Ozone

Sources d’exposition à l’ozone

L’ozone est considéré comme un polluant secondaire, il ne provient donc pas d’émissions directes.  Il résulte de réactions entre des polluants primaires tels que le dioxyde d’azote (NO₂), le monoxyde de carbone et les composés organiques volatils (COV), en présence de la lumière solaire et du dioxygène (O₂) :

• Dans certaines conditions spécifiques, influencées par la température ambiante, l’intensité du rayonnement solaire et le rapport entre NO₂ et le monoxyde d’azote (NO), une molécule de NO₂ peut subir une photolyse. Ce processus décompose alors la molécule de NO₂, la transformant en une molécule de NO et un atome d’oxygène (O).
• L’atome d’oxygène (O) produit lors de la photolyse réagit avec une molécule de O₂ pour générer une molécule d’ozone.
• Toutefois, en présence de NO, les molécules d’ozone ainsi formées peuvent être reconverties en NO₂. Ce cycle de réactions entraîne alors une absence d’accumulation nette d’ozone dans l’environnement. Pour permettre l’accumulation d’ozone dans l’environnement par des réactions photochimiques, l’intervention d’autres substances, comme le monoxyde de carbone et les composés organiques volatils, est indispensable. Ces substances jouent un rôle clé en alimentant les réactions qui favorisent la formation et le maintien de l’O₃ dans l’atmosphère.

Ces réactions ne sont pas linéaires et dépendent du milieu dans lequel nous sommes : parfois la baisse de seulement l’un des composés précurseurs va faire augmenter le niveau d’ozone. Il est important d’agir sur les COV et les oxydes d’azote.

Figure 1. Formation de l’ozone. Source Ministère écologie-CGDD-SDES

Voies d’exposition

L’exposition à l’ozone se fait principalement par inhalation, affectant tant les environnements extérieurs qu’intérieurs.

• Les individus sont exposés à l’ozone en respirant l’air extérieur, en particulier dans les agglomérations à forte densité de circulation et d’activités industrielles (Zhang, 2019). Les concentrations les plus fortes se retrouvent en périphérie des centres car il y a incompatibilité chimique entre les fortes concentrations de dioxyde d’azote et l’ozone. Les fortes émissions contribuent à créer de l’ozone mais plutôt en deuxième plan. Les concentrations d’ozone sont généralement plus élevées en été, en raison de l’intensification de l’ensoleillement et des températures élevées, qui favorisent les réactions chimiques produisant de l’O₃ (Malig, 2016 ; Salonen, 2018).
• L’ozone extérieur peut également pénétrer dans les espaces intérieurs tels que les écoles, les bureaux et les habitations (Salonen, 2018). Par ailleurs, certains équipements domestiques, tels que les imprimantes, photocopieurs et purificateurs d’air, peuvent émettre de l’ozone, que ce soit intentionnellement ou de manière accidentelle, contribuant ainsi à augmenter les niveaux d’ozone à l’intérieur (Salonen, 2018).

L’ozone est un gaz très réactif qui a des effets néfastes importants sur la santé humaine, affectant aussi bien la santé à court terme qu’à long terme.

Ozone et cancer

Peu d’études évaluant l’impact de l’ozone sur le cancer ont été réalisées.

• Une exposition prolongée à l’ozone a été associée à une augmentation du risque de cancer, en particulier chez les personnes âgées et en situation d’obèsité (Kim, 2019).
• Plus particulièrement, des études indiquent que l’ozone a un effet significatif sur le risque de cancer du poumon (Guo, 2021, 2016).

Effets respiratoires et cardiovasculaires

L’ozone est un gaz irritant capable de s’infiltrer profondément dans les voies respiratoires. En raison de ses propriétés oxydantes, il peut induire une inflammation bronchique au niveau cellulaire, entraînant une toux sèche et une sensation d’inconfort respiratoire. Il est également associé à des effets sur le système cardiovasculaire. Chez les enfants asthmatiques, une augmentation des concentrations d’ozone dans l’air peut accroître la fréquence des crises d’asthme.

• A court terme : l’exposition à l’ozone est associée à des problèmes respiratoires aigus, tels qu’une diminution de la fonction pulmonaire, une aggravation de l’asthme, une augmentation des symptômes respiratoires, et une augmentation des hospitalisations pour des maladies respiratoires comme la pneumonie respiratoire (Holm, 2022 ; Nuvolone, 2018 ; Tian, 2020 ; Zhang, 2019). Elle impacte également la santé cardiovasculaire, entraînant une hausse des hospitalisations pour des maladies cardiovasculaires (Nuvolone, 2018 ; Zhang, 2019).
• A long terme : une exposition prolongée à l’ozone peut entraîner des affections respiratoires chroniques et altérer le développement de la fonction pulmonaire chez les enfants (Nuvolone, 2018 ; Wang, 2020). Il existe également des preuves suggérant que l’exposition à long terme pourrait contribuer à une obstruction des petites voies respiratoires chez les adultes (Balmes, 2022). L’exposition prolongée à l’ozone est corrélée à une hausse des décès prématurés liés aux maladies respiratoires et cardiovasculaires (Nuvolone, 2018 ; Wang, 2020).

Impacts sur la santé mentale

• Bien que certaines études indiquent une possible association entre l’exposition à l’ozone et des troubles comme le déclin cognitif, la dépression ou même le risque de suicide, les preuves restent insuffisantes et non concluantes (Zhao, 2018).

Effets métaboliques et inflammatoires

• Impact métabolique : l’exposition à l’ozone influence les voies métaboliques, ce qui pourrait favoriser l’apparition de maladies comme le diabète ou le syndrome métabolique (Thomson, 2016).
• Réponse inflammatoire : l’exposition à l’ozone provoque un stress oxydatif et une inflammation qui ne se limitent pas aux poumons. Elle peut également induire une inflammation systémique, aggravant des pathologies comme la bronchopneumopathie chronique obstructive (BPCO) (Thomson, 2016 ; Zhang, 2019).

Décès prématurés

Chaque année, l’exposition à l’ozone entraîne un nombre important de décès prématurés. Par exemple, en 2013, elle a été à l’origine de 16 000 décès prématurés dans l’Union Européenne, avec des impacts particulièrement marqués dans des pays comme l’Italie. En Chine, une exposition prolongée à l’ozone entre 2013 et 2017 a significativement contribué à la mortalité liée aux maladies respiratoires et cardiovasculaires (Wang, 2020 ; Zhang, 2019).

En France, plusieurs études ont évalué l’impact de l’ozone sur la mortalité. Selon Santé publique France, l’exposition chronique à l’ozone causerait environ 500 décès liés à des maladies respiratoires chaque année. L’influence des conditions météorologiques sur la formation de l’ozone crée un gradient Nord-Sud marqué.

Des recherches menées dans 18 villes françaises ont montré que les risques de décès associés à l’ozone et aux particules fines sont plus élevés les jours de forte chaleur. Ainsi, il existe une synergie entre les effets néfastes des polluants et la température élevée. (Santé Publique France, 2022)

L’ozone affecte négativement la végétation et les écosystèmes. Il impacte la physiologie des plantes, la santé des sols et la biodiversité, entraînant des changements dans la structure et le fonctionnement des écosystèmes.

Effets néfastes principaux de l’ozone sur la végétation et les écosystèmes

Physiologie et croissance des plantes 

L’exposition à l’ozone peut réduire la croissance des plantes en perturbant les dynamiques de carbone, d’eau et de nutriments. Elle provoque des lésions foliaires et diminue la croissance des espèces sensibles, y compris des arbres matures, ce qui peut modifier la composition des espèces au fil du temps (Barnes, 1998 ; Heath, 2019). L’ozone réduit également la productivité des racines et modifie le rapport racines/pousse, affectant ainsi la santé globale des plantes (Gu, 2023).

Sols et communautés microbiennes

L’ozone à des niveaux élevés perturbe les interactions complexes entre les plantes, le sol et les micro-organismes, impactant les activités enzymatiques, les processus de décomposition et le cycle des nutriments. Ces perturbations modifient la structure des communautés microbiennes du sol et entraînent un déclin de la biodiversité (Agathokleous, 2020 ; Gu, 2023).

Une norme de qualité de l’air ambiant définit une limite précise à la concentration d’un polluant dans l’air. Généralement intégrées aux législations européenne et nationale, ces normes sont juridiquement contraignantes.

Elles sont établies et calculées dans le but de protéger la santé humaine, en particulier celle des populations vulnérables telles que les enfants, les personnes âgées et les individus atteints de maladies chroniques. Ces normes visent également à préserver la végétation et les écosystèmes.

Normes et seuils réglementaires pour l’ozone en France (ATMO and OMS, 2024) :

• Objectif de qualité : 120 µg/m³ en moyenne sur 8 heures.
• Seuil d’information et de recommandation : 180 µg/m³ en moyenne horaire.
• Seuil d’alerte (pour la mise en œuvre progressive de mesures d’urgence) : 240 µg/m³ en moyenne horaire

Ces valeurs ne sont pas contraignantes : on parle ainsi de valeur cible, d’objectif long terme alors que pour les polluants comme les particules fines ou le dioxyde d’azote on va parler de valeur limite.

Recommandations sanitaires

Les autorités françaises ont mis en place des recommandations sanitaires en cas d’épisode de pollution à l’ozone.

Tableau 1. En cas de dépassement du seuil d’information et de recommandation fixé pour l’ozone (180 µg/m³ en moyenne horaire). Source : Ministère de la Santé, 2024.

Tableau 2. En cas de dépassement du seuil d’alerte fixé pour l’ozone (240 µg/m³ en moyenne horaire). Source : Ministère de la Santé, 2024.

Figure 2. Représentation du nombre de jours où la norme règlementaire en ozone fixée pour la protection de la santé est dépassée (en moyenne sur 2021-2023). Source Ineris Prev’air