Avec le changement climatique, la pollution de l’air est l’une des plus grandes menaces environnementales pour la santé humaine. De minuscules particules connues sous le nom de particules ou PM2,5 (du nom de leur diamètre de seulement 2,5 micromètres ou moins) sont un type de polluant particulièrement dangereux. Ces particules sont produites à partir de diverses sources, y compris les incendies de forêt et la combustion de combustibles fossiles, et peuvent pénétrer dans notre circulation sanguine, pénétrer profondément dans nos poumons et causer des dommages respiratoires et cardiovasculaires. L’exposition aux particules fines est responsable de millions de décès prématurés dans le monde chaque année.
En réponse au nombre croissant de preuves sur les effets néfastes des PM2,5, l’Organisation mondiale de la santé (OMS) a récemment mis à jour ses directives sur la qualité de l’air, abaissant de 50 % sa recommandation d’exposition annuelle aux PM2,5, passant de 10 microgrammes par mètre cube (μm3) à 5 μm3. Ces directives mises à jour signifient une tentative agressive de promouvoir la réglementation et la réduction des émissions anthropiques afin d’améliorer la qualité de l’air mondial.
Une nouvelle étude menée par des chercheurs du Département de génie civil et environnemental du MIT explore si la directive actualisée sur la qualité de l’air de 5 μm3 est réalisable de manière réaliste dans différentes régions du monde, en particulier si les émissions anthropiques sont fortement réduites.
La première question que les chercheurs voulaient étudier était de savoir dans quelle mesure le passage à un avenir sans carburant fossile aiderait différentes régions à respecter cette nouvelle directive sur la qualité de l’air.
« La réponse que nous avons trouvée est que l’élimination des émissions de combustibles fossiles améliorerait la qualité de l’air dans le monde, mais si cela aiderait certaines régions à se conformer aux directives de l’OMS, pour de nombreuses autres régions, des contributions élevées de sources naturelles entraveraient leur capacité à répondre cet objectif », explique l’auteur principal Colette Heald, professeure à Germeshausen dans les départements de génie civil et environnemental du MIT et de sciences de la Terre, de l’atmosphère et des planètes.
L’étude de Heald, du professeur Jesse Kroll et des étudiants diplômés Sidhant Pai et Therese Carter, publiée le 6 juin dans la revue Lettres sur la science et la technologie de l’environnement, constate que plus de 90 % de la population mondiale est actuellement exposée à des concentrations annuelles moyennes supérieures à la recommandation. Les auteurs poursuivent en démontrant que plus de 50% de la population mondiale serait toujours exposée à des concentrations de PM2,5 qui dépassent les nouvelles directives sur la qualité de l’air, même en l’absence de toutes les émissions anthropiques.
Cela est dû aux importantes sources naturelles de particules (poussière, sel marin et matières organiques de la végétation) qui existent encore dans l’atmosphère lorsque les émissions anthropiques sont éliminées de l’air.
« Si vous vivez dans des régions de l’Inde ou de l’Afrique du Nord qui sont exposées à de grandes quantités de poussières fines, il peut être difficile de réduire les expositions aux PM2,5 en dessous de la nouvelle directive », déclare Sidhant Pai, co-auteur principal et étudiant diplômé. « Cette étude nous met au défi de repenser la valeur des différents contrôles de réduction des émissions dans différentes régions et suggère la nécessité d’une nouvelle génération de mesures de la qualité de l’air qui peuvent permettre une prise de décision ciblée. »
Les chercheurs ont mené une série de simulations de modèles pour explorer la viabilité de la réalisation des directives mises à jour sur les PM2,5 dans le monde entier selon différents scénarios de réduction des émissions, en utilisant 2019 comme année de référence représentative.
Leurs simulations de modèles utilisaient une suite de différentes sources anthropiques qui pouvaient être activées et désactivées pour étudier la contribution d’une source particulière. Par exemple, les chercheurs ont mené une simulation qui a désactivé toutes les émissions d’origine humaine afin de déterminer la quantité de pollution par les PM2,5 pouvant être attribuée aux sources naturelles et aux incendies. En analysant la composition chimique de l’aérosol de PM2,5 dans l’atmosphère (par exemple, la poussière, le sulfate et le noir de carbone), les chercheurs ont également pu obtenir une compréhension plus précise des sources de PM2,5 les plus importantes dans une région particulière. Par exemple, il a été démontré que les concentrations élevées de PM2,5 en Amazonie sont principalement constituées d’aérosols contenant du carbone provenant de sources telles que les incendies de déforestation. À l’inverse, les aérosols contenant de l’azote étaient prédominants en Europe du Nord, avec une contribution importante des véhicules et de l’utilisation d’engrais. Les deux régions auraient donc besoin de politiques et de méthodes très différentes pour améliorer la qualité de leur air.
« L’analyse de la pollution particulaire à travers des espèces chimiques individuelles permet de prendre des décisions d’atténuation et d’adaptation spécifiques à la région, par opposition à une approche unique, qui peut être difficile à exécuter sans une compréhension de l’importance sous-jacente des différentes sources « , dit Pay.
Lorsque les directives de l’OMS sur la qualité de l’air ont été mises à jour pour la dernière fois en 2005, elles ont eu un impact significatif sur les politiques environnementales. Les scientifiques pourraient examiner une zone non conforme et suggérer des solutions de haut niveau pour améliorer la qualité de l’air de la région. Mais à mesure que les directives se sont resserrées, les solutions applicables à l’échelle mondiale pour gérer et améliorer la qualité de l’air ne sont plus aussi évidentes.
« Un autre avantage de la spéciation est que certaines des particules ont des propriétés de toxicité différentes qui sont corrélées aux résultats pour la santé », explique Therese Carter, co-auteure principale et étudiante diplômée. « C’est un domaine de recherche important que ce travail peut aider à motiver. Être capable de séparer cette pièce du puzzle peut fournir aux épidémiologistes plus d’informations sur les différents niveaux de toxicité et l’impact de particules spécifiques sur la santé humaine. »
Les auteurs considèrent ces nouvelles découvertes comme une opportunité d’élargir et de réitérer les lignes directrices actuelles.
« Des mesures de routine et globales de la composition chimique des PM2,5 donneraient aux décideurs des informations sur les interventions qui amélioreraient le plus efficacement la qualité de l’air dans un endroit donné », déclare Jesse Kroll, professeur aux départements de génie civil et environnemental et de génie chimique du MIT. . « Mais cela nous fournirait également de nouvelles informations sur la façon dont différentes espèces chimiques dans les PM2,5 affectent la santé humaine. »
« J’espère qu’à mesure que nous en apprendrons davantage sur les impacts sur la santé de ces différentes particules, notre travail et celui de la communauté de la chimie atmosphérique au sens large pourront contribuer à éclairer les stratégies visant à réduire les polluants les plus nocifs pour la santé humaine », ajoute Heald.
Sidhant J. Pai et al, La mise à jour des directives de l’Organisation mondiale de la santé sur la qualité de l’air souligne l’importance des PM2,5 non anthropiques, Lettres sur la science et la technologie de l’environnement (2022). DOI : 10.1021/acs.estlett.2c00203
Cette histoire est republiée avec l’aimable autorisation de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un site populaire qui couvre l’actualité de la recherche, de l’innovation et de l’enseignement au MIT.