Publié le 13 octobre 2023

Mis à jour le 17 octobre 2024

Les polluants de l’air : situation, impacts et encadrement

  • Air extérieur

La qualité de l'air peut être modifiée par des polluants qui peuvent être d’origine naturelle ou d’origine anthropique, c’est-à-dire liés à l’activité humaine. La pollution de l’air a des effets significatifs sur la santé et l’environnement, qui engendrent des coûts importants pour la société.

Les polluants de l'air

On distingue :

  • les particules primaires, directement émises dans l’atmosphère. Elles sont majoritairement issues de toutes les combustions incomplètes liées aux activités industrielles ou domestiques, ainsi qu’aux transports. Elles sont aussi émises par l’agriculture (épandage, travail du sol, etc.). Elles peuvent également être d’origine naturelle (érosion des sols, pollens, feux de biomasse, etc.).
  • les particules secondaires, formées dans l’atmosphère suite à des réactions physico-chimiques pouvant impliquer le dioxyde de soufre (SO2), les oxydes d’azote (NOx) ou les composés organiques volatils (COV), voire des particules primaires.

Les particules sont classées en fonction de leur taille :

  • PM10 : particules de diamètre inférieur à 10 micromètres. Elles sont retenues au niveau du nez et des voies aériennes supérieures ;
  • PM2.5 : particules de diamètre inférieur à 2,5 micromètres. Elles pénètrent profondément dans l’appareil respiratoire jusqu’aux alvéoles pulmonaires et peuvent passer dans la circulation sanguine.

Les particules sont particulièrement nocives pour la santé. Elles provoquent des irritations et des problèmes respiratoires chez les personnes sensibles et sont associées à une augmentation de la mortalité (affections respiratoires, maladies cardiovasculaires, cancers, etc.). Par ailleurs, elles sont responsables des salissures présentes sur les bâtiments et monuments.

Le dioxyde de soufre est un polluant qui provoque une irritation des muqueuses, de la peau et des voies respiratoires (toux, gêne respiratoire, troubles asthmatiques). Il favorise également les pluies acides et dégrade la pierre. C’est également un précurseur de particules secondaires en se combinant, sous certaines conditions, avec les oxydes d’azote (NOx).

Le dioxyde de soufre est produit à partir de la combustion d'énergies fossiles (fioul, charbon, lignite, gazole, etc.). Quelques procédés industriels émettent également des oxydes de soufre, comme la production d’acide sulfurique, la production de pâte à papier, le raffinage du pétrole, etc. Ils peuvent également être émis par la nature, notamment par les volcans.

Les oxydes d’azote (NOx) regroupent le monoxyde d’azote (NO) et le dioxyde d’azote (NO2). Ils sont émis lors de la combustion : chauffage, production d’électricité, moteurs thermiques des véhicules, etc. La chimie de l’azote (fabrication de nitrate d’ammonium, etc.) ou l’utilisation de produits nitrés dans les procédés industriels (verrerie, etc.) sont également des émetteurs. Enfin, l’utilisation des engrais azotés entraîne des rejets de NOx. Les émissions d’origine humaine peuvent localement devenir très largement prépondérantes.

Les volcans et les éclairs sont aussi susceptibles de créer les conditions favorables à la formation d’oxydes d’azote. De même, les sols naturels secs peuvent émettre du monoxyde d’azote au cours du processus biologique de transformation de l’azote du sol.

Une fois dans l’air, le monoxyde d’azote (NO) devient du dioxyde d’azote (NO2), gaz irritant pour les bronches et favorisant les crises d’asthmes et les infections pulmonaires. Les personnes asthmatiques et les jeunes enfants sont plus sensibles à ce polluant.

Les NOx sont également précurseurs d’autres polluants : dans certaines conditions climatiques et d’ensoleillement, ils réagissent avec certains polluants selon des processus physico-chimiques complexes intervenant dans l’atmosphère. Ils réagissent en particulier avec les composés organiques volatils (COV) pour conduire à la formation d’ozone troposphérique ou avec l’ammoniac (NH3) pour conduire à la formation de particules secondaires.

Les principaux effets sur l’environnement des NOx sont :

  • l’acidification des milieux, qui peut entraîner des chutes de feuilles ou d’aiguilles, des nécroses et influencer de façon importante les milieux aquatiques ;
  • l’eutrophisation, c’est-à-dire l’apport excédentaire d’azote dans les milieux naturels et notamment les sols, qui conduit à une réduction de la biodiversité.

Les composés organiques volatils (COV) constituent une famille très large de produits comme le benzène, l’acétone, le perchloroéthylène, etc. qui se trouvent à l’état de gaz ou s’évaporent facilement dans les conditions classiques de température et de pression lors de leur utilisation.

Les COV peuvent provoquer des irritations, une diminution de la capacité respiratoire et des nuisances olfactives. Certains sont considérés comme cancérogènes (benzène, benzo-(a)pyrène). Même si, au niveau planétaire, les émissions de COV proviennent à 90 % de sources naturelles (plantes, certaines zones géologiques qui contiennent du charbon ou du gaz), les émissions liées aux activités humaines sont beaucoup plus ponctuelles et peuvent parfois devenir prépondérantes localement, en particulier dans les régions fortement industrialisées.

Les COV réagissent avec d’autres polluants de l’atmosphère et sont ainsi, avec le méthane et les oxydes d’azote, des précurseurs d’ozone, de particules secondaires ou de gaz à effet de serre.

L’ozone (O3) est un gaz indispensable à la vie terrestre. Naturellement présent dans l’atmosphère, il forme une couche dans la stratosphère (de 12 à 50 km au-dessus du sol), qui protège des rayons ultraviolets. Plus de 97 % des rayons ultraviolets sont interceptés par cette couche. Dans les basses couches de l’atmosphère (de 0 à 12 km au-dessus du sol), l’ozone est en revanche un polluant atmosphérique nocif pour la santé humaine, les animaux et les végétaux, à cause de son caractère oxydant.

L’ozone a ainsi des effets négatifs importants sur la santé. Il est irritant pour l’appareil respiratoire et les yeux, et il est associé à l’augmentation du taux de mortalité durant les épisodes de pollution. 

Par ailleurs, il impacte de façon significative à la baisse les rendements agricoles, jusqu’à 10 % de pertes estimées. Il contribue aussi à l’oxydation de certains matériaux comme les textiles ou le caoutchouc.

Les épisodes de pollution à l’ozone surviennent principalement durant l’été, lors de situations anticycloniques calmes, ensoleillées et chaudes, avec peu ou pas de vent. Les périodes de canicule sont donc propices à l’apparition de tels épisodes.

L’ammoniac est lié essentiellement aux activités agricoles (volatilisation lors des épandages et du stockage des effluents d’élevage, et épandage d’engrais minéraux azotés). C’est un gaz irritant qui possède une odeur piquante, il brûle les yeux et les poumons. Il s’avère toxique quand il est inhalé à des niveaux importants, voire mortel à très haute dose.

Il provoque une eutrophisation et une acidification des eaux et des sols. C’est également un gaz précurseur de particules secondaires. En se combinant avec d’autres substances, il peut former des particules fines qui auront un impact sur l’environnement et la santé.

Les hydrocarbures aromatiques polycycliques sont issus des combustions incomplètes, de l’utilisation de solvants, de dégraissants, et de produits de remplissage des réservoirs d’automobiles, de citernes, etc.

Ils provoquent des irritations, une diminution de la capacité respiratoire et des nuisances olfactives. Certains sont considérés comme cancérogènes (benzène, benzo-(a)pyrène). Ils ont un rôle de précurseur dans la formation de l’ozone.

La plupart des métaux lourds sont des éléments constitutifs de la croûte terrestre. Ils peuvent être mis en suspension en plus ou moins grande quantité, par exemple par érosion ou au cours d’éruptions volcaniques ou de feux de forêts.

Les sources humaines sont principalement liées aux activités métallurgiques comme l’extraction minière, l’aciérie, la transformation manufacturière, etc., de combustion (production énergétique ou incinération de déchets) et aux transports, en particulier routier. Le secteur routier a cependant connu une diminution spectaculaire de ses émissions de plomb au cours des deux dernières décennies suite à l’interdiction des essences plombées au niveau européen.

La majorité des éléments métalliques (dont Fe, Zn, Ni, As, Cr) est indispensable à faibles doses à la vie animale et végétale. Cependant, à des doses plus importantes, ils peuvent se révéler très nocifs. D’autres éléments (Pb, Cd, Hg) n’ont aucun effet bénéfique.

Les métaux lourds peuvent être inhalés directement par l’homme ou ingérés par celui-ci lorsque la chaîne alimentaire est contaminée (sols, eau, aliments). Ils s’accumulent dans les organismes vivants et ont des effets toxiques à court et long termes. Chez l’homme, ils peuvent affecter le système nerveux, les fonctions rénales, hépatiques, respiratoires, etc. Certains, comme le cadmium, l’arsenic, le nickel et le chrome hexavalent sont cancérigènes.

Des émissions aux concentrations

Les phénomènes naturels comme les éruptions volcaniques, les brumes de sable, les incendies de forêts, etc. et les activités humaines comme les industries, les transports, l’agriculture, le chauffage résidentiel, etc. sont à l’origine d’émissions de gaz et de particules dans l’atmosphère.

Une fois émises dans l’air, ces substances sont transportées sous l’effet des vents, de la pluie, des gradients de température dans l’atmosphère. Elles pourront également subir des transformations par réactions chimiques, qui dépendent des conditions météorologiques. Il en résulte l’apparition d’autres polluants et un transfert des polluants pouvant aller jusqu'à des milliers de kilomètres de la source d’émission.

On distingue ainsi :

  • les polluants dits primaires, qui sont émis directement : monoxyde d’azote, dioxyde de soufre, monoxyde de carbone, poussières, métaux lourds, composés organiques volatils, hydrocarbures aromatiques polycycliques ;
  • les polluants dits secondaires, issus de transformations physico-chimiques de gaz sous l’effet de conditions météorologiques particulières : ozone, dioxyde d’azote, certaines particules, etc.

Ces gaz et particules ont des conséquences néfastes :

  • sur la santé humaine : maladies cardiovasculaires, cancers, troubles respiratoires etc. ;
  • sur l’environnement : dégradation des bâtiments, baisse des rendements agricoles (blé par exemple).

Leurs effets sont à moyen et long termes, en lien avec une exposition chronique à la pollution dite de fond, ou à court terme, en lien avec une exposition de courte durée à des concentrations élevées pendant les épisodes de pollution.

Bilan de la qualité de l’air en France en 2023

Le bilan de la qualité de l’air extérieur en France en 2023 confirme que la qualité de l’air s’améliore en lien avec la réduction des émissions de polluants, qui fait suite à la mise en œuvre depuis plusieurs années de stratégies et plans d’action dans différents secteurs d’activité. Toutefois, même si les teneurs en polluants dans l’air baissent, des dépassements de seuils réglementaires de qualité de l’air fixés pour la protection de la santé humaine persistent, en particulier pour le dioxyde d’azote et les particules de diamètre inférieur ou égal à 10 μm.

Bilan de la qualité de l'air extérieur en France en 2023 et données détaillées

Pic ou épisode de pollution

On définit un pic ou un épisode de pollution par une quantité trop élevée d’un ou de plusieurs polluants dans l’air, qui peuvent présenter un risque à court terme pour la santé et l’environnement. Ils dépassent alors les seuils réglementaires journaliers ou horaires.

Un épisode de pollution peut être dû :

  • aux conditions météorologiques : 
    • dans les situations stables où il y a peu ou pas de vent (conditions propices à l’accumulation de polluants et aux transformations chimiques de leurs composants) ;
    • lorsque l’air froid plaque les polluants à proximité du sol en période hivernale (pics particules et oxydes d’azote) ;
    • lorsqu’il fait chaud et ensoleillé en période estivale (conditions propices à la formation d’ozone et de particules fines secondaires) ;
  • à l’apport massif d’une pollution sous l’effet du vent ;
  • à l’augmentation saisonnière des émissions de polluants en lien avec certaines activités : agricoles (ammoniac), chauffage domestique, etc.

Les épisodes de pollution aux particules ont généralement lieu : 

  • en hiver : à cette époque, les émissions du secteur résidentiel (particules issues de l’utilisation du bois pour le chauffage) sont importantes et les conditions météorologiques peuvent être très stables ;
  • autour des mois de février, mars et avril : les épandages agricoles d’engrais émettent de l’ammoniac dans l’air. Ce gaz se combine ensuite avec les polluants issus du trafic routier pour former des particules de nitrate d’ammonium. De plus, à cette époque, les conditions météorologiques peuvent être favorables à la formation de ce composé (températures froides le matin et douces l’après-midi).

Ces émissions viennent s’ajouter aux émissions chroniques des activités industrielles et du trafic routier, d’où des pics de pollution aux particules à ces deux périodes de l’année.

En cas de survenue d’un épisode de pollution atmosphérique, l’Agence régionale de santé (ARS) émet des recommandations sanitaires aux personnes vulnérables, sensibles et à la population générale basées sur l’arrêté du 13 mars 2018 relatif aux recommandations sanitaires en vue de prévenir les effets de la pollution de l’air sur la santé.

Les impacts de la pollution atmosphérique

Sur la santé

La qualité de l’air est un enjeu majeur pour la santé et l'environnement. En France, le coût de la pollution atmosphérique est évalué de 70 à 100 milliards d’euros par an par la Commission d’enquête du Sénat (rapport remis en 2015). Sur la période 2016-2019, Santé publique France estime que chaque année près de 40 000 décès seraient attribuables à une exposition des personnes âgées de 30 ans et plus aux particules fines (PM2,5). 

Les impacts sanitaires des polluants atmosphériques sont classés en deux groupes :

  • les effets immédiats (après une exposition de courte durée) : manifestations cliniques, fonctionnelles ou biologiques qui surviennent dans des délais rapides suite aux variations journalières des niveaux ambiants de pollution atmosphérique. Cela peut se manifester par des irritations oculaires ou des voies respiratoires, des crises d’asthme, une exacerbation de troubles cardio-vasculaires et respiratoires pouvant conduire à une hospitalisation, et dans les cas les plus graves au décès ;
  • les effets à long terme (après des expositions répétées ou continues tout au long de la vie) : les polluants de l’air favorisent la poursuite et/ou l’accroissement d’événements de santé, induisent une surmortalité et une baisse de l’espérance de vie. Ils peuvent contribuer au développement ou à l’aggravation de maladies chroniques telles que : cancers, pathologies cardiovasculaires et respiratoires, troubles neurologiques, troubles du développement, etc.

C’est l’exposition chronique à la pollution de l’air qui conduit aux effets et donc aux impacts les plus importants sur la santé.

La pollution de l’air a des impacts particulièrement importants sur les personnes vulnérables ou sensibles comme les enfants, les personnes âgées, les fumeurs, les malades du cœur ou des poumons ou encore les personnes asthmatiques.

Sur l'environnement

La pollution de l’air peut avoir des impacts sur l’environnement :

  • le bâti : la pollution de l’air a de nombreux effets sur les matériaux, tels la perte de masse des calcaires exposés à la pluie, la perte de transparence du verre à la teneur de l’air en suies, en SO2 et en NO2, la perte superficielle des vitraux anciens en potassium et calcium à l’humidité relative de l’air et à sa teneur en SO2 et NO2 ;
  • l’agriculture qui se trouve à la fois impactant et affectée par la pollution de l’air, notamment au niveau de la production et qualité des produits ;
  • les écosystèmes : de fortes concentrations de certains polluants peuvent conduire à des nécroses visibles sur les plantes et entraîner une réduction de la croissance des plantes. Elle peut également contribuer aux phénomènes de pluies acides qui, en liaison avec d’autres facteurs (sécheresse, parasites, etc.) entraînent le dépérissement des forêts et la dégradation des sols. Des études mettent en avant le phénomène d’eutrophisation lié à la pollution de l’air extérieur, notamment via l’impact sur les écosystèmes de l’excès de dépôt d’azote.

Cadre international et européen de réduction de la pollution de l’air

Le droit européen fixe des objectifs de réduction en émission pour les polluants atmosphériques, en cohérence avec les plafonds fixés au niveau international. Il fixe aussi des valeurs limites en concentration pour certains polluants dans l’air à partir d’études épidémiologiques conduites notamment par l’Organisation mondiale de la santé (OMS). 

En France, la qualité de l’air au cours des 20 dernières années s’est améliorée, cependant certaines valeurs limites ne sont pas respectées dans plusieurs zones de surveillance. La France est actuellement visée par trois procédures contentieuses : deux au niveau européen et une au niveau national pour la teneur en particules (PM10) et en dioxyde d’azote (NO2).

Normes européennes pour les concentrations de certains polluants

Au niveau européen, deux directives (UE) 2004/107 et (UE) 2008/50 fixent les objectifs de qualité de l’air en concentration concernant plusieurs polluants. Cela se traduit par l’obligation :

  • de surveiller la qualité de l’air ;
  • d’informer les populations sur la qualité de l’air ;
  • de respecter les objectifs fixés ;
  • de mettre en œuvre des plans d’action dans les zones pour lesquelles des dépassements des objectifs sont observés afin qu’elles soient respectées dans les délais les plus courts.

Ces textes sont transposés en droit français par l’article R 221-1 du code de l’environnement et par l’arrêté du 19 avril 2017 relatif au dispositif national de surveillance de la qualité de l’air ambiant.

La Commission a publié le 26 octobre 2022 un nouveau projet législatif incluant sa proposition de directive révisée en matière de qualité de l’air ambiant fusionnant les deux directives (UE) 2004/107 et (UE)° 2008/50. Dans ce projet, la Commission propose d’augmenter l’ambition par rapport aux valeurs limites actuelles, avec :

  • l’abaissement de la valeur limite annuelle de particules fines PM10 à 25 µg/m3 (le seuil actuel est de 40 µg/m3) ;
  • l’abaissement de la valeur limite annuelle de particules fines PM2,5 à 10 µg/m3 (le seuil actuel est de 20 µg/m3) ;
  • l’abaissement de la valeur limite annuelle de dioxyde d’azote (NO2) à 25 µg/m3 (au lieu de 40 µg/m3 actuellement).

Pour ces polluants, la Commission propose ainsi de viser l’avant dernier jalon fixé par l’OMS pour 2030, puis de s’aligner sur les valeurs guides de l’OMS au plus tard en 2050. 

Objectifs internationaux et européens de réduction des émissions de certains polluants

Au niveau international, des plafonds d’émissions pour certains polluants sont fixés dans le cadre du protocole de Göteborg (Convention sur la pollution atmosphérique transfrontière à longue distance - CLRTAP), dans le cadre de la convention de Genève. Ce protocole a été révisé en 2012 et fixe des objectifs de réduction des émissions de certains polluants à horizon 2020, par rapport aux émissions de 2005.

Au niveau européen, la directive (EU) 2016/2284 du 16 décembre 2016 fixe des objectifs de réduction des émissions de polluants par rapport aux émissions de 2005 pour les horizons 2020 et 2030, en intégrant les objectifs du protocole de Göteborg.

Ces objectifs se traduisent par l’obligation de mettre en place :

  • un système d’inventaires nationaux d’émissions de polluants atmosphériques ;
  • un plan d’action national de réduction des émissions de polluants atmosphériques.
Objectifs de réduction fixés pour la France (exprimés en % par rapport à 2005)
 À horizon 2020À horizon 2030
SO2-55 %-77 %
NOx-50 %-69 %
COVNM-43 %-52 %
NH3-4 %-13 %
PM2,5-27 %-57 %

Législations sectorielles européennes pour la qualité de l'air

De nombreuses directives et règlements concernent notamment la réduction des émissions de polluants issus :

  • des transports (routiers, non routiers, maritimes, etc.)  en réglementant la qualité des carburants et combustibles, ou les émissions liées aux moteurs ;
  • des activités industrielles (directive IED, BREF, installations de combustions, etc.) ;
  • de certains appareils domestiques : écoconception des chaudières et des appareils de chauffage individuels ;
  • de l’utilisation de certains produits (directive sur l’utilisation des solvants pour réduire les émissions de COV).

Contentieux 

La France est actuellement visée par trois procédures contentieuses : deux contentieux communautaires relatifs au non-respect des objectifs fixés au sein de la directive (EU) 2008/50 pour le dioxyde d’azote (NO2) d’une part et les particules (PM10) d’autre part, un contentieux national concernant le non-respect des valeurs limites issues de la directive (EU) 2008/50 pour le dioxyde d’azote et les particules (PM10). 

Contentieux communautaires

Au niveau européen, la Cour de justice de l’Union européenne (CJUE) a prononcé un arrêt en manquement à l’encontre de la France le 24 octobre 2019 pour dépassement des limites relatives au dioxyde d’azote dans 12 zones de surveillance. Il s’agit des zones à risque d’agglomération (ZAG) : Clermont Ferrand, Toulon, Nice, Montpellier, Grenoble, Strasbourg, Toulouse, Marseille-Aix, Lyon, Paris, et des zones à risques hors agglomération (ZAG) : Reims, Vallée-de l’Arve. Le 3 décembre 2020, considérant que les mesures mises en place ne sont pas suffisantes, la Commission européenne a mis la France en demeure pour non-exécution de l’arrêt. 

Au cours de l’année 2021, la Commission européenne a également saisi la CJUE pour la persistance des dépassements des valeurs limites de particules PM10 en Ile-de-France et en Martinique, aboutissant à un arrêt de la CJUE du 28 avril 2022 pour non-respect des obligations de la directive sur la qualité de l’air ambiant entre 2005 et 2019 sur la zone à risque agglomération (ZAG) de Paris et entre 2005 et 2016 sur la zone à risque hors agglomération (ZAR) de Fort de France.

Contentieux national

Au niveau national, le Conseil d’État a prononcé le 10 juillet 2020 une astreinte à l’encontre de l’État, s’il ne justifie pas avoir, dans les six mois, exécuté la décision du Conseil d’État du 12 juillet 2017 afin de ramener les niveaux de concentration de NO2 et PM10 sous les valeurs limites dans 8 zones. 

Le 4 août 2021, le Conseil d'État a estimé que les mesures mises en place ne permettent pas d’améliorer la situation dans le délai le plus court possible. Le Conseil d’État a ainsi condamné l’État à payer l’astreinte de 10 millions d’euros pour le premier semestre de l’année 2021 à l’association Les Amis de la Terre qui l’avait initialement saisi, ainsi qu’à plusieurs organismes (Ademe, Cerema, Ineris, Anses) et associations agréées pour la surveillance de la qualité de l’air (AASQA). Par la suite, le Conseil d’État, après évaluation des actions mises en œuvre par le Gouvernement au cours du second semestre de l’année 2021 jusqu’au deuxième semestre de l’année 2022, s’est prononcé le 17 octobre 2022 en faveur du versement d’une nouvelle astreinte à hauteur de 20 millions d’euros à destination des mêmes bénéficiaires.