Particules en suspension

Les particules en suspension sont d'une manière générale les fines particules solides portées par l'eau ou solides ou liquides portées par l'air. On peut les recueillir et quantifier par filtration ou par d'autres procédés physiques.

Les matières particulaires (PM, (en) Particulate Matter) désignent les particules en suspension dans l'atmosphère terrestre.

Les matières particulaires dans leur ensemble sont désormais classées cancérogènes pour l'homme (Groupe 1) par le Centre international de recherche sur le cancer (CIRC).

L'augmentation des taux de particules fines dans l'air est facteur de risques sanitaires (maladies cardiovasculaires, altération des fonctions pulmonaires, cancer du poumon). Il a un effet direct sur la 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 feux de forêts, de brousses, savanes ou prairies en sont une autre source, très importante dans certains pays (Brésil notamment). Une petite quantité provient de la végétation (pollens…) et des embruns.
• Les activités humaines, telles que le chauffage (notamment au bois), la combustion de biomasse à l'air libre, la combustion de combustibles fossiles dans les véhicules, les centrales thermiques et de nombreux procédés industriels génèrent également d'importantes quantités d'aérosols, qui sont en augmentation nette depuis deux siècles. Dans le secteur industriel, les normes de rejets dans l’atmosphère à présent se durcissent et les contrôles périodiques de toutes les installations s’intensifient. 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 ; une réglementation à l'échelle mondiale est en cours pour un contrôle renforcé dans ce domaine et des exigences plus strictes sur la fabrication des moteurs de bateaux.

Dans l'aires

Le chauffage au bois est lourdement émissif, sauf si un filtre à particules est monté sur la cheminée.

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

Une souffleuse portative, en nettoyant le sol, 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.

Le diamètre (diamètre aérodynamique) des particules peut varier de 0,005 à 100 micromètres. Celles en suspension (particules totales en suspension ou TSP, qui flottent dans l'air) ont en général moins de 40 micromètres de diamètre.

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.

Classification

La métrologie des « PM » (anglais : Particulate Matter ) 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^{[réf. souhaitée]}. 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 ou microns (10^-6 m ou 1 μm).

• PM₁₀ particules en suspension dans l'air, d'un diamètre aérodynamique (ou diamètre aéraulique) inférieur à 10 micromètres. 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 »

Il est important de noter que :

• les particules d'un diamètre aérodynamique supérieur à 10 micromètres sont retenues par les voies aériennes supérieures (nez, bouche) ;
• les PM₁₀, particules dites « respirables », incluent les particules fines, très fines et ultrafines et peuvent pénétrer dans les bronches ;
• les PM_2,5 incluent les particules très fines et ultrafines et pénètrent dans les alvéoles pulmonaires ;
• les PM_1,0 incluent les particules ultrafines et peuvent passer la barrière alvéolo-capillaire.

Catégories de particules - Compositions chimiques

Le Centre interprofessionnel technique d'études de la pollution atmosphérique distingue trois catégories de particules et quatre catégories de substances chimiques entrant généralement dans leurs compositions.

Les différentes particules peuvent être classées selon trois catégories : particules primaires, particules secondaires et particules remises en suspension.

Particules primaires

Elles sont émises directement dans l'atmosphère par un nombre élevé de sources anthropiques et naturelles (voir Émissions (environnement) et Polluant primaire).

Particules secondaires

Issues de réactions physico-chimiques à partir d'autres polluants appelés précurseurs (avant tout SO₂, NOx, NH₃, COVNM) (voir Immission et Polluant secondaire).

Particules remises en suspension

Une fois déposées, les particules peuvent ensuite être remises en suspension sous l'action du vent ou en zone urbaine, sous l'action du trafic routier.

Composition chimique des particules

Les particules ont des compositions chimiques différentes selon leur origine. Elles sont généralement composées de :

• sels sous la forme nitrates, sulfates, carbonates, chlorures, etc. ;
• composés carbonés organiques (HAP, oxydes, composés organiques condensables, etc.) (appelés organic carbon et notés OC en anglais) ;
• des éléments traces tels que métaux lourds, etc. ;
• carbone suie (ou black carbon, noté BC en anglais). Le carbone suie est lié aux combustions incomplètes de combustibles fossiles et de la biomasse.

Composition des particules PM10 en Île-de-France en 2008

Source : Observatoire régional de santé d'Île-de-France.

Prévalence

La pollution par les particules fines est plus élevée dans les pays pauvres (revenu faible et intermédiaire) que dans les pays riches (revenu élevé), à l'exception des pays à revenu élevé de l'est de la Méditerranée (pays du Golfe). Malgré l'apparition des filtres à particule et l'amélioration de la motorisation des véhicules, la pollution par les particules fines est en augmentation au niveau mondial.

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 les valeurs limites fixées au niveau de l’Union européenne.

Les transports n’étaient pas seuls en cause, et 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 12 février 2008 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, 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 dues au transport (15 % des émissions).

Les données ci-dessus concernent les particules PM₁₀. L'attention se porte à présent plus spécialement sur les particules fines de plus petit diamètre (PM_2,5).

Inventaire année 2006

(Citepa/format SECTEN - février 2008.)

Émissions de PM_2,5 et PM_1,0 en France en 2006 en % massique : sous-secteurs prépondérants

Sous-secteur	PM2,5		Sous-secteur	PM1,0
Résidentiel	39		Résidentiel	64
Minér. non-métall. et mat. de constr.	15		Véhicules diesel	16
Véhicules diesel	11,3		Autres sources de l'agriculture*	4,3
Autres sources de l'agriculture*	8,5
Culture	7,3
Total	81,1		Total	84,3

^*Gaz d'échappement des engins agricoles et feux ouverts de déchets agricoles

Émissions de PM_2,5 et PM_1,0 en France en 2006 en % massique : combustibles prépondérants

Sous-secteur	PM2,5	PM1,0
Bois	38,6	63,6
Gazole	11,1	16,8
Fioul domestique	5,7	8,4
Charbon	1,3	1,6
Total	56,6	90,4

Inventaire année 2014

(Citepa/format SECTEN - avril 2016.)

Émissions de PM_2,5 et PM_1,0 en France en 2014 en % massique : sous-secteurs prépondérants

Sous-secteur	PM2,5		Sous-secteur	PM1,0
Résidentiel	45		Résidentiel	61
Voitures particulières diesel	9,2		Voitures particulières diesel	9,7
Autres industries manufacturières*	8,3		Véhicules utilitaires légers diesel	5,2
Construction	4,8		Autres sources de l'agriculture**	4,7
Élevage	4,8		Métallurgie des métaux ferreux	3,1
Total	72,1		Total	83,7

^*Industries manufacturières, hors construction.

^**Gaz d'échappement des engins agricoles et feux ouverts de déchets agricoles.

Émissions de PM_2,5 et PM_1,0 en France en 2012 en % massique : combustibles prépondérants

Sous-secteur	PM2,5	PM1,0
Bois	45,2	60,8
Gazole et GNR	16,0	20,5
Fioul domestique	1,7	2,3
Charbon	2,3	2,2
Total	65,1	85,8

Principaux contributeurs et évolutions

Comme indiqué dans les tableaux ci-dessus, le résidentiel, principalement par le chauffage au bois, est responsable de la majorité des émissions de particules fines en France ainsi que dans l'Europe entière, et la contribution des chauffages au bois à la pollution locale aux particules peut être encore nettement plus importante en hiver par rapport aux moyennes annuelles.

En 2006, les véhicules diesel, les matériaux minéraux non métalliques et les matériaux de construction venaient ensuite.

En 2014, les voitures particulières diesel suivent le résidentiel.

On note par ailleurs une baisse significative de la contribution du fioul domestique entre 2006 et 2012.

Persistance des particules en suspension dans l'atmosphère

Durée de suspension

Les particules peuvent demeurer dans l'atmosphère plus ou moins longtemps, selon leur taille et leur stabilité. 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 lentement. A titre d'exemple, la vitesse de chute d'une particule de diamètre aérodynamique de 10 µm est de 3 mm/s en air calme, ce qui est faible par rapport à des courants d'air pouvant à tout moment les remettre en suspension. En l'absence de tout mouvement d'air, la durée de séjour dans l'air de ces particules grossières 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.

1. Deux phénomènes sont observés :

• Certaines pollutions atmosphériques engendrées par diverses sources peuvent subsister longtemps après la fin des émissions, et éventuellement s'associer ou combiner leurs effets (ex : pollution acido-particulaire).
• Même des émissions locales peuvent polluer l’air très loin de leur lieu d'origine. Quelques exemples sont décrits dans la section Transfert des particules sur de longues distances.

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, 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.
• 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 de la combustion du gazole qui compte pour une part importante de la pollution routière.

3. Une particule en suspension peut elle-même devenir un vecteur d'autres polluants qui s'y adsorbent plus ou moins provisoirement, ou qui y ont été intégrées lors de sa formation en zone polluée. Une étude a récemment montré que ces polluants sont transportés d'autant plus longtemps et plus loin par la particule si cette dernière s'est formée en zone polluée.

Transfert des particules sur de longues distances

• Un exemple de transfert de particules sur de longues distances est celui des tempêtes de sable au Sahara qui transportent des sables retrouvés jusqu'en zone circumpolaire.
• 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. « 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. ».

Concentration des particules PM 10 en Europe le 14 mars 2014, carte établie par PREV'AIR.

• Une étude menée par Airparif de 2009 à 2011 a permis de quantifier la part de particules produites en Île-de-France de celles provenant des régions avoisinantes. Selon cette étude, à proximité d’un axe routier tel que le boulevard périphérique, les particules fines sont produites localement à près de 60 %, avec une contribution importante et stable du trafic routier (44 %). En revanche, en situation moyenne dans l’agglomération parisienne, les particules proviennent à près de 70 % d’autres régions françaises ou européennes. Parmi les 30 % de particules locales, la contribution du trafic et du chauffage au bois résidentiel est importante et similaire. Les niveaux de pollution sont plus importants durant les périodes les plus froides.
• La carte d'Europe établie par PREV'AIR montre clairement une énorme zone polluée au centre de l'Europe. Lors du pic de pollution en France du mois de mars 2014, cette zone s'est déportée vers l'ouest sous l'effet de vents d'est, et a atteint la France, où elle s'est ajoutée aux sources locales de pollution pour provoquer le pic de pollution de mi-mars 2014. Les sources de cette pollution sont probablement la Ruhr allemande, avec son bassin houiller et ses mines de lignite à ciel ouvert et la Pologne avec ses anciennes centrales à charbon. Il y a également une contribution du trafic routier et des épandages agricoles de ces régions".
• Dans la section En Europe sont présentées deux études portant sur la pollution particulaire atmosphérique transfrontière à longue distance, l'une de l'Organisation mondiale de la santé (OMS), l'autre de l'European Monitoring and Evaluation Programme (EMEP).

Enjeux climatiques

• La pollution acidoparticulaire interagit avec la pluviométrie (nucléation de gouttes d'eau aboutissant à la production d'une couverture nuageuse) et avec les écosystèmes (et donc indirectement avec les puits de carbone et l'évapotranspiration qui sont eux-mêmes des composants de la régulation du climat); Ceci est également valable loin des continents où en pleine mer les fumées émises par les navires produisent des aérosols fortement réfléchissant pour l'infrarouge. De même pour les traînées d'avion.
• Certains aérosols constitués de particules naturelles ou artificiellement introduites dans l'air massivement présentes dans l'air, bien que presque invisibles à l'œil, contribuent à renvoyer une partie de la lumière solaire vers l'espace.
• Le carbone noir ((en) Black carbon BC, ou carbone suie) est lié aux combustions incomplètes de combustibles fossiles et de la biomasse. Il représente une partie des suies, mélanges complexes contenant principalement du carbone suie et du carbone organique ((en) Organic Carbon OC).

Constitué de carbone (C) dont la couleur noire absorbe le rayonnement solaire, le carbone suie a de ce fait un pouvoir de réchauffement de l'atmosphère. Il peut être transporté à longue distance et se déposer sur les étendues glaciaires en diminuant leur pouvoir réfléchissant (albédo) (voir neige noire) ; en revanche le carbone organique, qui réfléchit la lumière, tend à refroidir l'atmosphère. Mais le carbone suie produit, par unité de masse, un réchauffement bien plus important que le refroidissement causé par le carbone organique.

Le carbone noir est l’un des principaux polluants climatiques de courte durée de vie dans l’atmosphère. Ces polluants influent fortement sur le réchauffement du climat, ils sont les plus importants contributeurs à l'effet de serre d’origine humaine après le CO₂.

D'une durée de vie de 3 à 8 jours dans l’atmosphère, les particules de suie sont émises principalement par le chauffage au bois et le transport routier dans les pays développés mais aussi par les fours de cuisson au bois et le brûlage des déchets verts dans les pays en développement.

Cas particulier : les tunnels et réseaux souterrains

Des expériences faites avec des volontaires sains montrent une réponse biologique (augmentation du taux de fibrinogène et de cellules T régulatrices CD4/CD25/FOXP3 dans le sang) après seulement 2 h d'exposition à l'air d'un métro. Cette réponse est a priori liée à l'inhalation de particules les taux de PM(10) et PM(2.5) sont comparables dans un tunnel routier et dans l'environnement du métro. Mais les taux de particules ultrafines de monoxyde et dioxyde d'azote sont significativement plus bas dans le métro. Dans la même situation, la réponse inflammatoire pulmonaire a été plus marquée chez des asthmatiques légers.

Les gares souterraines, tunnels et réseaux souterrains sont des lieux souvent très fréquentés. Ils sont aussi fréquemment plutôt secs et difficiles à nettoyer, ce qui favorise une remise en suspension des particules fines lors du passage de personnes ou de véhicules ou par la ventilation forcée ou les courants d'air.

À la pollution de l’air extérieur s'ajoute donc celle générée par l'animation de la masse d'air, et par les émissions des moteurs de véhicules, trains ou rames, ou par le freinage (quand il n'est pas magnétique), surtout dans les tunnels mal ou rarement nettoyés. Les travaux faits dans les tunnels peuvent aussi générer des poussières et particules plus gênantes qu'à l'extérieur, car plus "confinées".

Des études métrologiques et toxicologiques de l’air de ces milieux ont été faites dans de grandes villes, dont New York, Londres, Paris, Helsinki, Stockholm, Lyon, Lille, Marseille ou Rennes : il n'y a pas, dans ces villes, d'évidence d'effets à court terme, mais ces analyses semblent globalement « indiquer que ces particules entraînent des effets au niveau cellulaire (modification de marqueurs de stress oxydant et d’inflammation, génotoxicité (plus que pour les particules inhalées dans la rue), cytotoxicité), majorés par rapport à ceux induits par des particules issues d’autres sources (fond urbain, diesel) ».

En France, le ministère des Affaires sociales et de la Santé a périodiquement saisi le Conseil supérieur d’hygiène publique de France (CSHPF) afin d’obtenir des « valeurs de référence » et des avis : le Conseil a notamment recommandé aux exploitants d’améliorer la surveillance de la qualité de l’air, et en particulier la surveillance des particules fines.
Dans les tunnels de métros, trains ou tramway, des microparticules ou nanoparticules de fer pourraient être associées à une toxicité spécifique de l'air souterrain, mais les experts jugent que des études complémentaires, épidémiologiques et toxicologiques sont nécessaires, notamment pour les personnels plus exposés que le public à ces particules; ceux-ci toutefois ne semblent pas épidémiologiquement plus affectés, au vu des données actuellement disponibles, qui restent cependant à se voir complétées (en France avec la RATP, qui a notamment en cours une étude interne sur le sujet, qui prévoyait d'être achevée en mars 2013).

Par exemple, à Marseille, dans le métro, la teneur en PM10 dépasse localement de 5 fois le seuil d'alerte des autorités sanitaires.

En région parisienne, 16 lignes de métro sont essentiellement souterraines (215 km de voies en tunnel), et le RER compte 76 km de tunnels et 8 lignes de trains essentiellement aériennes. En 2010, plus de 2,6 milliards de voyages ont été enregistrés sur le réseau ferré, avec près de 4 % d’augmentation entre 2006 et 2010. La RATP mesure en certains points la température, l’humidité relative, le renouvellement d’air (mesure par la teneur en dioxyde de carbone) et la qualité de l’air (oxydes d'azote, particules…), avec en 2012, 200 000 données brutes acquises dans l'année. En quelques points, et ponctuellement, les particules ultrafines, aldéhydes ou hydrocarbures aromatiques monocycliques ou polycycliques sont dosées (au niveau des quais, de couloirs de correspondance et dans quelques salles d'échange).

Dans le métro parisien (Châtelet, Franklin-Roosevelt et Auber), le taux de particules fines dépasse les normes de qualité de l’air (jusqu’à 7,5 fois plus qu’en surface à la station RER Auber, par exemple. À la suite d'une procédure syndicale lancée début 2013 par une procédure de droit d'alerte sur les conditions de travail, le Comité d'hygiène et de sécurité (CHSCT) demande actuellement des actions correctrices. Des badigeons de chaux ont été testés dans certains tunnels.

Selon Thibaut Vonthron, de l’« Association Respire », les tunnels du métro de Marseille « n’ont pas été nettoyés une seule fois depuis l’ouverture du métro. Les poussières s’y accumulent donc depuis plus de 30 ans ». En 2013, les syndicats concernés demandent l'ajout de filtres à « particules fines » performants sur les « trains aspirateurs », qui, la nuit, nettoient actuellement les voies. Ils demandent aussi la systématisation du freinage électrique (moins émissif et moins bruyant).

En France, le législateur a autorisé une exposition plus importante et différemment mesurée pour le personnel et pour le public.

Le grand public est considéré via son « exposition finale » (calculée sur la base du temps moyen passé dans le métro, conformément à une circulaire de 2003 du Ministère de la santé), alors que le personnel est régi par le Code du travail et les articles spécifiques aux émissions de particules fines (articles R. 4222-10 à R. 4222-17).

Enjeux de santé publique

Une étude de l'OMS du 25 mars 2014 indique que 7 millions de personnes sont décédées prématurément en 2012 dans le monde, décès attribuables aux effets de pollutions de l'air extérieur et domestique dont 5,9 millions en Asie-Pacifique. La pollution particulaire est l'un des prédicteurs du taux de mortalité dans la population qui la subit

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.
• Les PM 1 (particules ultrafines, nanoparticules) peuvent franchir les barrières cellulaires et certaines (métalliques ou carbonées notamment) présentent une toxicité cellulaire.

Ces particules présentent une forme de toxicité liée à leur petite taille, indépendante de la toxicité chimique ou radiologique intrinsèque de la molécule ou du composé chimique.

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 ».

Selon l'INRS, «la concentration en poussières alvéolaires (susceptibles de pénétrer dans les voies pulmonaires jusqu'aux alvéoles, de s’y déposer et d’y rester durablement, en créant une surcharge pulmonaire néfaste pour l’organisme) ne doit pas dépasser 5 milligrammes par mètre cube (mg/m³) d'air». (5 milligrammes = 5 000 μg/m³). Mais l’Organisation mondiale de la santé (OMS) considère qu’il vaut mieux ne pas dépasser le seuil 25 μg/m³ en moyenne sur 24 heures pour les particules 2,5, et de 50 μg/m³ en moyenne sur 24 heures pour les PM10. Selon l’OMS, au moins 1,4 % des décès dans le monde seraient induites par les particules polluantes de l’air - qui figurent aussi, pour un grand nombre de gens, comme facteur de diminution de l’espérance de vie :

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

En Europe

Décès prématurés

Dans l’UE des vingt-cinq, ce sont environ 348 000 morts prématurées par an qui sont attribuées à cette pollution, selon un rapport du programme Clean Air for Europe (CAFE), mené par la Commission européenne et publié en 2005, dont 42 000 en France.

Pollution atmosphérique particulaire transfrontière à longue distance

Les particules en suspension ne sont pas seulement un problème local à proximité des sources d'émission, elles peuvent être transportées très loin par le vent.

• Dans l’Europe des Quinze, selon une étude de l'OMS traitant des risques sanitaires liés à la pollution particulaire atmosphérique transfrontière à longue distance, on note une diminution de la contribution du transport routier aux émissions de PM_2,5, malgré une augmentation du trafic ; 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 de la combustion domestique du bois (chauffage/cuisson) ; cette dernière deviendrait, à l'horizon 2020, la principale source de PM_2,5 (38 % des émissions), contre 28 % pour les procédés industriels, 23 % pour les sources mobiles (dont 7 % pour les échappements des véhicules Diesel), 6 % pour l’agriculture, 3 % pour la production d'énergie, et 2 % pour la combustion industrielle (p. 29, 30).

Illustrations - Secteurs générant des PM_2,5 - Du plus émetteur (1) au moins émetteur (6) à l'horizon 2020

(1) Combustion domestique du bois	(2) Procédés industriels
Chauffage au bois	Air pollué par les émissions d'une cimenterie Usine verrière
(3) Sources mobiles	(4) Agriculture
Échappement de véhicule à moteur Transport maritime	Machines agricoles   Écobuage
(5) Production d'énergie	(6) Combustion industrielle
Centrale électrique à charbon équipée d'électro-filtres. La mise à l'arrêt d'un des filtres entraîne l'émission de la fumée brune	Usine d'incinération

• La combustion incomplète des combustibles fossiles et de la biomasse émet du « carbone noir » ((en) Black Carbon BC, encore appelé carbone suie).

  

  Présent dans le monde entier, le carbone noir, communément appelé suie, est émis dans l'air lorsque des combustibles fossiles et des biocombustibles, tels que le charbon, le bois et le gazole, sont brûlés.

  . Le carbone noir est un aérosol carboné qui, outre ses effets négatifs sur la santé, absorbe fortement la lumière solaire et contribue au réchauffement de l'atmosphère. Son dépôt aggrave la fonte de la neige et de la glace. Plus que d’autres régions, l’Arctique et les régions alpines pourraient tirer avantage de la réduction des émissions de carbone noir. Le carbone noir contribue à la rétroaction de l’albédo de la neige, qui peut modifier l’équilibre radiatif mondial. Si l’on se réfère aux projections établies par l’Institut international pour l’analyse des systèmes appliqués, dans le cadre du programme CAFE (Clean Air For Europe), ici encore, le chauffage domestique, notamment le chauffage au bois, sera l’une des principales sources de rejet de « matières particulaires » et de « carbone noir ». Les émissions de ce type sont peu réglementées dans de vastes régions de l’Europe. De plus, les petites installations utilisées pour se chauffer au bois sont anciennes et rejettent beaucoup d’aérosols carbonés. Pour finir, les poêles et les foyers résidentiels ont une durée de vie assez longue, ce qui retarde l’adoption de technologies plus propres.
• Un rapport EMEP (European Monitoring and Evaluation Programme) 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).

Le pic de pollution de mars 2014 a donné lieu en France à des publications faisant état du caractère transfrontalier de la pollution aux particules fines, qui a été ressenti aussi bien dans des régions rurales qu'urbanisées.

Autres transports de particules

Les valeurs limites OMS sont aussi dépassées dans des secteurs de taille très significative en aval de zones urbaines denses, à la suite du transport des petites particules par le vent.
Selon une étude récente, depuis la fin des années 1970 jusqu'au début des années 2000, les variations d'espérance de vie, mesurées 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, ainsi que de l’exposition au tabac durant la même période).

En France métropolitaine

Impact des particules sur la santé

Une expertise de l’Afsset (mars 2009) 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

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

Pour les médecins de l'Association Santé Environnement France, les particules fines que nous respirons au quotidien sont dangereuses, car elles progressent jusqu'au bout des voies respiratoires, atteignant les alvéoles et entraînant des maladies pulmonaires. Elles pénètrent ensuite dans la circulation sanguine, provoquant aussi des problèmes cardiovasculaires en bouchant les petits vaisseaux. Au cours de leur voyage au centre de nos corps, elles peuvent déclencher bronchites chroniques, asthme, cancers du poumon, accidents vasculaires cérébraux (AVC) ou encore infarctus du myocarde. En moyenne, sur une année, on observe que les jours où les concentrations de particules fines sont élevées, les hospitalisations augmentent, de même que les taux d'infarctus ou d'AVC. Ainsi, une hausse de 10 microgrammes par mètre cube de la dose journalière entraîne en moyenne deux fois plus d'hospitalisations d'enfants et de personnes âgées. L'an dernier, une étude menée dans 12 pays européens a démontré que la diminution des particules fines dans l'air de nos villes permettrait d'augmenter notre espérance de vie. À Marseille, si on respectait l'objectif de qualité de l'OMS (10 microgrammes par mètre cube), l'espérance de vie pourrait augmenter de 8 mois.

Décès prématurés

Selon le rapport Clean Air for Europe évoqué plus haut, l’exposition aux particules en suspension, toutes sources d’émissions confondues, serait chaque année en France à l’origine d’environ 42 000 morts prématurées. Ce nombre est rappelé à la page 92 du document de l'OMS cité dans la section « En Europe ». Il est repris dans différents documents, comme le Plan Particules dans sa préface p. 4, ou une information préfectorale sur l'interdiction du brûlage à l'air libre des déchets verts, ou encore la réponse à une question posée en 2013 au Sénat relative à l'interdiction programmée des feux de cheminée en Île-de-France, voire l'interdiction totale de la combustion du bois (sauf dérogation par arrêté préfectoral) à Paris. Dans certains médias, voire à titre individuel parmi les personnalités politiques, ce nombre a été attribué de façon erronée à l’exposition émissions des seuls moteurs Diesel.

Un rapport publié par l'InVS le 6 janvier 2015 à partir de l'observation de 17 grandes villes françaises conclut que la mortalité journalière non accidentelle augmente de 0,51 % pour chaque hausse de 10 microgrammes de PM 10 par mètre cube d’air ; ce taux atteint même 1,04 % chez les personnes de plus de 74 ans ; l'impact est plus fort entre le deuxième et le cinquième jour (0,38 % de taux de mortalité non accidentelle) que le jour même et le lendemain (0,13 %) d’une période de dépassement des seuils ; la hausse de la mortalité non accidentelle due aux particules fines est bien plus forte l’été (1,30 % le jour suivant les pics d’émission) que l’hiver (0,1 %). Ces 17 villes dépassent toutes (sauf Dijon) la valeur-limite recommandée par l’Organisation mondiale de la santé (OMS): 20 microgrammes. Marseille arrive en tête avec un taux de 31,8 microgrammes, suivie de Lille (30,9), Lyon (29,5) et Nice (29,2) ; Paris est à la 7^e place (27,0).

Particules de combustion

Il existe deux sources principales de particules de combustion, les émissions issues du chauffage (combustion du bois, et dans une moindre mesure du charbon et du fioul) et les émissions issues des moteurs Diesel (camions, voitures, engins de travaux publics…).

La combustion de biomasse et les moteurs Diesel sont des émetteurs importants de particules très fines PM_1,0 et fines PM_2,5. La combustion de biomasse, et le transport routier notamment, génèrent des HAP et du benzène ; ces hydrocarbures aromatiques, véhiculés par les particules solides jusqu'au plus profond du système respiratoire, présentent des risques sanitaires importants.

La combustion du bois, émettrice dominante de fines particules à l'échelle nationale

Le principal émetteur de fines particules est le sous-secteur résidentiel, comme le montrent les tableaux de la section « Prévalence ». Le combustible bois, malgré le rôle secondaire qu'il joue sur le marché de l'énergie, est l'émetteur dominant de fines particules. Selon l'Office fédéral suisse de l'environnement, la disproportion « s'explique par la difficulté à transformer des combustibles solides en chaleur sans produire de poussières ».

Le chauffage au bois, principal émetteur de particules fines PM_2,5 et de benzène, émetteur majoritaire de particules très fines PM_1,0 et de HAP, fait l'objet d'une attention toute particulière de la part du « Plan Particules (pages 9 à 11, ou vignettes 10 à 12) ». Différentes études montrent que les suies et les hydrocarbures émis par les chauffages au bois sont au moins aussi toxiques que ceux provenant de la combustion des carburants ou combustibles fossiles. Dans l'ensemble, les polluants émis par la combustion du bois, surtout dans le chauffage individuel, présentent des risques sanitaires avérés, plus importants qu'avec les autres combustibles. Le développement de ce mode de chauffage, dans le cadre de la promotion des énergies renouvelables, fait craindre une aggravation de la pollution par les particules.

Émissions de particules PM₁₀, de fines particules et de HAP

Source : CITEPA / format SECTEN – avril 2014

Les fines particules suivies par le CITEPA sont les PM_2,5 ou particules fines et les PM_1,0 ou particules très fines.

Les PM₁₀, souvent improprement appelées particules fines, incluent des particules grossières (de diamètre aérodynamique compris entre 2,5 et 10 micromètres).

Les émissions de PM₁₀ ne figurent pas dans l'« Analyse selon les différentes énergies » (p. 219 et suivantes)

Émissions en France métropolitaine de quelques polluants atmosphériques
en 2012 (% massique)

	Participation à la consommation d'énergie finale	PM10	PM2,5	PM1,0	HAP
Bois énergie	5,9 %	(*)	45,2	60,8	73,1
Gazole et GNR	non disponible		16,0	20,5	17,4
Fioul domestique	non disponible	(*)	1,65	2,28	0,56
Charbon	3,4 %	(*)	2,26	2,20	0,00
Gaz naturel et GNV	21 %		0,72	0,99	0,02
Transport routier	26 %	14,1	17,1	16,8	17,0
Autres transports	5,9 %	2,37	2,43	2,37	0,55
Industrie manufacturière (**)		28,9	21,5	11,5	4,40
Transformation d'énergie (**)		1,93	1,88	1,53	1,10
Agriculture/Sylviculture	2,9 %	19,6	8,84	5,80	3,30

(*) Le secteur le plus émetteur de PM₁₀ est le résidentiel/tertiaire (33 % des émissions) du fait de la combustion du bois et, dans une moindre mesure, du charbon et du fioul (page 85 du rapport SECTEN).

(**) Le secteur de la « transformation d'énergie » défini par SECTEN inclut l'extraction des matières combustibles et l'extraction d'autres énergies (géothermie par exemple), ainsi que leur distribution (page 14 du rapport). La baisse des émissions sur la période 1990-2012 est engendrée par l'amélioration des techniques de dépoussiérage dans de nombreux secteurs de l'« industrie manufacturière » (sidérurgie, verrerie , etc.) ; en outre l’arrêt de l’exploitation des mines à ciel ouvert en 2002 et des mines souterraines en 2004 contribue aussi à la diminution des émissions (pages 85, 87 et 89 du rapport). En 2012, la contribution de l'industrie à la consommation finale énergétique s'élève à 20,8 % (dont 3,1 % pour la sidérurgie).

Le CITEPA précise en outre que « Le principal secteur émetteur de benzène est le résidentiel/tertiaire avec plus de la moitié des émissions totales en France en 2012 (53,2 %) en particulier du fait de la combustion du bois, suivi du transport routier avec 14,9 % » (page 252 du rapport SECTEN). Il précise également que « Les HAP se forment dans des proportions relativement importantes lors de la combustion et tout particulièrement celle de la biomasse qui s’effectue souvent dans des conditions moins bien maîtrisées (par exemple en foyer ouvert) dans le secteur résidentiel » (page 75 du rapport).

Comme signalé dans la section « Particules de combustion », ces hydrocarbures aromatiques sont véhiculés par les particules solides jusqu'au plus profond du système respiratoire,

Des disparités existent entre les régions, les zones urbaines et les zones rurales.

Améliorer l’information

De 2000 à 2013, le nombre de ménages utilisant un chauffage au bois en France a fortement augmenté et est passé de 5,9 millions à 7,4 millions de ménages. Seuls 6 % des foyers interrogés pensent que le chauffage au bois peut être une source de pollution de l’air et 40 % ont le sentiment que ce mode de chauffage a un impact positif (sources : ADEME et Airparif). Afin de palier à ce défaut d'information, la communication sur les risques liés à une mauvaise combustion de la biomasse figure parmi les objectifs inclus dans le « plan particules » (France, juillet 2010) :

« Les particules émises par le secteur domestique proviennent très majoritairement des équipements de combustion du bois. En France, la combustion du bois représente près de 40 % des émissions nationales de particules PM_2,5 (Source CITEPA, 2008) avec une part majeure du secteur domestique qui représente à lui seul 34 % des émissions de PM_2,5 en France. Les autres émissions dues à la combustion du bois se répartissent entre les secteurs de l'industrie, de l'agriculture et du chauffage collectif […] Le chauffage au bois, parce qu’il se rapproche d’une pratique « naturelle et ancienne », porte une image de pratique propre, ce qui se justifie pour le bilan de CO₂, mais pas pour les particules, ni les composés organiques volatils (COV) dont les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP). Une communication plus complète devra donc être développée avec pour cible l’ensemble des citoyens car les émissions du secteur domestique sont majeures […] cette communication sera relayée, avec l’appui de l’ADEME afin de bien faire prendre conscience à la fois de l’intérêt de la biomasse comme énergie renouvelable, mais aussi des nécessaires précautions et restrictions à prendre au regard de la pollution de l'air. La communication ciblera dans un premier temps l'information sur les émissions de particules issues de la combustion du bois et les pratiques les moins polluantes. Les usagers et les professionnels seront sensibilisés aux émissions dues aux foyers ouverts et aux feux de jardin. »

Des brochures de sensibilisation et de conseil ont ainsi été publiées par l'ADEME et le label Flamme verte. Des informations sont également disponibles sur le site de l'Office fédéral suisse de l'environnement. En substance, il ressort de ces différentes sources qu'un appareil de chauffage au bois doit non seulement être performant, mais également être installé et utilisé « dans les règles de l'art » pour minimiser les émissions.

Le transport routier

Le transport routier peut être localement une source importante de particules primaires et il est à l’origine de la majorité des émissions d’oxydes d’azote qui sont des précurseurs de particules secondaires. Les FAP existants ajoutés sur les voitures ne retiennent pas les particules les plus fines, qui sont également les plus nocives pour la santé^{[réf. nécessaire]}.

En milieu urbain

En ville, où une population importante se trouve exposée, le transport routier et la combustion du bois ont un impact important sur la qualité de l’air.

• Le transport routier peut représenter de 40 % à 70 % des émissions de particules à proximité trafic dans certaines agglomérations.
• La combustion du bois joue un rôle important sur la composition de la matière organique de l'aérosol atmosphérique et sur la pollution particulaire en milieu urbain.

Mise en œuvre locale du plan particules

Ce projet du ministère de l'écologie concerne les « orientations des schémas régionaux climat air énergie et actions dans les plans de protection de l'atmosphère et les zones d'actions prioritaires pour l'air ». Il prend pour référence le dernier Plan particules de 2010. Il est présenté comme une « boîte à outils » ayant pour objectif d'aider les décideurs locaux à mettre en place des actions pour la qualité de l'air :

• dans le secteur domestique ;
• dans le secteur industriel et résidentiel tertiaire ;
• dans le secteur des transports ;
• dans le secteur agricole ;
• lors des pics de pollution ;
• pour améliorer la cohérence des outils locaux à travers le « porter à connaissance de l’État » et agir par des mesures d’urbanisme (voir le SCOT).

Le projet sera enrichi « au fil des mois par le recueil des propositions locales ».

En Île-de-France

Le transport routier et la combustion du bois

Un rapport de AIRPARIF présente les résultats d'une campagne de mesure réalisée entre septembre 2009 et septembre 2010. La source principale de PM_2.5 au niveau du « Boulevard périphérique » est issue du trafic routier (pour 44 %) suivi de l'industrie et de l'agriculture, puis du chauffage résidentiel au bois (4 %) (tableau page 9) ; le contributeur principal pour le trafic routier est à 90 % issu des véhicules Diesel. Notons aussi que l'abrasion des pneus sur la route peut contribuer à la génération de particules fines. Pour les sites plus éloignés des centres urbains, la part de la contribution du trafic routier diminue au détriment de l'industrie, de l'agriculture et du chauffage au bois. Il apparaît que sur l'année, en zone urbaine, le chauffage au bois contribue à 7 % des PM_2.5 ; sa contribution monte à 25 % sur l'ensemble de l'agglomération.

En moyenne, les particules fines proviennent à part égale du trafic routier ET du chauffage bois.

La dernière page du rapport fournit quelques données sur les émissions de particules fines générées par le chauffage résidentiel. Elles sont résumées dans le tableau suivant

Émissions de particules fines PM_2,5 (% en masse) de combustibles utilisés dans le secteur chauffage résidentiel

	Contribution à la consommation énergétique dans ce secteur	PM2,5
Bois	5 %	84 %
Fioul	13 %	13 %
Gaz naturel	80 %	< 3 %

Dans la même page, le rapport observe qu'il est nécessaire de prendre très sérieusement en compte la pollution particulaire générée par le chauffage au bois : « Le chauffage au bois étant préconisé dans la lutte contre le changement climatique, une prise en compte de cette source de particules semble primordiale pour que son développement ne vienne pas, à terme, compromettre les efforts de diminution de la pollution atmosphérique entrepris par ailleurs. ».
De par ses effets sanitaires et environnementaux, l’impact du chauffage au bois sur la qualité de l’air des franciliens est un des axes de surveillance renforcée pour Airparif.

En 2012, Airparif prévenait que « les réductions d'émissions envisagées pour le secteur résidentiel et le transport routier nécessitent un encadrement que l'application du PPA garantira, avec notamment la limitation du développement de l'utilisation du bois pour le chauffage des particuliers et la mise en place de plan de réduction du trafic routier ».

Impact des foyers ouverts sur les émissions de particules

Sur la toxicité des fumées des cheminées à bois et spécialement des foyers ouverts, ainsi que l'évolution de la réglementation en Île-de-France, voir également les sections « Toxicité des fumées de cheminée à usage domestique » et « Paris et sa région » de l'article Cheminée.

Le projet #Mise en œuvre locale du plan particules suggère plusieurs actions visant la limitation de la combustion du bois individuelle dans les zones sensibles définies par les SRCAE et/ou les PPA (page 8), dont :

• L'interdiction d’installer (ou de renouveler) des foyers ouverts pour les installations neuves, voire les reventes immobilières ;

• L'interdiction de la combustion du bois en foyer ouvert dans l'existant, même à des fins d’agrément.

Bien que le contrôle des utilisateurs soit difficile, cette seconde mesure « permet de faire de la pédagogie et de l'éducation à la protection de l'environnement ».

Les feux de cheminée (en foyer ouvert) constituent, en Île-de-France, plus de la moitié des émissions dues au chauffage au bois car ils émettent 8 fois plus de particules qu'un foyer fermé avec un insert performant, pour une même quantité d'énergie consommée. L’interdiction de l’utilisation des foyers ouverts, programmée pour 2015, concerne Paris et la zone sensible hors Paris. À l'étranger, l'utilisation des foyers ouverts est interdite à Londres. Des mesures sont également prises au Québec, en Suisse et en Californie. Le poids des émissions liées à la combustion du bois est également important dans d'autres régions françaises : d'autres projets de Plans de Protection de l'Atmosphère proposent donc des mesures similaires (Vallée de l'Arve dans la région Rhône-Alpes notamment).

Les foyers ouverts représentent 18 % du parc domestique d'appareils de chauffage au bois. Ils sont la « conséquence d'une politique d'équipement des logements en cheminées quasi systématique dans les années 80 […] Tant qu'elles sont utilisées en appoint, un soir de temps en temps, passe encore, mais lorsqu'elles tournent en permanence, cela alourdit le bilan écologique du chauffage au bois en termes d'émissions de PM et autres pollutions issues de la (mauvaise) combustion du bois ».

L'interdiction des feux de cheminées ouvertes était déjà évoquée par le programme scientifique européen CARBOSOL (2001-2005). « Les familles de particules émises présentent, bien que n’étant pas identiques, des propriétés très voisines avec celles issues de la combustion des produits pétroliers, en particulier concernant les grandes familles chimiques présentes » précise un chercheur français du LGGE, contributeur au programme. Ce chercheur souligne que « même dans les grandes villes, le bois est la source de pollution n° 1 ». Explication : « plus les molécules sont grosses, plus elles polluent ; dans ces conditions, le bois (sous forme de bûches) est donc le plus mauvais combustible car le feu entraîne une combustion incomplète, pyrolytique au niveau du cœur spécialement, qui libère de grosses molécules ». Le scientifique du LGGE exprime le caractère disproportionné de la pollution générée par le feu à l'âtre de la manière suivante : à titre de comparaison, « la combustion de 1 kg de bois de cheminée pollue autant que la combustion d'une tonne de gazole pour automobiles ».

Un bois vert ou insuffisamment sec libère encore plus de polluants : « La combustion de bois humide augmente quant à elle de deux à quatre fois les émissions polluantes par rapport au bois sec ».

L'interdiction visant les foyers ouverts stimule l'innovation

L'interdiction de l'utilisation des foyers ouverts, qui a été programmée dans les régions Île-de-France et Rhône-Alpes notamment, a stimulé la recherche d'une solution à ce problème. Celle-ci consiste en la réalisation d'une cheminée à foyer ouvert améliorée. Cette cheminée, basée sur le concept de l’« insert ouvert » à double combustion, offre un meilleur rendement qu'une cheminée classique (45 % au lieu de 10 %) et de faibles émissions polluantes : baisse de 80 % les émissions de gaz et de particules fines.

Pour respecter les limites d'émissions annoncées, un appareil de combustion du bois doit être installé et utilisé « dans les règles de l'art ».

Les particules en suspension classées cancérogènes pour l'homme

La pollution de l'air extérieur est classée cancérogène certain (groupe 1) pour l'homme par le Centre international de recherche sur le cancer (CIRC) ; elle « provoque le cancer du poumon » et accroît le risque de cancer de la vessie. Les « matières particulaires » (particules en suspension, « particulate matter » - PM - en anglais), « une composante majeure de la pollution de l'air extérieur », ont été évaluées séparément et ont également été classées comme cancérogènes pour l’homme (groupe 1). Les principales sources de pollution sont les transports, la production stationnaire d'électricité, les émissions industrielles et agricoles, le chauffage résidentiel et la cuisine. Le CIRC avait déjà établi le caractère cancérogène à l’intérieur des habitations de la combustion domestique (chauffage et cuisson des aliments) du charbon, notamment pour le cancer du poumon. Le caractère cancérogène à l'intérieur des habitations de la combustion domestique de biomasse (principalement le bois) a été établi pour le cancer du poumon seulement.

Contrôle et surveillance

Généralités

Réglementation européenne

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

• 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 moyenne annuelle de 40 μg/m³ qu'on ne doit en aucun cas dépasser.
  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.

Pays ne respectant pas la réglementation européenne

Début 2009, 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 œuvre 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).

Processus de contrôle appliqué 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’État à l’écologie devra être « décliné par région, ou inclus dans le deuxième plan national santé-environnement (dès sa sortie prévue en avril 2009); Une nouvelle version a été publiée en 2010. 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)).

Pics de pollution aux particules

Des conditions météorologiques anticycloniques, avec des températures très froides, favorisent une pollution due aux particules. En période hivernale, des masses d’air froid sont fréquemment bloquées près du sol (inversion de température). Les inversions de température à basse altitude constituent des « couvercles » qui souvent aggravent les effets de la pollution atmosphérique, particulièrement en cas de vent faible ou d'absence de vent. La dispersion atmosphérique est alors médiocre et l’accumulation des polluants est favorisée. Les particules et les polluants à l’origine de la formation des particules sont émis principalement par les systèmes de chauffage et le trafic routier, les pratiques agricoles et l’industrie.

Suisse

En cas de smog hivernal, la DTAP a adopté un Concept d’intervention contre les poussières fines en trois niveaux : niveau d'information, niveau d'intervention 1 et niveau d'intervention 2. À partir du niveau d'intervention 1, les autorités décrètent des mesures comme la vitesse de 80 km/h sur des autoroutes, l’interdiction de faire des feux à l'extérieur et l’interdiction d'utilisation de chauffages secondaires utilisant des combustibles solides excepté les installations équipées de filtres à particules pour la réduction des poussières fines ou avec le sceau de qualité de Énergie-bois Suisse.

« C’est surtout en hiver que l’on mesure régulièrement dans les agglomérations des concentrations nocives de poussières fines. Les sources sont multiples, et – surprise ! – la combustion du bois y contribue considérablement […] Les coupables principaux sont le trafic, les chauffages à bois et les feux ouverts ainsi que l’industrie […] Contrairement à ce qu’on pourrait penser, les poussières fines ne sont pas un problème local juste à côté des sources. Le vent peut transporter une partie des substances précurseurs et les particules émises sur plusieurs centaines de kilomètres. »

— Extraits du document « Attention : Poussières fines ! », de l’Institut Paul Scherrer

« Selon une étude de l’Institut Paul Scherrer, la pollution atmosphérique causée par les petits poêles n’est pas à négliger non plus. À Roveredo (GR), les chauffages au bois locaux émettent en hiver jusqu’à six fois plus de poussières fines que les camions en transit sur la route du San Bernardino, très fréquentée. »

— Extrait du document « Chauffages - Du bois d'accord, mais jamais sans filtre », de l'Office fédéral de l'environnement

France

Sources - Air Pays de la Loire et le Ministère du développement durable.

Lorsque les concentrations de particules sont importantes, on distingue deux niveaux de procédure : le niveau d'information et de recommandation lorsque les concentrations de particules PM₁₀, en moyenne sur 24 heures, excèdent 50 microgrammes par mètre cube (50 μg/m³) et le seuil d'alerte là où les concentrations, toujours en moyenne sur 24 heures, dépassent 80 μg/m³, avec diffusion de consignes de protection sanitaire et de réduction des émissions de polluants.

Dans les régions concernées, il est demandé :

• de ne pas utiliser les cheminées à bois (sauf en cas de chauffage principal), particulièrement les foyers ouverts ;
• de limiter l’usage des véhicules automobiles, notamment les véhicules diesel non équipés de filtres à particules ;
• de réduire les vitesses sur les voies rapides et autoroutes ;
• de respecter l’interdiction de brûlage de déchets verts.

Au mois de mars 2012, des conditions météorologiques combinant un bon ensoleillement et des vents faibles ont favorisé la formation d'un épisode de pollution dans plusieurs régions françaises. À cette période de l'année, les particules et les polluants à l’origine de la formation de particules sont émis principalement par les systèmes de chauffage et le trafic routier, les épandages agricoles et parfois l’industrie. En plus des recommandations précédentes, il a été demandé de reporter certains épandages agricoles. Les conditions météorologiques de mars 2012, avec des températures douces l'après-midi, sont comparables à celles qui ont favorisé l'épisode de pollution de mars 2014.

Selon l'observatoire atmosphérique SIRTA, durant l'épisode de pollution aux particules fines du 7 au 15 mars 2014 en Île-de-France, la majorité des particules fines mesurées sur la région parisienne étaient constituées de particules dites « secondaires », c'est-à-dire non émises directement, mais formées dans l'atmosphère, sous l'action de transformations photochimiques (ensoleillement), à partir de gaz précurseurs comme les oxydes d'azote (transport), l'ammoniac (activités agricoles) et les composés organiques volatils. Relativement éloigné du centre urbain, le SIRTA est peu affecté par des sources de pollutions très locales comme les axes routiers et constitue ainsi un point de référence pour la pollution à l'échelle de la région francilienne. Les différentes fractions de particules fines observées sont les suivantes :

• PM_2,5 secondaires de nitrate d'ammonium : 51 % - Ce composé est formé dans l’atmosphère à partir d’ammoniac (NH₃) et d’oxydes d’azote (NO_x), suivant un processus photochimique. L’ammoniac est principalement émis par les activités agricoles et les oxydes d’azote sont principalement émis par les transports.
• PM_2,5 primaires de combustion de biomasse : 15 % - Particules émises directement dans l'atmosphère par le chauffage au bois et le brûlage de déchets verts.
• PM_2,5 organiques secondaires : 12 % - Particules fines composées de matière organique, générées dans l'atmosphère à partir de précurseurs gazeux comme les composés organiques volatils (COV). En période hivernale (comme c'est le cas encore à cette période de l’année), ces COV sont émis principalement par les activités humaines.
• PM_2,5 primaires « fuel » fossile : 11 % - Particules fines émises directement dans l'atmosphère par la combustion de dérivés du pétrole (dont les transports).
• PM_2,5 secondaires de sulfate d'ammonium : 11 % - Le sulfate d'ammonium est formé dans l'atmosphère à partir d'ammoniac et de dioxyde de soufre. Le dioxyde de soufre est émis en France par l'industrie manufacturière et la transformation d'énergie.

Les particules fines observées en Île-de-France comprennent trois composantes : une composante directement due aux émissions liées à la proximité du trafic, une composante due aux émissions dans l'agglomération, et les « imports » de particules externes à l'agglomération (phénomènes de pollution à grande échelle).
[D’après le communiqué de presse disponible sur un site du CNRS]

Enfin, en cas extrême, le gouvernement français peut prendre des arrêtés stipulant la circulation alternée. Ce dispositif prévu par la loi sur l'air de 1996 - à l'époque en cas de pics de pollution à l'ozone – a été appliqué le 1^er octobre 1997 et le 17 mars 2014, entraînant à chaque fois de fortes controverses. Le 17 mars 2014, la circulation avait fortement diminué et Airparif avait estimé que la mesure avait permis de réduire de 6 % la concentration en particules à proximité du trafic. Toutefois, les professionnels de santé soulignent que c'est la pollution chronique qui a le plus d'impact sur la santé publique.

Illustrations - Pics de pollution aux particules dans les Alpes - Alerte à la pollution par des particules en suspension en Haute-Normandie. - Poêle à bois et pollution aux particules fines en Rhône-Alpes.

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  Files d'automobiles sur une autoroute
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  Cheminée à foyer ouvert
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  Poêle à bois
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  Feu de jardin
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  Cheminée d'usine
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  Épandage

Moyens de lutte

Captage des particules à la source

Un moyen commun de capturer les particules à la source est le dépoussiéreur électrostatique qui est efficace, bien qu'onéreux. De nombreuses cheminées industrielles sont munies de ce moyen de dépoussiérage, voire de filtres à manches, en particulier dans les centrales thermiques et dans des usines d'incinération de déchets.

Des filtres à particules sont également développés notamment pour les moteurs Diesel et les installations de combustion du bois.

Purificateurs d'air

Quelques particuliers s'équipent de purificateurs d'air familiaux basés sur le principe du précipitateur électrostatique pour assainir une des pièces de leur logement. Leur consommation est d'environ 80 W pour une pièce de 40 mètres carrés et ils doivent être laissés brancher en permanence hors nettoyage mensuel ou trimestriel. Leur nuisance sonore est intermédiaire entre celle d'un petit ventilateur domestique et celle d'un climatiseur pour une pièce de même taille. Leur prix à l'achat dépasse un peu la centaine d'euros^{[réf. souhaitée]}. Les plaques électrostatiques doivent être nettoyées typiquement une fois par mois au lave-vaisselle, de préférence séparément pour une meilleure efficacité. La poussière qu'elles collectent est absolument impalpable : si l'on en prend entre le pouce et l'index, une partie reste incrustée plusieurs heures,voire jours, dans le tissu de la peau malgré des lavages répétés^{[réf. souhaitée]}.

Outre les purificateurs électrostatiques, il existe également des purificateurs mécaniques, par exemple le purificateur HEPA, ainsi que des appareils à ionisation qui ne contiennent pas de plaques électrostatiques, mais ionisent négativement les particules de l'air qui vont se fixer sur les surfaces de la maison qui sont chargées positivement : murs, meubles, tissus. Certains appareils modernes sont hybrides, ils comportent plusieurs équipements mécanique ou électrique en séquence dans le but d'augmenter leur efficacité.

Autre méthode

Dans les houillères de France, au temps où il y en avait, les poussières de houille, produites en grande quantité sous le nom de fines étaient collectées mécaniquement dans un bac nommé la "caisse à fines".

Voir aussi

Bibliographie

• Courtois B., 2011 : « En images : le plan particules » Le magazine des agents du Ministère de l'Écologie, du Développement durable, des Transports et du Logement n^o 11 (octobre 2011) - p. 11-14
• (en) Lave LB, Seskin EP, Air pollution and human health, 21 août 1970 [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
• Auclair, D. (1977). Effets des poussières sur la photosynthèse. II.-Influence des polluants particulaires sur la photosynthèse du Pin sylvestre et du Peuplier. Annales des sciences forestières, 34(1), 47-57 (résumé et PDF 11 pages)

Articles connexes

• Pollution
• Recirculation des gaz d'échappement
• Poussière
• Suie
• cendre
• Mesures de restriction de la circulation routière (circulation alternée)
• Filtre à particules
• Toiture végétale
• Association pour l'air pur (Québec)

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)
• (fr) « Si ça continue, j'arrête de respirer. » Dossier réalisé par Cap'culture santé - Bibliothèque municipale de Lyon
• (fr) Présentation du plan particules (6 pages) - Ministère de l'Écologie
• (fr) Poussières, particules fines du diesel et du bois sur le site picbleu.fr