Soutenance mémoire
Généralités
Pour les êtres vivants, l’air est un environnement imposé et vital. Il est composé essentiellement d’azote et d’oxygène qui sont des costituants de l’atmosphère. En volume, il est constitué à 21 % d’oxygène, 78 % d’azote et 1 % d’autres gaz (argon, gaz carbonique, hydrogène,). Il contient aussi en proportions variables, de la vapeur d’eau, du gaz carbonique, de traces d’ozone, et tient en suspension des aérosols minéraux ou organiques. L’air est pollué s’il est composé des diverses substances étrangères, comme étant les éléments chimiques et les particules en suspension. Le tabagisme passif est le pire polluant de l’air intérieur. Il contient environ 4000 substances chimiques dont la plupart sont cancérigènes. L’amélioration de la qualité de l’air intérieur s’effectuera en deux étapes :
– supprimer systématiquement toutes les sources de polluants (cigarettes, solvants, insecticides, combustion, …) ;
– aérer librement les pièces pendant cinq minutes toutes les deux ou trois heures.
Il existe deux sortes de polluants :
a) les polluants naturels tels que :
– les particules minérales qui sont principalement des poussières d’origines naturelles liées à la corrosion des roches et des terres ou aux embruns marins.
– les particules vivantes constituées principalement de virus et de bactéries. Elles sont rencontrées généralement dans les locaux. L’utilisation des systèmes de conditionnement d’air (climatiseur…) pourrait entraîner une augmentation très importante de ces particules vivantes.
b) les polluants liés aux activités humaines (le dioxyde de soufre et le dioxyde d’azote, le monoxyde de carbone et les matières particulaires) (Cohabiter, 2006).
Polluants biologiques
Les principaux polluants biologiques de l’air intérieur sont les moisissures, les bactéries et les divers allergènes respiratoires d’origine biologique.
Allergènes respiratoires d’origine biologique Les sources majeures d’allergènes sont, par ordre d’importance, les acariens, les animaux domestiques, les moisissures avec la libération de spores dans l’atmosphère et les blattes ou cafards. Les acariens (poux, punaise, puce…) peuvent être présents dans les matelas, les oreillers et les tapis. En effet, la literie est la niche écologique préférentielle des acariens dont leur prolifération est favorisée par un taux d’hygrométrie élevé.
Endotoxines Les endotoxines sont des composants de la paroi des bactéries Gram ou le lipopolysaccharide (LPS) à pouvoir inflammatoire. Elles pourraient avoir un rôle vis-à-vis de l’asthme. Cependant, de nombreuses interrogations demeurent sur le rôle potentiel des endotoxines dans la modulation de la sensibilisation aux allergènes et dans l’apparition et l’aggravation de l’asthme allergique (Lieutier-Colas et al., 2002). L’exposition domestique aux endotoxines est encore mal connue. De même, les facteurs de risque tels que l’humidité, le manque d’hygiène et la présence d’animaux domestiques influençant les teneurs en endotoxines dans l’environnement intérieur ne sont pas identifiés avec certitude.
Moisissures A côté des effets allergiques, des effets toxiques sont aussi attribuables aux moisissures (hors allergènes), aux diverses composantes fongiques étant susceptibles d’entraîner des effets nocifs chez un individu exposé. Il s’agit des substances élaborées par les moisissures telles que les mycotoxines et composés organiques volatils ou d’éléments constituant les parois des spores et du mycélium.
Composition élémentale
La présente étude permet d’identifier les éléments (métaux lourds) présents dans les aérosols, de determiner leurs concentrations et de traiter les paramètres classiques de la pollution. Les résultats d’analyses des échantillons d’aérosols prélevés à Ambolokandrina montrent la présence des septs (07) métaux lourds tels que le fer (Fe), le cuivre (Cu), le zinc (Zn), le strontium (Sr), l’yttrium (Y), le zirconium (Zr) et le plomb (Pb). Les tableaux 4.5 à 4.11 récapitulent les concentrations de ces métaux lourds présents dans les échantillons d’air.
Selon les compositions élémentales, nous avons constaté que :
a) Fer : Le fer est l’élément majeur dans les aérosols analysés. Dans la salle de cuisine, les échantillons d’air prélevés renferment du fer de concentrations égales à 35,67 ng.m-3 dans les PM2,5-10 et 3,96 ng.m-3 dans les PM2,5 tandis que dans la salle de couture, ses teneurs sont 13,67 ng.m-3 dans les PM2,5-10 et 1,26 ng.m-3 dans les PM2,5. Ainsi, le fer se présente plus dans les grosses particules que dans les particules fines. Le fer se trouve en abondance dans l’atmosphère. En contact avec l’humidité, il s’oxyde pour former la rouille (Fe203). Cette rouille peut provoquer la maladie tétanique.
b) Cuivre : Le cuivre contenu dans les echantilons d’air prélevés dans la salle de cuisine a des concentrations égales à 0,78 ng.m-3 dans les PM2,5-10 et 0,03 ng.m-3 dans les PM2,5 tandis que dans la salle de couture, ses teneurs sont 0,08 ng.m-3 dans les PM2,5-10 et 0,02 ng.m-3 dans les PM2,5. Le cuivre est un élément métallique de couleur rouge-brun, retrouvé fréquemment dans la nature. Le cuivre et ses composées peuvent être toxiques par inhalation, ingestion, voie cutanée et oculaire (Monica G.C., 2002).
c) Zinc : Les aérosols prélevés dans la salle de cuisine contiennent du zinc à 1,01 ng.m-3 dans les particules fines et 6,09 ng.m-3 dans les particules grossières. Et dans la salle de couture, les teneurs en zinc valent 0,21 ng.m-3 dans les PM2,5 et 2,42 ng.m-3 dans les PM2,5-10. Le zinc est un élément métallique bleuâtre qu’on peut trouver en abondance dans la croûte terrestre. Il présente une faible toxicité par inhalation et par voie orale (Monica G.C, 2002).
d) Strontium : Les concentrations du strontium dans les aerosols pris dans la salle de cuisine sont égales à 0,12 ng.m-3 dans les PM2,5 et 0,51 ng.m-3 dans les PM2,5-10. Par contre, le strontium contenu dans les PM2,5 ne contient aucun strontium dans la salle de couture. Le strontium est un élément métallique blanc argenté qui s’oxyde rapidement à l’air.
e) Yttrium : Les échantillons d’air prélevés dans la salle de cuisine renferment de l’yttrium de concentrations 0,06 ng.m-3 dans les PM2,5 et 0,16 dans les PM2,5-10. L’yttrium est un corps simple, parfois considéré comme un métal des terres rares.
f) Zirconium : Dans la salle de cuisine, les aérosols renferment du zirconium à 0,17 ng.m-3 dans les PM2,5 et 0,36 ng.m-3 dans les PM2,5-10 tandis que dans la salle de couture, les concentrations du zirconium sont égales à 0,03 ng.m-3 dans les PM2,5 et 0,06 ng.m-3 dans les PM2,5-10. Le zirconium est présent dans la zircone dont les cristaux taillés scintillent autant que les diamants.
g) Plomb : Les échantillons d’aérosols prélevés dans la salle de cuisine ont des taux de plomb de 0,09 ng.m-3 dans les particules fines et 0,15 ng.m-3 dans les grosses particules. Mais, le plomb n’est pas présent dans les aérosols collectés dans la salle de couture.. Le plomb est un métal gris, malléable et très toxique. Il existe principalement sous forme de sulfure à l’état naturel et possède de nombreuses applications industrielles. Dans l’air, il réagit lentement avec l’eau pour former l’hydroxyde de plomb. La toxicité du plomb dans l’organisme provoque des troubles du système nerveux, affection du foie et des reins. Lors des mesures effectuées, les trois spectres d’échantillons montrent les pics de chaque elément utilisant les cibles secondaires molybdène, oxyde d’aluminium et cobalt.
CONCLUSION
La recherche d’une nouvelle invention avec l’aide de la technologie pour la pollution de l’air concerne aussi bien les pays développés que les pays en voie de développement. Les activités de l’homme et l’utilisation de plusieurs combustibles fossiles entraînent cette pollution de l’air. Elles modifient la qualité de l’air qu’on respire. Mais, la présence d’un polluant dans l’aérosol a une influence sur la santé humaine. La présente étude consiste à la détermination des concentrations des matières particulaires et des métaux lourds présents dans les aérosols prélevés dans une habitation sise à Ambolokandrina, Antananarivo. L’échantillonneur d’air GENT a été utilisé. Concernant les matières particulaires, les teneurs en PM2,5 dans les aérosols prélevés dans la salle de couture les journées du vendredi 16 décembre 2016, du dimanche 18 décembre 2016 et du lundi 19 décembre 2016 sont respectivement égales à 11,0 µg.m-3 ; 3,8 µg.m-3 et 4,0 µg.m-3 . Elles sont largement inférieures aux valeurs guides journalières selon les directives de l’OMS de 25 µg.m-3 et de l’US EPA de 35 µg.m-3 . Les concentrations des PM10 ne dépassent pas également la valeur guide de l’OMS de 50 µg.m-3 pendant ces trois jours. Pour le mercredi 14 décembre 2016 et le mardi 20 décembre 2016, les concentrations des PM2,5 (39,0 µg.m-3 et 36,1 µg.m-3 ) contenus dans les aérosols prelevés dans la cuisine dépassent ces deux valeurs guides susmentionnées. Le facteur multiplicatif du dépassement par rapport aux valeurs guides est de l’ordre de 1,1. Toutes les teneurs en PM10 respectent la valeur guide journalière de l’US EPA de 150 µg.m-3.. Selon la distribution granulométrique des matières particulaires de diamètre aérodynamiques inférieur à 10 µm (PM10), il y a une différence de 4,3 entre les valeurs minimale et maximale des concentrations des PM2,5 et PM2,5-10. Alors, la source de pollution est constante. Concernant les métaux lourds, la méthode d’analyses par fluorescence X à excitation directe a été utilisée pour les déterminer qualitativement et quantitativement dans les aérosols collectés. Les résultats d’analyses ont montré que les échantillons d’air renferment sept métaux lourds tels que le fer, le cuivre, le zinc, le strontium, l’yttrium, le zirconium et le plomb. Le fer est l’élément majeur dans les échantillons d’air analysés. Dans la salle de cuisine, les teneurs en fer sont égales à 35,67 ng.m 3 dans les PM2,5-10 et 3,96 ng.m-3 dans les PM2,5 tandis que dans la salle de couture, les taux du fer sont 13,67 ng.m -3 dans les PM2,5-10 et 1,26 ng.m-3 dans les PM2,5. Ainsi, le fer se présente plus dans les grosses particules que dans les particules fines. Les concentrations du plomb présent dans les particules en suspension de diamètre aérodynamique infèrieur à 10 m prélevés du mercredi 14 décembre 2016 au mardi 20 décembre 2016 sont largement inférieures aux valeurs guides journalières de l’OMS (500 ng.m-3 ) et de l’US EPA (1500 ng.m-3 ). Les concentrations moyennes du plomb de 0,24 ng.m-3 dans la salle de cuisine et de 0,06 ng.m-3 dans la salle de couture ne dépassent pas ces valeurs guides. Le site d’Ambolokandrina n’a pas été pollué en matière de plomb. Ainsi, le site dans lequel une famille habite, ne court pas de risque de pollution en plomb. En bref, l’INSTN-Madagascar ne cesse de continuer des recherches à propos de la qualité de l’air pour déterminer les autres polluants existants dans l’air.
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Table des matières
INTRODUCTION
PARTIE THEORIQUE
CHAPITRE 1 : CONCEPT GENERAL SUR LA POLLUTION DE L’AIR INTERIEUR
1.1. Généralités
1.2. Pollution de l’air intérieur
1.3. Polluants
1.3.1. Différentes sources des polluants
1.3.1.1. Polluants de sources naturelles
1.3.1.2. Polluants de sources anthropiques
1.3.2. Classification des polluants
1.3.2.1. Polluants primaires
1.3.2.2. Polluants secondaires
1.4. Principaux polluants
1.4.1. Polluants physico-chimiques
1.4.1.1. Fumée de tabac dans l’environnement (FTE)
1.4.1.2. Monoxyde de carbone
1.4.1.3. Oxydes d’azote
1.4.1.4. Matières particulaires
1.4.1.5. Composés organiques volatils (COV)
1.4.1.6. Formaldéhyde (HCHO)
1.4.2. Polluants biologiques
1.4.2.1. Allergènes respiratoires d’origine biologique
1.4.2.2. Endotoxines
1.4.2.3. Moisissures (hors allergènes)
1.5. Normes
1.6. Indice de la qualité de l’air. (IQA)
1.7. Effets de la pollution de l’air
CHAPITRE 2 : TECHNIQUE D’ANALYSE PAR FLUORESCENCE X A EXCITATION DIRECTE
2.1. Généralités sur les rayons X
2.1.1. Historique
2.1.2. Rayons X
2.1.2.1. Production des rayons X
2.1.2.2. Sources d’excitation en fluorescence X
2.1.3. Interaction de rayons X avec la matière
2.1.4. Absorption des rayons X par la matière
2.1.4.1. Effet photoélectrique
2.1.4.2. Diffusion (cohérente – incohérente)
2.2. Théorie de la méthode d’analyses par fluorescence X à excitation directe
2.2.1. Théories de bases
2.2.2. Avantages des analyses par fluorescence X
2.2.3. Chaîne de spectrométrie X à énergie dispersive
2.2.4. Expression générale de l’intensité de fluorescence de l’élément i
2.2.4.1. Sensibilité du système
2.2.4.2. Facteur d’absorption Ai
2.2.4.3. Cas particulier
PARTIE EXPERIMENTALE
CHAPITRE 3 : MATERIELS ET METHODES
3.1. Processus de prélèvement et de dosage des matières particulaires
3.1.1. Choix du site de prélèvement
3.1.2. Échantillonneur : GENT
3.1.3. Description de l’échantillonneur GENT
3.1.4. Mode de prélèvement d’air
3.1.5. Détermination des concentrations des matières particulaire PM2.5 et PM10
3.2. Processus de dosage des éléments constitutifs des aérosols
3.2.1. Description de l’appareil d’analyses
3.2.1.1. Appareil SPECTRO XEPOS
3.2.1.2. Plateau porte échantillon
3.2.1.3. Principe de fonctionnement
3.2.1.4. Conditions de mesure
3.2.2. Modèle utilisé
3.2.3. Contrôle Qualité
CHAPITRE 4 : RESULTATS ET INTERPRETATION
4.1. Matières particulaires
4.2. Composition élémentale
4.3. Cas du plomb
CONCLUSION
RECOMMANDATIONS
BIBLIOGRAPHIE
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