ou tamise les rayons lumineux et soustrait les rues, les maisons et les habitans eux-mêmes à l’action bienfaisante de la lumière. Le soleil est bon à l’homme. Non seulement il éclaire et réjouit son âme, mais il excite et vivifie son corps. De plus, il est un auxiliaire de l’organisme dans sa lutte contre ses ennemis, les microbes pathogènes. Les Romains prenaient sur les terrasses de leurs habitations des bains de soleil : la médecine contemporaine, et surtout le médecin danois N. Nilsen, ont rajeuni ce vieux procédé de la « cure de soleil. » Le simple solarium des Romains est devenu, plus savamment, un Institut photothérapique. Des cures nombreuses ont été obtenues par l’agent lumineux naturel ou artificiel ; et, récemment, le savant doyen de la Faculté de médecine de Lyon, M. Lortet, en rapportait devant l’Académie des exemples décisifs.
C’est que les rayons solaires sont funestes aux microbes. Ceux-ci se développent mal à la lumière diffuse, comme l’ont vu Downes et Blunt, en 1877. Ils périssent à la lumière directe, en plus ou moins de temps. M. Arloing, en 1885, tuait la bactéridie charbonneuse en l’exposant pendant deux heures à la radiation solaire. Les micro-organismes du tétanos, de la tuberculose, du typhus, du choléra, de la peste meurent également d’insolation ; un grand nombre d’observateurs, Fermi, Koch, Roux, Duclaux, Yersin, Nocard, Kitasato, ont constaté l’efficacité de ce moyen de destruction. Le soleil est donc un antiseptique naturel, et par là un agent d’assainissement de premier ordre. On sait qu’il exerce cette action par ses radiations les plus réfrangibles, bleues, violettes et ultra-violettes. Or, ce sont précisément ces radiations bienfaisantes qui sont arrêtées par les particules des fumées, ou, plus exactement, par l’enveloppe de vapeur d’eau que celles-ci fixent autour d’elles.
La question des gaz dégagés, avec ou sans fumée visible, et qui viennent vicier l’atmosphère n’a pas un moindre intérêt pratique. Mais elle offre un intérêt scientifique autrement important, et presque de premier ordre. Des savans éminens se sont appliqués, depuis longtemps, à l’élucider. En 1827, le savant physicien Péclet analysait, pour la première fois, les gaz qui s’échappent des foyers d’appartement. Ebelmen, en 1844, se livra à une étude analogue à propos des fours industriels et des hauts fourneaux. De 1870 à 1875, Scheurer-Kestner et Meunier examinèrent le même problème à propos des foyers de machines à vapeur. En Angleterre, Percy Frankland et A. Smith se sont particulièrement préoccupés du problème de la fumivorité. Mais surtout, en 1882, Austen Roberts, le savant professeur de l’École royale des Mines, reprenant les expériences de Péclet, avec des développemens considérables et un soin parfait, fit une comparaison systématique des produits de combustion engendrés par le chauffage domestique, suivant l’espèce du foyer, grille, ou poêle, et la nature du combustible, houille, coke ou anthracite. C’est un mémoire fondamental. Il faudrait encore citer les recherches de Schwachhœfer, en Allemagne, et, en France, celles de M. Moissan, qui, en 1894, a examiné comparativement les gaz de la combustion du bois et ceux des poêles mobiles à anthracite. Enfin M. A. Gautier, le savant chimiste de la Faculté de médecine, désigné en 1890, par le Conseil d’Hygiène pour fixer les données scientifiques du problème de la viciation de l’atmosphère, a consacré sept années à mener à bien ce long et difficile travail. Il a publié cette année même une étude magistrale[1], pleine de vues ingénieuses et de résultats nouveaux de la plus haute valeur. Nous y puiserons très largement.
M. A. Gautier s’est proposé de déterminer l’influence exercée par les produits de combustion sur la composition de l’atmosphère parisienne et de savoir dans quelle mesure ces produits pouvaient la rendre différente de l’atmosphère pure et normale.
Il faut donc, avant toute chose, être fixé sur la composition de l’air normal. Il semble, à première vue, que rien ne soit mieux connu.
Lavoisier, en effet, a fixé cette composition : il considéra l’air atmosphérique comme formé d’un mélange de cinq sixièmes d’azote avec un sixième d’oxygène. Les déterminations les plus récentes de M. Leduc, en 1896, ont peu modifié ces chiffres : en volumes, la quantité d’azote est de 78,06 et celle de l’oxygène de 21,00. Voilà le peu de changemens qu’un siècle de mesures précises a apportés à la composition de l’air atmosphérique, quant à ses constituans fondamentaux.
Mais, à côté de ces élémens principaux, il y en a d’accessoires, de surajoutés, en quelque sorte. Ceux-là n’existent qu’en quantités minimes et variables, selon les lieux et les temps : ils ne participent point à la fixité de proportions de l’oxygène et de l’azote. L’existence de quelques-uns n’est pas même constante et universelle. Et cette observation permet de diviser ces constituans secondaires en deux classes : les élémens permanens qui se rencontrent toujours et partout et dont la proportion seule varie, tels la vapeur d’eau, l’acide carbonique, l’ozone et l’ammoniaque ; en second lieu, les produits accidentels dont la présence, comme les proportions, dépendent des contingences extérieures, tels l’oxyde de carbone, le formène, l’hydrogène sulfuré, les hydrocarbures, l’iode, etc. Et l’on voit assez, d’après cela, que toutes ces substances surajoutées ne peuvent tirer leur origine que des phénomènes qui s’accomplissent à la surface ou dans la profondeur du sol et des eaux. Elles aboutissent à l’atmosphère comme au déversoir commun de tous les gaz et de toutes les vapeurs mises en liberté.
Ce n’est pas le lieu ici de s’appesantir sur le principe même de cette classification des élémens que l’on rencontre dans l’atmosphère, les uns fixes quant à leurs proportions, les autres variables. Le principe même de la fixité des proportions d’oxygène et d’azote a été discutée. Contestée par Priestley, établie par Cavendish en 1781, l’invariabilité des proportions des deux gaz principaux a été mise hors de doute par les milliers d’analyses concordantes exécutées par Gay-Lussac, Humboldt, Brünner, Frankland, Dumas, Boussingault, Bunsen, Regnault et Reiset, sur l’air des plaines, des montagnes, de la haute mer et des zones littorales. On a été plus loin : en examinant les causes d’augmentation et les causes de diminution de l’oxygène et de l’azote, on a cru établir quelles se compensaient exactement[2]. L’équilibre présent n’est donc pas seulement un fait, il est une loi. Les mêmes causes qui l’établissent dans le présent le maintiendront dans l’avenir, comme elles l’ont assuré dans le passé.
Toutefois, cette fixité ne serait pas d’une rigueur aussi absolue que l’imagine l’opinion générale. La proportion d’oxygène de l’air varie dans un même lieu et dans une même saison d’une manière appréciable. M. Leduc fait remarquer qu’à Londres, en hiver, la proportion moyenne de l’oxygène peut descendre à 231 millièmes, et le poids du litre à 1gr,2736. C’est une variation de plus d’un dix-millième ; et, par suite, le choix de l’air atmosphérique comme étalon des densités est mal justifié.
D’ailleurs, la fixité de composition ne serait pas mieux assurée dans l’avenir qu’elle ne l’est dans le présent : elle le serait moins bien. Il y a des raisons de croire, avec M. T. L. Phipson, que l’oxygène est de formation récente à la surface du globe et que sa quantité tend toujours à augmenter. Inversement, M. Berthelot a mis en évidence les circonstances qui tendent à diminuer l’azote libre : ce sont les effluves électriques faibles qui le transforment en acide azoteux ou en azotite d’ammoniaque suivant que le milieu est sec ou humide ; c’est la fixation de l’azote dans les sols argileux et sur les racines des légumineuses, grâce à des micro-organismes spéciaux. Au total, l’azote tend à baisser tandis que l’oxygène augmente.
Quoi qu’il en soit de ce problème si intéressant, ce n’est pas sa solution qui est ici en cause. Il s’agit non pas des élémens fondamentaux, mais des gaz accessoires. Nos connaissances, à leur égard, ont fait un premier progrès important, en 1894. Depuis ce moment, lord Rayleigh et W. Ramsay ont mis en évidence, dans l’air atmosphérique, des corps nouveaux, l’argon, le krypton, le néon et le métargon, jusque-là comptés comme azote. Ce sont des élémens universels et permanens de la constitution de l’atmosphère ; et leurs proportions mêmes, si elles sont variables, doivent l’être entre des limites assez restreintes.
L’acide carbonique est dans le même cas. On en a fait des analyses innombrables ; on en fait encore tous les jours, systématiquement, et même deux fois par jour, dans les observatoires météorologiques. À Paris, on analyse quotidiennement l’air de Montsouris par comparaison avec celui du centre de la ville. Comme on devait s’y attendre, c’est celui-ci qui s’est montré plus riche en gaz carbonique. L’air des villes en contient toujours plus que celui des campagnes. C’est le résultat auquel étaient déjà parvenus Boussingault et Lévy, en 1843. Ils avaient trouvé dans 100 000 litres d’air pris aux environs de Paris, à Montmorency, 29lit,9 de gaz carbonique, contre 31 litres, dans l’échantillon puisé autour du Collège de France. On voit que la différence est faible : les oscillations sont minimes : elles se réduisent à deux ou trois millièmes. C’est presque la fixité. On a cherché les raisons de cette quasi-invariabilité, et Schlœsing a fait connaître le mécanisme régulateur qui compense automatiquement les gains et les pertes de l’atmosphère. Cette compensation remarquable a pour instrument le gaz carbonique emmagasiné dans les eaux douces et salées à l’état de bicarbonate de chaux.
Ce n’est pas le lieu de parler ici des deux autres constituans permanens de l’air atmosphérique, l’ozone et l’ammoniaque. Il convient seulement de dire que M. A. Gautier a ajouté, à cette liste des élémens constituans accessoires, mais cependant universels et normaux, de l’atmosphère, un nouvel élément : l’hydrogène libre.
La découverte de l’hydrogène libre dans l’air normal résulte d’analyses délicates dont l’interprétation, d’autre part, ne présente point d’incertitudes ni de difficultés. À la vérité, la démonstration serait heureusement complétée, si l’on parvenait par des moyens physiques, tels que la diffusion, à séparer de l’air l’hydrogène en nature. Au degré de dilution où il existe, son isolement n’est pas possible. Il faut donc se contenter de moyens indirects.
Le moyen employé par M. A. Gautier consiste à doser l’ensemble des gaz combustibles contenus dans l’air. Dans la liste des composans accidentels de l’atmosphère, nous avons signalé tout à l’heure quelques corps susceptibles d’être brûlés par l’oxygène : l’oxyde de carbone, le formène ou gaz des marais, d’autres hydrocarbures. Mais il s’agit là de l’air impur des villes. L’atmosphère des champs, comme on le verra tout à l’heure, ne contient pas sensiblement d’oxyde de carbone. L’opération se simplifie donc : il n’y a à se préoccuper que des composés d’hydrogène et de carbone.
Pour en connaître la composition, on fait passer de l’air sec et débarrassé de son acide carbonique sur une longue colonne d’oxyde de cuivre chauffée au rouge, et l’on constate la formation d’acide carbonique et d’eau. C’est la preuve que l’oxygène du cuivre a brûlé du carbone et de l’hydrogène. Les proportions des deux gaz, déduites de l’opération, se rapprochent de celles du gaz des marais : mais l’hydrogène est surabondant. Et comme, d’autre part, il n’y a point d’hydrocarbure plus riche en hydrogène que le gaz des marais, cet excès d’hydrogène témoigne que le gaz existait en partie, à l’état libre.
L’épreuve avait été faite au milieu des bois, en plein mois de juillet, au moment où la sécheresse du sol excluait la possibilité de toute fermentation capable d’altérer la composition de l’air et d’y introduire cet hydrogène que l’analyse venait de révéler. Elle fut répétée en montagne. L’air recueilli au-dessus du sol rocheux et stérile de l’un des plateaux du Canigou, à 2 200 mètres d’altitude, fournit un résultat analogue, mais encore plus clair. On ne trouva, cette fois, qu’une quantité insignifiante de carbone et par conséquent d’hydrocarbures ; il y avait, en revanche, un notable excédent d’hydrogène libre.
Une dernière épreuve restait à exécuter. Il fallait analyser, loin de toute végétation, l’air marin soufflant de l’Océan. L’expérience eut lieu au phare des Roches-Douvres, sur un écueil granitique et stérile, situé au nord de Paimpol sur la côte bretonne, à 40 kilomètres en mer. Le résultat fut concluant : l’air contenait à peine des traces de carbone, et, en revanche, de l’hydrogène à peu près pur. Cent litres d’air en fournirent 19cc,45. C’est une quantité qui équivaut, à peu près, aux deux tiers de l’acide carbonique.
L’hydrogène serait donc bien l’un des constituans normaux de l’air atmosphérique : élément universel, permanent, ne subissant de changemens que par rapport à ses proportions. Et encore ces variations sont-elles faibles.
Quant à l’origine de cet élément nouveau de l’atmosphère, M. A. Gautier pense qu’il provient des réactions souterraines. L’hydrogène se dégage souvent du sol en même temps que le gaz des marais. Dans les fumerolles des volcans d’Islande, Bunsen l’a signalé, au taux de 25 pour 100. M. Fouqué l’a trouvé inclus dans les laves de Santorin, et dans la plupart des roches primitives, avec l’acide carbonique, l’oxyde de carbone, le gaz des marais et l’azote.
Il est maintenant facile de confronter l’air pollué d’une grande ville, comme Paris, au type normal, et de juger, par conséquent, de l’étendue de la viciation qui lui a été imprimée par les conditions de l’agglomération sociale. On peut apprécier, enfin, les dangers ou les inconvéniens qui en résultent.
L’atmosphère marine nous a offert, en quelque sorte, l’étalon naturel. L’air des champs présente déjà des élémens accidentels, surajoutés. Le gaz des marais ou méthane commence à s’y montrer à côté de l’hydrogène ; et, avec lui, d’autres hydrocarbures plus riches en carbone. Ceux-ci sont évidemment issus des émanations et des fermentations vaseuses du sol. La présence de ces carbures n’avait pas entièrement échappé aux chimistes qui nous ont précédés. Boussingault, qu’il faut toujours citer dans les études de ce genre, avait signalé l’existence d’un gaz hydrogéné qui pouvait être un carbure. MM. Müntz et Aubin ont nettement désigné le gaz des marais.
Si l’on en arrive à l’atmosphère urbaine, on retrouve encore l’hydrogène et le gaz des marais ; mais, à côté de celui-ci, on rencontre d’autres carbures d’hydrogène, plus riches en carbone, que l’analyse rapproche du benzène ou des corps aromatiques voisins quant à leur composition centésimale. Enfin on voit apparaître l’oxyde de carbone et d’autres gaz plus rares, tels que l’acide cyanhydrique. Ce dernier corps a été signalé par le chimiste russe Laktine. Il la trouvé à l’état de cyanures dans la suie des feux de bois.
La présence de l’oxyde de carbone dans l’air des rues et des maisons présente une certaine importance. Elle témoigne de la principale cause de la viciation de l’air respirable, à savoir les combustions qui s’accomplissent dans nos foyers d’appartemens ou d’usines.
Dans les conditions ordinaires, cet oxyde de carbone n’existe qu’en proportions minimes. La recherche de ce gaz dans l’atmosphère, où nous allons voir qu’il existe à un très haut degré de dilution, mélangé à 100 000 fois son volume d’air ou davantage, exigeait la création de méthodes analytiques très délicates.
Le procédé auquel on avait recours pour la détermination de l’oxyde de carbone dans les fumées émises par les foyers était celui de l’ingénieur français Orsat. On absorbait l’oxyde de carbone, en conduisant le gaz total dans un vase rempli de chlorure cuivreux en solution chlorhydrique, muni d’une spirale de cuivre. Cette méthode a été perfectionnée par divers expérimentateurs, et en particulier par M. de Saint-Martin. Mais, en définitive, elle ne convient qu’à l’analyse d’un mélange riche en oxyde de carbone. Le procédé est tout à fait impuissant pour caractériser le gaz à la dose de quelques dix-millièmes ou cent-millièmes dans l’air vicié par des produits de combustions incomplètes. M. A. Gautier y a substitué un moyen infiniment plus délicat. Il se sert de l’oxyde de carbone pour réduire l’acide iodique et il dose l’iode libre. On reconnaît ainsi, assez facilement, un cent-millième de gaz toxique, ou moins encore.
Deux faits ressortent de ces analyses : c’est d’abord que l’air des villes contient presque toujours une petite proportion d’oxyde de carbone. En second lieu, c’est que cette quantité est éminemment variable avec les circonstances, disons avec le voisinage de foyers fumeux et imparfaits.
Les résultats indiquent une teneur moyenne de 0cc,21 dans 100 litres d’air, en d’autres termes, de 2 millionièmes. On trouve, à Paris, dans l’air d’un quartier aéré, tel que celui de l’École de Médecine, environ 2 litres d’oxyde de carbone dans un million de litres d’air ; ou encore 2 centimètres cubes dans un mètre cube de gaz respirable. Ce sont là des quantités extrêmement faibles, — et l’on peut s’en étonner d’autant plus que le chauffage de nos habitations jette dans les rues une quantité relativement considérable de ce gaz. M. A. Gautier l’évalue à 7 litres 1/2 par mètre carré de superficie et par jour.
Cette minime quantité est-elle en état de réagir sur la santé publique ?
C’est à la physiologie et à la médecine de répondre.
La connaissance de la composition de l’air a été l’une des premières préoccupations de la chimie naissante. Aujourd’hui encore, après que cette science a pris de si grands développemens, c’est sa tâche de compléter l’œuvre de ses débuts, en déterminant les élémens, ou permanens ou accidentels, qui avaient échappé à la sagacité des premiers observateurs. La découverte de l’hydrogène dans l’atmosphère des lieux habités, des champs, de la montagne, de la mer, est une œuvre de chimie pure : et, de même, la constatation de la présence de faibles proportions d’oxyde de carbone dans l’atmosphère des villes. Mais, n’est-il pas vrai de dire que ces découvertes ont été, en quelque sorte, préparées et annoncées par la Physiologie ? L’hydrogène a été signalé d’abord dans le sang des animaux. M. Gréhaut apercevait, il y a quelques années, dans le sang du chien, des traces de gaz combustible : il annonçait, en 1894, que ce gaz était de l’hydrogène, et il en fixait les proportions à 0cc,2 pour 100 centimètres cubes de liqueur sanguine. D’autre part, MM. Desgrez et Nicloux et M. de Saint-Martin décelaient, dans le même liquide organique, l’oxyde de carbone, à faible dose (1cc,3 par litre) ; et, ils arrivaient, après quelques hésitations, à reconnaître que ce gaz, toujours présent chez les animaux des laboratoires parisiens, faisait défaut chez ceux qui vivent loin des agglomérations urbaines. Or, le liquide sanguin est, à travers la membrane pulmonaire, en relations d’échanges réciproques avec le fluide atmosphérique : les gaz du sang sont les gaz de l’air : ce qui existe dans l’un doit se retrouver dans l’autre. Les savantes recherches de M. A. Gautier ont vérifié cette induction.
D’ailleurs, en ce qui concerne l’oxyde de carbone, l’histoire de ce gaz est liée à l’histoire même de la Physiologie. Il a été l’objet, en 1857, d’une très belle étude de Claude Bernard, de l’une de celles que l’on propose en modèle. Et c’est qu’en effet l’illustre physiologiste a eu ici, sur un champ plus restreint, l’heureuse fortune qui était échue une fois à Lavoisier, réduisant à la chimie les manifestations de la respiration et de la chaleur animale. Il a conduit l’analyse du rôle vital de l’oxyde de carbone jusqu’aux confins du monde physique. C’est là le terme de l’ambition du biologiste, parce que c’est le bout de son rôle.
Nous ne rappellerons pas ici cette démonstration lumineuse du mécanisme de l’empoisonnement par l’oxyde de carbone, mais seulement son résultat. L’action de l’oxyde de carbone se ramène à une question de combinaison chimique avec la matière colorante du sang, l’hémoglobine. Le gaz chasse l’oxygène et le remplace volume à volume. Toute partie du sang ainsi atteinte est annihilée ; elle est perdue pour les combustions organiques, sources de toutes les énergies vitales.
C’est par là que l’oxyde de carbone est un poison redoutable pour l’homme et les animaux qui l’entourent. Il donne lieu à des accidens continuels. Il est l’agent de la mort par le charbon, c’est-à-dire par les émanations des réchauds, des poêles, des fourneaux, des calorifères, des fours à chaux et des foyers d’incendie. À dose trop faible pour tuer, il engendre des désordres morbides, souvent méconnus dans leur cause, qui portent sur tous les appareils de l’économie et particulièrement sur le système nerveux : ce sont les caractères des anémies graves.
Et maintenant, demandons-nous, avec M. A. Gautier, si les faibles proportions qui en existent dans les atmosphères urbaines, — en dehors, bien entendu, des foyers d’émanations directs, — sont réellement malfaisantes.
Il n’est pas douteux que l’action prolongée ou répétée des petites doses n’ait des suites fâcheuses. Les maux de tête, les vomissemens, les vertiges, les accidens d’anémie cérébrale, les névrites sont des symptômes communs chez tous ceux qui s’exposent aux émanations oxycarboniques. Si l’animal respire un air contenant seulement un millième du gaz toxique, la moitié de son sang perd, en une demi-heure, son oxygène, et devient ainsi inutile aux tissus. Avec des doses plus faibles, l’absorption est moindre et cesse bientôt de faire des progrès. Elle est cependant sensible encore avec le mélange au vingt-millième.
Si la ventilation est mauvaise, on a remarqué que l’effet toxique s’aggrave. « Je ne serais pas surpris, écrit M. de Saint-Martin, que la présence de quelques dix-millièmes d’oxyde de carbone suffise à rendre mortelle une atmosphère confinée, pour un homme y passant plusieurs heures endormi. » On connaît l’anémie des cuisiniers, des chauffeurs, des repasseuses, des ouvriers qui travaillent au-dessus d’un fourneau, des petits ménages qui cuisinent sur des poêles de fonte, des cochers qui dorment dans leur voiture sans en enlever la chaufferette, des manœuvres qui déchargent les fours à plâtre, de toute la multitude des personnes qui séjournent dans une chambre à feu mal ventilée.
Il faut distinguer, à tous égards, les doses fortes des doses faibles.
Pour les doses fortes, — et une dose supérieure à 1 p. 1000 est une dose forte, — c’est la loi de Claude Bernard qui prévaut. L’oxyde de carbone s’accumule dans le sang : il arrive à en chasser complètement, totalement et rapidement l’oxygène : il le remplace volume pour volume. La mort est presque foudroyante. Un chien ne résiste pas plus de vingt minutes à l’action de l’air qui contient un centième du gaz toxique.
Avec les doses faibles, il n’en est plus de même. Ou, pour mieux dire, lorsque la quantité et la tension du gaz diminuent par rapport à celles de l’oxygène, il s’établit un équilibre chimique entre eux et l’hémoglobine. C’est là un point qui n’a pas été assez remarqué : l’oxygène peut exercer une influence considérable sur les effets de l’oxyde de carbone, lorsque sa quantité et sa pression augmentent notablement par rapport à l’autre gaz. On avait eu tort de croire que, si l’oxyde de carbone peut chasser du sang l’oxygène, celui-ci est incapable de lui rendre la pareille. Il le peut, s’il est en forte majorité. C’est ce qu’avaient déjà entrevu Donders et Podolynski en 1872, et Claude Bernard lui-même.
L’oxyde de carbone ne reste pas indéfiniment fixé au sang : il disparaît ; il rend la place à l’oxygène ; le malade se rétablit. Les inhalations d’oxygène se justifiaient donc en théorie, dans les cas où la dose toxique était faible et la marche de l’intoxication lente. C’était la méthode thérapeutique universellement préconisée.
C’est ce procédé, renforcé par l’emploi de l’oxygène comprimé, que M. Mosso, le savant physiologiste italien, vient de remettre en lumière. Il a pu rappeler à la vie des animaux, chez lesquels la respiration avait cessé et le cœur s’était arrêté sous l’action de doses faibles. D’autre part, consulté par le ministre des Travaux publics d’Italie, sur les moyens de mettre un terme aux accidens qui frappaient, dans les longs tunnels alpins, les mécaniciens, les chauffeurs et les serre-freins, le savant biologiste a préconisé l’injection de l’oxygène comprimé dans le foyer de la machine pour supprimer entièrement les gaz et la fumée. Les employés des trains, qui, particulièrement sur la ligne des Giovi entre Gênes et Ronco, étaient sujets à des vertiges, des aberrations sensorielles et des syncopes, sont désormais, grâce à ces moyens, à l’abri de tout accident.
- ↑ Les Fumées de Paris. (Revue d’Hygiène, février 1901). — Compte rendu des Séances du Conseil d’Hygiène publique (1er février 1901). — Les Gaz combustibles de l’air (Annales de Physique et de Chimie, janvier 1901).
- ↑ Voyez la Revue du 1er septembre 1898.