Fumées toxiques d’incendie, accidents industriels : quels risques chimiques pour l’usine de Lubrizol ?

[Dernière mise à jour : 29 septembre 2019] L’entreprise de Lubrizol fabriquait des additifs chimiques pour carburants, lubrifiants et combustibles utilisés pour l’automobile, la marine, l’aviation et des équipements industriels. Celle-ci a brûlé le jeudi 26 septembre 2019 aux alentours de 2h40 relarguant de nombreux polluants dans l’atmosphère et dans le voisinage de l’usine. Cette usine est classée SEVESO seuil haut selon la directive 2012/18/UE concernant la maîtrise des dangers liés aux accidents majeurs impliquant des substances dangereuses (directive SEVESO 3). Elle distingue deux types d’établissements (seuil bas et seuil haut), selon la quantité totale de matières dangereuses sur site. Le site de Lubrizol est donc une installation classée. Le nom de cette directive provient de la catastrophique chimique en Italie à Seveso en 1976 qui a relargué dans l’environnement des dioxines. Cela a donné lieu à une prise de conscience sur les risques chimiques que présentent certaines industries. Cet article n’a pas la prétention de faire une analyse de risques complète (et encore moins quantitative) ni de faire des commentaires de gestion de risque mais simplement des éléments de réflexion.

Un précédent épisode de pollution atmosphérique et odorante en 2013 lié à Lubrizol

Ce n’est pas la première fois que survient un incident de rejet de composés chimiques dans l’air pour l’entreprise de Rouen, cela était arrivé le 21-23 janvier 2013 (mais sans incendie). L’usine avait relargué des composés soufrés très odorants jusqu’en région parisienne et au sud de l’Angleterre. Au final, cet incident a surtout été une crise médiatique dû au “manque d’informations précises sur ce qui était réellement respiré par les populations au plus fort de l’incident, le manque de cohérence dans la communication vers la population” écrit B. Wastine, ingénieur en qualité de l’air à Air Normandie. 202 signalements de riverains ont été recensés pour la seule journée du 21 janvier dont 40% pour des symptômes liés à la santé (vomissements, nausées et maux de tête principalement).
PS : La carte présente les données de janvier 2013, la date 2017 réfère à la date de la publication dans le journal Pollution Atmosphérique

L’incendie de septembre 2019

Un important incendie a eu lieu dans la nuit du 26 septembre sur le site de Lubrizol. Un important panache de fumée a pu être observé.

La qualité de l’air

Un suivi de la qualité de l’air près du site de Lubrizol a été mis en place. Voici les mesures de cinq polluants avec les moyennes statistiques données par Atmo Normandie. On peut voir que les valeurs restent dans les intervalles des moyennes mais il est possible que le nuage de polluants ait déjà bougé dans la nuit du 26 septembre. L’Organisation Mondiale de la Santé recommande des valeurs guides annuelles de particules fines PM10 de 20 µg/m³ (pas de dépassements ici même si de nombreuses villes très polluées les dépassent régulièrement)/

On peut retrouver des valeurs similaires sur le site européen AirIndex :

L’ordonnée est en microgrammes/m3 (elle n’a pas été tronquée – voir : https://airindex.eea.europa.eu/)

Le premier communiqué de la préfecture en Seine-Maritime a annoncé n’avoir pas détecté de composés organiques volatils dans l’air au-dessus du seuil de quantification à l’exception du benzène sur le site de Lubrizol. Les crèches, les EPAHD et les écoles ont été fermées aux alentours.

Les premières analyses officielles

Panache de fumée près de Lubrizol. Source: Guillaume (merci !)

Des prélèvements de surface ont été effectués le 26 septembre avec des lingettes. Ils ont comparé ces lingettes testées sur le site de Lubrizol avec une lingette témoin :

  • aucune différence n’a été constatée pour les Hydrocarbures aromatiques Polycycliques (HAP)
  • des valeurs élevées en métaux lourds ont été constatées comme pour le plomb mais il n’y avait pas de plomb sur le site de Lubrizol. Le rapport conclut qu’on ne peut pas attribuer l’origine de ces valeurs élevées (2230 µg/m2). Il existe 2 valeurs de référence du Haut Conseil de Santé Publique pour le saturnisme de l’enfant (25 µg/m² comme seuil de vigilance et 70 µg/m² comme seuil d’intervention).
  • de l’amiante été identifié dans la toiture du site qui a brûlé

Le niveau d’incertitude n’est pas négligeable car les prélèvements ont été faits à l’extérieur sur des surfaces pouvant être elles-mêmes des sources de métaux ce qui est susceptible d’affecter les résultat…

Sur le site de Lubrizol, du benzène (172 µg/m3), du toluène (110 µg/m3), de l’éthylbenzène (16 µg/m3), du sulfure d’hydrogène H2S (13 µg/m3) et du COS (40 µg/m3) ont été détectés. Pour H2S et COS, les valeurs quantifiées sont en-dessous des valeurs de référence (exposition aiguë) mais pour le benzène, on est 6 fois au-dessus du seuil de 30 µg/m3 (défini par l’ANSES). Le benzène est un cancérigène avéré (groupe 1 pour l’IARC). Attention, ces premiers résultats ne portent que sur 6 échantillons analysés le 27 septembre.

Les risques sanitaires connus pour le site de Lubrizol

Ce document ICPE (Installations Classées pour la Protection de l’Environnement) mentionne les risques d’incendie, d’explosion et de dispersion toxique :

  • H2S (sulfure d’hydrogène) suite à la décomposition sous l’effet de la chaleur de certains produits
  • de gaz toxiques (SO2 , NOx) suite à la combustion d’une nappe liquide
  • “Des effets sur la santé pourraient être ressentis au plus loin à 200m autour du site avec des conditions météorologiques défavorables”

Ces risques d’incidents sont extrêmement rares : 1 fois tous les 10 000 ans. Des risques de contamination suite aux retombées du nuage toxique ne peuvent pas être exclus sur les cultures, l’élevage et les jardins des particuliers aux alentours. Il est donc déconseillé de consommer des légumes de votre potager sans les laver et bien les éplucher de façon approfondie. Par ailleurs, il convient de ne pas toucher sans protection les résidus de combustion retombés, de nettoyer les endroits avec ces résidus et d’éviter d’utiliser l’aspirateur pour ne pas mettre en suspension les particules de combustion.

Quelques potentielles voies de contamination

Que contient la fumée d’un incendie ?

Un incendie ou la combustion d’un matériel produit de nombreuses substances toxiques liées à des réactions chimiques. Toutes les matières organiques dégagent de la fumée lorsqu’elles brûlent, leur quantité et leur composition dépendent des matières, notamment du type d’additif, ainsi que de la ventilation.

Les matières inflammables sont principalement les matières hydrocarbonées (avec des atomes de carbone et d’hydrogène) et cellulosiques (bois, papier…), les gaines ou les films en polyéthylène ou polypropylène. Elles produisent des dérivées de type CO (en combustion incomplète), CO2 (en combustion complète) et H2O et de la suie (principalement composée de carbone). Si des atomes N, Cl (par exemple le PVC contient du chlore), F et Br sont présents, cela peut donner des gaz toxiques : HCN, HCl, HF ou HBr. Le soufre peut s’oxyder en SO2.

Par exemple, la mousse de polyuréthane produira rapidement un gaz très toxique contenant du cyanure d’hydrogène, le polystyrène produira des quantités importantes de monoxyde de carbone, tandis que le PVC (polychlorure de vinyle) produira à la fois du monoxyde de carbone et de l’acide chlorhydrique, reconnu comme un irritant.

Les sources principales de métaux lourds sont les plastiques, les verres, les éléments métalliques et les déchets ménagers spéciaux (DMS) et en particulier les piles à partir desquelles le zinc, le cadmium et le mercure sont les polluants prioritaires susceptibles d’être entraînés dans les fumées d’incendie

Les fumée peuvent être distinguées en 3 catégories :

  • les fumées asphyxiantes :  ce sont les gaz les plus dangereux : NO, H2S, SO2. HCN et CO
  • les fumées irritantes : ce sont les suies (des microparticules polycycliques azotées et carbonées), des acides minéraux et des produits organiques. Les gaz inorganiques sont généralement HCl, HBr, HF, NOx, SOx, P2O5+. Les produits organiques irritants sont des composés carbonés (formaldéhyde, acroléine, butyraldéhyde…), des dérivés de l’azote (NO, NH3, isocyanate, amine
  • les composés cancérigènes, mutagènes, allergisants…peuvent présenter des effets toxiques sur le long terme (dioxines, dibenzofurane, benzènes, particules fines PM…)

Comment évolue la dispersion des polluants liés à un incendie ?

Lors d’un incendie, l’évolution du feu dépend de plusieurs paramètres physico-chimiques : la hauteur des flammes, l’énergie thermocinétique initiale, la vitesse, la température et la concentration en gaz toxique, les combustibles impliqués.

On peut distinguer 3 types de feux :

  • Les feux couvants (à combustion lente) à basse température sans flammes qui implique de lentes décompositions thermiques. Ils produisent de composés carbonés irritants. La fumée est émise près du sol.
  • Les feux ouverts se déroulent dans les espaces ouverts avec un excès d’air. La combustion est en générale complète
  • Les feux sous ventilés surviennent dans des espaces fermés (pas assez ventilé). La ventilation réduite entraîne des rejets de polluants importants : CO, CO2, HCN, produits organiques, fumée et gaz acides inorganiques

La dispersion du nuage de fumée dépend des conditions de rejet (mode d’émission, température, nature des fumées…), des conditions météorologiques (vents, température…) et de l’environnement (présence d’obstacles, topographie…). Par exemple, plus la vitesse d’émission des gaz sera importante, plus la dilution des gaz se fera en altitude, minimisant à priori l’impact sur l’environnement

Comment évaluer un effet toxique ?

Je vais vous emmener vers des notions de toxicologie. Les effets toxiques sont évalués avec des expérimentales animales (in vivo) ou cellulaires (in vitro) ou par modélisation (in silico) et avec des études épidémiologiques humaines.

Le danger, une caractéristique intrinsèque d’une substance peut être caractérisé par ses propriétés toxiques.

  • La toxicité aiguë (court terme) correspond aux effets néfastes qui se manifestent après une exposition unique (ou sur quelques heures/quelques jours) à une forte concentration de substance. Pour évaluer la toxicité à court terme (dite aiguë), la dose létale 50 (DL50) est utilisée pour connaître le seuil d’une substance qui tue 50% d’une population animale en conditions expérimentales précises. Pour un toxique inhalé, on parle de concentration létale 50 (CL50). il s’agit d’une première appréciation grossière.
  • La toxicité chronique (long terme) désigne les effets néfastes qui se manifestent après une exposition répétée, sur la longue durée, à une faible concentration de substance (INERIS). Les effets peuvent se concentrer ou s’additionner. Voici quelques exemples d’effets toxiques liés aux fumées :

Pour évaluer le risque quantitativement, il faut combiner l’exposition (inhalation, ingestion ou cutanée) avec le niveau de danger. L’exposition peut être aigüe et unique (moins de 24h) ou répétée (subchronique pour de 1 à 3 mois et chronique pour plus de 3 mois).

Est-ce que les fumées sont dangereuses ?

Chaque réaction de combustion produit une fumée toxique qui, à des concentrations suffisamment élevées, peut présenter des conditions dangereuses pour les personnes exposées. Les dangers à court terme sont les troubles de la vue dus à l’obscurcissement par la fumée et à l’irritation des yeux, aux voies respiratoires supérieures et/ou inférieures et à la narcose (excès d’azote “ivresse des profondeurs”) due à l’inhalation de gaz asphyxiants.

L’exposition aux fumées peut se faire par inhalation et contact direct avec la peau ou les muqueuses mais également dans le cas de Lubrizol, il pourrait y avoir ingestion des contaminants par des denrées alimentaires polluées.

Quelques exemples de composés de la fumée et leurs propriétés toxiques

Sulfure d’hydrogène : c’est un gaz avec un point d’ébullition à -60°C. Chez l’homme, l’intoxication suraiguë s’observe pour de fortes concentrations (environ 1 390 mg.m-3) et de courtes durées d’exposition (quelques secondes à quelques minutes). Elle se traduit par une atteinte du système nerveux central (perte de conscience surnommée « coup de plomb des vidangeurs ou des égoutiers ») et une détresse respiratoire parapnée.

Monoxyde de carbone : c’est un gaz incolore, asphyxiant et inodore. La toxicité du monoxyde de carbone est due à l’affinité très forte du monoxyde de carbone pour l’hémoglobine pour former la carboxyhémoglobine. Le seuil des effets létaux est à 8 050 mg/m3 au bout de 10 min (et 5 750 mg/m3 au bout de 20 min)

Les oxydes d’azote : le NO réagit avec le fer de l’hémoglobine pour donner la méthémoglobine, il réagit également avec des groupements SH des cystéines, inhibe certaines enzymes. Le NO2 pénètre profondément dans le tractus respiratoire, du fait de sa faible hydrosolubilité. L’intoxication aiguë au NO2 et NO évolue de manière chronologique en une irritation des muqueuses oculaires et respiratoires jusqu’au décès par détresse respiratoire.

Les hydrocarbures aromatiques polycycliques. Les HAP existent sous forme gazeuse et particulaire (adsorbé ou absorbé sur des particules). Ce sont des composés organiques dont la structure cyclique comprend au moins deux cycles aromatiques. Ils proviennent principalement de pyrolyse et de pyrosynthèse de matière organique (combustibles fossiles, bois,…) et d’imbrûlés. La pyrolyse est la décomposition thermique de matières organiques. Exemples d’HAP : acénaphtène, anthracène, benzo(a)pyrène, fluoranthène, naphtalène. Les HAP sont des polluants organiques persistants. Le benzo(a)pyrène, le benz(a)anthracène, le benzo(a)pyrène sont classés en groupe 2A cancérogène probable. Les risques les plus importants liés aux HAP sont leurs effets mutagène et cancérigène.

La limite des HAP dans les eaux minérales naturelles est de <0.1 μg/L.

Les HAP, les polluants organiques persistants et les particules fines PM2.5, PM10 sont des risques à long terme.

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. Ces particules fines sont des cancérigènes avérés (groupe 1 d’après l’IARC). Une étude européenne (Beelen R. 2014) sur 367 251 participants suivi pendant 14 ans sur leur exposition à la pollution de l’air a mis en évidence qu’une augmentation de l’exposition de +5 μg/m3 de particules PM2.5 était associée à une augmentation significative de +7% de la mortalité et une augmentation du risque de cancer du poumon.

particules fines nanoparticules pollution grossieres PM10 PM25 taille

La couleur des fumées ?

La fumée peut avoir différentes couleurs, mais la couleur n’est aucunement liée à la toxicité. Le monoxyde de carbone CO et le cyanure d’hydrogène HCN sont les deux principaux gaz meurtriers dans les incendies. Ils sont invisibles et plus ou moins inodores. La couleur de la fumée est due aux particules non brûlées et à la suie.

En conclusion, la grande diversité des produits émis lors des incendies ou des accidents industriels reflète la complexité face à laquelle on se retrouve confronté pour analyser les risques (nature et quantités respectives des constituants des fumées émises dans le panache d’incendie) et les conséquences des incendies.

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Sources :

Vers une meilleure gestion des situations incidentelles ou accidentelles : instruction gouvernementale du 12 août 2014. Bilan de l’expérimentation par trois Associations Agréées de Surveillance de la Qualité de l’Air (AASQA)/ Governmental instruction of August 12th, 2014. Assessment of the experiment by three AASQA. POLLUTION ATMOSPHÉRIQUE N°234 AVRIL – JUIN 2017 http://lodel.irevues.inist.fr/pollution-atmospherique/docannexe/file/6281/l234_16_leger_2.pdf

Service de l’État en Seine-Maritime. Mise à jour : Incendie au sein de l’entreprise Lubrizol (28/09/2019) http://www.seine-maritime.gouv.fr/Actualites/Mise-a-jour-Incendie-au-sein-de-l-entreprise-Lubrizol

Alarie, Y. (2002). Toxicity of Fire Smoke. Critical Reviews in Toxicology, 32(4), 259–289. doi:10.1080/20024091064246

INERIS. Toxicité et dispersion des fumées d’incendie. Phénoménonlogie et modélisation des effets. Rapport d’étude n°57149  17/03/2005 https://www.ineris.fr/sites/ineris.fr/files/contribution/Documents/Omega_16_Toxicite_fumees_web.pdf

Griffiths et al. 2018.A study of particulate emissions during 23 major industrial fires: Implications for human health. Environment international 112 (2018) 310-323

Purser, D. A. (2010). Hazards from smoke and irritants. Fire Toxicity, 51–117.

OMS. Intoxication au plomb et santé. Août 2018 https://www.who.int/fr/news-room/fact-sheets/detail/lead-poisoning-and-health

https://firesafeeurope.eu/fseu-qanda-smoke-toxicity/

https://www.birmingham.ac.uk/Documents/college-les/gees/conferences/nercpops/Conference2014/Fire%20smoke%20toxicity.pdf

Fire Safe Europe. Smoke Toxicity. https://firesafeeurope.eu/smoke-toxicity/

Richard G. Gann et Nelson P. Bryner. Combustion product and their effects on life safety. Chap 2, Section 6 https://pdfs.semanticscholar.org/899d/3e73482a0d7bce825a4dd5076607856a1c5f.pdf

https://reader.elsevier.com/reader/sd/pii/S0160412017315180?token=7A0F6E522367B29B79BB5C3FE9856C4D0DA767F92249B7B4DD2F9F42DD3837857F114BF8FFEE7C1C04A6E0C607D86DE8

Cohen AJ et al. Estimates and 25-year trends of the global burden of disease attributable to ambient air pollution: an analysis of data from the Global Burden of Diseases Study 2015. Lancet. 2017 May 13;389(10082):1907-1918

Beelen R. et al. Effects of long-term exposure to air pollution on natural-cause mortality: an analysis of 22 European cohorts within the multicentre ESCAPE project. Lancet. 2014 Mar 1;383(9919):785-95

14 réflexions sur “Fumées toxiques d’incendie, accidents industriels : quels risques chimiques pour l’usine de Lubrizol ?

  1. « Ces risques d’incidents sont extrêmement rares : 1 fois tous les 10 000 ans. »
    Pouvez vous m’expliquer cette phrase, etant donné qui la révolution industrielle a commencé il y a peut etre 200 ans?
    Je comprends mal comment l’on pourrait établir une statistique qui commencerait a l’ère du néolithique, epoque ou lubrizol ou la pétrochimie étaient absente.
    A moins que les composés cités et risques puissent être du a des activités volcaniques pour etablir ces fameux 10 000 ans, ce qui serait intéressant de le préciser dans votre article, franchement je saisis mal.
    Ou alors êtes vous en train de dire que ce serait le premier en 10000 ans???

    1. Bonjour j’étais moi-même perplexe face à cette unité de mesure puisqu’il est plus courant de parler de 1 fois sur 100 000 (ou 1/100 000) qu’en terme de 1 fois sur un nombre d’années… donc je ne peux pas vous répondre comme j’ai repris mot pour mot pour cette phrase ce qui est écrit dans ce document : http://documents.installationsclassees.developpement-durable.gouv.fr/commun/H/f/8accf0a6604507f2016045fc257b000f.pdf?fbclid=IwAR0-A9P0_ZHWN1fo_VHQmmwHVGmQmZs6fsm1tGTRjBY3gvVzBKVE8DYp5kE

      Document qui semble dire que la probabilité est très faible d’avoir un accident industriel… mais que c’est quand même survenu

      1. Il est possible que les “10 000” ou “100 000” ans fassent référence au nombre d’années cumulées des usines en fonctionnement.
        Par exemple, si 4 usines fonctionnent sans problèmes durant 25 ans, on peut dire qu’en 100 ans d’activité totale, il n’y a pas eu d’incident.

    2. Tel que je le comprends, si, sur d’ensemble d’un parc de 10 000 usines, on a un incident par an, cela revient bien à un rythme moyen d’incident de 1 sur 10 000 ans pour chacune des usines, considérées individuellement. Non ?

  2. “Il est donc déconseillé de ne pas consommer des légumes de votre potager sans les laver et bien les éplucher de façon approfondie.”

    je pense que vous voulez dire “il est CONSEILLE de …”. ou “déconseillé de consommer”. il y a une négation en trop, non?

  3. Une fois tout les dix milles ans alors que : “la catastrophe chimique en Italie à Seveso en 1976 qui a relargué dans l’environnement des dioxines.” Il faudrait revoir ce chiffre -.-‘ …

    1. Bonjour. Difficile à dire, nous n’avons pas de détails sur les protocoles des analyses. Il faudrait également connaître la variabilité naturelle des niveaux de phosphore.
      Il est également compliqué de comparer ces valeurs à des valeurs toxicologiques de référence puisqu’on a des problèmes d’unité. Ici les valeurs sont en μg par m² et la valeur toxicologique de référence d’inhalation à seuil (effets aigus) est à 0.02 mg/m3

  4. “Une fois tous les 10000 ans”. Il faudrait plutôt dire : une probabilité sur 10000 par an. ce qui en terme mathématique est équivalent mais plus exact d’un point de vue du risque.

    1. Puisque nous sommes au bord de la Seine, c’est d’ailleurs la même confusion qui est faite avec la crue centennale, qui n’arrive pas tous les cent ans mais a une chance sur 100 d’arriver en une année.

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