Pollution de l'air extérieur - Présentations MSN 6115 - 2024 PDF

Stéphane Buteau, PhD ([email protected]) Professeur adjoint, DSEST-ESPUM, Université de Montréal Chercheur associé, INSPQ MSN 6115, 14 mars 2024 1. Qu'est-ce que la pollution de l’air extérieur ? 2. Effets de la pollution de l’air sur la santé 3. Impacts de la pollution de l’air sur la sa...

Stéphane Buteau, PhD ([email protected]) Professeur adjoint, DSEST-ESPUM, Université de Montréal Chercheur associé, INSPQ MSN 6115, 14 mars 2024 1. Qu'est-ce que la pollution de l’air extérieur ? 2. Effets de la pollution de l’air sur la santé 3. Impacts de la pollution de l’air sur la santé publique 4. Surveillance de la qualité de l’air et interventions 2 1. Connaitre les principaux polluants atmosphériques et leurs sources; 2. Décrire les effets et impacts sur la santé de la pollution de l’air; 3. Nommer les principaux devis épidémiologiques utilisés pour étudier les effets de la pollution de l’air 4. Expliquer des outils/interventions pour améliorer la qualité de l’air et réduire ses impacts sur la santé publique. 3 - Principaux polluants et leurs sources d'émission - Niveaux ambiants de polluants atmosphériques 4 5 6 7 Les polluants primaires sont émis directement dans l’atmosphère par une source. Les polluants secondaires se forment à partir des polluants déjà présents. Polluants primaires Polluants secondaires 8 On caractérise les particules selon leur grosseur, et non selon leur composition; Plus elles sont petites, plus elles pénètrent profondément dans l’arbre respiratoire. 9 Proviennent essentiellement de la combustion Composition qui varie spatialement selon les sources Composées de sulfates, nitrates, carbone (élémentaire et organique), métaux, etc. Elles restent en suspension pendant des jours ou des semaines et peuvent voyager sur des milliers de km Elles sont présentes toute l’année et pénètrent dans les bâtiments Figure. Répartition des émissions de particules fines au Québec, 2008. Source: http://www.environnement.gouv.qc.ca/air/inventaire/rapport2008.pdf 10 Généré par la combustion de combustibles fossiles ou matière première contenant du soufre ou au cours de certains procédés industriels, tels l’extraction de métaux Réagit dans l’atmosphère pour former des contaminants tels que le trioxyde de soufre, l’acide sulfurique et les sulfates particulaires Phénomène de pluies acides Contribue aussi à la formation de PM2,5 (et de smog) Figure. Répartition des émissions de SO2 au Québec, 2008. Source: http://www.environnement.gouv.qc.ca/air/inventaire/rapport2008.pdf 11 NOx = NO et NO2 Se forment principalement pendant le brûlage de combustibles fossiles Le secteur du transport est la principale source de ce gaz irritant et toxique NO2 peut se combiner à des molécules d’eau pour former des composés comme l’acide nitrique et l’acide nitreux qui contribuent au smog Figure. Répartition des émissions de NOx au Québec, 2008. Source: http://www.environnement.gouv.qc.ca/air/inventaire/rapport2008.pdf 12 13 Source: https://ccme.ca/fr/qualite-de-lair#slide-5 14 Les émissions sont des quantités rejetées (ex.: tonnes, g/sec) dans l’air à partir d’une source Les concentrations sont des quantités dans un volume d’air déterminé (ex.: µg/m3 ou ppb) Pour une même émission, l’exposition des populations locales (ou concentration ambiante d'un polluant) va varier selon: Le bruit de fond1, Facteurs influençant la dispersion (ex.: vent, pluie, topographie, environnement bâti) Facteurs influençant le devenir environnemental des polluants dans l'atmosphère (ex.: présence d'autres polluants, température, rayonnement solaire) 1 Le bruit de fond (ou teneur de fond) correspond à la concentration déjà présente dans l’atmosphère. Cette concentration peut varier d’un endroit à l’autre à cause de l’influence des autres sources (naturelles ou anthropiques). 15 Contribution aux émissions Contribution aux concentrations ambiantes Source: http://www.bv.transports.gouv.qc.ca/mono/1022480.pdf 16 Polluant secondaire: Il se forme par réaction photochimique, sous l’effet du rayonnement solaire, en présence d'oxydes d’azote (NOx), de composés organiques volatils (COV) et autres précurseurs. Figure: Cycle de formation (et destruction) de l'O3 L’O3 est très réactif; il ne pénètre pas à l’intérieur des bâtiments. L’O3 et les PM2,5 sont les principaux constituants du SMOG Réaction photo-chimique (simplifiée) de formation de l’ozone: NO2 + O2 (+ UV du soleil + chaleur) --> NO + O3 Destruction de l’ozone: NO + O3 --> NO2 + O2 17 Les concentrations de NO2 sont plus importants dans les centres urbains Les concentrations d’O3 sont plus importantes dans les banlieues Dioxyde d'azote (NO2) - Montréal Ozone (O3) - Montréal 18 Source: Deville Cavellin, 2016. Environ. Sci. Technol. 2016, 50, 313−320 Variation journalière Variation saisonnière 80.0 70.0 70.0 60.0 Concentration (ug/m3) Concentration (ug/m3) 60.0 50.0 40.0 30.0 20.0 50.0 40.0 30.0 20.0 10.0 10.0 0.0 0.0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 1 Heure L’ensoleillement permet la conversion du NO émis à l’heure de pointe du matin en NO2 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Mois Concentrations plus élevées au printemps et en été 19 Les polluants favorisant le smog peuvent être d’origine transfrontalière ou locale; Les vents amènent des polluants précurseurs et de l’ozone depuis le sud de l’Ontario et le centre des États-Unis. 20 21 Moyenne journalière pondérée de PM2.5 au niveau des divisions de recensement du Canada , 2015-2018 Health Effects Institute. 2020. State of Global Air 2020. Special Report. Boston, MA:Health Effects Institute Source: Santé Canada, 2021 22 Source: NASA, https://www.nasa.gov 23 Source: Brauer, M., et al., 2016. Environ Sci Technol. 50, 79-88. 24 25 26 A) A) Concentration de polluants en fonction de la proximité aux routes (Figure tirée de Karner et al., 2010) B) B) Concentration de polluants en fonction de la proximité d'une autoroute, à Toronto (Figure tirée de Beckerman et al., 2008) C) C) Concentration de carbone noir en fonction de la proximité aux autoroutes et de la proportion de véhicules diesel (Figure tirée de Zhu et al., 2002) 27 - Effets de l’exposition à court terme et à long terme - Principaux devis épidémiologiques 28 Vallée de la Meuse (Belgique) : 1-5 déc 1930 Sources: fonderie de zinc, usine d'acide sulfurique, 60 décès et quelques milliers de malades Donora, Pennsylvanie (USA) : 26-31 oct 1948 Sources: usines d’acier et d’acide, fonderie de zinc 20 décès et >7000 hospitalisations pour 12 000 habitants Le Grand smog de Londres (UK) : 5-9 déc 1952 12 000 décès et 100 000 personnes malades British Clean Air Act (1956): Oblige les industries à se convertir à des combustibles et technologies « plus propre ». Résulte en une amélioration marquée de la qualité de l’air ambiant 29 Est-ce que l’augmentation de la pollution de l’air en un jour donné est associée à une augmentation du nombre de décès ou de personnes malades (hospitalisations) le jour même ou dans les jours qui suivent ? : Séries chronologiques 30 Variation journalière Variation hebdomadaire L’excès de mortalité a perduré durant plusieurs semaines après la fin du smog. 31 L’ajustement adéquat pour les tendances long-terme est crucial Les facteurs de confusion sont ceux pouvant varier d’un jour à l’autre ex.: température, humidité relative, jour de la semaine Source: Bhaskaran et al., 2013. Int J Epidemiol, 42(4): 1187–1195. 32 Une augmentation de la morbidité respiratoire et cardiovasculaire Exacerbation des symptômes respiratoires et cardiovasculaires Arrêt cardiaque, infarctus du myocarde, etc.  Hospitalisations et visites à l’urgence, le jour même lors des jours suivants Une augmentation de la mortalité, particulièrement pour causes cardiovasculaires et respiratoires. 33 34 ❖Pas de présence de seuil d’innocuité ❖Chaque augmentation de la concentration de PM2.5 se traduit par une augmentation du risque, et ce même sous les normes ❖La pente est plus abrupte aux faibles concentrations ; Pour une même augmentation de PM2.5, le risque est plus important aux faibles concentrations N Engl J Med 2019; 381:2072-2075. DOI: 10.1056/NEJMc1913285 35 Enfants Personnes souffrant de maladies chroniques, telles que: Insuffisance cardiaque congestive Maladie pulmonaire obstructive chronique Diabètes Personnes âgées Femmes enceintes Personnes fournissant un effort intense ex.: travailleurs, personnes pratiquant une activité physique intense 36 Est-ce que le risque de mourir ou de développer une maladie chronique augmente avec l’exposition à long terme (sur plusieurs années) à la pollution de l'air ? : étude de cohorte (rétrospective) Groupe(s) d’individus suivis dans le temps pour voir s'il y a un lien entre la survenue de l'effet de santé et l'exposition à la pollution de l'air. 37 USA Harvard Six Cities Study Au départ : 8 000 adultes de six villes américaines suivis durant 14 à 16 ans American Cancer Society Study 500 000 résidents d'environ 150 villes américaines, 1982-1989 Europe ESCAPE (European Study of Cohorts for Air Pollution Effects) Volet effets périnataux: 14 cohortes de 12 pays impliquant 74 000 femmes ayant accouché entre 1994-2011. ELASPE (Effects of Low-Level Air Pollution: A Study in Europe) 7 cohortes administratives européennes (> 35M de sujets), avec données individuelles détaillées (~380 000 sujets) Canada CANCHEC (The Canadian Census Health and Environment Cohorts) Québec SISMACQ (Système intégré des maladies chroniques du Québec) 38 Tableau: Risque de mortalité associé à l’exposition à long terme à la pollution de l’air Cause de mortalité non-accidentelle PM2.5 (par 5 ug/m3) NO2 (par 8.1 ppb) O3 (par 9.5 ppb) Toutes causes 4% 5% 3% Cardiovasculaire 3% 4% 4% Maladie coronarienne 9% 6% 9% Diabètes 15% 4% 16% Cancer du Poumon 3% 7% 1% Abréviations: ppb, partie par milliard; ug/m3, microgramme par mètre cube. Source: Crouse et al., 2015. EHP 123 (11): 1180-6. 39 Aussi classé cancérogène avéré ou possible par le CIRC: Échappements des moteurs diesel La combustion de biomasse Métaux lourds (ex., arsenic, cadmium) Dioxines Benzène La pollution de l’air extérieur (le mélange), ainsi que les particules, ont été classés comme cancérogènes pour l’humain (poumons) par le CIRC en 2013. 40 Aussi associée au développement de maladies chroniques: Cardiovasculaires arythmie, athérosclérose, hypertension Respiratoires asthme, bronchite chronique, maladie pulmonaire obstructive chronique Des preuves s’accumulent pour plusieurs autres effets: Troubles cognitifs, démence et maladie d'Alzheimer Diabète Différents types de cancer (sein, prostate, leucémie, cerveau, etc.) Effets périnataux (petit poids, naissance prématurée, etc.) 41 42 43 44 Les principaux mécanismes sont: 1. L’inflammation et/ou stress oxydant 2. Altération de la fonction cardiaque autonome 3. Actions directes sur le système vasculaire et les cellules sanguines L’exposition répétée augmenterait le risque d’événements aigus (ex., infarctus et AVC) et contribueraient au développement de maladies chroniques à long terme. (Figure tirée de: Pope & Dockery, 2006. J. Air & Waste Manage. Assoc. 56: 709-742.) 45 Nécessaire à la compréhension des mécanismes d'action entraînant la mortalité et les maladies pulmonaires et cardiaques, et pour supporter la causalité des associations épidémiologiques. Par exemple, l'augmentation du blocage artériel chez les souris exposées aux PM2.5 supporte le lien avec l'athérosclérose trouvé dans une étude des sujets humains (Kunzli et al., 2005). 46 État des connaissances sur la causalité des effets des principaux polluants de l’air ambiant Effets reconnus et possibles de la pollution de l’air sur la santé Figure et tableau tirés de : DOI: https://doi.org/10.4414/bms.2019.17603 47 48 https://www.who.int/fr/emergencies/ten-threats-to-global-health-in-2019 La pollution de l’air extérieur aurait contribuée à 4,5 millions de décès dans le monde en 2019 https://www.stateofglobalair.org/ 49 Source: State of Global Air. https://www.stateofglobalair.org/health/pm 50 La pollution de l’air extérieur aurait contribué à ~8% de la mortalité mondiale Les % les plus élevés sont observés dans des pays “défavorisés” 51 52 DALYs = Disability Adjusted Life Years. Corresponds à la somme des années de vie perdues à cause de la mortalité prématurée et les années de vie “productive” perdues à cause d'handicaps. https://www.who.int/phe/publications/air-pollution-global-assessment/en/ 53 Fardeau de la maladie (années de vie perdues) des facteurs de risque modifiables, Canada, 2019 54 Réseau de surveillance Indices ‘grand public’ sur la qualité de l’air Normes, critères, valeurs guides, règlements Interventions à différentes échelles 55 https://www.environnement.gouv.qc.ca/air/reseau-surveillance/Carte.asp 56 À Québec: http://www.environnement.gouv.qc.ca/air/reseau-surveillance/Carte.asp À Montréal: http://ville.montreal.qc.ca/pls/portal/docs/page/enviro_fr/media/documents/vdm_bilanr sqa_2018_vf.pdf 57 Au Québec : L'Indice de Qualité de l'Air (IQA) Considère séparément 5 polluants: O3, PM2,5, SO2, NO2, CO Ailleurs au Canada: La Cote Air Santé (CAS) Considère simultanément 3 polluants: O3, NO2, PM2,5/PM10. L'IQA prend la valeur du polluant présentant la plus forte valeur Basée sur les risques à la santé Qualité de l'air définie selon 3 catégories : ▪ Bonne : IQA ≤ 25 ▪ Acceptable : IQA entre 26 et 50 ▪ Mauvaise : IQA ≥ 51 Message "santé" accompagne les différentes catégories de risque Échelle de 1 à 10+ 58 Un sous-indice est calculé pour chacun des polluants d’après l’équation suivante : Sous-indice = (concentration ambiante / valeur de référence) x 50 L’IQA prendra la valeur du sous-indice le plus élevé. 59 60 61 ▪ ▪ ▪ ▪ ▪ Produit par Environnement et Changement climatique Canada Fournit des prévisions concernant la qualité de l’air. La méthode de calcul est basée sur celle de l’IQA, mais considérant l’O3 et les PM2.5 seulement. Si la qualité de l’air prévue (anticipées) ou observée (mesurées) est mauvaise, un avertissement de smog est émis. Les avertissements sont accompagnés de recommandations “santé” et “environnementale”. 62 Recommandations « environnementales » : Prendre le transport en commun Éviter l’utilisation de foyers au bois Recommandations « santé » : Diminuer les activités extérieures et l’intensité des efforts physiques Réguler ou gérer sa prise de médicaments 63 Système de prévision de la qualité de l’air incorporant les émissions découlant des feux de forêt Fournit des projections sur 72 heures des niveaux de PM2.5 au sol 2 projections par jour : prévision du matin et du soir. https://meteo.gc.ca/firework/index_f. html 64 En 2019, 99 % de la population mondiale vivaient dans des endroits où les seuils préconisés dans les lignes directrices de l’OMS relatives à la qualité de l’air n’étaient pas respectés. Source : Health Effects Institute. 2022. How Does Your Air Measure Up Against the WHO Air Quality Guidelines? A State of Global Air Special Analysis. Boston, MA: Health Effects Institute. https://www.stateofglobalair.org/sites/default/files/documents/2022-03/soga-special-analysis_0.pdf 65 Vise à « protéger » la qualité de l’air et la santé: Normes de qualité de l’air ambiant pour plus de 80 contaminants ; Normes d’émissions (valeurs limites d’émission de contaminants à l’atmosphère et autres exigences). Le RAA concerne l’ensemble des sources fixes d’émissions issues des activités industrielles, commerciales et institutionnelles. Ne s'applique pas aux sources d’émissions résidentielles, aux sources mobiles, et à l’île de Montréal qui dispose de son propre règlement (Règlement 90 de la CMM). 66 Règlement sur la déclaration obligatoire de certaines émissions de contaminants dans l'atmosphère Règlement sur les appareils de chauffage au bois (RACB) (www.environnement.gouv.qc.ca/air/chaufbois/index.htm) Programme d’inspection et d’entretien des véhicules automobiles lourds (PIEVAL) (http://www.environnement.gouv.qc.ca/air/pieval/index.htm) Loi et règlements véhicules zéro émission (VZE) (https://www.environnement.gouv.qc.ca/changementsclimatiques/vze/index.htm) Le Programme de réduction des rejets industriels (PRRI) (www.environnement.gouv.qc.ca/programmes/prri/index.htm) Marché du carbone 67 - Différentes sources/secteurs d’activité - Différentes échelles 68 Station Henri-VI, Québec 69 https://www.quebec.ca/agriculture-environnement-et-ressources-naturelles/covid-19-environnement/impact-qualite-air-quebec-covid-19 " Reducing exposure to a hazard that is deeply integrated within modern society is difficult and must be addressed with diverse, coordinated policies " 70 Transport Prioriser le transport collectif et actif ; réduire l’auto solo. Favoriser l’achat local pour diminuer le transport de marchandises Mettre en œuvre des normes plus strictes en matière d'émissions et d'efficacité des véhicules Transition vers des véhicules lourds plus propres Poires récoltées en Argentine, mises en pot en Thaïlande et vendues aux États-Unis. Aménagement urbain Aménager les villes/quartiers de façon à diminuer la dépendance à l'automobile et réduire l’exposition aux sources Créer des espaces verts et des infrastructures pour le transport actif sécuritaire et attrayant Investir et bien planifier les infrastructures de transport en commun 71 Industriel Adopter des technologies propres qui réduisent les émissions des industries Récupérer et utiliser le gaz libéré lors de la production de combustibles fossiles Énergie Augmenter l'utilisation de combustibles à faibles émissions et de sources d'énergie renouvelables sans combustion (comme le solaire, l'éolien ou l'hydroélectricité) Réduire l’utilisation des appareils de chauffage au bois Agriculture Réduire le brûlage des champs agricoles (pays en développement) Promouvoir une alimentation saine, pauvre en viande rouge et transformée et riche en aliments à base de plantes Améliorer la gestion des déchets agricoles, notamment en captant le méthane émis 72 Logement Remplacer l’usage de combustibles solides à domicile Cesser d’utiliser le kérosène comme source d’énergie à domicile Améliorer l'efficacité énergétique des maisons et des bâtiments commerciaux grâce à l'isolation et aux principes de conception passive tels que la ventilation naturelle et l'éclairage Gestion des déchets Promouvoir la réduction des déchets, le tri des déchets, le recyclage et la réutilisation ou le traitement des déchets Améliorer les méthodes de gestion des déchets biologiques, telles que la digestion anaérobie des déchets en vue de produire du biogaz comme alternative à l'incinération à ciel ouvert Utiliser de technologies de combustion comportant des contrôles stricts des émissions 73 Tarif réduit sur le transport en commun lors des alertes smog Stationnements incitatifs / vélo-station Transport en commun gratuit aux étudiants et citoyens (ex., Ville de Sainte-Julie) Règlement municipal concernant l’efficacité et l’utilisation des appareils de chauffage au bois Subvention gouvernementale pour l’achat de véhicules électriques 74 "During major pollution episodes, reducing exposure is often recommended to reduce the risk of acute harm ; however, the greatest health benefit is likely to be achieved with daily reductions in the risk of chronic harm." "While the problem of air pollution is increasingly being recognized and tackled by both governments and civil society, the action is too slow, […]. Most countries suffer from sustained unhealthy levels of air pollutants and regular acute peaks." "Unintended risks of interventions, such as reducing the benefits of outdoor physical activity or adverse effects of respirators, should be carefully considered." "Consideration of population exposure should be integrated into the planning phase of new facilities, particularly those designed for vulnerable populations (nurseries, schools, care facilities). This can include location, building design, ventilation methods, access routes, exercise areas." https://www.who.int/publications/i/item/9789240000278 75 ❖ La pollution de l’air est un mélange complexe, qui varie dans le temps et l’espace ❖ Au Qc, les principales sources sont le transport, les industries et les poêles à bois ❖ L’exposition à court et à long terme cause des effets néfastes à la santé, et ce mêmes à de faibles concentrations ❖ Les risques individuels sont faibles, mais les impacts populationnels sont substantiels ❖ Il existence des inégalités d’exposition à l’échelle globale mais aussi locale ❖ Les interventions devraient viser la réduction à long terme des émissions et des concentrations ambiantes ❖ Les approches de mitigation devraient être réfléchies de façon plus holistiques pour éviter d’autres impacts sur la santé et l’environnement 76