# Qualité de l'air dans la ville Volcanique de Goma, Est de la République Démocratique du Congo

Charles Balagizi, Mosange Thérèse

► To cite this version:

Charles Balagizi, Mosange Thérèse. Qualité de l'air dans la ville Volcanique de Goma, Est de la République Démocratique du Congo. U.S. Geological Survey; Volcano Disaster Assistance Program. 2025. hal-05204514

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Submitted on 24 Aug 2025

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Qualité de l'air dans la ville Volcanique de Goma,
Est de la République Démocratique du Congo

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Remerciements

Nous reversions VDAP (Volcano Disaster Assistance Program), la branche de U.S.
Geological Survey (USGS) dédiée à la coopération internationale, pour avoir fourni
l'équipement et la formation ayant permis la réalisation de la présente étude. VDAP fournie
aux Observatoires Volcanologique les technologies nouvellement développées et les appuis
ainsi dans leur mission de surveillance des volcans présentant un danger pour les populations
riveraines. En fournissant aux chercheurs et techniciens de ces observatoires des capacités
pour mieux prévenir les éruptions volcaniques, VDAP les accompagne dans leur mission
d'atténuer considérablement les impacts des risques volcaniques dans leurs régions
respectives. VDAP est cofinancé par l'USGS et le Bureau d'Assistance Humanitaire (BHA)
de l'Agence Américaine pour le Développement International (USAID).

Nous remercions également le Virunga Volcanoes Supersite à travers lequel nous avons pu
accéder gratuitement à des images satellitaires qui ont permis de produire certaines des cartes
reprises dans cet ouvrage, ainsi que des images et données satelitaires pour la surveillance des
volcans Nyiragongo et Nyamulagira. Le Virunga Volcanoes Supersite fait partie du réseau
Geohazards Supersites and Natural Laboratories, GSNL », une initiative du Group on Earth
Observation, GEO. L'objectif du Virunga Volcanoes Supersite est de favoriser les échanges
entre chercheurs, institutions de recherche et universités de la région des Virunga et les
chercheurs et instituts de recherche internationaux, ces échanges visant à améliorer les
capacités des chercheurs et institutions locales, ce qui contribue à réduire les risques
volcaniques dans la ville de Goma et ses environs.
Sigles et abréviations

°C : Degré Celsius

% : Pourcentage

µ : Micro

CIRC : Centre International de Recherche sur le Cancer

CITEPA : Centre interprofessionnel technique d'étude de la pollution atmosphérique

CO₂ : Dioxyde de carbone

O₃ : Ozone

H₂O : Eau

H₂S : Sulfure d'hydrogène

SO₂ : Dioxyde de soufre

CCNUCC : Convention Cadre des Nations Unies sur le Changement Climatique

COV : Composé Organique Volatil

CFC : Chlorofluorocarbone

CH₄ : Méthane

GES : Gaz à Effet de Serre

GIEC : Groupe d'Expert Intergouvernemental sur l'Evolution du Climat

GPS : Geographic Position System

HCl : Chlorure d'hydrogène

HF : Acide fluorhydrique

HAP : Hydrocarbure Aromatiques Polycycles

T₁/₂ : temps de demi-vie

IDMS : Integrated Database Management System

NH₃ : Ammoniac

NO : monoxyde d'azote

OMS : Organisation Mondiale de Santé

OVG : Observatoire Volcanologique de Goma

PM₂.₅ : Particule Metter, particules dont le diamètre sont inférieur à 2,5 micromètres

PM₁₀ : particules dont le diamètre sont inférieur à 10 micromètres

RTNC : Radiotélévision Nationale Congolaise

SF₆ : Hexafluorure de soufre

Km : kilomètre
Résumé

Goma est une ville située à l'Est de la République Démocratique du Congo, dans la province du Nord-Kivu, à la frontière avec le Rwanda. Goma est construit sur la rive nord du lac Kivu et se distingue entre autres par son contexte volcanique unique, la ville est en effet construite au pied du volcan Nyiragongo et à quelque 20 km au Sud-Est du volcan Nyamulagira, les deux volcans les plus actifs d'Afrique. Ces deux volcans sont à systèmes ouverts caractérisés par des émissions continues des gaz et des cendres qui pourraient potentiellement affectés la qualité de l'air, et donc la santé des populations de la ville de Goma et celles des villages voisins. Ces types d'effets des produits volcaniques sur la santé humaine et même environnementale sont négligés dans le contexte de Goma, où les risques volcaniques sont souvent ramenés au seul risque lié aux coulées des laves. Le présent ouvrage présente les résultats d'une étude préliminaire de mesure des gaz dans la ville de Goma entre mars et octobre 2020, et en déduit la qualité de l'air dans cette ville volcanique. Les données préliminaires révèlent des concentrations moyennes de 380 ppm pour le CO2, 0,4 ppm pour le SO2 et 0,14 ppm pour le H2S ; des valeurs ne dépassant pas les limites d'exposition humaine à court et long termes. Par ailleurs, les concentrations maximales enregistrées de l'ordre de 5335,19 ppm pour le CO2, 0,72 ppm pour le SO2 et 1,67 ppm pour le H2S ainsi que leurs variations spatiales et temporelles soulignent la nécessité d'un suivi de la qualité de l'air en temps réel. En effet, une variation de l'activité des volcans Nyiragongo et Nyamulagira et des conditions météorologiques défavorables pourraient conduire à une détérioration soudaine de la qualité de l'air dans la ville et ses environs, un système d'alerte est donc plus qu'une nécessité.
Abstract

Goma is a city located in the eastern Democratic Republic of Congo, in the North Kivu
province along the border with Rwanda. Goma is situated on the northern shore of Lake Kivu
and stands out for its distinctive volcanic environment. The city lies at the base of Mount
Nyiragongo and at approximately 20 kilometers southeast of Mount Nyamulagira, the two
most active volcanoes in Africa. These volcanoes are open systems, meaning they
continuously release into the atmosphere tones of gases and ash that can potentially impact
the air quality and, therefore the health of residents in Goma city and the neighboring
villages. Despite this, the effects of volcanic emissions on human and environmental health
remain overlooked in Goma, where volcanic hazards are primarily associated with lava flows.
This study presents the findings of a preliminary gas measurement campaign conducted in
Goma city between March and October 2020, offering an assessment of the city's air quality.
The initial results reveal average concentrations of 380 ppm for CO2, 0.4 ppm for SO2, and of
0.14 ppm for H2S levels that do not exceed the established short- or long-term exposure limits
for humans. However, the recorded maximum concentrations of 5335.19 ppm for CO2, 0.72
ppm for SO2, and 1.67 ppm for H2S, along with their spatial and temporal variations,
emphasize the urgent need for a real-time air quality monitoring in Goma city. In fact, any
changes in the activities of Nyiragongo or Nyamulagira and unfavorable weather conditions
could cause a rapid decline in air quality, posing serious risks to the city and its surroundings.
Therefore, the implementation of an air quality alert system is essential.
## Liste des figures

<table>
  <tbody>
    <tr>
      <td>Figure 1. Les différentes couches de l'atmosphère (modifié d'après Baird et al., 2016)</td>
      <td>14</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>Figure 2. Composition de l'air (en pourcentage volumique) au-dessus de la mer (modifié d'après Baird et al., 2016; Berner and Berner, 2012)</td>
      <td>15</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>Figure 3. Modèle simple de l'émission, la transmission et la déposition des polluants dans l'atmosphère (Modifié d'après Baird et al., 2016)</td>
      <td>17</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>Figure 4. Voies possibles d'oxydation du dioxyde de souffre en acide sulfurique/sulfate (modifié d'après Bliefert and Perraud, 2008)</td>
      <td>28</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>Figure 5. Evolution de l'espace bâti dans la ville de Goma entre 2005 et 2014 d'après Pech and Lakes (2017)</td>
      <td>34</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>Figure 6. Carte administrative de la ville de Goma et où sont montrés les sites où les mesures de gaz ont été effectuées.</td>
      <td>35</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>Figure 7. Répartition au cours de l'année 2019 des pluies et de la température (valeurs mensuelles) dans la ville de Goma mesurée par une station météo située à l'OVG.</td>
      <td>36</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>Figure 8. Vues spatiales (A) et au sol (B) des panaches de Nyiragongo et Nyamulagira</td>
      <td>42</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>Figure 9. Distribution du panache de SO<sub>2</sub> de l'éruption de Nyamulagira entre le 28 novembre et le 4 décembre 2006 suivie par la NASA (2006).</td>
      <td>43</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>Figure 10. Photos représentatives du MultiGas avec ses différentes parties</td>
      <td>45</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>Figure 11. Installation du MultiGAS sur le tabouret de 2 mètres de hauteurs pour la mesure des gaz dans l'air dans la ville de Goma</td>
      <td>46</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>Figure 12. Bouteilles de gaz étalons pour le calibrage du MultiGas, munies soupape de régulateur de pression</td>
      <td>47</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>Figure 13. Suite d'étapes pour télécharger les données depuis le multiGas à l'aide du logiciel loggernet</td>
      <td>48</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>Figure 14. Variation journalière de la concentration en CO<sub>2</sub>, SO<sub>2</sub>, H<sub>2</sub>S dans la ville de Goma mesurées à la Mosquée/Birere, à Bujovu près de l'usine Tobacco/Congo, au rond-point KIHISI, au marché Alanine, à l'Entrée président et à Kituku.</td>
      <td>53</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>Figure 15. Variation journalière de la concentration en CO<sub>2</sub>, SO<sub>2</sub>, H<sub>2</sub>S dans la ville de Goma mesurées au Quartier Mapendo, Kyeshero, Les Volcan, TMK, marché Kahembe et Camp Katindo.</td>
      <td>55</td>
    </tr>
    <tr>
      <td>Figure 16. Variation journalière de la concentration en CO<sub>2</sub>, SO<sub>2</sub>, H<sub>2</sub>S dans la ville de Goma mesurées à la quartier Katindo II, Station SIMBA, Marché Nyabushongo, quartier Himbi près de l'usine AKILI, Mugunga/Muru, et quartier Lac.</td>
      <td>56</td>
    </tr>
  </tbody>
</table>
Table des matières

<table><tr><td>Remerciements</td><td>1</td></tr><tr><td>Sigles et abréviations</td><td>2</td></tr><tr><td>Résumé</td><td>3</td></tr><tr><td>Abstract</td><td>4</td></tr><tr><td>Chapitre 1 Introduction Générale</td><td>9</td></tr><tr><td>Chapitre 2 Introduction à l'atmosphères et sa pollution</td><td>13</td></tr><tr><td>II.1. Généralités sur l'atmosphère et sa composition</td><td>13</td></tr><tr><td>II.1.1. Composition, propriétés et structure de l'atmosphère</td><td>13</td></tr><tr><td>II.1.2. Composé ubiquitaire</td><td>15</td></tr><tr><td>II.1.3. Temps de mélange et durée de vie</td><td>16</td></tr><tr><td>II.1.4. Emission, transmission et déposition</td><td>16</td></tr><tr><td>II.1.5. Sources naturelles et anthropiques, et puits d'un polluant atmosphérique</td><td>18</td></tr><tr><td>II.2. Polluants de l'air et changement du climat</td><td>21</td></tr><tr><td>II.2.1. Changements observés sur les concentrations atmosphériques de principaux gaz à effet de serre</td><td>21</td></tr><tr><td>II.2.2. Changements observés sur les températures à la surface et les précipitations</td><td>22</td></tr><tr><td>II.2.3. Les impacts du changement climatiques</td><td>23</td></tr><tr><td>II.2.4. Mesure d'atténuation et d'adaptation</td><td>24</td></tr><tr><td>II.3. La qualité de l'air et nuisances dues à certains polluants de l'air</td><td>25</td></tr><tr><td>II.3.1. Le dioxyde de carbone</td><td>25</td></tr><tr><td>II.3.2. Dioxyde de souffre</td><td>26</td></tr><tr><td>II.3.3. Sulfure d'hydrogène (H<sub>2</sub>S)</td><td>29</td></tr><tr><td>Chapitre 3 Matériels et Méthodes</td><td>33</td></tr><tr><td>III.1 Présentation du milieu d'étude</td><td>33</td></tr><tr><td>III.1.1. Aperçu historique</td><td>33</td></tr><tr><td>III.1.2. Situation géographique</td><td>34</td></tr></table>
<table><tr><td>III.1.3. Relief et hydrographie</td><td>35</td></tr><tr><td>III.1.4. Climat et végétation</td><td>36</td></tr><tr><td>III.1.5. Aspect démographique</td><td>37</td></tr><tr><td>III.1.6. Aspect économique</td><td>38</td></tr><tr><td>III.1.7. Aspect socio-culturel</td><td>39</td></tr><tr><td>III.2. Description de l'équipement et travaux de terrain</td><td>44</td></tr><tr><td>III. 3. Méthodes statistiques et outils SIG utilisés</td><td>49</td></tr><tr><td><strong>Chapitre 4 Présentation et Discussion des Résultats</strong></td><td><strong>50</strong></td></tr><tr><td>IV.1 Présentation des résultats</td><td>50</td></tr><tr><td>IV.2. Discussions des résultats</td><td>52</td></tr><tr><td>IV.2.1. Variation temporaire de la concentration en CO<sub>2</sub>, SO<sub>2</sub>, H<sub>2</sub>S</td><td>52</td></tr><tr><td>IV.2.2 Variation spatiale de la concentration en CO<sub>2</sub>, SO<sub>2</sub> et H<sub>2</sub>S</td><td>58</td></tr><tr><td>IV.3. Considérations générales sur la qualité de l'air dans la ville de Goma comme influencée par les volcans actifs et les activités humaines</td><td>66</td></tr><tr><td><strong>Conclusions et perspectives</strong></td><td><strong>69</strong></td></tr><tr><td><strong>Bibliographie</strong></td><td><strong>72</strong></td></tr></table>
# Chapitre 1

## Introduction Générale

Chaque être vivant a le droit de respirer un air qui ne nuise pas à sa santé, c'est-à-dire un air dans lequel les concentrations des substances éventuellement nuisibles pour la santé humaine et pour les autres écosystèmes ne dépassent pas les niveaux des références définis. Les augmentations de concentrations de ces substances proviennent de la contamination de l'environnement par tout agent chimique, physique ou biologique qui modifie les caractéristiques de l'air, qualitatifs et quantitatifs ; et pouvant par conséquent aboutir à sa pollution (World Health Organization, 2006). Ceci a lieu lorsque divers gaz, gouttelettes et particules se retrouvent dans l'atmosphère au-delà de leurs concentrations normales, et y sont introduits par des sources anthropiques ou des phénomènes naturels. Le changement de la composition de l'atmosphère qu'elles induisent impacte ainsi notre environnement (qualité de l'air et des eaux), et par la suite la qualité de la santé, la biodiversité, la forêt et menacent les ressources alimentaires (Arquès, 1998).

L'Organisation Mondiale de la Santé (OMS), estime qu'en 2016, environ 3,7 millions de décès étaient liés à la pollution de l'air, dont environ 58% liés aux cardiopathies ischémiques et d'accidents vasculaires cérébraux, 18% de broncho-pneumopathies chroniques obstructives ou d'infections aigües des voies respiratoires inférieures, tandis que les 6% restants sont imputables au cancer du poumon (OMS, 2021). Autre fois limitée aux villes industrialisées et densément peuplées, la pollution atmosphérique est aujourd'hui un problème ubiquitaire et, n'ayant pas de frontière, représente donc une menace sanitaire insidieuse pour l'ensemble des nations (Borgie, 2014).

Ainsi, la pollution atmosphérique affecte la vie de millions de personnes particulièrement dans les grandes villes industrielles où la circulation des véhicules automobiles est intense. Les émanations et odeurs désagréables, la réduction de la visibilité, les dommages à la faune et à la flore ainsi qu'aux récoltes et aux autres formes de végétation, la dégradation des biens provoquée par la poussière et les gaz corrosifs sont autant de problèmes majeurs qui se posent dans les zones urbaines, industrielles et à leurs environs (Ademe, 1997). Des nombreuses autorités nationales, régionales et municipales doivent ainsi faire face aux revendications croissantes du public qui exige que la pollution atmosphérique soit règlementée et réduite
(Réhouh, 2011).

Selon la loi congolaise portant principes fondamentaux relatifs à la protection de l'environnement, en son article 46, il est stipulé que, « toute personne a droit à un environnement sain et propice à son épanouissement intégral, elle a le devoir de le défendre, par toute voies de droit en action individuelle ou collective ». Et l'article 47 d'ajouter que « toute personne a le droit de respirer un air qui ne nuise pas à sa santé ». Ainsi, en République Démocratique du Congo (RDC), est interdite toute émission dans l'air susceptible d'incommoder la population ou de nuire à l'environnement et à la santé. Un décret délibéré en Conseil des ministres paru dans le journal officiel de juillet 2011 fixe les normes d'émissions dans l'air.

La ville de Goma et ses villages environnants font partie des régions les plus densément peuplées du monde fortement concerné par les risques volcaniques. Un des risques sournois des volcans est liés aux émanations des gaz dont les impacts sur la santé humaine dépendent de la durée de l'exposition et des concentrations des gaz auxquels l'on est exposé (Balagizi et al., 2020, 2016, 2018b; Coppola et al., 2016). Présentement, les volcans Nyiragongo et Nyamulagira sont des systèmes ouverts qui éjectent chaque jour dans l'atmosphère des tonnes de gaz qui impactent silencieusement la santé des personnes et des animaux, détruisent lentement l'environnement et les bâtiments. L'explosion démographique de la ville de Goma qui est passée d'environ 400 000 habitants en 2002 (Mairie de Goma, 2014) à 1.1 million en 2020 (Mairie de Goma, 2020) s'accompagne d'une augmentation de la demande en d'accès à l'eau potable, à l'électricité, et au moyen de transport qui nécessitent l'usage de combustible fossile, et donc à l'augmentation des émissions anthropiques qui pourraient affecter la qualité de l'air de la ville de Goma. Au vu des différentes sources des polluants pouvant potentiellement affectés la qualité de l'air dans la ville de Goma, il nous a paru impérieux de procéder à une évaluation de la concentration des principaux gaz émis par les volcans et les activités humaines dans la ville de Goma. Nous avons ainsi formulé l'hypothèse de notre travail comme suit : « dans la ville de Goma, les activités volcanique et anthropiques conduiraient à une augmentation des polluants généralement émis par ces sources dont le CO2, SO2 et H2S, nuisibles à la santé humaine et l'environnement ».

Dans le but de cerner la problématique de notre étude, nous avons énuméré deux principales questions auxquelles nous pensons répondre d'une façon méthodique, nos principales questions de recherches étaient donc les suivantes :
* Sachant que le CO₂, le H₂S et SO₂ sont émis dans l'atmosphère de la ville de Goma, des activités humaines et volcanique, quel est la qualité de l'air qui en résulte ??

* Dans l'hypothèse que ces gaz diminuent la qualité de l'air dans la ville de Goma, comment pourrait-on éliminer ou réduire au les quantités excédentaires de ces polluants atmosphériques et ramener leurs concentrations à des valeurs limites proposées par l'OMS ou d'autres organes spécialisés ?

Cet ouvrage a donc pour objectifs spécifiques :

- d'évaluer la qualité de l'air dans la ville de Goma à travers la mesure des concentrations de CO₂, H₂S et SO₂ à certains quartiers de la ville de Goma ;

- d'évaluer une quelconque variation temporaire de la concentration de ces gaz ;

- d'évaluer une quelconque variation spatiale de la concentration de ces gaz

- de proposer des mesures de ramener l'air à des concentrations acceptables si celles-ci étaient hors normes, ou dans le cas contraire ; proposer des mesures pour garder à un air de bonne qualité surtout pour la santé humaine

Le choix de ce sujet a été motivé par le fait que les gaz volcaniques sont la menace la plus permanente pour la population dans la ville de Goma et ses environs car ces gaz sont émis par le volcan, non seulement durant la période éruptive conventionnelle mais également pendant la période « calme » pour des volcans à système ouvert. Notons aussi qu'avec les activités anthropiques, la population est exposée à des gaz qui proviennent des rejets des déchets dans les égouts, émissions des combustibles fossiles, les industries, ...

L'intérêt de cet ouvrage est qu'il évaluera pour la première fois la qualité de l'air dans la ville de Goma. Nos résultats serviront donc de référence pour toute étude ultérieure, mais également elle constituera une référence pour l'autorité de régulation de la qualité de l'air dans la ville de Goma et ses environs ; et servira enfin de réveiller la conscience des individus qui polluent l'environnement.

Hormis l'introduction et la conclusion, ce présent ouvrage est subdivisé en trois chapitres :

* le premier chapitre traitera sur l'introduction générale à l'atmosphère et ses polluants : ici nous parlerons en détail de l'atmosphère et de ces polluants (CO₂, SO₂, H₂S), leurs origines, transport, dépôt, et durée de vie dans l'atmosphère de leurs impacts sur l'environnement et de mesure d'atténuation ;

* le deuxième chapitre traitera sur la présentation du milieu d'étude, matériels et méthodes utilisés : il s'agit de milieu dans laquelle nous avons effectué notre recherche, et de méthode que nous avons utilisé enfin d'aboutir à ces résultats ;
* le troisième chapitre traitera sur la discussion des résultats : nous parlerons des résultats obtenus après notre recherche, et proposer de mesure d'atténuation et d'adaptation.
# Chapitre 2.

## Introduction à l'atmosphères et sa pollution

### II.1. Généralités sur l'atmosphère et sa composition

#### II.1.1. Composition, propriétés et structure de l'atmosphère

L'atmosphère est une enveloppe gazeuse d'environ 1 000 km d'épaisseur entourant la terre, constituée par une série de couches concentriques de densité décroissante de la surface de la terre à sa limite supérieure (Figure 1). Parmi ces couches on distingue la troposphère ; qui constitue la partie la plus dense et qui est comprise en moyenne entre 0 et 10 km d'altitude (en raison de la rotation de la terre, son épaisseur est variable selon la latitude : environ 18 km au-dessus de l'équateur et environ 7 km au-dessus des pôles). A la limite supérieure de la troposphère existe une zone appelée tropopause, qui constitue la transition avec la couche voisine : la stratosphère. Cette dernière atteint une altitude d'environ 50 km. Des couches supérieures ont été définies : mésosphères, thermosphère, ionosphère, magnétosphère. Les problématiques atmosphériques identifiées à ce jour (pollution photochimique, destruction de la couche d'ozone stratosphérique, pollution particulaire, effet de serre, acidification des précipitations, etc.) sont localisés dans la troposphère et la stratosphère (Rasool and Schneider, 1971).

L'atmosphère, l'enveloppe fine et fragile d'air autour de la terre, est constituée de différents composés chimiques dont les prédominants sont l'azote (78%), l'oxygène (21%), et l'argon (0,9%) (Figure 2). Ces gaz, chimiquement stables, ont des durées de vie très longues aux vues des destructions chimiques et sont par conséquent bien mélangés dans l'atmosphère. Quoi que minoritaires, les composés tels que la vapeur d'eau ($H_2O$), le gaz carbonique ($CO_2$), l'ozone ($O_3$), le méthane ($CH_4$), les hydrocarbures non méthaniques, les diverses espèces azotées et les Composés Organiques Volatils (COV) y jouent un rôle important. A titre illustratif, ils influent sur la transmission des rayonnements solaires et terrestres dans l'atmosphère et par conséquent interviennent dans le système climatique de la terre (Derwent and Eggleton, 1981).

L'air n'est jamais propre ou pur, dans le sens où il ne contiendrait que de l'azote, de l'oxygène, du gaz carbonique, de l'eau et des gaz rares comme repris à la figure 2. Déjà avant
l'existence des hommes, l'atmosphère contenait des composés que nous décrivons aujourd'hui comme des polluants de l'air. Des tels polluants naturels provenaient par exemple de l'activité volcanique et de la végétation ou résulteraient des feux de forêt.

Actuellement, certains des constituants subissent des augmentations importantes de concentration générées par diverses activités humaines. Les constituants mineurs sont en concentrations infimes, mais leur rôle dans l'environnement terrestre est considérable, car :

* Ils influent sur le bilan radiatif de la terre (cas des gaz à effet de serre, des aérosols);

* Ils influent sur la qualité de l'air et des précipitations;

* Ils peuvent constituer des composés toxiques, aussi bien pour le monde animal et l'espèce humaine que pour la végétation.

<figure><img src="image_3.png" /><figcaption>**Figure 1.** Les différentes couches de l'atmosphère (modifié d'après Baird et al., 2016)</figcaption></figure>

La composition de l'atmosphère n'est pas la même en tous les points ni au cours du temps, elle peut dépendre de nombreux facteurs, entre autres :
* de l'altitude (exemple : la répartition verticale des chlorofluorocarbures, CFC)

* de la période prise en compte au cours d'une journée (exemple : les variations de la teneur volumique en ozone ou de CO₂ au cours d'une journée en un point donnée)

* du domaine concerné (exemple : la mer par rapport au continent, la ville par rapport à la campagne)

<figure><img src="image_4.png" /><figcaption>Figure 2. Composition de l'air (en pourcentage volumique) au-dessus de la mer (modifié d'après Baird et al., 2016; Berner and Berner, 2012)</figcaption></figure>

## II.1.2. Composé ubiquitaire

Quelques composés mineurs sont présents en tout lieu sur la terre, en faibles concentrations ; ils sont repartis partout sur le globe. Des tels composés sont dits ubiquitaires. Ils ont une concentration de base : il s'agit de leur concentration dans la zone à air pure. Des composés peuvent être considérés comme ubiquitaires seulement s'ils sont émis dans l'environnement en quantités suffisamment importantes ou s'ils sont formés à partir d'autres substances en quantités appréciables. Une émission mondiale de 50 000 tonnes par an (t/a) d'une substance est suffisante s'ils peuvent se répartir dans l'atmosphère. C'est pourquoi, en règle générale, ces composés ubiquitaires sont fortement persistants : ils ne sont que lentement détruits dans l'atmosphère. De plus, il est nécessaire que ces composés soient peu solubles dans l'eau, sinon ils seraient trop rapidement éloignés de l'atmosphère par les précipitations (Baird et al., 2016; Behra, 2013; Berner and Berner, 1996).
### II.1.3. Temps de mélange et durée de vie

Par temps de mélange ou temps d'homogénéisation, on doit comprendre la période qui s'écoule jusqu'à ce qu'une substance soit distribuée d'une manière régulière dans une région déterminée de l'atmosphère. Pour un composé mineur qui n'est pas décomposé, ou qui ne l'est que lentement, par intermédiaire de réactions chimiques dans l'atmosphère, il se passe un à deux mois avant qu'il ne soit mélangé de façon homogène dans un des hémisphères de la Terre ; on parle de temps de mélange hémisphérique. Pour qu'une substance se répartisse au-dessus de l'ensemble de la terre (ce qui correspond au temps de mélange interhémisphérique) ; cela dure bien plus longtemps, soit d'un à deux ans.

La durée de vie, temps de mélange, ainsi que la répartition des polluants sur la terre sont de paramètres très liés les uns aux autres. Quand la durée de vie atteint plusieurs années, soit une valeur plus élevée que le temps de mélange interhémisphérique, alors une répartition presque homogène de composé dans l'ensemble de l'atmosphère est possible. Un exemple typique est le méthane, $CH_4$, avec son temps de vie de 4 ans. Lorsque la durée de vie d'un composé dans l'atmosphère se compte en jours ou en heures, sa teneur volumique est déterminée exclusivement par des mécanismes de productions et des destructions locales ainsi que par des faits météorologiques. De plus, les concentrations varient considérablement dans le temps et dans l'espace (Baird et al., 2016; Berner and Berner, 2012).

### II.1.4. Emission, transmission et déposition

Le transport des polluants de l'air est décrit par trois éléments fondamentaux : une source, d'où provient le polluant, l'atmosphère dans laquelle le composé émis sous forme de gaz, d'aérosols ou des particules solides, atteints un récepteur. On dénomme les processus qui ont ainsi lieu : émission, transmission et dépôt.
<figure><img src="image_5.png" /><figcaption>**Figure 3.** Modèle simple de l'émission, la transmission et la déposition des polluants dans l'atmosphère (Modifié d'après Baird et al., 2016)</figcaption></figure>

Dans cet enchaînement d'ordre général le mot émission signifie la conversion ou la libération dans l'atmosphère ouverte des polluants de l'air tels que par exemple les poussières, les composés métalliques, le dioxyde de souffre, le monoxyde de carbone, ou les oxydes d'azote à partir des sources d'émission, par exemple les plantes, les volcans, les moteurs à combustion ou les cheminées. La transmission décrit tous les processus, au cours desquels la position des polluants de l'air dans l'atmosphère et leur répartition varient sous l'influence de phénomènes d'agitation ou suite à d'autres effets physiques ou chimiques. Parfois à la place du terme transmission, on dit transfert, propagation ou partition. Enfin, par le terme déposition, on exprime le fait que les polluants ou les produits issus de leur transformation atteignent un autre compartiment de l'environnement. La déposition, on dirait l'émission par rapport au récepteur peut avoir lieu dans toutes les parties de la biosphère, par exemple en direction du sol, de l'eau ou des plantes. L'effet final concerne avant tout les êtres vivants, l'être humain inclus.

Les composés impliqués dans la pollution atmosphérique appartiennent à deux origines : les polluants primaires et secondaires. Ils sont primaires quand il s'agit des composés émis directement par les sources, le cas notamment de SO₂ (émis à partir de la combustion des combustibles soufrés comme le fioul ou la plupart de charbon), de NO (principalement dû aux moteurs à explosion), des hydrocarbures (évaporation des réservoirs, imbrûlés et les solvants), des suies et des fumées (foyers fixes, particules issues des moteurs diesel), les hydrocarbures aromatiques polycycliques (combustion de matière organique). Dans l'atmosphère, les polluants primaires subissent des nombreuses transformations chimiques et donnent naissances à des nouveaux composés, appelés polluants secondaires comme l'acide nitrique, l'acide sulfurique ou certains aldéhydes (exemple : le formol, la vanilline).
Des composés à durée de vie suffisamment élevée peuvent être transportés dans l'atmosphère sans subir de transformations ; avant qu'ils ne se déposent à la surface de la terre très loin de leur source d'émission. Pendant le transport, divers processus peuvent avoir lieu : (1) des composés peuvent diffuser vers d'autres couches ; (2) ils peuvent atteindre la surface de la terre sans le concours de la pluie, de la neige et (3) d'autres précipitations avec leur aide. On parle alors respectivement soit de la déposition sèche, soit de la déposition humide. Les composés peuvent enfin se déplacer sous forme d'aérosols ou être associés à des aérosols. La décomposition d'un composé déterminé est donc soumise à des nombreuses influences, à côté du temps de vie moyen, d'autres paramètres jouent un rôle, comme (Berner and Berner, 2012):

* la hauteur de l'introduction de cette substance dans l'atmosphère ;

* les conditions météorologiques dans la zone de dépôt prise en compte (par exemple effets du vent, activité pluviale) ;

* la taille et par conséquent la mobilité de la particule qui contient le composé ;

* les propriétés de la surface, sur laquelle le composé est déposé.

## II.1.5. Sources naturelles et anthropiques, et puits d'un polluant atmosphérique

Sous le terme de source, on entend une partie de l'environnement à partir de laquelle une substance est émise. On distingue généralement les sources naturelles et les sources anthropiques. Les volcans appartiennent aux sources d'émission naturelle. Ainsi, le volcanisme introduit des poussières et des gaz dans l'atmosphère, parfois jusque dans la stratosphère et en change la composition. De même les animaux et les plantes, sont à l'origine de l'émission dans l'atmosphère de composés comme le dioxyde de carbone, ou le méthane d'une manière naturelle. D'autre part, les combustions incomplètes du bois, du fioul, du gaz et du charbon en particulier dans les véhicules automobiles, les procédés industriels, les hauts fourneaux, grillage de minerais soufrés, les papèteries, briqueteries, traitement de cadavres animaux, fumiers animaux, sont des sources anthropogéniques.

Un puits est un domaine de l'environnement, d'où une substance est enlevée par des « processus de captation ». Parfois, par exemple en relation avec des gaz à effet de serre, on entend par le terme de puits, un processus, une activité ou un mécanisme, par lequel une substance est enlevée d'une partie de l'environnement (Tableau 1). Dans un puits, un composé peut être :
* adsorbé par exemple un gaz ou un liquide sur une poussière ;

* absorbé, par exemple le CO₂ dans les fleuves, les lacs ou dans les océans ;

* déposé, par exemple sur les sédiments du fleuve ;

* biologiquement décomposé, par exemple l'absorption de CO₂, ou H₂S par les plantes ;

* décomposé par des réactions chimiques, par exemple la transformation des hydrocarbures chlorofluorés en CO₂, HCl et HF.

On dit des composés gazeux que ce sont des gaz de puits quand ils peuvent être enlevés de l'atmosphère par des processus naturels, repris dans le tableau ci-dessous :

<table><caption>**Tableau 1.** Exemple de gaz depuis de la stratosphère</caption><thead><tr><td>Gaz de puis</td><td>peut provenir</td></tr></thead><tbody><tr><td>H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub></td><td>SO<sub>2</sub></td></tr><tr><td>HNO<sub>3</sub></td><td>NO,NO<sub>2</sub></td></tr><tr><td>HCl</td><td>Cl, ClO</td></tr><tr><td>HF</td><td>CFC<sup>a</sup> (par ex. CCl<sub>3</sub>F, CCl<sub>2</sub>F<sub>2</sub></td></tr><tr><td>H<sub>2</sub>O<sub>2</sub></td><td>H,OH,HO<sub>2</sub></td></tr></tbody></table>

Les gaz de puits sont en général solubles dans l'eau, ils peuvent donc être entraînés hors de la troposphère par les précipitations et être ainsi déposés sur les sols. Les données quantitatives des sources et des puits, telles qu'elles sont mentionnées ne constituent que des estimations souvent très grossières qui en général sont entachées de grandes incertitudes. On ne peut donner des valeurs proches de la réalité que pour des sources qu'on peut déterminer à travers leurs émissions lors d'une production industrielle.

<table><caption>**Tableau 2.** Les principaux composés atmosphériques et leurs sources d'émission (modifié d'après Baird et al., 2016; Behra, 2013; Berner and Berner, 2012)</caption><thead><tr><td>Composés</td><td>Principales sources d'émissions : anthropique</td><td>Principales sources d'émissions d'origine naturel</td></tr></thead><tbody><tr><td>CO</td><td>Combustions (combustibles fossiles ou autres)</td><td>Le CO est produit par oxygénation du méthane dans l'atmosphère et photodissociation du carbone.</td></tr></tbody></table>

<footnote>a Hydrocarbures chlorofluorés</footnote>
<table><tr><td></td><td></td><td>les océans, feux de prairie, les volcans, les gaz de marais et les orages.</td></tr><tr><td>CO<sub>2</sub></td><td>Combustions</td><td>Respiration des organismes vivants (respiration de l'homme et des animaux), par la photosynthèse, le volcan</td></tr><tr><td>CH<sub>4</sub></td><td>Agriculture (fermentation entérique et des déjections animales), industries manufacturière</td><td>Les zones marécageuses, termites, océans gisement de gaz naturel et de pétrole, pergélisols</td></tr><tr><td>Composés organiques volatils non méthaniques</td><td>Échappement de véhicules automobiles, carburants, industrie manufacturière. Produit d'usage courant (colles, cires, vernis, désodorisants, peintures, etc.)</td><td>Les zones boisées, forêts</td></tr><tr><td>Hydrocarbures aromatiques polycycliques</td><td>Combustions combustibles fossiles et autres, chauffage au bois, transports</td><td>Les feux des forêts</td></tr><tr><td>NO, NO<sub>2</sub></td><td>Combustions combustibles fossiles, de biomasse. Décharges électriques dans la troposphère, émissions par les sols</td><td>Feux de forêt, processus anaérobies, sols, orage, éruptions volcaniques</td></tr><tr><td>N<sub>2</sub>O</td><td>Industrie et agriculture, Dégradation d'engrains de synthèse. Combustion des produits pétroliers et du charbon</td><td>Dénitrification bactérienne dans les sols, océans</td></tr><tr><td>NH<sub>3</sub></td><td>Transport routiers, industrie manufacturière</td><td>Sols couverts des végétations naturelles, océans, déjections des animaux</td></tr><tr><td>SO<sub>2</sub></td><td>Combustibles fossiles contenant du souffre (installation thermiques, raffineries, etc.,</td><td>Oxydation de SO<sub>2</sub>, le volcan</td></tr><tr><td>H<sub>2</sub>S</td><td>Raffinage du pétrole, papeterie, cokerie, fermentation anaérobie, volcans</td><td>Le sulfure d'hydrogène est naturellement présent dans le pétrole, le gaz naturel, les gaz volcaniques et les sources chaudes</td></tr><tr><td>HCl, Cl<sub>2</sub></td><td>Installations industrielles productrices ou utilisatrices de chlore (décapage d'acier, blanchissement des pâtes à papier, etc.), incinération ordures ménagères, pollution photochimique.</td><td>Volcan, sources chaudes, dégradation de CH<sub>3</sub>Cl</td></tr><tr><td>Polychlorobiphényles</td><td>Industrie (utilisés en tant que liquide de refroidissement ou isolants dans toutes sortes s'appareils électriques, dans les lubrifiants, les liquides hydrauliques, les plastiques, le bitume, les encre et les peintures).</td><td></td></tr></table>
<table><tr><td>Hydrocarbures chlorofluorés</td><td>Climatisation, réfrigération, utilisation des solvants.</td><td></td></tr><tr><td>HF</td><td>Industrie élaboration de l'uranium et de l'aluminium, production d'acide phosphorique et d'engrais phosphatés, production d'hydrocarbures fluorés.</td><td>Volcan et sources chaudes</td></tr><tr><td>Métaux lourds (Cu, Pb,)</td><td>Industries, incinération des déchets, ...</td><td>Gisements des métaux lourds</td></tr><tr><td>Particules</td><td>Agricultures/sylvicultures (dont labours). Industrie manufacturière (chantiers, carrières), combustion du bois, de charbon et du fioul, transport routier, transformation d'énergie ; érosion éolienne, éruptions volcaniques</td><td>Eruptions volcaniques, activités sismiques, activités géothermique, érosions éoliennes des sols, les embruns marins</td></tr></table>

## II.2. Polluants de l'air et changement du climat

Le réchauffement climatique est un phénomène global de transformation du climat caractérisé par une augmentation générale de la température moyenne et qui modifie durablement les équilibres météorologiques et les écosystèmes. Lorsque l'on parle du réchauffement climatique aujourd'hui, il s'agit du phénomène d'augmentation des températures qui s'est produit sur terre depuis 100 à 150 ans. Depuis le début de la révolution industrielle, les températures moyennes sur terre ont en effet augmenté plus ou moins régulièrement. En 2016, la température moyenne sur la planète terre était environ 1 à 1.5 degrés au-dessus des températures moyennes de l'ère préindustrielle, et donc avant 1850 (GIEC, 2008; Parry et al., 2007).

### II.2.1. Changements observés sur les concentrations atmosphériques de principaux gaz à effet de serre

Depuis l'époque préindustrielle, les concentrations atmosphériques de gaz à effet de serre ont augmenté en raison des activités humaines. Ils ont atteint leurs niveaux les plus hauts jamais enregistrés au cours des années 1990, et, pour la plupart, continuent d'augmenter. De 1750 à 2000, les concentrations atmosphériques de CO₂ ont augmenté de 31
± 4%, essentiellement en raison de la combustion de combustibles fossiles, de l'utilisation des terres et des changements d'affectation des terres. Au cours du XIXe et d'une grande partie du XXe siècle, la biosphère terrestre a été une source nette de CO₂ atmosphérique, mais est devenue un puits net avant la fin du XXe siècle pour plusieurs raisons : par exemple, des changements de l'affectation des terres et des méthodes de gestion des terres, l'augmentation des dépôts azotés d'origine anthropique et l'augmentation des concentrations atmosphériques de CO₂ et peut-être du réchauffement climatique. La concentration atmosphérique de CH₄ a augmenté de 151 ± 25% entre 1750 et 2000, essentiellement en raison des émissions dues à l'utilisation de combustibles fossiles, de l'élevage, de la riziculture et des décharges.

## II.2.2. Changements observés sur les températures à la surface et les précipitations

Dans le contexte du GIEC (Groupe d'Expert Intergouvernemental sur l'Evolution du Climat), on entend par changement climatique tout changement climatique dans le temps, dû à la variabilité naturelle ou résultant des activités humaines. Cette interprétation diffère de celle de la CCNUCC (Convention-cadre des Nations-Unies sur le Changement Climatique), pour laquelle des changements climatiques désignent un changement climatique attribuable directement ou indirectement aux activités humaines qui modifient la composition de l'atmosphère mondiale et qui vient s'ajouter à la variabilité climatique naturelle observée sur des échelles de temps comparables.

Au cours du XXe siècle, les précipitations ont augmenté de 5 à 10% sur la plupart des moyennes en hautes latitudes des continents de l'hémisphère Nord, mais, à l'opposé, il est probable que les pluies ont diminué de 3% (GIEC, 2008) en moyenne sur une grande partie des zones terrestres subtropicales. L'élévation de la température moyenne mondiale à la surface entraînera très probablement des variations des précipitations et de l'humidité atmosphérique en raison de la modification de la circulation atmosphérique, d'un cycle hydrologique plus actif, et d'une augmentation de la capacité de rétention d'eau de l'atmosphère. Pendant la deuxième moitié du XXe siècle, la fréquence des fortes précipitations (50 mm en 24 heures) aux moyennes et hautes latitudes de l'hémisphère Nord a augmenté de 2 à 4% (GIEC, 2008). Des augmentations à long terme relativement faibles ont été observées au cours du XXe siècle dans les zones terrestres affectées par des sécheresses ou des inondations importantes, mais dans nombre de régions, une variabilité climatique inter-décennale et multi-décennale caractérise les changements, sans qu'aucune tendance importante ne soit évidente.
II.2.3. Les impacts du changement climatiques

L'augmentation des gaz à effet de serre dans l'atmosphère a déjà provoqué des modifications mesurables du climat. On en observe déjà les impacts, avec des événements qui se produisent à une vitesse et ampleur plus élevées que prévues (Maunder, 1992). Les changements climatiques affectent de différentes façons l'environnement, la planète et les humains qui l'habitent. Voici un aperçu de ce qui est déjà observé, ainsi que les prévisions relatives aux changements climatiques :

❖ **Eau** : Les changements climatiques sont responsables de la fonte des glaces, dont le rythme s'est accéléré depuis les 15 dernières années. La fonte massive des glaces augmente la masse d'eau, occasionnant une élévation du niveau de la mer. Les élévations prévues sont de 9 à 88 cm entre 1990 et 2100. Cette situation aura des conséquences néfastes sur les basses terres côtières où vit une très grande partie de la population mondiale. Déjà, en 2008, les désastres reliés au climat auraient causé le déplacement de 20 millions de personnes. De plus, les ressources en eau potable seront affectées. Par exemple, l'augmentation des températures pourraient occasionner une baisse considérable du niveau d'eau des Grands Lacs, en raison d'une plus grande évaporation.

❖ **Précipitation, sécheresse et climat extrême** : Les changements climatiques bouleversent déjà la répartition des précipitations. Ces bouleversements sont accompagnés d'une augmentation de la fréquence et de l'intensité des événements climatiques extrêmes : sécheresses, inondations, canicules, pluies fortes et abondantes, tornades... Ces événements climatiques, souvent à l'origine de catastrophes, pourraient se produire plus fréquemment dans le futur (GIEC, 2007).

❖ **Santé** : La plupart des scientifiques reconnaissent maintenant que les changements climatiques auront de graves conséquences sur la santé humaine. Plusieurs impacts sur la santé ont été identifiés, dont l'augmentation des maladies respiratoires comme l'asthme, des cancers de la peau, des malaises et des mortalités liées à des chaleurs intenses (GIEC, 2007). En 2016, on estimait à 4,2 millions le nombre des décès prématurés causés dans le monde par pollution ambiante de l'air extérieur (OMS, 2018)
* **Biodiversité** : Les changements climatiques influent directement sur les fonctions des organismes individuels (croissance et comportement, etc.), modifient les populations (effectifs et structure par âges, etc.), et influent sur la structure et la fonction des écosystèmes (décomposition, cycle des substances nutritives, débits d'eau, composition et interactions des espèces, etc.) et sur la répartition des écosystèmes dans les paysages; et indirectement, par le biais, par exemple, des modifications des régimes de perturbations. (GIEC, 2008).

### II.2.4. Mesure d'atténuation et d'adaptation

D'après l'Organisation Mondiale de la Sante, la santé est un état de complet de bien-être physique, moral et social, et ne consiste pas seulement en une absence de maladie ou d'infirmité. Cela signifie en fait, que, dans l'étude des problèmes de pollution atmosphérique, il faut tenir compte à la fois de la santé, au sens habituel de ce mot, et de la qualité de la vie. Ainsi, on considère qu'air pollué est celui dont la concentration de l'un de ses constituants est assez élevée pour menacer la santé de l'homme ou des animaux ou pour nuire à la qualité de vie par le dépôt de poussières et de saletés, l'émission d'odeurs désagréables, la réduction de l'ensoleillement, etc. La pollution de l'air touche un bien plus grand nombre de personnes sous forme d'une forte réduction de la qualité de vie que sous forme de mauvaise santé et, dans bien des parties du monde, l'état actuel de l'opinion est tel qu'on réclame l'application immédiate de remèdes, qu'il s'agisse de qualité de vie ou de santé. On dit que la pollution de l'air réduit la qualité de vie lorsqu'elle rend celle-ci moins agréable, mais sans porter atteinte à la santé, au sens médical du mot.

Comme solution au changement climatique, il y a deux approches complémentaires : atténuation et adaptation. Il est crucial de s'attaquer aux causes du changement climatique en maîtrisant les émissions nettes de Gaz à Effet de Serre (GES), c'est ce qu'on appelle l'atténuation. Cependant, compte tenu de l'inertie climatique et de la grande durée de vie des GES accumulés dans l'atmosphère, l'augmentation des températures d'ici à la fin du siècle est inévitable et toutes les régions du monde sont concernées. L'adaptation au changement climatique est donc nécessaire pour en limiter les conséquences sur les activités socio-économiques et sur la nature. Cette adaptation a pour objectifs d'anticiper les impacts du changement climatique, de limiter leurs dégâts éventuels en intervenant sur les facteurs qui contrôlent leur ampleur (par exemple, l'urbanisation des zones à risques) et de profiter des
opportunités potentielles.

## II.3. La qualité de l'air et nuisances dues à certains polluants de l'air

En règle générale, les individus passent une grande partie de leur temps à l'intérieur des locaux divers (locaux d'habitation, de travail ou destinés à recevoir le public) et des moyens de transport, où ils sont exposés à divers polluants. A la différence de pollution de l'air extérieur, plus médiatisée et faisant l'objet de réglementation, celle de l'air intérieur est restée méconnu jusqu'à présent. Que ce soit à l'intérieur ou à l'extérieur des locaux, les polluants de l'air ont un effet sur la santé de l'homme et de l'homme et des animaux, ces effets étant dépendants de la concentration du polluant et du temps d'exposition. Les caractéristiques ainsi que les effets des gaz qui font l'objet du présent ouvrage sont présentés dans les points suivants :

### II.3.1. Le dioxyde de carbone

#### a. Caractéristiques

Le dioxyde de carbone, plus communément appelé sous la formule moléculaire CO₂ (pour un atome de carbone et deux atomes d'oxygène), est un gaz sans couleur ni odeur. Il appartient au cycle de carbone sur la planète et s'avère à cet égard un élément crucial de ce cycle. Il est effectivement l'un des gaz les plus prépondérants dans l'atmosphère et participe activement à la respiration des êtres vivants et la photosynthèse des plantes. Ainsi, l'être vivant transforme l'oxygène en CO₂, tandis que les plantes transforment le CO₂ en oxygène. Cet équilibre permet de préserver les écosystèmes et de permettre tant aux plantes qu'aux espèces animales et végétales de vivre (Berner and Berner, 1996).

#### b. Sources majeures

Depuis près de 150 ans, la quantité de CO₂ dans l'atmosphère a décuplé : 180 ppm en 1850, nous sommes passés à près de 400 ppm en 2016 (Seinfeld, 2016, 2016). C'est-à-dire qu'en moins de deux siècles, l'émission de CO₂ a plus que doublé. L'utilisation des énergies fossiles est la première responsable de cette hausse. Elle représente à elle seule, près de 70% de l'émission de ce gaz à effet de serre. Avec le développement automobile, opéré dès les années 20 du siècle dernier et succédant au boom carbonique de la révolution industrielle,
l'homme a drastiquement augmenté sa consommation d'énergies fossiles.

De même, l'homme participe indirectement à la hausse de ces émissions de gaz à effet de
serre par la déforestation par exemple. Le fait qu'il y ait moins d'arbres signifie logiquement
moins de photosynthèse, et donc moins de traitement de CO2. Déforestation et bétonisation
sont cocktail explosif pour le traitement de ce gaz dans l'atmosphère : avec une prévision de
la disparition de 92% des forêts qui avait était estimé pour l'année en cours, la terre aura de
plus en plus de mal à indiquer la surabondance du gaz à effet de serre dans l'atmosphère. Ces
deux causes, l'une directe et l'autre indirecte, influent considérablement sur le
développement de l'effet de serre dans l'atmosphère.

c. Puits de carbone

Au sens large, un puits de carbone ou puits de CO2 est un réservoir (naturel ou artificiel) qui
absorbe du carbone en circulation dans la biosphère. Ce carbone est alors piégé dans de la
matière vivante puis par la suite plus ou moins durablement séquestré dans de la matière
organique morte ou dans une roche « biogénique » en contribuant à diminuer la quantité du
CO2 atmosphérique, les puits de carbone influent sur le climat planétaire et donc sur toutes
les composantes de l'environnement qui dépendent du climat. Jusqu'à la fin du carbonifère,
les principaux puits étaient les processus biologiques de production de charbon, pétrole, gaz
naturels, hydrates de méthane, et roches calcaires ; aujourd'hui, ce sont les océans, les sols
(humus), et la flore (forêt, tourbière, prairies). La séquestration du carbone (ou piégeage, ou
emprisonnement du carbone) désigne les processus extrayant le carbone ou le CO2 de
l'atmosphère terrestre et le stockant dans un puits carbone. Les effets sur la santé de
l'exposition humaine au gaz carbonique sont repris dans le tableau 4.

II.3.2. Dioxyde de souffre

C'est un gaz sans couleur et ininflammable avec une odeur pénétrante qui irrite les yeux et les
voies respiratoires. Il réagit sur la surface d'une variété de particules en suspension solides, il
est soluble dans l'eau et peut être oxydé dans les goulettes d'eau portées par le vent. Le
dioxyde de souffre est principalement issus de la combustion de combustibles fossiles
(charbons, fuel,...), au cours de laquelle les impuretés soufrées contenus dans les
combustibles sont oxydées par l'oxyde de l'air O2 en dioxyde de souffre SO2. Ce polluant
gazeux est ainsi rejeté par de multiples petites sources (installations de chauffage domestique,
véhicules à moteur diesel, ...) et par des sources ponctuelles plus importantes (centrales de
production électrique ou de vapeur, chaufferies urbaines, ...). Certains procédés industriels produisent également des effluents soufrés (production d'acide sulfurique, raffinage de pétrole, métallurgie des métaux non ferreux, etc.). La combustion du charbon est la plus grande source synthétique de dioxyde de soufre représentant environ 50% des émissions globales annuelles, avec la brûlure de pétrole représentant 25-30% en plus. Les volcans sont la source naturelle la plus commune de dioxyde de souffre.

Le dioxyde de souffre se transforme en acide sulfurique au contact de l'humidité de l'air et participe au phénomène des pluies acides.

### a. Pluies acides

Les processus les plus importants d'autoépuration de l'atmosphère commencent avec les pluies et autres précipitations, par lesquelles tous les composés solubles dans l'eau sont de nouveau transportés sur la Terre. Plus la précipitation est constituée de gouttes fines, plus elle entraîne de polluant. Le lessivage peut avoir lieu de deux manières différentes : les composés peuvent être entraînés sous forme de dépôts humides par les gouttes de pluie (en anglais = wash out) : ils sont alors absorbés par l'eau de pluie comme dans le cas d'un lavage de gaz. Les polluants peuvent aussi être transportés par la pluie, adsorbés sur des particules qui ont agi comme des germes de condensation vis-à-vis des gouttes d'eau dans les nuages (en anglais = rain out).

En ce qui concerne le SO₂, sa vitesse de disparition de l'atmosphère est en moyenne de 10 % par heure. La plus grande quantité est enlevée de l'atmosphère en une heure, par la pluie ou par les chutes de neige, et le brouillard. Une pluie « propre » qui ne contient pour l'essentiel que du CO₂ comme gaz susceptible de changer la valeur du pH, devrait avoir une valeur de pH comprise entre 5 et 5,6 (Berner and Berner, 2012).

<table><caption>**Tableau 3.** Comparaison entre les dépôts de composés soufrés, azotés et chlorés par les précipitations</caption><thead><tr><td>Composé inorganiques</td><td>Contribution à l'acidité des précipitations en pourcentage (%)</td></tr></thead><tbody><tr><td>SO₂ (→ H₂SO₄)</td><td>83</td></tr><tr><td>NO, NO₂ (→ HNO₃)</td><td>12</td></tr><tr><td>HCl</td><td>5</td></tr></tbody></table>
b. Réactions d'oxydation

L'acide sulfurique et les sulfates présents dans l'atmosphère proviennent essentiellement des émissions de SO₂. La manière dont cette oxydation peut se produire est décrite sur la figure ci-dessous.

<figure><img src="image_6.png" /><figcaption>Figure 4. Voies possibles d'oxydation du dioxyde de souffre en acide sulfurique/sulfate (modifié d'après Bliefert and Perraud, 2008)</figcaption></figure>

Sur la partie droite grisée de la figure 4, sont décrites des réactions homogènes possibles ayant lieu ainsi dans une même phase (ici en phase aqueuse) ; sur la moitié gauche sont décrites des réactions hétérogènes possibles, qui ont lieu à la frontière de la phase gazeuse et de la phase aqueuse. La transformation de SO₂ en sulfate peut être atteinte par plusieurs voies. Elle peut par exemple être initiée par une réaction en phase gazeuse avec des radicaux OH ou des radicaux HO₂ ou par oxydation de SO₂ dissous dans la phase liquide. En particulier le peroxyde d'hydrogène, H₂O₂, joue probablement un rôle prédominant dans l'oxydation de SO₂ en phase aqueuse : il oxyde SO₂ se trouvant sous forme d'hydrogénosulfite, HSO₃⁻ en hydrogénosulfate, HSO₄⁻.

$$HSO_3^- + H_2O_2 \rightarrow HSO_4^- + H_2O$$
Grâce aux mesures réalisées dans des carottes glaciaires au Groenland, on sait que la concentration en sulfates, dans l'hémisphère Nord de la Terre, a nettement augmenté au cours du 20ᵉ siècle; au contraire, dans celles de l'Antarctique aucune augmentation n'était constatée, car les sources principales de sulfates, c'est-à-dire les émissions anthropogéniques de SO₂ se situent majoritairement dans l'hémisphère Nord ; et la durée de vie atmosphérique du SO₂ est trop courte, de telle sorte qu'il ne pourrait pas être transporté jusqu'à l'Antarctique sans être soumis à des réactions.

### c. Dépérissements forestiers

En relation avec le dioxyde de soufre, il faut parler des dépérissements forestiers nouveaux. Les symptômes de ces dommages causés aux forêts sont la décoloration et la perte des aiguilles et des feuilles, des cimes d'arbres fortement éclaircies, des pousses raccourcies ou nécrosées, des chutes de feuilles en été et des fissures aux écorces. Auparavant, les dégâts causés aux forêts étaient classiques et principalement dus aux fumées : des forêts entières mouraient à cause de l'émission importante de SO₂. Les causes et les effets étaient par exemple faciles à relier aux grandes centrales thermiques. C'était le cas des ex-républiques de Tchéquoslovaquie et d'Allemagne de l'Est, dans lesquelles on brûlait surtout du charbon fortement chargé en soufre. Le dioxyde de soufre, de même que les NOₓ, provoquent des nuisances directes sur les plantes : même des pointes d'émission de courte durée polluent les feuilles et les aiguilles, sous forme de dépôts secs, d'une manière particulièrement intense. De telles émissions, accompagnées de précipitations, conduisent à un pH aux alentours de 3. Mais de façon indirecte, un dépôt continuel de gaz acides sur les sols, principalement sur les sols pauvres en calcaire, peut également les acidifier, et par suite causer des dégâts aux plantes.

### II.3.3. Sulfure d'hydrogène ($H_2S$)

L'hydrogène sulfuré ou sulfure d'hydrogène ($H_2S$) est un gaz incolore. C'est un sous-produit de différentes opérations de l'industrie. Il est utilisé dans la fabrication de sulfure métalliques notamment sulfure de sodium et hydrosulfure de sodium pour l'industrie du papier, dans la
fabrication de mercaptans, dans l'industrie des colorants, du caoutchouc, du cuir, des pesticides, chimique (polymères et additifs des plastiques), pharmaceutique, nucléaire (fabrication de l'eau lourde) et en métallurgie extractive de l'or. Le H₂S peut aussi être produit naturellement par dégradation anaérobie par les microorganismes.

Le sulfure d'hydrogène est émis facilement dans l'air, car c'est un gaz dont la température d'ébullition est de -60°C environ. Il est naturellement présent dans le pétrole, le gaz naturel, les gaz volcaniques et certaines sources chaudes (geysers). Il peut résulter de décompositions bactériennes de la matière organique, de marécages, du sulfure des eaux des océans. Il est également produit dans les déchets humains et animaux. Le sulfure d'hydrogène peut également provenir des activités industrielles, telles que la transformation des produits alimentaires, le traitement des eaux usées, les hauts fourneaux, les papèteries, les tanneries et les raffineries de pétrole.

Le sulfure d'hydrogène peut être nocif pour les organismes aquatiques et les végétaux terrestres lorsqu'ils y sont exposés à de faibles concentrations. Cependant, dans le cas des végétaux, de faibles concentrations peuvent également avoir un effet stimulant, mais il est aussi considéré comme un poison à large spectre et peut donc empoisonner différents organes. L'inhalation prolongée de sulfure d'hydrogène peut causer la dégénérescence du nerf olfactif (rendant la détection du gaz impossible) et provoquer la mort juste après quelques mouvements respiratoires. L'inhalation du gaz, même en quantité relativement faible peut entrainer une perte de connaissance. L'explosion à des concentrations inférieures peut avoir des conséquences des irritations des yeux, de la gorge, une toux douloureuse, un souffle court et un épanchement de fluide dans les poumons. Ces symptômes disparaissent habituellement en quelques semaines. L'exposition à long terme à des faibles concentrations peut avoir pour conséquences : fatigue, mot de tête, irritabilité, pertes de mémoire et vertiges (Tableau 4).

<table><caption>**Tableau 4.** Propriétés et effets sur la santé de l'exposition humaine au CO₂, H₂S, SO₂ (voir copulation dans Balagizi et al., 2018).</caption><thead><tr><th>Gaz et caractéristiques</th><th>Effets sur la santé d'une exposition de courte à longue durée</th></tr></thead><tbody><tr><td>Dioxyde de carbone (CO₂) :<br>Incolore, dense, inodore</td><td><u>Court terme</u><br>2 à 5% : respiration accélérée, fréquence cardiaque accélérée<br>6 à 10% : dépression mentale, somnolence, bourdonnements</td></tr></tbody></table>
<table><tr><td></td><td>d'oreilles, maux de tête, transpiration, essoufflement, faiblesse musculaire, vertiges, évanouissements<br>11 à 15% : contractions musculaires brusques, perte de conscience en une minute ou moins<br>&gt; 25% : convulsions, coma, décès<br><strong>Long terme</strong><br>0,5% : exposition maximale recommandée<br>1 à 4% : diminution du pH sanguin, acidose du sang, maux de tête, fatigue<br>&gt; 4% : seuil de tolérance dépassé</td></tr><tr><td>Dioxyde de soufre (SO<sub>2</sub>) :<br>incolore, dense, irritant, goût<br>prononcé</td><td><strong>Court terme</strong><br>5 ppm : exposition maximale recommandée sur 24 h<br>6-12 ppm : peut provoquer une irritation immédiate du nez et de la gorge<br>20 ppm : peut provoquer une irritation oculaire immédiate<br>10000 ppm : irrite la peau humide en quelques minutes<br><strong>Long terme</strong><br>Une exposition prolongée à des faibles concentrations peut être dangereuse pour les personnes atteintes de maladies cardiopulmonaires préexistantes.<br>Une exposition chronique peut entraîner une mort prématurée chez la population.</td></tr><tr><td>Sulfure d'hydrogène (H<sub>2</sub>S) :<br>incolore, odeur d'œuf pourri</td><td><strong>Court terme :</strong><br>10 ppm (0,001%) : exposition maximale recommandée<br>20 à 150 ppm : irritation oculaire, nausées, maux de tête, fatigue, étourdissements, démarche chancelante, diarrhée, suivie parfois d'une bronchite et bronchopneumonie<br>500-700 ppm : échelonnement, effondrement en 5 min. Peut entraîner la mort après 30 à 60 min</td></tr></table>
1 000 à 2 000 ppm : peut entraîner une mort quasi instantanée

**Long terme :**

Une exposition prolongée à des concentrations aussi faibles que 50 ppm peut entraîner pharyngite et bronchite alors que les concentrations à 250 ppm peuvent entraîner un œdème pulmonaire.
# Chapitre 3

## Matériels et Méthodes

### III.1 Présentation du milieu d'étude

#### III.1.1 Aperçu historique

La ville de Goma est une entité administrative décentralisée jouissant d'une personnalité juridique et d'une autonomie de gestion. L'extension de la ville de Goma se fait à grande vitesse (Figure 5). En effet, de 1990 à nos jours, la superficie a presque quadruplé. Malheureusement les normes urbanistiques requises n'ont pas évolué avec cet agrandissement de la ville. La population afflue au jour le jour vers la ville, et les principaux axes Goma-Sake et Goma-Nyiragongo ne sont pas en reste. En cas d'urgence d'évacuation lors d'une éruption volcanique, la circulation pourrait être très difficile vu le nombre d'engins motorisés et le nombre d'habitants qu'il faudrait évacuer. C'est pourquoi l'autorité politico-administrative ne cesse de penser à la création des nouveaux quartiers dans les deux communes que compte la ville, à savoir la commune de Goma et de Karisimbi.
<figure><img src="image_7.png" /><figcaption>**Figure 5.** Evolution de l'espace bâti dans la ville de Goma entre 2005 et 2014 d'après Pech and Lakes (2017)</figcaption></figure>

Il convient, toutefois, de signaler que ce développement spatial s'est sensiblement accru après l'éruption volcanique du 17 janvier 2002 ; mais aussi et surtout à cause de l'insécurité qui a perduré dans toute la province du Nord-Kivu (Balagizi et al., 2016, 2018b; Pech and Lakes, 2017). Cette insécurité a conduit à l'exode massif des populations rurales vers la ville de Goma. Donc, plus la population augmente, plus l'espace vital s'étend (Mairie de Goma, 2019).

### III.1.2. Situation géographique

La ville de Goma est le chef-lieu de la province du Nord-Kivu, située à l'Est de la R.D. Congo. Goma est construite en bordure nord du lac Kivu sur les anciennes coulées de lave issues du volcan Nyiragongo qui la domine de près de 2000 m d'altitude à environs 15 Km plus au Nord. La plaine de Goma est légèrement inclinée vers le lac Kivu à 1640 à 2000 m d'altitude, et est surplombée au nord par la chaîne volcanique des Virunga constituée des volcans Nyamulagira, Nyiragongo, Mikeno, Visoke, Gahinga, Karisimbi et Sabinyo (Balagizi et al., 2022, 2018a). La ville de Goma est limitée au nord par le territoire de
Nyiragongo, au sud par le lac Kivu (province du Sud - Kivu), à l'Est par la République du Rwanda et à l'ouest par le territoire de Masisi (Figure 6).

<figure><img src="image_8.png" /><figcaption>**Figure 6.** Carte administrative de la ville de Goma et où sont montrés les sites où les mesures de gaz ont été effectuées.</figcaption></figure>

### III.1.3. Relief et hydrographie

La configuration du relief ne présente pas beaucoup de particularités, elle se penche dans une allure plate, constituée d'une plaine des laves volcaniques légèrement incliné vers le lac Kivu. Cette plaine est limitée au Sud-Est par la colline Mont Goma et à l'Ouest par les collines du lac Vert, les deux collines étant des cônes volcaniques, son altitude culmine à environ 1500 m (Balagizi et al., 2018a, 2015).
<figure><img src="image_9.png" /></figure>

**Figure 7.** Répartition au cours de l'année 2019 des pluies et de la température (valeurs mensuelles) dans la ville de Goma mesurée par une station météo située à l'OVG.

L'eau constitue une source rare pour la ville en densité géante et à démographie galopante. Dans la partie Sud nous trouvons le lac Kivu, et à l'Ouest le lac vert, qui sont les deux réservoirs d'eau pour les habitants de la ville. Le lac Kivu est exploité par la REGIDESO, mais une grande partie de la ville surtout celle situé au Nort-Est et Nord-Ouest de la ville, n'est pas desservie en eau et fait recours à l'eau de pluie.

### III.1.4. Climat et végétation

#### a. Climat

De par sa position en altitude, la ville de Goma est soumise aux influences des alizés du Nord-Est et du Sud-Est, mais modifiée par la barrière montagneuse au nord (la chaîne de Virunga) et par le double passage du soleil au Zénith. Malgré la proximité du lac Kivu, les masses d'air lacustre sont très peu disponible à Goma, et leur influence n'y est pas très perceptible. Ci-dessous est repris la répartition normale de la saison sèche et la saison de pluie au cours de l'année :

* du 1er janvier vers le 15 février : une courte saison sèche ;
* du 15 février au 15 mai : une courte saison de pluie ;

* du 15 mai au 15 septembre : une saison sèche ;

* du 15 septembre au 31 décembre : une saison pluvieuse.

La répartition annuelle des pluies et de la température au cours de l'année 2019 dans la ville de Goma est reprise dans la Figure 7.

## b. Le sol et la végétation

Nous observons dans la ville de Goma un sol jeune et fertile qui provient de l'altération des roches volcaniques, favorisant ainsi une meilleure production agricole. Nous observons aussi une végétation anthropisée marquée par des culture maraichères, d'arbres fruitiers et autres pour la décoration.

### III.1.5. Aspect démographique

Les statistiques de recensement de la population pour l'exercice 2019 présenté dans le tableau 5 indique que la population en ville de Goma est de **1 038 318** d'âmes. D'après la mairie de Goma, comparé à l'exercice 2018, un accroissement démographique de 213 742 d'hommes et 229 675 de femmes a été observé.

<table><caption>Tableau 5. Population congolaise dans la ville de Goma (Mairie de Goma, 2019).</caption><thead><tr><th rowspan="3">N°</th><th rowspan="3">SUBDIVISION ADMINISTRATIVE</th><th colspan="5">POPULATION</th></tr><tr><th colspan="5">Commune de Goma</th></tr><tr><th>Hommes</th><th>Femmes</th><th>Garçons</th><th>Filles</th><th>Total</th></tr></thead><tbody><tr><td>1</td><td>Quartier les Volcans</td><td>4174</td><td>4604</td><td>4605</td><td>3319</td><td>16702</td></tr><tr><td>2</td><td>Quartier Mikeno</td><td>7903</td><td>8456</td><td>8756</td><td>3081</td><td>34196</td></tr><tr><td>3</td><td>Quartier Mapendo</td><td>7133</td><td>7395</td><td>8907</td><td>10187</td><td>33622</td></tr><tr><td>4</td><td>Quartier Katindo</td><td>8142</td><td>7997</td><td>10298</td><td>11320</td><td>37757</td></tr><tr><td>5</td><td>Quartier Himbi</td><td>13354</td><td>13803</td><td>13291</td><td>15517</td><td>55965</td></tr></tbody></table>
<table><tbody><tr><td>6</td><td>Quartier Kyeshero</td><td>23963</td><td>28235</td><td>31735</td><td>35890</td><td>119823</td></tr><tr><td>7</td><td>Quartier Lac Vert</td><td>2703</td><td>2857</td><td>4387</td><td>4826</td><td>14773</td></tr><tr><td colspan="2">Total / Commune de Goma</td><td>67372</td><td>73347</td><td>81979</td><td>90140</td><td>312838</td></tr><tr><td colspan="7">Commune de Karisimbi</td></tr><tr><td>1</td><td>Quartier Murara</td><td>7194</td><td>7980</td><td>10801</td><td>12254</td><td>38229</td></tr><tr><td>2</td><td>Quartier Katoyi</td><td>5571</td><td>7314</td><td>7610</td><td>8557</td><td>29052</td></tr><tr><td>3</td><td>Quartier Kahembe</td><td>7273</td><td>8777</td><td>16128</td><td>15598</td><td>47776</td></tr><tr><td>4</td><td>Quartier Bujovu</td><td>17894</td><td>20233</td><td>29365</td><td>32995</td><td>100487</td></tr><tr><td>5</td><td>Quartier Majengo</td><td>7208</td><td>5771</td><td>5351</td><td>6343</td><td>24673</td></tr><tr><td>6</td><td>Quartier Virunga</td><td>7874</td><td>9023</td><td>12336</td><td>15760</td><td>44993</td></tr><tr><td>7</td><td>Quartier Mabanga Nord</td><td>11827</td><td>15363</td><td>17424</td><td>18845</td><td>63459</td></tr><tr><td>8</td><td>Quartier Mabanga Sud</td><td>13928</td><td>15895</td><td>19683</td><td>21783</td><td>71289</td></tr><tr><td>9</td><td>Quartier Kasika</td><td>32433</td><td>31991</td><td>31927</td><td>31815</td><td>128166</td></tr><tr><td>10</td><td>Quartier Ndosho</td><td>30209</td><td>28209</td><td>14208</td><td>46210</td><td>148836</td></tr><tr><td>11</td><td>Quartier Mugunga</td><td>4959</td><td>5772</td><td>8404</td><td>9385</td><td>28520</td></tr><tr><td colspan="2">Total / Commune de Karisimbi</td><td>146370</td><td>156328</td><td>203237</td><td>219545</td><td>725480</td></tr><tr><td colspan="2">Total Général</td><td>213742</td><td>229675</td><td>285216</td><td>309685</td><td>1038318</td></tr></tbody></table>

### III.1.6. Aspect économique

La proximité de Goma avec les pays de l'Est constitue une source d'opportunités pour l'importation et l'exportation. Aussi, sa position au bord du lac Kivu et l'aéroport international de Goma constitue pour la ville de Goma une porte pour l'écoulement des produits agricoles et l'élevage vers les autres provinces du pays.

La population de Goma s'attache aux activités commerciales bien qu'informelles ainsi qu'au petit élevage de basse-cour en vue de la subsistance. Quant au transport, Goma dispose des agences de voyage lacustres, terrestres et aériennes. Signalons en passant que les moyens les plus utilisés dans le cadre de transport en commun à Goma sont les mini-bus, les motos de taxi et quelques taxis-voitures.

Le secteur de la télécommunication contribue aussi au développement économique de la ville de Goma. En effet, plusieurs réseaux sont installés à Goma notamment Vodacom, Airtel,
Orange, Tigo et quelques postes émetteurs dont la RTNC, La Colombe, Sautiyainjili, Kivu
one, Radio alpha et Omega, etc.

Dans le cadre l'économie de transformation, il y a lieu de noter que les petites et moyennes
industries sont peu nombreuses, on trouve quelques usine comme Supermatch, Aquavi,
Nyiragongo Ciment,... Les industries alimentaires telles que les pâtisseries, les charcuteries,
les minoteries et même forestières sont aussi rencontrées dans la ville de Goma.

Parlant services et surtout services financiers, la ville de Goma regorge des institutions
bancaires, des COOPEC, des sociétés de transfert de fonds, les institutions de microfinance et
autres organisations financières. Ces institutions et organisations financières sont soit
publiques, soit privées.

### III.1.7. Aspect socio-culturel

a) **Habitat** : La ville de Goma compte deux grandes communes à savoir : la commune de Goma et celle de Karisimbi. La commune de Goma abrite presque la totalité des activités politiques et administrative, la construction à majeurs parties y est en matériaux durables et dont certaines ont été détruites à cause du non-respect des normes urbanistiques ; la commune de Karisimbi est beaucoup construite en semi-durable.

b) **Sport** : Le football reste le sport qui attire une multitude des hommes en toute catégorie d'âge dans la ville de Goma, deux stades sont reconnus, il s'agit du stade de l'Unité et le stade le Volcan. D'autres petits stades sont : Stade AFIA et ITIGE. Hormis le football, on rencontre le NZANGO MODERNE sport spécifiquement féminin.

c) **Santé** : Le domaine de la santé ne peut pas passer sous silence vu son importance. En effet, quelques hôpitaux comme l'hôpital général de référence de Goma, CBCA, Charité Maternelle rendent des services aux patients nécessiteux. Les maisons de santé à caractère privé pullulent dans les différents quartiers et avenues où les malades peuvent les atteindre sans courir de grandes distances.

### III.1. 8. Géologie et volcanisme

La ville de Goma est bâtie sur les coulées de lave du volcan Nyiragongo qui la domine de près de 2 000 mètres plus au nord. C'est ainsi que nous y trouvons des roches basaltiques, un sol volcanique, cendres mélangées au débris des roches, cendres volcaniques. Goma et ses
villages environnants font partie des régions les plus densément peuplées du monde fortement concerné par les risques volcaniques. En 2002, le volcan Nyiragongo est entré en éruption, détruisant 10 à 15% de Goma et forcé une évacuation massive non organisée de la population (Balagizi et al., 2018b, 2016). Ainsi, le 1,5 million d'habitants de Goma et Gisenyi (Rwanda) continuent de vivre avec la menace de nouvelles coulées de lave d'une éventuelle éruption du volcan Nyiragongo, en plus d'autres aléas liés à ce volcan comme les gaz volcaniques et les pluies acides. Le réseau actuel de fractures s'étendant du somment du Nyiragongo et qui se poursuit sous le lac Kivu fait craindre qu'une autre éruption pourrait même produire un évent actif dans le centre de Goma ou dans le lac Kivu. Une éruption volcanique sous-lacustre avec évents dans le bassin nord du lac Kivu ou la baie de Kabuno fait craindre une éruption du lac Kivu, ce qui pourrait libérer les 300.10⁹ m³ de dioxyde de carbone et 60.10⁹ m³ de méthane dissous dans les eaux profondes de ce lac. Une telle catastrophe affecterait la ville de Goma, celle de Gisenyi et potentiellement d'autres villes, cités et villages situés dans le bassin du lac (Balagizi et al., 2018b; Coppola et al., 2016; Muvundja et al., 2022; Schwenk et al., 2022).

Goma, de même que des dizaines de villages voisins sont directement affectés par les aléas liés aux deux volcans actifs de la chaîne des Virunga. Ces aléas peuvent être subdivisé en trois groupes dont (1) les permanents (par exemple, les Mazuku, les émissions des gaz contenus dans les panaches et les pluies acides qui en résultent, Figure 8); (2) les aléas ponctuels (par exemple, les coulées de lave, scories, cheveux de Pelé produits pendant éruption volcanique), et (3) les aléas latents qui nécessitent un déclencheur externe (par exemple, les gaz dissous dans le lac Kivu) (Balagizi et al., 2018b; Minissale et al., 2022; Sadiki et al., 2023). En plus des aléas volcaniques, il existe ceux directement liés à l'activité tectonique du rift Est-Africain (par exemple, les tremblements de terre dus au mouvement du rift). Certains effets de ces aléas sont exacerbés par le climat et les facteurs anthropiques. Depuis mai 2002, le lac de lave de Nyiragongo est actif et émet un panache de gaz dans l'atmosphère principalement composée de vapeur d'eau, de dioxyde de carbone (CO₂), dioxyde de soufre (SO₂), de monoxyde de carbone (CO), de chlorure d'hydrogène (HCl) et fluorure d'hydrogène (HF) ; tous ces gaz étant nocifs pour les humains, les animaux et l'environnement (Balagizi et al., 2017; Bobrowski et al., 2017; Cuoco et al., 2013b, 2013a; Kasereka et al., 2021). Au cours de l'éruption de Janvier 2002 du Volcan Nyiragongo, les flux moyens de SO₂ au cours des 2 à 3 heures initiales étaient estimés à 850 à 1700 kg/s (soit 73-147 kilotonnes/jour [kt / j]). Le panache de gaz avait des proportions molaires moyennes de 70, 24, 4,6, 0,87, 0,26, 0,11 et 0,0016% respectivement pour l'eau, le CO₂, le SO₂, le CO, le HCl, le HF et sulfure de carbonyle (OCS)(Sawyer et al., 2008). Les émissions cumulées de
SO₂ lors des 15 éruptions de Nyamulagira entre 1980 et 2006 ont été estimés à 279 10⁶ tonnes, ce qui dépasse le flux de SO₂ de tout autre volcan pendant cette période. Les panaches éruptifs Nyamulagira et Nyiragongo sont souvent dispersés sur une vaste zone où ils peuvent dégrader la qualité de l'air et influencer le climat. Par exemple, l'éruption du 27 novembre au 12 décembre 2006 du Nyamulagira a produit un panache étendu ayant atteint l'Asie (Figure 9).
<figure><img src="image_10.png" /><figcaption>**Figure 8.** Vues spatiales (A) et au sol (B) des panaches de Nyiragongo et Nyamulagira. L'image en (A) a été acquise le 9 février 2015 par la NASA (Landsat 8). La photo (B) (le Nyiragongo est à droite et le Nyamulagira à gauche) a été prise au bureau de l'Observatoire</figcaption></figure>
Volcanologique de Goma le 9 septembre 2012 après la dernière éruption de Nyamulagira qui s'est terminée en avril 2012. Les panaches permanents des deux volcans sont poussés vers l'ouest par les vents dominants indiqués par la rose des vents en (A). La pluie dissout les gaz et les cendres contenus dans les panaches et devient fortement acide avec des valeurs de pH aussi basses que 2 au sommet du cratère et de 4-5 dans les villages situés à l'ouest (Balagizi et al., 2018b, 2017).

<figure><img src="image_11.png" /></figure>

**Figure 9.** Distribution du panache de SO₂ de l'éruption de Nyamulagira entre le 28 novembre et le 4 décembre 2006 suivie par la NASA (2006). Les concentrations de SO₂ (en unités Dobson ; 1DU = 2,69 x 10²⁰ molécules/m² à pression et température standard) sont indiquées à l'aide d'une échelle de couleurs logarithmique de sorte que la valeur en haut de l'échelle soit presque 150 fois plus grande que la valeur en bas de l'échelle. Cette éruption de Nyamulagira de 2006 a produit un vaste panache qui a parcouru des longues distances, traversant l'Afrique centrale et du nord-est (la RDC, le Congo Brazzaville, la République Centrafricaine, le Cameroun, le Tchad), l'Arabie Saoudite et a également atteint l'Inde.
### III.2. Description de l'équipement et travaux de terrain

Pour réaliser cette recherche, nous avons effectué des descentes sur terrain entre le mois de mars et septembre 2020, périodes pendant laquelle nous avons mesurés les concentrations de CO₂, SO₂ et H₂S dans l'air depuis 23 sites répartis dans la ville de Goma (Figure 6 et Tableau 6); dont 16 sont situés à des endroits avec beaucoup d'activités humaines (trafic routier, petite industrie) et 7 sites où il n'y a pas beaucoup d'activités humaines (secteur témoin), pour évaluer la qualité de l'air et nous permettre de faire la comparaison. Les différents sites ayant fait l'objet des différents prélèvements sont repris dans le tableau 6.

<table><caption>**Tableau 6.** Tableau indiquant les sites de mesure de CO₂, SO₂ et H₂S dans la ville de Goma, les dates de mesure ainsi que les coordonnées géographiques.</caption><thead><tr><td>Numéro</td><td>Nom du Site</td><td>Date</td><td>Latitude (UTIgitude (UTM))</td><td>Altitude (m)</td></tr></thead><tbody><tr><td>1</td><td>Mosque</td><td>March 4, 2020</td><td>749259</td><td>9813873</td><td>1510</td></tr><tr><td>2</td><td>usine tabac</td><td>March 5, 2020</td><td>749645</td><td>9816173</td><td>1551</td></tr><tr><td>3</td><td>Kihisi</td><td>March 7, 2020</td><td>749626</td><td>9818099</td><td>1579</td></tr><tr><td>4</td><td>Alanine</td><td>March 24, 2020</td><td>745238</td><td>9816114</td><td>1515</td></tr><tr><td>5</td><td>Entree Presid</td><td>March 25, 2020</td><td>745043</td><td>9816276</td><td>1518</td></tr><tr><td>6</td><td>Kituku</td><td>March 26, 2020</td><td>741217</td><td>9816726</td><td>1446</td></tr><tr><td>7</td><td>Instigo</td><td>September 10, 2020</td><td>744850</td><td>9817519</td><td>1504</td></tr><tr><td>8</td><td>Mutinga</td><td>September 11, 2020</td><td>743782</td><td>9817395</td><td>1526</td></tr><tr><td>9</td><td>Virunga</td><td>September 12, 2020</td><td>742849</td><td>9818202</td><td>1526</td></tr><tr><td>10</td><td>Mapendo</td><td>October 6, 2020</td><td>739200</td><td>9820955</td><td>1539</td></tr><tr><td>11</td><td>Kyeshero</td><td>October 10, 2020</td><td>736559</td><td>982126</td><td>1506</td></tr><tr><td>12</td><td>TMK</td><td>October 19, 2020</td><td>744473</td><td>9816733</td><td>1509</td></tr><tr><td>13</td><td>Les vocan</td><td>October 20, 2020</td><td>746932</td><td>9814853</td><td>1508</td></tr><tr><td>14</td><td>Kahembe</td><td>October 21, 2020</td><td>747227</td><td>9814426</td><td>1538</td></tr><tr><td>15</td><td>Camp Katindo</td><td>October 22, 2020</td><td>747917</td><td>9814279</td><td>1512</td></tr><tr><td>16</td><td>Katindo2</td><td>October 23, 2020</td><td>748096</td><td>9815943</td><td>1531</td></tr><tr><td>17</td><td>Himbi</td><td>October 24, 2020</td><td>748687</td><td>9815362</td><td>1510</td></tr><tr><td>18</td><td>M. Nyabushongo</td><td>October 26, 2020</td><td>746428</td><td>9816039</td><td>1539</td></tr><tr><td>19</td><td>Stat. SIMBA</td><td>October 27, 2020</td><td>749480</td><td>9814539</td><td>1522</td></tr><tr><td>20</td><td>Mugunga</td><td>October 28, 2020</td><td>741933</td><td>9817209</td><td>1511</td></tr><tr><td>21</td><td>Lac vert</td><td>October 29, 2020</td><td>748378</td><td>9814908</td><td>1479</td></tr></tbody></table>

Les mesures de gaz ont été effectuées à l'aide d'un gazomètre (Figure 10), appelé aussi MultiGAS (ce qui signifie qu'il mesure les concentrations de plusieurs gaz à la fois). L'équipement permet en effet de mesurer au même moment la concentration de CO₂, de SO₂
et de H₂S dans l'air sec. Nous avons utilisé un tabouret de 2 m (Figure 11), le processus consistait à mettre l'appareil au-dessus du tabouret, allumer l'appareil et le laisser mesurer pendant toute la journée entre en général entre 7h à 17h. La pluie a fait que pour certains points les mesures ne se soient pas faites durant certaines heures.

<figure><img src="image_12.png" /><figcaption>**Figure 10.** Photos représentatives du MultiGAS avec ses différentes parties</figcaption></figure>

L'appareil MultiGAS est contenu dans un boîtier (1), d'une de pompe (2) qui aide à aspirer l'air qui entre par le tuyau de prélèvement (3) en passant par un filtre (4) qui élimine tout poussière qui serait prise lors du pompage. Ensuite l'air pompé (échantillon) se dirige vers le senseur du CO₂ (5) qui mesure sa concentration, puis l'échantillon est envoyé dans le senseur de SO₂ (6) qui en mesure à son tour la concentration, et en fin dans le senseur de H₂S (7). L'air sort par le tuyau de sortie (8). Les données mesures sont enregistrées dans une boîte noire appelée « computer » (9) ; ces données renseignent sur les concentrations des gaz, l'heure de mesure, les températures, ainsi que les coordonnées géographiques du point de mesure. Ces données sont ensuite téléchargées via un câble USB (10) ou par Wi-Fi (11) que génère l'appareil. L'équipement est aussi constitué d'une batterie (12) de 12 V et 5Ah pour l'alimenter et un GPS de marque Garmin (13) pour déterminer la position du lieu de prélèvement des données.
<figure><img src="image_13.png" /><figcaption>**Figure 11.** Installation du MultiGAS sur le tabouret de 2 mètres de hauteur pour la mesure des gaz dans l'air dans la ville de Goma</figcaption></figure>

## Préparation de l'équipement et téléchargement des données :

Le MultiGas a été étalonné en utilisant du sulfure d'hydrogène standard certifié (25 ppm +/- 5%, dans une matrice d'azote), du dioxyde de soufre (25 ppm +/- 10%) et du dioxyde de carbone (1000 ppm +/- 2%) dans l'air matrice (Figure 12). Ces gaz d'étalonnage aident à vérifier la fiabilité des mesures effectuées par le MultiGAS. Ainsi, chaque mesure de H₂S est associée d'une erreur de +/- 5% (soit +/- 1,25 ppm), de +/- 10% (soit 2,5 ppm) pour SO₂ et de +/- 2% (soit 20 ppm) pour le CO₂. Cette précision fait que pour des gaz à concentrations très faibles dans la nature, des valeurs négatives puissent être enregistrées par l'équipement. A titre illustratif, une valeur nulle (zéro) pour le H₂S sera comprise entre -1,25 et 1,25 ppm, une valeur nulle pour le SO₂ sera comprise -2,00 et +2,00 ppm. Les gaz d'étalonnage sont fournis par Gasco USA et préparés par des techniques gravimétriques ou de pression partielle. Les étalons d'étalonnage sont certifiés par rapport au G.M.I.S. de Gasco. (Norme
intermédiaire du fabricant de gaz) qui est soit préparée par des poids traçables au National Institute of Standards and Technology (NIST), soit en utilisant les matériaux de référence standard du NIST, le cas échéant.

<figure><img src="image_14.png" /><figcaption>**Figure 12.** Bouteilles de gaz étalons pour le calibrage du MultiGAS, munies soupape de régulateur de pression</figcaption></figure>

La récolte des données s'est faite avec un logiciel Loggernet. Le processus de récolte (Figure 13) consistait à connecter l'appareil à un ordinateur par Wi-Fi (Figure 13A). Ensuite on entrait dans la partie du programme dénommée « customs » (Figure 13A), puis dans
« customers tables » pour sélectionner les dates pour lesquelles on souhaite télécharger les données (exemple : du 13 mars 2020 à 7h au 18 mars 2020 à 18h) (Figure 13B), puis on clique sur « start connection » pour lancer le téléchargement des données sur l'ordinateur (Figure 13B&C), comme montrer dans la figure 13.

<figure><img src="image_15.png" /><figcaption>**Figure 13.** Suite d'étapes pour télécharger les données depuis le multiGas à l'aide du logiciel loggernet</figcaption></figure>
### III. 3. Méthodes statistiques et outils SIG utilisés

Après téléchargement, nous avons ensuite procéder au traitement des données consistant à trier les données dont nous avons besoin depuis la série des données issues du MultiGAS. Le MultiGAS donne en effet une variété d'autres données comme le niveau de la batterie, la vitesse au sol si on mesure en se déplaçant, les coordonnées GPS sous d'autres formats, le temps du GPS qui n'est pas différent du temps lié à l'équipement, le nombre de satellites accessibles, l'angle d'inclinaison de l'équipement, la pression des gaz qui entre dans l'équipement ; bref une série des données qui ne cadre pas avec l'orientation de notre travail. Sous Excel, nous avons déterminé les valeurs minimale, moyenne et maximale de chaque gaz au niveau de chaque site. Ensuite, pour chaque site nous avons déterminé l'évolution journalière sur des graphiques. La détermination de la variation spatiale a été faite en utilisant l'outil « interpolation » du logiciel QGIS.

L'interpolation est une technique SIG couramment utilisée pour créer une surface continue à partir des points discrets. Beaucoup de phénomènes du monde réel sont continus, comme les élévations, sols, températures, etc.; et peuvent donc être modéliser par interpolation. Ainsi, si nous voulions modéliser ces surfaces pour l'analyse, il est impossible de prendre des mesures sur toute la surface. Par conséquent, les mesures de terrain sont prises en divers points le long de la surface et les valeurs intermédiaires sont déduites par un processus appelé « interpolation ». Dans QGIS, l'interpolation plugin intégré.

<figure><img src="image_16.png" /></figure>

#### Processus de l'interpolation à l'aide de pondération par Distance Inverse :

Nous avons effectué l'interpolation en utilisant les données de tous les sites. La technique consistait à prendre les données de tous les sites à une heure donnée (par exemple, prendre les données de tous les sites pour l'intervalle de temps allant de 7 à 8h), et les importer dans QGIS et ensuite lancer l'interpolation. Concrètement, il s'agit d'entrer dans menu raster → outils interpellation → sélectionner la couche à utiliser → champs des données dans la table attributaire → ajouter → méthode d'interpolation : pondération par Distance Inverse → fixer sur l'emprise courante → définir le répertoire de sortie + tif → enregistrer→ définir les systèmes de projection pour fichier raster → double clique sur la couche → style→ palette de couleur : pseudo-couleur → Valider.
# Chapitre 4

# Présentation et Discussion des Résultats

## IV.1 Présentation des résultats

La concentration des différents gaz varie selon les sites où les mesures ont été effectués, et dépend en grande partie des caractéristiques particulières de sources des polluants et de l'endroit où elle se trouve, comme par exemple (les passages des véhicules qui laisse échapper les polluants, les poubelles publiques, les étangs, les rejets des ordures le long de la route). Après avoir récolté les données sur terrain et les avoir traitées, nous avons observé différentes variations journalières des concentrations du CO₂, SO₂, et H₂S sur les sites où nous avons effectué des mesures. C'est ainsi qu'avec toutes les mesures effectuées à ces différents sites, nous avons observé que la plus petite valeur de CO₂ était de 267,77 ppm et nous la trouvons au site Kahembe, la valeur moyenne de 380 ppm était à la Mosquée/Birere (la moyenne de moyenne de tous les sites), et 5335,19 ppm étant la plus grande valeur, était observée à l'usine de tabac Tabaco/Congo.

Au quartier Les Volcans, nous avons observé une variation de CO₂ allant de 384,57 ppm (valeur minimale) à 388,98 ppm de valeur maximale, avec une valeur moyenne de 385,67 ppm. Au quartier Mapendo, une variation allant de 354,36 ppm à 420,75 ppm a été observée. Quant au marché Nyabushongo, nous avons observé une valeur maximale de 667,16 ppm. Au marché Alanine, nous avons observé une valeur minimale de 293 ppm, mais une valeur allant jusqu'à 794 ppm de maxima a été enregistré. Au quartier Himbi près de l'usine AKILI, nous avons observé un minima de 376,56 ppm et un maxima de 397,19 ppm de CO₂. Pour le SO₂, nous avons observé sur tous les sites une plus petite valeur qui était de -2,15 ppm, alors que la moyenne de moyenne des tous les sites était de l'ordre de 0,4 ppm enregistrée au Lac Vert et la plus grande valeur enregistrée était de 0,72ppm au quartier Mapendo. Ainsi, une vue générale des données montre qu'au Rond-point Mutinga, la concentration en SO₂ affiche une valeur minimale de 0,23 ppm, une moyenne de 0,43 ppm et 0,59ppm comme valeur maximal. A l'arrêt TMK, le minima était de 0,41 ppm, la moyenne de 0,43 ppm et le maxima de 0,45ppm. A la station Simba, le minima était de 0,31 ppm, la moyenne de 0,45 ppm et le maxima de 0,60 ppm. Au Rond-point KIHISI, la concentration a varié entre 0,43 ppm à 0,72 ppm. Les concentrations minimales, moyennes et maximales de
CO₂, SO₂ et H₂S obtenues à chacun de nos 23 sites de mesures sont présentées dans le tableau ci-dessous :

Tableau 7. Valeurs des concentrations minimales, moyennes et maximales en CO₂, SO₂, et H₂S pour chacun des sites. Les valeurs négatives pour le H₂S (valeur nulle comprise entre -1,25 et +1,25 ppm) et SO₂ (valeur nulle comprise entre -2,00 et +2,00 ppm) sont toutes liées à la résolution de l'équipement et sont par conséquent considérées comme nulles. La valeur minimale des minima de tous les sites, de la moyenne des moyennes de tous les sites et du maxima de tous les maxima de tous les sites sont également données.

<table><thead><tr><th rowspan="2">Nom du site</th><th colspan="3">CO₂ (ppm)</th><th colspan="3">SO₂ (ppm)</th><th colspan="3">H₂S (ppm)</th></tr><tr><th>Min</th><th>Moyenne</th><th>Max</th><th>Min</th><th>Moyenne</th><th>Max</th><th>Min</th><th>Moyenne</th><th>Max</th></tr></thead><tbody><tr><td>Mosquée/Birere</td><td>331.59</td><td>380.85</td><td>890.94</td><td>-1.34</td><td>-0.04</td><td>0.12</td><td>-2.44</td><td>-0.04</td><td>0.50</td></tr><tr><td>Usine TABACO CONGO/ Nyiragongo</td><td>348.33</td><td>405.84</td><td>5335.19</td><td>-0.37</td><td>-0.10</td><td>0.12</td><td>-1.65</td><td>0.07</td><td>1.65</td></tr><tr><td>rond point KIHISI</td><td>354.66</td><td>357.92</td><td>420.75</td><td>0.43</td><td>0.56</td><td>0.72</td><td>-0.08</td><td>0.26</td><td>0.90</td></tr><tr><td>Marché ALANINE</td><td>293.39</td><td>342.44</td><td>794.77</td><td>-2.15</td><td>0.33</td><td>0.57</td><td>-0.60</td><td>0.24</td><td>0.77</td></tr><tr><td>Entrée président</td><td>293.56</td><td>346.77</td><td>711.31</td><td>0.36</td><td>0.46</td><td>0.63</td><td>-0.52</td><td>0.22</td><td>0.68</td></tr><tr><td>Marché KITUKU</td><td>310.94</td><td>431.25</td><td>1828.56</td><td>0.25</td><td>0.50</td><td>0.58</td><td>-0.11</td><td>0.20</td><td>0.90</td></tr><tr><td>Rond point Instigo</td><td>364.83</td><td>370.52</td><td>392.31</td><td>0.46</td><td>0.51</td><td>0.62</td><td>-0.32</td><td>-0.01</td><td>0.60</td></tr><tr><td>rond point Mutinga</td><td>366.32</td><td>369.19</td><td>392.35</td><td>0.23</td><td>0.43</td><td>0.59</td><td>-0.37</td><td>0.13</td><td>1.05</td></tr><tr><td>Marche Virunga</td><td>356.69</td><td>369.11</td><td>406.75</td><td>0.33</td><td>0.47</td><td>0.52</td><td>-0.49</td><td>0.09</td><td>0.72</td></tr><tr><td>Quartier Mapendo</td><td>354.66</td><td>358.53</td><td>420.75</td><td>0.35</td><td>0.53</td><td>0.72</td><td>-1.50</td><td>0.37</td><td>1.61</td></tr><tr><td>Quartier Kyeshero</td><td>344.42</td><td>353.49</td><td>364.87</td><td>0.37</td><td>0.51</td><td>0.63</td><td>-0.37</td><td>0.05</td><td>0.53</td></tr><tr><td>Arret TMK</td><td>373.82</td><td>375.75</td><td>386.64</td><td>0.41</td><td>0.43</td><td>0.46</td><td>-0.01</td><td>0.05</td><td>0.23</td></tr><tr><td>Quartier le Volcan</td><td>384.57</td><td>385.66</td><td>388.99</td><td>0.22</td><td>0.37</td><td>0.46</td><td>-0.04</td><td>0.20</td><td>0.42</td></tr><tr><td>Marche Kahembe</td><td>267.77</td><td>365.80</td><td>2231.33</td><td>-0.37</td><td>0.27</td><td>0.69</td><td>-1.43</td><td>0.38</td><td>1.59</td></tr><tr><td>Marche camp Katindo</td><td>381.23</td><td>492.83</td><td>607.13</td><td>0.36</td><td>0.51</td><td>0.70</td><td>-0.76</td><td>-0.14</td><td>0.74</td></tr><tr><td>Katindo II</td><td>371.93</td><td>385.08</td><td>407.00</td><td>0.16</td><td>0.37</td><td>0.51</td><td>-0.14</td><td>0.19</td><td>1.45</td></tr><tr><td>Usine AKILI</td><td>376.57</td><td>384.60</td><td>397.20</td><td>0.18</td><td>0.47</td><td>0.69</td><td>-1.44</td><td>0.08</td><td>1.67</td></tr><tr><td>Marche Nyabushongo</td><td>369.21</td><td>379.99</td><td>667.16</td><td>0.32</td><td>0.49</td><td>0.63</td><td>-0.70</td><td>0.08</td><td>1.55</td></tr><tr><td>Station SIMBA</td><td>360.27</td><td>375.97</td><td>403.83</td><td>0.31</td><td>0.45</td><td>0.60</td><td>-1.57</td><td>0.08</td><td>1.64</td></tr><tr><td>Mugunga/MURU</td><td>370.33</td><td>382.86</td><td>514.47</td><td>0.27</td><td>0.45</td><td>0.61</td><td>-0.26</td><td>0.09</td><td>0.82</td></tr><tr><td>Lac vert</td><td>364.94</td><td>374.16</td><td>454.62</td><td>0.28</td><td>0.41</td><td>0.56</td><td>0.27</td><td>0.41</td><td>0.55</td></tr><tr><td>Minimum des minima</td><td>267.77</td><td></td><td></td><td>-2.15</td><td></td><td></td><td>-2.44</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Maximum des maximum</td><td></td><td></td><td>5335.19</td><td></td><td></td><td>0.72</td><td></td><td></td><td>1.67</td></tr><tr><td>Moyenne des moyennes</td><td></td><td>380.41</td><td></td><td></td><td>0.40</td><td></td><td></td><td>0.14</td><td></td></tr></tbody></table>

Au regard de concentration du H₂S, la plus petite valeur sur tous les était de -1,68 ppm, la moyenne de moyenne sur les sites était de 0,14 ppm et la plus grande valeur était de 1,68 ppm. C'est ainsi, qu'aux différents sites, tel qu'au rond-point KIHISI, le minima enregistré était de -0,08 ppm, la moyenne de 0,26 ppm et le maxima de 0,9 ppm. A l'arrêt TMK, le minima était de -0,01 ppm, la moyenne de 0,05 ppm et le maxima de 0,23 ppm. A la Station SIMBA, le minima était de -1,57 ppm, la moyenne de 0,08 ppm et le maxima de 1,64 ppm.
Au marché Kahembe, le minima enregistré était de -1,43 ppm, la moyenne de 0,38 ppm et le maxima de 1,59 ppm. Au marché Alanine, le minima était de -0,6 ppm, la moyenne de 0,24 ppm et le maxima de 0,77 ppm.

## IV.2. Discussions des résultats

### IV.2.1. Variation temporaire de la concentration en CO₂, SO₂, H₂S

Nous observons qu'au site Mosquée/Birere (Figure 14) la concentration journalière de CO₂ a débutée avec des valeurs très faibles de l'ordre de 331,59 ppm, et a atteint un maxima de 890,94 ppm vers 15h30 locale, cela se justifiant par le fait qu'à cet endroit se trouvent des activités très intenses, dont un fort mouvement des véhicules et motos. La valeur maximale du SO₂ y est de 0,12 ppm se justifiant par le fait que certains engins automobiles émettent du SO₂, et du H₂S à 0,5 ppm qui proviendrait des eaux stagnantes mélangées à des ordures que nous avons observées et dont la décomposition produirait des telles valeurs (Weir et al, 2004).
<figure><img src="image_17.png" /><figcaption>**Figure 14.** Variation journalière de la concentration en CO₂, SO₂, H₂S dans la ville de Goma mesurées à la Mosquée/Birere, à Bujovu près de l'usine Tabacco/Congo, au rond-point KIHISI, au marché Alanine, à l'Entrée président et à Kituku. Le temps présenté est en temps universel (TU), le temps local étant (TU+2).</figcaption></figure>

A l'usine Tabacco/Congo et Nyiragongo Ciment (Figure 14), nous observons une concentration du CO₂ passant de 348,33ppm à environs 405,8ppm puis subit des augmentations assez élevées jusqu'à atteindre 5339 ppm. Les variations très élevées et ponctuelles y observées se justifient par le passage des véhicules à vieux moteur ou en mauvais état qui passaient de temps en temps et lassaient échappés une grande quantité de « fumée » qui faisait temporairement augmenter la concentration de CO₂ et qui peu à peu se dissipait pour laisser place à des valeurs moyennes pour ces sites. Et la valeur maximale pour le SO₂ était de 0,12 ppm, celle de H₂S 0,12 ppm également, qui sont des valeurs rencontrées dans l'air (Weir et al, 2004).
Au Rond-point KIHISI (Figure 14), nous observons une valeur minimale de 354,6 ppm, suivie des petits piques qui ne s'éloignent pas de la valeur moyenne (Figure 6). Ce site est un rond-point pas assez fréquenté dont les petites variations se justifient par la présence des mouvements de va et vient des véhicules et des motos, ayant produit à une valeur maximale de 402,75 ppm. Pour le SO₂, la valeur maximale 0,72 ppm entre dans la gamme des émissions par les véhicules ou moto, de même que les concentrations maximales de 0,57 ppm obtenues pour le H₂S. Au marché Alanine (Figure 14), la valeur la plus basse était de CO₂ est de 293,3 ppm, suivie des variations allant de 342,4 ppm jusqu'à 794,77ppm ; ceci se justifie par le fait qu'il y a plusieurs activités, car elle est située à côté de la route principal où s'effectue plusieurs trafics des véhicules, des motos et des humains. La valeur maximale du SO₂ était de 0,57 ppm et 0,77 ppm pour le sulfure d'hydrogène et proviendraient, en plus des productions par des véhicules ; des dépôts des déchets des aliments, des animaux, tous mélangés dans la grande poubelle du marché où qui ne pas entretenue. A l'entrée président (Figure 14), nous observons une concentration élevée de CO₂ qui va jusqu'à 711,31 ppm, et se justifie également par le trafic routier, par des engins de transport automobiles qui effectuent des mouvements de va et vient et une concentration de SO₂ qui était de 0,63 ppm et 0,2 ppm du H₂S qui sont également dans la gamme des émissions à partir de la combustion des carburants. Au marché Kituku (Figure 14), nous observons une forte concentration de CO₂ de 1828,56 ppm qui en fait représente un pique tout à fait isolé de la tendance générale observée à site. Une forte activité humaine y a lieu, couplée à mouvement intense des véhicules rejetant beaucoup des polluants, des vieux véhicules qui viennent récupérer les marchandises, et dont les émissions de CO₂ sont visiblement importantes. Le CO₂ y évolue à dents de scie, témoignant de l'importance de l'activité humaine et son impact sur les concentrations de CO₂. Comme précédemment indiqué pour d'autres sites, la valeur maximale de 0,58 ppm pour le SO₂ et 0,90 ppm pour le H₂S, devraient être liées à la présence des poubelles publiques observées au niveau de ce marché, des eaux stagnantes en plus de l'activité des automobiles.
<figure><img src="image_18.png" /><figcaption>**Figure 15.** Variation journalière de la concentration en CO₂, SO₂, H₂S dans la ville de Goma mesurées au Quartier Mapendo, Kyeshero, Les Volcan, TMK, marché Kahembe et Camp Katindo. Le temps présenté est en Le temps présenté est en temps universel (TU), le temps local étant (TU+2).</figcaption></figure>

Dans le quartier Mapendo (Figure 15), nous observons une concentration minimale de 420,75 ppm pour le CO₂, malgré la très faible activité des véhicules. Cette valeur qui représente un pique assez solitaire pourrait venir d'une autre activité humaine, comme brulait les déchets au quartier ou une autre activité similaire. Des valeurs allant jusqu'à 0,72 ppm pour le SO₂ et de 1,5 ppm pour le H₂S y sont observées et gardent ces concentrations pendant un temps assez important. Ceci serait lié, fort probablement à l'influence du volcan dont le vent pourrait avoir momentanément poussé les gaz vers ce quartier ; en plus de lala présence des égouts, les rejets des ordures presque partout le long de la rue, et les eaux stagnantes que nous y avons observées. Les mêmes tendances, surtout pour les H₂S et SO₂ sont plus ou moins observées aux sites TMK et Marché Kahembe. Dans le quartier Kyeshero (Figure 15), nous
observons une concentration de CO2 de 364,87 ppm, le SO2 y était de 0,63 ppm et H2S qui a atteint 0,53 ppm au maximum ; et sont le témoignage des concentrations d'un coin relativement calme sans beaucoup d'activités humaines. Dans le quartier Les Volcan (Figure 15), nous observons une concentration maximale de 388,89 ppm pour le CO2, et témoigne de la bonne qualité de l'air de ce quartier assez bien assaini et bien propre. Quelques valeurs qui sortent de cette tendance propre à ce point sont liées, et cela se voit bien assez clairement, au passage des véhicules et de motos, dont la fait montée momentanément le CO2 ; et pourraient conduire aux valeurs maximales de 0,46 ppm observées pour le SO2 et 0,42 ppm pour le H2S.

<figure><img src="image_19.png" /><figcaption>**Figure 16.** Variation journalière de la concentration en CO2, SO2, H2S dans la ville de Goma mesurées à la quartier Katindo II, Station SIMBA, Marché Nyabushongo, quartier Himbi près de l'usine AKILI, Mugunga/Muru, et quartier Lac. Le temps présenté est en Le temps présenté est en temps universel (TU), le temps local étant (TU+2).</figcaption></figure>
Au marché camp Katindo (Figure 15), nous observons une montée vertigineuse de la concentration de CO2 était alors d'environs 370 ppm et qui est passée à des valeurs de l'ordre de 600 ppm, liées à une augmentation humaine (véhicule) à des heures de pointes, couplée également à une augmentation de SO2 (0,70 ppm) et de H2S (0,74ppm).

Dans les autres quartiers, par exemples à Katindo II, Station SIMBA, Marché Nyabushongo, à Himbi près de l'usine de AKILI, à Mugunga/MURU et Lac vert (Figure 16) on observe des valeurs de CO2 relativement stables situées entre 360 et 380 ppm comme c'est le cas à Katindo II, au Marché Nyabushongo ou au quartier Lac Vert et où l'on a par moment enregistré des augmentations isolées liés à une activité humaine isolée, comme le passage d'un véhicule par exemple. Les sites Stations Simba et Himbi/Usine Akili montrent bien l'allure de l'impact d'une activité humaine « faible » mais régulière, avec du CO2 qui évolue en dents de scie. Le H2S et SO2 montrent des concentrations allant jusqu'à 1,6 qui sont par moment liées à celle du CO2 (cas du site station Simba, Figure 16) relatifs à l'activé humaine, ou des valeurs relativement en désaccord avec l'évolution du CO2 (cas de Katindo II, Marché Nyabushongo, Mugunga/Muru et Lac Vert). Ces valeurs de SO2 et H2S pourraient potentiellement provenir du panache volcanique, surtout pour les sites situés à l'Ouest de la ville où les vents emportent régulièrement le panache du volcan Nyiragongo quoi que à une haute altitude (Figure 9 A & B)
IV.2.2 Variation spatiale de la concentration en CO₂, SO₂ et H₂S

IV.2.2.1. Variation spatiale et par heure de la concentration en dioxyde de carbone
(CO₂)

<figure><img src="image_20.png" /><figcaption>**Figure 17.** Variation spatiale entre 7 heures et 13 heures locales de la concentration en CO₂ dans la ville de Goma. Les cartes ont été développées par l'outil interpolation (IDW : Inverse Distance Weighted = pondération par l'inverse de la distance) à partir des données secondes mesurées depuis 23 sites repris dans le tableau 6 et montrés dans la Figure 6.</figcaption></figure>
Entre 7h et 8h, nous avons observé des variations de CO₂ allant de 330 à 2230 ppm, alors que de 8h à 9h nous avons observé des variations de 307ppm minima, la moyenne de 370 ppm, et 1256 ppm de valeur maximale (Figure 17). Pendant ces heures, les mouvements de va et viens des véhicules continuent, voilà ce qui justifie toujours la hausse du dioxyde de carbone pendant cette heure-là. Il est arrivé que la valeur a atteint la valeur de 2230 ppm, justifié par le passage des véhicules qui avaient dégagé beaucoup de CO₂ mais seulement à Kahembe. Les autres sites restent en effet avec des valeurs faibles et surtout en dessous de la moyenne de 380 ppm. De 9h à 10h, la valeur minimale est de 307 ppm, 369 ppm valeur moyenne et 572 ppm valeur maximal. Il n'y a pas des fortes activités, ce qui justifie la baisse du CO₂ pendant cette heure-là.

<figure><img src="image_21.png" /></figure>

**Figure 18.** Variation spatiale entre 14 heures et 17 heures locales de la concentration en CO₂ dans la ville de Goma. Les cartes ont été développées par l'outil interpolation (IDW : Inverse Distance Weighted = pondération par l'inverse de la distance) à partir des données secondes mesurées depuis 23 sites repris dans le tableau 6 et montrés dans la Figure 6.
Nous trouvons que d'autres valeur sur les sites est en dessous de 380 pmm, sauf pour Kahembe où le maxima de 572 ppm est justifié par l'activité anthropique, à savoir le passage de quelques véhicules, et au Lac Vert et Munganga la valeur atteint 450 ppm pendant un long moment, ce qui se justifierait par un passage du panache émis depuis le Nyiragongo vers les deux quartiers. De 10h à 11h, la valeur minimale est de 309 ppm, la moyenne est de 369 ppm et maximal de 795 ppm. On observe cette valeur qui augmente mais de façon pontuelle, cela est dû au passage des véhicules qui laissé échapper le CO2 momentanément, voilà ce qui justifie la hausse brusque de ces polluants à Kituku dans le quartier Kyeshero, et d'autres valeurs varient entre 309 à 370 ppm sur d'autres sites. De 11h à 12h (Figure 17), le minima était de 272 ppm, la moyenne de 365 ppm et 797 ppm pour le maxima, nous observons que par rapport aux données précédentes il n'y a pas vraiment des grandes différences, c'est-à-dire qu'il y a toujours de mouvement mais ne sont pas intenses pendant ces heures-là, la valeur qui a atteint 797ppm se justifie par ces activités intenses au marché Kituku. Alors que la plus petite valeur se situe à Himbi, près de l'usine Akili, et vers Lac Vert et Mugunga les valeurs sont entre 360 à 450 ppm. De 12h à 13h, le minima était de 268ppm, moyenne 368ppm, et le 731ppm, en ce moment il arrive qu'il y ait encore des activités moyennement intenses. Cette hausse de 731ppm observé toujours à Kituku se justifie par le passage des véhicules. De 13h à 14h (Figure 18), le minima était 293 ppm, la moyenne de 378ppm et le maxima de 891ppm. Nous observons que pendant cette heure-là, les valeurs varient entre 293 à 380ppm, ce qui se justifie par le fait Ceci est justifié par des faibles activités dans la ville. Vers Kituku et à Kahembe où nous observons des hausses des concentrations ponctuelles qui se justifie par les activités humaines, entre autres le passage des véhicules à moteur diesel. De 14h à 15h (Figure 18), le minima était de 303 ppm, moyenne de 387 ppm, et de 5046 ppm. Nous observons sur tout le site que la valeur est en dessous de 350ppm pendant cette heure-là. Ce qui se justifie par le fait que ces pendant ces heures il y a moins d'activités dans la ville. Mais, en ce moment il y a eu quelques exceptions observées au camp Katindo où la valeur a atteint 546 ppm, ceci se justifie par le Véhicules qui a stationné à côté de l'appareil pendant un long moment, à l'arrêt TMK et quartier le volcan, les valeurs ont atteint 380ppm, sont là les variations ponctuelles, et à Bujovu à côté de l'usine Nyiragongo ciment, il y a eu passage d'un véhicule à moteur diesel qui a laissée échapper le CO2. De 15h à 16h le minima était de 303 ppm, la moyenne de 400 ppm, et 5335 ppm. Pendant ces heures nous observons une élévation du CO2, dans les quartiers Kasika, Mabanga Nord et Sud, Murara, Mikeno, sont les endroits où s'effectuent beaucoup plus activités commerciales, pendant cette heure-là il y a encore des activités anthropiques qui sont intenses. De 16h à 17h (Figure 18), le minima
était de 360 ppm, la moyenne de 442 ppm, et le maxima de 667 ppm. Même commentaires
que les heures précédentes, ici tout le monde cherche à rentrer à la maison. Ce qui justifie
encore la hausse du CO2.

IV.1.2.2. Variation spatiale et par heure de la concentration en dioxyde de Soufre (SO₂)

Entre 7h et 8h (Figure 19), il y a eu une variation allant de -1,67 ppm comme valeur minimal, la moyenne de -1,65 ppm et 1,62 ppm comme valeur maximal. La forte concentration en SO₂ est observé vers lac Vert et Mugunga se justifie par le massage du panache du Nyiragongo qui est toujours actifs et émets le gaz de SO₂. Les valeurs négatives sont considérées étant nulles.
<figure><img src="image_22.png" /><figcaption>**Figure 19.** Variation spatiale entre 7 heures et 13 heures locales de la concentration en SO₂ dans la ville de Goma. Les cartes ont été développées par l'outil interpolation (IDW : Inverse Distance Weighted = pondération par l'inverse de la distance) à partir des données secondes mesurées depuis 23 sites repris dans le tableau 6 et montrés dans la Figure 6.</figcaption></figure>

De 8h à 13h (Figure 19) nous avons observé que le minima était de -0,27 ppm la moyenne de 0,13 ppm et le maxima de 0,56 ppm. Sur tous les sites la concentration reste en-dessous de 0,56ppm, se justifient par des faibles concentrations que l'on trouve dans l'air en
permanence, sauf à Kyeshero où la valeur atteint 0,57 ppm, ceci se justifie par le passage des
vieux véhicules qui a laissé échapper le SO2. De 13h à 14h, voir jusqu'à 17h (Figure 19 et 20)
les plus grandes valeurs ne dépassent pas 0,60, une valeur assez basse et présente dans l'air
en permanence.

<figure><img src="image_23.png" /></figure>

**Figure 20.** Variation spatiale entre 14 heures et 17 heures locales de la concentration en SO2 dans la ville de Goma. Les cartes ont été développées par l'outil interpolation (IDW : Inverse Distance Weighted = pondération par l'inverse de la distance) à partir des données secondes mesurées depuis 23 sites repris dans le tableau 6 et montrés dans la Figure 6.
IV.1.2.3. Variation spatiale et par heure de la concentration en Sulfure d'hydrogène ($H_2S$)

Entre 7h et 8h, voir jusqu'à 9 h (Figure 21) nous avons observé que le maxima a atteint 0,82 ppm (au quartier Mapendo, Murara, Mabanga-Nord, Katoyi, Bujovu et Kahembe) cela étant fort probablement liés aux rejets des ordures trouvées dans les rues, dans les égouts, et la poubelle publique observée dont la décomposition produit du sulfure d'hydrogène.

<figure><img src="image_24.png" /><figcaption>**Figure 21.** Variation spatiale entre 7 heures et 13 heures locales de la concentration en $H_2S$ dans la ville de Goma. Les cartes ont été développées par l'outil interpolation (IDW : Inverse</figcaption></figure>
Distance Weighted = pondération par l'inverse de la distance) à partir des données secondes mesurées depuis 23 sites repris dans le tableau 6 et montrés dans la Figure 6.

Au regard des autres sites, de 9 h jusqu'à 13 h (Figure 21 et Figure 22), il s'est observé des valeurs allant de 0,01 ppm à 0,23 ppm qui sont dans la gamme des valeurs en faibles concentration rencontrées dans l'air, mais celle qui a atteint la valeur de 0,57 ppm, par exemple au site Mapendo pourrait être liée à la présence des eaux stagnantes mélangés par les ordures. De 13h à 17h (Figure 22), nous avons observé que certaines valeurs atteignent jusqu'à 0,45 ppm (quartier Mapendo), voir même 0,70 ppm (au quartier Kahembe) sont également similaires aux minimes concentrations que l'on retrouve dans l'air, et dont le passage des véhicules ou des matières en décompositions (poubelle publique observée au marché Kahembe) pourraient faire monter les concentrations de temps en temps avec la variation de la vitesse et direction du vent.

<figure><img src="image_25.png" /></figure>

**Figure 22.** Variation spatiale entre 13 heures et 17 heures locales de la concentration en H₂S dans la ville de Goma. Les cartes ont été développées par l'outil interpolation (IDW : Inverse Distance Weighted = pondération par l'inverse de la distance) à partir des données secondes mesurées depuis 23 sites repris dans le tableau 6 et montrés dans la Figure 6.
### IV.3. Considérations générales sur la qualité de l'air dans la ville de Goma comme influencée par les volcans actifs et les activités humaines.

Après avoir effectués des mesures sur différents sites, il s'observe que l'air dans la ville de Goma est de bonne qualité, de très bonne qualité même si l'on se bas uniquement sur les concentrations moyennes des différentes espèces, ces valeurs moyennes sont toutes largement inférieures aux concentrations nuisibles pour la santé humaine reprises dans le tableau 4. En effet :

* La concentration moyenne de CO₂ de 380 ppm (tableau 7, Figure 23) est en accord avec les valeurs atmosphériques d'une atmosphère non polluée, et même meilleure par rapport aux valeurs rencontrées dans de la plupart des villes (Berner et Berner, 2012), et est également largement inférieure à la concentration maximale de 0,5 % recommandée pour une exposition à long terme (Tableau 4). A certains sites, des moyennes plus basses (exemple 342 ppm au marché Alanine, tableau 7 et Figure 23) ont même été enregistrées, et ce malgré les fortes activités humaines qu'on y observe.

<figure><img src="image_26.png" /><figcaption>**Figure 23.** Représentation graphique des valeurs moyennes des concentrations en CO₂ aux 23 sites de mesure dans la ville de Goma. Les barres d'erreurs positives et négatives indiquent respectivement les valeurs maximales et minimales.</figcaption></figure>
La figure 23 montre clairement que les valeurs très élevées qui ont été enregistrées à certains sites (par exemple à Bujovu, près de l'usine Tobacco/Congo, au marché Kituku, au marché Kahembe) sont des cas très isolés de la tendance habituelle, et sont dues non aux fortes activités humaines qui s'y observent ou à l'activité volcanique, mais au passage des certains véhicules qui laissent échapper du CO2, et qui par la suite se dilue dans l'air.

* Les concentrations moyennes en SO2 varient entre 0 et 0,56 ppm (, des valeurs très basses par rapport à la concentration maximale recommandée pour une courte exposition de 24 h qui est de 5 ppm (Tableau 4). De même la valeur la plus élevée de 0,72 ppm que nous avons enregistrée est largement inférieure à cette valeur maximale recommandée pour une courte exposition.

<figure><img src="image_27.png" /></figure>

Figure 24. Représentation graphique des valeurs moyennes des concentrations en SO2 aux 23 sites de mesure dans la ville de Goma. Les barres d'erreurs positives et négatives indiquent respectivement les valeurs maximales et minimales.

Des petites augmentations momentanées observées par exemple au rond-point KIHISI, au marché camp Katindo, quartier Mapendo et Kyeshero, à Bujovu près de l'usine AKILI, sont des cas très isolés de la tendance normale de la concentration en
SO₂ dans la ville de Goma (Figure 24), et pourraient provenir soit du volcanisme pour certains sites ; soit aux activités humaines comme la circulation routière ou les décharges. Ce SO₂ est vite converti en H₂SO₄ à cause de la forte humidité dans la région, ce qui permet à l'atmosphère à s'auto épurer, et donc revenir à des concentrations assez faibles de SO₂.

* En fin, les valeurs moyennes de H₂S varient entre 0 et 0,14 ppm (Figure 25) est largement inférieure aux concentrations maximales recommandées pour une courte à longue exposition (10 ppm, Tableau 4).

<figure><img src="image_28.png" /></figure>

Figure 25. Représentation graphique des valeurs moyennes des concentrations H₂S aux 23 sites de mesure dans la ville de Goma. Les barres d'erreurs positives et négatives indiquent respectivement les valeurs maximales et minimales.

Les valeurs élevées de H₂S observées à certains sites (au marché Kahembe, usine Tobacco/Congo, au rond-point Mutinga), qui ont atteint des concentrations de 1,67 ppm (Tableau 7) sont également des situations isolées par rapport à la tendance générale (Figure 25). Ces valeurs « élevées » sont vites diluées et laissent place à des concentrations tout à fait régulièrement trouvée dans l'air non pollué respectant les normes.
Conclusions et perspectives

La ville de Goma et ses villages environnants font partie des régions densément peuplées au monde fortement concernées par les risques volcaniques. Un des risques sournois des volcans est lié aux émanations des gaz dont les impacts sur la santé humaine dépendent de la durée de l'exposition et des concentrations des gaz auxquels l'on est exposé. Présentement, les volcans Nyiragongo et Nyamulagira sont des systèmes ouverts qui éjectent chaque jour dans l'atmosphère des tonnes de gaz et des cendres qui impactent silencieusement la santé des personnes et des animaux, détruisent l'environnement et les bâtiments. L'explosion démographique de la ville de Goma qui est passée d'environ 400000 habitants en 2002 quelques à 1,1 million en 2020 s'accompagne d'une augmentation de la demande d'accès à l'eau potable, à l'électricité, et au moyen de transport qui nécessitent l'usage de combustible fossile, et donc à l'augmentation des émissions anthropiques qui pourraient affecter la qualité de l'air de la ville de Goma, déjà influencer par les volcans Nyiragongo et Nyamulagira.

L'objectif de notre recherche était d'effectuer une évaluation préliminaire de la qualité de l'air dans la ville de Goma, par mesure de la concentration de CO2, SO2, et H2S atmosphériques, des gaz qui sont à la fois émis par l'activité volcanique et entropiques, et sont donc parmi les bons indicateurs de la qualité de l'air pour une ville comme Goma. Pour y parvenir, nous sommes partis de l'hypothèse selon laquelle dans la ville de Goma, les activités volcanique et anthropiques conduiraient à une augmentation des polluants généralement émis par ces deux sources, et pourraient potentiellement atteindre des concentrations nuisibles à la santé humaine et l'environnement. Nous avons ainsi mesuré la concentration de CO2, SO2 et H2S dans l'air à 2 m du sol à l'aide d'un gazomètre dénommé « MultiGAS ». Les mesures ont été effectuées depuis 23 sites, avec au moins un site dans chaque quartier de la ville de Goma, mais aussi repartis à proximité des zones à fortes activités humaines comme les marchés et rond points, mais également à des endroits pas concernés par des activités humaines aussi intenses.

Les données récoltées nous ont permis d'évaluer la qualité de l'air dans la ville de Goma, d'un point de vue temporaire et spatiale. Les résultats montent :

* des variations temporelles avec des concentrations qui évoluent à dent de scie surtout au niveau des sites situés à proximité des activités humaines intenses comme les marchés et les rond points. Les autres sites qui ne pas concernés par des activités
anthropiques importantes étaient caractérisés par des concentrations relativement stables. Dans les deux cas, que ce soit pour les sites proches des grandes activités humaines ou pas, des pics dans les données ont été observés surtout pour le CO2, par moment pour le SO2 mais moins pour le H2S. Les pics sont attribués certains véhicules qui émettent des gaz fait augmenter leurs concentrations, principalement du CO2. Les piques de SO2 observés surtout à des sites situés vers l'ouest et le sud-ouest de la ville de Goma sont attribuables aux volcans et particulièrement au panache du volcan Nyiragongo, mais cette influence reste assez modérée. Quoi qu'il en soit, les pics disparaissaient peu après leur apparition et l'air retrouvait des valeurs tout à fait normales.

* d'importantes variations spatiales ont également été observées, avec des différences assez prononcées entre les concentrations des différents gaz mesurés. Ainsi, les cartes de variations spatiales produites par interpolation ont permis de faire ressortir les sites qui sont les plus concernés par des fortes concentrations ainsi que les temps que ces pics sont atteints. Ainsi il s'observe que, de manière générale, vers 7 heures du matin (heure locale), l'air est le plus pur de toute la journée. Mis à part quelques exception dues au passage de véhicules à émissions intenses, il ressort que les concentrations des gaz, surtout de CO2, augmente et attient des valeurs importantes aux heures de pointes surtout aux sites proches des activités humaines intenses (transport routier surtout).

Les résultats de la présente recherche permettent d’affirmer que durant la période d’étude l’air de la ville de Goma est pur et n’est pas pollué. Les concentrations moyennes des différents gaz mesurés, à savoir le CO2, le SO2 et le H2S sont en effet largement inférieures aux valeurs limites recommandées pour une exposition à court et long termes à ces gaz. Même les concentrations maximales, surtout pour le H2S et le SO2, sont inférieures aux valeurs des concentrations limites recommandées. Les valeurs extrêmes sont vites ramenées à des concentrations moyennes à cause de la capacité assez importante de l’atmosphère de Goma de s’auto-épurer.

Une limite de notre étude est qu'elle a utilisée des données ponctuelles, bien plus ces mesures ponctuelles n'ont pas été faites en simultanés sur tous les sites. Ainsi par exemple, les données utilisées pour simuler la variation spatiale sont issues des dates différentes ; quoi que les heures soient similaires. Aussi, une comparaison entre site serait encore meilleure si les données étaient récoltées en même temps. Il y a également les données de la nuit qui
manquent pour tous les sites et qui nous diraient plus sur la qualité de l'air à des heures comme 1 heure, 2 heures ou 3 heures du matin où la grande majorité des activités humaines sont à leur point mort. Nous recommandons ainsi que des capteurs de mesures en continus soient placés à différents points de la ville de Goma, ce qui permettra de comprendre encore mieux la qualité de l'air de la ville de Goma et ses environs ainsi que dynamique. En plus des concentrations fournies par la présente recherche pour le 3 gaz majeurs, il serait utile d'inclure des capteurs pouvant déterminer les concentrations d'autres gaz tels que les oxydes d'azote (Nox), le monoxyde de carbone (CO) de même que les composés organiques volatils (COV). Aussi, à des moments particuliers d'inversions de mouvement des masses d'air, le panache du volcan Nyiragongo est amené vers la ville de Goma et la population sent l'odeur des œufs pourris du soufre qu'il contient. For malheureusement nous n'avons pas eu la possibilité de capter ces moments qui sont aléatoires et donc imprévisibles ; aussi ils pourraient avoir lieu dans un quartier de l'Est de la ville par exemple, au moment où nous mesurions au sud. Ces moments d'inversions de mouvements de masses d'air amènent les gaz volcaniques, et seules des capteurs installés en permanence et mesurant en continue permettraient de les capturer, d'en évaluer la durée et les concentrations de chaque gaz et donc d'en évaluer les potentiels effets sur la santé humaine.

Enfin, une évaluation complète de la qualité de l'air exige que des particules contenues dans l'air soient également mesurées. Ainsi, il faudra autant installer des capteurs pour la mesure en continue des concentrations des particules dont le diamètre est inférieur à 2,5 micromètres (PM2,5) et 10 micromètres (PM10) en plus de la mesure des concentrations des principaux métaux dont l'arsenic (As), le cadmium (Cd), le chrome (Cr), le nickel (Ni), le plomb (Pb) et le zinc (Zn). Les résultats de toutes ces mesures devant être comparés aux lignes directrices relatives à la santé en rapport avec la qualité de l'air mises en place par l'Organisation Mondiale de la Santé (OMS), ceci guiderait les autorités publiques dans la prise des décisions judicieuses en cas de pollution de l'air dans la ville de Goma et ses environs.
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## A propos des auteurs

**Professeur Charles Balagizi** est Chercheur en Géochimie des fluides et Géorisques travaillant pour l'Observatoire Volcanologique de Goma (OVG) depuis 2009, à l'Est de la République Démocratique du Congo. Il est actuellement Directeur Scientifique de l'OVG. Il est également Professeur des Universités, notamment au Département de Chimie-Physique de l'Institut Supérieur Pédagogique de Bukavu, et au Département des Sciences de l'Environnement de l'Université Catholique de Bukavu en République Démocratique du Congo.

Les recherches de Professeur Balagizi portent sur l'étude et la dynamique des gaz volcaniques pour la compréhension et la surveillance des volcans Nyiragongo et Nyamulagira, ainsi que l'évaluation des risques liés à ces volcans dans la Province Volcanique des Virunga en général et dans la Ville de Goma en particulier. Ses travaux portent également sur l'évaluation et la surveillance de la qualité de l'air et de l'eau dans la branche occidentale du rift Est-Africain, ainsi que la dynamique des gaz du lac Kivu et le risque qu'ils présentent. Les enseignements de Professeur Balagizi portent sur la Chimie Inorganique, la Chimie de l'Environnement, la Géochimie des Eaux et des Gaz, la Géochimie Environnementale ainsi les Méthodes de Recherche en Géosciences et Sciences Environnementales. Professeur Charles Balagizi est détenteur d'une Thèse de Doctorat en Géochimie des Fluides de l'Université de Naples II en Italie (2016), d'une Maîtrise en Gestion Intégrée des Ressources en Eau de l'Université de Liège en Belgique, Orientation Géochimie des Eaux (2012) et d'une Licence en Chimie de l'ISP/Bukavu en RDC (2005).

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**Thérèse Mosange** est Assistante à l'Université de Goma en RD Congo, une chercheuse passionnée par les enjeux cruciaux de l'Environnement et du Changement climatique. Forte d'un engagement profond pour sa communauté, elle consacre ses recherches à la gestion des crises et des catastrophes liées à l'eau et au climat. Son expertise s'étend également aux systèmes d'information géographique (SIG), outils essentiels pour l'analyse et la compréhension des dynamiques environnementales et des risques. Thérèse Mosange est détentrice d'une Licence en Environnement et Gestion de changement climatique de l'Université de Goma en RD Congo (2020) et d'un Master en gestion des crises et catastrophes liés à l'eau et climat de l'Université d'Abomey-Calavi au Benin (2024).

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