Indice BelAQI

Qu’est-ce qu’un indice de qualité de l’air ?

Afin d’évaluer la qualité de l’air globale à court terme (sur une base journalière ou horaire), on utilise un indice de qualité de l’air. Cet indice rassemble en un seul nombre représentatif les concentrations de plusieurs polluants de l’air ambiant. Il permet ainsi de traduire les résultats de mesures de qualité de l’air en une évaluation qualitative compréhensible par tous.

L’indice BelAQI

L’indice BelAQI est une version adaptée à la Belgique de l’indice développé dans le cadre du projet européen Joaquin et utilisé depuis un an aux Pays-Bas (voir http://www.luchtmeetnet.nl). Il s’agit d’un indice basé entrièrement sur les effets santé (sur base de relations dose-effet). Le principe de l’indice Joaquin consiste à définir des échelles de concentration sur base de l’impact à court terme des PM2.5 sur la santé. Les PM2.5 sont des particules fines dont le diamètre est inférieur à 2,5 microns. Elles sont globalement considérées comme les polluants ayant le plus fort impact santé.

Les échelles de concentration pour les autres polluants (dioxyde d’azote ou NO2, ozone ou O3, particules fines d’un diamètre inférieur à 10 µm ou PM10) sont définies de manière comparable en fonction de leur impact santé. Pour ce faire, le risque relatif (RR) indiqué dans le rapport « Health Risks of Air Pollution In Europe (HRAPIE) » émis par l’Organisation mondiale de la Santé (OMS) a été pris en compte. Le risque relatif représente l’augmentation de l’impact santé pour une augmentation de 10 µg/m³ des concentrations.

Une hausse de la pollution atmosphérique a une incidence sur la mortalité quotidienne, mais entraîne aussi, par exemple, une augmentation du nombre d’hospitalisations en rapport avec des maladies cardiovasculaires ou respiratoires.

Pour définir l’impact sur la santé de la pollution atmosphérique, nous utilisons les RR associés à l’augmentation de la mortalité quotidienne totale. En ce qui concerne les hospitalisations, les données relatives au NO2 font défaut. L’incorporation des RR d’hospitalisation nécessite donc de formuler des hypothèses supplémentaires, ce qui complique encore un peu plus la définition de l’impact santé.

Les RR suivants (par augmentation de 10 µg/m³) repris du rapport HRAPIE ont été utilisés pour l’augmentation de la mortalité totale :

Moyenne journalière PM2.5

1,0123

Moyenne max. 8 h O3

1,0029

Moyenne max. 1 h NO2

1,0027

Cela signifie que pour chaque augmentation de 10 µg/m³ des concentrations en moyenne journalière de PM2.5, la mortalité quotidienne augmente statistiquement de 1,23 %. De même, elle augmente de 0,27 % pour chaque augmentation de la concentration moyenne maximale horaire de NO2, etc. Les risques relatifs associés à la mortalité totale sont définis sur la base d’une étude épidémiologique comparant l’évolution quotidienne de la pollution de l’air à la variation quotidienne de la mortalité totale.

 L’échelle de l’indice BelAQI est  établie à partie des PM2.5 et a été reprise de l’indice Joaquin. Celle-ci est basée sur les valeurs cibles intermédiaires et recommandées de l’OMS pour les PM2.5. Quatre classes « santé » dont ainsi créées :

- La classe A : valeurs inférieures à la valeur indicative annuelle recommandée de l’OMS pour les PM2.5 (<=10µg/m³)
- La classe B : valeurs comprises entre la valeur indicative annuelle recommandée et la valeur indicative journalière recommandée par l’OMS (10 µg/m³<…<=25µg/m³)
- La classe C : valeurs comprises entre la valeur indicative journalière recommandée et la valeur cible intermédiaire II de l’OMS (25 µg/m³<…<=50µg/m³)
- La classe D : valeurs supérieures à la valeur cible intermédiaire II (>50 µg/m³)

SOUS-INDICE PM2.5 BELAQI
1 0 - 5
2 6 - 10
3 11 - 15
4 16 - 25
5 26 - 35
6 36 - 40
7 41 - 50
8 51 - 60
9 61 - 70
10 >70

Figure 1 : subdivision en classes pour les PM2.5 sur bases des valeurs OMS. Le bleu correspond à la classe A (0-5), le vert à la classe B (10-15), l’orange à la classe C (25-45) et le rouge à la classe D (60--70).

La subdivision en classes dévie ici légèrement de la subdivision établie dans le cadre de l’indice JOAQUIN.

Dans le Tableau 1 ci-dessous, on peut voir l’échelle de l’indice et l’incrément de mortalité qui lui est associé, exprimé en termes du risque relatif (RR) pour les PM2.5.

Indice Moyenne journalière
PM2.5
(µg/m³)
Augmentation de la mortalité quotidienne
à partir d'une concentration de 0 µg/m³
(%)
1 0 0
2 5 0.615
3 10 1.23
4 15 1.845
5 25 3.075
6 35 4.305
7 40 4.92
8 50 6.15
9 60 7.38
10 70 8.61

Tableau 1 : échelle de l’indice BelAQI avec concentrations moyennes journalières de PM2.5 correspondantes et augmentation de la mortalité quotidienne correspondante.

En utilisant les RR associés au NO2 et à l’O3 dans le rapport HRAPIE, il est ensuite possible de calculer les échelles de concentration correspondant à une augmentation similaire de la mortalité. Il en résulte les échelles de concentration et d’indice suivantes (Tableau 2) :

Indice Max 8 h/j
O3
(µg/m³)
Max 1 h/j
NO2
(µg/m³)
1 0 0
2 21 23
3 42 46
4 64 68
5 106 114
6 148 159
7 170 182
8 212 228
9 254 273
10 297 319

Tableau 2 : échelle de l’indice BelAQI avec concentrations maximales journalièressur 8 h d’O3 et sur 1 h de NO2 mises en correspondance sur  base du RR comparable associé aux concentrations moyennes journalières de PM2.5.

Pour ce qui est de l’ozone, la relation entre les concentrations et les effets sur la santé est définie sur la base de la concentration moyenne maximale sur 8 heures dans une journée. Etant donné que les seuils d’information et d’alerte européens sont définis par des concentrations moyennes horaires, il a été choisi d’utiliser des concentrations moyennes horaires pour établir l’échelle du sous-indice d’ozone.

Ce choix est légitime : il existe en effet une très bonne corrélation entre les concentrations maximales sur 8 heures d’une journée d’une part et sur 1 heure d’autre part (R² = 0,97 des maximales de la journée pour une station de mesure d’ozone « virtuelle » ou « moyenne » belge durant la période 2013-2015). Une concentration moyenne maximale horaire correspond à 1.11 x la concentration moyenne maximale sur 8 heures.

Pour ce qui est des PM10, le rapport HRAPIE ne définit aucun RR associé à la mortalité quotidienne. Il a pourtant été décidé de créer une échelle de sous-indice pour les PM10. Le seuil d’information introduit par les trois Régions du pays au 1er novembre 2016 pour les particules fines (50 µg/m³) se base en effet sur les concentrations de PM10. Le seuil d’alerte smog (70 µg/m³), en usage depuis 2006, est défini lui aussi sur base des PM10. Afin d’établir une échelle de (sous-)indice pour les PM10, un rapport PM2.5/PM10 constant a été utilisé pour relier les concentrations de PM2,5 aux concentrations de PM10. Le rapport chosi est de 0.63, soit la médiane de la moyenne journalière des concentrations de PM2.5/PM10 pour une station virtuelle ou moyenne belge durant la période 2013-2015. Il est donc possible à l’aide de ce rapport d’établir l’échelle de concentration de PM10 à partir de l’échelle de PM2.5 préalablement définie.

 Le Tableau 3 indique les échelles de concentration de NO2, d’O3 (avec transposition des concentrations moyennes maximales sur 8 heures en concentrations moyennes maximales horaires), des PM2,5  et des PM10 (transposition réalisée à l’aide du rapport PM2.5/PM10).

Indice Classification PM10 - Moyenne journalière
(µg/m³)
PM2.5 - Moyenne journalière
(µg/m³)
O3 - Max 1 h/j
(µg/m³)
NO2 - Max 1 h/j
(µg/m³)
1 excellent 0 0 0 0
2 très bon 8 5 24 23
3 bon 16 10 47 46
4 assez bon 24 15 71 68
5 moyen 40 25 118 114
6 médiocre 56 35 165 159
7 très médiocre 63 40 188 182
8 mauvais 79 50 235 228
9 très mauvais 95 60 282 273
10 exécrable 111 70 330 319

Tableau 3 : échelle de l’indice BelAQI avec concentrations moyennes journalières de PM2.5, concentrations moyennes journalières de PM10 (calculée à l’aide du rapport PM2.5/PM10), concentrations moyennes maximales horaires d’O3 et de NO2 (mises en correspondance sur la base du RR comparable associé à la concentration moyenne journalière de PM2.5).

Pour la classification de l’impact sur la santé, les échelles de concentration du Tableau 3 ont été arrondies.  De plus les différents seuils ou valeurs limites suivantes ont également été incorporés dans les différentes échelles :

  • - la valeur limite horaire européenne pour le NO2 de 200 µg/m³,
  • - la valeur du seuil d’alerte 1 de NO2 de 150 µg/m³ du plan Pic de pollution bruxellois,
  • - des seuils d’information et d’alerte européens de respectivement 180 et 240 µg/m³ pour l’ozone,
  • - du seuil d’information en usage en Belgique pour les PM10 de 50 µg/m³
  • - du seuil d’alerte smog 1 de 70 µg/m³ et le seuil 2 (Bruxelles) de 100 µg/m³.

Ceci fournit les échelles finales du tableau 4.

Indice Classification PM10 - Moyenne journalière
(µg/m³)
PM2.5 - Moyenne journalière
(µg/m³)
O3 - Max 1 h/j
(µg/m³)
NO2 - Max 1 h/j
(µg/m³)
1 excellent 0 - 10 0 - 5 0 - 25 0 - 20
2 très bon 11 - 20 6 - 10 26 - 50 21 - 50
3 bon 21 - 30 11 - 15 51 - 70 51 - 70
4 assez bon 31 - 40 16 - 25 71 - 120 71 - 120
5 moyen 41 - 50 26 - 35 121 - 160 121 -150
6 médiocre 51 - 60 36 - 40 161 - 180 151 - 180
7 très médiocre 61 - 70 41 - 50 181 - 240 181 - 200
8 mauvais 71 - 80 51- 60 241 - 280 201 - 250
9 très mauvais 81 - 100 61 - 70 281 - 320 251 - 300
10 exécrable >100 >70 >320 >300

Tableau 4: Échelle de l’indice BelAQI, classification et échelles de concentration correspondantes des concentrations moyennes journalières de PM10 et de PM2.5 et des concentrations maximales journalières sur une heure d’O3 et de NO2.

Note : L’indice BelAQI peut également être déterminé à partir de moyennes 24-h glissantes pour les PM et moyennes horaires pour le NO2 et O3.

Indice global de qualité de l’air et classification

Pour le calcul de l’indice global de qualité de l’air, les sous-indices de chaque polluant sont calculés sur la base de l’échelle de graduation du tableau 4. Le sous-indice le plus élevé définit l’indice global de qualité de l’air.

La classification de l’indice a été établie en fonction de la gravité de l’impact sur la santé (soit de l’augmentation du risque de mortalité).Dix qualificatifs d’échelles sont utilisés, allant d’ « excellent » à « exécrable ». Quand les concentrations de PM10 dépassent le seuil d’information (smog), la qualité de l’air est alors qualifiée de « médiocre ». Quand le seuil d’alerte est dépassé, le niveau 8 de l’échelle est atteint et la qualité de l’air est qualifiée de « mauvaise ». Pour l’ozone, le sous-indice 7 (très médiocre) correspond au seuil d’information européen et le sous-indice 8 (mauvais) correspond au seuil d’alerte européen.