Particules en suspension : pourquoi mesurer les PM10 plutôt que les seules TSP ?
Dans un rayon de soleil, des poussières apparaissent soudain. Mesurer leur masse semble une idée naturelle : aspirer de l'air, recueillir les particules et peser le filtre. C'est le principe des TSP, une mesure historique encore utilisée dans certains contextes. Son évolution vers les PM10 puis les PM2,5 montre pourquoi une masse de poussière ne décrit pas tout le risque sanitaire. Cet article complète notre dossier sur la pollution de l'air.
« Tout ce qui flotte » : une définition très large
Le principe des TSP est simple : on veut connaître la quantité totale de matière solide ou liquide qui flotte dans l'air, sans se soucier de sa taille ni de sa nature. Dans ce grand fourre-tout, on trouve de la poussière de sol soulevée par le vent, du sable, du pollen, du sel marin, de la suie, des fragments de pneus… mais aussi les minuscules particules fines que l'on connaît aujourd'hui sous le nom de PM10 et PM2,5. Ces poussières invisibles font l'objet d'un article complet sur les PM2,5 et les PM10.
Il n'existe pas de taille maximale universelle pour les TSP. L'efficacité de collecte dépend de la géométrie de l'entrée, du débit et du vent. Le mot « total » est donc historique : aucun appareil ne recueille parfaitement toutes les particules de l'atmosphère.
La machine qui pèse l'air
Pour mesurer les TSP, les scientifiques ont longtemps utilisé un appareil au nom très parlant : le préleveur à grand débit, surnommé « Hi-Vol ». Imaginez une sorte de gros aspirateur installé dans une petite guérite, avec un toit en pente pour le protéger de la pluie.
Le fonctionnement tient en trois verbes : aspirer, filtrer, peser.
- La machine aspire l'air extérieur à très haut débit, de l'ordre d'un à deux mètres cubes par minute.
- Cet air traverse un grand filtre, qui retient les particules.
- On pèse le filtre avant et après la mesure, avec une balance ultra-précise.
La différence de masse, divisée par le volume d'air aspiré, donne la concentration. C'est ce qu'on appelle la méthode gravimétrique.
Faisons le calcul ensemble. Un Hi-Vol tourne pendant 24 heures à 1,5 m³ par minute. Il aspire donc 1,5 × 1 440 minutes, soit 2 160 m³ d'air, l'équivalent d'une grande salle de sport. Si le filtre a gagné 216 milligrammes, la concentration est de 216 000 µg ÷ 2 160 m³, soit 100 microgrammes par mètre cube.
Le défaut qui a tout changé
Cette méthode avait l'avantage de la simplicité. Mais elle cachait deux problèmes de taille.
Le premier : la mesure dépendait… du vent. L'entrée d'air du Hi-Vol ne captait pas toujours les mêmes tailles de particules selon la vitesse et la direction du vent. Une variation du résultat pouvait donc mêler changement réel de concentration et changement d'efficacité de collecte.
Le second problème concerne l'interprétation. Quelques grosses particules peuvent peser davantage qu'un grand nombre de fines. Deux prélèvements de même masse peuvent ainsi avoir des compositions et des répartitions de taille différentes. Les poussières grossières ne sont pas pour autant inoffensives : leur nature et l'exposition comptent aussi.
Le jour où la santé est devenue la boussole
Pour comprendre la suite, il faut revenir à notre corps. Nos voies respiratoires sont équipées d'un premier filtre remarquable : les poils du nez et le mucus arrêtent une partie importante des grosses particules. Ces grosses poussières irritent, mais elles descendent rarement dans les poumons.
Distinguer les fractions capables de pénétrer dans le thorax est donc utile pour évaluer le risque respiratoire. Les autorités américaines en ont tiré la conclusion logique : en 1987, elles ont remplacé la norme sur les TSP par une norme sur les PM10, les particules de moins de 10 micromètres qui peuvent atteindre le thorax. Dix ans plus tard, en 1997, elles y ont ajouté les PM2,5, encore plus fines.
L'Europe a suivi la même logique. Aujourd'hui, les valeurs limites européennes portent sur les PM10 et les PM2,5, et non plus sur la masse totale des poussières. Les nouvelles valeurs européennes pour 2030 sont présentées dans notre article sur les normes et les solutions contre la pollution de l'air.
Les TSP ont-elles complètement disparu ?
Pas tout à fait. Elles restent utiles dans quelques situations bien précises.
Aux États-Unis, la norme du plomb dans l'air conserve une référence au plomb mesuré dans les TSP, avec des dispositions particulières permettant le recours aux PM10 dans certains cas. C'est logique : pour un métal toxique, on veut en connaître la quantité totale, quelle que soit la taille des particules qui le transportent.
Les mesures de poussières totales servent aussi à surveiller les abords de sites qui soulèvent beaucoup de poussière, comme les carrières ou les grands chantiers. Enfin, dans de nombreux pays, les archives de TSP restent précieuses pour retracer l'évolution de la pollution sur plusieurs décennies.
Une leçon de méthode scientifique
Les TSP, les PM10 et les PM2,5 répondent à des questions différentes. La gravimétrie reste utile ; ce sont notamment les fractions prélevées et l'interprétation sanitaire qui ont évolué. Pour comparer deux chiffres, il faut donc d'abord vérifier ce qui a été mesuré, avec quel appareil et sur quelle durée.
Pour approfondir
- Le guide complet : Pollution de l'air : comprendre ses causes, ses effets et les moyens d'agir
- Protecteur là-haut, toxique en bas : le double visage de l'ozone
- Polluant : définition simple et portrait des substances qui salissent notre air
- D'où vient la pollution de l'air ? Tour d'horizon de ses vraies sources
Sources et références
- EPA, norme de qualité de l’air relative au plomb
- EPA, historique des normes américaines sur les particules
- US EPA, méthode IO-2.1, « Sampling of ambient air for total suspended particulate matter »
- « Revisiting the size selective performance of EPA's high-volume TSP sampler », Aerosol Science and Technology (PMC)
- US EPA, « Particulate Matter (PM) Basics »
Retrouvez les ressources utilisées pour cette fiche et prolongez votre lecture.
