Journée d`information émissions diesel et santé au travail

HST
229 - 19
CONGRÈS
COMPTE RENDU
19 juin 2012
Paris, France
JOURNÉE D’INFORMATION ÉMISSIONS
DIESEL ET SANTÉ AU TRAVAIL
L
es moteurs Diesel sont à l’origine d’une pollution chimiquement complexe comprenant des
gaz et des particules fines voire
ultrafines carbonées sur lesquelles sont
adsorbés des composés organiques de
composition complexe dont les hydrocarbures aromatiques polycycliques
(HAP), des aérosols acides, des sulfates
et des oxydes métalliques.
bien maîtrisées, des mesures de prévention existent pour un certain nombre de
situations de travail et de nombreuses
technologies ont été développées en
matière de filtration des particules et
de captage des émissions. Enfin, le
développement de la métrologie permet
aujourd’hui de mieux caractériser ces
émissions et d’en évaluer les risques.
Si les microparticules de carbone
émises par les moteurs Diesel sont
connues pour contribuer de manière
importante au phénomène de réchauffement climatique, elles présentent
également une toxicité pour l’homme.
Ainsi, l’exposition aux fumées et aux
gaz d'échappement Diesel est estimée
comme l’exposition à un cancérogène
sur les lieux de travail la plus fréquente
en France et elle constitue également
un important enjeu de santé publique.
Depuis juin 2012 ces émissions ont été
classées comme cancérogènes certains
pour l'homme (classe I) par le Centre
international de recherche contre le cancer (CIRC).
L’INRS et la CRAMIF ont organisé
à Paris, le 19 Juin 2012, une journée
d’information technique dans le but
de présenter les différents enjeux de la
prévention des risques liés à l’exposition
à ces particules en milieu professionnel.
Plusieurs thèmes ont été abordés :
1 risques pour la santé,
1 pollution en milieu de travail et
en zone urbaine,
1 réglementation concernant les
particules fines,
1 mesure des expositions,
1 moyens de prévention (filtres
à particules, évolution des moteurs
Diesel, moteurs hybrides, etc.),
1 évaluation de l’efficacité des
dispositifs,
1 expériences d’utilisateurs.
Des salariés peuvent être exposés à
cette pollution, notamment lors de travaux en espaces confinés ou de travaux
souterrains. Si les émissions des engins
de chantier ne sont actuellement pas
Un focus sur quatre interventions
effectuées lors de cette journée est présenté dans cet article.
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EXPOSITION AUX
POLLUANTS DIESEL EXPÉRIMENTATION
ET DÉMARCHE DE
PRÉVENTION
J-P. Depay, Caisse régionale d’assurance
maladie d’Ile-de-France, D. Bémer, INRS.
L’exposition aux fumées et gaz
d'échappement Diesel est estimée
comme l’exposition à un cancérogène
sur les lieux de travail la plus fréquente
en France. Ces émissions sont classées comme cancérogènes certains pour
l'homme (groupe I) par le Centre international de recherche contre le cancer
(CIRC). Elles sont également reconnues
pour être responsables d’irritations transitoires, d’inflammation et d’altérations
de la fonction pulmonaire.
Les moteurs Diesel sont à l’origine
d’une pollution chimiquement complexe comprenant des gaz et des particules fines carbonées sur lesquelles
sont adsorbés des composés de composition complexe parmi lesquels on trouve
des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), des aérosols acides, des
sulfates et des oxydes métalliques.
Ces particules constituent un enjeu
important en matière de santé publique
et de santé au travail.
En effet, des salariés peuvent être
exposés à cette pollution notamment
lors de travaux en espaces confinés ou
de travaux souterrains. Si des règles
de prévention existent dans un certain
nombre de situations de travail, l'exposition des salariés aux émissions des
engins de BTP n'est à l’heure actuelle
pas maîtrisée en France. Par ailleurs,
de nombreuses technologies de posttraitement ont été développées afin de
collecter efficacement les particules à
la surface d’un média et pour pouvoir
ensuite les éliminer par combustion.
Des essais ont été entrepris avec
différents types de filtres montés sur
les engins sur divers sites de travail. Les
mesures des polluants à l’échappement,
dans les configurations avec et sans
filtre, ont été effectuées à l’état initial
(filtre neuf) et au cours du temps. Les
mesures ont porté sur l’ensemble de la
pollution émise à l’échappement de l’engin à savoir les gaz et les aérosols. Les
mesures relatives aux nanoparticules
ont été confiées à l’institut suisse TTM.
Les essais effectués montrent que
les filtres permettent une diminution
au minimum d’un facteur 100 de l’émission en particules toutes tailles confondues. L’étude a montré que certaines
technologies de filtres semblent plus
adaptées aux engins non routiers. Ainsi,
les filtres à régénération active avec
ajout d’additif, largement éprouvés dans
certains pays, semblent vraiment adaptés, dans la mesure où ils permettent
une réduction importante des émissions
de microparticules de suie et garantissent un maintien des performances
au cours du temps.
Forts de l’expérience acquise, la
CRAMIF et l’INRS ont publié un guide
à l'intention des entreprises afin de les
aider dans le choix des meilleures technologies disponibles ainsi que dans la
démarche d'installation de filtres à particules sur les engins de chantier.
Ce guide aborde les différents choix
techniques proposés pour réduire les
émissions et décrit l’impact de chacun
sur les émissions de particules. Il décrit
également l’implication indispensable
du fabricant de FAP et du constructeur
d’engins dans la procédure de postéquipement (ou rétrofit) d’un engin.
En effet, de nombreuses contraintes
liées à la mise en œuvre de ces systèmes existent et doivent être prises en
compte pour la réussite de l’opération :
information/formation des utilisateurs
et des services de maintenance, coûts,
état initial du moteur, difficultés de
montage en rétrofit, entretien ainsi que
des éventuels problèmes de gestion électroniques des différents paramètres.
Dès 2007, La CRAMIF, associée
à l’INRS, a décidé de tester sur site
les meilleures technologies disponibles
avec des filtres à particules (FAP) installés sur des engins de chantier afin de
s’assurer de leurs performances initiales
mais surtout de leur maintien au cours
du temps.
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MÉTROLOGIE DES
PARTICULES DIESEL
M. Kasper, Matter Aerosol AG
Pourquoi mesurer ?
Les émissions de particules par les
moteurs Diesel forment un mélange
complexe de carbone solide, de cendres
métalliques, d’hydrocarbures semi-volatiles ainsi que de particules liquides
composées d’acide sulfurique et d’eau.
Certains de ces composés sont dangereux pour la santé, et parfois cancérogènes. Certains d’entres eux sont
éliminés de l’émission en recourant à
un filtre à particules Diesel (FAP). Par
conséquent, la mesure des particules de
l’émission Diesel constitue un défi technique, ayant deux principaux objectifs :
assurer le fonctionnement correct du
FAP et, de manière plus générale, quantifier les risques pour la santé causés par
les émissions Diesel. Les limites d’émission légales traduisent ces intentions.
Méthodes historiques et
inconvénients
Historiquement, la législation allemande des émissions Diesel recommandait principalement deux méthodes
de mesure : la détermination gravimétrique de la masse des particules
(Particulate Matter : PM) pour l’homologation ; et la détermination par opacimétrie pour les contrôles sur-site. Les deux
méthodes fournissent des données techniques utiles dans le cas des moteurs
Diesel à fortes émissions (jusque Euro
IV/NRMM étape III a), mais la pertinence de ces données pour la santé est
limitée et, dans le cas des émissions
après FAP, ces méthodes pèchent par un
manque de sensibilité.
Les moteurs Diesel modernes, et
particulièrement ceux équipés de FAP,
nécessitent une approche améliorée prenant en compte les objectifs de santé
et sont donc plus sensibles aux faibles
concentrations de particules. Une telle
approche, prenant en compte la concentration en nombre des particules solides
(Particle Number : PN) a été développée
dans le cadre du protocole VERT (1993 1998) et à maintenant été adopté par la
législation européenne (Euro 5b/Euro
VI).
HST
Mesure du nombre de particules
La mesure des PN a plusieurs propriétés qui en font un moyen de mesure
très avantageux dans le cas des émissions de particules Diesel et de l’utilisation des FAP.
Premièrement, PN est adaptée aux
particules dans la gamme de tailles 20 –
300 nm (0,02 – 0,3 µm). D’une part,
c’est la gamme de tailles des particules
émises par les moteurs à combustion et,
d’autre part, ces tailles correspondent
aux particules qui pénètrent le plus profondément dans le poumon et sont, de
ce fait, particulièrement suivies par les
experts en santé.
Deuxièmement, la mesure des PN
se focalise sur les particules solides.
Elles incluent les suies carbonées, les
cendres métalliques et les hydrocarbures faiblement volatils. Les particules
solides sont considérées comme un danger pour la santé humaine puisqu’elles
sont insolubles et persistent un long
moment dans le corps humain.
Troisièmement, la mesure des PN
est capable de détecter de très faibles
concentrations en particules, aussi
faibles que celles rencontrées dans
l’air ambiant. Par conséquent, PN est
capable de détecter des ruptures, des
fuites et des autres défauts d’un FAP,
longtemps avant que n’importe quelle
autre méthode soit capable de fournir
un résultat fiable (inspection optique,
contrepression en dessous du seuil de
tolérance, etc.).
Finalement, PN est une méthode de
mesure en ligne. Elle ne nécessite pas
de délicates manipulations des échantillons ni d’analyses de laboratoire longues. Au lieu de cela, la donnée est
exploitable au cours ou immédiatement
après la mesure en temps réel et sur
site. Par exemple, un FAP installé sur
une machine de construction peut la
tester en moins d’une minute de temps
de mesure, ce qui réduit les temps
d’arrêt coûteux de la machine. Ainsi, PN
est spécifique aux émissions moteurs,
applicables aux émissions après FAP et
adapté aux effets sur la santé.
Techniquement, la mesure de PN
est basée sur un compteur à noyaux de
condensation (CPC) qui, tout d’abord,
grossit les plus petites et invisibles particules et, ensuite, les compte à l’aide d’un
faisceau laser. Les compteurs de parti-
cules électriques (EPC) constituent une
alternative souvent utilisée car ils sont
plus pratiques et manipulables. Dans un
EPC, les particules sont d’abord électriquement chargées et ensuite précipitées
sur un ou plusieurs éléments filtrants
où elles viennent déposer leur charge
électrique. Le courant électrique circulant de l’élément filtrant à l’instrument
est mesuré et converti en nombre de
particules.
Comme expliqué précédemment,
la mesure du PN est focalisée sur les
particules solides. Ceci est assuré par
un système d’échantillonnage dédié disposé avant le compteur de particules.
Le système d’échantillonnage comprend
un étage de dilution (dilution au moins
10 à 15 fois) et un traitement thermique
de l’échantillon jusqu’à 350°C.
Les avantages de la mesure du PN
ont été reconnus par nombre d’institutions légales, incluant l’Union européenne. L’étape Euro 5b d’émission des
véhicules routiers en vigueur depuis
2011 (voitures particulières) et Euro VI
à partir de 2014), (poids lourds) incluent
une valeur limite des PN dans le but
de réduire au maximum les émissions
de particules des véhicules récents au
travers des meilleures techniques de filtration disponibles. La Suisse a introduit
une limite des PN pour les machines
de construction en 2009 et, au niveau
européen, une application pour les PN
émises par les équipements non routiers (NRMM, étape III b) est en cours
de discussion. D’autres législations
réfléchissent actuellement à prendre en
considération ces PN (Californie, Chine,
Chili).
Conclusion
La mesure des émissions de particules par les engins Diesel sert en fin
de compte à la protection de la santé
humaine et de l’environnement. La
concentration en nombre des particules
constitue la mesure la plus favorable
puisqu’elle combine les exigences en
matière de santé avec la sensibilité et la
disponibilité de l’instrumentation. Du
fait de ces avantages, le PN a été établi
dans l’Union européenne et est pris en
compte dans la plupart des régulations
des émissions de nombreuses régions
du monde.
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FOCUS SUR LES ZONES
D'ACTIONS PRIORITAIRES
POUR L'AIR (ZAPA)
G. Aymoz, Agence de l'environnement et de
la maîtrise de l'énergie
Afin d’améliorer rapidement la qualité de l’air dans les zones urbaines, où
les concentrations en particules PM10 et
en dioxyde d’azote sont supérieures aux
valeurs limites définies dans les textes
européens, la loi Grenelle II prévoit une
action à très court terme : la ZAPA 1,
zone d’actions prioritaires pour l’air. Les
communes ou groupements de communes de plus de 100 000 habitants où
une mauvaise qualité de l’air est avérée
pourront instituer à titre expérimental
des zones dont l’accès est interdit aux
véhicules contribuant le plus fortement
à la pollution atmosphérique.
Les collectivités souhaitant expérimenter une ZAPA sur leur territoire
avaient jusqu’au 13 juillet 2012 pour
déposer une demande d’expérimentation aux ministres chargés du développement durable et de l’intérieur. Le projet de ZAPA doit avoir fait l’objet d’une
évaluation environnementale, ainsi que
d’une concertation avec l’ensemble des
parties concernées. Les autorisations
d’expérimentation seront accordées par
décret pour une durée de trois ans.
Une disposition nationale qui sera
adaptée localement
Les expérimentations de ZAPA
s’inscrivent dans le cadre du deuxième
Plan National Santé Environnement
(PNSE2) de la loi Grenelle 2 au sein du
plan Particules qui fixe un objectif de
réduction de 30 % des particules fines
dans l’air d’ici 2015. Cette mesure s’inscrit dans une planification nationale
plus large d’actions visant à réduire les
émissions de polluants atmosphériques
en veillant aux synergies et aux antagonismes avec les actions de réduction des
gaz à effet de serre.
1 Plus d'information sur le site Buldair : http://
www.buldair.org/category/arborescence-du-site/
actions-pour-ameliorer-la-qualite-de-l-air/plansd-actions/zapa-lez
INRS - Hygiène et sécurité du travail - Cahiers de notes documentaires - 4e trimestre 2012 - 229 / 39
Des études de faisabilité en amont
des expérimentations terrain
Compte tenu du caractère novateur
de ce concept en France, l’ADEME a
lancé en juillet 2010 un appel à projets
« Etude de faisabilité des ZAPA » à destination des collectivités.
Aujourd’hui, l’ADEME accompagne huit collectivités : Paris, Plaine
Commune, Grand Lyon, GrenobleAlpes Metropole, Pays d’Aix, Clermont
Communauté, Nice Côte d’Azur et la
Communauté Urbaine de Bordeaux.
Ces études portent notamment sur
les impacts multicritères (qualité de
l’air, bruit, GES, impacts socio-économiques), l’acceptabilité de la mesure,
la compatibilité avec les autres plans
d’actions… En complément d’un soutien
financier, l’ADEME anime un comité de
pilotage national qui permet de favoriser les échanges entre les huit collectivités et différents organismes pouvant
apporter de la connaissance sur les différents sujets liés aux ZAPA.
Une évaluation scientifique des
expérimentations
La ZAPA est un concept élargi de
la Low Emission Zone (LEZ) à des
mesures complémentaires à la restriction de circulation. Les retours d’expériences des pays européens ayant mis
en œuvre des LEZ montrent le besoin de
développer de nouveaux indicateurs et
outils intégrés d’évaluation des impacts
des actions d’amélioration de la qualité
de l’air. Un appel à projets de recherche
DPF Retrofit of construction Machines Switzerland
DPF n°
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Guidelines
20’000
10’000
Public tenders
Pilot phase
Pioneer
2010
VERT DPF
2005
Failures % p.a.
2000
Retrofilters
1995
Retrofits total
1990
A. Mayer, Technik Thermische Maschinen
C’est à ce moment que se créa
le projet VERT, abréviation signifiant
« réduction des émissions des moteurs
Diesel dans les tunnels ». Pendant
quatre années, et à base de beaucoup de
Regulation
100%
30’000
30 000 FILTRES À
PARTICULES SUR
LES MACHINES DE
CONSTRUCTION EN SUISSE
A partir de 1991, certaines grandes
villes, comme Zürich et Genève, ont
commencé à équiper leurs véhicules de
trafic public avec des filtres à particules
(FAP) sans réglementation, sans norme
technique, sans informations des bénéfices sanitaires et cette première phase
n’a rien donné. Tout a changé en 1994
lorsque la Suisse a commencé la planification des grands tunnels pour trains
rapides à travers les Alpes, la NEAT. Les
études de la SUVA, caisse nationale d’accidents professionnels et responsable
pour la sécurité au travail, ont très tôt
mis en évidence que la concentration
des particules Diesel dans l’air respiré
dépasserait les limites sanitaires d’un
facteur de 50 - 100. A cette époque,
les valeurs limites carbone étaient
TC < 200 µg/m3, un peu plus tard (carbone organique) BC < 100 µg/m3 et les
émissions Diesel DME étaient déjà déclarées « cancérogènes » suivant les recommandations de la IARK/Lyon en1989. Il
fallait trouver une solution efficace très
rapidement sinon les constructions de
tunnels (projet européen d’une importance continentale) pourraient présenter des risques. Une modification des
valeurs limites était exclue par la loi.
Step-by-step over 2 decades
from 0 to 100% application
Fuel sulfur ppm
Les collectivités pourront alors choisir d’inclure dans leur dispositif telle
ou telle catégorie de véhicules (poids
lourds, bus, VL…) et tel ou tel groupe
pour chaque catégorie de véhicule.
dédiés à l’évaluation des expérimentations de ZAPA a donc été lancé mi-janvier 2011 dans le cadre du programme
de recherche PRIMEQUAL 2 . Les trois
projets sélectionnés concernent l’évaluation de l’efficacité des ZAPA et l’identification les facteurs de réussite, tant sur
les plans environnementaux, qu’économiques et sociaux. Dans ce contexte, un
point fondamental concerne la connaissance des émissions des véhicules en
usage réel, thème auquel des travaux
supplémentaires sont actuellement
consacrés.
Year
Sur le plan réglementaire, deux
décrets publiés récemment portent sur
le tarif des amendes en cas d’infraction
et sur les véhicules faisant l’objet de
dérogations. Un arrêté ministériel établira prochainement une nomenclature
nationale de tous les types de véhicules,
en fonction de leur niveau d’émission
de polluants atmosphériques. Les véhicules sont classés en fonction de leur
date de première immatriculation (correspondant aux normes Euro) avec une
distinction selon la motorisation (Diesel,
essence, GPL, GNV, électrique…).
1988
2 000
100
2
> 10
-
1992
2 000
350
2
> 10
-
1995
500
500
3
> 10
5
1998
500
900
8
10
16
2000
350
2 500
12
8
23
2002
50
4 900
7
3
8
2003
50
6 500
11
2
22
2005
50
11 500
21
<2
30
2007
50
17 500
26
<2
50
2010
10
25 000
30
<2
71
2012
10
35 000
30
<1
80
tests sur bancs d’essais et sur le terrain,
la technique des FAP pour machines
de construction qui présentaient des
exigences mécaniques et thermiques
très élevées a été développée. Pour ce
faire, de nouvelles instrumentations
pour la mesure des particules solides
d’une taille pénétrant les poumons
20 - 300 nm ont été développées. Une
méthode standard de tests des filtres
VERT et des appareils électroniques
pour le contrôle sur véhicules a également été introduite. En 1998, une
douzaine de FAP avait déjà été certifiée
et la liste des filtres certifiés, publiée par
la SUVA avait été établie. D’importants
tests pilotes commençaient pour les travaux de l’élargissement de l’aéroport de
Zürich avec 160 machines de construction toutes équipées de FAP afin de
répondre à une condition du propriétaire, le canton de Zürich. Le résultat
a été couronné de succès et d’autres
chantiers publics ont suivi par la suite.
2 Programme de recherche interorganisme pour
une meilleure qualité de l’air à l’échelle local, piloté
conjointement par le MEDDTL et l’ADEME
HST
En avril 2000, la SUVA introduisait l’exigence obligatoire d’utiliser des
FAP sur tous les moteurs Diesel utilisés en souterrain, pour n’importe
quelle puissance moteur, âge, construction ou application. Cette règle, toujours en vigueur, est très efficace car
elle permet de réduire la pollution de
l’air dans les chantiers des tunnels d’un
facteur 95 %.
Entre-temps, beaucoup de résultats épidémiologiques fournissaient la
preuve des risques sanitaires très élevés
causés par les particules Diesel, y compris cancérogènes et cardiovasculaires,
en particulier en exposition au travail,
dans les mines et parmi la population
des chauffeurs professionnels. Le rap-
port des bénéfices sanitaires externes
monétarisées aux coûts a été comme
étant égal à 4 - 5 par l’OFEV, l’office fédéral de l’environnement Suisse. A partir
de cette estimation, le conseil fédéral de
la Suisse décidait, en septembre 2000,
d’adopter la règle SUVA pour les chantiers supraterrestres, d’abord seulement
pour les grands chantiers en ville puis, à
partir de 2008, pour tous les chantiers.
Aujourd’hui, on est proche à 100 %
d’utilisation des FAP pour les machines
de construction. En parallèle, une réglementation pour l’application des FAP
sur tous les bus, locomotives Diesel et
bateaux a été introduite. Actuellement,
l’action se poursuit avec les poids lourds
et les tracteurs agricoles pour la protection de la santé des conducteurs.
229 - 19
CONCLUSION
De cette journée il ressort clairement que des solutions techniques performantes, largement éprouvées dans
d’autres pays, permettent de réduire de
manière importante les émissions de
particules des moteurs Diesel. Ces solutions doivent être sans plus tarder appliquées aux engins évoluant dans des
atmosphères confinées. Le deuxième
point important concerne la métrologie
de ces particules ultrafines qui doit être
adaptée au fait que le référenciel massique n’est pas le meilleur dans le cas
des nanoparticules. Cela implique aussi
de réfléchir à la pertinence des valeurs
limites actuelles.
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