Surveillance des particules dans l'air - PM1

PM signifie matière particulaire (également connue sous le nom de pollution par les particules), un mélange de particules solides et de gouttelettes liquides présentes dans l'air. La poussière, la saleté, la suie et la fumée sont des exemples de grandes particules qui peuvent être vues à l'œil nu. Pour des raisons réglementaires de qualité de l'air, ces particules atmosphériques sont définies par leur diamètre.

PM1, ou matière particulaire ultra-fine d'un diamètre de 1 micron ou moins, est un composant souvent négligé mais critique lorsqu'il s'agit de discuter de la pollution de l'air. Ces particules ultra-fines sont si petites - environ 70 fois plus fines qu'un cheveu humain - qu'elles sont trop petites pour être détectables par l'œil humain. Elles peuvent facilement pénétrer profondément dans les poumons et même entrer dans la circulation sanguine.

À première vue, la matière particulaire peut sembler assez simple à comprendre. Ce n'est que de la poussière et de minuscules particules flottant dans l'air, n'est-ce pas ? Pas besoin de déterrer ces vieux livres de chimie du lycée pour celui-ci ! Mais la réalité est que la matière particulaire est beaucoup plus complexe qu'elle n'apparaît. Ses impacts environnementaux et sanitaires sont significatifs, et c'est quelque chose auquel nous devrions tous prêter une attention plus particulière. 

PM1 est des particules extrêmement fines et un sous-ensemble majeur de PM2.5 qui sont susceptibles de pénétrer plus profondément dans le corps que PM2.5. Ce qui les rend encore plus nocives car elles peuvent atteindre d'autres organes par le biais du sang. Les particules PM1 dans l'atmosphère restent en suspension dans l'air en raison de leur masse négligeable. Cela les rend plus susceptibles à l'exposition. En raison de leur très petite taille, le PM1 subit diverses transformations dues à la coagulation, la condensation, l'évaporation et/ou la déposition dans l'atmosphère. Après un long délai, principalement par activation dans des nuages et des précipitations subséquentes, elles peuvent finalement être éliminées.

Alors, qu'est-ce que c'est exactement la matière particulaire (PM1) ? D'où vient-elle ? Cet article couvre des informations sur le PM1, ses sources dans l'air ambiant, son impact sur la santé et l'environnement, les mesures correctives possibles, la nécessité de moniteurs de PM1, et différentes méthodes de surveillance du PM1.

Lorsque nous pensons à la pollution de l'air, nous imaginons généralement les usines et les centrales électriques comme les principales sources. Bien qu'elles contribuent aux particules en suspension, il y a aussi de nombreuses autres sources. En fait, les particules en suspension peuvent provenir à la fois de sources primaires, comme les émissions, ou de sources secondaires, où des particules se forment par des réactions chimiques dans l'air.

Les particules en suspension PM1 sont soit directement émises par une source (PM primaire), soit formées par des réactions chimiques de gaz tels que les oxydes de soufre (SOx), les oxydes d'azote (NOx), les composés organiques, etc. dans l'atmosphère (PM secondaire).

Les sources naturelles des particules en suspension PM1 sont l'aérosol marin, l'érosion des sols, les éruptions volcaniques et les incendies forestiers. 

Les sources anthropiques de PM1 comprennent :

• La combustion de combustibles fossiles tels que l'essence, le pétrole, le diesel, le charbon ou le bois, etc. 
• Les processus agricoles
• La cuisson et la fumée de cigarette. 
• Les émissions provenant des gaz d'échappement des véhicules à moteur, spécifiquement ceux fonctionnant au diesel.
• Les émissions des centrales électriques et des processus de combustion industrielle

Les PM1 secondaires se forment généralement par des réactions photochimiques de gaz et la condensation de vapeurs semi-volatiles dans l'atmosphère. Elles consistent généralement en acide sulfurique, sulfates d'ammonium et nitrates, composés organiques et une gamme de métaux traces. 

Le saviez-vous ? Lorsque les pneus de véhicule frottent contre les surfaces de la route, les pneus et la route s'usent (Järlskog et al., 2022). Ce processus d'usure libère de minuscules particules dans l'air (Harrison et al., 2021 ; Järlskog et al., 2022).

Impact sur la santé

Les particules en suspension dans l'air sont constituées de solides ou de gouttelettes liquides microscopiques suffisamment petites pour être inhalées et provoquer des problèmes de santé majeurs. Certaines particules d'un diamètre inférieur à 10 micromètres peuvent pénétrer profondément dans vos poumons et même entrer dans votre circulation sanguine. Parmi les particules fines, les PM1 — celles dont le diamètre est inférieur à 1 micromètre — présentent le plus grand danger pour la santé en raison de leur capacité à pénétrer plus profondément dans le système respiratoire.

Cependant, les particules PM1, c'est-à-dire les particules d'un diamètre < 1 μm, sont si petites qu'elles peuvent voyager plus profondément dans les poumons jusqu'aux alvéoles (c'est-à-dire les petites poches dans les poumons où l'O2 et le CO2 sont échangés). Certaines particules PM1 passent à travers les membranes cellulaires des alvéoles, pénètrent dans la circulation sanguine et peuvent atteindre d'autres parties du corps. Elles peuvent endommager les parois internes des artères et peuvent pénétrer dans les tissus, se propageant potentiellement à travers les organes et les endommageant. 

Saviez-vous cela ? Une étude de Harvard de 2021 a révélé que la pollution de l'air due à la combustion de combustibles fossiles a causé 10,2 millions de morts supplémentaires dans le monde en 2012, et environ 350 000 décès prématurés aux États-Unis en 2018.

Lorsqu'elles sont inhalées pendant de courtes périodes, les PM1 irritent les yeux, le nez, la gorge et les voies respiratoires supérieures, provoquant des toux, des éternuements et un essoufflement. Elles aggravent les maladies respiratoires déjà présentes telles que l'asthme et peuvent entraîner une mortalité prématurée, une bronchite aiguë et chronique, d'autres symptômes respiratoires, etc. 

L'exposition à la pollution par PM1 pendant de longues périodes (c'est-à-dire des mois ou des années) peut causer des problèmes respiratoires permanents tels que l'asthme, la bronchite chronique et les maladies cardiaques, et entraîner une croissance réduite de la fonction pulmonaire chez les enfants. Une exposition prolongée aux PM1 contribue à des maladies graves comme les crises cardiaques, le cancer du poumon, l'œdème, etc., menant à la mort prématurée.

Impact environnemental

Il a été constaté dans de nombreuses études scientifiques que les particules en suspension réduisent la visibilité tout en ayant également un impact négatif sur le climat, les écosystèmes et les matériaux. Les PM, principalement les PM2.5, affectent la visibilité en modifiant la façon dont la lumière est absorbée et dispersée dans l'atmosphère. 

En ce qui concerne le changement climatique, certains composants du mélange de PM ambiant favorisent le réchauffement climatique (par exemple, le carbone noir). En revanche, d'autres ont un effet de refroidissement (par exemple, les nitrates et les sulfates), ce qui entraîne des PM ambiants ayant à la fois des capacités de réchauffement et de refroidissement. 

De plus, le dépôt des particules en suspension dans l'air sur les plantes, le sol et les écosystèmes aquatiques a des effets nocifs sur eux. Les métaux et les composés organiques réduisent la croissance et le rendement des plantes, tandis que le dépôt de PM dans les plans d'eau affecte sa qualité et sa clarté. 

La première étape est la surveillance des particules dans l'air pour identifier les zones avec des niveaux de particules élevés. Vous pouvez utiliser des alertes de qualité de l'air pour vous protéger, vous et les autres, lorsque les PM atteignent des niveaux dangereux. En plus de cela, les mesures correctives suivantes peuvent être prises : 

• Regardez vos relevés locaux de l'AQI.
• Limitez les activités de plein air et fermez les fenêtres et les évents pendant les périodes de forte pollution de l'air.
• Évitez l'exercice matinal si l'AQI dépasse sa limite.
• Portez un masque anti-pollution.
• Éliminez l'utilisation de la cheminée, du poêle à bois, de l'équipement de jardinage ou de pelouse alimenté au gaz.  
• Investissez dans un système de surveillance de la qualité de l'air.
• Mangez nutritif : Manger une pomme ne combattra pas la pollution, mais des aliments riches en antioxydants comme les baies, les noix, les légumes verts et les huiles de poisson peuvent aider à lutter contre le stress oxydatif dû à l'inhalation de PM2.5, réduisant son impact sur nos corps.
• Évitez les zones avec une congestion de la circulation, des activités de construction ou des routes non pavées. Respirer un air aussi pollué tous les jours entraîne également des effets sur la santé à long terme. 

Différents principes de fonctionnement pour la surveillance des particules aériennes dans l'environnement ambiant sont Gravimétrique, Atténuation Bêta (BAM) et Dispersion Laser. 

Méthode Gravimétrique à Haute Volume - Les moniteurs de particules aériennes basés sur le principe gravimétrique prélèvent l'air ambiant pendant 24 heures à un débit constant à travers une entrée sélective de taille qui ne permet de laisser passer que les particules possédant un diamètre aérodynamique de 1 µm ou moins. La matière particulaire est collectée sur un filtre pré-pesé conditionné à des conditions constantes de température et d'humidité. Après la période d'échantillonnage de 24 heures, le filtre est à nouveau conditionné sous les mêmes conditions de température-humidité et repesé. La différence de poids correspond à la masse collectée sur le filtre, qui, avec le débit connu, la période d'échantillonnage et le volume total de l'air échantillonné, est utilisée pour calculer la concentration de PM1. 

Moniteur d'Atténuation Bêta (BAM) - La surveillance des particules aériennes basée sur le principe BAM mesure la densité de masse des particules en utilisant l'atténuation de la radiation bêta. Les particules dans l'air ambiant aspirées par le moniteur de particules aériennes sont déposées sur un filtre en bande de papier et exposées à des rayons bêta (c'est-à-dire des électrons avec des énergies dans la plage de 0,01 à 0,1 MeV), qui sont atténués en fonction de la masse de la particule. Le compte bêta diminue avec une augmentation de la masse de PM1, ce qui est enregistré par le détecteur et converti en concentration.

Dispersion Laser - Le moniteur de particules aériennes basé sur le principe physique de la dispersion de la lumière, également connu sous le nom de compteur de particules optique (OPC), mesure les particules de poussière éclairées par la lumière laser à un angle de 90°. La lumière dispersée par chaque particule est collectée à environ 90° par un miroir et détectée par une photodiode. Ce signal est ensuite introduit dans un classificateur de taille multi-canaux, où un analyseur de hauteur de pulse est utilisé pour classer chaque pulse proportionnelle à la taille de la particule. Les comptages dans le canal correspondant à PM1 sont convertis en concentration de PM1.

[Source de researchgate.net]

Chez Oizom, nous offrons divers capteurs de Particules en Suspension (PM), y compris PM1, PM2.5, PM10 et PM100, conçus pour un suivi précis de la qualité de l'air à travers différentes tailles de particules.

Notre module de capteur de Particules en Suspension est conçu pour mesurer avec précision les concentrations de PM1, PM2.5, PM10 et PM100 dans l'air ambiant, fournissant des données en temps réel sur les niveaux de particules atmosphériques. L'électronique de support avancée du capteur garantit compacité et fiabilité, faisant de lui une solution robuste pour un suivi continu de la qualité de l'air.

Ces capteurs fonctionnent sur la technologie de diffraction laser avec une entrée chauffée pour éliminer l'humidité et garantir des données précises sur la qualité de l'air. L'intégration d'un ventilateur robuste et de lasers avancés garantit des données précises et une durabilité, rendant ces capteurs idéaux pour les applications extérieures nécessitant des informations en temps réel sur la qualité de l'air.

Ces modules avancés de capteurs de particules en suspension sont utilisés dans nos systèmes de surveillance de la qualité de l'air en extérieur, tels que Polludrone et AQBot. De plus, ces modules constituent un élément clé de notre moniteur de poussière ambiante spécialisé Dustroid. Ces capteurs polyvalents sont utilisés dans une variété d'applications, y compris la surveillance nationale de la qualité de l'air, les évaluations des impacts sur la santé environnementale, la surveillance des chantiers de construction, l'exploitation minière, les villes intelligentes et les projets de recherche sur la qualité de l'air. En fournissant des données de concentration de particules en temps réel, les modules de capteurs PM d'Oizom soutiennent un large éventail de besoins en surveillance environnementale, garantissant des données de qualité de l'air précises et fiables pour diverses applications.

Nos capteurs de surveillance des particules sont calibrés avec des stations de référence, abritant le Moniteur d'Atténuation Beta, BAM-1020, ce qui améliore considérablement l'exactitude et la fiabilité des données de nos capteurs, garantissant des résultats de suivi de la qualité de l'air de haute qualité.

1. Compact : Nos capteurs sont petits et faciles à installer, parfaits pour une utilisation dans n'importe quel espace, ce qui les rend idéaux pour la surveillance de la qualité de l'air portable. Les capteurs PM1 sont pré-calibrés et peuvent être rapidement remplacés en quelques minutes en retirant et en remplaçant l'ancien capteur par un nouveau.
2. Durable : Le capteur PM a une durée de vie prévue de 18 mois.
3. La mesure des poussières par le principe de la diffusion laser surestime les niveaux de concentration de PM dans des conditions de forte humidité en condensation. La précision des données dans de telles conditions est maintenue par la déshumidification de l'échantillon d'air à l'aide d'une entrée chauffée. 
4. Il réduit l'humidité relative de l'échantillon d'air de 30-40 %, éliminant son interférence dans la mesure des particules.
5. Les capteurs PM fonctionnent sur des principes de diffusion basés sur le laser et des algorithmes avancés. 

• PM1 est un mélange complexe de solides microscopiques et d'aérosols qui peuvent facilement passer par le nez et la gorge, pénétrer profondément dans les poumons et entrer dans la circulation sanguine, atteignant d'autres organes du corps. 
• Les particules en suspension dans l'air sont émises dans l'atmosphère par les gaz d'échappement des véhicules, les centrales électriques et les processus de combustion tels que la combustion de combustibles fossiles, de déchets, etc. Elles se forment également dans l'atmosphère par diverses réactions chimiques d'autres polluants atmosphériques tels que les NOx et les SOx. 
• Lorsqu'elles sont inhalées, elles irritent les yeux, le nez, la gorge et les voies respiratoires et peuvent pénétrer les tissus, provoquant des maladies graves comme des crises cardiaques, le cancer du poumon, de l'œdème, etc., entraînant une mort prématurée. , etc.  
• La surveillance des particules ultrafines est un moyen efficace de détecter des concentrations élevées de particules en suspension dans l'air et de prévenir les expositions à des niveaux élevés.

• Surveillance en temps réel de PM1 aide à déterminer l'indice de qualité de l'air et à formuler un plan d'action pour contrôler les niveaux élevés de pollution par les PM.