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Les effets de Black Carbon sur la santé humaine

Propriétés générales du Black Carbon

Le Black Carbon (BC), également nommé “carbone suie”, est un polluant de l’air émis lors de réactions de combustion. Il s’agit de particules primaires avec  un diamètre compris entre 20 et 150 nanomètres (nm). Le BC forme donc une sous-catégorie des PM2.5, à savoir les particules dont le diamètre est inférieur à 2,5 µm. La directive 2008/50/CE inclut dorénavant l’obligation de suivre la présence des particules PM2.5 dans l’air ambiant. Pour les dix ans à venir, la directive prévoit des objectifs de qualité de l’air qui deviennent plus sévères dans le temps. Ces objectifs concernent tant les concentrations en PM2.5 que l’exposition de la population dans les zones urbaines.

Les particules BC sont caractérisées par une très grande capacité d’absorption de la lumière visible. Les particules de BC pures sont rarement observées dans l’atmosphère car elles ont tendance à coaguler et réagir avec d’autres composés de l’atmosphère environnante, tels que le carbone organique et les sulfates. Ces formes associées sont alors catégorisées comme suies. L’appellation « suies » désigne donc un ensemble de polluants issus de la combustion incomplète de combustibles fossiles et de biomasse. Les sources principales de BC dans la Région de Bruxelles Capitale sont notamment le transport (particulièrement des moteurs diesels) et le chauffage.

Les suies furent parmi les premières catégories de polluants atmosphériques reconnues pour avoir un impact sanitaire important. En effet, leurs conséquences sur la santé furent mises en évidence lors d’épisodes dramatiques de pollution au charbon, plus particulièrement lors de la catastrophe de l'hiver 1952 à Londres, qui causa près de 4000 décès en 5 jours. S'ensuivit l'élaboration du Clean Air Act  en 1956, permettant des réductions très importantes des émissions de suies au Royaume-Uni puis dans d’autres pays ayant suivi ces initiatives. Ces efforts s’étant soldés par des effets très positifs sur la qualité de l’air, l'intérêt des recherches sur les suies diminua grandement par la suite. Cette thématique fut ainsi écartée des principales recherches scientifiques au profit de l’étude des PM10 et PM2.5. C’est pourquoi la thématique BC est encore peu développée actuellement.

Les concentrations en BC mesurées en Région bruxelloise

En Région bruxelloise, des mesures de BC dans l’air ambiant sont réalisées à l’aide d’un aethalomètre aux postes de mesure de Woluwe (WOL1), de Molenbeek (R001), d’Ixelles (R002) et d’Uccle (R012), respectivement depuis juillet 2009, juillet 2010, juin 2011 et février 2012.

Les résultats montrent qu’il existe la plupart du temps approximativement un facteur 10 entre les concentrations mesurées de BC et de particules fines (PM10, à savoir les particules dont le diamètre est inférieur à 10 µm). Cette observation n'est cependant pas systématique : il existe des périodes où des concentrations très élevées en PM10 sont accompagnées de concentrations plutôt basses de BC ou inversement, en fonction de l'origine des particules.

Les facteurs de corrélation entre les concentrations en BC et celles d'autres substances sont en outre meilleurs pour les substances provenant également de processus de combustion (trafic et chauffage), comme les NOx (> 0,9 pour les valeurs journalières en 2011, également globalement selon un facteur 10) et dans une moindre mesure le CO et le CO2 (~ 0,8 pour les valeurs journalières en 2011). Ceci tend à prouver que le BC est un bon traceur des polluants émis par les principaux secteurs polluants en Région bruxelloise, à savoir le trafic et le chauffage.

Effets des BC sur la santé

D’un point de vue général, les particules fines sont aptes à pénétrer profondément dans le système respiratoire, les particules aux diamètres les plus faibles pouvant atteindre les alvéoles pulmonaires où le passage de substances dangereuses dans la circulation sanguine est possible. On considère généralement qu’il n’y a pas de seuil en deçà duquel l’exposition est sans effet.

Si la toxicité directe du Black Carbon est discutée, sa capacité d’agir comme vecteur de différents composés toxiques est par contre affirmée. Parmi ceux-ci, les plus fréquemment repris sont les hydrocarbures aromatiques polycycliques et des éléments-traces métalliques.

Affections cardio-vasculaires et effets cancérigènes des particules fines et/ou BC

Il n’est à l’heure actuelle pas possible d’affirmer avec certitude que les impacts sanitaires liés à l’exposition au BC sont qualitativement ou quantitativement différents des impacts des particules fines dans leur ensemble. En effet, les études qui s’intéressent simultanément aux effets sanitaires du BC et des particules fines en général sont encore trop restreintes.     

  • Les effets du Black Carbon sur le système cardiovasculaire ne sont pas différenciés de ceux des PM2.5 en général, à savoir des arythmies et des insuffisances cardiaques entraînant fréquemment  la mort.
  • De manière générale, la fonction pulmonaire est susceptible d’être diminuée, et ce en particulier chez les patients souffrant de déficience respiratoire tels que les asthmatiques. De plus, des réactions inflammatoires peuvent se produire au sein des poumons et si elles se propagent, mener à une altération du système nerveux autonome, engendrant des effets indirects sur la fonction cardiaque. Chez les enfants principalement, une exposition importante aux particules fines peut altérer le développement pulmonaire. Des maladies du système respiratoire apparaissent fréquemment : bronchite, toux chronique, sinusite, rhume.      
  • Les mécanismes de développement de cancer sont controversés, mais il est établi qu’il existe bel et bien un lien entre l’exposition aux particules fines et le risque de développement de cancer. Les suies émises par les moteurs diesel sont les PM2.5 présentant les effets cancérigènes les plus importants : elles contiennent un taux important de particules BC auxquelles peuvent être adsorbés une quantité significative d’autres composés, comme des hydrocarbures aromatiques polycycliques.

Mortalité

Les études se rapportant exclusivement au BC sont d’autant plus rares. La grande majorité des cas ne considèrent que les PM2.5. Plusieurs liens entre l’exposition aux PM2.5 et la réduction d’espérance de vie ont été établis. Parmi ceux-ci, Miller et autres (2007) ont établi qu’une hausse de 10 µg/m³ de PM2.5 peut mener à un accroissement de 76% du risque de décès par accidents cardiovasculaires chez les femmes.

Populations à risque

Les populations les plus fortement touchées par ces effets sanitaires sont :

  • Les enfants, pour lesquels une exposition aux particules fines peut engendrer des dysfonctionnements importants au sein des systèmes pulmonaire et respiratoire, en  cours de développement ;
  • Les personnes âgées, sensibles aux effets au niveau du système cardiovasculaire ;
  • Les asthmatiques et autres personnes souffrant de maladies du système respiratoire.
Date de mise à jour: 30/11/2015
Documents: 

Rapports de Bruxelles Environnement

Fiche documentée

Etude