17. La Pollution de l’air dans le métro

Index de la série « Pollution de l’air »

1. La pollution de l’air cause 48 000 morts par an en France (+ présentation des polluants)
2. La pollution aux particules fines
3. Les graves effets des particules sur la santé
4. La pollution de l’air dans le monde
5. La pollution de l’air en Europe I (+ les morts du charbon)
6. La pollution de l’air en Europe II
7. Arrêtons avec les “centrales à charbon allemandes »
8. La pollution de l’air en France
9. Le très polluant chauffage au bois
10. Le choix erroné de la France pour le diesel
11. La pollution de l’air en Île-de-France (hors particules)
12. La pollution aux particules en Île-de-France
13. L’origine des particules en Île-de-France
14. La circulation des particules en Europe
15. Les épisodes de pollution aux particules en Île-de-France
16. Qualité de l’air en Île-de-France et épisodes de pollution récents
17. La pollution dans le métro
18. La pollution de l’air à la maison
19. Synthèse de la série Pollution de l’air
20. Suivi en direct de la pollution

Après nous être intéressés à l’air extérieur, nous allons aujourd’hui analyser l’air dans le métro parisien. Le laboratoire de la RATP réalise des mesures en continu dans deux stations de métro : Franklin D. Roosevelt (ligne 1), Châtelet (ligne 4) et une gare du RER : Auber (ligne A). C’est bien peu pour un réseau de 16 lignes et 300 stations, mais il semble qu’elles soient assez représentatives (ceci étant, on peut trouver gênant que les 2 stations de mesure du métro soient sur des lignes sur pneumatiques…). Nous parlerons également de quelques analyses du réseau Sncf souterrain parisien.

I. La pollution hors particules

Voici les résultats depuis 2010, en moyenne annuelle durant les heures de service, pour l’Oxyde d’Azote :

Il n’y a pas de norme maximale pour ce polluant ; mais on voit que l’air du métro est moins pollué que l’air extérieur, ce qui est normal car il est produit lors de combustions – absentes dans le métro.

Au niveau du Dioxyde d’Azote, qui lui est un gaz irritant, on a ceci :

L’air du métro dans deux stations est cette fois plus pollué que l’air extérieur (loin du trafic). Il dépasse la norme OMS recommandée en moyenne annuelle (40 µg/m³) ; la norme horaire maximale est cependant de 200 µg.

Il faut cependant noter que, à proximité du trafic routier extérieur, le niveau moyen est de 50 à 70 µg. En fait, il n’y a pas d’émissions de Dioxyde d’Azote dans le métro ; les teneurs enregistrées résultent simplement des émissions du trafic routier des axes proches des aérations de la gare. A Auber, la teneur sur le quai est ainsi inférieure à celle de la salle d’échange intermédiaire.

Au niveau du Dioxyde de Carbone cette fois :

on a une concentration supérieure à celle de l’air extérieur, ce qui est normal vu que l’air est souterrain. Rien d’alarmant à ce niveau toutefois.

II. La pollution aux particules dans le métro

En revanche, la situation est tout autre pour la pollution aux particules. Voici pour les PM₁₀ :

et pour les PM_2,5 (la mesure n’a lieu qu’à Auber) :

On constate donc des niveaux de 100 % à 400 % supérieur à la norme française, et de 2 à 8 fois supérieur à la recommandation de l’OMS.

Ce sont donc des niveaux très élevés ; sur les quais et dans les couloirs du métro et du RER, la pollution aux particules provient en bonne part du freinage mécanique des trains, et des travaux en cours.

On constate cependant une franche amélioration pour le RER A, liée à l’arrivée de nouvelles rames qui disposent d’un très bon freinage à récupération électrique qui pollue moins.

 

Voici l’amplitude en fonction des heures en 2016 pour la station de métro de la ligne 1 :

et l’évolution :

Si le niveau moyen est le plus faible des 3 stations, on note cependant de pointes élevées à 90 µg, et une dégradation en 2016 après une franche amélioration liée au changement des trains de la ligne 1 du métro qui a entrainé une diminution de 60% des concentrations de particules. Cela semble être aussi dû à des travaux.

Voici l’amplitude en fonction des heures en 2016 pour la station de métro Châtelet :

et l’évolution :

On observe donc des niveaux très élevés (200 µg aux heures de pointe), après une franche dégradation entre 2011 et 2014. Elle semble être due aux travaux des couloirs à Châtelet qui auraient contaminé le capteur.

Pour le RER A enfin :

et l’évolution :

L’amélioration est en effet très nette, on est passé de 350 µg à 125 µg aux heures de pointe – ce qui reste cependant 6 fois la recommandation OMS.

Pour les PM_2,5 à Auber, la tendance est la même que pour les PM₁₀ :

On a ici une visualisation de la concentration à Auber (Source):

(la moitié des mesures sont dans les boites, les traits en haut et en bas marquent les valeurs maximales et minimales)

Pour terminer l’analyse graphique, nous allons pousser en étudiant la dispersion des niveaux. Pour cela on va représenter quelques centiles (5, 10, 25, 50, 75, 90 ,95) ; le centile C75 est le niveau pour lequel 75 % des mesures sont inférieures, et donc 25 % sont supérieures.

Voici ce que cela donne pour la ligne 1 en 2016 :

On observe donc en 2016 des pics très important pour moins de 25 % des heures de pointe.

Après analyse, quelques jours ont été très élevés en 2016. Voici la même étude pour 2015, moins inquiétant et plus représentatif :

Voici pour la ligne 4 :

On note de gros pics la nuit, en raison de travaux. Voici le même graphique réduit aux heures de service :

On note des niveaux de plus de 300 µg aux heures de pointe – et donc encore plus élevés aux heures de pointe en semaine…

Voici pour le RER A :

Les niveaux peuvent donc être aussi très élevés de façon non marginale. Idem pour les PM_2,5 :

10 % du temps à près de 10 fois la norme OMS (qui devrait baisser prochainement), c’est vraiment beaucoup…

III. Les particules du métro

Soulignons un point important : les mesures portent comme on l’a vu sur une masse de particules par mètre-cube.

Mais beaucoup d’épidémiologistes considèrent qu’il serait bien plus pertinent de s’intéresser au nombre de particules par mètre-cube, car cette mesure semble bien plus corrélée avec les problèmes de santé.

Ce qui est logique, car on a vu que les particules les plus dangereuses étaient les plus petites, et donc les plus légères. Voici ce que cela donne pour un centimètre-cube :

On retrouve en bas au milieu les PM₁ à PM₁₀, et en haut les nanoparticules – celles de 30-40 nm sont les plus nombreuses.

Une étude de 2005 sur le métro de Londres (The London Underground: dust and hazards to health) a abouti à des concentrations :

• sur les quais de 270 à 480 µg/m³ (du même ordre de grandeur que dans les tunnels) représentant 14 000 à 29 000 particules par cm³ . Le nombre de particules est du même ordre de grandeur que l’air ambiant ; il n’y a pas forcément beaucoup plus de particules, mais elles sont beaucoup plus lourdes car constituées en masse de près de 70 % d’oxyde de fer ;
• dans les wagons de 130 à 200 µg/m³, représentant 17 000 à 23 000 particules par cm³ (plus faible à cause de la ventilation et de la climatisation).

Or, il faut savoir qu’on inspire 15 000 litres d’air par jour, soir 15 millions de cm³ ; à 20 000 particules dans chaque cm³ cela fait plus de 10 milliards de particules ingérées par heure…

On arrive donc à des milliers de milliards de particules inhalées par an, qui finissent au fond des poumons – et que ceux-ci essaient d’évacuer au mieux…

Composition de particules en métaux (en noir, dans le métro)

Nous avons vu que, en masse, la concentration des particules dans le métro est supérieure à celle près du trafic routier ; en revanche, en nombre, la concentration est 2 à 4 fois inférieure à celle près du trafic routier (où elle peut atteindre 100 000 voire 400 000 particules/cm³).

Si les particules émises par les moteurs diesel sont dans leur quasi-totalité sphériques avant agrégation…

Agrégat de particules diesel de 25 nm

…la quasi-totalité des particules grossières émises dans les EFS ont des formes d’écaille tandis que les particules fines et ultrafines sont en formes d’écaille, ellipsoïdales, semi-sphériques ou sphériques :

On note aussi que les particules du métro sont très différentes de l’air extérieur :

Elles sont issues en bonne partie de de frictions mécaniques sur des éléments métalliques, la fraction grossière des PM₁₀ est donc plus importante, et les particules sont souvent métalliques.

On a donc ceci en résumé :

IV. Quelques données complémentaires

On observe donc dans certains stations de métro et de RER des niveaux extrêmement élevés en particules.

Ceci étant, c’est à tempérer en fonction du temps de présence, vu que l’effet est cumulatif.

Ainsi, un voyageur restant exposé 1 heure par jour à un niveau de 8 fois la norme verrait son exposition journalière majorée de 30 % par rapport à un air extérieur à la norme. C’est beaucoup, mais cela reste au final limité.

Durée moyenne d’une trajet en voix ferré en 2014 (Source)

La situation est tout autre pour le personnel salarié travaillant dans les Enceintes Ferroviaires Souterraines (EFS) ; 7 heures par jour à ce niveau représente un triplement par rapport à un air à la norme.

Et ce sont environ 28 000 personnes (dont plus de 26000 en Ile-de-France) qui travaillent régulièrement dans les 7 réseaux d’EFS en France (métros et RER)…

Des études ont été réalisées afin d’analyser les particules réellement inhalées durant des trajets réels (voir ici par exemple) :

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On observe ici que des trajets en RER A entrainent des inhalations de quantités comparables à un trajet en vélo ou à pieds – sauf que dans ces deux cas les particules sont probablement encore plus nocives (très carbonnées).

On a aussi ceci pour différents polluants :

Aucun système de transport n’est donc neutre…

AirParif a réalisé deux intéressantes études sur le vélo et la voiture – hélas anciennes.

Il ressort pour le vélo à l’époque :

• tous parcours confondus, le niveau moyen de dioxyde d’azote rencontré au cours de l’étude est de 86 μg/m³ pour un niveau ambiant proche de 30 μg/m³ (niveau général du quartier) ; seulement 5 % des données sont supérieures à 200 μg/m³. Ce seuil de 200 μg/m³ correspond au niveau d’information et de recommandation (établi pour une heure et non sur 10 secondes) ;
• concernant les particules ultrafines (de 1 à 0,02 micron), le niveau moyen est de 40 000 particules par cm³ (niveau moyen du quartier), avec un niveau de 60 000 particules par cm³ pour les seuls parcours effectués au coeur du trafic routier, sans aménagement particulier dédié aux cyclistes ; seules 5 % des données sont supérieures à 100 000 particules par cm³.

Et pour la voiture :

• les niveaux obtenus sont très variables en fonction des trajets : pour le dioxyde d’azote, les moyennes obtenues sur les trajets s’étendent de 47 à 292 μg/m³ (moyenne 142 μg/m³ ; limite horaire : 200 µg/m³), avec un temps de parcours allant de 10 minutes à 1h30 (moyenne 31 minutes). Les teneurs moyennes de dioxyde d’azote les plus importantes dans l’habitacle ont été relevées sur les trajets petite couronne-Paris et grande couronne-Paris, avec respectivement 170 μg/m³ et 167 μg/m³, ce qui s’explique par la densité du trafic des grands axes fréquentés, en direction de la capitale aux heures de pointe du matin et en direction de la banlieue le soir ;
• les trajets grande couronne-Paris et petite couronne-Paris ont le nombre moyen de particules le plus élevé (respectivement 88 000 et 91 000 particules par cm³). Et les niveaux les plus faibles sont retrouvés également pour les trajets intra grande couronne et intra Paris (respectivement 55 000 et 67 000 particules par cm³).

La voiture semble donc plus néfaste que le vélo.

Précisons pour terminer sur ce sujet que :

• l’expérience montre qu’à 500 m d’une route à grande circulation (200 m pour le périphérique), la pollution de l’air a retrouvé son niveau normal ;
• il suffit de s’éloigner de trois mètres de la chaussée pour que la pollution soit deux fois plus basse que dans les voitures ;
• à Paris, la voiture et l’autobus sont les modes de déplacement où l’on est le plus exposé à la pollution et la marche à pied celui où on est le moins exposé. La pollution est intermédiaire lorsqu’on se déplace en vélo et en métro aérien (ou en tram) ;
• en ville, la combustion est probablement la principale source de particules moins de 0,5 µm. On les retrouve dans les gaz d’échappement et dans la fumée des chauffages. L’usure due aux frottements est une autre source importante de nanoparticules (ex : usure des moteurs et des pneus – l’usure des freins génère des particules plus grosses, environ 1 µm).
• il ne faut pas non plus négliger les particules émises directement par les habitants : une personne émet un million de particules de plus de 0,3 µm à la minute (ex : usure des vêtements, desquamation de la peau, gouttelettes émises lors de la respiration). À titre d’exemple, on estime que dans une ville comme Paris, l’usure des chaussures génèrerait des centaines de kilos de particules par jour et l’usure des pneus 8 tonnes (Source).

Je vous renvoie vers cette étude d’AirParif.

V. Discussion

Une dense étude a été menée en 2015 par l’agence de sécurité sanitaire sur la pollution du métro. En voici la conclusion :

La présente expertise confirme que les concentrations massiques de particules en suspension dans l’air (PM10, PM2,5) des enceintes ferroviaires souterraines (EFS) sont nettement supérieures à celles mesurées dans l’air extérieur, même en proximité du trafic routier, et à celles mesurées dans l’air intérieur des logements. […]

La source majeure de ces particules essentiellement submicroniques, riches en métaux dont principalement le fer, et en carbone, est l’usure des matériaux par la friction roue-frein, suivie du contact roue-rail et du contact entre le matériel roulant et le système d’alimentation électrique. […]

Les particules de l’air des EFS ont des caractéristiques physicochimiques différentes des particules de l’air extérieur. Bien que leur toxicité ait été à ce jour peu documentée, les données toxicologiques disponibles suggèrent qu’à concentration massique équivalente, elles sont au moins aussi toxiques à court terme que les particules de l’air ambiant extérieur. […]

L’évaluation des risques sanitaires présente néanmoins des incertitudes notables compte tenu notamment du corpus d’études épidémiologiques assez peu informatif et de l’absence d’étude toxicologique d’exposition chronique. […]

Par ailleurs, il convient de souligner que les résultats de risque chez les travailleurs ne sont pas transposables aux usagers du métro dont l’exposition quotidienne est beaucoup plus intermittente.

On a donc affaire à une situation qui peut présenter un risque sanitaire, même s’il ne faut pas s’affoler. En effet, 1/ ces niveaux sont sans commune mesure avec le fait de fumer par exemple 2/ de nombreuses villes sur la planète ont un air extérieur aussi pollué que l’air du métro parisien 3/ les voyageurs ont une durée d’exposition limitée 4/ en moyenne, le nombre de particules n’est pas tellement supérieur à ce qu »on trouve à l’extérieur (mais elles sont beaucoup plus lourdes) … Et des études sanitaires menées sur le personnel RATP semblent plutôt rassurantes (même si certains résultats me laissent dubitatif sur la méthodologie employée).

Il n’en reste pas moins un sujet qui m’a beaucoup étonné. Comme on l’a vu, l’air extérieur est désormais très bien suivi, et beaucoup d’efforts sont déployés par l’État et par la Mairie pour en faire baisser la pollution, les normes décroissants sans cesse (25 µg pour la norme PM_2,5, bientôt 20 µg ; seuil OMS de 10 µg qui devrait bientôt baisser…).

Et là, on a une zone fréquentée tous les jours par des millions de franciliens (chiffres : 4,8 millions d’entrées par jour dans le métro en semaine, 3,6 le samedi, 2,2 le dimanche… ; 1,2 millions de voyageurs dans le RER A…) dont la pollution de l’air est suivie mais… pas réglementée !

En effet, seule la pollution de l’air extérieur est réglementé, pas l’air intérieur (à la maison), et la réglementation considère que le métro est… de l’air intérieur, ce qui est original pour ce qui n’est après tout qu’un système de tunnels… (une bonne définition de l’intérieur est qu’on n’y réside pas avec son manteau, non ? 🙂 )

Enfin, si, l’air intérieur est réglementé par l’article R. 4222-10 du Code du travail :

« Dans les locaux à pollution spécifique, les concentrations moyennes en poussières totales et alvéolaires de l’atmosphère inhalée par un travailleur, évaluées sur une période de huit heures, ne doivent pas dépasser respectivement 10 et 5 milligrammes par mètre cube d’air. »

On a donc droit à 10 000 µg/m³ dont 5 000 pour les PM_2,5 – tout va bien, c’est donc entre 250 et 500 fois la norme OMS pour l’air extérieur… Il faut dire que ces chiffres datent de… 1987 – alors que la science a énormément progressé en 30 ans… Mais cela ne semble pas déranger le ministère qui affiche ces chiffres tranquillement…

Témoignage dans Libération : « Une employée de la SNCF est venue le voir un jour : «Elle a m’a dit : « Voilà, j’ai des maux de tête quotidiens, quand je sors du travail, j’éternue constamment, l’allergologue ne sait pas pourquoi. » Elle s’est mouchée devant moi : c’était noir. Elle a six ans d’exercice dans les souterrains de la station Magenta du RER.» »

Cependant, il faut reconnaître que la RATP fait de sérieux efforts pour améliorer les choses ; mais il est clair qu’une pression réglementaire et du public aiderait évidemment à améliorer les choses en apportant plus de budgets pour mesurer et surtout améliorer le matériel et la ventilation (elle existe depuis les années 1970 ; elle se situe dans les tunnels entre 2 stations, et extrait l’air du tunnel pour le rejeter à l’extérieur).

Le pire est que le sujet revient comme un serpent de mer régulièrement, où il affleure, mais sans jamais sembler vraiment devenir un sujet touchant les citoyens…

LCI, septembre 2016 :

Écoutez un reportage de France Info ici.

Le Monde, septembre 2015 :

Le Monde, janvier 2014 :

Le Figaro, mai 2013 :

Juillet 2009 :

Notre-Planète, juin 2007

Eh bien non, toujours pas de norme obligatoire 10 ans plus tard… (et pour information, 1 000 µg, c’est ce qu’on inhale si on met la tête au dessus d’un feu de bois…)

Et dans 10 ans ?

VI. Quelques suggestions

Quelques suggestions que nous lançons dans le débat, pour conclure :

• fixer évidemment une norme réglementaire pour l’air du métro – à nous de faire pression ;
• disposer d’ici quelques années d’une station de mesure par ligne (avec des stations divers : profondes ou pas, bien ventilées ou pas… Mais il faut compter au moins 100 k€ pour avoir une station installée), pour rassurer les usagers, pour avoir un réseaux représentatif et pour disposer de mesures non faussées à chaque période de travaux…
• disposer de mesures systématiques des PM_2,5 et de quelques stations mesurant le nombre des particules ;
• disposer d’un affichage des mesures en temps réel, comme le fait Airparif sur ce test avec la SNCF (une étude est en cours) ;
• disposer d’une étude détaillée du LCSQA – avoir une belle analyse des embruns à la Réunion, c’est bien, en avoir une sur les particules du métro, c’est mieux…
• disposer d’un historique horaire de 8 à 10 ans facilement téléchargeable en open data ;