Qu'est-ce qu'une particule ultrafine ?

Le terme "particules ultrafines" (PUF) désigne les particules en suspension dans l'air dont le diamètre est inférieur à 0,1 micron (parfois appelées PM0,1). Certaines particules ultrafines mesurent jusqu'à 0,003 micron.

Les PUF sont considérées comme les particules polluantes les plus dangereuses en raison de leur petite taille, qui leur permet d'être inhalées dans les poumons et de passer dans la circulation sanguine par les poumons.

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Leur taille et leur comportement à l'échelle nanométrique rendent les PUF difficiles à surveiller à l'aide des technologies actuelles de contrôle de la qualité de l'air. Cette taille fait également que les PUF en suspension dans l'air se déplacent dans l'air d'une manière différente des particules fines telles que les PM2,5 et les PM1, en se déplaçant selon des schémas aléatoires qui ressemblent davantage à des gaz qu'à d'autres particules.

Contrairement aux PM2,5 et aux autres particules, il n'existe pas de normes officielles pour mesurer ou réglementer les PUF en suspension dans l'air, bien que les estimations suggèrent que plus de 90 % des particules en suspension dans l'air à un moment donné sont des PUF.¹

Malgré l'absence de réglementation, les recherches suggèrent de plus en plus que les PUF existent souvent à des concentrations beaucoup plus élevées que les autres polluants particulaires et qu'elles peuvent être liées à un éventail encore plus large d'effets néfastes sur la santé que les particules fines ou grossières comme les PM1, les PM2,5 ou les PM10.

Quelles sont les sources de particules ultrafines ?

Les particules ultrafines sont le plus souvent émises par la combustion de sources naturelles ou humaines. On pense que l'activité humaine est responsable de la plus grande partie des particules ultrafines en raison de leur prévalence dans les villes, où l'industrialisation mondiale et la croissance de la population ont eu l'impact le plus notable sur la pollution de l'air.²

Une étude publiée en 2019 dans Environment International a révélé que les concentrations de PUF ont tendance à être plus élevées pendant la journée, en étroite corrélation avec les changements dans le trafic automobile et à proximité des routes très fréquentées, ce qui suggère l'impact considérable de l'activité humaine sur les PUF.³

Sources naturelles

Les sources naturelles d'UFP sont les suivantes :

• la lave et les cendres volcaniques
• la fumée des incendies de forêt
• aérosols dans la brume océanique

En raison de la nature temporaire de ces sources, les PUF provenant de volcans et des sources océaniques ne sont pas considérés comme particulièrement problématiques. Les courants éoliens mondiaux dispersent rapidement ces PFP en faibles concentrations qui ne constituent pas une menace pour la santé humaine, à l'exception des éruptions volcaniques majeures dont les fumées peuvent parcourir des milliers de kilomètres.⁴

Les PUF présents dans la fumée des incendies de forêt ont toutefois attiré l'attention en raison d'un plus grand nombre d'émissions de gaz à effet de serre. de la fréquence et de la gravité des incendies de forêt plus fréquents et plus graves ces dernières années. Une étude réalisée en 2021 dans Toxicologie des particules et des fibres a révélé que même une exposition de courte durée aux PUF présents dans la fumée des incendies de forêt peut augmenter considérablement les risques de maladies respiratoires et cardiovasculaires.⁵

Sources humaines

Les sources humaines les plus courantes de PUF sont les suivantes :

• les gaz d'échappement des véhicules
• les gaz d'échappement des moteurs diesel
• émissions liées au gaz naturel et aux biocarburants⁶
• émissions des avions
• émissions des usines et des industries
• émissions des centrales électriques
• l'incinération des déchets
• les cigarettes, les cigares et le vapotage⁷
• la cuisine d'intérieur⁸
• brûlures contrôlées
• aspiration à l'intérieur⁹
• bactéries
• virus
• l'utilisation de machines de bureau telles que les imprimantes et les photocopieuses

Les sources humaines de PUF, telles que les véhicules et l'industrie, peuvent présenter des risques importants pour la santé car elles émettent de nouvelles particules sur de longues périodes, la circulation automobile et l'activité industrielle étant constantes dans le monde entier.

En outre, de nombreuses sources humaines de PUF sont plus répandues dans les grandes zones urbaines, ce qui représente un danger important pour les 4,4 milliards de personnes qui vivent actuellement dans les villes (environ 55 % d'une population estimée à 8 milliards d'habitants).^10,11

Comment les particules ultrafines affectent-elles notre santé ?

Les effets des PUF sur la santé sont encore en cours d'étude afin de différencier les dangers spécifiques des PUF par rapport à d'autres types de pollution de l'air.

Toutefois, il est largement incontesté que les PUF provoquent un stress oxydatif sur les tissus de l'ensemble du corps qui peut entraîner des dommages systémiques, en pénétrant profondément dans les tissus pulmonaires, la circulation sanguine, le cerveau et presque tous les autres organes.¹²

Un article de synthèse paru en 2020 dans Médecine expérimentale et moléculaire a trouvé des preuves substantielles que l'exposition aux PUF augmente le risque de :¹³

• d'inflammation pulmonaire
• hypertension artérielle
• maladie cardiaque ischémique
• athérosclérose (accumulation de plaques ou "durcissement" des artères)
• l'infarctus du myocarde
• l'insuffisance cardiaque
• toux chronique
• lésions nerveuses
• lésions cérébrales
• perte des fonctions cognitives
• problèmes digestifs
• le diabète
• risque accru de nombreux cancers
• lésions cutanées

Les particules ultrafines peuvent-elles affecter la qualité de l'air intérieur ?

Comme d'autres particules polluantes, les PUF dans l'air intérieur peuvent avoir un impact sur la qualité de l'air. l'air extérieur peuvent pénétrer dans les espaces intérieurs par les fissures et les fuites dans les bâtiments, ainsi que par les fenêtres, les portes et les autres ouvertures dans une maison ou l'enveloppe d'un bâtiment.

Cela peut être particulièrement problématique pour les maisons anciennes ou mal construites pendant les périodes de fortes concentrations d'UFP, telles que les incendies de forêt ou les éruptions volcaniques.

Une étude réalisée en 2019 dans l'État américain du Colorado a révélé que les concentrations intérieures de particules pouvaient être jusqu'à 4,6 fois plus élevées que les concentrations extérieures en l'absence de sources de ventilation naturelle telles que le vent.¹⁴

Les PUF provenant de sources intérieures, telles que les cuisines ou la combustion de biomasse, peuvent également s'accumuler jusqu'à atteindre des concentrations dangereusement élevées, en particulier dans les habitations étanches et économes en énergie, et entraîner un risque d'effets supplémentaires sur la santé.

Un article de synthèse publié en 2007 dans Indoor Air a montré que l'exposition à des niveaux élevés de PUF à l'intérieur des bâtiments pendant l'enfance peut provoquer des lésions pulmonaires et une inflammation qui augmentent le risque pour l'enfant de développer de l'asthme tout au long de sa vie.¹⁵

Conseils pour réduire les particules ultrafines

Voici quelques mesures que les particuliers et les organisations peuvent prendre pour contribuer à réduire les PUF :

• Choisir des options de déplacement qui contribuent à réduire le trafic automobileLes déplacements à pied, à vélo, en transports en commun ou en covoiturage, par exemple.
• Acheter un véhicule électrique ou à hydrogène pour remplacer les véhicules personnels à moteur à combustion.
• Installer des systèmes d'énergie solaire à la maison ou sur le lieu de travail. pour réduire la pression sur le réseau électrique.
• Remplacer les flottes fonctionnant au diesel par des véhicules de transport économes en carburant ou électriques.
• Réduire ou éviter tout type de combustion à l'intérieur des bâtimentsà l'intérieur, y compris les bougies parfumées et le bois dans les cheminées.
• Utiliser un hotte de cuisine pour aider à réduire les particules polluantes ainsi que d'autres polluants de fumée et de gaz après avoir cuisiné.
• Limiter l'utilisation de l'aspirateur à l'intérieur à une fois par semaine ou selon les besoins, ou utilisez un aspirateur aspirateur équipé d'un filtre HEPA.
• Réduire ou arrêter de fumer cigarettes, cigares ou produits de vapotage.

Faut-il réglementer les particules ultrafines ?

Tant que les PUF ne seront pas soumises à de nouvelles normes et réglementations, il n'y aura pas grand-chose à faire pour imposer le contrôle des émissions de PUF par les principaux contributeurs, tels que les usines, les installations de fabrication et les constructeurs automobiles dont les véhicules produisent des gaz d'échappement remplis de PUF.

Certaines organisations ont mené des études indépendantes sur les émissions régionales de PUF afin de mieux comprendre les sources, les schémas et les effets des PUF sur la santé et de contribuer aux futures technologies de surveillance et réglementations.

En 2014, le Bay Area Air Quality Management District (BAAQMD) a réalisé une étude sur les PUF dans la région de la baie de San Francisco, qui compte près de 8 millions d'habitants.¹⁶

Le rapport indique qu'une augmentation, même minime, des PAU pourrait entraîner une hausse de près de 20 % des hospitalisations liées à des problèmes cardiaques et pulmonaires et accroître de plus de 2 % le risque de décès lié à ces problèmes. Ce rapport montre l'importance des enjeux liés à la réglementation et à la réduction des PUF.

Un rapport publié en 2016 par l'American Academy of Allergy, Asthma, and Immunology a également conclu que les dommages notables que les PUF causent à l'organisme, notamment les dommages à l'ADN et le risque accru de sensibilisation aux allergies, justifiaient une attention particulière en matière de réglementation.¹⁷

Un atelier organisé en 2016 par l'Agence américaine de protection de l'environnement (EPA) a également conclu que l'investissement des constructeurs automobiles américains dans la surveillance des émissions de PFU pourrait permettre de mieux isoler les mécanismes du moteur à combustion qui conduisent aux émissions de PFU, ouvrant ainsi la voie à des technologies plus efficaces qui réduisent complètement les émissions de PFU.¹⁸

Des progrès ont été accomplis en ce qui concerne la capacité à surveiller les émissions de polluants organiques persistants.

Une étude réalisée en 2021 dans Science de l'environnement total suggère l'utilisation de l'échantillonnage par cyclone pour mesurer les UFP.¹⁹Utilisant les forces centrifuges pour séparer les UFP des autres matières en suspension dans l'air, l'échantillonnage cyclonique a permis de mesurer des bioaérosols contenant des particules virales telles que le coronavirus du syndrome respiratoire aigu sévère 2 (SARS-CoV-2).

Mais grâce à des améliorations de l'efficacité, l'échantillonnage cyclonique pourrait être en mesure de mesurer d'autres PUF rapidement et avec précision, tout en révélant les nuances de l'exposition.

Une étude réalisée en 2020 auprès d'élèves du secondaire en Chine urbaine a utilisé cette technique d'échantillonnage cyclonique pour suggérer deux schémas clés dans l'exposition personnelle aux PUF :²⁰

• L'exposition aux PUF peut varier considérablement tout au long de la journée, de 0,13 microgramme par mètre cube (μg/m3) à 240,8 μg/m3.. Les concentrations les plus élevées de PUF ont été observées le plus souvent à l'intérieur, notamment dans les hôpitaux, les cuisines des ménages ou les chambres à coucher situées à moins de 10 mètres (32,8 pieds) d'une voie de circulation.
• L'exposition aux PUF est la plus élevée pendant les trajets domicile-travail. Les étudiants participants ont été confrontés à des concentrations d'UFP beaucoup plus élevées lors de leurs trajets domicile-école ou lorsqu'ils quittent l'école pour prendre leurs repas qu'à n'importe quel autre moment de la journée.

D'autres études de ce type peuvent aider à cibler la réglementation sur les sources d'UFP les plus importantes à l'intérieur et à l'extérieur, telles que les zones de cuisson ou les routes très fréquentées, et à protéger les personnes qui se déplacent fréquemment entre les espaces intérieurs et extérieurs touchés par les UFP.

À emporter

Les PUF comptent parmi les polluants atmosphériques les plus dangereux et les plus répandus, et leurs effets sur la santé sont très variés. Cependant, il n'existe pas de normes réglementaires pour contrôler les émissions de PUF.

De nombreuses organisations scientifiques et sanitaires réclament de plus en plus d'investissements dans la recherche qui permettront de mieux comprendre comment mesurer, réglementer et réduire les PUF afin de prévenir leurs sinistres effets sur la santé.²¹

Les individus et les organisations peuvent prendre des mesures pour aider à réduire et à prévenir les émissions d'UFP en changeant les comportements liés au transport, à l'utilisation de l'énergie et aux habitudes de vie quotidiennes.