Ces considérations mettent en exergue la complexité de la surveillance de la pollution organique, encore accrue par les difficultés rencontrées lors du prélèvement de l’échantillon et lors de son analyse. C’est la raison pour laquelle il est nécessaire de disposer de plusieurs types de systèmes d’échantillonnage.

En Région wallonne, nous disposons de trois méthodes de mesure différentes des composés organiques volatils. Le premier système, le plus ancien, est intégré au Réseau Télémétrique et permet la mesure en continu de ces composés. Ces moniteurs sont basés sur la détection par ionisation de flamme (FID). Il s'agit donc d'une mesure, intégrant l'ensemble des composés organiques et ne permettant pas d'obtenir des informations sur les différents composés présents.

On utilise également des moniteurs permettant le dosage du benzène et de ses dérivés (BTEXs). Les composés sont analysés par chromatographie gazeuse, couplée à un détecteur à ionisation de flamme. L'avantage de ce type de moniteurs est de fournir une réponse presque immédiate (un résultat toutes les demi-heures). Ils présentent cependant des inconvénients comme le manque de stabilité au cours du temps (dérive des pics). La chromatographie reste donc une méthode délicate requérant le plus souvent une surveillance humaine. C'est pourquoi, de tels moniteurs n'ont pas été intégrés au Réseau Télémétrique, mais sont régulièrement utilisés lors de campagnes ponctuelles.

La troisième méthode fait appel à un échantillonnage sur tubes à phases d'absorption spécifiques. Le cycle de prélèvement est de 24 h (il est possible de descendre à des cycles de 4 h) et les paramètres physiques (flux, température, …) sont enregistrés par un système électronique. Les composés ainsi adsorbés sont désorbés thermiquement et analysés, au laboratoire, par chromatographie en phase gazeuse couplée à une détection par spectrométrie de masse. Cette technique permet le dosage d'un grand nombre de composés organiques dont la liste peut varier selon les sites et selon les besoins. Par contre, le temps de réponse de la méthode est beaucoup plus long et ne donne qu'une valeur journalière (ce qui, dans la plupart des cas, est largement suffisant). Actuellement, cette méthode n'est utilisée que lors de campagnes ponctuelles, mais va bientôt faire l'objet d'un réseau permanent, permettant de répondre à la future Directive Européenne réglementant la teneur en benzène dans l'air.

Le méthane, qui est le plus simple des composés organiques, n'est pas un gaz toxique. Cependant, il contribue à l'effet de serre et son impact environnemental n'est donc pas nul. Depuis 1997, les concentrations en méthane, mesurées par les moniteurs FID, sont stockées dans les bases de données, afin de pouvoir disposer d'outils d'évaluation dans la lutte contre l'effet de serre. De plus, lors de campagnes locales, comme par exemple la surveillance de Centres d'Enfouissement Techniques (C.E.T.), le méthane peut être utilisé comme indicateur de l'activité de la décharge.

Les émissions wallonnes en méthane pour 1997 ont été estimées à 228 189 t (Figure 77). Les deux principales sources anthropogéniques sont très logiquement l’agriculture et le traitement des déchets, le méthane se formant par fermentation anaérobique des matières organiques. Les émissions de méthane, ces dernières années, sont en augmentation; ainsi, en 1990, les émissions étaient estimées à 214 841 t, contre 225 383 t en 1995.

Ils peuvent également avoir une origine industrielle. Si certaines de ces sources sont de gros complexes industriels comme les raffineries, il ne faut pas négliger une multitude de petites sources (comme les entreprises de nettoyage à sec ou les stations service), de moindre importance par les quantités de polluants rejetées, mais dont le nombre multiplie les émissions totales.

Les émissions des COVNMs sont estimées globalement. Les pourcentages affichés ci-dessus ne reflètent pas l’impact d’un secteur particulier sur l’environnement ou la santé. A titre d’exemple, la composition des émissions dues au transport routier est différente de celle de l’utilisation de solvants.

Contrairement à une idée trop largement répandue, la pollution n'a pas créé la chimie de l'atmosphère. Naturellement, il existe un ensemble complexe de réactions entre les différents composés d'origine biogénique. Il convient de traiter la pollution comme une perturbation à cet ordre naturel.

Dans l'atmosphère, les Composés Organiques Volatils peuvent subir quantité de transformations par réaction, notamment, avec les oxydants photochimiques. Ils contribuent ainsi pour une large part à la production de polluants secondaires comme l'ozone. Les transformations qu'ils peuvent subir suivent des mécanismes relativement complexes et, le plus souvent, peu connus et mal compris (voir le chapitre relatif à l'ozone). Les produits de ces transformations ont généralement des effets plus redoutables que les composés primaires.

De part leur nature polaire, certains composés organiques comme les dérivés carbonylés ou les acides carboxyliques sont solubles dans l'eau et dans les pluies. On retrouve ainsi dans les pluies du formaldéhyde, des acides formique, acétique, propionique, oxalique, … Ces composés peuvent ensuite subir des réactions en phase aqueuse dont les mécanismes sont encore mal connus.

L'impact des Composés Organiques Volatils sur l'homme et l'environnement est un sujet complexe et encore très mal connu. Les COVs sont responsables de différents troubles. Leurs fréquences et délais d'apparition varient en fonction de la durée d'exposition, du type de polluants, de la sensibilité du sujet et de nombreux autres facteurs plus ou moins identifiés.

Les effets des COVs sur la santé humaine peuvent être de plusieurs types :

• Irritations cutanées (hydrocarbures aromatiques et hydrocarbures halogénés, par exemple, le chloroforme).
• Irritation des yeux (BTEXs).
• Irritations des organes respiratoires (hydrocarbures aromatiques, …). Dans cette catégorie, il faut également ranger les nuisances causées par les odeurs (sensation de brûlure, odeur piquante ou fraîche, …). Dans un air pollué par des substances odorantes, le volume respiratoire du sujet diminue.
• Troubles cardiaques. Par exemple, à fortes concentrations, le toluène peut provoquer une fibrillation ventriculaire.
• Troubles digestifs, rénaux et hépatiques se traduisant par des douleurs, des nausées et des vomissements. Le benzène est notamment toxique pour le foie et les reins.
• Maux de tête.
• Troubles du système nerveux. Les COVs sont reconnus pour être toxiques pour le système nerveux central (ivresse, troubles de la parole et de la vision, effets anesthésiques, parfois narcotiques, troubles de la mémoire, problème d'attention, de concentration, confusion mentale, stress, anxiété, …). Les COVs peuvent avoir des effets curieux sur le comportement : ainsi, certains COVs, contenus dans les pesticides, exciteraient les amygdales et feraient croître le comportement de méfiance et la timidité.

Généralement, ces effets ont lieu à des concentrations bien supérieures à celles rencontrées dans l'environnement. L'action cancérogène et mutagène de certains COVs est bien plus inquiétante. Parmi ceux-ci, on retrouve le groupe des composés monoaromatiques (benzène, …) et des composés polycycliques (HAPs).

Les hydrocarbures insaturés peuvent parfois subir des transformations qui les rendent alors cancérigènes : ainsi, l'éthylène se transforme en oxyde d'éthylène reconnu pour son caractère cancérigène et mutagène. Les dérivés chlorés de l'éthylène, du butène ou du butadiène donnent naissance à des époxydes capables de se fixer sur l'ADN et de déterminer une action mutagène. Ils sont aussi tératogènes, c'est-à-dire qu'ils peuvent induire des malformations chez les embryons et les fœtus.

Vu leur seuil olfactif très bas (et le plus souvent bien inférieur aux seuils de toxicité), certains composés peuvent également engendrer des odeurs et affecter ainsi la qualité de vie, spécialement dans nos sociétés modernes aseptisées qui attachent une grande importance aux odeurs.

Actuellement, les effets des COVs sur le milieu naturel sont bien moins connus que les effets des autres polluants, comme les oxydes de soufre ou d'azote, l'ozone, les métaux lourds ou le fluor. Des expériences sont menées pour mettre au point des méthodes reposant sur l'utilisation d'espèces végétales particulièrement sensibles pouvant mettre en évidence la pollution par les COVs (bioindicateurs). Si, pour l'analyse des eaux et des sols, l'écotoxicologie est bien développée et les protocoles expérimentaux sont standardisés, il reste de nombreuses zones d'ombre pour l'écotoxicologie du milieu aérien.

Le benzène présente un intérêt particulier vu sa toxicité élevée et ses effets cancérigènes. Il est présent de manière naturelle dans l'environnement à de très faibles niveaux, principalement dans les pétroles. L'essence contient de 5 à 16 % de benzène. Celui-ci est aussi utilisé comme solvant pour une grande gamme de substances (vu les risques qu'il entraîne, cette utilisation tend à disparaître) et peut également être formé par la combustion incomplète de bois ou de composés organiques.

La principale source d'ingestion du benzène dans le corps se fait par la respiration : 50 % du benzène inhalé est absorbé par le corps; ainsi, un adulte vivant dans un milieu comprenant 16 µg/m³ de benzène absorbera quotidiennement 160 µg de benzène.

A cause de sa grande solubilité dans les graisses et sa faible solubilité dans l'eau, le benzène se distribue dans les tissus riches en graisse, comme les tissus adipeux ou la moelle osseuse. Dans l'organisme, le benzène est métabolisé en d'autres substances (catéchol, phénols, hydroquinones, …), métabolites qui sont excessivement toxiques pour l'organisme.

Une fois absorbé, le benzène peut être éliminé tel quel par la respiration ou sous forme de métabolites dans l'urine.

A hautes concentrations, la toxicité du benzène se traduit par une série de problèmes sanguins ou à la moelle osseuse (il provoque des aberrations chromosomiques); il peut même être mortel à de très fortes concentrations. Certaines substances (comme l'éthanol) peuvent augmenter cette toxicité, d'autres (comme le toluène) peuvent au contraire la diminuer. A des concentrations plus faibles, mais sur de longues périodes, le benzène est cancérigène (leucémie, la moelle osseuse étant le principal producteur de cellules sanguines).

Dans l'environnement, la principale source de benzène provient du trafic routier. Le stockage et la manipulation de carburant, telle que dans les stations à essence, constituent une autre source importante (le benzène a une tension de vapeur importante). On estime qu'environ un huitième du benzène produit dans le monde est rejeté dans l'environnement. Enfin, certaines matières organiques animales ou végétales peuvent émettre du benzène.

Une fois émis dans l'atmosphère, le benzène a une demi-vie de moins d'un jour : il peut être lavé par les pluies ou être absorbé et dégradé par la végétation.

Les concentrations en benzène dans l'air ambiant varient entre 3 et 160 µg/m³, mais peuvent être nettement plus élevées dans un milieu urbain ou dans un environnement de distribution ou de dépôt de carburant.

La consommation de tabac constitue une autre source importante d'ingestion de benzène pour les fumeurs (ingestion de 10 à 30 µg par cigarette). L'utilisation de certains produits chimiques (solvant, colle, …) peut aussi être responsable d'expositions excessives, spécialement dans les milieux confinés. Si l'air respiré est responsable pour une large part dans la quantité de benzène ingérée, la nourriture intervient également et on retrouve des traces de benzène dans des aliments tels que les œufs (entre 25 et 100 µg/œuf), le bœuf, les fruits ou les légumes.

Le toluène est employé comme solvant pour les peintures, encres ou colles, ou entre dans la fabrication de produits cosmétiques.

Dans la troposphère, le toluène est éliminé par réaction avec les radicaux hydroxyles et son temps de vie dépend largement de leur concentration dans l'air et donc de l'activité photochimique. Ainsi, en hiver, le temps de vie peut s'élever jusqu'à quelques mois, contre quelques jours seulement en été. Le toluène contribue donc à la formation de SMOG photochimique, d'ozone et de formaldéhyde.

Fortement volatil et peu soluble dans l'eau, le toluène, présent dans les eaux de surface, sera émis dans l'atmosphère.

Les concentrations en toluène dans l'environnement varient fortement de 0.5 µg/m³ à plusieurs mg/m³. Les niveaux de toluène peuvent être plus élevés à l'intérieur des bâtiments qu'en plein air, à cause de l'utilisation de peintures ou l'usage du tabac (0.1 mg par cigarette).

L'air constitue la principale voie d'ingestion (l'absorption par la peau est négligeable) : entre 40 et 60 % du toluène inhalé est absorbé par le corps humain. Dans le corps, on retrouve le toluène dans les tissus adipeux, les reins, le foie et le cerveau. 20 % du toluène ingéré est éliminé par les voies respiratoires, le reste étant rapidement métabolisé par le foie et éliminé via les urines.

Contrairement au benzène, on n'a pas pu mettre en évidence d'effets cancérigènes pour le toluène; il se révèle néanmoins toxique, à haute concentration, pour le système nerveux central, l'intoxication se traduisant par de la fatigue, de la confusion, une perte de la coordination, une détérioration du temps de réaction et de la vitesse de perception. Aux très fortes concentrations, le toluène peut être irritant pour les yeux.

Il est en général difficile d'étudier les effets d'une exposition au toluène à long terme, car l'exposition s'accompagne souvent d'une exposition à d'autres substances, comme le benzène.

Benzène et toluène sont émis dans un rapport relativement constant par le trafic automobile. La variation du rapport entre ces polluants est le plus souvent le signe d'un apport supplémentaire provenant d'une source autre que le trafic.

Nous avons repris ci-dessous les propriétés de quelques hydrocarbures halogénés présents dans l'atmosphère :

• Substance : 1,2-dichloroéthane
• Sources : industrie chimique
• Niveau :

• Background : 0.20 µg/m³
• Urbain : 0.5 à 6 µg/m³
• Sites de production : jusqu'à 60 µg/m³

• Réaction dans l'atmosphère : réagit avec les radicaux OH pour donner CO et HCl, processus lent (estimation temps de demi-vie : 29 jours).
• Toxicité : effets sur le système nerveux central

• Substance : Tétrachloroéthylène
• Sources : nettoyage à sec, industrie textile, …
• Niveau :

• Background : 0.20 µg/m³
• Urbain : 1 à 10 µg/m³

• Réaction dans l'atmosphère : dégradation photochimique, réaction avec les radicaux OH (variation avec la journée et les saisons). Temps de demi-vie < 1 an
• Toxicité : effets sur le système nerveux central, le foie et les reins

• Substance : trichloroéthylène
• Sources : dégraissant dans l'industrie, nettoyage à sec, imprimerie, processus d'extraction, …
• Niveau :

• Background : 75 ng/m³
• Urbain : 0.5 à 30 µg/m³
• Sites industriels : jusqu'à 50 µg/m³

• Réaction dans l'atmosphère : réagit avec les radicaux OH et l'ozone pour donner du formaldéhyde, du CO, de l'acide chlorhydrique et de l'acide formique. Temps de vie d’environ 20 h, suivant les concentrations en oxydants.
• Toxicité : effets sur le système nerveux central, le foie et les reins. Irritant pour la peau et les yeux.

• Substance : chlorure de vinyle
• Sources : production de PVC
• Niveau :

• Background (estimation) : 0.1 à 0.5 µg/m³
• Sites industriels (estimation) : 1 à 10 µg/m³

• Réaction dans l'atmosphère : réagit avec les radicaux OH et l'ozone. La dégradation donne naissance au très toxique phosgène. Temps de vie d'environ 70 h, suivant les concentrations en oxydants.
• Toxicité : basse toxicité aiguë, narcotique à haute concentration (vertige, euphorie, somnolence), cancérigène.