PARIS SCIENCES & LETTRES (PSL)
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Qualité de l'air et transition énergétique: le cas français

Les émissions de polluants atmosphériques ont considérablement baissé en France depuis 1990. Mais de nombreux progrès restent à accomplir, surtout en ville, dans les zones industrielles et aussi paradoxalement dans les campagnes: ces polluants sont devenus moins visibles et plus subtils, et se déplacent au gré des vents et au-delà des frontières. Dans ce domaine, une analyse scientifique rigoureuse est nécessaire pour permettre d'affecter nos moyens collectifs et individuels aux actions réellement les plus efficaces pour notre bien-être.

Saturday
10
December 2016
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Les politiques en matière de pollution étant encore très largement nationales, cette brève étude sera centrée sur un exemple, la France. Les conditions actuelles dans les pays européens et nord-américains sont voisines. Mais de nombreuses villes d’Asie, à l’exception du Japon, subissent une pollution dramatique: les oxydes de soufre et d’azote (provenant du charbon) menacent directement la santé des citadins. Lorsqu’à Paris en 2014 ou 2015 un seul épisode dépasse le seuil d’alerte en particules (80µg/m3), les journées ordinaires à 180µg/m3 se succèdent à Mexico, Djakarta ou Pékin, et les pics dépassent les 300µg/m3.

Les principaux contaminants observés en France et leurs effets

L’air sec que nous respirons contient 78% d’azote, 21% d’oxygène, 0.95% d’Argon et 400 ppm de gaz carbonique (CO2). Le reste est constitué de contaminants d’origine naturelle ou artificielle. En France, ceux posant encore problème pour la santé sont les particules solides et les oxydes d’azote. S’y ajoutent les expositions domestiques et professionnelles, les pollens et, dans les campagnes, celles liées à l’élevage et aux épandages agricoles.

Le gaz carbonique (CO2)

Gaz à effet de serre incriminé dans le réchauffement du climat, ce n’est pas un polluant à proprement parler car il n’est pas nocif pour la santé aux teneurs usuelles. Dans une pièce fermée, l’organisme humain détecte l’augmentation de CO2 qu’il a produit en respirant (soit 12 litres de CO2 sur 600 litres respirés par heure) et adapte par une réaction réflexe le rythme de sa respiration. On considère le CO2 toxique au-dessus de 0,5% pendant huit heures. Dans le métro parisien, le CO2 peut varier de 400 à 1000 ppm: il est mesuré par la RATP pour évaluer l’efficacité de la ventilation. En plein air, la concentration en CO2 reste stable. Il est à distinguer du monoxyde de carbone (CO), très toxique mais qui ne concerne guère que les lieux fermés avec brûleurs mal réglés et…les fumeurs.

Les particules solides

Nommées PM10 et PM2,5(moins de 10 et 2,5 microns), elles proviennent des installations de chauffage, des émissions industrielles, des épandages agricoles, des poussières d’élevage et des anciens véhicules diesels. Ou encore de phénomènes naturels : le volcan islandais Eyjafjallajökull en 2010, les pollens saisonniers, les poussières sahariennes. En ville, les plus fortes teneurs sont le long des axes routiers, avec les gaz d’échappement, les poussières de pneus, des freins et de la route, et leur mise en suspension par le roulage. Mais aussi dans les Métro et RER, où se concentrent des poussières notamment dues à l’usure des freins et des frotteurs électriques des rames. Les PM10 sont multipliés par sept et les PM2,5 multipliés par quatre dans les stations de Métro parisiennes surveillées, comparées à l’air en surface. Les poussières industrielles ont été réduites dans les trente dernières années par l’amélioration des procédés et la fermeture de sites.

Les oxydes d’azote, l’ammoniac et l’ozone

Les oxydes d’azotes produits par les combustions se rajoutent aux épandages agricoles d’engrais nitrés, pour générer des aérosols de NOx, qui contribuent à la formation d’ozone de surface (O3), un irritant des poumons (alors que l’ozone de la haute atmosphère est utile pour filtrer les ultraviolets). Dans les intérieurs, l’ozone vient aussi d’anciens dépoussiéreurs, et des photocopieuses et imprimantes lasers.

Les autres contaminants et polluants

Les autres polluants ont été réduits à des valeurs minimales en France: le soufre (SO2) qui provenait des centrales à charbon, l’arsenic et les métaux lourds. Et parmi les polluants organiques, les hydrocarbures aromatiques provenant de toutes les combustions de bois, charbon et pétrole. Le plomb dans l’essence, interdit aux Etats Unis dès 1975, l’est en Europe depuis l’an 2000. Aujourd’hui à un niveau très faible, le plomb dans l’air vient principalement des incinérateurs d’ordures.

L’effet sur la santé des particules solides et des oxydes d’azote

Selon le principe de Paracelse, c’est la dose qui fait le poison... Paradoxalement, en France tous les contaminants dans l’air diminuent nettement depuis les trente dernières années alors que la bronchiolite du nourrisson, les maladies cardiovasculaires et les cancers augmentent. Qu’en est-il en réalité ?

Trop d’affirmations sont diffusées sans les fondements médicaux et statistiques requis, et mélangent les problèmes de pays en voie de développement avec la situation en Europe: référons nous donc aux études médicales.

Les produits de combustion diesel respirés à haute dose peuvent déclencher des cancers, tel que démontré par le CIRC sur des expositions professionnelles et des tests sur rongeurs. Aux faibles teneurs des villes dans les pays développés, c’est très différent. Une étude de l’université d’Utrecht (The Lancet, 2013), souvent reprise dans les médias, attribue aux particules PM10 un surcroît de cancer de 7% par an en Europe, sur les treize dernières années, près des axes routiers urbains. Mais : le commentateur du Lancet a averti des faiblesses de cette étude par ailleurs sérieuse (couvrant 360 000 personnes) sur 13 ans: elle donne un résultat de +14% pour les hommes et de -1% pour les femmes, avec donc une moyenne de +7%. Ce résultat inexpliqué, et qui ne décèle de plus rien sur les maladies cardiovasculaires, suggère des biais statistiques dans l’analyse, en présence de forts perturbateurs (voir tabac ci-dessous).

L’effet des particules solides et oxydes d’azote sur la gêne respiratoire de personnes sensibles telles les asthmatiques est lui démontré, mais la mortalité par maladies cardiovasculaires aux faibles doses européennes est si faible qu’elle est difficile à quantifier. Par exemple, les logements urbains près des axes routiers cumulent aussi bruit, stress et conditions de vies plus difficiles.

Pour la bronchiolite du nourrisson, une vaste étude épidémiologique californienne a démontré l’absence de corrélation avec les PM10 et PM2.5. D’origine virale, il faut chercher d’autres causes (mode de garde des enfants en ville?).

La contamination par le tabac

Le tabagisme touche plus du quart des Français et constitue la première contamination des voies respiratoires. Le fumeur absorbe monoxyde de carbone, oxydes d’azote, acide cyanhydrique, acétone, phénols, ammoniac, goudrons et métaux lourds. L’espérance de vie des fumeurs de 30 à 69 ans est diminuée d’environ 20 ans en moyenne, avec 85 à 90% des cancers du poumon directement dus au tabac, et 80% des victimes d’infarctus du myocarde des moins de 45 ans. Pour la santé des fumeurs, la pollution des villes européennes est négligeable au regard de leur intoxication.

Quelques chiffres sur les émissions de polluants et la contamination de l’air

Il est intéressant d’observer les principales sources d’émissions de pollutions, pour donner des moyens d’agir, par incitation comportementale ou par décision des pouvoirs publics.

Analyse et actions possibles

Les transports

En France, 14% des PM10, 18% des PM2.5 et 54% du NOx émis proviennent de l’échappement des véhicules, et leur effet sur la contamination locale dépend aussi des autres sources et de la météo: en mars 2015, des pics PM10 semblables se retrouvaient à Paris et sur certaines plages normandes...

Les pics de pollution à PM10 de mars 2014 et mars 2015 ont permis de tester à Paris l’intérêt – limité – de la circulation alternée: la circulation automobile a diminué à chaque fois de 18% seulement. En effet, le trafic à Paris tend à se réguler à saturation: de nombreux Franciliens, anticipant que la circulation serait fluide et les transports en communs bondés, ont décidé d’utiliser leur auto ce jour-là… La concentration en PM10 a été réduite de 2%, et celle du NOx sur le périphérique de 10%. Dans les villes européennes où cette mesure est permanente, les gens s’adaptent, par exemple avec deux voitures par foyer. D’autres villes ont institué un péage à l’entrée, telles Bergen, Oslo, Londres et Stockholm. Paris s’oriente vers la diminution des voies: larges couloirs pour autobus et vélos, voies sur berges fermées, pour réduire le débit à saturation, donc le trafic.

Les transports en commun sont économes en énergie, avec faible émission de polluants, mais on a vu que l’air du métro est très contaminé en particules, en plus de la promiscuité microbienne. La RATP est transparente sur les forts taux mesurés, et des travaux sont engagés, mais cela prend du temps: l’attention des média est davantage attirée par le remplacement des anciens autobus diesel en 2016…d’effet plus modeste.

Diesel ou essence?

Les moteurs diesel consomment de 15 à 20% moins de carburant que les moteurs à essence de même performance, mais les anciens modèles produisent trop de particules et d’oxydes d’azote. L’effet des normes Euro 5 et 6 sera lent compte tenu du parc de véhicules anciens. L’arrivée de ces nouveaux modèles « propres » vient de conduire le Japon, où les voitures diesel étaient traditionnellement interdites, à en autoriser l’usage en 2015.

L’action des pouvoirs publics et les transitions énergétiques

Les cadres règlementaires sont nombreux : les recommandations –peu suivies- de l’OMS, le protocole de Göteborg (1999), en France la loi LAURE (1996), le plan particules (2010), le PUQA (2013), et pour les industriels la directive IED adaptée en 2013.

L’électricité française (2014) est seulement à 5% d’origine fossile, contre toujours 55% en Allemagne, dont le vaste plan d’énergies renouvelables a été compensé par son retrait progressif du nucléaire.

Pour le chauffage, les investissements des propriétaires résidents en chaudières économes en rejets, production solaire d’eau tiède et isolation sont limités par le bas coût relatif de l’énergie: il faut souvent plus de dix ans pour « se récupérer ». Et comment inciter un propriétaire non-résident à investir, pour que son locataire fasse des économies de chauffage ?

Pour les transports, une meilleure distribution des lieux de vie et de travail pourrait réduire la transhumance quotidienne. Les provinciaux utilisent principalement l’auto, comme les franciliens entre banlieues. À l’inverse, les Parisiens intra-muros profitent mieux des transports en commun, de la marche, voire des deux-roues. On peut imaginer le développement des deux-roues électriques, de la voiture partagée électrique tel l’AutoLib, et pour le tertiaire du télétravail partiel.

Certes on respire mieux aujourd’hui en ville qu’il y a vingt ans, mais 17 pays européens sur 28, dont la France, dépassent occasionnellement les normes européennes.

Quelles actions pour le citoyen?

Le meilleur nettoyant de l’air atmosphérique est la pluie. L’aération des maisons et appartements après une pluie est une mesure de salubrité. Porter des masques est très commun dans les villes en Chine, pour filtrer les poussières, et au Japon, pour éviter la propagation des maladies infectieuses dans les transports, mais cette pratique est peu conforme à notre culture… Les économies de combustible de chauffage réduisent les rejets de particules et de NOx : baisser à 18°C le thermostat (mettre un pull !) et pour les propriétaires isoler son logement. Ou encore: régler les cycles de lavage du linge à 40°C au lieu de 60°C, limiter l’usage du sèche-linge, adopter une conduite automobile calme…

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Avant les années 60 en Europe et en Amérique du Nord, les industries étaient dans la ville, tout comme en Chine aujourd’hui. Le développement des moyens de transports a permis d’installer nos industries à l’écart des lieux d’habitation, avec les progrès mais aussi les effets secondaires que l’on sait. Et dans les campagnes, nous bénéficions d’une agriculture plus productive mais avec épandages d’engrais et pesticides, et des poussières d’élevage.

Comment agir? Les normes européennes, exigeantes, ne produisent pas encore tous leurs effets, notamment dans les transports. Pour nos industries, une réglementation trop contraignante au regard des bénéfices conduirait à une délocalisation vers les pays « laxistes » avec des conséquences écologiques et sociales négatives. Et les investissements en économies de chauffage ne se développeront guère chez les 46% d’habitants qui sont locataires, sans une forte incitation publique de leurs propriétaires non-résidents.

Les données scientifiques et médicales sont impartiales: il faut les lire sans les filtres corporatistes ou militants. Les enjeux pour notre santé, notre mode de vie et notre richesse ne doivent rien laisser à l’émotion ou au hasard.

Et après tout, les aspects cliniques ne sont pas tout, la pureté de l’air et l’agrément de l’odorat participent au bien-être de la vie, et méritent qu’on y consacre des moyens proportionnés, à bon escient.

Note. Les sources des données sont à consulter dans le version longue de cet article, qui sera publiée sur le site de ParisTech. Nous remercions ces organismes (Citepa, Insee, The Lancet, Airparif, RATP etc.) pour la qualité des informations qu’ils mettent à la disposition du public. Le contenu de cet article est indépendant et ne les engage aucunement.

Jean-Luc Legoupil
Président, Renard Engineering and Communication