Description de la chaîne de causalité « Effets sanitaires directs restreints* de la pollution atmosphérique »

Le modèle DPSEEA, développé par l’Organisation mondiale de la santé (OMS), pose un cadre de référence dans le domaine de la santé – environnement. Il a notamment été utilisé lors de la réflexion sur le plan national santé-environnement (AFSSET, 2006). La Figure 5 présente ce modèle, avec une application à notre sujet et les méthodes permettant d’acquérir des connaissances à chaque étape.

A la différence du modèle DPSIR, le changement d’état lié aux pressions conduit d’abord à une exposition qui à son tour pourra avoir un impact sanitaire.

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Figure 5: Modèle DPSEEA appliqué aux impacts sanitaires des émissions des transports et connaissances disponibles à chaque étape (d’après Krewitt et al., 2002 ; AFSSET, 2006 ; Gudmundsson et al., 2010a)

Les transports constituent dans cette situation la force motrice à l’origine des émissions de polluants qui affectent la qualité de l’air. Cela se traduit par une augmentation des concentrations en polluants potentiellement toxiques dans l’air ambiant. La population peut alors être exposée à ces substances, notamment les populations les plus sensibles (enfants, personnes souffrant de pathologies préexistantes). Cette exposition pourra mener à l’apparition d’effets dans la population, par exemple sous la forme d’une augmentation des symptômes respiratoires ou de décès anticipés.

Par exemple, dans l’étude européenne Apheis menée dans 23 villes, ramener le niveau d’exposition ambiante aux PM10 à 20 µg/m³ permettrait d’éviter chaque année de l’ordre de 5 240 décès prématurés pour une exposition à court terme (cumulée sur 40 jours) et environ 22 000 pour une exposition à long terme (plusieurs années) (Apheis, 2004). Différentes méthodes, détaillées dans la quatrième partie de ce rapport, existent pour estimer et si possible quantifier ces impacts.

Des émissions atmosphériques des transports à leurs effets sur la santé

La Figure 5 présente également les méthodes disponibles pour acquérir des connaissances à chaque étape (en gris). Le devenir d’une substance émise dans l’air est conditionné par différents mécanismes, dépendant des propriétés de cette substance. Ces modalités vont aussi déterminer l’exposition potentielle d’individus. Tout d’abord, le polluant peut se disperser dans l’air. Il peut également, dans le même temps, passer dans un autre compartiment (sol ou eau) et enfin il peut être dégradé. Ces deux dernières possibilités contribuent à diminuer la concentration du polluant dans l’air, mais peuvent conduire à une exposition via un autre compartiment (premier cas) ou par un polluant secondaire (second cas).

Pour modéliser le devenir du polluant, il faut connaître les principaux paramètres influençant celui-ci :

§ La nature du polluant. Les substances ont des durées de vie variables dans l’environnement (elles sont plus ou moins dégradables). Leurs propriétés physico-chimiques vont conditionner leur comportement, par exemple les substances volatiles vont rester dans l’air, les substances hydrosolubles pourront passer dans l’eau… Enfin, leur transfert dans la chaîne alimentaire dépend de leur assimilabilité par les végétaux et les animaux et de leur bioaccumulation dans ces différents organismes (ex : accumulation possible de polluants lipophiles dans les graisses animales).

§ Les conditions météorologiques. La dispersion des polluants est liée à la stabilité de l’atmosphère (plus elle est instable, plus il sera facile pour les polluants de se déplacer verticalement), à la présence de vent (dispersion horizontale, dépendant de la direction de celui-ci) et à la turbulence qui favorise la dispersion dans les autres directions. La présence d’une couche d’inversion correspond à une très forte stabilité de l’atmosphère et donc une très mauvaise dispersion. D’autres facteurs météorologiques sont à l’origine d’une diminution des concentrations de certains polluants dans l’air, comme par exemple la pluie via la déposition humide des substances les plus lourdes (particules par exemple) ou via la dissolution de gaz dans l’eau (SO2), ou encore l’ensoleillement pour les précurseurs de réactions photochimiques (NOx, COV…).

§ La topographie entre la source et la cible. La rugosité du sol dépend de son occupation et du relief. Elle est à l’origine de turbulences et modifie localement les conditions de dispersion (effet notamment marqué dans les vallées et sur le littoral).

Le relief, qu’il soit naturel ou lié aux activités humaines (densité d’urbanisation), augmente la rugosité et limite la dispersion.

En ce qui concerne l’exposition des populations, plus détaillée au paragraphe 3.3.3, elle est notamment caractérisée par la concentration d’exposition, pouvant être approchée par la concentration ambiante de la substance. Cette dernière correspond à une moyenne sur une zone et sur une période. Elle ne prend donc pas en compte la forte hétérogénité

spatio-temporelle de concentrations. L’impact sanitaire dépend également de la toxicité de la substance (type d’effets et niveau d’apparition). Par exemple, une forte exposition à une substance peu toxique ou une faible exposition à une substance très toxique peuvent avoir un impact du même ordre de grandeur. L’exposition dépend beaucoup du lieu où se produit l’émission : plus la zone sera densément occupée, plus le risque d’impact sanitaire sera important. Il s’agit d’une des raisons pour lesquelles les émissions en milieu urbain sont particulièrement préoccupantes. La population présente sur la zone peut être approchée notamment via sa densité, elle-même reliée à la dimension urbaine ou rurale de la zone. Les populations exposées doivent être connues, ou estimées, pour pouvoir évaluer un impact sanitaire.

La Figure 6 sera adaptée et utilisée pour illustrer la prise en compte de ces différents aspects dans les indicateurs et les méthodes d’évaluation des impacts sanitaires existants. Elle permettra aussi de montrer les différences avec l’indicateur que nous souhaitons construire.

La dispersion et l’exposition sont les phénomènes reliant les données dans les rectangles, représentant des réalités physiques mesurables.

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Dispersion

Exposition Impacts sur la santé!

Population Concentrations!

Emissions!

Figure 6: Schéma simplifié de la chaîne de causalité "Impacts sanitaires restreints*

directs de la pollution atmosphérique liée au trafic"

La dispersion peut être prise en compte à partir d’une modélisation des émissions et indirectement via la mesure des concentrations ambiantes. En prenant les émissions comme point de départ, il faut modéliser la dispersion de chaque polluant, en intégrant les paramètres considérés comme essentiels (vent…). La mesure correspond généralement au niveau de fond de la substance et éventuellement à un excès dû à une source d’émissions proche. Elle permet de s’affranchir de cette étape de modélisation. Des mesures sont cependant nécessaires dès que possible (méthodes de mesure fiables disponibles et faisabilité sur le terrain), même après une modélisation car elles permettent de calibrer les modèles.

L’exposition peut être mesurée à l’aide de capteurs in situ, au plus près des personnes exposées. Sinon, elle peut être estimée grâce à des modèles calculant une dose d’exposition pour une certaine durée selon un certain nombre de données d’entrées (budget espace-temps, habitudes alimentaires…). Dans le cas de la pollution atmosphérique, l’exposition est grossièrement estimée par les concentrations ambiantes moyennées sur une période (jour, année…), en négligeant les variations dans le temps (fluctuations locales et déplacements au cours de la journée, de la semaine…).

Des émissions atmosphériques des transports à leurs effets sur la santé

L’indicateur que nous souhaitons élaborer a pour objectif de relier les émissions aux impacts sanitaires (cf paragraphe 5.1). Nous chercherons donc à simplifier au maximum la méthode de prise en compte de la dispersion et de l’exposition.