Radioprotection 1993 Vol. 28, n°3, pages 279 à 290

Débits respiratoires et activités quotidiennes : paramètres de l'exposition aux substances inhalées* M. ROY**, J.L. MALARBET**, C. COURTAY***

(Manuscrit reçu le 15 janvier 1993)

RÉSUMÉ Pour connaître la quantité de substances toxiques inhalées, on fait appel à des valeurs standard du volume d'air respiré quotidiennement par les personnes exposées aux gaz et aux aérosols. A l'occasion de la révision du modèle dosimétrique des voies respiratoires de la Commi­ssion Internationale de protection radiologique (CIPR), ces valeurs ont été actualisées pour l'adulte et complétées pour l'enfant, grâce à des données récentes sur la ventilation au repos et à l'exercice et à l'aide d'enquêtes sur l'emploi du temps des individus types de la population publiées par l'Institut national de la statistique et des études écono­miques (INSEE). Les résultats sont donnés sous forme de tableaux pour les adultes et les enfants de 3 mois, 1, 5, 10 et 15 ans ; ils sont légère­ment différents de ceux publiés auparavant par la CIPR et par Ee Comité scientifique des Nations unies pour l'étude des effets des rayonnements ionisants (UNSCEAR).

ABSTRACT The intake of inhaled toxic substances is based upon the air volumes breathed every day by people under exposure to gases and aerosols. On the occasion of the revision of the respiratory tract model by the International commission on radiological protection (tCRP), modern standards have been assessed for average inspired air volumes accor­ding to age and sex. Recent data of breathing rates as a function of phy­sical activity have been recorded, and economical surveys recently published by the National institute of statistics and economical studies (INSEE) provided time budgets and activities of specific categories of the population. The results were calculated for adults and children, 3 months, 1 , 5, 10 and 15 years old. These values are slightly different from those formerly published by ICRP and the United Nations scientific committee on the effects of atomic radiation (UNSCEAR).

1 . In t roduct ion

L'évaluat ion des quant i tés de subs tances inhalées est importante pour les tox iques industr ie ls t ranspor tés par l'air sous fo rme de gaz ou d'aéro­sols a ins i que pour l 'exposit ion naturel le au radon des travai l leurs et du

* Communication "poster" présentée au Congrès IRPA'8, Montréal, 17-22 mai 1992. ** Commissariat a l'énergie atomique, Institut de protection et de sûreté nucléaire, DPHD, SDOS, BP 6, 92265 Fontenay-aux-Roses Cedex. *** Service de médecine du travail de la Hague, BP 270, 50107 Cherbourg.

RADIOPROTECTION - VOL. 28 - 0033-8451/1993/11/$ 5.00/© Les Editions de Physique 279

Article published by EDP Sciences and available at http://www.radioprotection.org or http://dx.doi.org/10.1051/radiopro/1993009

M. ROY et al.

publ ic. El le nécess i te la connaissance de paramètres indiv iduels inf luen­çant l 'exposit ion te ls que l 'âge, l 'activité physique et l 'emploi du temps quot id ien , tenant compte du temps passé en plein air ou à l ' intérieur des habi ta t ions et des l ieux de t ravai l . Des va leurs avaient dé jà été publ iées par la C1PR [18, 19] e t l 'UNSCEAR [25, 26] . Les plus récentes ut i l isaient les données de B r o w n [2] basées sur une étude condui te en 1978 par la Bri t ish broadcast ing corporat ion (BBC) sur l 'emploi du t e m p s des per­sonnes âgées d e p lus de 5 ans en Grande-Bre tagne. D'autres données mo ins déta i l lées ava ient été p récédemment recuei l l ies sur env i ron 30 000 pe rsonnes adu l tes dans 12 pays d 'Europe, aux Etats-Unis , au Pérou et dans l 'anc ienne Un ion Soviét ique [21]. En 1985, un rapport stat ist ique sur les fac teurs d 'exposi t ion a été publ ié par PEnvironmental protect ion agency amér ica ine (EPA) [1 ] . La révis ion du modè le dos imét r ique pu lmo­naire d e la C IPR a donné l 'occasion de revoir et de compléter ces para­mèt res à l 'aide de données détai l lées d e la physio logie de la vent i lat ion tenant comp te de l'activité phys ique et de l 'âge. Des enquêtes récentes d e PINSEE ont fourn i d'autre part des emplo is du temps t rès précis sur d i f férentes ca tégor ies de la populat ion. La combina ison de ces deux t ypes d ' in format ion nous a permis de calculer des vo lumes moyens d'air inhalés quo t id iennement par les indiv idus dans les di f férents env i ronne­ments .

2 . CWiétlhodes

2.1 Emplois du temps

Les enquê tes d e l ' INSEE ont chif fré la durée des act iv i tés de p lu­s ieurs g roupes de personnes représentat ives des pr incipales compo­santes d e la populat ion f rançaise : employé sédenta i re h o m m e et f e m m e , f e m m e au foyer avec ou sans enfant, étudiant [13, 15-17] . En é l i ­m inant deux pér iodes de 15 jours, l 'une durant les fê tes de f in d 'année, l 'autre durant les vacances d'été, 16 047 personnes in terrogées ont décr i t leurs j ou rnées de 5 en 5 minutes ; le total devai t comprendre un nombre équ iva lent de chacun des jours de la semaine . C h a q u e emplo i d u t e m p s n'est donc pas représentat i f d e l ' individu qui l'a décri t , mais de l 'ensemble des emp lo is d u temps d e grands groupes d ' indiv idus. O n a établ i des d is t r ibut ions stat ist iques de ces di f férentes composan tes d e la popu la t ion . O n en a extrait les f ract i les pour y étudier éga lement de man iè re stat is t ique les durées d'act iv i té en chois issant la méd iane (50 % des ind iv idus interrogés) c o m m e paramèt re représentat i f .

Les données concernant les enfants sont d isponib les dans ces enquê tes seu lemen t à partir de 15 ans [12,14]. Pour les enfants d 'âge sco la i re de 4 à 14 ans, nous avons uti l isé le gu ide d e la scolar i té [22] .

Pour les en fan ts de moins de 3 ans , nous avons ext rapolé à partir de l 'emploi du t emps d e leur mère .

280 RADIOPROTECTION - VOL. 28 - N° 3 (1993)

DÉBITS RESPIRATOIRES ET ACTIVITÉS QUOTIDIENNES

Nous avons auss i uti l isé pour tous les âges le rapport publ ié par Médiamétr ie [11] sur l 'audience té lévisuel le. A partir de toutes ces infor­mat ions, l ieux de séjour et act iv i tés ont été répart is de façon condensée en 3 env i ronnements pr inc ipaux :

- intérieur de l 'habitat ion : somme i l , temps phys io log ique (toi lette, repas, etc.) , t ravai l ménager (net toyage, cuis ine, so ins aux enfants , br i ­co lage) , travai l scolaire à la ma ison , etc., t emps l ibre ( lecture, té lév is ion, etc.) ;

- intérieur d 'un aut re Heu : t ravai l sédenta i re (bureau, atel ier, école, etc.), autres act iv i tés (associat ions, spectac les, etc.) ;

- extér ieur : voyages (comprenant le trajet au travai l o u à l 'école), br icolage et courses , sports et p romenades .

Ces va leurs , a insi que les f ract ions d e 24 h passées dans chacun de ces env i ronnements , sont présentées dans le tab leau I pour les adul tes et dans le tab leau II pour les enfants (ce sont des moyennes établ ies sur toute l 'année, à l 'exclusion des deux pér iodes d e vacances ind iquées dans la méthodolog ie) .

Dans ces é tudes, il manqua i t les t ravai l leurs en plein air (agr icul ture, bât iment , t ravaux publ ics, ...) et les mineurs ; nous leur avons alors attr i­bué les m ê m e s horaires de travai l que les hommes employés séden­ta i res, mais avec un n iveau plus é levé d'activité phys ique (travail dur) .

2.2 Paramètres de ventilation

En fonct ion d u n iveau d 'exerc ice, la f réquence respiratoire (fR), le vo lume courant (V T ) et la vent i lat ion par minute ( V E ) ont é té f ixés pour l 'homme adul te se lon 4 act iv i tés types : sommeil, repos assis, exercice léger (travail de laboratoi re, d'atel ier, de net toyage, etc.), exercice dur ne pouvant dépasser 2 h par jour (mines, bât iment, agr icul ture, ent ra îne­ment sportif, e tc . , [5, 20, 23], Tab . I l i). Chez les f emmes et les enfants , ces va leurs ont été adaptées propor t ionnel lement à cel les des h o m m e s d 'après des données , ob tenues expér imenta lement par des mé thodes s tandard et sur des sér ies suf f isantes d e cycles vent i lato i res pour per­mett re un ca lcu l de la moyenne individuel le avec une déviat ion s tandard infér ieure à 10 %. El les sont, le p lus souvent , expr imées en fonct ion du poids corporel m o y e n pour les âges cons idérés ( V T = 10 m l .kg~ 1 à part ir de 5 ans)

O n a ainsi sé lec t ionné pour les sujets de : - 3 mois : V T , d 'après Gault ier [7] : sommei l f 6 m l . k g - 1 , exerc ice

léger ; 10 m l . k g - 1 , / R , d 'après Gaul t ier [7] et Tauss ig et al. [24]

- 1 an : V T , d 'après Gaul t ier [7] : sommei l : 6,5 ml.kgr1, repos assis : 9 m l . k g " 1 , exerc ice léger : 11 nrcl.kg~1 ; / R , d 'après Gault ier [7] et Tauss ig et al. [24].

RADIOPROTECTION - VOL. 28 - N° 3 (1993) 281

M. ROY et al.

TABLEAU I Emploi du temps des adultes

Adults' time budget

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Habitation

Sommeil S h 46 9 h 10 8 h 25 8 h 29

Temps physiologique 2 h 51 3 h 30 2 h 55 2 h 47

Travail à la maison 8 h 00 6 h 20 2 h 00 4 h 54

Temps libre ,ÇTV.)

2 h 34 (2 h 30)

3 h 05 (2 h 30)

2 h 07 1 h 41

Total 22 h 11 22 n 05 15 h 27 17 h 51

Autres bâtiments

Travail 5 h 32 3h 52

Autres 0 h 32 Oh 35 1 h 00 0 h 32

Total Oh 32 0 n 35 6 h 32 4 h 24

Extérieur

Courses, bricolage 0 h 44 G h 50 0 h 41 0 h 30

Voyage 0 h 12 • - 1 h 00 1 h 00

Jeux, sports G h 21 0 h 30 0 h 20 0 h 15

Total 1 h 17 1 h 20 2 h 01 1 h 45

Habitation 92,5 % 92,0 % 64,5 % 74,5 %

Autres bâtiments 2,0 % 2,5 % 27,5 % 18,5 %

Extérieur 5,5 % 5,5 % 8,0 % 7,0 %

% Pourcentage de la journée.

- 5 ans : V T e t fR : somme i l et repos ass is , d 'après Tauss ig er al. [24] , exerc ice léger, d'après Godfrey et al. [10].

- 10 et 15 ans : V T et / R : somme i l , d 'après Gault ier et al. [8] , repos ass is , d 'après Gaul t ier et al. [8] et Zap le ta l [27] , exerc ices léger et dur, d 'après Godf rey [9] , Godfrey et al. [10] , Cooper et Wei ler-Ravel I [3] et F landro is et al. [6] .

282 RADIOPROTECTION - VOL 28 - N° 3 (1993)

DÉBITS RESPIRATOIRES ET ACTIVITÉS QUOTIDIENNES

TABLEAU II Emploi du temps des enfants

Children's time budget

Habitation

Sommeil

Temps physiologique

Ëiude (travail à la maison)

Jeux, temps libre

Total

Autres bâtiments Ecole ou nurserie

Jeux

Total

Extérieur

Voyage

Récréation

Jeux, sports

Total

14 h 00

4 h 00

1 h 00

19 h 00

4 h 00

4 h 00

Oh 15

0 h 45

Habitation

Autres bâtiments

Extérieur

1 h 00

79 %

17 %

4 %

12 h 00

3 h 00

2 h 50

17 h 50

3 h 00

3 h 00

0 h 45

1 h 45

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3 h 10

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10 h 00

3 h 00

1 h 40

3 h 00

17 h 40

3 h 00

0 h 10

3 h 10

0 h 45

1 h 25

1 h 00

3 h 10

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1 3 %

13 %

% pourcentage de la journée.

- Adu l tes : V T et / R , sommei l e t repos ass is , d 'après Cotes [4], exer­c ices léger et dur, d 'après Cooper et Wei ler -Ravel l [3 j .

Ces paramèt res sont détai l lés dans le tab leau IV.

RADIOPROTECTION - VOL. 28 - N° 3 (1993) 283

M. ROY et al.

TABLEAU I I ! Débits respiratoires de l'homme adulte au cours des activités journalières

Adult breathing rates during his daily activities

Activi té typé Débit ventilatoire ( V E )

t m i n - 1 m 3 h - 1

Sommeil 7,5 0,45

Repos assis 9 0,54

Exercice léger 25 1,5

Exercice dur " 3 •

2.3 Volumes d'air respires quotidiennement

Les act iv i tés, décr i tes dans les env i ronnements déf inis c i -dessus, ont é té assoc iées aux débits d e vent i la t ion nécessai res à chacun se lon âge et sexe .

— Dans la population générale et chez les travailleurs sédentaires, les 2 4 heures sont a ins i réparties :

— à l ' intérieur (habitat ion, l ieu d e travai l ou autres) entre le sommei l et l 'éveil : 1/3 en repos assis, 2/3 en exerc ice léger.

— à l 'extérieur (plein air, t ra in , bus , voi tures, . . . ) en évei l : 1/2 en repos ass is , 3/8 en exercice léger, 1/8 en exerc ice dur.

Chez les autres travailleurs ( travai l dur) à l 'extérieur ou dans les mines , et sur leur l ieu de t ravai l seu lement : 7/8 en exerc ice léger, 1/8 en exerc ice dur.

Les tab leaux V pour les adu l tes et V I pour les enfants fourn issent le détai l quot id ien d e ces paramèt res d 'env i ronnement , d'act iv i tés et de déb i ts respi rato i res qui leur sont assoc iés . Les vo lumes d'air respi res sont to ta l isés pour chaque s i tuat ion. Af in qu'i ls soient va lab les pour toutes les pe rsonnes du publ ic, n ' importe quel jour de leur v ie , ces va leurs sont d o n n é e s sous f o rme d e moyennes sur les 7 jours d 'une sema ine norma le ; ceci permet t ra , e n cas d e besoin, de revenir fac i le­men t à des c i rconstances déf in ies pour un individu cons idéré p lus part i ­cu l iè rement .

3. D iscuss ion

Le t e m p s passé par les adu l tes à l ' intérieur des bât iments est resté re la t ivement p roche de celui ind iqué en 1981 par l 'étude fa i te aux Etats-Un is et dans 12 pays d 'Europe don t 6 vi l les de France [21]. Il n'a pas c h a n g é pour les hommes emp loyés (22 h) mais a légèrement d im inué pour les f e m m e s au foyer (22,7 con t re 23,3 h) . Cependant , les chi f f res d e l ' INSEE sont supér ieurs d e 5 à 10 % à ceux qui ont été publ iés par

284 RADIOPROTECTION - VOL. 28 - N° 3 {1993)

DÉBITS RESPIRATOIRES ET ACTIVITÉS QUOTIDIENNES

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RADIOPROTECTION - VOL. 28 - N° 3 (1993) 285

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256 RADIOPROTECTION - VOL. 28 - N° 3 (1993)

DÉBITS RESPIRATOIRES ET ACTIVITÉS QUOTIDIENNES

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M. ROY et al.

Pour les enfants, le temps passé à l'école semble plus court dans notre étude (3 h par jour sur toute la semaine) que dans celle de Brown [2J (7 h par jour pendant 5 jours par semaine) . Cependant , il est p robab lement assez voisin, car on peut supposer que les 7 h quot i ­d iennes d'école doivent ê t re interrompues par des récréat ions à l 'exté­rieur.

La publ icat ion 23 de la CIPR [18] recommandai t la division de la jour­née en 3 pér iodes de 8 h pour l 'homme adulte (8 h de sommei l avec une vent i la t ion de 7,5 l .m in - 1 , 8 h de travai l et 8 h d'autres activités avec une vent i lat ion de 20 l .m in - 1 ) . Elle donnai t aussi des valeurs pour la femme, le nouveau-né et les enfants de 1 et 10 ans . Ensuite, pour les hommes du publ ic, l 'UNSCEAR 82 [25] et la Publication 50 de la CIPR [19] ont r ecommandé les valeurs d e 0,75 m 3 . h ~ 1 pendant 19 h à l'intérieur, et de 1 m 3.rv~ 1 pendant 5 h à l'extérieur. Ces chiffres ont été simpli f iés par l 'UNSCEAR 88 [26] en f ixant la vent i lat ion à 0,8 m 3 . h r 1 pour tous les adul tes et dans toutes les si tuat ions.

Pour les adul tes, il y a peu d'écart entre les vo lumes moyens journa­liers d'air respires fournis ainsi par la CIPR et par l 'UNSCEAR et ceux calculés par notre méthode. En revanche, pour l 'enfant de moins de 10 ans , les vo lumes fixés par la Publ icat ion 23 sont environ la moit ié de ceux que nous avons calculés.

4 . C o n c l u s i o n

Pour mett re en œuvre les recommandat ions de la CIPR concernant l 'exposit ion, auss i b ien des personnes du public que des travai l leurs, aux substances inhalées, des paramètres détai l lés de venti lat ion et d 'emploi du t emps ont été revus en détail à l 'aide de données récentes. Les débi ts de vent i lat ion var ient en fonct ion du poids et donc de l'âge des individus et aussi avec leur activité physique ; on peut ainsi définir des valeurs s tandard . L'emploi du temps des di f férentes catégories de personnes de la populat ion basé sur les enquêtes f rançaises semble uti l isable pour d 'autres pays occidentaux (Europe, USA.. . ) jouissant d'un c l imat t e m ­péré.

Par compara ison avec les vo lumes d'air respires quot id iennement et ca lculés par cet te méthode, les valeurs publ iées auparavant par la CIPR étaient peu di f férentes pour l'adulte et l 'enfant de 10 ans, mais deux fois p lus fa ib les pour les enfants plus jeunes. Ceci conduisai t à une sous-est i ­mat ion de leur exposit ion aux r a d i o n u c l i d e s inhalés et de leur incorpo­rat ion. •

Remerciements : Ce travail a été financé en panie par la Commission des Commu­nautés Européennes, DG12 : Contrat F 13 PCT920064A - Inhalation and ingestion of radionuclides.

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DÉBITS RESPIRATOIRES ET ACTIVITÉS QUOTIDIENNES

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