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Introduction

Pour évaluer aisément la pollution à court terme (sur une base journalière/horaire), on utilise un indice de qualité de l’air. Cet indice rassemble en une seule valeur représentative les concentrations de plusieurs polluants atmosphériques. Depuis le 1er août 2017, les trois régions de Belgique utilisent l'indice BelAQI.

BelAQI jusqu’en novembre 2022

Jusque début novembre 2022 l'indice BelAQI est basé sur les valeurs recommandées et les valeurs intermédiaires de l'OMS (Organisation mondiale de la santé) pour les PM2,5 publiés en  2005. Pour plus d’informations sur l’indice BelAQI utilisé jusqu’en novembre 2022, consultez la page suivante : https://www.irceline.be/fr/qualite-de-lair/mesures/belaqi-indice-de-la-qualite-de-lair/information

Nouvel indice BelAQI

En septembre 2021, l'OMS a publié de nouvelles valeurs conseillées, plus strictes, pour l’exposition à court et long terme. Outre les valeurs conseillées plus strictes, de nouveaux objectifs intermédiaires et risques relatifs (RR) ont également été publiés : voir https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK574591/.

Il était donc logique d'adapter les échelles de l'indice BelAQI en fonction des nouvelles valeurs conseillées par l’OMS, des objectifs intermédiaires et des risques relatifs.

Par ailleurs il est également opportun d’évoluer d’un indice basé sur l'utilisation de moyennes sur 24 heures pour les particules fines (PM2.5 et PM10) à un indice basé sur des concentrations moyennes horaires. L'utilisation de moyennes sur 24 heures présente l'inconvénient qu'une hausse (ou une baisse) rapide des concentrations n'est pas immédiatement visible dans l'indice. Il est donc plus logique que la qualité de l'air « actuelle » soit basée sur les concentrations moyennes horaires les plus récentes plutôt que sur les concentrations moyennes des dernières 24 heures. L'une des difficultés est que nous ne disposons pas de valeurs recommandées par  l'OMS en moyenne horaire pour les particules fines. Pour NO₂, l’OMS a introduit une nouvelle valeur recommandée sur 24h basée sur les études épidémiologiques les plus récentes. Cette valeur est plus réaliste et il est donc plus logique d’utiliser ce seuil pour l’échelle BelAQI ((remarque : l'ancienne valeur recommandée en moyenne horaire pour le NO₂ reste toutefois valable). On se retrouve donc avec la même difficulté pour NO₂ que dans le cas des particules fines.

Pour calculer l'indice à partir des concentrations moyennes horaires pour PM2.5, PM10 et NO₂, on utilisera la relation  entre les concentrations moyennes journalières et les concentrations moyennes horaires maximales journalières. La même méthodologie était déjà utilisée pour l’ozone dans le calcul de l'indice BelAQI jusqu’en novembre 2022, à savoir la relation entre les concentrations moyennes maximales sur 8 heures et sur 1 heure (cf ci-après).

L'indice des jours précédents et l'indice prévu sont calculés à partir des concentrations moyennes journalières (PM2.5, PM10 et NO₂) et des concentrations moyennes journalières maximales sur 8 heures (O₃).

Nouvelles échelles d'indice basées sur les valeurs conseillées et les objectifs intermédiaires OMS 2021

Pour le nouvel indice BelAQI, la nouvelle limite annuelle de l'OMS (moyenne estivale pour l'ozone), la limite journalière (maximum sur 8 heures pour l'ozone) et l'objectif intermédiaire 2 pour les différents polluants sont fixés au même indice. L’indice 3 correspond au dépassement de la valeur limite annuelle de l'OMS pour les PM2.5, PM10 et NO₂ ou la moyenne estivale pour l'ozone. L’indice 6 (insuffisant) correspond au dépassement de la valeur limite journalière (ou le max. 8 heures pour l'ozone). L’indice 10 est atteint lorsque l’on dépasse l'objectif intermédiaire 2 pour PM10, PM2,5, et NO₂, Pour l'ozone, l'indice 8 est alors atteint (l'objectif intermédiaire 1 pour l'ozone est de 160 µg/m³ en tant que moyenne max. sur 8 heures, ce qui correspond au seuil d'information de l'UE de 180 µg/m³ en valeur horaire). Cette approche conduit aux classes d'indice présentées dans le tableau 1.

Tableau 1 : Nouvelles classes d'indice journalier BelAQI basées sur les nouvelles valeurs conseillées par l'OMS

L'avantage de cette méthode est que le choix d'une classe d'indice peut être directement relié aux valeurs conseillées par l'OMS (à court et à long terme). En effet, la qualité de l'air devient insuffisante dès que les limites journalières de l'OMS (moyenne maximale sur 8 heures pour l'ozone) sont dépassées. L'inconvénient par rapport à la version précédente de BelAQI est que pour un même indice, l'impact sur la mortalité prématurée n'est plus ( totalement) identique (voir figure 1). La figure 1 illustre l'augmentation du risque de  mortalité journalière en fonction de la classe d'indice (par rapport à l'indice 3). Selon l'OMS, les effets à court terme sur la mortalité ne sont pas significatifs lorsque les concentrations moyennes journalières/maximales sur 8 heures sont inférieures aux valeurs recommandées annuelles (moyenne estivale pour l’ozone). Cela signifie donc que pour les indices 1 et 2, il n'y a pas d'augmentation (significative) de la mortalité.

Figure 1. Augmentation de la mortalité journalière (%) par augmentation d'une classe d'indice (de sous-indice).

Pour NO₂ et les PM2.5, l'augmentation de la mortalité journalière en fonction du sous-indice est comparable (figure 1). Un sous-indice identique pour les PM2.5 et NO₂ correspond a un impact similaire sur l'augmentation de la mortalité journalière. Pour O₃ et les PM10, l'impact est plus élevé au même sous-indice . Toutefois, la différence est faible : pour l’indice 8, l'augmentation de la mortalité est d'environ 2 % pour NO2 et PM2,5, de 3,5 % pour les PM10 et de 4 % pour O₃ (figure 1).

Cette nouvelle échelle de l'indice sera également utilisée pour déterminer l'indice de qualité de l'air des jours précédents et pour les prévisions des prochains jours, en se basant sur les concentrations moyennes journalières de PM2.5, PM10 et NO2 et sur la moyenne max. sur 8 heures pour O₃.

Échelles d'indice pour la qualité de l'air actuelle sur la base des concentrations moyennes horaires

L'indice de qualité de l'air BelAQI utilisé jusqu’en novembre 2022 était basé sur les dernières concentrations moyennes sur 24 heures glissantes disponibles pour les PM2.5 et les PM10 et les dernières concentrations moyennes horaires disponibles pour NO₂ et O₃. L'utilisation de moyennes sur 24 heures présente l'inconvénient qu'une hausse (ou une baisse) rapide des concentrations n'est pas immédiatement visible dans l'indice. Les concentrations moyennes horaires peuvent être très élevées, alors que l'indice de qualité de l'air indiquera encore une « bonne » qualité de l'air pendant plusieurs heures. Inversement, la qualité de l'air sera classée comme « mauvaise » à la fin d'un épisode de smog, alors que les concentrations moyennes horaires auront déjà diminué de manière significative.

Comme l'OMS n’a pas défini de valeurs recommandées pour les concentrations moyennes horaires, il est impossible de déterminer simplement un indice horaire basé sur des concentrations moyennes horaires. Pour résoudre ce problème, la relation entre les concentrations moyennes horaires les plus élevées d'un jour et la moyenne journalière (ou le max. 8 heures journalier pour O₃) est déterminée pour une station de mesure télémétrique « virtuelle » (belge) et pour tous les jours de la période 2017-2019.

Les diagrammes de dispersion de la figure 2 illustrent qu'il existe une bonne corrélation entre les concentrations moyennes journalières (ou max 8 heures pour l'ozone) et les concentrations moyennes journalières maximales horaires.

Le rapport entre la moyenne horaire maximale journalière et la moyenne journalière (ou le max 8 heures pour O₃) est illustré à la figure 2.

Figure 2 : diagramme en boîtes avec le rapport de concentrations maximale horaire journalière /moyenne journalière (max. 8h pour l'ozone) par polluant dans une station télémétrique virtuelle belge (tous les jours de la période 2017-2019).

La médiane du rapport entre les concentrations moyennes horaires maximales et les concentrations moyennes journalières (max. 8 heures pour O₃) pour tous les jours de la période 2017-2019 est la suivante :

PM2.5 : 1.51
PM10 : 1.38
NO₂ : 1.51
O₃ : 1.10

Ces facteurs sont utilisés pour déterminer les classes de concentration horaire BelAQI pour les différents polluants en multipliant les classes de concentration pour l'indice journalier (tableau 1) par ces facteurs. Cela conduit aux classes arrondies présentées dans le tableau 2.

Tableau 2 : Classes d'indice horaire BelAQI basées sur la relation entre les concentrations maximales horaires journalières et les concentrations moyennes journalières (max. 8h pour O₃).

L'objectif est d'utiliser également cet indice horaire BelAQI pour l'application BelAIR.

Distribution de fréquence du nouvel indice BelAQI en 2021

La figure 3 représente la fréquence journalière (%) par indice pour quatre stations de mesure en 2021. Dans un environnement urbain ou à forte densité de trafic, comme attendu, la fréquence des indices supérieurs est plus élevée. A l’inverse dans une station de mesure rurale (Ardennes), la fréquence des indices inférieurs est plus élevée. Dans une station urbaine, l'indice était en 2021 supérieur ou égal à 6 (insuffisant) pour 54 % des jours et supérieur ou égal à 8 (mauvais) pour 21 % des jours. Dans une station de mesure à la côte, les chiffres sont respectivement de 18 % et 0 %. Dans une station de mesure des Ardennes, ils sont respectivement de 8 % et 0 %.

Figure 3 : distribution de fréquence du nouvel indice BelAQI dans quatre stations de mesure (urbaine Bruxelles, trafic Malines, rurale côte et Ardennes).

Conclusion

Cette nouvelle version de l'indice BelAQI est basée sur les nouvelles valeurs recommandées par l'OMS (2021). Outre un indice permettant d’évaluer qualitativement  la qualité de l'air des jours précédents et prochains, un indice horaire est également proposé, qui peut être utilisé pour évaluer la qualité de l'air sur base des dernières valeurs horaires disponibles. L'indice horaire permet d’informer plus précisément sur la qualité de l’air effective à un instant donné.