PARTICULES FINES ET NANOPARTICULES : SOURCES, COMPOSITION CHIMIQUE ET PROCESSUS EN AIR INTÉRIEUR V. RIFFAULT
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- Rose Chassé
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1 PARTICULES FINES ET NANOPARTICULES : SOURCES, COMPOSITION CHIMIQUE ET PROCESSUS EN AIR INTÉRIEUR V. RIFFAULT IMT Lille Douai, Univ. Lille Département Sciences de l'atmosphère et Génie de l'environnement Colloque Adebiotech QAIsir 27 & 28 juin 2017
2 PM 0,1 PM 2,5 GÉNÉRALITÉS Caractéristiques des particules fines et nanoparticules 2 Particules fines : PM 2,5 (diamètre aérodynamique < 2,5 µm) Nanoparticules : PM 0,1 Fraction moyenne à très faible de la masse en suspension dans l air Fraction majoritaire de la surface disponible pour des interactions avec d autres polluants Fraction très importante du nombre de particules inhalables
3 Snipes, 1994 GÉNÉRALITÉS Impact sanitaire des particules fines et nanoparticules 3 Nucléation Accumulation 50% Nanoparticules (nucléation) affectent principalement la partie trachéo-bronchique des voies aériennes inférieures Moins de 50% des particules comprises entre 100 nm et 1 µm (accumulation) sont retenues par le système respiratoire et peuvent passer dans la circulation sanguine Elder et al., Wiley Interdisciplinary Reviews: Nanomedicine and Nanobiotechnology 2009
4 GÉNÉRALITÉS Volume quotidien d air inhalé 4 Etude sur 160 personnes de 6 à 77 ans, Californie (1994) 7 à 20 L d air inhalé par minute (activités sédentaires ou modérées) soit à L d air par jour Adams, 1994 Espaces intérieurs type véhicules : volumes inhalés similaires aux activités sédentaires Espaces intérieurs type salles de sport : volumes inhalés 5 à 6 fois supérieurs
5 LES PARTICULES FINES EN AIR INTÉRIEUR Quelques chiffres OMS 5 Dans le monde, 3 milliards de personnes utilisent la combustion de charbon ou de biomasse (bois, déchets végétaux, excréments animaux) pour cuisiner et se chauffer 4,3 millions de personnes meurent prématurément chaque année de cette pollution domestique, principalement dans les pays en voie de développement En Europe, morts prématurées dues à la pollution de l air intérieur ( à la pollution extérieure), avec sur-représentation des pays à revenus faibles à modérés 6% 22% 34% 12% 26% Pneumonie Cardiopathie ischémique AVC BPCO Cancer du poumon OMS, 2012
6 SOURCES PRINCIPALES DES PARTICULES FINES EN AIR INTÉRIEUR 6 (excluant les particules biologiques) Activités de combustion Air extérieur Carbone suie, HAP, aérosol organique Nucléation Aérosol organique Carbone suie, HAP, aérosol organique, nitrates, sulfates, ammoniums, métaux, etc.
7 Lunden et al., EST (2003) COMPOSITION CHIMIQUE DES PARTICULES FINES 7 3 campagnes intensives en Californie en hiver ( ) dans la maison Clovis (134 m²) PM 2,5 collectées puis volatilisées pour analyse (résolution temporelle : 10 min) Nitrates détectés sous forme de NO 2, sulfates sous forme de SO 2 et carbone organique total sous forme de CO 2 α Ecart I/O augmente avec faibles taux de renouvellement d air (a) Comportement variable selon espèce (nitrate d ammonium semi-volatil)
8 NIVEAUX DE CONCENTRATION EN PARTICULES FINES 8 Etudes entre 2005 et 2014 avec mesures PM 1, PM 2,5 et PM 10 1,0 0,9 0,8 PM 1 /PM 2,5 Indoor Contribution Occupied Unoccupied Effet de l occupation peu visible sur ratio PM 1 / PM 2,5 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0
9 NIVEAUX DE CONCENTRATION EN PARTICULES FINES 9 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0 PM 1 /PM 10 Indoor Contribution Occupied Unoccupied En l absence d occupants : PM 1 = 30 à 90% des PM 10 En présence d occupants : PM 1 = 10 à 60% des PM 10 Présence d occupants favorise les phénomènes de resuspension et l ajout de nouvelles particules en air intérieur
10 PROCESSUS EN AIR INTÉRIEUR Equation du bilan de masse en conditions «stationnaires» 10 gains pertes + V : volume de la pièce (m 3 ) α : taux de renouvellement de l'air (h -1 ) P : taux de pénétration des particules à l intérieur de la pièce C in,out : concentrations intérieure (C in ) et extérieure (C out ) en particules (μg m -3 ) r : vitesse de remise en suspension des particules (h -1 ) A r : surface à l origine de la remise en suspension (m 2 ) L : concentration surfacique en particules (μg m -2 ) K : vitesse de dépôt (h -1 ) S : source de particules (μg h -1 ) Poster Evdokia Stratigou
11 CONCLUSIONS / PERSPECTIVES 11 Particules fines en air intérieur présentent sources, composition chimique et tailles potentiellement très variables (air extérieur / activités spécifiques des occupants) Complexité de modéliser l ensemble des paramètres dans équation du bilan de masse car nécessité de tenir compte de la taille et la composition chimique + variabilité des conditions environnementales avec air extérieur (DT, DRH, a) Nouvelles campagnes de mesure nécessitent la mise en œuvre d instruments avec haute résolution temporelle, mesures de composition chimique, distribution en taille des particules, et de renseigner les précurseurs gazeux (NH 3, NO 2, COV )
12 12 Merci de votre attention!
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