[Dossier santé] # 30 - Exposition à la qualité de l’air et au bruit en milieu scolaire : les résultats d’une étude innovante menée par le Cerema

Dans le cadre du PRSE 2 Hauts-de-France, le Cerema a mené un projet expérimental et innovant d’évaluation de la qualité de l’air et du bruit appliqué dans des écoles via un réseau de microcapteurs connectés. Ce projet financé par la DGPR et la Dreal Hauts-de-France s’est déroulé dans trois écoles, disposant de typologies et de caractéristiques différentes en termes de bâtiment et d’environnement. Retour sur la méthode innovante du Cerema et les principaux résultats du projet.

Contexte

Nous passons, en moyenne, 85 % de notre temps dans des environnements clos. La qualité de l’air intérieur fait l’objet d’une attention croissante en France depuis les années 2000, notamment depuis la création en 2001 de l’Observatoire de la Qualité de l’Air Intérieur (OQAI). La présence de nombreux polluants dans l’air intérieur des bâtiments a un effet démontré sur la santé et le bien-être, allant de la simple gêne olfactive à des pathologies aiguës ou chroniques (asthme, cancer…). Depuis la loi Grenelle 2 du 12 juillet 2010, la surveillance de l’air intérieur dans les établissements recevant du public sensible (crèches, écoles, haltes-garderies, collèges, lycées…) est désormais obligatoire.

Dans le cadre de cette réglementation, et en lien avec la problématique des transferts de polluants entre l’air extérieur et l’air intérieur, une première étude menée dans le cadre du projet Scol’Air, avait été réalisée. Suite à ces résultats, le Cerema Hauts-de-France a proposé de poursuivre le projet par des mesures simultanées de qualité de l’air et de bruit dans plusieurs écoles primaires, au moyen de technologies innovantes.

Objectifs

L’objectif du projet était d’apporter la connaissance sur la coexposition aux polluants de l’air et au bruit dans les salles de classe, tout en étudiant la part induite par le transfert de polluants extérieurs. L’étude avait pour but aussi d’étudier la présence de polluants spécifiques liés aux activités ou au bâtiment et d’établir des propositions de bonnes pratiques et d’améliorations de la Qualité de l’Air Intérieur et de réduction du bruit en milieu scolaire.

Une méthodologie basée sur des capteurs innovants

En collaboration avec le groupe TERA, des micro-capteurs ont été utilisés. Le principe était de disposer des capteurs dans les salles de classe et recueillir, grâce à un monitoring, les données en temps réel et en continu concernant la qualité de l’air et les niveaux de bruit.

Trois écoles ont été choisies, selon la typologie des bâtiments (superficie, disposition et nombre d’ailes, nombre d’étages) et le type d’environnement extérieur (industriel, urbain, trafic). Quatre classes dans chacune des écoles ont été instrumentées de microcapteurs ainsi que deux sites extérieurs. Les mesures ont été réalisées sur une période de 9 mois, de novembre 2016 à juillet 2017, au cours de campagnes de 3 à 4 semaines, sur deux périodes (période de chauffe et hors période de chauffe) par école.

Les relevés à l’intérieur des classes prenaient en compte les Composés Organiques Volatils Totaux (COVT), le formaldéhyde (un polluant émis par certains matériaux et produits ménagers), les fractions de particules PM2.5 et PM10, l’ozone (O3), le dioxyde d’azote (NO2, émis principalement par les activités extérieures), le dioxyde de carbone (CO2) comme indicateur du confinement, des paramètres de confort (température et humidité relative) et le bruit. Les PM10 et PM2.5, le dioxyde d’azote, l’ozone, le bruit et les paramètres météorologiques ont été mesurés en extérieur.

Un diagnostic technique des bâtiments a permis d’établir un lien entre les mesures de concentrations de polluants, les niveaux sonores et les caractéristiques de chaque bâtiment. Des questionnaires auprès des enseignants et des personnes en charge du ménage ont permis de corréler les mesures avec les activités scolaires et les pratiques de nettoyage. Ainsi, il a été possible de discerner assez finement les mesures selon diverses situations (trafic extérieur, activités des élèves, ouverture des fenêtres…).

Certains bâtiments non adaptés au confort d’été

Les résultats ont montré que 90 à 100 % du temps de présence des élèves en période estivale, les température étaient hors zone de confort (> 22 °C), et 20 à 40 % du temps avec des températures supérieures à 28 °C. Il a été mis en évidence que la configuration des locaux de 2 écoles ne permet pas un rafraîchissement des salles (une seule orientation notamment).

Un faible renouvellement d’air observé dans des écoles

Les résultats des concentrations en CO2 dans 2 écoles sont préoccupants, avec un indice ICONE de 5 et des valeurs supérieures à 3 000 ppm (voir figure) en présence des élèves. Les résultats pour les salles avec un confinement très élevé voire extrême peuvent s’expliquer par les caractéristiques techniques du bâtiment (pas de ventilation mécanique dans les salles, ouverture à soufflet ne permettant pas de renouveler l’air de façon optimale, rideaux empêchant l’aération, mobilier présent devant les fenêtres) et par le comportement des usagers qui n’ouvrent pas ou peu les ouvrants pendant les périodes d’intercours. Le Cerema a pu observer que les pratiques d’aération étaient très inégales entre les écoles et selon les salles. Il subsiste une réticence à aérer par peur de diminuer la température dans les salles. Les résultats ont mis en évidence qu’ouvrir les fenêtres de 5 à 15 minutes, ne permet pas de baisse significative et préjudiciable des températures et permet de diminuer les concentrations de CO2 dans les classes de l’ordre de 500 à 800 ppm.

Variation des concentrations en CO2 (en ppm) dans la classe n°3 de l’école B en période hivernale

Le formaldéhyde, un polluant plus présent en été et qui s’accumule

Les concentrations moyennes en formaldéhyde observées sont plus élevées en période estivale qu’en période hivernale. Cependant, en été et en présence des élèves, les concentrations en formaldéhyde diminuent, notamment en raison de pratiques d’aération plus régulières. En absence de système de ventilation, il a été mis en évidence une dynamique avec des variations horaires importantes des concentrations en formaldéhyde avec notamment une accumulation de formaldéhyde en absence des élèves pendant la nuit suite à la fermeture des classes.

Des activités émettrices de COV et de particules

Les concentrations de particules (PM10 et PM2.5) sont 2 à 3 fois plus élevées en période “ménage” qu’en période d’occupation, avec des dépassements des valeurs d’action rapide de l’HCSP (75 µg/m³ pour les PM10 et 50 µg/m³ pour les PM2,5) sur de courtes périodes de temps, en période hivernale. Cependant, en période estivale, les concentrations sont plus faibles avec l’ouverture des ouvrants par le personnel de ménage. Ces résultats montrent que le ménage s’effectue fenêtres fermées ou ouvertes pendant moins de 10 minutes, ne permettant donc pas de disperser les particules émises et/ou ré-émises par ce type d’activités.

Les concentrations moyennes de particules (PM10 et PM2.5) en période de présence des élèves sont 2 à 10 fois supérieures qu’en période sans élèves. L’évolution des concentrations de particules (PM10 et PM2,5) en fonction des horaires de présence des élèves dans chacune des salles a ainsi montré que l’exposition des élèves aux particules est en lien avec le phénomène de resuspension des particules suite aux mouvements dans les salles. Les élèves sont très exposés aux particules, PM10 et PM2,5, dans toutes les salles et à toutes saisons.

Les résultats pour les COV montrent une corrélation assez évidente entre la présence des élèves (CO2) et les concentrations de COV. De plus, suite à l’exploitation de questionnaires complétés par les enseignants, il a été observé que certaines activités ont un impact assez fort. Les activités les plus émettrices sont l’utilisation de feutres, de peintures ou d’huiles essentielles.

Les niveaux de bruit s’avèrent en moyenne satisfaisants dans les classes

Les niveaux de bruit dans les salles pendant les cours restent très majoritairement inférieurs aux 65 dB(A) préconisés par l’OMS en 2011. Ils permettent une communication aisée et une bonne intelligibilité de la parole de l’enseignant. Les niveaux de bruit de fond mesurés dans les classes en l’absence des élèves sont très légèrement supérieurs aux préconisations de l’OMS. Ces bruits de fond sont généralement dus aux systèmes de ventilation et de chauffage, ou au bruit extérieur si le bâtiment est mal isolé. Les niveaux de bruit extérieurs sont parfois élevés, supérieur à 60 dB(A) en Lden. Outre le fait d’être désagréables pour les activités en extérieur, ils peuvent avoir un impact sur les pratiques d’aération du personnel enseignant.

Des préconisations ont été proposées par le Cerema pour réduire la co-exposition air-bruit des élèves

Ce projet a permis de mettre en évidence que le comportement et les activités des usagers ainsi que les caractéristiques des écoles avaient un impact important sur la qualité de l’air dans les salles. Suite à ces constats, le Cerema a proposé de bonnes pratiques et des pistes d’améliorations pour la Qualité de l’Air Intérieur mais aussi des pistes d’actions à suivre au sein des établissements scolaires. Celles-ci concernaient aussi bien le comportement (aération régulière des classes, notamment à chaque récréation), les activités (stockage de produits dans des locaux spécifiques, ménage avec fenêtres ouvertes en période hivernale) et le bâtiment (travaux de peinture à effectuer en période de vacances scolaires estivales, réparation d’ouvrants, nettoyage des grilles d’aération). Ces travaux pourront intéresser à terme d’autres collectivités ou concerner d’autres types de bâtiment.

Ce travail a été soutenu par la Direction Générale de la Prévention des Risques (DGPR) et la Direction Régionale de l’Environnement, Aménagement et du Logement de la région Hauts-de-France (DREAL HdF).

Un article signé Emmanuel Roux, Cerema Hauts-de-France

https://www.cerema.fr/fr/activites/bien-etre-reduction-nuisances/qualite-air/qualite-air-interieur
https://www.cerema.fr/fr/activites/batiment

 

[1]  Valeur d'Action Rapide (VAR) : valeur où une identification des sources avec actions correctives dans le but de ramener les teneurs intérieures en < de la VR doit être effectué par le propriétaire (non réglementaire)

 

 Consulter l'article précédent :  # 29 - COVID, une leçon pour la conception et l’usage des bâtiments scolaires


 

 

Dossier soutenu par

Velux, Santé & Bien-être

 


Crédit photo : ©Cerema


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