Ce chapitre se rapporte à l'analyse de certains éléments présents dans les poussières, qu'ils soient d'origine naturelle ou anthropique. Ces éléments se répartissent en deux grandes familles :
La frontière entre ces deux catégories peut parfois être
floue et un élément peut à la fois être traceur et se
révéler toxique. D'autres éléments font l'objet de mesure
alors que leur toxicité n'est pas clairement établie, le but
étant la connaissance maximale des poussières atmosphérique.
Le Tableau 38 reprend, dans l'ordre alphabétique, les
différents éléments analysés, la catégorie à laquelle ils
appartiennent (sont considérés comme toxiques les éléments
dont la TLV est inférieure à 1.000
µg/m³), le réseau pour lesquels ils sont mesurés ainsi que le
paragraphe s'y rapportant. Si un élément est analysé au sein
de plusieurs réseaux, les résultats sont présentés pour les
particules en suspension (réseau métaux lourds), les particules
en suspension PM10 (coupure granulométrique à 10 µm) et enfin
les poussières sédimentables.
La TLV est une valeur dérivée des études ayant trait à
l'hygiène industrielle; elle est fixée de façon à ce qu'un
travailleur, exposé 8 heures par jour, 5 jours semaine et ce,
pendant 30 ans, ne présente pas de pathologie à la suite de
l'exposition. Il n'y a pas de règle établie pour extrapoler ces
valeurs de référence aux mesures dans l'environnement. On
considère néanmoins, et ce de manière empirique, que le
centième de la TLV peut servir de référence en l'absence de
données plus pertinentes.
| Toxiques | Traceurs | Réseaux | Paragraphe | |||
| Métaux lourds | PM10 | Poussières sédimentables | ||||
| Al | X | 8.4.1. | ||||
| As | X | X | 8.4.2. | |||
| Sb | X | X | 8.4.3. | |||
| Ba | X | X | 8.4.4. | |||
| Cd | X | X | X | X | 8.4.5. | |
| Ca | X | X | X | 8.4.6. | ||
| Cr | X | X | X | 8.4.7. | ||
| Cu | X | X | X | X | 8.4.8. | |
| Fe | X | X | X | 8.4.9. | ||
| Mg | X | X | 8.4.10. | |||
| Mn | X | X | 8.4.11. | |||
| Mo | X | 8.4.12. | ||||
| Ni | X | X | X | 8.4.13. | ||
| Pb | X | X | X | X | 8.4.14. | |
| Se | X | X | 8.4.15. | |||
| Si | X | 8.4.16. | ||||
| Ti | X | 8.4.17. | ||||
| V | X | X | 8.4.18. | |||
| Zn | X | X | X | 8.4.19. | ||
Tableau
38 : Eléments analysés en Région wallonne
Les composés métalliques sont émis dans l'atmosphère par
des sources naturelles dont les plus importantes sont les volcans
et les embruns marins. Ils résultent également d'activités
humaines telles que la combustion de combustibles fossiles
(industrie, chauffage, transport), la métallurgie,
l'incinération de déchets, etc.
Au niveau mondial, on estime que la part des émissions
naturelles est au moins égale à celle des émissions
anthropiques (égale dans certains cas, nettement supérieure
dans d'autres). Bien que l'on ne dispose pas de chiffres à ce
propos, pour un pays industrialisé comme la Belgique, il est
vraisemblable que les émissions anthropiques soient
majoritaires.
Le mercure est émis majoritairement sous forme gazeuse et
reste dans l'atmosphère sous forme élémentaire, mais il
constitue une exception.
Les autres composés métalliques sont volatilisés à haute température et se recondensent sur les particules de poussière dès que la température diminue sous leur point d'ébullition, en général avant même que les fumées ne soient émises. Ce phénomène se déroulant à la surface des particules, on note des concentrations beaucoup plus importantes dans les particules de faible diamètre car elles présentent un rapport surface/volume (ou surface/poids) plus important. En effet, la surface est fonction du carré du diamètre de la particule et le volume est fonction du cube du diamètre. Ainsi, si on compare deux particules A et B, B ayant un diamètre 10 fois plus important que A, la surface de B sera 100 fois plus grande et son poids sera 1000 fois plus important.
Malheureusement, ces particules fines, d'une part, échappent
le plus facilement aux systèmes de dépoussiérage et sont
transportées le plus loin de la source d'émission et d'autre
part, pénètrent le plus loin dans le système respiratoire et
peuvent atteindre les alvéoles pulmonaires où les échanges
avec les tissus et le sang est facile. Elles présentent donc un
danger important pour la santé.
En Wallonie, les métaux sont dosés dans les particules fines
(réseau métaux lourds) et dans les particules sédimentées
(réseau poussières sédimentables). De plus, ils sont
maintenant dosés dans les échantillons recueillis par des
appareils de mesure de poussières implantés dans le réseau
télémétrique. Les informations relatives aux modes de
prélèvement sont reprises au chapitre 7.
8.2.1. Transformations, interactions et
transport
Les composés métalliques sont généralement stables et on
ne trouve pas dans la littérature de description de leur
transformation. Leur transport est surtout fonction du type de
particules sur lesquelles ils sont adsorbés.
Le calcul des émissions de composés métalliques a fait
l'objet d'un premier exercice en 1990 et d'un second en 1994.
Nous ne publierons donc, cette année, que l'ordre de grandeur
des émissions anthropiques globales wallonnes. Pour chacun des
métaux visés, les secteurs d'activité ayant des émissions
significatives sont cités pour information.
| émissions wallonnes totales estimations 1994 en kg/an | secteurs principaux | |
| Arsenic | 2 600 | métallurgie; combustions dans la production d'électricité, le domestique, l'industrie, le transport routier |
| Cadmium | 3 200 | idem As |
| Chrome | 23 600 | idem As + incinération et production de verre |
| Cuivre | 23 500 | idem As + production de cuivre |
| Mercure | 4 600 | production de ciment + idem As |
| Nickel | 34 500 | idem Cr |
| Plomb | 194 200 | transport routier, métallurgie, production de verre, incinération |
| Sélénium | 21 500 | production de verre |
| Zinc | 220 000 | métallurgie production de verre de cuivre incinération |
Tableau
39 : Emissions de métaux lourds en 1994
La plupart des éléments métalliques sont
nécessaires à la vie en faible dose (oligo-éléments), mais
ils peuvent se révéler très nocifs s'ils sont présents en
quantités trop importantes. C'est le cas du fer (Fe), du cuivre
(Cu), du zinc (Zn), du nickel (Ni), du cobalt (Co), du vanadium
(V), du sélénium (Se), du molybdène (Mo), du manganèse (Mn),
du chrome (Cr), de l'arsenic (As) et du titane (Ti). D'autres ne
sont pas nécessaires à la vie et sont préjudiciables dans tous
les cas comme le plomb (Pb), le cadmium (Cd) et l'antimoine (Sb).
Les composés métalliques ont une toxicité variable selon
leur nature et leur voie de pénétration (ingestion,
respiration, contact avec la peau). La seule voie de
pénétration prise en considération dans ce rapport est
l'inhalation, les informations suivantes sont donc uniquement
valables pour les métaux contenus dans les fines poussières. De
façon générale, on peut citer des effets sur le système
respiratoire, sur le système digestif et sur la peau. Trois de
ces métaux sont à ce jour considérés comme étant
cancérogènes : As, Cr et Ni.
Des informations plus précises, relatives à l'Europe de
l'Ouest, ont été trouvées pour les métaux suivants :
Pour le cadmium, les effets pour les expositions à
court terme se portent sur le système respiratoire et celles à
long terme, sur la peau et sur les reins.
Pour le chrome, les effets se portent sur le système
respiratoire et sur la peau.
Le chrome hexavalent étant beaucoup plus toxique et
cancérigène que le trivalent, il devrait être considéré
séparément, ce qui pose d'importants problèmes analytiques.
Pour le plomb, les effets se portent surtout sur le
système nerveux (saturnisme) et provoquent l'augmentation de la
pression du sang avec pour conséquence des risques accrus
d'affections cardiovasculaires et cérébrovasculaires.
Les données reprises ci-dessus sont antérieures à
l'introduction massive de carburants sans plomb pour les
véhicules à moteur essence.
Pour le manganèse, les effets se portent surtout sur
le système nerveux, mais aussi sur le système respiratoire.
Pour le nickel, les effets se portent sur des allergies
de la peau et les muqueuses ainsi que sur l'asthme.
8.2.4. Normes et valeurs guides
| Métal | Valeur guide OMS (µg/m3 ) | TLV (µg/m3 ) | Norme belge |
| As | non détectable | 10 | |
| Cd | 0.001 à 0.005 (rural)
moyenne 1 an 0.01 à 0.02 (urbain) moyenne 1 an |
2 | |
| Cr | non détectable | 50 | |
| Cu | 200 | ||
| Mn | 1 moyenne 1 an | 1000 | |
| Ni | non détectable | 100 | |
| Pb | 0.5 à 1 moyenne 1 an | 150 | 2 µg/m3 moyenne annuelle |
| Fe | 1000 | ||
| Sb | 500 | ||
| Ti | 1250 | ||
| V | 1 (moyenne sur 24h) | 50 | |
| Zn | 1000 |
Tableau
40 : Normes et valeurs guides
Les valeurs de concentration relevées dans les poussières
sédimentées donnent une indication sur la pollution du sol et
des eaux de surface par la voie des retombées.
Un nouveau spectromètre de fluorescence X Philips PW 2400 est
entré en fonction au mois de mai 1996. Cette transition explique
pourquoi certains résultats de 1996 sont manquants.
Comme l'appareil précédent, il s'agit toujours d'un modèle
à dispersion de longueur d'onde et à analyse séquentielle. La
différence essentielle porte sur la géométrie du tube
générateur de rayons X. L'intensité du flux de RX est
maintenant beaucoup plus élevée. On y gagne fortement en
sensibilité (facteur 2 à 3 et même 10 pour les éléments
légers), mais pas forcément en limite de détection puisque le
bruit de fond est également amplifié.
Le gain en intensité s'accompagne d'une détérioration plus
rapide des échantillons qui deviennent fragiles rendant
impossible toute mesure ultérieure.
Dans un premier temps, afin de ne pas accroître exagérément
les délais d'analyse, les paramètres de mesure ont été
simplement adaptées sans recherche des conditions optimales. Les
limites de détection sont du même ordre de grandeur (Cd, Cu, S,
Sb, Se, Zn) ou moitié moindre (As, Cr, Mn, Mo, Ni, Pb, Ti, V)
qu'avec l'appareil utilisé précédemment.
L'amélioration générale des limites de détection, des
précisions et la constitution d'une nouvelle base de données
ont permis l'enregistrement des résultats de mesure avec 3
décimales. Paradoxalement, l'arrondi à la deuxième décimale
des anciennes limites de détection peut donc amener à constater
une nouvelle limite de détection légèrement supérieure à
l'ancienne.
A noter que l'optimisation des paramètres des mesures
permettra d'abaisser certaines limites de détection citées dans
ce rapport.
La corrélation entre les deux instruments de mesure a été
vérifiée sur des échantillons provenant du réseau. Cette
corrélation est bonne, voire excellente, sauf pour les
éléments dont les concentrations sont trop proches des limites
de détection, en raison de la faible précision associée à ces
mesures.
Cliquer sur l'élément que vous désirez
dans le tableau ci-dessous.
| Aluminium | Calcium | Manganèse | Silicium |
| Arsenic | Chrome | Molybdène | Titane |
| Antimoine | Cuivre | Nickel | Vanadium |
| Baryum | Fer | Plomb | Zinc |
| Cadmium | Magnésium | Sélénium |