Impact sanitaire des réactions impliquant l’ozone

Les réactions entre l’ozone et des COV spécifiques possédant des insaturations, les terpènes majoritairement, peuvent conduire à la formation d’aldéhydes, de cétones, d’alcools, d’acides carboxyliques, de radicaux libres ainsi que de particules [Sarwar et al., 2003]. Le risque associé à ces sous-produits et produits de réaction dépend de trois paramètres : la nocivité propre du composé, son mode d’entrée en contact avec la personne (par inhalation dans le cas présent) ainsi que la durée de l’exposition. Fréquemment, il apparaît que les produits d’ozonolyse sont plus irritants que leurs précurseurs et aboutissent à la formation d’air dit « irritant » [Wolkoff et al., 2006].



Identification des produits de réaction irritants

Les produits de réaction impliquant l’ozone ont généralement des seuils de détection olfactifs extrêmement bas et leurs caractéristiques irritantes sont reconnues ou supposées.

Pour les espèces présentes à l’état de traces, et notamment celles dont le temps de vie est court ou labiles thermiquement, les radicaux libres et les composés multi-fonctions, leur détection difficiledans l’air limite les expérimentations approfondies [Nazaroff et Weschler, 2004].

Certains aldéhydes issus des réactions d’ozonolyse peuvent présenter un risque pour la santé humaine, en fonction du niveau et de la durée d’exposition des occupants. Parmi ces composés, le formaldéhyde, anciennement classé en cancérogène probable par le Centre International de Recherche sur le Cancer (CIRC) avec une valeur guide fixée par l’OMS à 100 µg·m^-3 pour une durée d’exposition de 30 minutes, est désormais identifié comme agent cancérogène [WHO, 2004]. L’acroléine, également identifié comme produit de réaction impliquant l’ozone, est considéré comme irritant et cancérogène par l’Etat de Californie [OEHHA, 2006]. Le formaldéhyde,l’acétaldéhyde et l’acroléine ont été identifiés comme composés provoquant ou augmentant l’asthme [Leikauf, 2002]. Des irritations sensorielles ont également été observées lors d’exposition à des produits d’ozonolyse particuliers : le formaldéhyde, la méthacroléine, la méthylvinylcétone et les acides formique et acétique [Wolkoff et al., 2000].

Les particules submicroniques sont également des produits d’ozonolyse de terpènes fréquemment rencontrés. Ces particules peuvent pénétrer dans les voies respiratoires et être transportées dans les poumons où elles vont induire des effets synergiques [Wolkoff et al., 1997].

Etudes expérimentales

Kalberg et al. [1992 ; 1994] ont noté un potentiel allergénique pour la peau plus important des produits d’ozonation du d-limonène que du d-limonène seul.

Plusieurs expérimentations menées sur des animaux, et plus particulièrement des souris, ainsi que sur des humains ont mis en évidence des irritations respiratoires causées par les produits d’ozonolyse des terpènes [Weschler et Schields, 1997].

Wolkoff et al. [1999a] ont étudié la formation de composés très irritants lors de la réaction entre l’ozone (800 µg·m^-3) et l’alpha-pinène (336 µg·m^-3) et une diminution de 30% de l’activité respiratoire des souris est observée. Avec des concentrations différentes (8 mg·m^-3 d’ozone et 288 µg·m^-3 de d-limonène), Clausen et al. [2001] ont également montré une diminution de 33% de l’activité respiratoire de souris exposées au mélange.

Dans leurs travaux, Wilkins et al. [2003] ont étudié l’influence du temps de réaction, de l’humidité relative et de la concentration d’ozone sur l’irritation des voies respiratoires de souris exposées à un mélange ozone et d-limonène ou ozone et isoprène. Ainsi, il apparaît que les irritations maximales sont observées pour une très faible humidité relative (moins de 2%), un temps de réaction court (16 à 30 s) tandis que les irritations minimales sont observées pour une humidité relative moyenne (32%) et un temps de réaction long (60 à 90 secondes).

En plus des atteintes respiratoires, des affections oculaires sont également observées sur des personnes exposées à des mélanges terpènes plus ozone. L’équipe de Wolkoff a mis au point un test de sensibilisation basé sur la fréquence de clignements des yeux, le Blink test, considéré comme une mesure physiologique de la stimulation du nerf trigéminal donc de la sensation d’irritation. L’influence de la méthacroléine, des produits d’ozonolyse du d-limonène et des produits d’ozonolyse de l’isoprène, sur la fréquence de clignements des yeux d’un groupe d’individus a été étudiée [Klenø et Wolkoff 2004]. Une augmentation de cette fréquence est observé pour les deux premiers cas : exposition à la méthacroléine et exposition aux produits d’ozonolyse du d-limonène.

Une augmentation de l’humidité relative de 20 à 50% entraîne une diminution de la fréquence de clignements des yeux lors d’exposition aux produits d’ozonolyse du d-limonène [Klenø-Nøjgaard et al., 2005]. Une étude menée sur des femmes, dont le seuil olfactif est considéré comme plus sensible, exposées durant 2 heures à un mélange de 23 COV et de 80 µg·m^-3 d’ozone, n’a pas mis en évidence de symptômes significatifs ou non [Fielder et al., 2005 ; Laumbach et al., 2005]. Les auteurs supposent qu’une exposition à long terme est probablement nécessaire à la survenue d’effets mesurables des réactions d’ozonolyse.

De plus, en terme d’exposition de la population à des particules organiques, les réactions initiées par l’ozone constituent un élément important. Des mesures du carbone organique des particules après collecte sur des filtres à l’extérieur et à l’intérieur de logements ont mis en évidence des fractions d’au moins 40% et plus généralement de 70 à 75% des particules formées dans les logements qui sont issues d’une génération à l’intérieur, et notamment de réactions chimiques impliquant l’ozone [Polidori et al., 2006]. Cette hypothèse d’une contribution importante des AOS dans l’exposition des occupants aux particules inférieures à 2,5 µm (PM_2,5) est également supportée par Sarnat et al. [2005]. Ces auteurs ont calculé des ratios de concentrations personnelles issues de mesures directes sur l’individu et de concentrations extérieures de particules, en distinguant dans ces particules les particules sulfatées comme provenant de l’extérieur. En période estivale, la différence entre les deux ratios est plus importante qu’en période hivernale, indiquant une prépondérance de sources intérieures sur l’exposition des personnes aux PM_2,5.