Origines de l'ozone dans les environnements intérieurs > Transfert d'ozone depuis l’air extérieur

En l’absence de sources fixes de production dans les environnements intérieurs, l’ozone rencontré à l’intérieur des locaux provient principalement d’un transfert de l’air extérieur.



Niveau d'ozone à l'intérieur

La concentration d’ozone retrouvée à l’intérieur va dépendre de la concentration d’ozone dans l’air ambiant et des conditions de ventilation. A l’extérieur, la concentration d’ozone est fonction des conditions climatiques telles que la température, le soleil et le vent, et des paramètres géographiques. En ce qui concerne les conditions de ventilation, elles sont déterminées par le système présent et le taux de renouvellement d’air appliqué, ainsi que par la perméabilité du bâtiment. L’évolution de la concentration d’ozone à l’intérieur va donc suivre celle de la concentration extérieure, avec parfois un décalage lié aux conditions de ventilation [Weschler, 2006].

Les concentrations d’ozone retrouvées à l’intérieur des bâtiments, ne possédant pas d’équipements spécifiques pouvant en produire, sont nettement inférieures aux concentrations extérieures et témoignent ainsi de l’existence de puits d’ozone à l’intérieur [Weschler, 2006].

Ration de concentration d'ozone

Lors d’études portant sur les relations entre la pollution extérieure et la pollution intérieure, il est d’usage de déterminer des ratios de concentrations de polluants sur une période mesure.

Pour des entrées d’air (bouche d’aération par exemple) d’une hauteur supérieure à 1 mm, la pénétration de l’ozone est considérée complète si la probabilité des réactions surfaces – ozone est inférieure à 10-5 [Liu et Nazaroff, 2001]. Ainsi, la mesure du ratio de la concentration intérieure d’ozone sur la concentration extérieure, appelé ratio I/E, constitue un indicateur de la réactivité de l’ozone dans les environnements intérieurs.



Les rapports journaliers du ratio I/E de l’ozone ont été mesurés lors de nombreuses études et des valeurs variant de 0,2 à 0,7 sont généralement observées [Weschler, 2000]. Le Tableau ci-après présente des exemples de mesures de ratio I/E de l’ozone.

Lieux	Localisation	I/E	Auteurs
Hôpitaux	Sud de la Californie	0,67 & 0,50	Thompson et al., 1971 ; 1973
Bureaux	Sud de la Californie Boston Sud de la Californie Sud de la Californie Sud de la Californie	0,3 à 0,7 0,30 0,66 & 0,62 & 0,54 0,80 & 0,65 0,50	Weschler et al., 1994 Moschandreas et al., 1981 Shair et Heinter, 1974 Sabersky et al., 1973 Thomson et al., 1973
Piscines	Sud de la Californie	0,50	Thompson et al., 1973
Habitations	Nashville Paris Hong Kong Sud de la Californie Sud de la Californie MexicoCity Nashville Tucson Medford Boston Washington, Baltimore, Denver Sud de la Californie Sud de la Californie	<0,10 0,21 0 à 0,83 (0,40) <0,10 0,37 0,20 <0,10 0,13 0,10 à 0,30 0,10 à 0,25 0,50 à 0,70 0,70 0,60	Lee et al., 2004 Kirchner et al., 2001 ; 2002 Chao, 2001 Lee et al., 1999 Avol et al., 1998 Romieu et al., 1998 Stock et al., 1985 Lebowitz et al., 1984 Berk et al., 1981 Moschandreas et al., 1981 Moschandreas et al., 1978 Sabersky et al., 1973 Thompson et al., 1973
Écoles	France Mexico City Sud de la Californie	0 à 0,45 0,70 à 0,80 0,30 à 0,70	Blondeau et al., 2002 ; 2004 Romieu et al., 1998 Thompson et al., 1973
Musées	Sud de la Californie Sud de la Californie Angleterre Sud de la Californie	<0,10 à >0,67 0,45 0,70 0,50 & <0,10	Druzik et al., 1989 Nazaroff et Cass, 1986 Davies et al., 1984 Shaver et al., 1983
Quelques exemples de mesures des ratios I/E de l’ozone

En ce qui concerne la France, les données disponibles sont relativement peu nombreuses. Une étude menée dans un logement situé à Paris, Porte de Vincennes, à proximité du boulevard périphérique a été réalisée en 2001 [Kirchner et al., 2001 ; 2002] et des mesures ont été effectuées dans plusieurs écoles de l’ouest de la France [Blondeau et al., 2002 ; 2004].

Les campagnes de mesures dans l’appartement parisien ont été réalisées durant l’hiver 1999-2000 et l’été 2000, afin d’étudier le transfert de la pollution atmosphérique à l’intérieur des bâtiments [Kirchner et al., 2001 ; 2002]. Durant la période estivale, un ratio I/E journalier moyen égal à 0,27 a été mis en évidence. Les concentrations moyennes journalières d’ozone enregistrées pendant cette période ont été de 8 µg·m^-3 à l’intérieur avec un maximum horaire de 128 µg·m^-3.

Dans le cadre de mesures conduites dans des écoles situées à La Rochelle et ses environs, des ratios I/E moyens de l’ozone compris entre 0 et 0,45 ont été mesurés [Blondeau et al., 2002 ; 2004].

L’existence de ces puits d’ozone significatifs dans les environnements intérieurs a été mise en évidence par les valeurs des ratios I/E des concentrations d’ozone en absence de source intérieure strictement inférieurs à 1, valeur caractéristique d’un polluant non réactif [Weschler et Shields, 2000].

Influence du taux de renouvellement d'air

Le taux de renouvellement d’air (TRA) se définit comme le rapport entre le débit d’air extrait, exprimé en m³·h^-1, et le volume de la pièce, exprimé en m³. En plus de conditionner la concentration d’ozone entrant à l’intérieur, le TRA impose le temps de séjour des composés dans l’environnement intérieur considéré. Ainsi, seules les réactions pouvant concurrencer ce TRA vont pouvoir se produire.

Pour des immeubles de bureau ou des bâtiments publics, les TRA peuvent être estimés d’après le système de ventilation utilisé et les recommandations gouvernementales. Ainsi, différents TRA ont été définis aux Etats-Unis par l’ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating, and Air Conditioning Engineers). A partir de ces TRA, des ratios I/E de l’ozone sont estimés[Weschler, 2000] :

TRA (h-1)	Ratio I/E	Localisation	Référence
0,21	0,05	Bureau	ASHRAE, 1981
0,84	0,18	Bureau	ASHRAE, 1989
1,5	0,28	Chambre d’hôpital	ASHRAE, 1989
4,5	0,54	Ecole	ASHRAE, 1989
6,0	0,61	Hôtel	ASHRAE, 1989
8,4	0,69	Restaurant	ASHRAE, 1989
25,2	0,87	Espace fumeur	ASHRAE, 1989
Exemples de ratios I/E en fonction du TRA (Taux de Renouvellement d'Air) appliqué

Des mesures effectuées dans des logements aux Etats-Unis ont montré une augmentation du ratio I/E de 0,23 à 0,65 lorsque les portes et fenêtres sont ouvertes, en absence de sources intérieures d’ozone [Hayes, 1989]. Au cours de l’étude réalisée à Paris, le rapport I/E des concentrations d’ozone était de l’ordre de 0,2 pour un TRA inférieur à 1 h^-1, de 0,35 pour une TRA de 2 h^-1 et de 0,55 pour un TRA de 4 h^-1. Le TRA maximal correspond à une ventilation manuelle par ouverture des fenêtres [Kirchner et al., 2002].

Une influence de l’étanchéité de l’enveloppe des bâtiments sur le ratio I/E de l’ozone a été observée par Blondeau et al. [2004]. Il apparaît que plus le bâtiment est perméable, moins le ratio est important.

Les auteurs s’accordent à dire que la concentration d’ozone à l’intérieur augmente avec le TRA appliqué dans la pièce, ce qui se traduit par un ratio I/E supérieur pour l’ozone [Weschler et Shields, 2000].