Qualité de l’air 

L'air

L’air est un mélange de plusieurs gaz constituant l’atmosphère, cette couche protectrice qui englobe notre planète. Elle filtre les rayons du soleil avec la couche d’ozone et permet de conserver une certaine quantité de chaleur nécessaire à la vie sur terre grâce à l’effet de serre. L’atmosphère se compose de 78 % d’azote (N₂), de 21 % d’oxygène (O₂) et d’1 %d’une série d’autres gaz (Ar, CO₂, etc.).

C’est cette combinaison de gaz dans ces proportions bien précises qui permet la vie sur notre planète. Trop d’azote ou trop d’oxygène serait mortel pour la majorité des espèces vivantes aujourd’hui, tout comme trop peu de ces gaz. Cependant, il n’en a pas toujours été ainsi : il y a cinq milliards d’années, l’atmosphère était composée à 80 % d’eau (H₂O) et à 20 % de dioxyde de carbone (CO₂). Cette atmosphère, dite « primitive », ne possédait pas d’oxygène (O₂), élément indispensable à la vie. C’est au terme de divers processus, longs et complexes, que l’atmosphère de la Terre est devenue telle que nous la connaissons aujourd’hui.

L'atmosphère terrestre est composée de différentes couches s'empilant sur une distance d'environ 500 km au sol. La couche atmosphérique dans laquelle nous vivons, la troposphère, occupe une épaisseur inférieure à 20 km mais représente 80 % de la masse de l'atmosphère et contient les gaz et particules d'origine anthropique.

Siège des phénomènes météorologiques, elle est caractérisée par une diminution moyenne de la température avec l'altitude d'environ 6.5 °C/km. Le profil vertical de température varie cependant au cours du temps et en fonction du lieu. Le cycle diurne dans les régions tempérées induit le refroidissement nocturne du sol et l'alourdissement de l'air proche du sol. Ce phénomène stabilise les basses couches de la troposphère, particulièrement en cas d'inversion de température. La dispersion des polluants est alors réduite, voire rendue impossible, ce qui se traduit par une dégradation de la qualité de l'air. Au contraire, le sol se réchauffe lors d'une journée ensoleillée puis réchauffe l'air à son contact, générant ainsi des mouvements ascendants favorables à une bonne dispersion des polluants.

La troposphère est logée sous la stratosphère, caractérisée par une importante absorption des ultra-violets par l'ozone. La stratosphère joue un rôle capital puisqu'elle nous protège ainsi des rayonnements UV. C'est la raison pour laquelle les gaz CFC (chlorofluorocarbure) ont été bannis dans les années 80 : ils détruisaient la couche d'ozone au point de créer le trou d'ozone antarctique. L'absorption des rayons UV par l'ozone a aussi pour conséquence d'en faire une couche particulièrement stable : la température dans la stratosphère augmente du bas vers le haut, de -60 °C  au niveau de la tropopause à -3 °C au niveau de la stratopause, à 50 km du sol.

La qualité de l’air

On définit un polluant comme toute substance présente dans l’air ambiant susceptible d’avoir des effets nocifs sur la santé humaine et/ou sur l’environnement dans son ensemble. La qualité de l’air décrit le niveau en polluants.

Pour mieux comprendre, on peut faire une analogie avec la santé.

Etre en bonne santé, n’est pas simplement le fait de ne pas être touché par une maladie qui peut atteindre différents organes ou partie du corps. En effet, on peut se considérer en bonne santé quand l’ensemble du corps fonctionne correctement.

De même, pour que la qualité de l’air puisse être qualifiée de bonne, il faut que l’ensemble des polluants se retrouvent à des niveaux tels qu’il n’y ait pas d’impact sur la santé et/ou sur l’environnement.

C’est pourquoi, il est si difficile de répondre à la question relative à l’évolution de la qualité de l’air. En effet, certains paramètres peuvent évoluer favorablement d’autres non. De plus, les connaissances scientifiques et, en particulier toxicologiques, évoluent constamment avec une réactualisation des seuils de référence (valeurs guides) et l’attention croissante pour de nouveaux polluants.

Pour rendre l’information accessible au grand public, on synthétise souvent la qualité de l’air par un indice. Il existe plusieurs méthodologies pour définir cet indice mais toutes font appel à un nombre restreint de polluants mesurés en temps réel et sont basées sur les effets à court terme sur la santé. En Belgique, le nom de l’indice de la qualité de l’air ambiant est BelAQI qui signifie Belgium Air Quality Index.

 

Evaluation de la qualité de l’air

On entend par évaluation de la qualité de l’air toute méthode utilisée pour mesurer, calculer, prévoir ou estimer les concentrations en polluants ou leurs dépôts au sol. L’évaluation de la qualité de l’air s’effectue donc par un ensemble de moyens complémentaires dont la mesure n’est qu’une des composantes.

Pour mesurer la qualité de l’air, on dispose d’un ensemble de matériel et pour chaque polluant ou famille de polluants, les moyens mis en œuvre sont différents et regroupés en réseaux de mesure.

On distingue deux grandes familles de réseaux selon leur mode de fonctionnement :

1. le réseau de mesure en temps réel (encore appelé, "réseau d'alerte");
2. les réseaux de mesure en différé où un échantillon est prélevé sur le terrain puis analysé à posteriori en laboratoire.

Dans le réseau de mesure en temps réel, une série de moniteurs mesurent les polluants en continu. Ces moniteurs sont reliés à un système d’acquisition et toutes les demi-heures, les résultats sont transmis à un système informatique centralisé. Ce réseau de mesure peut être considéré comme l’élément capital des systèmes de mesure car il a été conçu comme étant le réseau d’alerte susceptible de fournir des informations, en temps réel et en continu, dans le but de protéger la santé de la population.

Pour assurer l’information au public, les résultats sont publiés sur le présent site web. Le réseau de mesure en temps réel se compose actuellement de plus de 80 moniteurs répartis sur 24 stations dont 8 sont également équipées de capteurs météorologiques. Les polluants mesurés sont le dioxyde de soufre (SO₂), les oxydes d’azote (NOx), l’ozone (O₃), le monoxyde de carbone (CO), les particules en suspension (PM₁₀ et PM_2.5) et le carbone noir (BC pour black carbon).

Il n’est pas toujours techniquement possible de mesurer les polluants en continu et c’est pour cette raison que les réseaux de mesure en différé viennent compléter le dispositif.

Ces réseaux dits « en différé » reposent tous sur le même principe : les polluants contenus dans l’air sont captés soit sur une phase absorbante (tubes à phases d’adsorption spécifique, mousses, solution) pour les polluants gazeux, soit sur un filtre pour les polluants solides. C’est cette phase ou ce filtre qui, une fois ramené au laboratoire, est analysé. Les polluants dosés au sein de ces réseaux sont nombreux : métaux, composés organiques volatils (COV), hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), fluor, dioxyde d’azote, ammoniac, …

En Wallonie, on compte ainsi un réseau pour la mesure des métaux dans les particules en suspension, un réseau pour les COV, un réseau pour la mesure des HAP et, enfin, un réseau pour la mesure des fluorures.

Enfin, dans les réseaux « Poussières sédimentables » et « retombées acides », on ne mesure plus la quantité de polluants présents dans l’air mais leur dépôt sur le sol (poussières, métaux, …).

A côté des stations de mesure installées à demeure, la Wallonie dispose d’un ensemble d’équipements pouvant être installés là où le besoin de mesure se fait ressentir et ce pour une durée déterminée. Les objectifs de ces campagnes peuvent être multiples : répondre à des problèmes locaux de pollution, apporter des informations complémentaires aux réseaux fixes, réaliser une étude préliminaire avant l’installation définitive d’un point de mesure, étudier un environnement particulier, …

L’Institut Scientifique de Service Public (ISSeP) est chargé d’exploiter ces réseaux pour le compte de l’AwAC (Agence wallonne de l’Air et du Climat). Une vidéo de présentation générale est disponible sur la Web TV de l'ISSeP. 

Il est utile de préciser que l’ISSeP est également active en ce qui concerne la mesure des particules ultrafines (UFP), la mesure de certains composés par l’utilisation de tubes passifs mais aussi  dans le développement et la mise au point d’une plateforme à faible coût constituée de micro-capteurs permettant l’analyse de certains gaz « classiques » tels que le monoxyde d’azote, le dioxyde d’azote, l’ozone et les particules fines de type PM_2.5.

Contexte réglementaire et valeurs de référence

Evaluer la qualité de l’air n’est qu’une première étape. Par après, faut-il encore comparer les niveaux obtenus avec des valeurs de référence pour juger d’un éventuel impact des polluants sur la santé et/ou l’environnement.

L’Europe a mis en place une législation visant :

• à fixer des objectifs de qualité de l’air ambiant, afin de minimiser les conséquences négatives à la fois sur la santé et l’environnement ;
• à évaluer la qualité de l’air au niveau européen  de manière commune pour tous les états;
• à obtenir des informations sur la qualité de l’air afin de contribuer à lutter contre la pollution atmosphérique ;
• à mettre les informations à disposition du public ;
• à préserver la qualité de l’air, lorsqu’elle est bonne, et l’améliorer dans les autres cas ;
• à promouvoir la coopération entre pays en vue de réduire la pollution atmosphérique.

Les directives européennes définissent ainsi les moyens à mettre en œuvre pour évaluer la qualité de l’air, édictent des contraintes par rapport à des seuils à ne pas dépasser et fixent des objectifs de qualité de l’air.

Actuellement, deux directives sont d’application. La directive 2008/50/CE réglementent le dioxyde de soufre, les oxydes d’azote, l’ozone, le monoxyde de carbone, les particules en suspension (PM₁₀ et PM_2.5), le benzène et le plomb, tandis que la directive 2004/107/CE réglemente l’arsenic, le cadmium, le nickel et les HAP. La Wallonie a transposé ces directives dans sa législation afin de rendre ces règlements directement applicables.

A côté des valeurs légales à respecter, il existe d’autres sources de valeurs de référence. La plus importante est, sans nul doute, l’Organisation Mondiale de la Santé (OMS) qui définit des valeurs guides pour une série de polluants. Il est à noter que contrairement aux directives européennes, seul le critère santé est pris en compte dans l’établissement des seuils et de ce fait, les critères OMS sont souvent plus sévères.

On peut également se tourner soit vers des valeurs légales étrangères, soit vers des valeurs publiées par des organismes réputés. Ainsi, l’Agence wallonne de l’Air et du Climat (AwAC) a compilé des données venant de différentes sources pour proposer des critères de qualité et d’intervention pour un panel beaucoup plus large de substances.

Dans le cas où les valeurs venaient à dépasser les valeurs autorisées dans les directives, l’AwAC a la charge de proposer aux autorités (wallonnes et européennes) une stratégie de mesures correctrices opérationnelles visant à corriger la situation

Pour en savoir plus, visitez la rubrique dédiée

Le climat

Outre les polluants atmosphériques, gazeux ou particulaires, qui ont des effets néfastes sur la santé, la troposphère contient différents gaz qui lui confèrent les propriétés d'une serre : le sol est chauffé par absorption de la partie du rayonnement solaire qui traverse toutes les couches de l'atmosphère, puis réémet à son tour un rayonnement infra-rouge, lequel est absorbé dans la troposhère. Grâce à l'effet de serre de la vapeur d'eau et du dioxide de carbone, nous connaissons une température moyenne de 15 °C à la surface terrestre, au lieu de -18 °C. Cependant, les émissions de CO₂ amorcées vers 1950 par le développement industriel augmentent continuellement la concentration de ce gaz à effet de serre dans la troposphère. Le niveau de CO₂ a augmenté de plus de 30 % en 70 ans, ce qui est considéré, à l'échelle temporelle des grands phénomènes climatiques, comme une impulsion de très courte durée. Le réchauffement global provoqué par cette hausse brutale risque de se traduire par d'importants bouleversements locaux.