Concentrations de CO 2. dans l air intérieur et effets sur la santé. Avis de l Anses Rapport d expertise collective

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1 Concentrations de CO 2 dans l air intérieur et effets sur la santé Avis de l Anses Rapport d expertise collective Juillet 2013 Édition scientifique

2 Concentrations de CO 2 dans l air intérieur et effets sur la santé Avis de l Anses Rapport d expertise collective Juillet 2013 Édition scientifique

3 Avis de l Anses Saisine n «2012-SA-0093» Le directeur général Maisons-Alfort, le 17 juillet 2013 AVIS de l Agence nationale de sécurité sanitaire de l alimentation, de l environnement et du travail relatif aux «Concentrations de CO 2 dans l air intérieur et effets sur la santé» L Anses met en œuvre une expertise scientifique indépendante et pluraliste. L Anses contribue principalement à assurer la sécurité sanitaire dans les domaines de l environnement, du travail et de l alimentation et à évaluer les risques sanitaires qu ils peuvent comporter. Elle contribue également à assurer d une part la protection de la santé et du bien-être des animaux et de la santé des végétaux et d autre part l évaluation des propriétés nutritionnelles des aliments. Elle fournit aux autorités compétentes toutes les informations sur ces risques ainsi que l expertise et l appui scientifique technique nécessaires à l élaboration des dispositions législatives et réglementaires et à la mise en œuvre des mesures de gestion du risque (article L du code de la santé publique). Ses avis sont rendus publics. 1. CONTEXTE ET OBJET DE LA SAISINE Le dioxyde de carbone (CO 2 ) est une molécule produite par l organisme humain au cours de la respiration. Sa concentration dans l air intérieur des bâtiments est habituellement comprise entre 350 et 2500 ppm environ. Elle est liée à l occupation humaine et au renouvellement d air. La concentration en CO 2 dans l air intérieur est l'un des critères qui fondent la réglementation en matière d'aération des locaux. Le titre III des Règlements sanitaires départementaux (RSD) fixe ainsi, pour les bâtiments non résidentiels, un seuil en CO 2 de 1000 ppm dans des conditions normales d occupation, avec une tolérance à 1300 ppm dans les locaux où il est interdit de fumer, sans fondement sanitaire explicite de ces deux valeurs. Le décret du 5 janvier 2012 relatif à l évaluation des moyens d aération et à la mesure des polluants réalisées au titre de la surveillance de la qualité de l air intérieur de certains établissements recevant du public, prévoit le calcul d un indice de confinement à partir d une mesure en continu de la concentration de CO 2 dans l air (indice ICONE). Plus généralement, la concentration en CO 2 est, avec le taux d'humidité, l'un des paramètres des modélisations qui ont conduit à définir les valeurs de débits de ventilation ou de dimensionnement réglementaires, tant pour les logements 1 que pour les bâtiments non résidentiels 2. Dans le cadre d une mise à jour de cette réglementation, la Direction générale de la prévention des risques (DGPR) et la Direction générale de la santé (DGS) ont saisi l agence le 1 er mars 2012 afin de disposer de valeurs de concentration en CO 2 dans l air intérieur associées à des effets sanitaires, tenant compte des publications les plus récentes sur ce sujet. 1 Arrêtés du 14 novembre 1958, du 22 octobre 1969 et du 24 mars Règlements Sanitaires Départementaux Titre III Agence nationale de sécurité sanitaire de l alimentation, de l environnement et du travail, av. du Général Leclerc, Maisons-Alfort Cedex - Téléphone : + 33 (0) Télécopie : + 33 (0) / 9

4 Avis de l Anses Saisine n «2012-SA-0093» Il était plus particulièrement demandé de réaliser : 1. une évaluation de la pertinence de construire une valeur guide de qualité d air intérieur (VGAI) pour le CO 2 selon la méthode proposée par l Anses ; 2. une détermination, sous réserve de faisabilité, de valeur(s) de concentration en CO 2 dans l air intérieur en tant qu indicateur d effets sanitaires, pour différents types de locaux : logements, hébergements collectifs comme les centres de vacances, structures d accueil de personnes âgées, et autres établissements recevant du public ; 3. une identification des éventuelles corrélations entre le CO 2 et d autres polluants de l air intérieur en considérant les concentrations et les effets sanitaires des autres polluants. 2. ORGANISATION DE L EXPERTISE L expertise a été réalisée dans le respect de la norme NF X «Qualité en expertise Prescriptions générales de compétence pour une expertise (Mai 2003)». L expertise relève du domaine de compétences du Comité d experts spécialisé (CES) «Évaluation des risques liés aux milieux aériens». L instruction des travaux d expertise a été conduite par l Anses avec l appui de quatre experts rapporteurs externes. Les travaux ont été présentés au CES tant sur les aspects méthodologiques que scientifiques entre le 13 décembre 2012 et le 14 mai Ils ont été adoptés par le CES «Évaluation des risques liés aux milieux aériens» réuni le 25 juin Pour information et discussion, la saisine a également été présentée au CES «Évaluation des risques liés aux substances chimiques» le 19 janvier 2012 et au groupe de travail «Valeurs guides de qualité d air intérieur» le 20 septembre 2012, le 5 mars et le 16 avril La démarche de l expertise suit les étapes suivantes : 1. Afin d évaluer la pertinence de construire une valeur guide de qualité d air intérieur (VGAI) pour le CO 2 selon la méthode proposée par l Anses (Anses, 2011), une synthèse des effets sanitaires intrinsèques du CO 2, en particulier aux faibles concentrations d exposition, a été réalisée. 2. Afin de déterminer des valeurs de concentration en CO 2 en tant qu indicateur de confinement, dans l air intérieur pour différents types de locaux, une analyse des études épidémiologiques investiguant la relation entre concentrations de CO 2 et effets sur la santé, sur la performance et sur la perception de confort, a été réalisée. Ces effets sont donc à relier aux nuisances induites par le niveau de confinement, et non intrinsèquement au CO Les relations entre les concentrations de CO 2 et d autres polluants de l air intérieur ont été recherchées à partir de campagnes de mesures françaises dans les logements, les écoles, les crèches et les bureaux Enfin, les concentrations de CO 2 issues des études épidémiologiques et toxicologiques (étapes 1. et 2.) ont été mises en perspective avec celles utilisées par la norme NF EN pour le classement de la qualité de l air intérieur, et avec celles utilisées comme valeurs limites d exposition professionnelle (VLEP). 3 Quatre campagnes menées respectivement : - dans 567 logements (campagne nationale de l OQAI ; Kirchner et al., 2007), - dans 310 crèches, écoles maternelles et élémentaires avec 896 salles instrumentées entre septembre 2009 et décembre 2011 (MEDDTL, 2012 ; Michelot et al., 2011), - dans 17 écoles maternelles et élémentaires de Clermont-Ferrand avec 51 salles de classes instrumentées en 2010 (campagne pilote de l OQAI, Derbez et Dassonville, 2011), - dans 9 immeubles de bureaux en France par le CSTB avec 36 points de mesures distincts. 4 Norme NF EN «Exigences de performances pour les systèmes de ventilation et de conditionnement d air» s appliquant aux bâtiments non résidentiels sujets à occupation humaine, non industriels et nonfumeurs. 2 / 9

5 Avis de l Anses Saisine n «2012-SA-0093» 3. ANALYSE ET CONCLUSIONS DU CES RÉSULTAT DE L EXPERTISE COLLECTIVE 1. Evaluation de la pertinence de construire une valeur guide de qualité d air intérieur pour le CO 2 selon la méthode proposée par l Anses En l état actuel des connaissances, il n apparaît pas pertinent de construire une VGAI pour le CO 2 fondée sur ses effets propres selon la méthode proposée par l Anses. En effet, plusieurs études rapportent des concentrations associées à des effets sanitaires intrinsèques du CO 2 (seuil à environ ppm correspondant à l apparition d une acidose respiratoire, premier effet critique du CO 2 ). Ces concentrations seuil sont supérieures aux valeurs limites réglementaire et/ou normative de qualité du renouvellement d air en France et au niveau international, qui varient usuellement entre 1000 et 1500 ppm de CO 2. Par ailleurs, elles sont supérieures aux concentrations de CO 2 en tant qu indicateur de confinement pour lesquelles des effets sont associés et à relier aux nuisances induites par le confinement. 2. Détermination de valeurs de concentration en CO 2 en tant qu indicateur du confinement, dans l air intérieur pour différents types de locaux, à partir d une analyse des études épidémiologiques investiguant la relation entre concentration de CO 2 et des effets sur la santé, la performance et la perception de confort L analyse montre que des effets sur la santé, la perception de confort ou la performance sont observés pour des augmentations de concentration dans l air intérieur de 100 ppm de CO 2 pris en tant qu indicateur du confinement d air. Ces effets sont imputables aux nuisances induites par le confinement. Il convient de préciser que : les études analysées comparent le plus souvent les effets pour seulement deux niveaux de CO 2, et/ou décrivent la relation concentration de CO 2 (variable continue)- effet mais en faisant l hypothèse d une relation linéaire a priori. Elles ne modélisent donc pas la forme de la relation dose-réponse qui permettrait de détecter un éventuel seuil ; il n existe pas d étude épidémiologique représentative du parc français des logements, écoles, crèches ou bureaux, visant à investiguer la relation entre concentration de CO 2 et des effets sur la santé, la performance ou la perception de confort. Les études concernent des parcs de bâtiments existants présentant des caractéristiques typologiques potentiellement très différentes. Leurs résultats doivent donc être considérés avec précaution dans le cadre d une transposition à des bâtiments appliquant les récentes réglementations thermiques françaises RT 2005 et En conséquence, les données actuelles ne permettent pas d établir une concentration seuil de CO 2 en air intérieur protégeant de ces effets. 3 / 9

6 Avis de l Anses Saisine n «2012-SA-0093» 3. Recherche des relations entre les concentrations de CO 2 et d autres polluants de l air intérieur à partir de campagnes de mesures françaises dans les logements, les écoles et crèches, et les bureaux L analyse montre que la mesure du CO 2 ne peut être considérée seule comme un indicateur de pollution chimique de l air intérieur. La mesure du CO 2 ne peut donc être définie comme un outil unique de contrôle de la qualité sanitaire de l air intérieur. L évolution des concentrations de CO 2 et des polluants en air intérieur dépend notamment du renouvellement d air. A partir des données de mesure disponibles, il existe des corrélations positives significatives entre le CO 2 et certains polluants, en particulier le formaldéhyde, l acétaldéhyde, l acroléine (dans les logements, pas dans les bureaux) et les particules (fractions PM 2,5 et PM 10, données disponibles pour la campagne nationale logement et la campagne pilote école). Ces corrélations sont faibles cependant. A l inverse la corrélation est très faible ou nulle pour le benzène et le 1,4-dichlorobenzène (mesuré uniquement dans le cadre de la campagne nationale logements). Plus la concentration moyenne de CO 2 est élevée, plus la proportion de situations où un polluant dépasse une valeur cible sanitaire (VGAI, valeur toxicologique de référence (VTR) ou valeur guide OMS selon le polluant) augmente. Toutefois, le CO 2 ne permet pas de détecter avec suffisamment de fiabilité les dépassements de ces valeurs cibles, et la probabilité de dépasser une valeur cible n est pas nulle dans les situations où la concentration de CO 2 est la plus réduite. Par ailleurs, des limites inhérentes aux données disponibles ont été identifiées, notamment le faible nombre de polluants étudiés et l impossibilité de discriminer les périodes d occupation et d inoccupation des locaux pour les concentrations des polluants cibles autres que les PM 2.5 et PM Mise en perspective L analyse des études épidémiologiques et toxicologiques disponibles a conduit à identifier plusieurs éléments intéressants, même si ceux-ci ne sont pas suffisants pour définir des seuils garantissant une protection contre des effets sur la santé, la perception de confort ou la performance. Concernant les effets à relier aux nuisances induites par le confinement, et non les effets intrinsèques du CO 2, il est ainsi observé que : dans les écoles, une augmentation de la fréquence de symptômes liés à l asthme chez l enfant peut être associée à des concentrations de CO 2 supérieures à 1000 ppm en moyenne sur une journée d école, d après une étude multicentrique européenne (Simoni et al., 2010) jugée de bonne qualité et la plus pertinente au regard de la situation des écoles en France. Cette valeur de 1000 ppm a été retenue a priori par les auteurs lors de la formation de classes de concentration et ne résulte pas spécifiquement de la recherche d un seuil sans effet ; dans les bureaux, une augmentation de la fréquence de symptômes du syndrome des bâtiments malsains (ou SBS) peut être associée à des concentrations de CO 2 supérieures à 850 ppm en moyenne sur une journée de travail, d après l étude américaine BASE (Erdmann et Apte, 2004) jugée de bonne qualité et la plus pertinente dans ce contexte. Cette étude transversale sur un échantillon représentatif d immeubles aux Etats-Unis et dont les résultats sont corroborés par ceux d une étude expérimentale (Wargocki et al., 2000) a montré des relations concentration-risque significatives. Le seul Odd-Ratio significatif était celui comparant le dernier décile (>844 ppm) au premier décile (<410 ppm). Une des réserves est que les immeubles sont tous (sauf un) équipés d une ventilation avec air conditionné, à la différence du parc français de bâtiments de bureaux. 4 / 9

7 Avis de l Anses Saisine n «2012-SA-0093» Concernant les effets intrinsèques du CO 2, il est observé que : l apparition d une acidose respiratoire, premier effet critique du CO 2, peut être admise à partir d un niveau d exposition de 1% (10000 ppm) pendant au moins 30 minutes chez un adulte en bonne santé avec une charge physique modérée ; une récente étude expérimentale sur 22 sujets humains adultes suggère un effet propre du CO 2 sur la performance psychomotrice (prise de décision, résolution de problèmes) à partir de 1000 ppm (Satish et al., 2012), cette étude n étant pas suffisante pour élaborer une VGAI en l absence de convergence avec d autres études et de consensus international sur la nature des effets et le mode d action associé (Anses, 2011). A titre indicatif, le tableau suivant propose une mise en perspective des concentrations de CO 2 utilisées par la norme NF EN pour le classement de la qualité de l air intérieur avec celles issues des études épidémiologiques ou toxicologiques. Les valeurs limites d exposition professionnelle (VLEP) sont également présentées dans le tableau. En France, une valeur limite réglementaire indicative d exposition moyenne sur 8 heures (VLEP 8 heures) de 5000 ppm a été fixée pour le CO 2 par l arrêté du 30 juin 2004 modifié, et il n existe pas de valeur limite court terme. Des VLEP existent dans 19 autres pays (Gestis, 2013) et sont toutes égales à 5000 ppm en moyenne sur 8 heures. Les valeurs limites court terme se situent entre et ppm. 5 / 9

8 Avis de l Anses Saisine n «2012-SA-0093» Concentrations de CO 2 dans l air intérieur Mise en perspective, à titre indicatif, de valeurs de classement de la qualité de l air intérieur avec des valeurs associées à des effets sur la santé dans la littérature scientifique et des valeurs limites d exposition professionnelle Différentiel de concentrations de CO 2 entre l air intérieur et l air extérieur utilisé pour le classement de la qualité de l air intérieur selon la norme NF EN d [CO 2 ] 400 ppm Qualité de l air intérieur excellente Mise en perspectives avec : les concentrations de CO 2 ou différentiels de concentrations de CO 2 entre l air intérieur et l air extérieur issues des études épidémiologiques ou toxicologiques les valeurs limites d exposition professionnelle (VLEP) d [CO 2 ] entre 400 et 600 ppm Qualité de l air intérieur moyenne [CO 2 ] 850 ppm ou d [CO 2 ] 450 ppm Plage correspondant en moyenne sur une journée de travail à une augmentation de symptômes du SBS* dans des bureaux d [CO 2 ] entre 600 et 1000 ppm Qualité de l air intérieur modérée [CO 2 ] 1000 ppm ou d [CO 2 ] 600 ppm** Plage correspondant à : - une augmentation de symptômes liés à l asthme chez l enfant, en moyenne sur une journée d école - une altération suspectée de la performance psychomotrice due au CO 2 seul chez l adulte, en moyenne sur quelques heures (une seule étude) d [CO 2 ] > 1000 ppm Qualité de l air intérieur basse [CO 2 ] égale à ppm Concentration correspondant sur au moins 30 minutes à l apparition d acidose respiratoire due au CO 2 seul (un des premiers effets critiques) chez l adulte sain avec une charge physique modérée * SBS : syndrome du bâtiment malsain (ou en anglais : "Sick Building Syndrome") ** Différentiel entre CO 2 de l air intérieur et de l air extérieur calculé à partir d un niveau intérieur 1000 ppm et d un niveau extérieur pris par défaut de 400 ppm [CO 2 ] égale à 5000 ppm Concentration moyenne sur 8 heures (VLEP 8h) utilisée comme valeur limite d exposition professionnelle en France et à l étranger [CO 2 ] comprise entre et ppm Intervalle des concentrations court terme (VLCT ou VLE) utilisées comme valeurs limites d exposition professionnelle à l étranger (aucune valeur pour la France) 6 / 9

9 Avis de l Anses Saisine n «2012-SA-0093» RECOMMANDATIONS DE L EXPERTISE COLLECTIVE En appui à la gestion : Le CES rappelle que le CO 2 peut être utilisé comme un indicateur du confinement de l air. Il recommande de s appuyer sur la norme NF EN ISO pour la stratégie d échantillonnage du CO 2 dans les environnements intérieurs. Le CES recommande de ne pas élaborer de VGAI pour le CO 2, que ce soit pour ses effets propres ou pour les effets du confinement sur la santé. Il insiste sur le fait que la seule mesure du CO 2 ne peut être considérée comme un indicateur de qualité sanitaire de l air intérieur au vu des résultats de ces travaux qui montrent que : o o les données épidémiologiques disponibles ne permettent pas de construire de valeur seuil du CO 2 protégeant des effets du confinement sur la santé, sur la perception de confort ou sur la performance, la probabilité de dépassement de valeurs cibles sanitaires (VGAI, VTR ou VG OMS ) pour les polluants chimiques de l air intérieur n est pas nulle même pour des concentrations de CO 2 réduites. Compte tenu des éléments ci-dessus, le CES recommande de réduire à la source les émissions de polluants dans l air intérieur, en complément de l amélioration de la ventilation. Le CES recommande d évaluer la pertinence de réviser la VLEP 8h du CO 2, et notamment la pertinence d élaborer une VLEP court terme. En termes de recherche, le CES recommande d améliorer les connaissances concernant les éventuels effets propres au CO 2 : sur la performance psychomotrice (prise de décision, résolution de problèmes) aux faibles doses incluant des concentrations d exposition inférieures ou égales à 1000 ppm, par exemple en répliquant l étude de Satish et al. (2012) et en documentant le mécanisme d action ; sur la santé des populations plus sensibles ou plus exposées telles que les enfants, les femmes enceintes et les personnes présentant des affections pulmonaires ou cardiaques. 4. CONCLUSIONS ET RECOMMANDATIONS DE L AGENCE L Agence nationale de sécurité sanitaire de l alimentation, de l environnement et du travail endosse les conclusions et recommandations du CES «Evaluation des risques liés aux milieux aériens» présentées ci-dessus. 5 Norme ISO :2012 Air intérieur -- Partie 26: Stratégie d'échantillonnage du dioxyde de carbone (CO 2 ) 7 / 9

10 Avis de l Anses Saisine n «2012-SA-0093» Les données disponibles mettent en évidence des concentrations de CO 2 mesurées dans l air des salles de classes d écoles plus élevées que dans d autres environnements intérieurs étudiés (logements, bureaux, crèches), et dans certaines études, une association entre ces concentrations et des effets sur la santé des élèves (symptômes de l asthme), la performance et la perception de confort. L Agence souligne donc l importance de sensibiliser les services techniques des mairies, les responsables des établissements scolaires et les enseignants sur les mesures qui peuvent permettre de réduire efficacement les effets du confinement sur la santé, la performance et la perception de confort, telles que l aération par l ouverture des fenêtres et des portes. La stratégie d aération doit tenir compte de certains paramètres dont les nuisances sonores, le transfert de la pollution extérieure, le confort thermique, etc. Cette stratégie d aération doit être complémentaire de la maitrise des sources de pollution, notamment le choix des produits de construction, de décoration, d ameublement, des produits d entretien, des fournitures scolaires, etc. Le directeur général Marc Mortureux 8 / 9

11 Avis de l Anses Saisine n «2012-SA-0093» MOTS-CLÉS dioxyde de carbone, renouvellement, ventilation, air intérieur, effet santé, population générale, école, logement, bureau, établissement recevant du public BIBLIOGRAPHIE ANSES (2011) Proposition de valeurs guides de qualité d air intérieur, Évolution de la méthode d élaboration des valeurs guides de qualité d air intérieur. Rapport et avis, 79 p. Agence nationale de sécurité sanitaire de l alimentation, de l environnement et du travail, Maisons-Alfort. En ligne : Derbez M et Dassonville C (2011) Etude pilote de la campagne nationale de connaissance des expositions des enfants dans les écoles. Rapport final non publié, Programme d études et de recherche de l Observatoire de la qualité de l air intérieur, 142 p. Erdmann CA et Apte MG (2004) Mucous membrane and lower respiratory building related symptoms in relation to indoor carbon dioxide concentrations in the 100-building BASE dataset, Indoor Air, 14(s8), Gestis (2013) Base de données sur les substances dangereuses pour l Assurance sociale allemande des accidents. Consultée en avril 2013 sur le site en ligne : Kirchner S, Cochet C, et al. (2007) Etat de la qualité de l'air dans les logements français. Environnement Risques & Santé. 6, MEDDTL (2012) Mesures pour améliorer la qualité de l air intérieur. Dossier de presse du 6 janvier 2012, 15 p. Ministère de l écologie, du développement durable, et de l énergie. En ligne : Michelot N, Mandin C, et al. (2011) Campagne pilote de surveillance de la qualité de l air dans les écoles et crèches en France. Résultats de la première phase. Pollution Atmosphérique, 53, Satish U, Mendell MJ, Shekhar K, Hotchi T, Sullivan D, Streufert S, Fisk WB (2012). Is CO 2 an Indoor Pollutant? Direct Effects of Low-to-Moderate CO 2 Concentrations on Human Decision-Making Performance. Environmental Health Perspectives, Sep 20. Simoni M, Annesi-Maesano I, Sigsgaard T, Norbäck D, Wieslander G, Nystad W, Canciani M, Sestini P, Viegi G (2010) School air quality related to dry cough, rhinitis and nasal patency in children, European Respiratory Journal, 35: Wargocki P, Wyon DP, Sundell J, Clausen G. et Fanger PO (2000) The effects of outdoor air supply rate in an office on perceived air quality, Sick Building Syndrome (SBS) symptoms and productivity, Indoor Air, 10, / 9

12 Concentrations de CO 2 dans l air intérieur et effets sur la santé RAPPORT d expertise collective Comité d experts spécialisé «Evaluation des risques liés aux milieux aériens» Juin 2013 page 1 / 282 Juin 2013

13 Mots clés dioxyde de carbone, renouvellement, ventilation, air intérieur, effet santé, population générale, école, logement, bureau, établissement recevant du public page 2 / 282 Juin 2013

14 Présentation des intervenants PRÉAMBULE : Les experts externes, membres de comités d experts spécialisés, de groupes de travail ou désignés rapporteurs sont tous nommés à titre personnel, intuitu personae, et ne représentent pas leur organisme d appartenance. RAPPORTEURS M. Patrice BLONDEAU enseignant-chercheur à l'université de La Rochelle - qualité de l'air intérieur - ventilation - épuration - modélisation M. Pierre-André CABANES adjoint au directeur (Service des études médicales d EDF) médecine - évaluation des risques sanitaires Mme Nathalie LECLERC responsable projet air intérieur (Association pour la surveillance et l étude de la pollution atmosphérique en Alsace) métrologie - qualité de l air intérieur M. Jean-Ulrich MULLOT pharmacien du service de santé des Armées chimie analytique - évaluation des risques environnementaux et professionnels COMITE D EXPERTS SPÉCIALISE Les travaux, objets du présent rapport ont été suivis et adoptés par le CES suivant : Evaluation des risques liés aux milieux aériens les 1 er décembre 2011, 13 décembre 2012, 7 février 2013, 26 mars 2013 et 14 mai 2013 Président M. Christophe PARIS Professeur des universités, praticien hospitalier (Université de Lorraine Centre hospitalier universitaire de Nancy Institut national de la santé et de la recherche médicale). Spécialités : épidémiologie des risques professionnels, pathologies professionnelles. Vice-présidente Mme Séverine KIRCHNER Responsable du pôle Expologie des environnements intérieurs (Centre scientifique et technique du bâtiment), coordinatrice de l Observatoire de la qualité de l'air intérieur Spécialités : chimie et pollution de l'atmosphère, air intérieur, expologie. Membres Mme Armelle BAEZA Maître de conférence, Habilitation à diriger des recherches Toxicologie (Université Paris Diderot) Spécialités : toxicologie. M. Olivier BLANCHARD Enseignant chercheur (Ecole des hautes études en santé publique) Spécialités : évaluation des risques sanitaires, pollution atmosphérique, qualité de l air intérieur. Mme Céline BOUDET-DEVIDAL Docteur en sciences (Institut national de l'environnement industriel et des risques) Spécialités : évaluation des risques sanitaires, pollution atmosphérique, agents polluants, toxicologie. M. Patrick BROCHARD Professeur des universités, praticien hospitalier (Université Bordeaux II Centre hospitalier universitaire de Bordeaux) Spécialités : médecine du travail, évaluation des risques sanitaires, agents polluants. page 3 / 282 Juin 2013

15 Mme Christine BUGAJNY Responsable du groupe Air (Centre d'études techniques de l'équipement de Nord-Picardie) Spécialités : pollution atmosphérique et transports, métrologie, évaluation des risques sanitaires. M. Denis CHARPIN Professeur des universités, praticien hospitalier (Université de la Méditerranée) Spécialités : médecine, agents polluants et allergènes, épidémiologie des risques liés à l environnement. M. Christophe DECLERCQ Coordonnateur du Programme de surveillance air et santé (Institut de veille sanitaire) Spécialités : médecine (santé publique et travail), épidémiologie, statistique, évaluation des risques. M. Guillaume GARÇON Maître de conférences, Habilitation à diriger des recherches (Université du Littoral-Côte d Opale) Spécialité : toxicologie. M. Michel GIROUX Docteur en pharmacie (Institut national de la santé et de la recherche médicale) Spécialités : toxicologie, épidémiologie, santé publique, environnement et travail. M. Philippe GLORENNEC Enseignant chercheur (Ecole des hautes études en santé publique Institut de recherche sur la santé, l'environnement et le travail Institut national de la santé et de la recherche médicale) Spécialités : expologie, évaluation des risques sanitaires. M. Horacio HERRERA Chef de département (Institut universitaire romand de santé au travail) Spécialités : santé travail (hygiéniste), surveillance des ambiances de travail (métrologie, chimie analytique). M. Eddy LANGLOIS Ingénieur, responsable de laboratoire (Institut national de recherche et de sécurité) Spécialités : métrologie des polluants, air des lieux de travail (santé travail), surveillance et méthode d analyse. M. Loïc PAILLAT Ingénieur, responsable technique (Laboratoire central de la préfecture de police) Spécialités : pollution de l'air intérieur, de l'air ambiant et de l'air des lieux de travail, métrologie des polluants. M. Christian SEIGNEUR Directeur du Centre d'enseignement et de recherche en environnement atmosphérique (Ecole nationale des ponts et chaussées) Spécialités : modélisation environnementale, chimie atmosphérique, évaluation et caractérisation des expositions. M. Fabien SQUINAZI Médecin biologiste, directeur (Laboratoire d'hygiène de la ville de Paris) Spécialités : air intérieur, microbiologie, pathologies professionnelles induites par la qualité de l air. Il a été adopté par le CES le 25 juin Ces travaux d expertise ont également fait l objet de présentations au groupe de travail «Valeur guide de qualité d air intérieur» (VGAI) les 20 septembre 2012, 5 mars et 16 avril 2013 et d une présentation au CES «Evaluation des risques liés aux substances chimiques» le 19 janvier page 4 / 282 Juin 2013

16 PARTICIPATION ANSES Coordination et contribution scientifique M. Matteo REDAELLI Chef de projet, unité évaluation des risques liés à l air Anses Contribution scientifique M. Guillaume BOULANGER Adjoint au chef de l unité évaluation des risques liés à l air Anses Secrétariat administratif Mme Sophia SADDOKI Anses CONTRIBUTIONS EXTÉRIEURES «Recherche de corrélations entre niveaux de dioxyde de carbone et niveaux de polluants cibles dans l air des environnements intérieurs» (Centre Scientifique et Technique du Bâtiment, Rapport de mars 2013) «Analyse des études épidémiologiques en vue de déterminer des valeurs de concentration en CO 2 dans les environnements intérieurs» (Sépia-Santé, Rapport de mars 2013) page 5 / 282 Juin 2013

17 SOMMAIRE Présentation des intervenants... 3 Expertise collective : synthèse de l argumentaire et conclusions... 8 Sigles et abréviations Liste des tableaux Liste des figures Liste des annexes Contexte, objet et modalités de traitement de la saisine Contexte Objet de la saisine Modalités de traitement : moyens mis en œuvre et organisation Introduction Informations générales sur le CO Introduction Identification de la substance Propriétés physico-chimiques Méthodes de détection et de détermination dans l air Valeurs limites d exposition professionnelle Valeurs normatives et réglementaires de la qualité du renouvellement d air intérieur Synthèse des effets intrinsèques du CO2 sur la santé Objectifs et méthode Résultats Introduction Perturbation de l équilibre acido-basique Toxicité pulmonaire Effets sur la fonction cardiovasculaire Effets sur le système nerveux central et la fonction neuroendocrine Effets sur la reproduction Tératogénicité Cancérogénicité Conclusions Effets sur la santé, la perception de confort et la performance associés aux concentrations de CO2 indicateur de confinement Objectifs et méthode Résultats Dans les environnements intérieurs globalement page 6 / 282 Juin 2013

18 5.2.2 Dans les écoles Dans les bureaux Dans les logements Relations entre les concentrations de CO2 et de polluants cibles mesurées dans des écoles, crèches, bureaux et logements en France Objectifs et méthode Résultats Dans les environnements intérieurs globalement Dans les écoles et crèches Dans les logements Dans les bureaux Conclusions Evaluation de la pertinence de construire une valeur guide de qualité d air intérieur pour le CO Détermination de valeurs de concentration en CO 2 protégeant des effets du confinement sur la santé, la performance et la perception de confort Recherche des relations entre les concentrations en air intérieur de CO 2 et les concentrations d autres polluants mesurées en France dans des logements, écoles/crèches et bureaux Mise en perspective de valeurs de concentrations de CO 2 dans l air intérieur associées à des effets sur la santé, avec des valeurs de classement de la qualité de l air intérieur et des valeurs limites d exposition professionnelle Recommandations Bibliographie ANNEXES Annexe 1 : Lettre de saisine Annexe 2 : Analyse des études épidémiologiques en vue de déterminer des valeurs de concentration en CO2 dans les environnements intérieurs (Sépia-Santé, 2013) Annexe 3 : Recherche de corrélations entre niveaux de dioxyde de carbone et niveaux de polluants cibles dans l air des environnements intérieurs (CSTB, 2013) Annexe 4 : Liens mentionnés dans les déclarations publiques d intérêts des experts page 7 / 282 Juin 2013

19 Expertise collective : synthèse de l argumentaire et conclusions EXPERTISE COLLECTIVE : SYNTHÈSE ET CONCLUSIONS Relatives aux «Concentrations de CO 2 dans l air intérieur et effets sur la santé» Ce document synthétise les travaux du comité d experts spécialisé, des rapporteurs et de l Anses. Présentation de la question posée L Agence nationale de sécurité sanitaire de l alimentation, de l environnement et du travail (Anses) a été saisie le 1 er mars 2012 par la Direction générale de la prévention des risques (DGPR) et la Direction générale de la santé (DGS) afin de réaliser : 1. une évaluation de la pertinence de construire une valeur guide de qualité d air intérieur (VGAI) pour le dioxyde de carbone (CO 2 ) selon la méthode proposée par l Anses ; 2. une détermination, sous réserve de faisabilité, de valeur(s) de concentration en CO 2 dans l air intérieur en tant qu indicateur d effets sanitaires, pour différents types de locaux : logements, hébergements collectifs comme les centres de vacances, structures d accueil de personnes âgées, et autres établissements recevant du public ; 3. une identification des éventuelles corrélations entre le CO 2 et d autres polluants de l air intérieur en considérant les concentrations et les effets sanitaires des autres polluants. Contexte scientifique Le CO 2 est une molécule endogène produite par la respiration. Sa concentration dans l air intérieur des bâtiments est habituellement comprise entre 350 et 2500 ppm environ. Elle est liée à l occupation humaine et au renouvellement d air. La concentration en CO 2 dans l air intérieur est l'un des critères qui fondent la réglementation en matière d'aération des locaux. Le titre III des Règlements sanitaires départementaux (RSD) fixe ainsi, pour les bâtiments non résidentiels, un seuil en CO 2 de 1000 ppm dans des conditions normales d occupation, avec une tolérance à 1300 ppm dans les locaux où il est interdit de fumer, sans fondement sanitaire explicite de ces deux valeurs. Le décret du 5 janvier 2012 relatif à l évaluation des moyens d aération et à la mesure des polluants réalisées au titre de la surveillance de la qualité de l air intérieur de certains établissements recevant du public, prévoit le calcul d un indice de confinement à partir d une mesure en continu de la concentration de CO 2 dans l air (indice ICONE). Plus généralement, la concentration en CO 2 est, avec le taux d'humidité, l'un des paramètres des modélisations qui ont conduit à définir les valeurs de débits de ventilation ou de dimensionnement réglementaires, tant pour les logements 1 que pour les bâtiments non résidentiels 2. Dans le cadre d une mise à jour de cette réglementation, la DGPR et la DGS ont saisi l agence afin de disposer de valeurs de concentration en CO 2 dans l air intérieur associées à des effets sanitaires, tenant compte des publications les plus récentes sur ce sujet. 1 Arrêtés du 14 novembre 1958, du 22 octobre 1969 et du 24 mars Règlements Sanitaires Départementaux Titre III page 8 / 282 Juin 2013

20 Organisation de l expertise L Anses a confié au comité d experts spécialisé (CES) «Évaluation des risques liés aux milieux aériens» l instruction de cette saisine. Les travaux d expertise ont été réalisés par quatre experts rapporteurs et l Anses. Ils ont été soumis régulièrement au CES tant sur les aspects méthodologiques que scientifiques. Le rapport final tient compte des observations et éléments complémentaires transmis par les membres du CES. Ces travaux sont ainsi issus d un collectif d experts aux compétences complémentaires. La saisine a également été présentée au CES «Évaluation des risques liés aux substances chimiques» le 19 janvier 2012 et au groupe de travail «Valeurs guides de qualité d air intérieur» le 20 septembre 2012, le 5 mars et le 16 avril L expertise est réalisée dans le respect de la norme NF X «qualité en expertise» avec pour objectif de respecter les points suivants : compétence, indépendance, transparence, traçabilité. Description de la méthode 1. Afin d évaluer la pertinence de construire une valeur guide de qualité d air intérieur pour le CO 2 (VGAI) selon la méthode proposée par l Anses (Anses, 2011), une synthèse des effets sanitaires intrinsèques du CO 2, en particulier aux faibles concentrations d exposition, a été réalisée. 2. Afin de déterminer des valeurs de concentration en CO 2 en tant qu indicateur de confinement, dans l air intérieur pour différents types de locaux, une analyse des études épidémiologiques investiguant la relation entre concentrations de CO 2 et effets sur la santé, sur la performance et sur la perception de confort, a été réalisée. Ces effets sont donc à relier aux nuisances induites par le niveau de confinement, et non intrinsèquement au CO Les relations entre les concentrations de CO 2 et d autres polluants de l air intérieur ont été recherchées à partir de campagnes de mesures françaises dans les logements, les écoles, les crèches, et les bureaux Enfin, les concentrations de CO 2 issues des études épidémiologiques et toxicologiques (étapes 1. et 2.) ont été mises en perspective avec celles utilisées par la norme NF EN pour le classement de la qualité de l air intérieur, et avec celles utilisées comme valeurs limites d exposition professionnelle (VLEP). Résultats et conclusions de l expertise collective Le comité d experts spécialisé «Évaluation des risques liés aux milieux aériens» a adopté les travaux d expertise collective ainsi que ses conclusions et recommandations lors de sa séance du 25 juin 2013 et a fait part de cette adoption à la direction générale de l Anses. 3 Quatre campagnes menées respectivement : - dans 567 logements (campagne nationale de l OQAI ; Kirchner et al., 2007), - dans 310 crèches, écoles maternelles et élémentaires avec 896 salles instrumentées entre septembre 2009 et décembre 2011 (MEDDTL, 2012 ; Michelot et al., 2011), - dans 17 écoles maternelles et élémentaires de Clermont-Ferrand avec 51 salles de classes instrumentées en 2010 (campagne pilote de l OQAI, Derbez et Dassonville, 2011), - dans 9 immeubles de bureaux en France par le CSTB avec 36 points de mesures distincts. 4 Norme NF EN «Exigences de performances pour les systèmes de ventilation et de conditionnement d air» s appliquant aux bâtiments non résidentiels sujets à occupation humaine, non industriels et non-fumeurs. page 9 / 282 Juin 2013

21 1. Evaluation de la pertinence de construire une valeur guide de qualité d air intérieur pour le CO 2 selon la méthode proposée par l Anses Il n apparaît pas pertinent de construire une VGAI pour le CO 2 fondée sur ses effets propres selon la méthode proposée par l Anses. En effet, plusieurs études rapportent des concentrations associées à des effets sanitaires intrinsèques du CO 2 (seuil à environ ppm correspondant à l apparition d une acidose respiratoire, premier effet critique du CO 2 ). Ces concentrations seuil sont supérieures aux valeurs limites réglementaire et/ou normative de qualité du renouvellement d air en France et au niveau international qui varient usuellement entre 1000 et 1500 ppm de CO 2. Par ailleurs, ces concentrations associées à des effets intrinsèques du CO 2 sont supérieures aux concentrations de CO 2 en tant qu indicateur de confinement pour lesquelles des effets sont associés et à relier aux nuisances induites par le confinement. 2. Détermination de valeurs de concentration en CO 2 en tant qu indicateur du confinement, dans l air intérieur pour différents types de locaux, à partir d une analyse des études épidémiologiques investiguant la relation entre concentration de CO 2 et des effets sur la santé, la performance et la perception de confort L analyse montre que des effets sur la santé, la perception de confort ou la performance sont observés pour des augmentations de concentration dans l air intérieur de 100 ppm de CO 2 pris en tant qu indicateur du confinement d air. Ces effets sont imputables aux nuisances induites par le confinement. Il convient de préciser que : les études analysées comparent le plus souvent les effets pour seulement deux niveaux de CO 2, et/ou décrivent la relation concentration de CO 2 (variable continue)-effet mais en faisant l hypothèse d une relation linéaire a priori. Elles ne modélisent donc pas la forme de la relation dose-réponse qui permettrait de détecter un éventuel seuil ; il n existe pas d étude épidémiologique représentative du parc français des logements, écoles, crèches ou bureaux, visant à investiguer la relation entre concentration de CO 2 et des effets sur la santé, la performance ou la perception de confort. Les études concernent des parcs de bâtiments existants présentant des caractéristiques typologiques potentiellement très différentes. Leurs résultats doivent donc être considérés avec précaution dans le cadre d une transposition à des bâtiments appliquant les récentes réglementations thermiques françaises RT 2005 et En conséquence, les données actuelles ne permettent pas d établir une concentration seuil de CO 2 en air intérieur protégeant de ces effets. 3. Recherche des relations entre les concentrations de CO 2 et d autres polluants de l air intérieur à partir de campagnes de mesures françaises dans les logements, les écoles et crèches, et les bureaux L analyse montre que la mesure du CO 2 ne peut être considérée seule comme un indicateur de pollution chimique de l air intérieur. La mesure du CO 2 ne peut donc être définie comme un outil unique de contrôle de la qualité sanitaire de l air intérieur. L évolution des concentrations de CO 2 et des polluants en air intérieur dépend notamment du renouvellement d air. A partir des données de mesure disponibles, il existe des corrélations positives significatives entre le CO 2 et certains polluants, en particulier le formaldéhyde, l acétaldéhyde, l acroléine (dans les logements, pas dans les bureaux) et les particules (fractions PM 2,5 et PM 10, données disponibles pour la campagne nationale logement et la campagne pilote école). Ces corrélations sont faibles cependant. A l inverse la corrélation est très faible ou nulle pour le benzène et le 1,4-dichlorobenzène (mesuré uniquement dans le cadre de la campagne nationale logements). page 10 / 282 Juin 2013

22 Expertise collective : synthèse et conclusions Saisine «2012-SA-0093» Plus la concentration moyenne de CO 2 est élevée, plus la proportion de situations où un polluant dépasse une valeur cible sanitaire (VGAI, VTR ou valeur guide OMS selon le polluant) augmente. Toutefois, le CO 2 ne permet pas de détecter avec suffisamment de fiabilité les dépassements de ces valeurs cibles, et la probabilité de dépasser une valeur cible n est pas nulle dans les situations où la concentration de CO 2 est la plus réduite. Par ailleurs, des limites inhérentes aux données disponibles ont été identifiées, notamment le faible nombre de polluants étudiés et l impossibilité de discriminer les périodes d occupation et d inoccupation des locaux pour les concentrations des polluants cibles autres que les PM 2.5 et PM Mise en perspective L analyse des études épidémiologiques et toxicologiques disponibles a conduit à identifier plusieurs éléments intéressants, même si ceux-ci ne sont pas suffisants pour définir des seuils garantissant une protection contre des effets sur la santé, la perception de confort ou la performance. Concernant les effets à relier aux nuisances induites par le confinement, et non les effets intrinsèques du CO 2, il est ainsi observé que : dans les écoles, une augmentation de la fréquence de symptômes de l asthme chez l enfant peut être associée à des concentrations de CO 2 supérieures à 1000 ppm en moyenne sur une journée d école, d après une étude multicentrique européenne (Simoni et al., 2010) jugée de bonne qualité et la plus pertinente au regard de la situation des écoles en France. Cette valeur de 1000 ppm a été retenue a priori par les auteurs lors de la formation de classes de concentration et ne résulte pas spécifiquement de la recherche d un seuil sans effet ; dans les bureaux, une augmentation de la fréquence de symptômes du syndrome des bâtiments malsains (ou SBS) peut être associée à des concentrations de CO 2 supérieures à 850 ppm en moyenne sur une journée de travail, d après l étude américaine BASE (Erdmann et Apte, 2004) jugée de bonne qualité et la plus pertinente dans ce contexte. Cette étude transversale sur un échantillon représentatif d immeubles aux Etats-Unis et dont les résultats sont corroborés par ceux d une étude expérimentale (Wargocki et al., 2000) a montré des relations concentration-risque significatives. Le seul Odd-Ratio significatif était celui comparant le dernier décile (>844 ppm) au premier décile (<410 ppm). Une des réserves est que les immeubles sont tous (sauf un) équipés d une ventilation avec air conditionné, à la différence du parc français de bâtiments de bureaux. Concernant les effets intrinsèques du CO 2, il est observé que : l apparition d une acidose respiratoire, premier effet critique du CO 2, peut être admise à partir d un niveau d exposition de 1% (10000 ppm) pendant au moins 30 minutes chez un adulte en bonne santé avec une charge physique modérée ; une récente étude expérimentale sur 22 sujets humains adultes suggère un effet propre du CO 2 sur la performance psychomotrice (prise de décision, résolution de problèmes) à partir de 1000 ppm (Satish et al., 2012), cette étude n étant pas suffisante pour élaborer une VGAI en l absence de convergence avec d autres études et de consensus international sur la nature des effets et le mode d action associé (Anses, 2011). page 11 / 282 Juin 2013

23 A titre indicatif, le tableau suivant propose une mise en perspective des concentrations de CO 2 utilisées par la norme NF EN pour le classement de la qualité de l air intérieur avec celles issues des études épidémiologiques ou toxicologiques. Les valeurs limites d exposition professionnelle (VLEP) sont également présentées dans le tableau. En France, une valeur limite réglementaire indicative d exposition moyenne sur 8 heures (VLEP 8 heures) de 5000 ppm a été fixée pour le CO 2 par l arrêté du 30 juin 2004 modifié, et il n existe pas de valeur limite court terme. Des VLEP existent dans 19 autres pays (Gestis, 2013) et sont toutes égales à 5000 ppm en moyenne sur 8 heures. Les valeurs limites court terme se situent entre et ppm. page 12 / 282 Juin 2013

24 Concentrations de CO 2 dans l air intérieur Mise en perspective à titre indicatif de : valeurs de classement de la qualité de l air intérieur, valeurs associées à des effets sur la santé dans la littérature scientifique, et valeurs limites d exposition professionnelle Différentiel de concentrations de CO 2 de l air intérieur et de l air extérieur utilisé pour le classement de la qualité de l air intérieur selon la norme NF EN d [CO 2 ] 400 ppm Qualité de l air intérieur excellente Mise en perspectives avec : les concentrations de CO 2 ou différentiels de concentrations de CO 2 entre l air intérieur et l air extérieur issues des études épidémiologiques ou toxicologiques les valeurs limites d exposition professionnelle (VLEP) d [CO 2 ] entre 400 et 600 ppm Qualité de l air intérieur moyenne d [CO 2 ] entre 600 et 1000 ppm Qualité de l air intérieur modérée d [CO 2 ] > 1000 ppm Qualité de l air intérieur basse [CO 2 ] 850 ppm ou d [CO 2 ] 450 ppm Plage correspondant en moyenne sur une journée de travail à une augmentation de symptômes du SBS dans des bureaux [CO 2 ] 1000 ppm ou d [CO 2 ] 600 ppm* Plage correspondant à : - une augmentation de symptômes de l asthme chez l enfant, en moyenne sur une journée d école - une altération suspectée de la performance psychomotrice due au CO 2 seul chez l adulte, en moyenne sur quelques heures (une seule étude) [CO 2 ] égale à 5000 ppm Concentration moyenne sur 8 heures (VLEP 8h) utilisée comme valeur limite d exposition professionnelle en France et à l étranger [CO 2 ] égale à ppm Concentration correspondant sur au moins 30 minutes à l apparition d acidose respiratoire due au CO 2 seul (un des premiers effets critiques) chez l adulte sain avec une charge physique modérée *Différentiel entre CO 2 de l air intérieur et de l air extérieur calculé à partir d un niveau intérieur 1000 ppm et d un niveau extérieur pris par défaut de 400 ppm [CO 2 ] comprise entre et ppm Intervalle des concentrations court terme (VLCT ou VLE) utilisées comme valeurs limites d exposition professionnelle à l étranger (aucune valeur pour la France) page 13 / 282 Juin 2013

25 Recommandations En appui à la gestion : Le CES rappelle que le CO 2 peut être utilisé comme un indicateur du confinement de l air. Il recommande de s appuyer sur la norme NF EN ISO pour la stratégie d échantillonnage du CO 2 dans les environnements intérieurs. Le CES recommande de ne pas élaborer de VGAI pour le CO 2, que ce soit pour ses effets propres ou pour les effets du confinement sur la santé. Il insiste sur le fait que la seule mesure du CO 2 ne peut être considérée comme un indicateur de qualité sanitaire de l air intérieur au vu des résultats de ces travaux qui montrent que : o les données épidémiologiques disponibles ne permettent pas de construire de valeur seuil du CO 2 protégeant des effets du confinement sur la santé, sur la perception de confort ou sur la performance, o la probabilité de dépassement de valeurs cibles sanitaires (VGAI, VTR ou VG OMS ) pour les polluants chimiques de l air intérieur n est pas nulle même pour des concentrations de CO 2 réduites. Compte tenu des éléments ci-dessus, le CES recommande de réduire à la source les émissions de polluants dans l air intérieur, en complément de l amélioration de la ventilation. Le CES recommande d évaluer la pertinence de réviser la valeur limite d exposition professionnelle VLEP 8 heures du CO 2, et notamment la pertinence d élaborer une VLEP court terme. En termes de recherche, le CES recommande d améliorer les connaissances concernant les éventuels effets propres au CO 2 : sur la performance psychomotrice (prise de décision, résolution de problèmes) aux faibles doses incluant des concentrations d exposition inférieures ou égales à 1000 ppm, par exemple en répliquant l étude de Satish et al. (2012) et en documentant le mécanisme d action ; sur la santé des populations plus sensibles ou plus exposées telles que les enfants, les femmes enceintes et les personnes présentant des affections pulmonaires ou cardiaques. Date de validation de la synthèse par le comité d experts spécialisé : 25 juin Norme ISO :2012 Air intérieur -- Partie 26: Stratégie d'échantillonnage du dioxyde de carbone (CO 2 ) page 14 / 282 Juin 2013