Identification et hiérarchisation des sources de PFAS dans les environnements intérieurs
Acronyme : APR PNREST - Projet SPIRIT
Mots-clés : Qualité de l'air
Contexte : Les PFAS (substances per- et polyfluoroalkylées) représentent entre 5 000 et 10 000 composés dont seulement 4 700 sont identifiés. Ils contiennent au moins une liaison carbone-fluor qui régit la plupart de leurs propriétés. La forte électronégativité du fluor, associée à sa petite taille conduit à une très forte liaison carbone-fluor ce qui rend la molécule très stable (thermiquement et chimiquement). De plus, la polarisation est difficile et la chaine est protégée de la déformation stérique par les petits atomes de fluor. Par conséquent, les PFAS sont très persistants dans l’environnement et peuvent être transportés sur de longues distances, d’où leur surnom de « polluants éternels ». De façon générale, plus ils contiennent d’atomes de carbone, plus ils sont persistants. Les PFAS ont été largement utilisés dans plusieurs domaines industriels grâce à leurs propriétés spécifiques telles que leur capacité antiadhésive, d'étanchéité ou leur forte résistance à la chaleur. Plus de 200 catégories d’utilisation des PFAS ont été identifiées en 2020. Les principales sources répertoriées sont les installations de production et de fabrication, les mousses anti-incendie, l'élimination des déchets, le traitement des eaux usées et les produits de consommation. Par conséquent, les PFAS peuvent être trouvés dans de nombreux produits du quotidien : textiles, emballages alimentaires, mousses anti-incendie, cosmétiques, produits de construction, articles ménagers, semi-conducteurs, transports, couches de surface photographiques, dispositifs médicaux, etc. En raison de leur large utilisation, de leur résistance, de leur mobilité et de leurs propriétés de bioaccumulation, les PFAS sont présents dans tous les compartiments de l’environnement (air, eau, sol, biote…). De plus, du fait de leur persistance, les concentrations en PFAS dans l’environnement ne cessent d’augmenter. Ainsi, ils contaminent la population mondiale au travers de différentes voies d’exposition. Une étude d’imprégnation de la population française par les composés perfluorés réalisée entre 2014 et 2016 et portant sur environ 1 000 individus a montré que le PFOA et le PFOS étaient présents dans 100 % des échantillons de sang analysés, aussi bien chez les enfants que chez les adultes. Ces deux PFAS sont parmi les plus étudiés ; leur demi-vie chez l'homme est de plusieurs années . Malgré les préoccupations liées aux PFAS, ces composés sont pour l’instant peu encadrés par la réglementation. De plus, les rares textes existants ne sont harmonisés, ni au sein de l’Europe, ni dans le monde, ce qui entraine des transferts de PFAS depuis les pays producteurs vers l’ensemble du globe. En Europe, la convention de Stockholm a interdit la production, l'utilisation et la vente du PFOS, du PFOA et du PFHxS après leur inscription à l'Annexe B, respectivement en 2009, 2019 et 2022. Le PFOS et la PFOA sont également inscrits par l’Europe sur la liste des polluants organiques persistants (POP). Par ailleurs les PFCAs et leurs sels sont soumis à des restriction depuis 2023 suite à une décision de la commission européenne tandis que d'autres PFAS figurent sur la liste candidate REACH des substances extrêmement préoccupantes (SVHC pour Substance of very high concern). Une proposition de l'ECHA, en cours d’évaluation par les comités, vise également à interdire tous les PFAS présents dans les mousses anti-incendie à travers l’union européenne. Cette interdiction inclus la vente, l’utilisation et l’exportation. Du point de vue de l’exposition humaine, les atmosphères intérieures, qu’elles soient domestiques ou industrielles, sont particulièrement préoccupantes car elles sont le lieu d’utilisation de nombreux produits de construction et de consommation contenant des PFAS (moquette, vêtement, ustensile de cuisine anti-adessif, film alimentaire…) et susceptibles d’en émettre dans les phases gazeuses et particulaires. Le confinement des locaux, renforcé par les besoins d’économie d’énergie, augmente le risque d’accumulation de ces contaminants. De ce fait, une grande variété de PFAS (dont les composés réglementés) peuvent être retrouvée dans les environnements intérieurs, à la fois dans l’air et les poussières avec des concentrations parfois supérieures aux concentrations extérieures. Or, la population française passe environ 80% de son temps dans des espaces clos, et majoritairement dans les logements. La qualité de l’air intérieur (et des poussières) constitue donc un enjeu majeur pour la santé des occupants. Il est par conséquent essentiel de caractériser les sources de PFAS afin d’identifier les leviers d’action permettant de réduire l’exposition des occupants. Les matériaux de construction ont été proposés comme source de PFAS, notamment pour les FTOHs. Un récent document de synthèse fait notamment état d'une concentration moyenne de 79 ppm de PFAS totaux dans les produits de construction tandis que des concentrations plus élevées de FTOH ont été trouvées dans des bâtiments nouvellement construits ou récemment rénovés. Des concentrations de PFAS plus élevées ont également été mesurées dans les maisons construites après 2003 en comparaison avec des maisons plus anciennes. De même, les concentrations de trois PFSA ont été positivement corrélés à l'âge de la résidence. Certains auteurs ont suggéré que ces corrélations pourrait s'expliquer par des différences dans les méthodes de construction des bâtiments, les matériaux de construction et l'âge des matériaux de construction, tandis que d'autres ont déclaré qu'il était peu probable que les matériaux de construction des maisons soient la source de PFAS et que la corrélation entre l'âge de la construction et les concentrations de PFAS pourrait provenir des revêtements de sol, des tapisseries et des meubles rembourrés qui ont été traités avec ces composés avant 2003. Une étude canadienne a suggéré que la corrélation entre la concentration de PFAS et l'âge de la résidence était liée à la surface de la moquette, car les maisons plus anciennes avaient moins de moquette. De plus, la concentration en PFAS totaux est plus élevée dans les tapis et les parquets que sur d'autres types de revêtements de sol ce qui pourrait s’expliquer par l’utilisation de produits de traitement de ces surfaces. Les émissions élevées de PFAS provenant des tapis ont été confirmées par l'US EPA, qui a estimé que les niveaux de PFAS dans les tapis étaient environ 30 fois plus importants que ceux dans les sols en bois traités pour l’étanchéité (cires, scellants). De même, une étude récente a montré que les niveaux de PFAS dans les tapis étaient étroitement associés à leurs concentrations dans les poussières et suggère que les tapis pourraient être à la fois une source et un puits de PFAS. Récemment, des concentrations de PFAS ont été mesurées dans différents types de produits de consommation. Au total, 1 040 produits de consommation du monde entier ont été testés au cours de la dernière décennie. Les principaux composés détectés étaient les FTOHs qui étaient présents dans de nombreux types de produits tels que les textiles, les peintures, les matériaux de construction, les cires et les matériaux polis, les matériaux en contact avec les aliments et en concentrations plus élevées dans les agents de finition textile, les produits chimiques ménagers et les huiles et lubrifiants. Malgré l’augmentation du nombre de publications concernant l’exposition aux PFAS, les données relatives aux environnements intérieures sont encore très parcellaires et ne renseignent que rarement les sources de PFAS impliquées, du fait de la complexité de leur identification. Or, la caractérisation de ces sources est un critère indispensable pour les hiérarchiser et proposer des actions de limitation afin de réduire l’exposition des occupants. Toutefois, des freins majeurs existent. D’une part, il n’existe pas aujourd’hui de méthodologie d’évaluation efficiente des sources intérieures d’émissions en PFAS. Aussi, il est nécessaire de proposer une approche adaptée, spécifique et efficiente permettant de caractériser de manière contrôlée les émissions de PFAS par les produits sources retrouvés dans les environnements intérieurs. D’autre part, il n’existe pas non plus de méthodologie harmonisée pour l’échantillonnage et l’analyse des PFAS dans l’air intérieur et les poussières. Il apparait donc indispensable de mettre en place des procédures fiables et robustes associant un échantillonnage adapté et une analyse spécifique permettant l’identification et la quantification des PFAS d’intérêt sanitaire à la fois dans l’air et les poussières. Ces deux challenges méthodologiques constituent des étapes clés pour la compréhension de l’exposition intérieure aux PFAS et l’identification des leviers d’actions envisageables pour limiter l’exposition. Du fait des préoccupations grandissantes concernant l’impact de ces composés sur la santé humaine et l’environnement, un plan d’action ministériel a été mis en place en France (2023-2027) afin de renforcer la protection des occupants et de l’environnement. De plus, le récent rapport du député du Rhône Cyrille Isaac-Sibille, publié en janvier 2024, souligne l’importance de renforcer le suivi des concentrations de PFAS dans les milieux et les matrices environnementales. Au niveau national, plusieurs projets ont récemment vu le jour suite aux mesures de PFAS faites en région Lyonnaise. L’enquête Albane, qui prend la suite d’Esteban, actualisera par exemple sur l’ensemble du territoire national les valeurs de référence d’exposition pour la population française (début de la phase pilote en 2024). Actuellement, plusieurs projets s’intéressent à la contamination liée aux PFAS, en particulier dans les matrices eau et sol. L’air intérieur en tant que source de contamination aux PFAS est très peu étudié. Or, il a été montré que cela pouvait être une voie importante d‘exposition aux PFAS, notamment pour les jeunes enfants. Pour plus de détails se référer à l'annexe technique de la convention.
Description : Dans ce contexte le projet SPIRIT vise à identifier les sources de PFAS dans l’air et les poussières des environnements intérieurs et à les hiérarchiser grâce au modèle CMB (chemical mass balance). Ainsi, les leviers d’actions permettant de réduire l’exposition des occupants pourront être précisés. Le projet s'inscrit dans les questions ACHIM 9 et ACHIM 6 via notamment la métrologie des PFAS puisqu'il comprend le développement de méthodes d’analyse en-ligne et hors-ligne, ainsi que la connaissance des sources de PFAS. La question CoEm 2 est plus marginalement concernée par le projet puisque des niveaux de concentrations de PFAS seront mesurés dans les atmosphères intérieures. Pour y répondre, 3 lots sont prévus : Développement de méthodes d’analyse et d’échantillonnage, dédiées à la mesure des PFAS dans les environnements intérieurs (ii) Caractérisation individuelle des sources de PFAS présentes dans les espaces clos, détermination des flux d’émissions de chacune des sources et intégration des données dans le modèle CMB pour quantifier les contributions respectives (iii) Réalisation d’une campagne exploratoire pilote en environnements réels avec évaluation des concentrations intérieures de PFAS et application du modèle CMB pour hiérarchiser les sources. Les différents lots du projet impliqueront systématiquement les deux partenaires (AMU-LCE et le CSTB) dont les compétences, expertises, moyens expérimentaux et analytiques sont complémentaires. AMU-LCE possède notamment une très bonne expertise en chimie analytique et en quantification des sources tandis que le CSTB a des compétences reconnues en matière d’évaluation des flux d’émissions de polluants. L’originalité du projet repose sur une approche innovante intégrant le développement de méthodes d'analyse robustes (en-ligne et hors-ligne), la détermination des flux d’émission des sources dans des micro-chambres d’essai à l’aide d’une méthodologie adaptée, spécifique et robuste, et l'utilisation du modèle CMB pour la hiérarchisation des sources. Pour plus de détails se référer à l'annexe technique de la convention.
Objectifs et résultats attendus : L’objectif du projet de recherche SPIRIT est d’identifier les sources de PFAS dans les environnements intérieurs et d’évaluer la contribution relative de chacune d’elles à la contamination de ces lieux de vie. Ce travail de hiérarchisation des sources sera réalisé grâce au modèle CMB et permettra d’identifier les leviers d’action pertinents pour réduire l’exposition des occupants. Les questions de recherche sont les suivantes : · Comment analyser les PFAS dans l’air intérieur (phases gazeuse et particulaire) et quels PFAS retrouve-t-on dans les environnements intérieurs ? · Quelles sont les principales sources de PFAS dans les environnements intérieurs ? Quels sont les PFAS natifs et émis ? · Quelle est l’exposition intérieure des occupants aux PFAS ? Comment la réduire ? Ainsi, les principaux apports scientifiques du projet de recherche SPIRIT seront : · L’identification des sources de PFAS retrouvées dans les environnements intérieurs ; · L’élaboration d’un socle analytique robuste impliquant des équipements diversifiés spécifiques permettant de qualifier et de quantifier les PFAS d’intérêt sanitaire pour l’air intérieur ; · Le développement et la validation d’une méthodologie d’évaluation efficiente des sources intérieures d’émissions en PFAS permettant de caractériser de manière contrôlée les émissions par les produits de consommations et matériaux présents dans les environnements intérieurs ; · La création d’une base de données d’émissions de PFAS par différentes sources spécifiques des espaces clos ; · L’application et la validation du modèle CMB pour hiérarchiser les sources intérieures de PFAS ; · La proposition d’un protocole de campagne de mesure dédié à l’étude de l’exposition aux PFAS dans les environnements intérieurs ; · Des mesures de concentrations de PFAS dans l’air intérieur et les poussières de différentes logements, crèches, et commerces. Pour plus de détails se référer à l'annexe technique de la convention.
Bénéficiaire : CTRE SCIENTIFIQUE TECHNIQUE DU BATIMENT
Localisation : Champs-sur-Marne, Île-de-France, FRANCE
Début : 01/01/2025 — Durée : 36 mois
Budget total : 543186.38 € — Aide ADEME : 215557.49 €
Statut : Suivi du projet