Modéliser les polluants émergents (PFAS, PUF, amines…), est-ce possible ?

Les polluants émergents sont des substances chimiques nouvellement identifiées, pouvant avoir un effet sur la santé ou l’environnement, mais qui ne sont pas encore, ou seulement partiellement, prises en compte par les réglementations. Ils peuvent provenir de diverses sources telles que l'industrie, l'agriculture, les véhicules, les produits de consommation… Leur émergence est souvent liée à l'évolution des pratiques industrielles, des modes de consommation et des technologies. Une partie de ces émissions peuvent avoir lieu dans le milieu atmosphérique.

Bien qu’émergents, ce n’est pas pour autant que les outils de modélisation actuels ne sont pas capables de modéliser leur dispersion dans le cadre d’études d’impact environnemental. Pour beaucoup, leurs évolutions physicochimiques dans l’atmosphère ne nécessitent pas d’adaptation particulière et ils peuvent être modélisés de façon classique, comme cela est fait pour des composés comme les Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP), les métaux en phase particulaires ou les odeurs, par exemple.

De quels polluants parlons-nous ?

Un grand nombre de substances peuvent être classées parmi les polluants émergents, parmi lesquelles :

• Les produits chimiques poly et perfluorés (PFC) dont les per- et les poly-fluoroalkyles (PFAS) : ce des substances chimiques utilisées dans de nombreux produits de consommation, y compris les revêtements antiadhésifs, les emballages alimentaires, les textiles imperméables et les mousses ignifugées. Leurs émissions à l’atmosphère peuvent être diverses : au moment de leur production sur les sites industriels, au moment de leur utilisation ou au moment de leur destruction dans les incinérateurs, par exemple. Ils sont persistants dans l'environnement et sont soupçonnés d'avoir des effets néfastes sur la reproduction et le développement, ainsi que des implications pour la faune sauvage. Utilisés massivement depuis les années 1950, on compte plusieurs milliers de composés au sein de cette famille.
• Les retardateurs de flamme bromés (RFB) : ce sont des produits chimiques ajoutés à de nombreux matériaux pour réduire leur inflammabilité. Ils sont largement utilisés dans les meubles, les textiles, les produits électroniques et les matériaux de construction. Leurs émissions à l’atmosphère surviennent lors de leur utilisation ou lors de leurs destructions. Les RFB sont bioaccumulables et peuvent avoir des effets sur la santé humaine, tels que des perturbations hormonales et des problèmes neurologiques.
• Les particules ultra-fines (PUF) et nano-particules : ces particules en suspension dans l'air, au diamètre inférieur à 0,1 µm, sont souvent produites par des processus industriels ou des réactions chimiques. Elles peuvent avoir des effets sur la santé respiratoire et cardiovasculaire en raison de leur capacité à pénétrer profondément dans les voies respiratoires et à causer des dommages cellulaires.
• Les produits phytosanitaires : ils englobent différentes familles de composés chimiques qui peuvent être transportés sous forme de particules ou gaz selon leurs émissions dans l’atmosphère (directement lors de la pulvérisation ou sous forme d’envol). Ils peuvent avoir des effets sur la santé humaine et les écosystèmes.
• Les amines : il s’agit de composés organiques dérivés de l’ammoniac qui sont utilisés dans de nombreux domaines tels qu’en médecine (antidouleurs dont paracétamol, antidépresseurs, antihistaminiques) en raison de l’azote contenu dans les amines qui interagit facilement avec notre corps, dans les produits ménagers (détergents, désinfectants, shampoings et cosmétiques), en agriculture (pesticides et herbicides), dans l’industrie dans la fabrication de matériaux (mousse et plastique), les nettoyants de moules industriels et surtout récemment dans le traitement des gaz post-combustion pour le captage du CO2. Leur dégradation dans l’atmosphère conduit à la formation de composés secondaires toxiques, dont certains sont soupçonnés d’être cancérogènes.

Peut-on modéliser leur dispersion atmosphérique avec les outils actuels ?

Pour la plupart de ces composés, si on connait leurs émissions : la réponse est oui.

À ce jour, dans des outils de modélisation à l’échelle locale, comme ADMS , il n’y a pas plus de difficultés pour disperser ces polluants émergents que pour les polluants réglementés actuels tel que les HAP ou les métaux.

Les difficultés peuvent concerner le processus d’émission et la façon de le configurer dans un modèle de dispersion utilisé classiquement en étude d’impact : par exemple, la pulvérisation de pesticides peut nécessiter de représenter la source d’émission sous forme d’une émission volumique avec la difficulté d’estimer la concentration à l’émission dans ce volume initial.

Concernant le transport atmosphérique, la difficulté de modélisation intervient si l’évolution physicochimique est rapide et nécessite sa prise en compte dans la modélisation. C’est le cas pour les amines dont la transformation rapide produit des composés secondaires qui sont toxiques. Dans ce cas, le modèle ADMS dispose d’un module spécifique dédié à la dispersion de ces composés.

Pour la grande majorité des cas, la dispersion sous forme de traceur chimique est envisageable. Dans le cas de composés pouvant passer de la phase gazeuse à la phase particulaire ou semi-volatile, l’approche classique de modélisation souvent utilisée pour les certains polluants réglementés peut être appliquée, à savoir :

• Modéliser une dispersion sous forme 100% gaz pour majorer les concentrations dans l’air par rapport à l’impact par inhalation.
• Modéliser une dispersion sous forme 100% particulaires pour majorer les retombées atmosphériques (sec et humide) pour l’impact par ingestion.

Pour la phase particulaire, les modèles comme ADMS permettent alors de paramétrer la taille et la densité des particules en fonction du rejet étudié.

Enfin, pour certaines espèces particulaires, comme les PUF, leur taille est telle que leur comportement s’apparente en fait à la dispersion de gaz et, de ce fait, ne pose pas de souci de modélisation particulière.

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