Propriétés physico-chimique des particules
Les particules en suspension dans l’air sont réparties sur des plages de taille très larges allant de quelques nanomètres (nm) à plusieurs micromètres (µm). Historiquement, les mesures réglementaires consistent à mesurer la concentration massique (µg/m³) de toutes les particules dont les diamètres médians sont inférieurs à 10 µm et 2,5 µm (PM₁₀ et PM₂.₅). Ces dernières années, l’évolution des connaissances et des capacités métrologiques a mis en évidence l’intérêt de s’intéresser à la nature même de ces particules que ce soit du point de vue de leur composition chimique ou bien de la répartition de leur taille en dessous du µm (répartition granulométrique). En effet, les études toxicologiques montrent que l’impact des particules sur la santé dépend à la fois de leur diamètre et de leur composition chimique.
Particules ultrafines (PUF)
Plus les particules sont fines, plus elles peuvent pénétrer profondément dans les voies respiratoires. Les particules ultrafines dont le diamètre est inférieur ou égal à 100 nm sont particulièrement préoccupantes, car elles peuvent traverser la barrière pulmonaire, passer dans la circulation sanguine et atteindre d’autres organes.
Dès 2018, l’Anses a classé les particules ultrafines comme polluant prioritaire et a recommandé le renforcement de leur surveillance dans l’air ambiant, conduisant le dispositif national de surveillance de la qualité de l’air à établir une Stratégie de surveillance nationale de la concentration en nombre totale des particules (ultra)fines en 2021. Dans le même temps, l’Organisation Mondiale de la Santé (OMS) a également recommandé, en 2021, de réaliser la surveillance des particules ultrafines. A cause de leur petite taille et des très faibles concentrations massiques qu’elles représentent, il a été nécessaire de changer de métrique en passant d’une mesure de concentration massique à une mesure de concentration en nombre. L’Anses a également travaillé sur l’élaboration de Valeurs Toxicologiques de Référence (VTR : https://www.anses.fr/fr/content/valeurs-toxicologiques-de-reference-vtr) pour les particules et en particulier pour la concentration en nombre de particules ultrafines, afin de fournir un outil d’interprétation sanitaire de ces données de concentration.
Les particules ultrafines ou PUF (UFP en Anglais) ont été introduites dans la directive 2024/2881 du parlement Européen et du conseil du 23 octobre 2024 en accord avec les définitions de l’OMS, comme les particules dont le diamètre est inférieur ou égal à 100 nm, les PUF étant mesurées en concentrations en nombre de particules par centimètre cube pour une gamme de tailles dont la limite inférieure est de 10 nm et pour une fourchette de tailles sans restriction en ce qui concerne la limite supérieure. Étant donné que le nombre de particules ultrafines (≤ 100 nm) représente 70 à 90% du nombre total de particules, l'utilisation de la concentration en nombre de particules sans limite supérieure constitue une bonne approximation des PUF (≤ 100 nm).
La carte ci-dessous présente les sites du dispositif national de surveillance de la qualité de l’air qui produisent des mesures de la concentration en nombre des particules.
Carte des sites de mesures des PUF (la stratégie nationale couvre un nombre plus important de sites que les exigences de la Directive 2024/2881)
Les données produites sont disponibles dans les onglets "consultation" et "export avancé". A ce stade, la directive ne propose pas de valeur limite ou cible. L’objectif est de renforcer la mesure de ce paramètre en Europe afin de pouvoir mieux évaluer l’exposition des populations aux PUF et de conduire des études épidémiologiques pour évaluer plus précisément leurs effets sur la santé. Cependant, l'OMS (2021) fournit des repères de bonnes pratiques, qui distinguent un premier niveau de concentration de moins de 1000 particules/cm³ (moyenne sur 24 heures) associé à des concentrations basses et un second de plus de 10 000 particules/cm³ (moyenne sur 24 heures) associé à des concentrations hautes. Au-delà d’une comparaison des données de concentration à des valeurs seuils (valeurs OMS, réglementaires, …), les VTR élaborées par l’Anses permettent une estimation quantitative du risque sanitaire pour des expositions à court terme et long terme.
Ainsi, l’échelle de couleur définie pour la visualisation des données a été définie en fonction de ces repères de bonnes pratiques de l’OMS pour les limites hautes et basses et des percentiles 25 et 50 des données 2025 mesurées en France par les AASQA (cf graphique ci-dessous) pour les seuils intermédiaires.
Concentrations de PUF par site depuis janvier 2025 (moyenne journalière)
La directive 2024/2881 demande également de procéder à la surveillance de la distribution en taille des PUF sur quelques sites du dispositif. L’implémentation de ces mesures est cours sur des « supersites » afin de pouvoir produire des données dès début 2027.
Espèces chimiques majeures des particules fines
Les particules fines sont des particules dont le diamètre aérodynamique médian est inférieur à 2.5 µm. Leur faible taille leur permet de pénétrer profondément dans le système respiratoire, ce qui est susceptible d’entraîner des effets néfastes sur la santé humaine.
Afin de mieux caractériser leur composition chimique et d’identifier leurs sources, des instruments spécifiques sont déployés par les AASQA dans les stations de surveillance de la qualité de l’air dans le cadre de l’observatoire CARA (https://www.lcsqa.org/fr/le-dispositif-cara). Ce dispositif national vise à améliorer les connaissances sur les particules atmosphériques, en particulier leur composition chimique, leur variabilité temporelle et leurs sources d’émission. Les données produites contribuent à l’élaboration de politiques publiques et de stratégies de réduction des émissions.
Par exemple :
- L’ACSM (Aerosol Chemical Speciation Monitor) analyse en continu la composition chimique des particules fines. Il permet notamment de mesurer :
o la matière organique, issue à la fois de sources naturelles (végétation, feux de biomasse) et anthropiques (trafic routier, chauffage, activités industrielles) ;
o les composés inorganiques secondaires, tels que le nitrate d’ammonium et le sulfate d’ammonium, formés dans l’atmosphère à partir de précurseurs gazeux.
- Les analyseurs de carbone suie (ou black carbon), tels que les aethalomètres multi-longueurs d’onde (AE33, AE36) ou le MA350, mesurant ce polluant qui provient de la combustion incomplète, par exemple des véhicules, du chauffage au bois ou de certaines activités industrielles. Il joue également un rôle important dans le changement climatique en raison de son pouvoir absorbant.
Dans le cadre de la nouvelle directive européenne 2024/2881, le carbone suie est désormais considéré comme un polluant réglementé, notamment pour les « super sites » en France. Il est suivi par les AASQA depuis plusieurs années au sein de l’observatoire CARA.
L'évolution temporelle de ces composés pour les sites de fond urbain/péri-urbain est disponible en suivant ce lien : https://dataviz.ineris.fr/app/cara/.
Ces mesures permettent de mieux comprendre l’origine des particules fines et d’agir plus efficacement pour améliorer la qualité de l’air.
L’Anses a également produit des VTR pour l’interprétation sanitaire des données de concentration en carbone suie (VTR, avis de l’Anses et rapport associé, accessibles depuis https://www.anses.fr/fr/content/liste-des-valeurs-toxicologiques-de-reference-vtr).
Carte des sites de mesure des espèces chimiques majeures des particules fines