Tout sur les particules fines polluantes (PM10, PM2.5), la qualité de l’air et leurs effets sur la santé et l’environnement

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Le Week-end du 21-23 Mars 2015, tous les transports en commun à Paris étaient devenus temporairement gratuits, suite à un pic important de pollution de la qualité de l’air. La circulation alternée était devenue également obligatoirement pour essayer de faire diminuer le taux de particules fines PM10, néfastes pour la santé.

Plus de 80% des personnes en zone urbaine sont exposés à des niveaux de pollution de l’air dangereux  pour la santé d’après l’Organisme Mondiale de la Santé (OMS).

Les organismes internationaux sanitaires s’inquiètent de la qualité de l’air

carte pollution particulate matter world monde PM2.5 PM10En 2013, les experts du Centre international de recherche sur le cancer (CIRC) avaient classé la pollution de l’air qui nous entoure comme cancérigène (groupe 1). Les particules fines ont également été classé cancérigène. L’exposition a cette pollution est liée à une augmentation du risque d’attraper un cancer du poumon. En 2010, ce groupe d’étude avait estimé à 223 000 morts dues au cancer du poumon, résultant de la pollution de l’air dans le monde.

L’OMS a publié ce Jeudi 12 Mai 2016 une étude et ses données sur la pollution atmosphérique. L’OMS a observé les taux de particules fines dans 795 villes dans 67 pays pendant 5 ans (2008-2013). La pollution atmosphérique mondiale a augmenté en moyenne de 8%. Les pays « pauvres » sont les plus touchés par cette pollution particulaire, en particulier les régions de la Méditerranée orientale et de l’Asie du Sud-Est. 98% des grandes villes (plus de 100 000 habitants) des pays à faibles revenus ne respectent pas les recommandations de l’OMS. Sur la carte mondiale, on peut voir des taux de particules PM2.5 élevées dans l’Afrique Subsaharienne, ce qui est normal avec les tempêtes de sable du Sahara.

carte pollution particulate matter PM10 france maps omsEn France, la ville la plus polluée est Pantin avec une moyenne annuelle de 36 μg de PM10/m3. Pantin est en fait situé près des autoroutes A3, A86 et A1 et des nationales 2 et 3 ainsi que du périphérique. Les grandes villes le sont également : Marseille (29 μg/m3), Nice (29μg/m3), Paris (28 μg/m3), Lille et Lyon (à 22μg/m3). Toutes les villes ne sont pas équipées de capteurs de pollution atmosphérique. Les villes les moins polluées seraient Le Tampon et Roisey avec 7 μg/m3.

 

Qu’est-ce qu’une particule fine PM10, PM2.5 ?

Les particules (ou aérosols) sont un mélange de polluants solides et/ou liquides en suspension dans l’air. PM signifie Particulate Matter. Les particules sont diverses en terme de tailles, d’origines, de nombres et de compositions chimiques.

Les particules grossières ont un diamètre entre 2.5μm et 10μm, elles sont souvent générées par l’agriculture, les mines, la trafic routier. Les particules provenant de processus de combustion sont généralement fines, moins de 2,5μm (PM2.5). Ces fines particules peuvent s’infiltrer dans les maisons. Les particules d’acide sulfurique sont encore plus petites entre 0.3 et 1 μm. Les particules ultrafines (ou nanoparticules) désignent celles avec un diamètre entre 0,1μm et 100nm. Elles ont été peu étudiées mais leur production va augmenter avec les innovations technologiques, médicales et industrielles.

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L’air est également pollué par :

  • l’Oxyde d’Azote (Nox), rejeté lors de la combustion. Dans l’air, il se transforme en dioxyde d’azote, une molécule irrante pour les bronches et qui favorisent les pluies acides.
  • le dioxyde de Souffre (SO2) produit aussi lors de la combustion de combustibles fossiles.

Attention, à ne pas confondre les polluants gazeux qui ont un effet direct néfaste sur la santé et les gaz à effet de serre qui sont responsables du changement climatique.

D’où viennent les particules fines polluantes ?

origine particules PM10 pollutions fines matter particule franceLes origines de ces particules sont  diverses : naturelle (érosion des sols, pollens, feux de biomasse…) et/ou liées à l’activité humaine (combustion, industrie, épandages agricoles, trafic routier…).

Les PM2.5 sont principalement des espèces carbonées, du nitrate, des sulfates et de l’ammonium produits par des réactions chimiques. Les particules grossières sont plutôt des sels de mer et des poussières minérales.

 

Les pics de pollution de particules fines ont souvent lieu :

  • en hiver à cause du chauffage des résidences et les conditions météorologiques peuvent être très stables (pas de vent et un anticyclone calme).
  • au printemps, lors des épandages d’engrais agricole : les particules d’ammoniac se combine avec les gaz du trafic routier pour former du nitrate d’ammonium.

Quelle est la réglementation ?

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Source : NSW Environment Protection Authority (EPA)

La qualité de l’air est principalement réglementée par la directive 2008/50/CE du 21 mai 2008. En cas de dépassement, les Etats-Membres doivent mettre en place des mesures pour baisser le taux de particules le plus vite.

Respire association qualite air pollution PM particulesL’association Respire est une ONG qui milite en faveur de l’éducation, de la prévention à la pollution de l’air et  qui veille au respect de l’application des lois (ex : la Charte de l’environnement, Article 1 : chacun a le «  droit de vivre dans un environnement sain et respectueux de la santé« ).

 

Impacts sur l’environnement

Les aérosols peuvent interagir avec le rayonnement solaire en en absorbant ou en réfléchissant une partie (effet radiatif). Elles modifient également les propriétés des nuages, puisqu’elles peuvent servir de noyau de condensation (formation des gouttelettes des nuages). « Plus le nombre de particules dans l’atmosphère est important, plus la taille des gouttes dans les nuages est petite », ce qui va modifier l’effet parasol des nuages et les précipitations. Si la taille des gouttes est trop petite, il ne pleuvra pas, d’après Gilles Bergametti, directeur de recherche sur la chimie de l’atmosphère au CNRS. Les effets de ces particules fines sont difficiles à étudier à cause de leur faible durée de vie : elles restent environ 1 semaine dans l’atmosphère, à la différence des gaz à effet de serre qui restent plusieurs années.

De plus, les particules de pollution peuvent se déposer sur les bâtiments et les noircissent. Elles se déposent aussi sur les plantes et limitent la photosynthèse. Quant aux particules soufrés et azotés (Nox, SO2…) , ils sont à l’origine des pluies acides. Les particules azotées peuvent également provoquer des phénomènes d’eutrophisation.

 Impacts sur la santé

 Les particules fines PM posent principalement des problèmes respiratoires et d’exacerbation des allergies/asthmes.

Les particules grossières ont tendance à se déposer dans les voies respiratoires supérieures : les bronches (Schwartz et al.), les fines particules pénètrent plus profondément le système respiratoire : dans les bronchioles et les alvéoles pulmonaires. Des études sur modèles animaux ont montré que ces particules provoquent du stress oxydant et de l’inflammation pulmonaire avec un pic des neutrophiles 24h après l’exposition (neutrophile = défenses du système immunitaire). Cette réaction inflammatoire est médiée par des cytokines, qui stimulent les macrophages alvéolaires, les lymphocytes et les neutrophiles. Cette inflammation favorise les pathologies cardiovasculaires.

Le dépôt de particules dans les poumons est accru pour les personnes atteintes de broncho-pneumopathie chronique obstructive, maladie caractérisée par une obstruction lente des voies aériennes et respiratoires. De très nombreuses études épidémiologiques ont été effectuées sur la pollution de l’air. Je vais juste vous présenter deux études.

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Etude CPS-II (C. Arden Pope III  et al. – 2002)

Population étudiée : 1,2 millions d’adultes sont suivi depuis 1982 par l’American Cancer Society (ACS) pour l’enquête de prévention du cancer II (CPS-II). Ces individus de plus de 30 ans ont reçu un questionnaire avec l’âge, le sexe, le poids, la taille, les activités, l’alcool, la cigarette, le régime et d’autres caractéristiques. Ils ont suivi l’apparition de décès et leurs causes.

Chaque participant était assigné à une aire géographique de résidence. Dans chacune de ces zones, la pollution (une moyenne de la concentration en particules polluantes) a été estimée à l’aide des données de l’Inhalable Particle Monitoring Network, du National Aerometric Database et des données de l’Agence de protection environnementale (AIRS).

Résultats :

  • dans les grandes villes la concentration en particule PM2.5 a diminué de 1983 à 2000.
  • lien significatif entre une augmentation de 10 μg/m3 de PM2.5 et une augmentation des risques cardiopulmonaires (+6%) et de cancer du poumon (+8%). De plus, fumer était fortement corrélé à la mortalité par cancer du poumon.
  • les particules fines dans les zones urbaines sont un risque cardiopulmonaire.
  • Le sexe et l’âge ne jouent pas vraiment sur ces liens statistiques.

 Etude de Joel Schwartz et al. (1996)

Les concentrations des particules fines, grossières et d’acides sulfuriques ont été mesurées pendant 8 ans dans 6 villes des Etats-Unis de 1979 à 1986.

Résultats : la mortalité journalière a augmenté de 0,8% en moyenne dans les 6 villes pour chaque augmentation de 10μg/m3 de PM10 entre le début de l’étude et sa fin. Les particules PM2,5 présentent la plus forte association statistique avec une augmentation du risque de la mortalité de 1,5%.

Ces deux études signalent donc de faire attention aux émissions de particules.

Que faire en cas de pic (ou épisode) de pollution de l’air ?

Il est conseillé de limiter les activités physiques intenses à l’extérieur et à l’intérieur, plus particulièrement pour les personnes à risque : personnes âgées, femmes enceintes, jeunes enfants, personnes diabétiques, immunodéprimées, à risque cardiaque ou respiratoire.

Paradoxalement, il faut continuer à aérer son lieu de résidence ou de travail pour éviter que la pollution de l’air se concentre dans les pièces. Il vaut mieux ventiler les pièces aux moments de la journée les moins polluées : il est possible consulter les informations concernant la qualité de l’air à un endroit à partir des associations agréées chargées de la surveillance de la qualité de l’air d’une région (ici le lien et pour la carte de la pollution en direct en France). Par ailleurs, la voiture ne protège pas de la pollution extérieure. Au contraire, les ventilations du devant de l’automobile captent les gaz des pots d’échappement des véhicules voisins. La voiture a tendance à concentrer les polluants à cause du faible volume d’air brassé.

La pollution de l’air, un coût important pour la société :

Les maladies développées suite à une mauvaise qualité de l’air ont un coût élevé à travers les hospitalisations et les traitements médicaux. D’après l’étude Aphekom (Improving Knowledge and Communication for Decision Making on Air Pollution and Health in Europe) sur 9 villes française, une diminution de la pollution atmosphérique à la valeur conseillée de l’OMS (20μg/m3) permettrait de gagner 3 à 7 mois d’espérance de vie, d’éviter environ 360 hospitalisations cardiaques et 673 hospitalisations respiratoires, ce qui ferait un potentiel gain de 3,9 millions d’euros par an !

Comment améliorer la qualité de l’air ?

  • Développer les transports en commun : ouvert 24h/24h
  • Développer les voitures, motos, scooters électriques.
  • Fermer les centres villes aux voitures privées
  • Adapter des pratiques agricoles et industrielles plus durables
  • Se tourner vers des énergies vertes (la combustion des énergies fossiles émet des particules polluantes)
  • Mieux informer et sensibiliser le public

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 Sources :
 – Arden Pope III et al. – Lung Cancer, Cardiopulmonary Mortality, and Long-term Exposure to Fine Particulate Air Pollution – JAMA. 2002;287(9):1132-1141. doi:10.1001/jama.287.9.1132.
Joel Schwartz , Douglas W. Dockery & Lucas M. Neas – Is Daily Mortality Associated Specifically with Fine Particles?
– OMS – Air pollution levels rising in many of the world’s poorest cities http://www.who.int/mediacentre/news/releases/2016/air-pollution-rising/en/
IARC Centre de Recherche International contre le Cancer : Outdoor air pollution a leading environmental cause of cancer deaths (octobre 2013) http://www.iarc.fr/en/media-centre/iarcnews/pdf/pr221_E.pdf
– Air et Pollution – Ministère de l’environnement – http://www.developpement-durable.gouv.fr/-Air-et-pollution-atmospherique,495-.html
– Arrêté du 20 août 2014 relatif aux recommandations sanitaires en vue de prévenir les effets de la pollution de l’air sur la santé
– Directive du 21 Mai 2008 relative à la qualité de l’air ambiant et un air pur pour l’Europe
– Projet APHEKOM http://www.aphekom.org/c/document_library/get_file?uuid=e776e72e-0bcd-4aa9-b138-ec7afb170ee0&groupId=10347
– INVS – Impact sanitaire de la pollution atmosphérique dans neuf villes françaises –  http://www.invs.sante.fr/Publications-et-outils/Rapports-et-syntheses/Environnement-et-sante/2012/Impact-sanitaire-de-la-pollution-atmospherique-dans-neuf-villes-francaises
– AirParif – Origine des particules respirées en Ile-de-France – Dossier de presse (2011) http://www.airparif.asso.fr/_pdf/publications/synthese_particules_110914.pdf-Francelyne Marano – A-t-on raison de considérer que les particules atmosphériques fines et ultrafines sont dangereuses pour la santé ? http://www.invs.sante.fr/publications/extrapol/33/04-08%20Edito.pdf
http://www.dailymotion.com/video/xvg8e3_l-impact-des-particules-fines-sur-la-sante-et-l-environnement_tech dans le cadre de la préparation des Assises nationales de la qualité de l’air, Isabelle Momas (Université Paris Descartes) et Gilles Bergametti (Institut national des Sciences de l’univers)

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