Qualité de l’air : Sources de pollution et effets sur la santé

La pollution de l’air est un mélange complexe et en constante évolution de divers éléments chimiques, biologiques et physiques pouvant être toxiques pour l’homme. Chaque jour, un adulte inhale 10 000 à 20 000 litres d’air composé à 99% en moyenne d’oxygène et d’azote, mais qui peut également contenir divers polluants pouvant être à l’origine d’effets sur la santé.
Il existe différentes sources de pollution de l’air (naturelles, liées aux activités humaines…). De plus en plus d’études mettent en évidence des effets sur la santé pouvant être différenciés suivant la source d’émission considérée.

La pollution de l’air résulte à la fois :
- Des émissions de polluants provenant de divers secteurs d’activité (industries, transports, agriculture, chauffage…) ;
- De phénomènes d’origine naturelle (vents de sable du Sahara, érosion des sols, éruptions volcaniques…) ;
- De réactions chimiques se produisant dans l’atmosphère entre les polluants dits « primaires » (particules, oxydes d’azote, oxydes de soufre…) qui sont directement émis par les sources de pollution et qui sont à l’origine de la formation de polluants dits « secondaires » (ozone, particules…) ;
- De phénomènes d’importation et d’exportation de la pollution de l’air pouvant se produire à grande échelle. Ainsi, la pollution observée en France est pour partie d’origine transfrontière et une part de la pollution formée sur notre territoire s’exporte chez nos voisins.

Polluants les plus néfastes pour la santé

Les polluants chimiques qui suscitent les plus fortes préoccupations en termes de santé publique sont :

- Les particules de l’air extérieur, classées comme cancérigènes pour l’Homme depuis 2013 par le Centre international de recherche sur le cancer (CIRC). La toxicité de ces particules provient à la fois de leur composition et de leur taille. Plus les particules sont fines, plus elles sont capables de pénétrer profondément dans l’arborescence pulmonaire (Cf. schéma ci-après) et de passer par la circulation sanguine vers d’autres organes.

Schéma relatif à la pénétration des particules dans l’organisme (réalisé sur la base d’un dessin du Dr J. Harkeman) - Source : site internet de l’ANSP

Les particules fines PM2,5 de diamètre inférieur à 2,5 µm ont un impact sur la mortalité et la morbidité cardio-respiratoire. Diverses pathologies chroniques (cancers, pathologies cardiovasculaires et respiratoires) se développent après plusieurs années d’exposition aux particules, même à de faibles niveaux de concentration. D’autres effets sont de plus en plus mis en évidence : effets possibles sur la reproduction, risque de naissance prématurée, atteintes du développement neurologique de l’enfant, démence chez les personnes âgées… A l’heure actuelle, les particules sont les polluants de l’air pour lesquels les effets sur la santé sont les plus documentés.

- L’ozone
- Le dioxyde d’azote (NO2), substance fortement irritante des voies respiratoires et dont les principaux effets respiratoires décrits chez l’Homme sont des essoufflements, des obstructions bronchiques, des crises d’asthme, ou encore des bronchites.
- Les composés organiques volatils (benzène, formaldéhyde, 1,3-butadiène…)
- Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP tels que le benzo[a]pyrène)
- Les métaux (tels que l’arsenic, le chrome et le cadmium).
- Des agents biologiques, tels que les pollens et moisissures, peuvent également être responsables d’effets sur la santé. Par ailleurs, il existe plusieurs types d’interactions entre polluants de l’air et pollens puisque certains polluants chimiques de l’air peuvent favoriser la réaction allergique en abaissant le seuil de réactivité bronchique et/ou en accentuant l’irritation des muqueuses nasales ou oculaires et peuvent également agir sur les grains de pollen, par exemple via la déformation ou la rupture de la paroi du grain de pollen, qui leur permettrait ensuite de pénétrer plus profondément dans le système respiratoire que les grains de pollen entiers.

Effets de la pollution de l’air sur la santé

Des effets de la pollution de l’air sur la santé sont observés à la fois suite à :

- une exposition de quelques heures à quelques jours (exposition aiguë, dite à court terme) à cette pollution : irritations oculaires ou des voies respiratoires, crises d’asthme, exacerbation de troubles cardio-vasculaires et respiratoires pouvant conduire à une hospitalisation, et dans les cas les plus graves au décès ;
- une exposition de plusieurs années (exposition chronique, dite à long terme) à la pollution de l’air ; les effets sur la santé peuvent dans ce cas être définis comme la contribution de cette exposition au développement ou à l’aggravation de maladies chroniques telles que : des cancers, des pathologies cardiovasculaires et respiratoires (asthme, broncho-pneumopathie chronique obstructive, insuffisance cardiaque), des troubles neurologiques, etc.

En France, l’exposition chronique à la pollution de l’air conduit aux impacts les plus importants sur la santé et la part des effets sanitaires attribuables aux pics de pollution demeure très faible (source : L’ANSP). L’impact sanitaire prépondérant de la pollution de l’air est dû à l’exposition tout au long de l’année aux niveaux moyens de pollution et non aux pics.

La pollution de l’air et ses effets sur la santé

Fumer ou être exposé à la fumée environnementale de tabac, aux émissions de chauffage au bois, aux émissions provenant du brûlage de déchets verts à l’air libre (bien que cette pratique soit interdite), aux émissions de barbecue, aux pollens, aux solvants utilisés en espace intérieur… constituent des facteurs qui peuvent aggraver les effets de la pollution de l’air. Aussi, en cas d’épisode de pollution de l’air, il est préférable de réduire ou d’éviter l’exposition à ces autres facteurs.

Impacts sanitaires et économiques de la pollution de l’air

Selon l’OMS, la pollution de l’air est le principal risque environnemental pour la santé dans le monde. Ainsi, l’exposition à la pollution de l’air extérieur et intérieur conduit chaque année au décès prématuré (On parle de décès prématuré car l’exposition à la pollution de l’air écourte la vie) d’environ 6,5 millions de personnes dans le monde. Dans la zone Europe de l’OMS (53 pays), il est estimé qu’environ 600 000 décès par an sont liés à la pollution de l’air (482 000 sont dus à la pollution de l’air extérieur et 117 200 à la pollution de l’air intérieur). Selon une étude publiée en 2015 par l’OMS et l’Organisation de coopération et de développement économiques (OCDE), le coût économique de ces 600 000 décès prématurés ainsi que des maladies provoqués par la pollution de l’air extérieur et intérieur dans la zone Europe de l’OMS atteignait, en 2010, 1,6 billion (ou 1 600 milliards) de dollars des États-Unis.

En France, Santé Publique France (ANSP) estime que la pollution par les particules fines (PM2,5, de taille inférieure à 2,5 micromètres) émises par les activités humaines est à l’origine chaque année, en France continentale, d’au moins 48 000 décès prématurés par an, ce qui correspond à 9 % de la mortalité en France et à une perte d’espérance de vie à 30 ans pouvant dépasser 2 ans. L’ANSP a également évalué que si toutes les communes françaises respectaient la valeur recommandée par l’OMS pour les PM2.5 (10 microgrammes/mètre cube, μg/m3), ce sont plus de 17 000 décès qui pourraient être évités chaque année en France. En termes d’impact économique, la Commission d’enquête sur le coût économique et financier de la pollution de l’air du Sénat estime que le coût total de la pollution de l’air (extérieur et intérieur) s’établit entre 68 et 97 milliards d’euros par an pour la France, dont une très large part est liée aux impacts sanitaires.

Par ailleurs, l’OMS a récemment réalisé une évaluation de la qualité de l’air extérieur dans 1 600 villes de 91 pays à travers le monde et constate que seulement 12% de la population totale de ces ensembles urbains respirent un air conforme aux valeurs guides de l’OMS.

Est-ce que l’amélioration de la qualité de l’air se traduit réellement par une amélioration en termes de santé ?

Plusieurs études épidémiologiques ont analysé l’impact sanitaire d’une diminution des niveaux de pollution. Ces études, dites d’intervention, ont confirmé que les bénéfices sanitaires étaient bien réels quand la qualité de l’air s’améliore. Ainsi, par exemple, l’interdiction par le gouvernement irlandais de la vente de charbons bitumineux à Dublin en 1990 a provoqué une diminution nette des concentrations de particules, associée à une baisse de plus de 6% de la mortalité totale dans les 6 années suivant l’intervention. La diminution des concentrations en particules fines (PM2,5) aux États-Unis entre le début des années 1980 et le début des années 2000 s’est accompagnée d’une amélioration de l’espérance de vie, avec un gain de plus de 7 mois d’espérance de vie suite à l’abaissement des concentrations atmosphériques en particules PM2,5 de 10 µg/m3, ce qui représentait au total 15% de l’amélioration de l’espérance de vie pendant cette période.

La réduction des émissions polluantes est le principal levier pour améliorer la qualité de l’air. Voir page : Agir pour améliorer la qualité de l’air.

Focus sur le trafic routier

La toxicité de la pollution générée par le trafic routier est notamment due aux gaz et aux particules émis par les véhicules (échappement, usure des pneus et freins les technologies de climatisation du véhicule, l’usure des voies routières et l’entretien de leurs abords …) et, entre autres, aux fortes teneurs des émissions en hydrocarbures aromatiques polycycliques, en composés organiques volatils et en métaux dont les propriétés mutagènes et cancérogènes sont très marquées. Des polluants comme les particules ultrafines (particules de taille inférieure à 0,1 micromètres) se trouvent en grandes concentrations à proximité des rues et des routes connaissant un fort trafic automobile.

En 2016, le transport routier a représenté de l’ordre de 15%, de 58% et de 48% des émissions moyennes métropolitaines respectivement de particules fines PM2.5, d’oxydes d’azote (NOx) et de carbone suie, ces proportions peuvent être localement plus importantes en particulier à proximité d’axes à fort trafic routier.

Selon des études, les polluants du trafic automobile seraient plus nocifs que les polluants émis par des centrales thermiques. De plus, il est mis en évidence par des études épidémiologiques, un lien entre la distance par rapport aux grands axes routiers et différents effets sanitaires :
- un lien avéré avec une exacerbation de l’asthme chez l’enfant ;
- un lien suggéré avéré dans l’apparition de l’asthme chez l’enfant : habiter à proximité de grands axes de circulation serait responsable d’environ 15 à 30 % des nouveaux cas d’asthme de l’enfant selon une étude portant sur 10 villes européennes et une étude menée dans l’agglomération parisienne ;
- un lien suggéré avec la survenue de symptômes respiratoires non asthmatiques, de troubles de la fonction pulmonaire et de pathologies cardiovasculaires (infarctus aigu du myocarde,…), ainsi qu’un accroissement de la mortalité (toutes causes et pour causes cardiovasculaires).

En 2012, le Centre international de recherche sur le cancer (CIRC), a classé les effluents d’échappement des moteurs diesel (véhicules, bateaux, trains, engins de chantier,…) comme cancérogènes pour l’Homme. Actuellement, les effluents d’échappement des moteurs à essence sont « peut-être cancérogènes » pour l’Homme (Groupe 2B). Les moteurs diesel sont également la source majeure de dioxyde d’azote (NO2), substance fortement irritante des voies respiratoires.

A noter qu’outre la pollution de l’air générée à l’extérieur des véhicules, il existe une pollution dans l’habitacle des véhicules à laquelle sont exposés les conducteurs et les passagers.

S’il existe à l’heure actuelle de nouvelles technologies permettant de réduire les émissions polluantes des véhicules (filtres à particules…), des études suggèrent que l’efficacité de celles-ci pourrait être limitée à quelques polluants seulement, par exemple :
- selon l’ANSES, certains types de filtres à particules équipant les véhicules diesel sont à l’origine d’une augmentation des émissions de dioxyde d’azote (NO2) ;
- selon l’OMS, les nouvelles technologies de réduction des émissions de particules mises en place sur les véhicules diesel de norme Euro 6 (véhicules mis sur le marché européen à partir du 1er septembre 2015) devraient indirectement conduire à une augmentation des émissions d’ammoniac qui, suite aux réactions chimiques se produisant dans l’atmosphère, peut entraîner une formation de particules (principalement de particules fines).

Ainsi, malgré l’existence actuelle de nouvelles technologies sur les véhicules, il est constaté que les concentrations en particules fines (PM2.5) sont stables depuis plusieurs années. Cependant, le trafic routier n’est pas la seule source d’émissions de particules. Des sources telles que le chauffage, l’industrie, l’agriculture, rejettent également des quantités non négligeables de particules et participent aux niveaux de pollution particulaire observés à l’heure actuelle.

Focus sur la combustion de biomasse (chauffage résidentiel…)

Dans un rapport publié en 2015, l’OMS indique que le chauffage résidentiel au bois ou au charbon constitue une source significative de pollution de l’air aussi bien à l’extérieur qu’à l’intérieur des bâtiments (sauf dans le cas d’appareils de chauffage performants en matière de réduction des émissions polluantes). En France, les émissions de PM2.5 issues du chauffage au bois ont été plus que divisées par 2 entre 1990 et 2013. Néanmoins, le secteur résidentiel-tertiaire a représenté 51% des émissions nationales de PM2.5 en 2016. Dans certains territoires (exemple : Vallée de l’Arve) et à certaines périodes de l’année (hiver), les émissions issues de la combustion de biomasse peuvent constituer la principale source de rejets de particules dans l’air.

Outre des particules (notamment fines et ultrafines, donc des particules facilement transportables sur de longues distances pouvant atteindre plusieurs centaines de kilomètres), et des composés de particules tels que le carbone suie (« black carbone ») et le carbone organique, la combustion de biomasse (bois…) entraîne l’émission de divers gaz à potentiel toxique pour la santé humaine dans l’air extérieur et qui sont notamment le monoxyde de carbone (CO), les oxydes d’azote (NOx), des composés organiques volatils (benzène, formaldéhyde, acroléine…), des hydrocarbures aromatiques polycycliques (aldéhydes, phénols…), des éléments métalliques (mercure, arsenic, plomb…), les dioxines et furanes.

Selon l’OMS, les particules provenant de la combustion de bois sont associées à une exacerbation de pathologies respiratoires, en particulier l’asthme et la broncho-pneumopathie chronique obstructive (BPCO), de bronchite et d’otite moyenne. Selon la littérature, il n’y a pas de raison de considérer les particules issues de la combustion de biomasse comme moins néfastes pour la santé que celles d’autres sources de pollution urbaines, mais il y a cependant peu d’études sur les effets cardiovasculaires de ces particules. Par contre, il existe des preuves établissant un lien entre la combustion de bois et certains symptômes respiratoires.

Interactions entre polluants (« effet cocktail »)

Des interactions peuvent se produire entre les polluants chimiques de l’air et d’autres facteurs de risque tels que les pollens ou la température. Dans un document publié en 2013, l’OMS présente les données les plus récentes dans ce domaine :
- des études toxicologiques confirment que des effets synergiques (c’est-à-dire plus importants quand les polluants sont présents simultanément que pris séparément) ont été observés, au niveau des tissus biologiques, d’une part, entre les particules ultrafines et des métaux de transition, et, d’autre part, entre les particules et les composés organiques volatils ;
- des interactions entre polluants et température élevée ont aussi été notés : il a, par exemple, été observé que l’impact sanitaire associé à une exposition aux particules et à l’ozone était plus important les jours où les températures étaient particulièrement élevées. Une augmentation des concentrations en particules (PM10) et en ozone a ainsi été associée à une augmentation du nombre total de décès (hors accidents et morts violentes) et du nombre de décès pour causes cardiovasculaires plus importantes en été qu’en moyenne sur l’année entière. Ce dernier effet peut être dû à des interactions et à une composition particulière du mélange polluant mais aussi à une exposition plus importante à l’air extérieur en été.

En savoir plus
- Consulter le dossier "Pollution de l’air" du site Internet de Santé Publique France
- voir notamment le site du HCSP