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Si la pollution de l’air extérieur est aujourd’hui un sujet fréquemment évoqué dans le débat public, la qualité de l’air intérieur est quant à elle bien souvent négligée. Pourtant, nous passons en moyenne 85% de notre temps dans des espaces clos où la concentration en polluants peut être jusqu’à 8 plus élevée qu’en extérieur.
C’est dans ce contexte que le pôle R&D d’Octopus Lab s’est proposé d’estimer l’impact sur la santé de l’exposition aux particules fines (PM2.5) et aux composés organiques volatils (COVs). Ce travail a été réalisé en collaboration avec les Mines Paris-PSL (DR Bruno Peuportier), l’Université technologique du Danemark (Pr Peter Fantke), et l’Université du Michigan (Pr Olivier Jolliet), dans le cadre de la thèse de Rachna Bhoonah (2020-2023).
L’appellation particules fines, aussi appelées PM (pour particulate matter) renvoie à un ensemble de polluants microscopiques présents dans l’air. Nocives pour la santé, leur dangerosité dépend de leur composition et de leur taille : plus les particules sont petites, plus elles peuvent pénétrer loin dans l’organisme.
Les PM2.5 par exemple, ont un diamètre inférieur à 2,5 microns, soit 25 fois plus petit que la largeur d’un cheveu humain. Cette caractéristique leur permet de s’enfoncer en profondeur notre système respiratoire, causant alors de lourds dommages sur notre santé.
En effet, l’inhalation de particules fines, même à de faibles concentrations, est susceptible de provoquer diverses affections respiratoires (asthme, pneumonie, bronchite chronique) mais aussi des maladies cardiaques, voire, des cancers du poumon.
Les sources d’émission de ces particules en intérieur sont nombreuses et variées :
Si l’exposition aux particules fines (PM2.5) en intérieur, où les individus passent la majeure partie de leur temps, pose un réel problème de santé publique, elles sont pourtant omniprésentes. Une campagne nationale sur la QAI dans les écoles en France menées par l’OQAI révèle notamment que dans 96% des cas, les concentrations de PM2.5 dans l’air étaient supérieures aux valeurs guides de l’OMS.
De même que pour les particules fines, les activités intérieures sont également sources d’émission de composés organiques volatils (COVs). Derrière cette appellation se trouve un vaste groupe de substances chimiques présentes dans de nombreux produits d’usage courant. Parmi les COVs plus connus, on retrouve notamment le benzène ou encore le formaldéhyde, tous deux classés comme cancérogène avéré pour l’homme.
Les effets des COVs sur la santé dépendent principalement de la durée et de l’intensité de l’exposition, mais aussi de la nature de la substance. Ainsi, à court terme, ils sont susceptibles de causer des irritations des muqueuses, des vertiges ou encore des réactions allergiques. En cas d’exposition prolongée, certaines affections graves comme des atteintes au système nerveux central ainsi que des cancers peuvent survenir.
Parmi les sources principales de COVs en intérieur, on retrouve :
Afin de pouvoir quantifier l’exposition des occupants aux PMs et aux COVs dans les environnements intérieurs, nous avons modélisé la chaîne de causes à effet reliant les émissions intérieures en PMs et en COVs provenant des activités humaines (par exemple, allumer une bougie, faire le ménage) aux effets sur la santé des occupants, exprimés en DALYs.
Cette métrique, développée à l’origine par l’OMS, représente le nombre d’années perdues en raison d’une mauvaise santé, d’une incapacité ou d’un décès prématuré. Les DALYs, donc le nombre d’années de vie perdues, calculées pour chaque polluant peuvent être additionnées, afin d’estimer l’effet à long terme de l’exposition à l’air intérieur sur la santé humaine.
| À noter : Bien que cette unité de mesure puisse sembler démoralisante, elle est particulièrement utile pour évaluer la gravité de certains phénomènes sanitaires. Elle offre une vision claire de leur impact en prenant notamment en compte la toxicité de chaque polluant et l’exposition de l’occupant à ces activités, ce qui permet de mieux orienter les priorités de santé publique.
Le moteur de calcul INCA-Indoor© intégré à INDALO®, permet de prédire les concentrations de PM2.5 et des COVs à l’intérieur des bâtiments au cours du temps. Pour cela, notre intelligence se base par exemple sur les propriétés du bâtiment et du système de ventilation, les activités humaines, l’occupation ou encore les scénarios d’ouverture des fenêtres.
Nous avons ensuite calculé les quantités de PM2.5 et de COVs absorbées par les occupants présents dans le bâtiment (via l’inhalation, ou au contact de la peau par exemple). Puis, ces quantités ont été multipliées par l’effet du polluant sur la santé en fonction de la voie d’exposition (grâce à des facteurs d’effet) afin de pouvoir estimer l’impact sur la santé de ces activités.
Les facteurs d’effet utilisés dans cette étude sont dynamiques, c’est-à-dire qu’ils dépendent de la concentration intérieure et de la concentration annuelle moyenne de la région où se situe le bâtiment, ce qui permet de tenir compte de l’exposition chronique des occupants à la pollution de l’air extérieur.
Nous avons ainsi estimé l’impact sur la santé lié à l’exposition aux PM2.5 de 19 activités domestiques intérieures. Pour des taux de renouvellement d’air très faibles, toutes les activités ont induit des concentrations d’exposition supérieures aux recommandations de l’OMS (moyenne annuelle de 10 μg/m3).
Une ventilation élevée ou très élevée pendant la durée de l’activité a, en revanche, permis de réduire les concentrations bien en dessous de ces recommandations.
Par exemple, 4 minutes de vie sont perdues par heure de combustion de bougies dans des bâtiments ayant un taux de renouvellement d’air de 0,6 vol/h. En revanche, si le logement est plus étanche (0.2 vol/h), 11 minutes de vie sont perdues.
Nous avons ensuite modélisé une semaine type d’occupation et d’activités au sein du siège d’Octopus Lab. Parmi les activités tertiaires modélisées (utilisation de produits ménagers, utilisation d’une imprimante, etc), ce sont les activités de nettoyage qui entraînent les impacts sur la santé les plus importants, tandis que la contribution des occupants aux concentrations de COV, notamment à travers leurs vêtements ou via leur expiration, est négligeable (de l’ordre de la milliseconde), car les taux d’émission étant beaucoup plus faibles que pour les activités.
Les réactions chimiques en intérieur impliquant l’ozone conduisent à la formation de COVs comme le formaldéhyde. Par conséquent, selon la saison, l’impact sur la santé lié à une journée type varie en fonction des concentrations extérieures en ozone.
Dans ce cas d’étude, le polluant (D-limonène) émis par les produits de nettoyage est identifié comme la substance ayant le plus grand impact sur la santé, suivi par le formaldéhyde, qui lui résulte des réactions chimiques à l’intérieur des bâtiments.
| À noter : la réactivité chimique renvoie à la manière dont les polluants interagissent entre eux. Sous l’influence de différents facteurs (température, humidité…), ils peuvent réagir et créer de nouvelles substances parfois encore plus nocives.
Les activités humaines ont un impact non négligeable sur la qualité de l’air intérieur. Cette étude a révélé que, lorsque la réactivité chimique en intérieur n’est pas prise en compte, l’impact sur la santé est sous-estimé d’environ un tiers.
Ceci met en évidence l’importance des modèles de QAI capables de simuler la chimie de l’air intérieur, comme le fait INCA-Indoor© utilisé dans INDALO®.
Ce travail est en cours d’intégration dans INDALO® : l’utilisateur pourra prochainement indiquer les activités et leur durée ayant lieu dans le bâtiment jour par jour, afin d’estimer l’impact sur la santé de ces activités au cours d’une semaine type et ainsi de concevoir par exemple les stratégies de ventilation optimales en phase de conception d’un bâtiment.
