Particules en suspension

Pour les articles homonymes, voir PM.

Les particules en suspension (notées « PM » en anglais pour « Particulate matter ») sont d'une manière générale les fines particules solides portées par l'eau ou solides et/ou liquides portées par l'air. On peut les recueillir et quantifier par filtration ou par d'autres procédés physiques.

L'augmentation des taux de particules fines dans l'air est facteur de risques sanitaires (maladies cardiovasculaires, altération des fonctions pulmonaires, cancer du poumon et diminution de l'espérance de vie).

Les nanoparticules ne sont pas suivies ou très mal mesurées, mais elles pourraient avoir des impacts similaires ou plus graves. On en trouve par exemple des taux élevés dans les tunnels routiers.

Sources

Les particules sont d'origines anthropiques et/ou naturelles.

• Des particules d'origine naturelle trouvées en haute et moyenne altitude proviennent principalement d'éruptions volcaniques et de l'érosion éolienne naturelle ou issues de l'avancée des déserts parfois d'origine anthropique ; dans ces deux derniers cas, ce sont les tempêtes de sable et poussière qui en sont la principale origine. Les incendies et feux de forêts, de brousses, savanes ou prairies en sont une autre source, très importante dans certains pays (Brésil notamment).
  Le reste provient des émissions industrielles (fumées d'usines, de navires, de systèmes de chauffage et une petite quantité provient de la végétation (pollens..) et des embruns.
• Les activités humaines, telles que le chauffage (notamment au bois), la combustion de combustibles fossiles dans les véhicules, les centrales thermiques et de nombreux procédés industriels génèrent également d'importantes quantités d'aérosols sont en augmentation nette depuis deux siècles. En moyenne sur le globe, les aérosols directement produits par l'homme constitueraient 10 % environ de la quantité totale d'aérosols présents dans l'atmosphère. La pollution automobile particulaire tend à diminuer dans les pays riches (par véhicule, et pour les grosses particules), mais augmente fortement dans plusieurs pays en développement. Dans le monde le total des particules émises par les cheminées de navires marchands, ferrys ou navires de guerre est également en forte augmentation.

Dans l'air

Le diamètre (diamètre aérodynamique^[1]) des particules peut varier de 0,005 micromètre à 100 micromètres. La portion en suspension (particules totales en suspension ou TSP^[2], qui flottent dans l'air) a en général moins de 40 micromètres de diamètre^[3],[4].

Les travaux publics sont une des nombreuses sources de particules en suspension (ici aggravée par l'utilisation d'air comprimé pour nettoyer le substrat)

Ici c'est une souffleuse portative qui, sous prétexte de nettoyage disperse dans l'atmosphère d'un centre ville peuplé la poussière, y compris des particules de fientes d'oiseaux et d'excréments de chiens

Envol tourbillonnaire de poussières de plomb toxique (source de saturnisme), Usine Métaleurop-Nord, peu avant sa fermeture

Particules polluant l'air intérieur (type suies et fumées de diesel), laissées sur un plafond autour d'une bouche de climatisation

Dans le cas de la pollution atmosphérique, la faible masse moyenne des particules en suspension dans l'air leur donne une vitesse de chute par gravité négligeable. Schématiquement selon la forme des particules et leur densité, on peut retenir que pour des particules classiques, leur diamètre serait sensiblement inférieur à 50 micromètres, voire dans le cas de particules très légères à 100 micromètres ; on les qualifie de microparticules.

Au-dessus de ces valeurs, les particules ne sont plus maintenues en suspension par la résistance de l'air et chutent en fonction de leur densité ; on les qualifie alors de poussières sédimentables, notées « P.Sèd ».

Classification

La métrologie des « PM » fait appel dans le cas de la surveillance de la qualité de l'air à des méthodes physiques très sophistiquées ; la référence métrologique étant la gravimétrie par filtration, mais qui a l'inconvénient d'être une méthode discontinue ; pour déterminer les « PM » en continu, on utilise soit des micro-balances à quartz, soit des sondes à rayons bêta. Une autre méthode d'évaluation par comptage optique peut être fait avec des capteurs à diffraction laser moyennant une erreur réalisé par la densité fixée lors de l'étalonnage.

Selon la taille des particules (diamètre aérodynamique ou diamètre aéraulique), on distingue en métrologie les « PM₁₀ », les « PM_2,5 » ou les « PM₁ » selon la taille des particules en micromètre (10^-6 m) ou encore 1 micron (1 µm).

• PM₁₀ particules en suspension dans l'air, d'un diamètre aérodynamique (ou diamètre aéraulique) inférieur à 10 micromètres^[5]. Les particules plus fines peuvent être référencées :
• PM_2.5 dont le diamètre est inférieur à 2,5 micromètres, appelées « particules fines »
• PM_1,0 dont le diamètre est inférieur à 1,0 micromètre, appelées « particules très fines »
• PM_0,1 dont le diamètre est inférieur à 0,1 micromètre, appelées « particules ultrafines » ou nanoparticules

Prévalence

Malgré l'apparition de filtres et d'améliorations de la motorisation, l'augmentation du nombre des sources (véhicules en particulier) s'est traduite par une augmentation du taux de petites particules

• dans son bilan 2007 de la qualité de l’air (publié en 2008), AIRPARIF alertait quant à l’augmentation des niveaux de particules dans l’air ambiant, qui avait conduit à dépasser des valeurs limites fixées au niveau de l’Union européenne.
  Les transports n’étaient pas seuls en cause, mais correspondaient pour Paris à moins de 40% des sources de particules. Trois ministres avaient annoncé, conformément aux décisions du Grenelle Environnement, un premier projet de plan de lutte contre les particules, présenté le 2008/02/12 au Conseil national de l'air avant d’être soumis à concertation dans le cadre du comité opérationnel « air et atmosphère » présidé par Philippe Richert^[6], et prévoyant de diminuer les émissions de particules industrielles (qui représentent 30% des émissions en moyenne pour la France), du secteur résidentiel-tertiaire (25% des émissions), d’origine agricole (30% des émissions) et transport (15% des émissions)^[7]).

• Les données ci-dessus concernent les particules PM₁₀. L'attention se porte à présent plus spécialement sur les particules fines (PM_2,5). Les principaux secteurs émetteurs sont dans l'ordre : le secteur résidentiel-tertiaire (40 % des émissions nationales), lequel inclut le secteur domestique (34 % des émissions, celles-ci provenant très majoritairement des équipements de combustion du bois), puis l'industrie manufacturière (26 % des émissions), ensuite l'agriculture/sylviculture (17 % des émissions), enfin le transport routier (12 % des émissions)^[8].

Persistance des particules en suspension dans l'atmosphère

Les particules peuvent demeurer dans l'atmosphère plus ou moins longtemps, selon leur taille. D'autres facteurs peuvent influer sur leur durée de séjour dans l'air, par exemple les précipitations qui accélèrent leur élimination de l'atmosphère.

• Les particules grossières (fraction des PM₁₀ de taille comprise entre 10 et 2,5 micromètres) retombent assez vite. Leur durée de séjour dans l'air est de l'ordre de 1 jour.
• Ce sont les particules très fines (fraction des PM₁ de taille comprise entre 1,0 et 0,1 micromètre) qui restent le plus longtemps en suspension dans l'atmosphère, jusqu'à 1 semaine environ. Elles peuvent ainsi être transportées sur de longues distances. Elles ne sont pratiquement éliminées que par les précipitations et ont le temps de s'accumuler dans l'air.
• Dans le cas des particules ultrafines (ou nanoparticules PM_0,1), d'autres facteurs, qui accélèrent leur élimination de l'atmosphère, interviennent. Leur durée de séjour est très courte, de l'ordre de quelques minutes à quelques heures^[4].

1. Deux premières observations s'imposent

• La pollution atmosphérique engendrée par les sources peut subsister longtemps après la fin des émissions.
• Même des émissions locales peuvent polluer l’air très loin de leur lieu d'origine.

Un exemple typique de pollution particulaire à longue distance est donné par les tempêtes de sable au Sahara qui transportent les sables du désert jusque dans nos régions.

Autre exemple, impliquant la combustion de biomasse : au printemps 2006, des feux agricoles de l’Europe de l’Est ont considérablement pollué l’air d'une île de l'Arctique, à 3 000 km de distance^[9]. Conclusion de l'article : « L’importance de la combustion de la biomasse en Eurasie par rapport à celle des combustibles fossiles semble donc avoir été sous-estimée jusqu’alors dans l’inventaire de la pollution de l’air en Arctique. »

2. Les PM_2,5 et les PM₁ sont des indicateurs du secteur résidentiel, émetteur principal en France métropolitaine.

La réduction des émissions de PM_2,5 (qui incluent les particules PM₁, les plus dangereuses pour la santé) fait partie des priorités du « Plan Particules », intégré dans le deuxième Plan National Santé Environnement^[10], notamment pour les secteurs suivants :

• Le secteur résidentiel, émetteur principal de PM_2,5 et majoritaire de PM₁, du fait essentiellement de la combustion du bois (voir bois énergie).
• Le transport routier, à la quatrième place seulement pour les émissions de PM_2,5 mais en seconde position pour les émissions de PM₁, du fait essentiellement des moteurs Diesel.

Enjeux de santé publique

Selon leurs tailles, ces particules fines pénètrent plus ou moins profondément dans le système respiratoire.

• Des particules de type PM_2,5 par exemple arrivent jusqu'au niveau des alvéoles pulmonaires.
• Les particules issues des processus de combustion sont identifiées comme étant particulièrement dangereuses.

Le Citepa, organisme qui assure la réalisation technique des inventaires de la pollution atmosphérique en France métropolitaine, signale qu'une attention particulière doit être portée aux émissions de particules : « Les particules solides servent de vecteurs à différentes substances toxiques voire cancérigènes ou mutagènes (métaux lourds, HAP,...) et restent de ce fait un sujet important de préoccupation »^[11].

Selon l’OMS, au moins 1,4 % des décès dans le monde seraient induites par les particules polluantes de l’air qui est aussi pour un grand nombre de gens un facteur de diminution de l’espérance de vie :

• de 8,2 mois dans l’Europe des quinze ;
• de 10,3 mois dans les dix nouveaux États de l’Union européenne (plus pollués).
• Les effets sont trois fois plus élevés là où sont concentrés les transports et émissions de chauffage ou centrales thermiques mal filtrées (par rapport aux zones moins polluées)^[12]
• Les PM de taille inférieure à 2,5 micromètres (PM_2,5) sont les plus dangereuses^[12].

En Europe

• Dans l’Europe des vingt-cinq, ce sont environ 348 000 morts prématurées par an qui sont attribuées à cette pollution.
• Dans l'Europe des quinze, on note une diminution de la contribution du transport routier aux émissions de PM_2,5, malgré une augmentation du trafic, et cette tendance devrait se poursuivre dans les prochaines années avec les nouvelles réglementations européennes. En revanche, toujours pour les émissions de PM_2,5, on prévoit une augmentation de la contribution des procédés industriels et du chauffage domestique au bois ; ce dernier deviendrait à terme la principale source de PM_2,5^[12].
• Un rapport EMEP^[13] a montré qu'en 2005-2006 de nombreuses grandes villes européennes étaient très polluées par les particules, avec des teneurs moyennes en PM_2,5 dépassant quotidiennement et annuellement - et de beaucoup - les seuils, valeur limites ou directives de l'OMS (qui sont plus strictes que les limites européennes).
  

Les valeurs limites OMS sont aussi dépassées dans des secteurs de taille très significative en aval de zones urbaines denses, suite au transport des petites particules par le vent.
Selon une étude récente^[14], les variations d'espérance de vie de la fin des années 1970 au début des années 2000, mesurée dans 51 régions urbanisées des États-Unis ont confirmé une corrélation entre la mortalité et l’évolution du taux de pollution de l’air par les particules fines ; Une diminution de 10 µg/m³ de particules fines PM_2,5 (< à 2,5 µm ) dans l’air s’est traduit sur cette période par une augmentation l’espérance de vie de 5 à 9 mois (en tenant compte des évolutions socio-économiques, démographiques et de l’exposition au tabac durant la même période).

• En France métropolitaine,
  Une expertise de l’Afsset (mars 2009)^[15] sur la pollution de l’air ambiant par les particules et son impact sur la santé, concluait, sur la base de méthodes de mesure plus fines, que :

- on a jusqu’ici sous-estimé les taux de particules inhalées avec l’air,

- on ne peut trouver de seuil de pollution au-dessous duquel il n’y aurait pas d’impact sanitaire.

- l’exposition chronique à des taux faibles a plus d’impact sur la santé que l’exposition aux pics, en France.

- le chauffage au bois, principal émetteur de particules fines PM_2,5, émetteur majoritaire de particules très fines PM₁ et largement majoritaire de HAP et de benzène, présente des risques sanitaires importants ; aussi fait-il l'objet d'une attention toute particulière de la part du « Plan Particules^[10] ». Le développement de ce mode de chauffage, dans le cadre de la promotion des énergies renouvelables, fait en effet craindre une aggravation de la pollution par les particules.

Contrôle et surveillance

En Europe :
Depuis janvier 2005, deux valeurs-limites sont applicables en Europe pour les PM₁₀^[16] :

• une norme de 50 microgrammes par mètre cube (µg/m³) à ne pas dépasser sur 24 heures, et ne devant pas être dépassée plus de 35 jours par an ;
• une concentration de 40 µg/m³ qu'on ne doit en aucun cas dépasser durant un an.
  Les échéances de la directive s’étalent de 2014 à 2020.
  Pour les particules, faute de consensus sur les seuils, elle n’avait pas retenu de seuils d’information ni d’alerte, alors qu’ils existent pour le dioxyde d’azote, du dioxyde de soufre ou l’ozone.
  Or, un ou plusieurs dépassement de cette norme ont concerné 83 millions de personnes dans 132 zones ; en Allemagne, Espagne, Estonie, Italie, Pologne, Slovénie, Suède, à Chypre, au Portugal et au Royaume-Uni.

Début 2009^[17], six mois après une lettre d’avertissement envoyée en juin 2008, la Commission a donc entamé une poursuite contre dix États-membres, dont la France pour non-respect de la norme européenne de qualité de l’air sur les particules PM₁₀. L'Europe a accordé un délai supplémentaire pour respecter la norme sur les PM₁₀, aux États capables de prouver qu'ils avaient fait un effort pour respecter les valeurs-limites dès 2005, mais que cet effort avait été contraint par des faits ne dépendant pas d'eux, et qu’un plan relatif à la qualité de l'air a été mis en oeuvre dans toutes les zones concernées. En 2008, l'Allemagne, l'Espagne, l'Italie et la Pologne n'avaient fait aucune demande pour leurs dépassements locaux des valeurs-limites de PM₁₀. En 2011, l'UE a assigné la France devant la CJUE (avec pénalités financières) pour les dépassements des normes européennes en matière de PM10 (notamment dans 16 zones ; Marseille, Toulon, Avignon, Paris, Valenciennes, Dunkerque, Lille, mais aussi tout le territoire du Nord Pas-de-Calais, Grenoble, Montbéliard/Belfort, Lyon, le reste de la région Rhône-Alpes, la zone côtière urbanisée des Alpes-Maritimes, Bordeaux, la Réunion et Strasbourg (qui est en 2011 le seul secteur pour lequel les conditions de prolongation du délai d'application de la législation européenne sont réunies).

En France :

• Les dosages sont assurées en France par les associations agréées de la surveillance de la qualité de l'air (AASQA).
• Des plans régionaux de la qualité de l'air (PRQA) se mettent en place ou sont renouvelés.
• En réponse aux alertes de l'AFSSET et à la directive européenne, le gouvernement a annoncé un dispositif amélioré d’information du public, un objectif de réduction de 30% de la pollution avant 2015 (notamment pour les émissions issues des véhicules et de la combustion du bois).
  Ce « plan particules » (qui en fait date de 2008), proposé par Jean-Louis Borloo, Roselyne Bachelot, ministre de la Santé, et Chantal Jouanno, secrétaire d’Etat à l’écologie devra être « décliné par région, ou inclus dans le deuxième plan national santé-environnement (dès sa sortie prévue en avril 2009). Les ministres ont posé deux priorités : résoudre les inégalités environnementales et cibler les mesures sur les populations sensibles.
• Un plan spécifique sera mis en place pour surveiller la qualité de l’air dans les crèches et les écoles au dernier trimestre 2009.
• En 2011, le pays est poursuivi en Justice par l'UE pour efforts insuffisants.
  Selon FNE, "les Zones d'actions prioritaires pour l'air (Zapa) ne pourront régler cette question, et cette pollution s'ajoute à d'autres dérives (ex : 24 dépassements des valeurs limites de dioxyde d'azote (NOx) dans les agglomérations de plus de 100.000 habitants en 2010).
  L' Association santé environnement France (Asef, réunissant 2.500 médecins), rappelle que cette pollution - outre les "pénalités à verser à l'Union Européenne - aggrave les coûts d'assurance maladie à cause des allergies, asthmes, accidents-cardiovasculaires et cancers auxquels elle contribue (200 à 800 millions d'euros pour la Sécurité sociale en 2006 selon l'Agence française de sécurité sanitaire de l'environnement et du travail (Afsset)).

Notes et références

Bibliographie

• (en) Lave LB, Seskin EP, Air pollution and human health, 21 août1970 [PDF]
• (en) Evans JS, Tosteson T, Kinney PL, Cross-sectional mortality studies and air pollution risk assessment, Harvard Univ., Cambridge, MA, 1^er janvier 1984 (Présentation)
• (en) Özkaynak H, Thurston GD, Associations between 1980 U.S. mortality rates and alternative measures of airborne particle concentration, Energy and Environmental Policy Center, Harvard University, Cambridge, MA, 7 décembre 1987 (Présentation)
• (en) An Association between Air Pollution and Mortality in Six U.S. Cities, The New England Journal of Medicine, 9 décembre 1993

Voir aussi

Liens internes

• Pollution
• Poussière
• Suie, cendre
• Circulation alternée
• Filtre à particules
• Toiture végétale

Liens externes

• (fr) Particules en suspension et santé - Résumé de GreenFacts de rapports scientifiques de l'OMS
• (fr) Site du Ministre wallon de l'Environnement (Belgique)

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