Leçons élémentaires de chimie agricole/Chapitre I

Paul Sabatier

Leçons élémentaires de chimie agricole

G. Masson, 1890 (p. 15-34).

CHAPITRE PREMIER

L’AIR

Composition de l’air. — Jusqu’à la fin du siècle dernier, l’air fut considéré comme un élément simple. En 1775, la célèbre expérience de Lavoisier établit d’une manière irréfutable que l’air est formé par le mélange de deux gaz incolores comme lui-même. Ces deux gaz, physiquement semblables, sont au contraire très différents par leurs propriétés intimes. L’un est remarquable par son activité chimique, c’est l’oxygène ; l’autre se distingue par sa neutralité, par son inaptitude à la combinaison, c’est l’azote.

Voici deux vases de verre paraissant identiques : celui-ci contient de l’oxygène, celui-là de l’azote. Dans ce dernier, introduisons une bougie allumée ; nous la voyons s’éteindre aussitôt. Un fragment de phosphore qui brûlait violemment dans l’air, s’éteint aussi quand nous le mettons dans l’azote. Un petit oiseau, placé dans le même gaz, s’affaisse presque instantanément, et périrait asphyxié si nous l’y maintenions quelques minutes. L’azote est donc incapable d’entretenir les combustions, incapable aussi d’entretenir la respiration des animaux.

Dans l’autre vase, qui renferme de l’oxygène, introduisons la bougie enflammée ; non seulement elle ne s’éteint pas, mais elle brûle avec un éclat extraordinaire et se consume beaucoup plus vite que dans l’air. Une allumette de bois ne présentant plus que quelques points incandescents, se rallume vivement et continue à flamber avec un vif éclat. Un fragment de phosphore, préalablement enflammé, puis introduit dans le flacon, produit une lumière éblouissante ; les fumées épaisses qui se condensent en une neige blanche, sont constituées par une combinaison de l’oxygène et du phosphore, qu’on appelle acide phosphorique.

Si dans un vase rempli d’oxygène, nous enfermons un oiseau, nous le voyons respirer facilement, plus vivement que dans l’air.

C’est grâce à l’oxygène qu’il contient, que l’air est capable d’entretenir la respiration et les combustions ; mais son activité est moindre parce que l’azote mélangé à l’oxygène en tempère les propriétés trop énergiques.

La composition de l’air, grossièrement établie par Lavoisier, a été fixée par de nombreuses recherches ; Gay-Lussac et de Humbold, au commencement de notre siècle, puis Dumas et Boussingault, Regnault, Bunsen ont appliqué tour à tour à ce problème diverses méthodes que nous n’avons pas à décrire. On a ainsi trouvé que 100 volumes d’air sont constitués par le mélange de :

21	volumes	d’oxygène,
79	—	d’azote,

ce qui fait à peu près pour 1 volume d’air :

$\textstyle {\frac {1}{5}}$ d’oxygène, et $\textstyle {\frac {4}{5}}$ d’azote.

L’oxygène étant un peu plus lourd que l’azote, on trouve, en poids, une proportion un peu différente, savoir pour 100 grammes d’air ;

23	grammes	d’oxygène,
77	—	d’azote,

La composition de l’air est constante et partout la même. — Les analyses de l’air effectuées depuis un siècle, ont fourni constamment des résultats sensiblement identiques, en quelque point du globe qu’on ait opéré. La nature de l’air demeure donc la même, quelles que soient la latitude et la hauteur au-dessus du niveau des mers. Regnault a examiné un grand nombre d’échantillons d’air, prélevés en Europe, en Afrique, en Amérique, à l’équateur ou sur les mers polaires.

La moyenne de plus de cent analyses de l’air de Paris a donné par 100 volumes d’air :

20,96 d’oxygène,

les valeurs extrêmes ayant été de :

20,99	………	valeur maxima,
20,91	………	valeur minima.

Dans le monde entier, la moyenne est sensiblement égale à celle obtenue à Paris ; le maximum d’oxygène n’a pas dépassé 21 volumes. Les minima extrêmes, considérés par Regnault comme anormaux et dûs à des circonstances locales exceptionnelles, ont été :

20,40	………	port d’Alger,
20,46	………	golfe du Bengale,
20,38	………	bords du Gange.

Plus récemment, M. Lévy a trouvé pour l’air de la mer du Nord :

20,47 d’oxygène.

Mais, d’une manière générale, on peut dire que l’atmosphère possède une composition constante ; aucune variation notable n’a été accusée depuis le commencement du siècle. Nous trouvons l’air tel que Gay-Lussac l’avait trouvé.

Comment expliquer cette fixité, alors que l’air intervient constamment d’une manière active sur la surface immense du globe ? La respiration des hommes et des animaux, les combustions de nos foyers et de nos usines, certains phénomènes naturels d’oxydation minérale, consomment chaque jour des quantités énormes d’oxygène. La plus grande partie de ce gaz est ainsi transformée en eau et en acide carbonique, dont nous ne trouvons cependant que des doses peu importantes dans l’atmosphère. Nous verrons plus loin ce que devient le gaz acide carbonique et comment il régénère en tout ou en partie l’oxygène qui l’a fourni.

Quant à l’azote, il ne semble guère disparaître. Pourtant, ainsi qu’il sera dit ultérieurement, certaines influences doivent en soustraire des masses notables, tandis que d’autres, comme les putréfactions des substances organiques azotées, lui en restituent beaucoup. Y a-t-il équilibre parfait entre ces gains et ces pertes d’oxygène, entre ces gains et ces pertes d’azote ? N’avons-nous pas à craindre qu’à une échéance peut-être courte, la proportion des gaz de l’atmosphère ne soit modifiée assez profondément pour changer les conditions de la vie ? Se pourrait-il aussi que cette modification fâcheuse intervienne d’abord dans certaines contrées plus maltraitées ?

À cette dernière question, nous sommes déjà en mesure de répondre. Puisque sur tous les points de la terre, l’air présente actuellement la même composition, les causes locales d’altération n’ont jusqu’à présent exercé qu’une influence minime et on peut prédire avec certitude qu’il en sera de même dans l’avenir. On le conçoit aisément, si on songe que l’atmosphère est constamment agitée par des courants immenses, dont la météorologie nous indique les trajectoires, essayant d’en découvrir les lois. Ces grands mouvements qui produisent localement les vents, les ouragans, les trombes, agitent l’air dans tous les sens et rendent ainsi sa composition homogène et identique en toutes ses parties.

Quant au danger de la variation d’ensemble, Dumas et Boussingault nous ont pleinement rassurés par un raisonnement bien facile à suivre. La masse de l’air atmosphérique est énorme : le baromètre nous apprend que sur chaque point du globe son poids est celui d’une colonne de mercure haute d’environ 76 centimètres. Imaginez donc la surface de la terre recouverte entièrement d’une couche de mercure de 76 centimètres d’épaisseur : le poids de ce mercure est égal au poids total de l’air. Si on pouvait le placer tout entier dans l’un des plateaux d’une gigantesque balance, il faudrait pour lui faire équilibre placer dans l’autre plateau 581,000 cubes massifs de cuivre, ayant chacun 1 kilomètre de côté. L’oxygène total que l’atmosphère contient pèserait environ 134,000 de ces cubes.

Supposons que chaque homme consomme chaque jour par sa respiration un kilogramme d’oxygène, ce qui est au-dessus de la réalité ; admettons qu’il y ait mille millions d’hommes ; supposons enfin que par le fait de la respiration des êtres vivants et des diverses combustions, cette consommation d’oxygène soit décuplée ; imaginons qu’il n’existe aucune cause naturelle de restitution d’oxygène (ce qui est bien loin d’être admissible), eh bien, dans cette hypothèse la plus défavorable que nous puissions faire, nous trouvons que la consommation d’oxygène pendant tout un siècle, ne dépasserait pas le poids de 38 à 40 des grands cubes de cuivre.

Ainsi l’action d’un siècle n’abaisserait que de $\textstyle {\frac {1}{3000}}$ au plus la dose d’oxygène qu’il y a dans l’air. En mille ans, elle ne diminuerait que de $\textstyle {\frac {1}{300}}$, c’est-à-dire d’une quantité presque inappréciable à nos moyens analytiques. Après plusieurs milliers d’années, la composition de l’air se retrouverait encore semblable à ce qu’elle est en ce moment. Devant une telle réserve d’oxygène, nous pouvons repousser toute crainte, et considérer comme absolue la constance de composition de l’air.

Des autres substances contenues dans l’air. — L’oxygène et l’azote ne sont pas les seuls éléments qui existent dans l’atmosphère. On y trouve aussi quelques substances qui n’y manquent jamais, bien que leur dose soit beaucoup plus faible. Leur rôle cependant est capital : dans le mélange d’oxygène et d’azote seuls et maintenus seuls, la végétation ne pourrait s’exercer d’une façon normale.

Ces substances accessoires sont principalement : la vapeur d’eau, l’acide carbonique, l’acide nitrique, l’ammoniaque.

Il y a aussi des traces de diverses matières dont l’intervention est moins directe en agriculture, par exemple l’ozone.

Enfin, surtout au voisinage du sol, l’air tient en suspension un grand nombre de poussières ténues, qui tombent très lentement ; quelques-unes sont des germes microscopiques utiles ou nuisibles, d’une importance capitale pour certaines actions naturelles.

Vapeur d’eau. — La vapeur d’eau existe toujours dans l’air, mais sa proportion y est très variable. Pour prouver sa présence, il suffit d’abandonner pendant quelque temps à l’air libre un vase rempli de glace pilée : la vapeur d’eau se condense à l’état liquide sur la surface froide du vase. Si on place sur une soucoupe un fragment de chlorure de calcium, solide, blanc, parfaitement sec, on voit qu’il ne tarde pas à fixer l’humidité de l’air et à se liquéfier. Ce sont là des faits bien connus, sur lesquels il est inutile d’insister.

La présence de la vapeur d’eau dans l’atmosphère est d’ailleurs nécessaire ; sur les vastes étendues d’eau liquide qui constituent les mers, l’évaporation se produit, d’autant plus active que la température est plus haute, et que les couches d’air se renouvellent plus fréquemment. Si l’air ainsi saturé d’humidité vient à se refroidir, une partie plus ou moins considérable de la vapeur se condense en eau liquide, et donne la pluie. Les eaux pluviales répandues sur le sol, le traversent en partie et fournissent les sources, puis les rivières et les fleuves, restituant à l’Océan l’eau qu’il avait donnée. La vapeur d’eau de l’atmosphère contribue donc à alimenter la terre en eau, et cette eau, ainsi que nous le verrons bientôt, lui apporte avec elle quelques autres éléments de l’air.

La quantité de vapeur d’eau, contenue dans l’air, varie beaucoup : elle dépend généralement de la température, du régime des vents, de l’altitude, et aussi des masses d’eau plus ou moins étendues qui peuvent exister dans le voisinage. Pendant la saison des pluies, sous les tropiques, on trouve jusqu’à 3^gr5 de vapeur d’eau pour 100 grammes d’air ; au contraire pendant les gelées d’hiver, ou sur le sommet des hautes montagnes, la dose de vapeur d’eau est très faible. D’ailleurs l’état d’humidité de l’air ne dépend pas du poids absolu de vapeur aqueuse que l’air renferme, mais de la distance à laquelle cet air se trouve de son point de saturation^[1]. Avec très peu de vapeur, l’air peut être humide, s’il est froid ; il peut être sec, avec une quantité plus grande, si la température est haute. L’état d’humidité est défini au moyen de certains appareils de physique connus sous le nom d’hygromètres. Les variations de cet état, combinées avec le régime des pluies, ont sur la végétation une influence capitale.

Acide carbonique. — L’air contient toujours de l’acide carbonique, et nous verrons que c’est ce gaz qui fournit aux végétaux, presqu’en totalité, un de leurs éléments principaux, le carbone. Si dans un vase ouvert, nous abandonnons de l’eau de chaux, c’est-à-dire la dissolution limpide obtenue en agitant en vase fermé une petite quantité de chaux pure avec de l’eau distillée, nous constatons que la surface du liquide se recouvre assez rapidement d’une croûte blanche insoluble ; c’est du carbonate de chaux, formé par la combinaison de la chaux avec l’acide carbonique de l’air. Recueillons avec précaution ces parcelles blanches, et versons dessus un acide, par exemple du vinaigre, nous voyons l’acide carbonique se dégager en bulles gazeuses.

La proportion d’acide carbonique est à peu près invariable. — De nombreuses expériences ont fixé la quantité d’acide carbonique contenu dans l’air. MM. Boussingault, Reiset, et plus récemment Müntz et Aubin, ont trouvé que dans les divers pays d’Europe :

10,000 volumes d’air renferment environ 3 volumes d’acide carbonique.

Lors du dernier passage de Vénus sur le Soleil, les missions scientifiques, qui furent chargées de l’observer, ont effectué en divers points du globe des prises d’air, où l’acide carbonique a été dosé avec le plus grand soin. On a trouvé pour 10,000 volumes d’air :

de 3,1 à 2,6 d’acide carbonique.

Les plus grands écarts constatés ont été :

4,2, maximum observé à Paris,
2,7, minimum trouvé au Chili.

Malgré les causes considérables de production d’acide carbonique qui se trouvent accumulées à Paris (Boussingault a évalué à 2,950,000 mètres cubes la quantité, de gaz carbonique formé à Paris en vingt-quatre heures), la proportion habituelle n’y est pas en moyenne supérieure à celle des champs.

Donc, aux latitudes les plus diverses, aux altitudes les plus variées, la dose d’acide carbonique de l’air est à peu près constante.

On observe pourtant en chaque lieu de légères variations diurnes assez régulières. Il y a un peu moins d’acide carbonique quand le temps est clair ; il y en a davantage quand le temps est couvert, et surtout pendant la nuit. Nous en indiquerons la raison dans le chapitre suivant.

Il est facile de calculer qu’au taux de 8 volumes d’acide carbonique pour 10,000 volumes d’air, il se trouve au-dessus de chaque hectare de terre, 48,000 kilogrammes d’acide carbonique, contenant 13,000 kilogrammes de carbone. La nutrition carbonée des récoltes ayant lieu à peu près exclusivement à l’aide de l’acide carbonique de l’air, on peut se demander si cette nutrition se trouve assurée pour une longue période. Reportons-nous aux expériences faites par Boussingault sur un assolement de cinq ans, présentant la succession suivante : betteraves, froment, trèfle, froment et navets dérobés, avoine. Voici les poids de carbone contenus dans les récoltes successives, obtenues sur un hectare :

Betteraves	1,358	kilogrammes.
Froment	1,432	—
Trèfle	1,910	—
Froment	2,004	—
Navets	0,307	—
Avoine	1,182	—
En tout pour les cinq années	8,193	kilogrammes.

Si donc l’acide carbonique n’était pas régénéré ou renouvelé au-dessus du champ, il aurait entièrement disparu au bout de huit ans de culture.

Mais, en réalité, le globe terrestre n’est cultivé que sur une faible portion de sa surface totale, et un champ profite de l’acide carbonique contenu dans une étendue beaucoup plus grande ; en outre, la respiration des animaux, les combustions, les putréfactions de toute espèce, les éruptions volcaniques, produisent incessamment des quantités énormes de gaz carbonique, qui doivent au moins compenser la fixation de carbone sur les plantes.

Ici, comme pour la vapeur d’eau, la surface des mers joue un rôle considérable pour régulariser la proportion d’acide carbonique qu’il y a dans l’air. M. Schlœsing a montré que l’eau de mer contient, par litre, environ 1 décigramme d’acide carbonique dissous ; elle le cèderait à l’air, si dans l’atmosphère la quantité devenait trop petite. Si, au contraire, elle s’élevait outre mesure, la mer le dissoudrait, servant ainsi de régulateur gigantesque du monde végétal. La provision de gaz carbonique ainsi accumulé dans les eaux de l’Océan, et pouvant au besoin s’en dégager, est sans doute au moins décuple de celle qui se trouve dans l’atmosphère.

Principes azotés de l’air. — L’air renferme toujours un peu d’ammoniaque et d’acide nitrique, mais en quantité beaucoup moindre encore que l’acide carbonique.

En raison de leur extrême rareté, on n’y a d’abord attaché aucune importance. Nous savons aujourd’hui que leur rôle ne saurait être négligeable, et certains^agronomes ont pu les considérer comme la principale, sinon l’unique source primordiale de l’alimentation azotée des végétaux, avec ou sans l’intermédiaire du sol.

Ammoniaque. — L’ammoniaque signalée dans l’air par de Saussure, se retrouve aussi dans les eaux pluviales. Sa présence dans l’atmosphère s’explique aisément, car il se dégage toujours de l’ammoniaque dans la putréfaction des matières animales^[2]. Dans l’air, elle ne demeure pas à l’état libre, mais elle s’y trouve sous la forme de carbonate d’ammoniaque gazeux et de nitrate d’ammoniaque solide. Ces sels étant très solubles dans l’eau, existent donc nécessairement dans la pluie, la neige, les brouillards. Ainsi, Boussingault a trouvé dans l’eau de pluie des doses d’ammoniaque variant de 4 milligrammes à 0,2 par litre d’eau, dans l’eau de brouillard, de 7,2 à 2,6.

M. Schlœsing, en opérant sur de très grands volumes d’air, a pu y doser l’ammoniaque. On trouve que 100 mètres cubes d’air en contiennent :

À Paris	de	1,5	à	4	milligrammes
À Montsouris, on a trouvé	de	1,1	à	5	—
Au Pic du Midi (Müntz) environ		1,4.			—

Ce sont là des poids excessivement minimes, mais qui suffisent à enrichir les eaux de pluie de quantités assez notables d’ammoniaque.

Pour expliquer la circulation de l’ammoniaque à la surface du globe, M. Schlœsing a imaginé une théorie très ingénieuse, sur la valeur de laquelle il est difficile de se prononcer. L’ammoniaque prise dans l’air par les pluies, est reçue dans le sol, et là elle se transforme en nitrates, dont une portion est utilisée pour la nourriture des plantes ; le reste est emporté par les eaux de drainage, qui les déversent dans les rivières, puis dans la mer. D’après Boussingault, la Seine seule charrie ainsi par jour 238,000 kilogrammes de nitrate de potasse. Cependant l’eau de mer ne contient que de faibles traces de nitrates : c’est que ceux-ci sont consommés par les végétaux marins, dont la destruction ultérieure fournit de l’ammoniaque. La mer contient, en effet, de 0^milligr4 à 0,5 d’ammoniaque par litre. Cette ammoniaque se diffuse dans l’atmosphère, et les vents la ramènent vers les cultures des continents. L’Océan serait ainsi pour l’ammoniaque, comme pour la vapeur d’eau et l’acide carbonique, un immense régulateur.

Le stock d’ammoniaque que renferme l’atmosphère est fort petit ; la couche d’air qui couvre un hectare ne contient que 1^kg5 d’ammoniaque, valeur très faible. Néanmoins, M. Schlœsing pense que la circulation d’ammoniaque dans l’atmosphère est assez active pour compenser sa rareté, et lui permettre de concourir en proportion notable à la nutrition azotée des végétaux. Cette opinion nous semble peu justifiée ; le rôle nutritif de l’ammoniaque atmosphérique est, dans tous les cas, fort peu important.

Acide nitrique. — La présence des produits nitrés dans l’atmosphère ne doit pas nous surprendre. Dans un flacon rempli d’air bien sec, faisons à l’aide d’une bobine d’induction éclater une série d’étincelles électriques : nous voyons apparaître une coloration rouge orangé. Sous l’influence des étincelles, l’oxygène et l’azote se sont combinés et ont donné naissance à un composé gazeux rouge, qu’on appelle acide hypoazotique. Si l’air est humide, il se forme au lieu du gaz rouge, une vapeur incolore et soluble dans l’eau, qui n’est autre que de l’acide nitrique, facile à caractériser par ses propriétés chimiques.

Dans la nature, le même phénomène se produit avec une intensité beaucoup plus grande. Pendant les orages, les éclairs, véritables étincelles électriques, traversent l’air sur une longueur énorme, qui atteint parfois plusieurs kilomètres. Sur leur passage, la combinaison d’oxygène et d’azote a lieu, et fournit des doses plus ou moins importantes d’acide nitrique. Cet acide se combine en majeure partie à l’ammoniaque de l’air, pour donner du nitrate d’ammoniaque solide, en parcelles très fines, que les vents emportent au loin et dispersent. Les pluies dissolvent ce nitrate et l’apportent à la terre ; la proportion de nitrates qu’elles renferment est assez variable : Boussingault y a trouvé, par litre, jusqu’à $\textstyle {\frac {95}{100}}$ de milligramme d’acide nitrique combiné. Les pluies totales de l’année fournissent ainsi au sol des poids assez considérables de nitrates ; les résultats obtenus sur ce point sont assez discordants, ce qui tient sans doute à des écarts réels d’une région à l’autre.

Le poids d’azote nitrique total, apporté ainsi par les pluies sur 1 hectare de terre, a été trouvé :

En Alsace (Boussingault), égal à	0kilogr33
À Rothamstedt (Lawes, Gilbert, Warington)	0,81 à 1,1
En Provence (colonel Chabrier)	2,8

Quant à l’acide nitrique contenu dans l’air, on le dose assez difficilement, parce qu’il s’y trouve à l’état de nitrate d’ammoniaque, poussière solide, ténue, très difficile à condenser (Schlœsing). Cependant certaines mesures ont été faites. À Montsouris, 100 mètres cubes d’air renferment en moyenne de 1^milligr5 à 6,4 d’acide nitrique. Pendant les orages, la proportion a atteint jusqu’à 12 milligrammes par litre.

Dans les régions équatoriales, où les orages, très fréquents, ont une violence extraordinaire, les produits nitrés doivent être beaucoup plus abondants. D’après des résultats récents, communiqués par MM. Müntz et Marcano, la quantité d’azote nitrique apportée au sol pendant une année par les eaux pluviales, est à Caracas (Venezuela) de 5^kg8 par hectare. À Saint-Denis (île de la Réunion), la dose s’élève presque à 7 kilogrammes par hectare. C’est une véritable fumure azotée équivalant à près de 50 kilogrammes de nitrate de soude. On s’explique ainsi, en quelque mesure, la puissance des végétations spontanées dans les contrées tropicales.

Ozone. — Quand l’air est traversé par une série d’étincelles électriques, il se forme, ainsi que nous l’avons dit précédemment, des produits nitrés : acide hyponitrique si l’air est sec, acide nitrique s’il est humide. Mais il se développe en même temps une odeur particulière, très pénétrante, rappelant un peu le homard gâté ; cette odeur n’appartient pas aux produits nitrés, mais elle est celle d’un gaz spécial, qui est une transformation curieuse de l’oxygène : c’est l’ozone.

L’ozone n’est autre chose que de l’oxygène qui s’est combiné avec lui-même, par une condensation de matière, mais cette condensation s’est faite avec un emmagasinement d’énergie, de puissance chimique ; aussi l’ozone oxyde plus que l’oxygène, et plus vite.

L’étincelle ne fournit dans l’air que de faibles quantités d’ozone ; car il se trouve que l’ozone est instable, et se détruit spontanément, lentement à la température ordinaire, très vite quand on le chauffe, et l’étincelle très chaude, le détruit en même temps qu’elle en produit une certaine proportion.

Mais il existe une autre forme de la décharge électrique, moins brutale que l’étincelle et qui ne développe pas de hautes températures : c’est celle qu’on nomme décharge continue ou effluve. Elle se produit toutes les fois qu’on met en présence deux conducteurs ayant des tensions électriques très différentes, la distance qui les sépare étant assez grande pour que l’étincelle proprement dite ne puisse avoir lieu ; on réalise commodément cette condition en interposant entre les conducteurs une lame isolante. Si un courant d’oxygène circule dans cet intervalle illuminé par une lueur plus ou moins vive, il sera en grande partie transformé en ozone, reconnaissable à son odeur et à ses propriétés actives. Il oxyde l’argent, décolore l’indigo, oxyde aussi l’ammoniaque, en donnant des fumées blanches solides de nitrate d’ammoniaque.

La transformation totale de l’oxygène en ozone n’est pas possible, parce que l’ozone est un édifice instable, qui tend de lui-même à se détruire : il y a lutte entre sa formation artificielle et sa destruction spontanée. Pour en obtenir beaucoup, il faut faire en sorte que celle-ci soit aussi faible que possible ; on y arrive en abaissant la température. En opérant à –23°, MM. Hautefeuille et Chappuis ont pu atteindre la transformation de $\textstyle {\frac {1}{5}}$ de l’oxygène, et ils ont alors reconnu que l’ozone possède une belle couleur bleue.

Trouve-t-on dans l’atmosphère des conditions favorables à une production abondante d’ozone ?

Pendant les orages, les éclairs qui éclatent entre les nuages, doivent, en même temps que de l’acide nitrique, donner un peu d’ozone. Mais en dehors de ces circonstances exceptionnelles, l’air est toujours électrisé, et il est certain que des phénomènes d’effluves, plus ou moins puissants, ont lieu entre les nuages dans les régions supérieures de l’air, là précisément où, la température étant très basse, l’ozone une fois fait, se conservera facilement. Il est donc probable que la proportion d’ozone doit s’y maintenir assez grande.

Nous en trouvons aussi dans l’air qui nous entoure, mais la dose est petite et fort variable. À Montsouris où la mesure de l’ozone atmosphérique a lieu chaque jour, on trouve quelquefois 3 milligrammes d’ozone par 100 mètres cubes d’air, quelquefois pas du tout. Ce sont dans tous les cas des poids excessivement faibles.

Pourquoi n’y en a-t-il pas davantage ? D’abord sa destruction spontanée est rapide à la température ordinaire ; en outre, il trouve, surtout dans les parties basses de l’air, un assez grand nombre de matières organiques, qu’il oxyde. Les produits volatils nauséabonds introduits dans l’atmosphère par la putréfaction des matières animales, doivent ainsi être brûlés par l’ozone et transformés en acide carbonique, eau, azote libre. Il en est de même, sans doute, d’une grande partie des organismes vivants, des germes qui sont en suspension dans l’air en nombre si considérable, et l’ozone semble jouer de ce côté un rôle important ; il serait, pour ainsi dire, le grand désinfectant de l’atmosphère, puisqu’il le débarrasse constamment des miasmes nuisibles qui s’y trouvent répandus.

Poussières et micro-organismes de l’air. — Ceci nous amène à dire quelques mots des corpuscules qui flottent dans l’atmosphère.

Quand un rayon de soleil pénètre par une fente étroite dans une chambre sombre, on voit s’agiter sur le trajet de ce rayon des myriades de poussières très ténues, rendues visibles par la lumière vive qui les frappe. C’est une observation que tout le monde a pu faire.

Ces poussières peuvent être recueillies de diverses manières ; par exemple, elles se déposent sur la surface humide d’un vase refroidi. L’eau qui dégoutte des parois en entraîne beaucoup.

On peut encore, comme l’a fait M. Pasteur, les arrêter en aspirant l’air à travers un tube qui contient à l’intérieur un tampon de fulmi-coton. Les particules solides sont arrêtées par le coton, qui prend assez vite une teinte grisâtre. Pour les séparer, il suffit de dissoudre le fulmi-coton dans un mélange d’alcool et d’éther ; les poussières non dissoutes se réunissent au fond du vase et peuvent être étudiées au microscope.

Les corpuscules de l’air sont très variés ; quelques-uns sont minéraux, empruntés surtout aux éléments les plus ténus du sol, silice, craie, plâtre et aussi poudre de charbon, qui vient de la fumée de nos foyers.

Mais il y a aussi beaucoup de substances organiques, débris de cellules végétales ou animales, grains de pollen, spores de moisissures et de ferments, microbes, etc.

La nature et le nombre de ces organismes vivants sont essentiellement variables, selon les circonstances locales. Leur nombre diminue à mesure qu’on s’élève, parce qu’on s’éloigne davantage de leurs lieux de provenance qui sont le sol ou les êtres vivants. Ainsi, M. Pasteur les a trouvés à 850 mètres d’altitude quatre fois moins nombreux que dans la plaine ; à 2,000 mètres, au Montanvert, il a vu qu’ils étaient cinq fois plus rares encore qu’à 850 mètres.

C’est dans les villes qu’on rencontre ces germes en plus grand nombre. À Montsouris on a trouvé par mètre cube d’air :

Au printemps	16,000	microbes.
En été	29,000	—
En automne	11,000	—
En hiver, seulement	6,000	—

Mais la plupart sont incapables de vivre. Le nombre des germes réellement vivants est bien moindre. Voici quelques résultats obtenus, en 1881, par M. Miquel, à Montsouris et sur quelques autres points de Paris (dans la rue de Rivoli et dans une salle de l’hôpital de la Pitié) :

Germes vivants par mètre cube d’air

	Montsouris.	Rue de Rivoli.	Salle de la Pitié.
Janvier	045	0,470	»
Février	031	0,330	»
Mars	074	0,750	11,100
Avril	048	0,970	10,000
Mai	080	1,000	10,000
Juin	092	1,540	04,500
Juillet	190	1,400	05,800
Août	111	0,960	05,550
Septembre	105	0,990	10,500
Octobre	142	1,070	12,400
Novembre	106	0,810	15,000
Décembre	049	0,540	»

On voit, d’après ce tableau, que le nombre des bactériens est au centre de Paris environ dix fois plus grand qu’au parc de Montsouris, qui se trouve dans un quartier peu habité, voisin des champs. Ce nombre, faible en hiver, croît au printemps et atteint son maximum en été.

Dans les salles d’hôpitaux, le nombre est énorme pendant l’hiver ; il diminue en été, parce qu’on ouvre les fenêtres, ce qui répand les germes dans les quartiers voisins.

Parmi ces organismes, quelques-uns sont bienfaisants et jouent un rôle capital dans la vie végétale, par exemple la levure de bière, dont les germes se trouvent en abondance dans l’air au moment des vendanges. Mais beaucoup sont nuisibles et peuvent être la source d’affections graves des végétaux et des animaux ; c’est ainsi que se propagent l’oïdium, la pourriture, le mildew, le black-rot, ces terribles fléaux de la vigne ; c’est ainsi que se transmettent sans doute quelques-unes des maladies infectieuses de l’espèce humaine.

Deux airs bien semblables au point de vue chimique peuvent donc différer notablement vis-à-vis de nous par la dissemblance des germes qu’ils apportent ; il y a donc lieu jusqu’à un certain point de rétablir la vieille distinction d’Hippocrate entre les airs purs et les airs malsains. Seulement, nous sommes aujourd’hui bien renseignés sur la vraie cause de ces différences, quoique nous soyons encore incapables d’en préciser tous les détails.

Tableau général de la composition de l’air. — Nous résumons la composition de l’air dans le tableau ci-dessous.

100 mètres cubes d’air renferment :

Éléments invariables.

Oxygène	20	mc	9
Azote	79		1
Acide carbonique	00		03

Éléments variables.

Vapeur d’eau	0	à	40	kilogrammes.
Ammoniaque	1	à	04	milligrammes.
Acide nitrique	1,5	à	06,5	—
Ozone	1,3	à	03	—
Organismes vivants et poussières minérales	″		″

Matières entraînées par les eaux de pluie. — L’eau de pluie n’est pas de l’eau chimiquement pure ; formée dans l’atmosphère par la condensation partielle de la vapeur d’eau, elle dissout les principes solubles qu’elle y rencontre, ammoniaque, nitrate d’ammoniaque, et entraine mécaniquement une partie des poussières minérales ou organiques qui flottent dans l’air. La proportion de ces matières est extrêmement variable, selon la contrée, selon la saison et aussi selon l’importance de l’ondée ; dans les grandes pluies, les premières portions sont de beaucoup les plus riches en matières étrangères, les dernières tendent de plus en plus à se rapprocher de l’eau pure.

On conçoit dès lors que les doses de matières apportées par la pluie sur les champs où elles peuvent servir à l’alimentation végétale, sont susceptibles de subir des écarts énormes. Au voisinage de l’Océan, les eaux pluviales fournissent constamment à la terre des doses notables de chlorure de sodium (sel marin), dont la provenance est facile à expliquer. À Manchester on a trouvé, par mètre cube d’eau de pluie, plus de 100 grammes de sel marin, renfermant plus de 60 grammes de chlore. Ce sont là des quantités anormales, mais le sel marin ne manque jamais dans les eaux pluviales, pas plus que l’ammoniaque, l’acide nitrique, et même l’acide sulfurique.

D’après les recherches poursuivies pendant neuf ans, à Rothamstedt, par M. Warington, la pluie apporte annuellement sur un hectare de terrain :

16,0	kilog.	de chlore,
19,0	—	d’acide sulfurique,
2,7	—	d’ammoniaque,
4,4	—	d’acide nitrique,
environ 01,0	—	d’azote organique.

Ces nombres, d’après ce qui a été dit plus haut, ne s’appliqueraient pas à une localité différente^[3]. Néanmoins il est intéressant de les connaître, pour avoir quelque idée de la valeur des apports minéraux dus aux pluies.

1. Un mètre cube d’air saturé d’humidité contient :

   à 0°	environ	05	grammes d’eau.
   à 10°	—	10	—
   à 20°	—	18,4	—
   à 30°	—	33,5	—
   à 40°	—	58,2	—

2. La terre végétale exhale fréquemment de petites quantités d’ammoniaque. D’après un travail récent de M. Berthelot, les plantes et le sol dégageraient en même temps que de l’ammoniaque, de faibles doses de produits azotés volatiles, sans doute très toxiques pour les plantes mêmes qui les ont fournis. On expliquerait ainsi pourquoi la végétation se fait mal dans une atmosphère confinée.
3. Voir page 27 les nombres relatifs aux apports d’azote nitrique.