VIDA - Modélisation du potentiel oxydant des particules : un indicateur du risque sanitaire

L’Institut des Géosciences de l’Environnement (IGE) travaille depuis 15 ans sur la détermination du potentiel oxydant des particules. Afin de spatialiser cet indicateur du risque sanitaire des aérosols, une collaboration avec le Laboratoire Interuniversitaire des Systèmes Atmosphériques a été réalisée (LISA). L’objectif étant d’intégrer dans un modèle de qualité de l’air (CHIMERE) le potentiel oxydant des particules afin de le cartographier sur toute la France à partir des données établies par source d’émission.   

Contexte

La pollution de l’air est problématique à l’échelle mondiale et nationale sur plusieurs aspects. En France, le nombre de décès prématurés est d’environ 70 000 personnes, en grande partie à cause des particules selon l’OMS. L’aspect économique de cette pollution est également considérable, le Sénat français a estimé son coût annuel à 100 milliards d’euros. Dans ce contexte, des plans d’actions sont mis en place afin de réduire les concentrations d’aérosols dans l’air. Cependant, la complexité des particules n’est pas bien représentée, compliquant ainsi les mesures mises en place.

Recommandations actuelles

Depuis de nombreuses années, l’Organisation Mondiale de la santé (OMS) émet des recommandations sur les particules. Ses conseils se basent sur une valeur seuil journalière de concentration massique dans l’air de PM₁₀ et PM_2.5(particules ayant un diamètre aérodynamique inférieur à 10 µm et 2.5µm respectivement). Or, l’utilisation de la masse ne permet pas une prise en compte des propriétés physico-chimiques extrêmement variées des aérosols, véritable cause des problèmes sanitaires. Un exemple simple montrant les biais de cette recommandation est qu’à concentration égale dans l’air, l’exposition aux sels de mer est supposée avoir la même toxicité que les particules de suies contenant des espèces chimiques très toxiques.

Potentiel Oxydant :

Basé sur la capacité des particules à générer un stress oxydant à l’aide d’espèces réactives de l’oxygène en fonction de leurs propriétés physico-chimiques, le potentiel oxydant (PO) indique la consommation d’antioxydant par masse d’aérosol. Le PO permet donc de montrer le déséquilibre entre oxydants et antioxydants, responsable des maladies chroniques. Pour cette raison, le potentiel oxydant des particules a émergé comme étant prometteur dans l’indication du risque sanitaire.

Modélisation 

Dans ce contexte, nous avons établi une stratégie afin de pouvoir intégrer cet indicateur dans un modèle de qualité de l’air à l’état de l’art : CHIMERE. L’objectif est de simuler le potentiel oxydant des particules sur le territoire français pour l’année 2014. Les données de PO sont déterminées par une approche modèle récepteur appelée Positive Matrix Factorization (PMF), permettant d’avoir des potentiels oxydants par source d’émission. Afin de pouvoir suivre les sources dans le modèle, nous développons une technique de taggage nommée Positive Source Apportionment Technology (PSAT). Cependant, ces deux méthodes étant basées sur des principes différents, les sources ne sont pas tout à fait semblables, nécessitant de faire des regroupements. Ce travail de modélisation du potentiel oxydant permettra d’identifier les zones françaises où la pollution particulaire est potentiellement plus dangereuse pour la population. La technique de contribution des sources permettra d’identifier les sources contribuant le plus au risque sanitaire. Des tests de sensibilité sur les sources seront réalisés afin de déterminer l’impact de la réduction d’une source sur le PO.