Qualité de l’air. Les principaux polluants atmosphériques

L’air pollué contient souvent des centaines de polluants, mais seuls quelques-uns sont mesurés, soit comme indicateurs caractéristiques de certaines sources de pollution, soit du fait de leur nocivité particulière, comme par exemple l’ammoniac émis lors de l’épandage des lisiers provenant des élevages d’animaux ou lors de la fabrication des engrais. Les polluants issus des transports sont nombreux. Nous citons ici les principaux et leurs effets ainsi que les seuils maximaux recommandés.  

• Le monoxyde de carbone (CO), gaz incolore et inodore qui participe aux mécanismes de formation de l’ozone (03). Dans l’atmosphère, il se transforme en dioxyde de carbone (CO2) et contribue à l’effet de serre. Le CO se fixe à la place de l’oxygène sur l’hémoglobine du sang, conduisant à un manque d’oxygénation de l’organisme et causant maux de tête, vertiges et, à plus fortes concentrations, nausées. Valeur limite pour la protection de la santé : 10 mg/m3 pour le maximum journalier de la moyenne glissante sur 8 heures, selon l’Atmo.

• Le dioxyde de soufre (SO2) agit en synergie avec d'autres substances, notamment avec les particules fines. Le SO2 se transforme en acide sulfurique au contact de l'humidité de l'air et participe au phénomène des pluies acides. Il contribue également à la dégradation de la pierre et des matériaux de nombreux monuments. C’est un irritant des muqueuses, de la peau, et des voies respiratoires supérieures qui provoque toux et gène respiratoire. Objectif de qualité : 50 μg/m3 en moyenne annuelle. Seuil de recommandation et d'information : 300 μg/m3 en moyenne horaire. Seuil d'alerte : 500 μg/m3 en moyenne horaire dépassés pendant 3 heures consécutives. Les valeurs limites pour la protection de la santé humaine sont de 350 μg/m3 en moyenne horaire, à ne pas dépasser plus de 24 heures par an ; 125 μg/m3 en moyenne journalière, à ne pas dépasser plus de 3 jours par an.

• Les oxydes d’azote (NOx) comprennent le monoxyde d'azote (NO) et le dioxyde d'azote (NO2), dont près de 60 % proviennent des véhicules. Les NOx se forment en effet par l’oxydation de l’azote de l’air ou du carburant avec l’oxygène de l’air ou du carburant dans des conditions de température élevée. Ils sont émis lors des phénomènes de combustion et le NO2 est issu de l'oxydation du NO. Les NOx participent aux phénomènes des pluies acides, à la formation de l’ozone troposphérique, dont ils sont l’un des précurseurs, et à l'atteinte de la couche d’ozone comme à l’effet de serre. Le NO2 est un gaz irritant pour les bronches (chez les asthmatiques, il augmente la fréquence et la gravité des crises, chez l’enfant, il favorise les infections pulmonaires). Objectif de qualité : 40 μg/m3 en moyenne annuelle. Seuil de recommandation et d’information : 200 μg/m3 en moyenne horaire. Seuil d’alerte : 400 μg/m3 en moyenne horaire (abaissé à 200 μg/m3 en moyenne horaire en cas de persistance). Valeurs limites pour la protection de la santé humaine : 200 μg/m3 en moyenne horaire, à ne pas dépasser plus de 18 heures par an à et 40 μg/m3 en moyenne annuelle.

• Les composés organiques volatils (COV) ont des effets très variables selon la nature du polluant envisagé. Ils vont d’une certaine gêne olfactive à des effets mutagènes et cancérigènes (benzène), en passant par des irritations diverses et une diminution de la capacité respiratoire. Les COV jouent un rôle majeur dans les mécanismes complexes de formation de l’ozone dans la basse atmosphère (troposphère) et interviennent également dans les processus conduisant à la formation des gaz à effet de serre.

• Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) sont des constituants naturels du charbon et du pétrole ou qui proviennent de la combustion incomplète de matières organiques et notamment des carburants. Ces molécules sont constituées d’atomes de carbone et d’hydrogène – des composés formés de 4 à 7 noyaux benzéniques. Plusieurs centaines de HAP sont générés par la combustion des matières fossiles, et en particulier par les moteurs diesels, sous forme gazeuse ou particulaire. Une diversité et une complexité qui rend difficile l’évaluation du risque individualisé d’un composant ou de leurs interactions. Le plus étudié d’entre eux est le benzo[a]pyrène. Le risque de cancer lié aux HAP est reconnu. La directive européenne 2004/107/CE du 15 décembre 2004 fixe pour le benzo[a]pyrène une valeur limite annuelle de 1 ng/m3 et un objectif à long terme de 0,1 ng/m3.

• Les particules en suspension (PS) proviennent du chauffage et du transport routier. Signes les plus évidents : les traces noires qu’elles laissent sur les bâtiments et monuments. Constituées de fines matières liquides ou solides, les PS se forment par condensation, par accumulation ou par pulvérisation mécanique et peuvent être transportées à distance. Les polluants émis par les véhicules diesels lors d’une combustion incomplète du gazole sont les principaux émetteurs de particules fines, mais d’autres particules fines proviennent aussi de transformations chimiques qui s’effectuent dans l’atmosphère.

On distingue deux grands types de particules fines : celles dont le diamètre est inférieur à 2,5 microns (PM2,5), les plus toxiques car elles peuvent pénétrer profondément dans les poumons même à des concentrations relativement basses ; celles d’un diamètre inférieur à 10 micromètres (PM10) qui sont retenues par les voies aériennes supérieures. 87 % des PM10 issues du trafic routier proviennent des moteurs diesels, 12 % des moteurs à essence non catalysés. Les PS constituent l’un des principaux facteurs de risque de santé lié à la pollution de l’air en ville à cause de leurs propriétés mutagènes et cancérigènes. Ainsi les PS issues du diesel véhiculent des HAP et sont particulièrement toxiques. Selon la Commission européenne, 100 000 décès par an leur sont attribuables. Objectif de qualité PM10 : 30 μg/m3 en moyenne annuelle. Valeurs limites pour la protection de la santé humaine pour les PM10 : 50 μg/m3 en moyenne journalière, à ne pas dépasser plus de 35 jours par an et 40 μg/m3 en moyenne annuelle. Pour les PM2,5, il n’y a pas de réglementation. L’Union européenne a fixé son objectif de qualité à 20μg/m3 en moyenne sur l’année, l’OMS recommande, elle, une valeur de 10 μg/m3 et le Grenelle de l’environnement souhaitait arriver à 15μg/m3.

• L’ozone (O3) constitue un filtre naturel dans la stratosphère (entre 10 et 60 km d’altitude) qui protège la vie sur terre de l’action néfaste des ultraviolets « durs ». Le « trou dans la couche d’ozone » est une disparition partielle de ce filtre, liée à l’effet « destructeur d’ozone » de certains polluants émis dans la troposphère et qui migrent lentement dans la stratosphère.

L’O3 est un gaz agressif qui pénètre facilement jusqu’aux voies respiratoires les plus fines. Il provoque toux, altération pulmonaire ainsi que des irritations oculaires. L’O3 a un effet néfaste sur la végétation et contribue également à l'effet de serre. Seuil de recommandation et d’information : 180 μg/m3 en moyenne horaire. Trois seuils d’alerte pour la mise en œuvre progressive des mesures d’urgence : 240 μg/m3 en moyenne horaire dépassés pendant 3 heures consécutives ; 300 μg/m3 en moyenne horaire dépassés pendant 3 heures consécutives ; 360 μg/m3 en moyenne horaire.

• Les métaux toxiques pour la santé et l'environnement : plomb (Pb), mercure (Hg), arsenic (As), cadmium (Cd), nickel (Ni), zinc (Zn), manganèse (Mn), etc. Ces métaux s’accumulent dans l’organisme et provoquent des effets toxiques à court ou long terme affectant le système nerveux, les fonctions rénales, hépatiques, respiratoires, ou autres… Les métaux toxiques contaminent les sols et les aliments, s’accumulent dans les organismes vivants et perturbent les équilibres et mécanismes biologiques.

Le plomb (Pb) est actuellement réglementé avec un objectif de qualité de 0,25 μg/m3 en moyenne annuelle et une valeur limite de 0,5 μg/m3 en moyenne annuelle. La directive européenne 2004/107/CE du 15 décembre 2004 fixe par ailleurs des valeurs cibles pour l’arsenic (6 ng/m3 en moyenne annuelle), le cadmium (5 ng/m3 en moyenne annuelle) et le nickel (20 ng/m3 en moyenne annuelle).

C. N.

L’influence de la météo

Températures, vent, pluie… Les conditions météorologiques influencent grandement la qualité de l’air que nous respirons, soit en favorisant la dispersion des polluants soit au contraire en les concentrant sur une zone particulière. En effet, en situation normale, la température de l'air diminue avec l'altitude et l'air chaud contenant les polluants tend à s'élever naturellement, permettant ainsi la dispersion verticale de la pollution. En revanche, les périodes anticycloniques favorisent une augmentation rapide de la concentration des polluants au niveau du sol. Car par temps calme et vent faible, il se produit parfois une inversion de température en hiver : le sol s'étant refroidi de façon importante pendant la nuit, la température à quelques centaines de mètres d'altitude est supérieure à celle mesurée au niveau du sol. Et ce « couvercle » d’air chaud piège les polluants au ras du sol…

Les outils de surveillance

Selon le bilan de la qualité de l’air 2012 de la fédération Atmo, le réseau national des 27 associations agréées de surveillance de la qualité de l’air (AASQA) a couvert le territoire d’environ 1 900 analyseurs en sites fixes (équipés d’un ou plusieurs instruments de mesures automatiques), répartis sur près de 670 stations de mesure. Ces analyseurs ou ces préleveurs servent au suivi de polluants tels que les métaux, les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), les composés organiques volatils (COV) ou d’autres polluants dont la mesure peut nécessiter des prélèvements suivis d’analyses en laboratoire. Par ailleurs, les analyseurs destinés au suivi des polluants réglementés sont au nombre de 459 pour le NO2, de 410 pour l’ozone, de 388 pour les PM10, de 119 pour les PM2,5 et il y a 234 stations de mesure de SO2.

On dénombre quatre types de stations de mesure de la qualité de l’air : les stations de fond en milieux urbain et périurbain ; les stations à proximité du trafic ; les stations de fond en zone rurale et les stations de proximité industrielle. Sur les zones dont le niveau de pollution ne justifie pas la présence de stations fixes, ou pour procéder à des études, des campagnes de mesures sont réalisées en faisant appel à des camions laboratoires ou d'autres moyens d’investigation. Les relevés effectués par l’ensemble de ces stations de mesures sont ensuite analysés informatiquement, et modélisés pour le calcul de la distribution spatiale de la pollution, ou encore la prévision de la qualité de l’air. C. N.

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