La pollution aux particules fines : qu'est-ce que c'est ?

Regis CREPET
Par Regis CREPET, Météorologue
La pollution atmosphérique constitue un véritable enjeu de santé publique en affectant, parfois de façon récurrente des bassins de population exposés, les menaçants de problèmes potentiellement graves. Si différents types de pollution existent, celle aux « particules fines » est redoutable car elle affecte directement les voies respiratoires. Que leur source soit naturelle ou liée aux activités humaines, les conditions météorologiques jouent un rôle important dans leur présence et leur dispersion.

Les particules que nous respirons sont mauvaises pour notre santé notamment lorsque leur diamètre devient très fin. Elles se concentrent lorsque les conditions météo les bloquent dans les basses couches de l’atmosphère où elles s'accumulent jours après jours. Ces polluants sont classés en fonction de leur diamètre, de leur taux de concentration.

Les particules fines à très fines

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Crédit : La Chaîne Météo

Les « particules fines » désignent des polluants « primaires » émis à partir du sol (industrie, circulation automobile, chauffage, aérosols issus des grandes cultures, etc) qui restent en suspension dans l’air, et dont le diamètre leur permet de pénétrer dans les voies respiratoires. Les très fines peuvent même aller jusqu’aux poumons et entraîner de graves problèmes de santé et être cancérigènes.

Ces matières particulaires ou PM (acronyme de Particulate Matter en anglais) sont mesurée d'après leur concentration dans un volume d'air donné (par m3 d'air) et sont exprimées en fonction de leur diamètre :

PM10 : particules d'un diamètre inférieur à 10 micromètres (µm). Elles peuvent pénétrer dans les bronches.

PM2.5 : particules dont le diamètre est inférieur à 2,5 micromètres, appelées « particules fines ». Elles peuvent pénétrer dans les alvéoles pulmonaires.

Il existe des particules encore plus fines, d’un diamètre inférieur à 1 micromètre, qui pénètrent encore plus facilement dans les alvéoles pulmonaires, issues des composés de peinture, textile, cosmétiques et qui s'ajoutent à la pollution ambiante. Ces particules ne sont pas comptabilisées dans les pics de pollution, qui prennent en compte essentiellement les PM 10 et 2,5.

 Particules primaires et secondaires

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Crédit : La Chaîne Météo

Si les particules fines dont vous entendez souvent parler lors des pics de pollution sont émises en permanence, c’est leur concentration et leur persistance qui deviennent dangereux pour la santé. Leur origine provient de deux sources principales :

  • Les particules « primaires » sont émises directement dans l’atmosphère, et sont d’origine anthropique (fumées, combustion,) et naturelles (aérosols, sables du Sahara, cendres volcaniques).
  • Les particules « secondaires », issues de réactions physico-chimiques à partir d’autres polluants tels les Composés Organiques volatils (COV). La pollution à l’ozone (O3) est l’exemple le plus connu.

Une fois au sol, les particules peuvent être remises en suspension sous l’action d’un vent faible ou sous l’effet de la circulation automobile par exemple. Il est ainsi fréquent  de voir une qualité de l’air dégradée bien loin des centres d’émission : par exemple une pollution de l’air jusqu’en Normandie lorsqu’un vent faible du sud remonte de la région parisienne.

Pollution aux particules fines : quelles sont les zones les plus touchées ?

Si les particules d’origine naturelle peuvent circuler à travers tout un continent (c'est le cas des poussières de sable des déserts ou des cendres et suies issues des éruptions volcaniques), les particules fines liées aux activités humaines sont émises majoritairement autour des grands centres urbains et industriels, où se multiplient les sources d’émission (chauffage, circulation, industries). Dans un classement publié par L'internauteles villes les plus polluées de France sont les plus grandes (Paris, Lyon, Marseille), ce qui n'est pas surprenant en raison de l'activité urbaine et industrielle associée, tandis que certaines autres villes, moins grandes, sont situées dans des cuvettes géographiques comme Mulhouse et Strasbourg par exemple.

On note cependant une amélioration globale de la qualité de l’air depuis le XXème siècle en raison de l’arrêt progressif des centrales à charbon en France et de la mise en place d’un protocole de filtrage des émissions industrielles. Le parc automobile est également incomparablement plus propre qu'au siècle dernier.

A l’échelle européenne, la problématique est parfois différente de celle de la France, certains pays ayant conservé l’usage des centrales thermiques à charbon, très polluantes, à contrario des centrales nucléaires qui n’émettent que de la vapeur d’eau. Notons que l’Allemagne n’a pas opté pour une politique nucléaire mais a musclé sa transition énergétique vers le renouvelable, qui devrait à terme être également moins polluant.

L’influence de la géographie

L’environnement géographique et topographique des bassins d’émission des polluants joue un rôle capital dans la propagation ou la stagnation des particules fines. Ainsi, de grandes agglomérations et des industries coincées dans des vallées ou des « cuvettes » sont défavorisées car le brassage de l’air se fait plus difficilement lorsque les sites sont encaissés. En France, le cas de Grenoble est souvent évoqué, de même que celui de Lyon. Ce facteur topographique n’est pas le seul responsable et dépend aussi de l’importance de l’agglomération qui s’y trouve.

Le rôle prépondérant de la météo

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Crédit : La Chaîne Météo

Les émissions de particules fines sont permanentes, mais outre l'environnement géographique, leur concentration dépend surtout des conditions météorologiques. Ces conditions influent directement sur les pics de pollution, qu'ils soient aux particules fines en hiver ou à l’ozone en été.

Les conditions météo sont en perpétuel mouvement, avec la circulation des masses d’air de provenances diverse. Ce brassage étant prépondérant, les particules fines émises dans l’atmosphère sont habituellement évacuées sans difficulté, permettant souvent de conserver une qualité de l’air satisfaisante. En revanche lorsque les conditions météo se figent, avec l’installation parfois durable d’un anticyclone, la circulation de l’air est bloquée et les particules fines stationnent et s’accumulent. Les conditions météo propices aux pics de pollution sont bien connues. Il s’agit essentiellement d’une configuration où une chape anticyclonique vient recouvrir le pays avec peu de vent en son centre.

L'influence des températures

Outre la pression atmosphérique, les températures ont un rôle prépondérant dans la genèse des pics de pollution. En saison froide, quand un anticyclone recouvre le pays, il est fréquent que cette situation soit associée à des inversions de températures : l’air froid, plus dense, reste condensé au niveau du sol, ce qui piège les particules fines. Ce processus, amplifié dans le fond des vallées telles les vallées alpines urbanisées, donne une couleur marron à l’air dans ces zones alors que le ciel est bleu en altitude. Habituellement la fin d'un tel épisode de pollution ne se produit pas avant qu'une autre masse d’air plus propre, dont la transition s’accompagne généralement de pluie, ne se mette en place, permettant alors la dispersion des polluants et le lessivage de l’air ambiant.

A l'échelle européenne, la météo joue aussi un rôle sur la migration des particules sur de longues distances, loin de leurs lieux d’émission, pour peu qu’un léger vent les emporte. Ce  cas se produit souvent lorsqu’un anticyclone d’hiver recouvre l’Europe du nord, dirigeant un petit flux de nord-est à est vers la France. Si ce vent reste faible, il rabat sur la moitié nord de la France les particules issues des zones de combustion d’Allemagne et des Pays Bas, qui peuvent alors s'ajouter aux polluants endogènes.

Références :

Site du Développement durable

Wikipédia

Les Cahiers du Développement durable

Santé Publique France

La politique énergétique de l'Allemagne

Nucléaire, une énergie propre ?

Les nanoparticules

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