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Mieux connaître les particules émises lors des activités domestiques

« Si la fumée de tabac a déjà été très étudiée, on ne dispose que de peu d'éléments sur les autres sources de particules liées aux activités domestiques, explique Olivier Ramalho, responsable du projet. Il s'agit de l'une des toutes premières études en France sur le sujet. Elle porte sur la caractérisation des particules émises par différentes sources et la modélisation de leur comportement dans l'espace intérieur. Ce qui permettra plus tard d'étudier, dans le cadre d'autres projets à venir, des scénarios d'exposition à ces particules et leur impact sur les personnes. »

21 sources étudiées

Le projet se déroule en quatre phases. La première porte sur la caractérisation des émissions de 21 sources dans une enceinte expérimentale de 2,5 m³ : un aspirateur, deux encens, deux bougies (blanche et parfumée), un chauffage d'appoint au pétrole, deux sprays désodorisants, un spray insecticide, un spray dépoussiérant, deux imprimantes laser, un programme de nettoyage de four par pyrolyse, ainsi que plusieurs scénarios de cuisson sur plaque électrique (pâtes, steaks hachés avec beurre, avec huile végétale, poisson pané) et deux scénarios de cuisson au four électrique (rôti de porc et filet de saumon).

« Nous n'avons pas recherché l'exhaustivité, commente Olivier Ramalho, mais plutôt un échantillon, des tendances. » Pour chaque source, les particules émises ont été dénombrées et leur composition chimique analysée : teneur en carbone, métaux, hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP)… et étude morphologique au microscope électronique à balayage. Le chauffage d'appoint et la cuisson sont les activités qui émettent le plus de particules (notamment ultrafines : diamètre < 100 nanomètres) et qui présentent ainsi un impact potentiel important sur l'exposition aux particules dans les logements, loin devant la fumée d'une cigarette. La toxicité de ces particules reste peu connue, le risque associé n'est donc aujourd'hui pas déterminé.

Que devient la particule ?

« La deuxième phase, poursuit le responsable, était pilotée par le LEPTAB (voir encadré). Elle consistait à déterminer expérimentalement les vitesses de dépôt des particules selon la nature du revêtement. C'est-à-dire à évaluer le devenir de la particule. Nous avons également mesuré cette vitesse de dépôt en fonction d'une vitesse d'agitation. » Sous l'effet de la gravité, les plus grosses particules vont au sol. Les plus fines, soumises aux forces électrostatiques, vont sur les parois. Ces deux catégories ont une vitesse de dépôt plus grande que les autres, qui restent plus longtemps en suspension dans l'air (particules de diamètre compris entre 100 et 200 nanomètres).

Le dépôt particulaire a ainsi été étudié pour cinq tailles de particules et trois vitesses d'agitation de l'air sur dix revêtements différents : papier peint lisse et rugueux, linoléum lisse et antidérapant, plexiglas, plâtre, bois contreplaqué (deux types) et aggloméré, ainsi que trois types de ciment. Outre la rugosité des surfaces, la nature même des matériaux influence le dépôt particulaire.

Aboutir à une modélisation

« Dans la phase 3, poursuit Olivier Ramalho, nous nous sommes placés en situation réelle. Nous avons pour cela utilisé la maison expérimentale MARIA. » L'objectif, à ce stade, était de générer des particules et de cartographier leurs concentrations au cours du temps, en fonction de différents taux de renouvellement d'air, de la nature des particules (latex ou combustion d'encens) et des revêtements. Cette phase a servi de base à la modélisation numérique du devenir des particules, dernière étape de l'étude. Les phénomènes physiques qui régissent le transport des particules, depuis la source jusqu'aux surfaces sont interdépendants. La vitesse de dépôt des particules d'encens est plus importante que celle associée aux microsphères de latex. Augmenter le taux de renouvellement d'air augmente également la vitesse de dépôt des particules. Le mouvement des particules dépend non seulement du taux de renouvellement d'air, mais aussi du chemin emprunté par l'air (position des entrées et sorties d'air). Une compréhension plus approfondie du dépôt des particules est nécessaire pour généraliser le modèle à toutes sortes de cas. « Auparavant, conclut Olivier Ramalho, nous nous consacrions exclusivement à l'impact des produits de construction, tels que les revêtements, sur la qualité de l'air intérieur. Or, l'une des principales sources de pollution dans les locaux reste l'activité humaine. D'où l'ouverture de nouvelles études qui concourent à mieux connaître son impact sur la santé des occupants, mais également sur le bâti. »


Microphotographie au microscope électronique à balayage (faible grossissement) des particules émises lors du fonctionnement d'un chauffage d'appoint au pétrole.
Concentration numéraire totale (ELPI 0,03 - 10 µm) pour les essais de cuisson de filet de saumon au four. En encadré, le profil granulométrique obtenu au moment du retrait du plat du four.

Les partenaires du projet

  • Centre d'études nucléaires de Bordeaux-Gradignan (ARCANE),
  • Université de Paris XII (laboratoire CERTES),
  • Laboratoire d'hygiène de la ville de Paris (LHVP),
  • Université de La Rochelle (LEPTAB, Laboratoire d'étude des phénomènes de transfert appliqués au bâtiment).

L'étude est financée par le ministère de l'Ecologie, du Développement et de l'Aménagement durables, sur appel d'offres.