La qualité de l’air

1. La qualité de l’air Effets globaux, continentaux et locaux Atmosphère urbaine Air intérieur

2. Pourquoi se soucier de la qualité de l’air X 5 10³ 20 000 litres d’air/ jour 2,5 litre d’eau/ jour et 1,4 kg de nourriture/jour Nous sommes un microcosme de notre environnement

3. Les normes de protection pour les radioisotopes Un facteur nx1000

4. Les composés gazeux de l’atmosphère

5. Définition de la qualité de l’air L’air naturel se compose d’azote, d’oxygène, de dioxyde de carbone, de vapeur d’eau et de traces d’une multitude d’autres gaz, ainsi que de particules en suspension (porteurs de microorganismes divers en équilibre compétitif). L’air de qualité contient tous ces éléments à des niveaux acceptables; si les concentrations dépassent ces niveaux ou leurs sont inférieures, la qualité de l’air est réduite

6. ionosphère La structure de l’atmosphère Ionisation causée par les radiations solaires Une structure thermique km 1800 K exosphère 450-500 thermosphère La tendance est au refroidissement avec l’éloignement de la surface 80-100 190 K mésosphère Réchauffement par l’absorption des UV par l’ozone 50-60 270 K stratosphère 8-15 190 K troposphère La surface est réchauffée par les rayons solaires 290 K

7. Les grandes problématiques de la «qualité de l’air»

8. L ’Effet de serre: des effets à l ’échelle biosphérique Les changements climatiques et leurs impacts : sur l ’alimentation, l ’eau et la santé publique sur la conservation des écosystèmes

9. Canada: 730 Mt équivalent CO2 An 2000 autres secteur urbain : ~20% 0,5% de la population 3,3% des émissions de GES Québec: 100 Mt équivalent CO2 An 2000

10. Le transport, 2000 Canada

11. L ’Ozone, deux problèmes: au local, le «smog» urbain de l’ozone troposphérique au global, la raréfaction de l ’ozone stratosphérique Boutard Armel, Uqam

12. Les «Pluies» acides: un impact continental • acidification de l’hydrosphère et action léthale sur les organismes lacustres • action chimique sur les matériaux urbains, Boutard Armel, Uqam

13. Les groupes militants Pressionpolitique Les citoyens: individus et corporatifs Les partenaires sociaux-économiques Les municipalités en première ligne Les régions et MRC planifient la mise en oeuvre Pression administrative Les gouvernements supérieurs édictent lois et réglements environnementaux

14. La troposphère urbaine et la qualité de l’air • une histoire de confort; la climatologie urbaine • des effets sur la santé par: • les ions • les gaz actifs chimiquement • les particules, aérosols et pollen

15. La ville influence la température, le régime des vents et celui des précipitations • Les atteintes au confort et à l’esthétique visuelle • vents (bourrasques), poussières et aérosols émis par les activités anthropiques • modification du régime des pluies et charge de polluants et de contaminants (acidité, attaque des surfaces construites, salissement) • effet «île de chaleur» • smog • conditions particulières propres à la colonisation de la ville par certaines espèces (pigeons- goélands, raton-laveurs, etc..) • le bruit (automobiles, goélands) • odeurs Climatologie urbaine La ville modifie les paramètres de l’air naturel et par conséquent les conditions propres à la santé publique

16. La température Le phénomène d’île de chaleur Dôme d’aérosols par journée sans vent Particulièrement important la nuit

17. Les vents Le vent météorologique: par convention valeur prise à une hauteur standard de 10 m : Vz / V10 = (Z/10) Z (m)  = 0,2  = 0,4 • = 0,22 pour la banlieue • = 0,25 à 0,4 pour la ville, la hauteur de référence est la hauteur des toits plutôt que la valeur de 10 m 10 m V10 Vz

18. La création de tourbillons Les vents L’inconfort des tourbillons de vent

19. L’effet de brise qui favorise la concentration des aérosols au-dessus du centre ville, le «smog» et la pluviosité Effet de l’île de chaleur (T) L’inversion des températures et le blocage des polluants en basse atmosphère par temps calme air plus chaud air froid plus dense Les vents Pour éviter l’accumulation de la pollution orienter les rues dans la direction du vent L’effet de frein sur la masse d’air qui augmente le flot d’air vers le centre ville participe aussi à la concentration d’aérosols et la pluviosité Centre-ville

20. plus froid chaud Les précipitations Plus de précipitations au centre-ville formation de gouttelettes favorisées par les aérosols de l’air urbain air près du sol et des toits, plus chaud et par conséquent plus humide

21. L’importance du design urbain • But • éliminer (réduire) les modifications indésirables dues à l’urbanisation: poussière, nébulosité, diminution de l’insolation, régime des vents qui favorise la convection (ilôt de chaleur) et la concentration des polluants • Aménagements: • zone industrielle dans les quartiers Est à cause des vents dominants (pollution); Quartiers riches à l’Ouest, emplacement et hauteur des édifices, largeur et orientation des rues et des places (vents) • couleurs et matériaux des toits et des parois pour modifier l’albedo (ilôt de chaleur) (les toits de végétation «tout le monde en parle»)

22. New York: une île de chaleur de +3oC Un projet de la NASA propose de végétaliser la ville: «forêts urbaines» et «toits vivants»

23. L’ionisation de l’air petit ion : 0,01  0,03 m, très mobile (E~ KT). Un petit ion neutralisé libère les molécules qui formaient l’ensemble; durée de vie moyenne de 4 à 5 mn dans l’air pur moins de 1 mn dans l’air pollué gros ion~ 0,1 m, beaucoup moins mobile; neutralisé il continue d’exister sous forme de particule neutre; durée de vie moyenne de 15 à 20 mn dans l’air pur, une heure dans l’air pollué Les ions positifs font augmenter le rythme cardiaque, la pression sanguine et l’intensité du métabolisme des sensations désagréables: maux de tête, vertiges de la fatigue ? Les ions négatifs provoquent les effets inverses des sensations de bien-être : effets thérapeutiques, soulagement d’allergies, de la douleur, réduction des odeurs et cicatrisation plus rapide

24. Effets des conditions météorologiques sur le nombre de petits ions dans l’atmosphère nombre de petits ions

25. L’ionisation de l’air • Dans l’air libre variation naturelle du nombre d’ions de 200 à 2200 ions/cm³; • les ions positifs sont légèrement plus nombreux que les ions négatifs; • les petits ions sont plus nombreux dans l’air pur de la campagne et en altitude; • les gros ions sont plus nombreux dans les régions industrialisées. • augmentation des petits ions au début de l’après-midi (et l’été) • toute baisse de température et de l’humidité est précédée ou accompagnée d’une forte baisse de la teneur en ions • concentration moins élevée par temps nuageux que par temps clair, plus élevée lorsqu’il y a du brouillard • Dans les locaux: • la concentration des petits ions diminue de façon significative, suivant le nombre de personnes et la densité de certains polluants comme la fumée de cigarette. Par contre le nombre de gros ions augmente. La récupération prend plusieurs heures. • les systèmes de ventilation et chauffage influencent différemment la grosseur et la charge des ions

26. Les polluants atmosphériques et la santé

27. Les normes de la qualité de l’air Il n’est pas nécessaire que tous les polluants soient mesurés pour claculer l’Indice de qualité de l’air (IQA) La valuer de l’IQA du centre ville de Montréal est affiché sur le panneau lumineux de la station de métro Mc-Gill

28. Indice de la qualité de l’air (IQA) • Supposons que nous mesurions respectivement : • 90 ppb pour l’ozone, • 51 g/m³ pour les particules fines • Et 49 ppb pour le SO2 • Nous obtenons: • Sous-indice O3 = (90ppb/82 ppb) x 50 = 55 • Sous-indice PF = (51 g/m³/ 35g/m³) x 50 = 73 • Sous indice SO2 = (49 ppb/ 200 ppb) x 50 = 12 • L’indice de la qualité de l’air est le plus élevé des sous-indices: • IQA = 73

30. Montréal et la qualité de l’air • Le règlement 90 de la ville de Montréal, par ses normes : • définit les concentrations au sol à ne pas dépasser pour plus de 350 polluants atmosphériques • définit la limite d’opacité permis pour les fumées • limite à 4 mn le fonctionnement du moteur pour la plupart des véhicules en stationnement • interdit les feux à ciel ouvert • prohibe l’émission d’odeurs diffuses • rend obligatoire l’éradication de l’herbe à poux • ………………. • limite les émissions polluantes pour les divers activités commerciales et industrielles • définit des pénalités

31. DANGER 2,5 m 10 100 1000 0,001 0,01 0,1 1 Les particules et aérosols Aérosols atmosphériques impuretés normales dans l’air extérieur brouillard brume pluie Poussières et fumées métallurgiques Fumées de tabac Poussières de ciment Pollens Bactéries Virus et protéines Poussières d’insecticides Spores végétales fumées d’huile 0,3 50 200 Diamètre de divers aérosols (m)

32. 10 100 m 0,001 0,01 0,1 1 Les particules et aérosols:déposition dans le système respiratoire segment nasopharingien Segment trachéo-bronchique segment pulmonaire 2,5 50 0,02 Diamètre de divers aérosols

35. Le chauffage résidentiel au bois une source majeure de pollution atmosphérique dans la grande région de Montréal Sommaire des résultats obtenus de 1 9 9 9 à 2 0 0 2 Comparaison du centre-ville de Montréal à l’arrondissement Rivière-des-Prairies Un sondage mené par la Direction de la santé publique de Montréal-centre en 2000 confirmait que ce quartier résidentiel, situé au nord-est de l'île de Montréal, se retrouvait parmi les secteurs de l'île où il y a un nombre plus élevé de résidences utilisant le bois comme mode de chauffage principal ou d’appoint. Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), les dioxines et les furanes (D/F), les composés organiques volatils (COV), les particules fines (MP2,5) et les métaux font partie des polluants qui ont été mesurés durant le projet.

36. Le chauffage résidentiel au bois • Hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) • Concentration moyenne l’hiver de 74,6 ng/m3. • Niveaux cinq (5) fois supérieure à celle qu'on y mesure l'été et deux (2) fois supérieure à celle du centre-ville • • Niveaux plus élevés le soir et la fin de semaine en hiver • Dioxines et les furanes (d/f) • concentration exprimée sous forme d'équivalent toxique (ET) par rapport au produit le plus toxique du groupe (17 composés dangereux pour la santé humaine). • 1,7 fois plus de d/f (0,049 pg ET/m³) qu’au centre-ville (0,031 pg ET/m³) • 2,5 fois plus l’hiver (0,066 pg ET/m³) qu’en été (0,029 pg ET/m³), culmine en janvier • La valeur moyenne horaire la plus élevée (144 ng/m³) survient en hiver, les soirs de fin de semaine. Cette valeur est 30 % plus élevée que les soirs de semaine en hiver et 10 fois plus élevée que les soirs d’été.

37. Le chauffage résidentiel au bois • Les composés organiques volatils • Mêmes valeurs de COV mais de sources différentes (chauffage au bois versus circulation automobile) • • En soirée, hausse de 60 % par rapport à l’été • • En hiver, valeurs maximales observées vers 21 h la fin de semaine • Les particules fines (MP2,5), les métaux • Hausse de 10 % par rapport au centreville(10,1 µg/m³ versus 9,2 µg/m³) • concentrations 10 % plus élevées qu'en été au quartier résidentiel. • Différence des valeurs horaires (MP2,5), de 18 h à minuit, entre le quartier résidentiel (13,9 µg/m³) et le centre-ville (11,0 µg/m³) s'élève à environ 25 % en hiver. • Tout comme pour les HAP, les teneurs de MP2,5 sont les plus élevées les soirs de fin de semaine en hiver. • Le rapport K/Fe est un indicateur de la combustion du bois • • Hausse de 80 % par rapport au centre-ville

38. La qualité de l’air intérieur Un citadin d’une grande ville passe 70 à 80% de son temps à l’intérieur de locaux hermétiques Un individu perd près de 7 millions de particules de peau à la minute • une histoire de confort • des effets sur la santé par les émissions anthropiques L’ironie: l’habitat sensé protéger l’être humain des intempéries et de la pollution urbaine est la cause de l’impact sur le corps humain des vapeurs toxiques et des aérosols de l’air intérieur, impacts supérieurs à ceux de l’atmosphère urbaine !

39. Les sources de contamination et de stress

40. Les contaminants de l’air intérieur • Vapeurs et gaz: • Les produits chimiques des matériaux de construction, des articles d’ameublement et des produits d’usage domestique : • pesticides pour les plantes domestiques, moustiques, fourmis, souris.. • évacuation de l’air chaud du séchoir à linge dans les locaux (pour bénéficier de la récupération de la chaleur et de l’humidité) si il y a eu lavage avec adoucisseur • peintures ou solvants, mastics et autres pâtes à calfeutrer, colles.. • émissions de revêtement de sol et de rideaux synthétiques • cosmétiques, produits de lessives, nettoyants liquides (chlore, ammoniaque…) et maintenant produits de nettoyage à sec • encaustique pour meubles • essence et propane • vêtements et articles de literie neufs Chaleur et humidité accroissent la quantité de contaminants libérés Une parade :bien ventiler

41. Les contaminants de l’air intérieur • Aérosols : • les métaux lourds ou radioactifs des matériaux de construction et des produits d’usage domestique: • plomb, zinc des peintures • mercure des piles, thermomètres • radioactivité naturelle de certaines roches de remplissage ou de construction (K40, granit, terril d’Oka, etc..), radon (désintégration de l’uranium naturel) qui s’infiltre dans les caves • Et plus encore ! • le bruit • les ondes électromagnétiques • les relations interpersonnelles ?

42. Les contaminants intérieurs et la santé Les personnes qui souffrent de problèmes chroniques tels que l’asthme, une maladie cardiaque ou une déficience du système immunitaire ont tendance à réagir plus fortement

43. Directives de la qualité de l’air intérieur Santé et Bien-être social Canada,1989

45. L’exposition des individus aux radiations nucléaires selon EPA aération

46. L’ionisation de l’air intérieur • Les générateurs d’ions domestiques : • décharge électrique (effet couronne) dans l’air d’une électrode sous haute tension • émission d’un écran métallique sous l’action du rayonnement d’une lampe UV (effet photoélectrique) Danger: production d’ozone Comme les effets des ions de l’air sur la santé ne sont pas clairement établis, Santé canada n’envisage pas de recommander l’ionisation artificielle de l’air intérieur Un renouvellement adéquat de l’air dans les locaux devrait être suffisant

47. Humidité intérieure C’est la quantité de vapeur d’eau dans l’air. À un certain degré d’humidité, la vapeur d’eau est un contaminant. • trop faible, peut produire l’assèchement de la peau ou l’irritation de la gorge et des sinus • trop élevée, c’est la condensation et la formation de moisissures et de champignons sur les murs de la maison, phénomènes qui causent allergies et maladies respiratoires, surtout chez les jeunes et les personnes âgées.

48. Vapeur d’eau réellement contenue dans l’air intérieur HR= ------------------------- Valeur correspondant à la «vapeur saturante» Humidité et sécheresse Taux d’humidité relative (HR) optimal pour le bien être et la santé : de 39 à 55 % Pression de vapeur saturante Pour un local à 23,3 0C La quantité de vapeur d’eau dans l’air libre, en équilibre vapeurliquide, augmente avec la température

49. Processus de convection Processus de conduction Processus de sudation (évaporation) La sensation de confort Un courant d’air accroît l’effet de convection et refroidit la peau Si l’air est très humide le processus de sudation (évaporation) est bloqué 370C Si l’air est très sec (hiver), la peau s’assèche (gerçure) Un bilan des échanges à la surface de la peau pour maintenir à 370C (98,6 0F) l’intérieur du corps (Hypothalamus) Si l’air est très chaud, le processus de conduction est inopérant • Le facteur humidité amplifie l’impact des hautes et basses températures • Comment?

50. -10 0C vent Journée très froide (sèche ou humide) Humidité et sécheresse Journée chaude et humide Les parades 30 0C • créer un mouvement d’air qui accroît l’effet de convection (ventilateur) • déshumidifier l’air ce qui permet le processus de sudation HR 100%, la sueur ruisselle sur la peau (pas d’évaporation car l’air est saturé d’humidité) tout est collant • le plus coûteux, climatiser les locaux (et la voiture!) Les parades • chauffer à 20 - 21 0C et éviter les pertes de chaleur • humidifier pour éviter la sécheresse de la peau et «chauffer» l’air intérieur (c’est la vapeur d’eau qui absorbe les IR)