MOTEURS DIESEL ET POLLUTION EN ESPACE CONFINÉ

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INRS - Hygiène et sécurité du travail - Cahiers de notes documentaires - 4e trimestre 2005 - 201 / 45

La pollution par les gaz d'échappement des moteurs thermiques équipant les engins de manutention,les machines d'excavation, d'extraction de matériaux... peut être importante en fonction du site, de ladensité du trafic et de la fréquence de fonctionnement.Cet article fait le point sur les connaissances actuelles dans ce domaine et propose les moyensappropriés pour limiter les effets toxiques des différents polluants. Il est plus particulièrement centrésur les véhicules non routiers équipés de moteurs diesel, il comporte également des informations surles moteurs à allumage commandé qui équipent certains véhicules routiers ; certaines parties peuventégalement être utiles pour la prévention de l’exposition aux gaz d’échappement de poids lourds etvéhicules légers.

MOTEURS DIESEL ET POLLUTION EN ESPACE CONFINÉ h Bruno COURTOIS, Alain LE BRECH,

INRS Département Expertise et conseil technique

h François DIEBOLD,INRS Département Ingénierie des procédés

h Dominique LAFON,INRS, Département Études et assistance médicales

3 Diesel engine3 Machine3 Confined space3 Exhaust fume3 Pollution

fouilles en grande masse, tranchéesimportantes, puits, galeries, cabines depéages, parcs de stationnement etsouterrains…).

La pollution par le monoxyde decarbone (CO), les oxydes d'azote (NOx),les particules et certains composésorganiques affecte les personnes expo-sées au trafic d'engins à moteur sur leslieux de travail : aussi bien les conduc-teurs situés à proximité de l'échappementque les travailleurs appelés à séjournerou circuler dans l'atmosphère polluée.

La présente publication fait lepoint des connaissances actuelles dansce domaine, rappelle les principauxpolluants émis, évoque les moyensappropriés pour limiter les effetstoxiques par la réduction des polluantsau niveau des moteurs, par les traite-ments des gaz à l'échappement et laventilation.

3 Moteur diesel3 Engin3 Espace confiné3 Gaz échappement3 Pollution

DIESEL ENGINES AND POLLUTION

IN A CONFINED SPACE

Exhaust fume pollution from internalcombustion engines on handling, excavation,material extraction, etc. machines may beheavy depending on the site, traffic densityand operating frequency.

This paper reviews current knowledge in thisfield and proposes suitable means forcurtailing the toxic effects of differentpollutants. In particular, it focuses on dieselengine-powered off-road vehicles, but alsoprovides information on controlled ignitionengines on certain road vehicles. Somesections may also be helpful in prevention ofexposure to both heavy lorry and light vehicleexhaust fumes.

Les engins de manutentionmobiles ou de transport, lesmachines d'excavation, d'ex-traction de matériaux, de mari-

nage, de forage, les engins de fortepuissance de traction, de transforma-tion d'énergie... équipés de moteursthermiques sont couramment utilisésdans l'industrie (Figures 1, 2) et dans lestravaux publics, du fait de leur autono-mie et de leur grande capacité de tra-vail. L'un des inconvénients desmoteurs thermiques, qu'ils soientdiesel ou à allumage commandé, estla pollution de l'atmosphère par lesgaz d'échappement. Bien qu'ils necontribuent souvent que pour unepart limitée à la pollution globale, leurseffets peuvent devenir importants enfonction du site et de la fréquence defonctionnement ou de la densité detrafic notamment en milieu semi-fermé (ateliers, magasins, entrepôts,

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Ce texte s'adresse plus spécialementaux cadres et techniciens des services deprévention ainsi qu'aux responsables detravaux au cours desquels il est faitusage d'engins équipés de moteursthermiques.

CARACTÉRISTIQUES

DES GAZ ÉMIS PAR LES

MOTEURS DIESEL ET À

ALLUMAGE COMMANDÉ

Deux grands types de moteurspeuvent être utilisés sur des véhicules ouengins, ce sont les moteurs à allumagecommandé et les moteurs diesel. Lespremiers utilisent une étincelle élec-trique pour enflammer le mélangeair-carburant dans les cylindres ; les carbu-rants utilisés sont soit de l'essence, soitdu gaz stocké sous forme liquéfiée(GPL) ou comprimé. Pour les moteursdiesel, c'est la température de l'air

sées d’une fraction solide comprenantdu carbone et des cendres, de composésorganiques et de particules de sulfate.Les composés organiques sont en grandepartie adsorbés sur les particules decarbone. Ils proviennent soit des carbu-rants soit des lubrifiants, leur compo-sition est complexe et varie en fonctiondu carburant, du moteur et des condi-tions de fonctionnement. Ils contien-nent en particulier des composés aroma-tiques polycycliques et des dioxines. Lesparticules se composent de particulesélémentaires dont les tailles vont de 3 à500 nm ; celles-ci s’agglomèrent pourformer des chaînes dont la taille peutatteindre environ 30 µm. Les particulesles plus fines ne représentent que 1 % enmasse mais plus de 90 % en nombre.50 à 80 % en masse des particules ontdes diamètres compris entre 20 et500 nm [2, 3, 4].

De nombreux paramètres peuventinfluer sur la composition des gazd’échappement (Figure 3) :1 le type de moteur (mode d'injection),1 le réglage et l’entretien du moteur,1 le régime du moteur (ralenti,

comprimé dans le cylindre qui provoquel'autoinflammation du mélange lors del'injection du carburant.

L'essence est quasiment inutiliséecomme carburant pour des véhiculesnon routiers. En milieux confinés(creusement de tunnel par exemple),l'essence et les gaz de pétrole ne peu-vent être utilisés à cause de leur tropgrande inflammabilité qui entraîne desrisques d'incendie voire d'explosion. Legaz est surtout utilisé sur des chariotsautomoteurs mais également sur desbus ou des véhicules utilisés en agglo-mération. Une grande majorité desvéhicules non routiers utilisent lemoteur diesel.

Les moteurs thermiques, diesel, àessence ou à gaz émettent des polluantsà l'échappement ; les principaux sontdonnés avec un ordre de grandeur deleur concentration dans le Tableau I.

Les particules émises par lesmoteurs diesel sont en quantités 10 à20 fois supérieures à celles émises parles moteurs à essence. Elles sont compo-

Chariot automoteur équipé d’un moteur dieselDiesel-powered industrial truck

FIGURE 2

Chariot automoteur fonctionnant au gazGas-powered industrial truck

FIGURE 1

Monoxyde de carbone Oxydes d'azote Dioxyde Hydrocarbures Aldéhydes(CO) (NOx) de soufre (CxHy) (R-CHO)

Particules

(ppm1) (en NO) (ppm) (SO2) (ppm) (ppm) (ppm)(mg/m3)

Diesel 300 à 10 000 300 à 2 000 50 à 200 200 à 1 100 10 à 300 20 à 200

Essence 10 000 à 70 000 300 à 2 000 Traces 500 à 10 000 100 à 300 Faible

Gaz 2 000 à 10 000 400 à 1 500 Traces 700 à 5 000 100 Faible

Ordre de grandeur des principaux polluants produits par les moteurs thermiques [1]Order of magnitude of main pollutants emitted by internal combustion engines [1]

TABLEAU I

1 ppm : partie par million soit 1 cm3 du gaz en question dans 1 m3 d’air.

Copyright Yves COUSSON / INRS. Copyright Yves COUSSON / INRS.


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accélération ou décélération, régimetransitoire, marche stabilisée ou régimede croisière, pleine charge),1 la chaîne cinématique de l'engin,1 la présence ou non d’un dispositifde dépollution (cf. Chapitre « Dépollutiondes gaz d’échappement »).

Le seul régime moteur influe defaçon importante sur la composition desgaz. Un moteur qui n'a pas atteint sa tem-pérature de fonctionnement émet plus depolluants qu'un moteur l'ayant atteinte.

Bien qu'il s'agisse d'ordres de grandeur,les chiffres présentés dans le Tableau I per-mettent les remarques suivantes :1 les moteurs diesel produisent nette-ment moins de monoxyde de carbone(CO), moins d'hydrocarbures imbrûléset souvent moins d’oxydes d’azote queles moteurs à essence et à gaz ; leursémissions de dioxyde de soufre sontgénéralement plus importantes à causede la teneur en soufre plus importantedes gasoils par rapport aux carburantsdes moteurs à allumage commandé ;1 les moteurs fonctionnant au gaz depétrole liquéfié, lorsqu'ils sont correcte-ment réglés, sont moins producteursde monoxyde de carbone et d'hydro-carbures que les moteurs diesel à chargeégale et beaucoup moins que lesmoteurs à essence ;1 les moteurs diesel sont plus produc-teurs de particules que les moteurs àessence et surtout que les moteurs au GPLqui n'en produisent pratiquement pas.

Les considérations ci-dessus, aumême titre que les chiffres du Tableau I,peuvent être démentis dans la réalité d'em-

ploi, à cause de l'état d'usure, du réglage oudu mauvais entretien des moteurs utilisés.Ainsi, un moteur diesel usé ou mal réglé,peut produire de fortes émanations de COet d'aldéhydes par exemple, comparables àcelles produites par un moteur à essence.On retiendra l'importance du bon réglagedu moteur dans les considérations de pol-lution atmosphérique (Figure 4)

La comparaison de la pollutionémise par différents moteurs n’estréellement valable que pour desmoteurs de puissances similaires testésselon un cycle de fonctionnementproche des conditions réelles d’utili-sation (cf. Encadré 1).

La réglementation européenne limiteles émissions pour les véhicules mis surle marché. Celle-ci est différente pour lesvoitures et véhicules utilitaires légers, lespoids lourds et véhicules de transport encommun et enfin les véhicules non rou-tiers. La réglementation concernant lesvéhicules non routiers est en retard surcelle des véhicules routiers. L'Encadré 1résume les principales limitations de pol-lution concernant les véhicules non rou-tiers ainsi que les poids lourds et véhicu-les de transport en commun.

EFFETS SUR LA SANTÉ

DES ÉMISSIONS

La majorité des engins non routierspossédant des moteurs diesel, ce para-graphe ne traite que de la toxicité de ce

type de moteur. Les effets sur la santédes émissions des moteurs à essence,qui représentent moins de 0,5 % desvéhicules non routiers, ne seront pasdéveloppés ici. Il ne faudra cependantpas oublier que, dans ce type d’émission,à la différence des moteurs diesel, il y aprésence plus importante d’oxyde de car-bone. Des informations sur les intoxica-tions oxycarbonées peuvent être retrouvéesdans le document de l’INRS TF 140 [6].

Les effets sur la santé des émissionsdes moteurs diesel ont fait l’objet de trèsnombreuses études depuis une trentained’années [8, 9, 10, 11]. Les connaissancessont issues d’études épidémiologiques,d’expositions humaines contrôlées maisaussi d’études expérimentales chezl’animal ou sur cellules. Jusqu’à la findes années 90, ces travaux ont essen-tiellement porté sur le risque de cancé-rogénicité depuis, d’autres types de risques,tels que les effets immunologiques ousur la reproduction, donnent lieu à denouveaux travaux.

L’origine de la grande quantité detravaux sur ce thème s’explique essen-tiellement par l’importance, en termesde santé publique, de la pollutionatmosphérique créée par les émissionsdes véhicules.

Il faudra également se rappeler qu’il y a

présence de benzène, produit cancérogène,

dans l’essence même, et qu’une exposition

à ce produit peut avoir lieu lors du

remplissage des réservoirs ou lors de

l’évaporation en provenance des réservoirs

en cas d’absence d’isolement [7].

Engin De chantierEarth moving machine

FIGURE 3

Engin de chantierEarth moving machine

FIGURE 4

Copyright Yves COUSSON / INRS. Copyright Yves COUSSON / INRS.


ENCADRÉ 1

RÉGLEMENTATION CONCERNANT

LA POLLUTION ÉMISE PAR LES MOTEURS

En EuropeÀ partir de 1970, une réglementa-

tion européenne s'est mise en place afinde limiter la pollution émise par lesmoteurs. L'objectif de cette réglementa-tion est plus la protection de l'environ-nement et des populations que celle despersonnes au travail. Malgré tout, ladiminution de la quantité des polluantsémis par les moteurs est favorable à lapréservation de la santé et de la sécuritédes professionnels susceptibles de lesinhaler.

Nous nous intéresserons ici à ce quiconcerne les véhicules non routiers etles poids lourds.

1 Véhicules non routiers

La réglementation, concernant lesvéhicules non routiers, date du 27 février1998 (Directive 97/68/CE). Elle comp-rend deux étapes, la première a pris effetdepuis 1999, la seconde est entrée envigueur entre 2001 et 2004. Elle couvreles matériels suivants : puits de forageindustriels, compresseurs, engins dechantier, machines de construction desroutes, chariots élévateurs, chasse-neige,grues mobiles, équipements d’assistanceaéroportuaire au sol. Elle ne s’appliquepas aux bateaux, aux locomotives ferro-viaires, aux aéronefs et aux groupesélectrogènes. Enfin les tracteurs agri-coles sont soumis aux mêmes valeurslimites mais les dates d’application sontdifférentes (cf. Directive 2000/25/CE).La directive 2002/88/CE modifie ladirective 97/68/CE en étendant sonchamp d'application aux moteurs demoins de 19 kW à allumage commandé.Le Tableau A donne les limitations d'é-mission des étapes I et II.

La directive 2004/26/CE modifiantla directive 97/68/CE introduit des nor-mes d'émission plus sévères qui sont ali-gnées sur celles des Etats-Unis. Parailleurs, les essais devront être réalisésselon une nouvelle procédure prenantmieux en compte les conditions réellesd'utilisation de ce type de moteurs. LeTableau B donne les limitations d'émis-sion prévue par cette directive.

Puissance Date CO Hydrocarbure NOx Particules(kW) d'application (g/kWh) (g/kWh) (g/kWh) (g/kWh)

Étape I

130 - 560 01.1999 5,0 1,3 9,2 0,54

75 - 130 01.1999 5,0 1,3 9,2 0,70

37 - 75 04.1999 6,5 1,3 9,2 0,85

Étape II

130 - 560 01.2002 3,5 1,0 6,0 0,2

75 - 130 01.2003 5,0 1,0 6,0 0,3

37 - 75 01.2004 5,0 1,3 7,0 0,4

18 - 37 01.2001 5,5 1,5 8,0 0,8

TABLEAU A

NOx +Puissance Date CO

HydrocarbureHydrocarbure NOx Particules

(kW) d'application (g/kWh)(g/kWh)

(g/kWh) (g/kWh) (g/kWh)

Étape III A

130 - 560 31.12.2005 3,5 4,0 0,2

75 - 130 31.12.2006 5,0 4,0 0,3

37 - 75 31.12.2007 5,0 4,7 0,4

19 - 37 31.12.2006 5,5 7,5 0,6

Étape III B

130 - 560 31.12.2010 3,5 0,19 2,0 0,02

75 - 130 31.12.2011 5,0 0,19 3,3 0,02

56 - 75 31.12.2011 5,0 0,19 3,3 0,02

37 - 56 31.12.2012 5,0 4,7 0,025

Étape IV

130 - 560 31.12.2013 3,5 0,19 0,4 0,025

56 - 130 31.09.2014 5,0 0,19 0,4 0,025

TABLEAU B

TABLEAU C

Date et méthode de CO Hydrocarbure NOx Particules Opacités descatégorie test (g/kWh) (g/kWh) (g/kWh) (g/kWh) fumées (m-1)

Euro I 1992, < 85 kW ECE R-49 4,5 1,1 8,0 0,612

Euro I 1992, < 85 kW ECE R-49 4,5 1,1 8,0 0,36

Euro II 10.1996 ECE R-49 4,0 1,1 7,0 0,25

Euro II 10.1998 ECE R-49 4,0 1,1 7,0 0,15

Euro III 10.1999 EEVs* ESC et ELR 1,5 0,25 2,0 0,02 0,15

Euro III 10.2000 ESC et ELR 2,1 0,66 5,0 0,1 0,8

Euro IV 10.2005 ESC et ELR 1,5 0,46 3,5 0,02 0,5

Euro V 10.2008 ESC et ELR 1,5 0,46 2,0 0,02 0,5

TABLEAU D

Date et méthode de CO NMHCa CH4b NOx Particulesc

catégorie test (g/kWh) (g/kWh) (g/kWh) (g/kWh) (g/kWh)

Euro III 10.1999 EEVs ETC 3,0 0,40 0,65 2,0 0,02

10.2000 ETC 5,45 0,78 1,6 5,0 0,16

Euro IV 10.2005 ETC 4,0 0,55 1,1 2,0 0,03

Euro V 10.2008 ETC 4,0 0,55 1,1 2,0 0,03

* EEVs : Véhicules à très basse émission destinés à réduire la pollution dans les villes

a Hydrocarbures autres que le méthaneb Uniquement pour les moteurs à gazc Non applicable aux moteurs à gaz



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Les limites fixées par l'étape III Apeuvent être respectées en utilisant descarburants avec des teneurs en soufrecomprises entre 1000 et 2000 ppmalors que l'étape III B nécessite l'utilisa-tion de carburant avec une basse teneuren soufre (inférieure à 50 ppm).Actuellement, la teneur maximale ensoufre des carburants utilisés dans lesvéhicules non routiers est fixée par ladirective 2003/17/CE modifiant la direc-tive 98/70/CE avec deux échéances :

2 000 ppm au 1er janvier 2000,1 000 ppm au 1er janvier 2008Les Etats membres peuvent toute-

fois fixer des valeurs plus faibles.

Les carburants destinés à être utili-sés dans les véhicules routiers doiventrespecter des teneurs en soufre nette-ment inférieures (directive 98/70/CEmodifiée par la directive 2003/17/CE) :

350 ppm pour le diesel et 150 ppmpour l'essence depuis le 01/01/2000,

50 ppm pour le diesel et l'essenceainsi qu’introduction et disponibilitéd'essence et de diesel avec moins de 10ppm de soufre au 01/01/2005,

10 ppm pour le diesel et l'essence au01/01/2009.

1 Poids lourds et véhicules de transport en commun

Concernant les moteurs de poids lourdset d'engins de transport en commun, laréglementation européenne a prévu plu-sieurs étapes pour la limitation de la pollu-tion émise. La première connue sous le nomd'Euro I est applicable depuis 1992, elle a étésuivie d'Euro II en 1996. En 1999, la directi-ve 1999/96/CE modifiant la directive88/77/CE fixe les réglementations Euro III,IV et V, ces deux dernières devant entrer enapplication respectivement en 2005 et 2008.

Le Tableau C résume les limitationsd'émission pour les moteurs Diesel etleurs dates d'entrée en vigueur.

A partir de Euro III, les méthodesd'essais des moteurs ont été changées, letest en cycle stationnaire ECE R49 a étéremplacé par deux nouveaux tests, uncycle stationnaire (ESC) et un cycle trans-itoire (ETC). L'opacité des fumées estmesurée par un essai spécifique (ELR).

Pour Euro III, les fabricants peuventchoisir l'un des deux types d'essais ESC ouETC. Alors que pour Euro IV et Euro V, lesmoteurs doivent subir les deux types d'es-sais. Les limitations de pollution suivant le


test ETC sont différentes de celles suivant letest ESC et sont données dans le tableau sui-vant, elles s'appliquent aux moteurs dieselmais aussi aux moteurs à gaz (Tableau D).

1 Aux États-Unis

La législation américaine a adoptédes normes de limitation des émissionspolluantes pour les moteurs diesel nonroutiers dès 1994.

Les normes américaines couvrent lesmoteurs équipant tous les types de maté-riel non routier à l’exception des locomo-tives, du matériel minier et des moteursde plus de 37 kW équipant les bateaux.

La mise en œuvre de la réglementa-tion s’échelonne sur plusieurs années etse structure en quatre phases. La phase 1(Tier 1) s’est déroulée sur la période1996-2000. La phase 2 (Tier 2) plus res-trictive s’étend sur la période 2001-2006.

La phase 3 encore plus contraignan-te (Tier 3) est programmée sur la période2006-2008 (uniquement pour lesmoteurs de puissance comprise entre 37et 560 kW). Une dernière phase (Tier 4)est prévue entre 2008 et 2013. Pour plusd’information sur la législation améri-caine, il est possible de consulter la réfé-rence suivante [5].

Les données proviennent souventd’études comparatives entre les motori-sations essences et diesel.

Le milieu professionnel intervientsouvent comme source de donnéesd’observations notamment au traversdes populations professionnellementexposées à partir desquelles sont issuesla plupart des données épidémiolo-giques.

De nombreuses synthèses effec-tuées sur ce sujet par les organismesnationaux ou internationaux ont étépubliées dans les années 90. Dans lecadre de cet article, nous nous contente-rons de résumer l’état des connaissancesissues de ces travaux ainsi que desdernières avancées scientifiques sur cesujet.

EFFETS AIGUS

L’exposition à des concentrationsimportantes d’émissions diesel peutentraîner des signes d’irritation desconjonctives ou des voies aériennessupérieures. On pourra observer des

larmoiements, picotements des yeuxaccompagnés d’œil rouge, ainsi qu’uneirritation de la gorge accompagnée ounon de toux. Céphalées et nausées sontégalement possibles. Ces signes sontréversibles en quelques heures ou jours.Ils peuvent être dus aux nombreuxirritants contenus dans les gaz issusdes moteurs diesel (aldéhydes, oxydesd’azote notamment) mais aussi auxparticules.

EFFETS CHRONIQUES

Effets cancérogènes

L’effet cancérogène potentiel desémissions diesel est de loin l’effet sur lasanté le plus étudié.

Plus de soixante études épidémio-logiques ont été consacrées à l’impactdes émissions des moteurs sur la cancé-rogenèse, principalement dans despopulations exposées professionnelle-ment aux émissions diesel comme lestravailleurs des chemins de fer ou descompagnies de bus, les conducteurs

professionnels (routiers, taxis), lesdockers. Globalement, les résultats sontconcordants et montrent une augmenta-tion des cancers pulmonaires, dans unemoindre mesure, de ceux de la vessie,dans ces populations (conducteurs debus, cheminots, chauffeurs de poidslourds, dockers…). Le risque relatif2 estfaible, dans tous les cas inférieur à 2,souvent à 1,5. Le lien causal avec le dieseln’est cependant pas certain. Dans lamajorité des études il existe des biais :non prise en compte des facteursd’exposition confondants tels quel’amiante, mais surtout co-expositionfréquente avec les émissions desmoteurs à essence. Le rôle du tabac acependant pu être écarté dans quelquesétudes.

Deux méta-analyses3 récentes surdes publications de 1975 à 1995 peuventêtre citées. Lipsett [12] met en évidenceun risque relatif pour le cancer du pou-mon égal à 1,33 (Intervalle de confiance4

(IC) à 95 %, 1,21-1,46). Ce risque est plusélevé pour les conducteurs de camions(1,47, IC 95 % 1,33-1,63) et les cheminots(1,45, IC 95 % 1,08-1,93). Bhatia [13]


identifie pour sa part un risque relatif de1,33 (IC 95 % 1,24-1,44).

Les études expérimentales ont étéextrêmement nombreuses avant 1995.Elles ont été réalisées par inhalationchez plusieurs espèces animales. Lesémissions contenaient de 0,35 à8 mg/m3 de particules. Certaines étudesont comparé l’effet des émissions totalesà celui des émissions filtrées, c’est-à-diresans particules mais avec la même phasegazeuse. Celles effectuées chez leshamsters et les singes ont toutes éténégatives. Des résultats contradictoiresont été obtenus chez la souris. Les étu-des chez le rat ont montré une augmen-tation des tumeurs pulmonaires lors-qu’ils étaient exposés durant toute leurvie à des concentrations de particulessupérieures à 2 mg/m3. Toutes cellesexposant les animaux à des concentra-tions plus faibles ont été négatives. Demême, chaque fois que les particulesétaient filtrées, les résultats ont éténégatifs. Il est actuellement admis queles particules sont responsables decette cancérogénicité expérimentale desémissions diesel. Le mécanisme encause est discuté [11].

Effets allergiques et immunologiques

Depuis une vingtaine d’années, laquestion du rôle des particules dieseldans l’augmentation constante des casde rhinites et d’asthmes dans les paysindustrialisés s’est posée.

Les études épidémiologiques se sontaxées sur les enfants vivant près degrandes artères de circulation. Cesderniers semblent présenter une aug-mentation de symptômes respiratoires(toux, rhume, asthme…), d’autant plusmarquée que le passage des poids lourdsest intensif [14, 15]. Ces augmentationssurviendraient surtout parmi les enfantssensibilisés aux allergènes communs[16].

Plusieurs études d’expositioncontrôlée ont été menées chez des volon-taires. Diaz-Sanchez [17], le premier,exposa des volontaires humains à desparticules diesel par l’intermédiaire desprays nasaux. Il montra une augmenta-tion des immunoglobulines IgE,témoins d’une réaction allergique, dansle liquide de lavage nasal.

Depuis, plusieurs études ont étémenées. Une des plus récentes montreque l’exposition nasale à un allergène età des particules diesel diminue laproduction de cytokines5 de type Th1– impliquée dans la résistance aux

sanguin a été dosé. Parallèlement lesdonnées de pollution ont été notées lejour du prélèvement ainsi que les 3 joursprécédents.1 Une corrélation significative a ététrouvée entre l’augmentation du fibrino-gène et :1 les concentrations journalières deCO, de NO durant l’ensemble dessaisons,1 les fumées noires [27] et les parti-cules d’un diamètre inférieur à 10 µm(PM 10) uniquement lors de la saisonchaude.

Ces résultats vont dans le sens d’unlien entre pathologies cardiovasculaireset pollution atmosphérique d’origineautomobile toutes motorisations confon-dues. De même, les infections respira-toires, favorisées par l’exposition auxparticules, au dioxyde d’azote (NO2), àl’ozone (O3) et au dioxyde de soufre(SO2), peuvent également augmenter letaux de fibrinogène plasmatique et exa-cerber une pathologie cardiovasculairepré-existante.

Ces résultats ne permettent cepen-dant pas de conclure avec certitude surun lien particules-pathologies cardiovas-culaires.

Effets sur la reproduction et le développement

Certaines études récentes sur l’ani-mal [28, 29] semblent montrer desatteintes possibles au niveau de la sper-matogenèse. Ces données sont cependanttrop partielles et ne peuvent pas être extra-polées actuellement pour l’homme.

pathogènes intracellulaires ou l’hyper-sensibilité retardée - et augmente cellede type Th2 – impliquée dans les phéno-mènes allergiques.

L’augmentation de ces dernières estretrouvée dans plusieurs études [18, 19].De même, il a été montré que l’exposi-tion simultanée à des particules diesel età un allergène augmente la réponse detype Th2 par rapport à l’exposition àl’allergène seul ou aux particules seules.

Diaz-Sanchez [20] semble égalementmontrer que l’exposition de sujets ato-piques6 à un nouvel antigène n’entraînela production d’anticorps anti-IgE que siles sujets ont été précédemment exposésà des particules diesel.

Parallèlement, un certain nombred’études expérimentales a été effectuésur cultures de cellules humaines (nasa-les, bronchiques, épithéliales) [21, 22, 23,24, 25]. Les résultats sont concordantsavec les effets observés sur l’homme.

Enfin, plusieurs études ont étéconduites sur des souris asthmatiques,que ce soit par inhalation, par voie intra-nasale ou par voie intratrachéale. Làaussi, l’exposition aux particules entraî-ne une augmentation de la réponsepulmonaire.

Les particules diesel semblent doncjouer un rôle dans les mécanismes aller-giques en potentialisant la réponse auxallergènes. Ceci pourrait être expliquépar le développement d’une réponse detype inflammatoire, ainsi que par uneintroduction au niveau pulmonaired’allergènes qui seraient déposés sur lesparticules diesel. Toutes ces donnéessont concordantes que ce soit chezl’homme, l’animal ou les modèlescellulaires.

Effets cardiovasculaires

Bien que les études épidémiolo-giques montrent une augmentation desdécès par arrêt cardiovasculaire lors despics de pollution de particules fines, lesétudes spécifiquement consacrées auxeffets des particules diesel sur la fonc-tion cardiovasculaire ont fait l’objet depeu de publications. Le rôle de l’inflam-mation créée par les particules a pour-tant été évoqué.

Une équipe anglaise a voulu le véri-fier en réalisant une enquête sur7 205 sujets, employés municipaux de laville de Londres [26]. Pour chacun, lefibrinogène (globuline plasmatiqueintervenant dans la coagulation et dontl’augmentation pourrait entraîner uneplus grande sensibilité à la thrombose)


2 C’est la mesure d’association entre une maladie etun facteur de risque. C’est le rapport entre le risquedans la population exposée par rapport au risque dansla population non exposée.3 Procédé d’analyse statistique réunissant plusieursétudes afin d’en augmenter la sensibilité.4 Intervalle de confiance = étant donné un paramètreinconnu dans une population, on peut calculer, àpartir d’un échantillon, un intervalle de confiancepour ce paramètre. Intervalle de confiance à 95 % :intervalle qui a une probabilité de 0,95 de contenir lavraie valeur inconnue. Il est d’autant plus grand quela taille de l’échantillon est faible.5 Glycoprotéines médiatrices des interactions à courtedistance entre les cellules.6 Atopie : prédisposition familiale à certainesaffections, telles que le rhume des foins, l’asthme,l’eczéma infantile. Ces affections sont déclenchées pardes allergènes habituellement non pathogènes enrapport avec une production exagérée d’IgE.


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VALEURS LIMITES

ET ÉVALUATION DE

L’EXPOSITION AUX

GAZ D’ÉCHAPPEMENT

L’évaluation du risque causé parl’exposition aux substances chimiquesutilise comme repère des valeurs limitesd’exposition professionnelle [30].

L’évaluation du risque lors del’exposition au gaz d’échappement peutse faire en ne considérant qu’un petitnombre de polluants qui sont, les oxydesd’azote et les particules pour les moteursdiesel, et le monoxyde de carbone et lesoxydes d’azote pour les moteurs à allu-mage commandé. Ces valeurs limitesainsi que celles de quelques aldéhydessont données dans le tableau suivant.

Il n’existe pas de valeur limite enFrance pour les particules diesel, il estcependant possible d’utiliser les valeursallemandes (cf. Encadré 2).

Les valeurs limites servent de baseau préventeur pour évaluer le risque parcomparaison à des mesures de concen-trations des polluants dans l’atmosphère.La complexité des situations d’atmosphè-res polluées va nécessiter l’établissement

d’une stratégie de prélèvement qui resteune affaire de spécialiste. Cette stratégiedoit en effet intégrer des paramètres quirésultent en particulier :1 des variations de la pollution àl’émission au cours du temps ;1 de la configuration du site oùévoluent les travailleurs ;1 de l’existence de sources multiplesde pollution (moteurs et autres sources) ;1 des conditions de température,d’humidité, des courants d’air ;1 des postes de travail ;1 des techniques de mesures disponibles.

Différentes méthodes, plus oumoins complexes et précises, permettentd’évaluer la concentration ambiante oul’exposition des personnes aux polluantsgazeux des gaz d’échappement. Lesdispositifs les plus couramment utiliséspour le monoxyde de carbone et lesoxydes d’azote sont des détecteursélectroniques. Il existe également destubes colorimétriques, simples et peucoûteux, qui permettent une évaluationgrossière de la concentration ambiantepour le monoxyde de carbone et lesoxydes d’azote. Plus d’information sur

l’utilisation des détecteurs électroniqueset des tubes colorimétriques peut êtreobtenue dans la brochure de l’INRS surle sujet [31].

L’évaluation de la concentrationdans l’air des particules de carbone estplus complexe et nécessite des prélève-ments et une analyse en laboratoire(cf. Encadré 2).

CAS SPÉCIFIQUES

DE LA POLLUTION

PAR LES MOTEURS DIESEL

EN ESPACE CONFINÉ

L'emploi des moteurs diesel en espa-ce confiné (galeries souterraines, tunnels,parkings…) est limité en comparaison deleur utilisation en plein air (Figure 5).Cependant, dans ce cas, il pose des pro-blèmes particuliers résultant de la faibleventilation naturelle et du fait que la nature

Substance VME7 VLE8

Monoxydede carbone

50 ppm --

(CO)(55 mg/m3)

Monoxyded’azote

25 ppm9 --

(NO)(30 mg/m3)

Dioxyde 3 ppmd’azote

--(6 mg/m3)

Particules diesel -- --

Formaldéhyde 0,5 ppm 1 ppm

0,1 ppmAcroléine --(0,25 mg/m3)

7 VME : Valeur Limite de Moyenne d'Expositionatmosphérique destinée à protéger les salariés des effetsà terme, elle est mesurée ou estimée sur la durée d'unposte de travail de 8 heures.8 Valeur Limite d'Exposition atmosphérique destinéeà protéger les salariés des effets immédiats ou à courtterme, elle est mesurée ou estimée sur une duréemaximale de 15 minutes.9 Au niveau européen, le SCOEL (ScientificCommittee for Occupationnal Exposure Limits) aproposé d'abaisser de façon considérable la valeurlimite du monoxyde d’azote à 0,2 ppm.

Consolidation des parois d’un tunnel par un robot à béton projetéTunnel wall consolidation using shotcrete robot

FIGURE 5

Copyright Bernard FLORET / INRS.



ENCADRÉ 2

ÉVALUATION DE L’EXPOSITION AUX PARTICULES DIESEL

Choix d’un traceur

L’évaluation de l’exposition aux par-ticules diesel n’est pas sans difficultépour l’hygiéniste du travail, de par lacomplexité des fumées d’émission desmoteurs diesel d’un point de vue chi-mique. Sans entrer dans une énuméra-tion exhaustive des composés chimiquesprésents dans ces fumées, on admettraque la phase particulaire des fumées estconstituée d’agrégats de particules carbonées(carbone « élémentaire ») sur lesquelles sontadsorbées des molécules organiques (carbo-ne « organique ») telles que des hydrocar-bures, des hydrocarbures aromatiquespolycycliques (HPA) et leurs dérivésnitrés, oxygénés. Issus du soufre contenudans le fioul, sont également présents dessulfates inorganiques, mais en quantitédécroissante avec la désulfuration deplus en plus importante des carburantsdiesel. S’agissant d’évaluer de façonrégulière l’exposition aux particules diesel,il n’est pas envisageable de mesurer tous lescomposés présents et le choix d’un traceurs’impose. Sur la base des travaux de dif-férentes équipes, un consensus s’estdéveloppé conduisant au choix du « carboneélémentaire » (CE) qui représente unefraction massique importante, bien quefluctuante, de la phase particulaireémise. L’utilisation de la fraction orga-nique extractible par solvants s’avéraiten effet beaucoup plus difficile de par lamultiplicité des molécules présentes.Par ailleurs, le carbone « élémentaire »peut être analysé sans trop de difficultéet plusieurs pays dans le monde ontdéveloppé une méthode d’analyse [32,33, 34]. Cependant, il est important designaler que le traceur carbone « élé-mentaire » n’est pas un composé chi-mique identifié mais plutôt une espècedéfinie par sa méthode d’analyse.

Prélèvement et analyse des particules diesel

Nous rappellerons ici les principesde la méthode utilisée en France parl’INRS et les Services Prévention desCRAM ; pour plus de précision, le lecteurpourra se rapporter à la méthode n° 38du recueil METROPOL [35].

Les particules émises par lesmoteurs diesel étant très fines (forte pro-

portion de particules submicroniques),elles sont susceptibles de se déposerdans les alvéoles pulmonaires. Le dispo-sitif de prélèvement doit donc permettrede collecter la fraction alvéolaire de l’aé-rosol diesel. Un sélecteur du type cyclonecouplé à la cassette contenant le filtre deprélèvement est utilisé. Celui-ci devantêtre exempt de carbone, nous avons doncchoisi un filtre en fibres de quartz.

La méthode d’analyse du carbonerepose sur la transformation de celui-cien CO2 puis dosage de ce gaz.L’appareil d’analyse utilisé est un coulo-mètre comprenant deux parties distinc-tes : d’une part, un four permettant lacombustion à température variable etsous flux gazeux de l’échantillon (filtrechargé de particules diesel) et, d’autrepart, d’une cellule d’absorption du CO2

formé et son analyse par coulométrie.Pour différencier le carbone « orga-nique » du carbone « élémentaire »,l’analyse est effectuée en deux étapessuccessives correspondant chacune àune combinaison différente du couple« température/flux gazeux ». La premièreétape consiste en une désorption ther-mique du carbone « organique » (CO)alors que la seconde est celle qui permetde mesurer le carbone « élémentaire »(CE). La somme de CO et de CE estappelée carbone « total » (CT).

Valeurs limites d’exposition professionnelle (VLEP)

En 2003, seuls trois pays européensdisposent d’une VLEP : Allemagne [36],Autriche et Suisse [37]. Aux États-Unis,il existait jusqu’en 2002 une valeurlimite de l’ACGIH (TLV- TWA) fixée à0,02 mg/m3 en carbone « élémentaire »[38], mais qui a été retirée du tableaudes valeurs en proposition (Notice ofIntended Changes) pour l’année 2003.

En l’absence de valeur française,l’INRS a choisi de se référer au systèmedes valeurs allemandes qui est le pluscomplet actuellement en ce qui concer-ne les particules émises par les moteursdiesel. Ce sont des valeurs TRK , c’est-à-diredes valeurs limites techniques définissantdes concentrations minimales pouvant êtreatteintes avec les technologies actuelles. CesTRK servent de valeurs « guide » pour éva-luer l’exposition et prévoir les moyens deprotection au poste de travail :

• Mines souterraines (autres que lesmines de charbon) et travaux souterrains : 0,3 mg/m3 en carbone « élémentaire »

• Autres travaux : 0,1 mg/m3 en carbone « élémentaire »

ou 0,15 mg/m3 en carbone « total » siCO/CE > 50%

Ces valeurs TRK s’appliquent à lafraction alvéolaire de l’aérosol prélevé desorte que la méthode METROPOL n° 38permet effectivement de mesurer desconcentrations de carbone « élémentaire »comparables à ces TRK.

Normalisation d’une méthode de mesurage des particules diesel

Afin de rendre équivalente l’évaluationdes expositions aux particules diesel effec-tuée dans divers pays au niveau del’Europe, la nécessité de disposer deméthodes de prélèvements et d’analysedonnant des résultats précis et reproducti-bles est très vite apparue. C’est dans cesens que plusieurs laboratoires se sontregroupés dans un groupe de travail intitu-lé « Coordination Européenne surl’Exposition aux Suies Diesel » (ECDSE)afin de comparer les performances desméthodes de chaque laboratoire. Pour cefaire, cinq circuits inter-laboratoires avecdifférents types d’échantillons ont été orga-nisés [39, 40, 41]. Les résultats obtenus ontmontré que les méthodes d’analyse utili-sées pour la détermination des particulesdiesel sur les lieux de travail respectaientles exigences de la norme européenne EN482. Parallèlement à ces essais, le groupeECDSE a rédigé une norme européenneintitulée : “Air des lieux de travail - Dosagedes matières particulaires émises par lesmoteurs diesel - Exigences générales”[42].Cette norme devrait permettre une meilleu-re prise en compte de l’évaluation de l’exposi-tion aux particules diesel en mettant à la dispo-sition des laboratoires qui le souhaitent uneméthode fiable de mesurage de cesparticules.

Résultats de mesurages effectués en milieu professionnel

Dans le Tableau E, nous avons ras-semblé les résultats de mesures deconcentrations en particules diesel réali-sées dans différentes situations de travailpar les laboratoires des CaissesRégionales d’Assurance Maladie et del’INRS. A l’exception des parkings sou-terrains en phase d’exploitation commer-ciale et des entrepôts, les autres sites oùdes mesurages ont été réalisés présen-tent tous la caractéristique commune demettre en œuvre des engins de travauxpublics : chargeur, tombereau, pelle. Letableau ci-dessous montre des dépasse-ments de la valeur limite allemande dansle cas des travaux souterrains.


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du risque due aux gaz d'échappement estquelquefois mal comprise ou sous-esti-mée. À titre indicatif, la combustion d'unkilogramme de gazole (donc un peu plusd'un litre) requiert 15 kg d'air environ etproduit 14 m3 de produits gazeux dontune partie est dangereuse pour la santé.

Lorsque le renouvellement de l'airest insuffisant, le moteur est privé d'unepartie de l'oxygène nécessaire à unecombustion correcte du carburant. Ladangerosité des gaz s'accroît alors sensi-blement, notamment à cause de l’aug-mentation de la teneur en CO.

De plus, le moteur peut aspirer unepartie de ses propres gaz d'échappe-ment ou de ceux d'un moteur situé àproximité, ce qui peut résulter du fonc-tionnement du moteur : 1 dans un espace limite non ventiléou en cul-de-sac, 1 avec l'échappement dirigé en sensopposé au sens d'écoulement de l'air dela ventilation (naturelle ou provoquée), 1 à proximité de l'échappement d’unou plusieurs moteurs voisins.

MESURES DE PRÉVENTION

Les mesures de prévention de lapollution des gaz émis par les moteursdiesel sont fondées sur les principes deprévention énoncés dans le code dutravail (L230-2) :1 supprimer les risques,1 évaluer les risques qui ne peuventêtre évités,1 combattre les risques à la source,1 tenir compte de l’état de l’évolutionde la technique,1 remplacer ce qui est dangereux parce qui n’est pas dangereux ou par ce quiest moins dangereux,1 planifier la prévention en y intégrantla technique, l’organisation du travail,les conditions de travail, les relationssociales et l’influence des facteursambiants,1 prendre des mesures de protectioncollective en leur donnant la priorité surles mesures de protection individuelle.

TABLEAU E

C.E. mg/m3

nombre mini maxide mesures

Tunnel routier A : percement Foration : ambiance 3 0,159 0,173Marinage : ambiance 5 0,113 0,405

Tunnel routier B : percement Marinage : cabine tombereau 10 0,023 0,414Marinage : zone chargement 3 0,367 0,492

Tunnel TGV : percement Marinage : cabine tombereau 11 0,279 0,463" cabine chargeur 3 0,340 0,371" cabine pelle 2 0,105 0,291" ambiance 4 0,324 0,465

Carrière souterraine : Boulonnage : ambiance 3 0,192 0,393confortement Travail au sol : ambiance 8 0,179 0,334

Mine de sel : exploitation Conducteur Chargeur : intérieur cabine 5 0,114 0,533Conducteur autre engin : en cabine 3 0,098 0,158Divers : ambiance de la mine 6 0,032 0,238

Métro METEOR : Conducteur d'engin : en cabine 5 0,191 0,325percement de galeries

Métro EOLE : Conducteur d'engin : en cabine 19 0,068 0,507percement de galeries Ambiance en galerie 3 0,098 0,613

Chantiers en souterrains :Tranchée couverte Conducteur d'engin : en cabine 4 0,263 0,893Bassin de rétention Ambiance chantier 4 0,047 0,089Parking souterrain Conducteur d'engin : en cabine 13 0,050 0,433

Ambiance chantier 12 0,033 0,427

Parking souterrain : Ambiance du parking 15 0,005 0,039exploitation

Manutention de produits divers Cariste (chariot diesel) 21 0,009 0,056en entrepôts de stockage ambiance des locaux 1 14 0,011 0,019

ambiance des locaux 2 8 0,089 0,191

Poste de travailLieu et type d’activité

Une analyse détaillée des procédésde travail et des modes opératoirespermettra de définir les risques prévisi-bles et de choisir les mesures préventivestechniques et organisationnelles. Cetteanalyse est à faire dès la phase d’élabora-tion du projet à la fois pour les risquesprévisibles en phase exploitation et pourceux en phase construction.

La première mesure de préventionest la limitation du nombre des moteursdiesel en utilisant des moteurs élec-triques chaque fois que cela est possible.Cette mesure revêt toute son importanceen espace confiné (cf. Chapitre ci-dessus).Pour les travaux en souterrain, il estpossible, par exemple :1 d’équiper de moteurs électriques dumatériel fixe ou semi-mobile tels quecompresseur, pompe à béton, chargeuse,engin de forage,1 d’utiliser de préférence, pour l’extrac-tion et le marinage, des matériels équi-pés de moteurs électriques tels quemachine d’attaque ponctuelle, transpor-teur à bande, portique,



Compte tenu de l’influence contra-dictoire des réglages du moteur sur lesdivers polluants, seule une régulationélectronique des paramètres d’actionpermet d’obtenir le meilleur compromissur les émissions des polluants.

Ainsi, un calculateur associé à descapteurs indiquant la position de l’accé-lérateur, la température d’air, de carbu-rant et du liquide de refroidissement, lapression de charge, etc. agit directementsur la quantité injectée, le début d’injec-tion, le recyclage des gaz, la pression decharge, le rapport de boîte de vitesse. Larégulation électronique de l’injection etde l’EGR permet de réduire simultané-ment les émissions de particules et deNOx par rapport à la régulation méca-nique, tout en diminuant la consomma-tion spécifique.

D’un point de vue pratique, leslimites imposées par l’étape II (voirEncadré 1) peuvent être obtenues parune régulation électronique du moteur,associée soit à une pompe à injectionsimple soit à une pompe à injectionhaute pression (type « common rail »).Le recours à une vanne EGR n’est géné-ralement pas nécessaire à ce stade.

En revanche, les valeurs imposéespar l’étape III A imposeront, outre lecontrôle électronique de la gestion dumoteur, des technologies toujours plussophistiquées telles que : turbocompres-seur à géométrie variable, rampe com-mune à haute pression, multisoupapes,vanne EGR… L’étape III B, qui introduitune diminution importante des quanti-tés de particules émises, nécessiteral’utilisation de filtres à particules.

Enfin, le respect de l’étape IV impo-sera un saut technologique important enmatière de conception de moteurs dieselavec l’intégration de dispositifs de traite-ment des gaz d’échappement (post-traitement) permettant de réduire lesquantités d’oxydes d’azote émises.

Les caractéristiques du carburant

Les caractéristiques des carburantsont une influence importante sur lanature et la quantité des polluants émispar les moteurs diesel.

En premier lieu, rappelons qu’unemauvaise qualité du carburant peutinfluencer de façon importante les émis-sions polluantes et la dégradation dumoteur : déréglage de la pompe à injec-tion, de la vanne EGR…

La qualité du carburant est obtenuepar les différents étages de filtration :

1 de placer en surface le matérieléquipé de moteur diesel.

Pour des travaux en atelier, il estpossible par exemple :1 d’organiser le travail de façon à nepas avoir à utiliser des moteurs ther-miques à l’intérieur,1 d’utiliser de préférence des chariotsautomoteurs électriques ou à gaz si despuissances importantes sont requises.

Les autres mesures de préventionconsistent à réduire les émissions, à lasource ou par épuration des gazd’échappement et à ventiler l’espace detravail.

RÉDUCTION DES POLLUANTS

À LA SOURCE

Les paramètres de construction du moteur

Comme il a été indiqué dans lepremier chapitre, les polluants émis parles moteurs diesel sont principalement :1 les oxydes d’azote (NO et NO2),1 le monoxyde de carbone (CO),1 les hydrocarbures imbrûlés (HC),1 les particules (PT).

Les dispositions réglementairesactuelles, et notamment la mise enœuvre des étapes I et II (voir Encadré 1),ont permis de réduire les émissionspolluantes et les réduiront encore. Onestime que les émissions d’oxydesd’azote et de particules (PT) d’un moteurde phase II sont respectivement 40 % et60 % moins élevées que celles d’unmoteur produit avant la mise en œuvrede ces dispositions réglementaires.

En matière d’émissions de polluants,c’est le rapport air/carburant (λ) ou soninverse la richesse (r) du mélange carbu-ré qui agit directement sur les émissionsde CO, NOx, HC imbrûlés et particules.

Les motoristes doivent donc agir surde nombreux paramètres et réglages,dont les effets sont souvent contraires,pour limiter les émissions polluantes deleurs moteurs.

Les paramètres ayant une influencedéterminante concernent :1 la définition des lois d’injection,1 l ’optimisation des systèmesd’injection,1 la géométrie des chambres de com-bustion,1 le recyclage des gaz d’échappement(EGR).

pré-filtre et filtre. Il convient par consé-quent d’effectuer le remplacement oul’entretien de ces éléments de façonrigoureuse.

Par ailleurs, la teneur en soufre ducarburant est un paramètre très impor-tant, responsable de la présence dedioxyde de soufre et d’une augmentationde la teneur en particules dans les gazd’échappement. Le soufre réduit égale-ment l’efficacité, voire empêche le fonc-tionnement, de nombreux dispositifsantipollution (cf. Chapitre suivant).

L’utilisation de carburants ayant uneteneur en soufre aussi basse que possibleest donc un moyen de réduire les émis-sions polluantes des moteurs diesel(particules et SO2).

Les carburants destinés aux véhi-cules non routiers peuvent contenirdes teneurs en soufre beaucoup plusimportantes que ceux destinés auxvéhicules routiers (voir encadré sur laréglementation des émissions desmoteurs). Un des moyens simples deréduction de la pollution de ce type devéhicule consiste donc à utiliser ducarburant destiné aux véhicules rou-tiers plutôt que celui destiné aux véhi-cules non routiers (en général, du fiouldomestique en France en raison duprix).

Il existe également des carburantsalternatifs, utilisables pour les moteursdiesel, qui permettent de réduire l’émis-sion de certains polluants. C’est parexemple le cas des émulsions d’eaudans le gasoil qui permettent une réduc-tion des émissions d’oxydes d’azotes etde particules, avec cependant une aug-mentation des composés organiquesimbrûlés [43]. Ce type de carburant estactuellement utilisé pour certainesflottes de bus.

L’entretien des moteurs diesel

Le bon entretien du moteur est unparamètre primordial qui influencedirectement ses émissions polluantes.En effet, les émissions de gaz et departicules peuvent varier du simple audouble entre un moteur bien entretenuet un moteur identique dont l’entretienest négligé. C’est pourquoi aux États-Unis, l’agence de protection de l’envi-ronnement préconise d’effectuer descontrôles toutes les 8 000 heures.

Sans rentrer dans le détail de lamaintenance d’un moteur, propre àchaque moteur et à chaque constructeur,


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il est possible d’indiquer les lignes direc-trices d’un programme de maintenancebien conçu. Les priorités concernent :1 l’admission : le nettoyage pério-dique des filtres évitera la réductionanormale du débit d’arrivée d’air et laformation d’un excès de CO. Notam-ment, lorsque le moteur fonctionne enatmosphère empoussiérée, les canalisa-tions entre l’épurateur d’air et lemoteur doivent être étanches. Uneattention particulière devra être apportéeau turbocompresseur et à l’échangeurd’air si le moteur en est équipé ;1 l’échappement : mesurer la contre-pression échappement. Si celle-ci esttrop importante, cela peut être le signed’un dispositif de traitement des gazd’échappement inadapté, source desurconsommation et d’un niveau depollution important. Il peut égalementêtre utile de faire un contrôle des émis-sions polluantes avant et après le dispo-sitif de dépollution lorsque le moteur enest équipé10 ;1 le système d’injection de gasoil : leréglage de l’injection a une importanceprimordiale dans l’émission des sub-stances polluantes. Il convient de vérifieren particulier les pressions au niveau dela pompe à injection et des injecteurs, ainsique le réglage et l’avance de l’injection ;1 le système de refroidissement :outre la vérification du niveau du liquidede refroidissement, il s’agit principale-ment de s’assurer de la propreté duradiateur, ainsi que du bon état de lacourroie et du thermostat duventilateur ;1 la qualité du carburant et sonstockage : un stockage négligé estsouvent à l’origine d’une mauvaisequalité du carburant utilisé - vieillisse-ment du carburant, présence d’eau et derésidus divers qui génèrent des problè-mes de colmatage des filtres et de déré-glage de l’injection. C’est pourquoi, leplein de carburant doit de préférences’effectuer en fin de poste de travail,moteur arrêté, pour éviter la condensa-tion due à l’humidité de l’atmosphère.La pénétration de gouttelettes d’eaupeut empêcher le bon fonctionnementde la pompe d’injection et produire uneoxydation en cas d’immobilisation pro-longée du moteur. En outre, les filtres à

carburant doivent être régulièrementnettoyés ou changés. L’entretien desfiltres permet d’éviter un déréglage del’injection par introduction de finesparticules étrangères et d’améliorer la duréede service du mécanisme d’injection ;1 le système de lubrification : uneattention particulière devra être apportéeà la qualité des huiles utilisées, à leurstockage ainsi qu’à la vérification régu-lière du niveau d’huile dans le moteurqui doit en toutes circonstances resterentre les niveaux maxi et mini indiquéspar la jauge.

DÉPOLLUTION

DES GAZ D’ÉCHAPPEMENT

Lorsque les caractéristiques desmoteurs thermiques ne permettent pasd’atteindre des niveaux de pollutionaussi bas qu’il est nécessaire pour uneapplication donnée, il est possible deleur adjoindre un dispositif de traite-ment des gaz d’échappement.

De tels dispositifs peuvent êtreutilisés sur des engins diesel employéspour des travaux souterrains ainsi quesur des véhicules ou engins utilisés enplein air ou dans des bâtiments afin deréduire l’exposition des conducteurs etdes personnes qui travaillent à proximité.C’est, par exemple, le cas des chariotsautomoteurs diesel ou à gaz amenés àpénétrer à l’intérieur de bâtiments.

L’élimination de tous les polluantsémis par les moteurs thermiques estdifficile du fait de leurs propriétéschimiques différentes. On trouve ainsides composés (monoxyde de carbone,composés organiques, particules decarbone) qui peuvent être transforméspar oxydation en dioxyde de carbone ouen vapeur d’eau alors que les oxydesd’azote doivent être réduits en oxygèneet azote. Le domaine de la dépollutiondes gaz d’échappement est actuellementen pleine évolution.

Le choix d’un système de dépollu-tion doit prendre en compte plusieursparamètres :1 la nature des polluants dont onsouhaite diminuer la concentration,1 le niveau de réduction à atteindre,1 le type de moteur utilisé (diesel ou àallumage commandé),1 l’utilisation qui est faite de l’enginou du véhicule.

Pour les moteurs diesel, les deuxgrands types de systèmes de dépollutionsont :1 des filtres à particules,1 des filtres catalytiques dits “deuxvoies” qui permettent de diminuer laconcentration des polluants oxydables.

Pour les moteurs à allumagecommandé on trouve comme systèmede dépollution : 1 des filtres catalytiques dits “deuxvoies” qui, comme pour les moteursdiesel, permettent de diminuer laconcentration des polluants oxydables,1 des filtres catalytiques dits “troisvoies” qui permettent de diminuersimultanément les concentrations enpolluants oxydables et en oxydes d’azote.

Il n’existe actuellement pas desystème de traitement des gaz d’échap-pement commercialisé permettant deréduire la quantité d’oxydes d’azotedans les gaz d’échappement desmoteurs diesel de véhicules. Des étudesen cours dans le domaine devraientdéboucher dans les années à venir [44].

Pour les moteurs diesel, il existeégalement des laveurs de gaz d’échappe-ment qui permettent surtout de dimi-nuer leur température, l’effet sur lespolluants gazeux étant limité.

Les performances d’un système dedépollution des gaz d’échappement sontd’autant meilleures qu’il est adapté aumoteur auquel il est associé. Les systè-mes les plus performants sont ceux quiont été développés spécifiquement pourun moteur donné.

Épurateurs pour moteurs diesel

1 Épurateurs catalytiques “deux voies”(Figure 6)

Ils sont composés d’un support encéramique sur lequel est déposé uncatalyseur métallique. Celui-ci permetune diminution de la température néces-saire pour l’oxydation du monoxydede carbone et des composés organiques.Le rendement des épurateurs cataly-tiques pour les différents polluantsdépend beaucoup de la température desgaz d’échappement ; pour fonctionnercorrectement, ils ont besoin d’unetempérature d’au moins 300°C. Audémarrage du moteur froid ou lorsquele régime de fonctionnement est faible,leur efficacité est très mauvaise.

10 La mesure de la teneur en polluants dans les gazd’échappement est possible à l’aide d’analyseur de gazd’échappement. Les ateliers spécialisés dans l’entretienet la réparation des véhicules non routiers sont équipésde tels appareils et peuvent donc effectuer des contrôlesde pollution.



9 Les filtres « consommables »Ils sont constitués de fibres. Les par-

ticules sont retenues dans le volume dufiltre. Ils permettent de retenir de 80 à90 % des particules. Pour éviter leurdégradation, la température des gazd’échappement ne doit pas dépasser unetempérature dépendant de la nature desfibres. Ils sont progressivement colmatéspar les particules retenues et doivent êtreremplacés après un certain temps defonctionnement du moteur.

9 Les filtres « régénérables »Le média filtrant est constitué soit

d’une céramique (généralement cordié-rite ou carbure de silicium) poreuse soitde fibres céramiques11 ou métalliques[49 50]. Ces matériaux résistent à destempératures suffisamment élevéespour pouvoir être régénérés par combus-tion des particules de carbone.

Lorsque la température des gazd’échappement atteint des valeursélevées (> 600°C) pendant des tempssuffisamment longs, la combustion desparticules se fait spontanément sansdispositif additionnel. Dans une majoritéde cas, de telles températures ne sontpas atteintes pendant des temps suffi-sants. Il est alors nécessaire d’utiliser undes moyens suivants :• un système de réchauffage des gaz

d’échappement (brûleur à gasoil ourésistances électriques) permettantd’atteindre des températures suffisan-tes pendant des séquences de régéné-ration du filtre ;

• un catalyseur déposé dans le permet-tant de diminuer la température decombustion des particules de carbone ;

La réduction de la teneur en COobtenue au moyen de tels épurateurspeut atteindre 99 %, celle de la teneuren hydrocarbures et celle de la teneur enaldéhydes 90 %. Ils peuvent égalemententraîner l’oxydation du monoxyde d’azoteet dioxyde de soufre ce qui a pour effetd’augmenter la dangerosité des gazd’échappement [45]. Le monoxyde d’azoteest oxydé en dioxyde d’azote qui estgénéralement considéré comme plusdangereux [46] même si le monoxyded’azote entraîne des effets généraux surl’organisme actuellement en coursd’étude. Le dioxyde de soufre est, lui,oxydé en trioxyde de soufre qui se trans-forme en acide sulfurique et sulfates parréaction avec la vapeur d’eau.

Généralement, les épurateurs cata-lytiques permettent également deréduire la masse des particules émises ;cette réduction ne provient pas d’uneaction sur les particules de carbonemais seulement de l’oxydation descomposés organiques adsorbés sur cesdernières [47]. Cependant, dans certai-nes conditions (charge élevée dumoteur et présence de soufre dans lecarburant), les épurateurs catalytiquespeuvent entraîner une augmentation dela masse des particules émises, résul-tant de la formation de particules desulfates par oxydation du dioxyde desoufre [45,48].

Les catalyseurs des épurateurspeuvent être empoisonnés par des addi-tifs ou des impuretés provenant deslubrifiants ou des carburants (phosphore,zinc, métaux lourds, soufre). Le fonc-tionnement des catalyseurs peut êtreempêché par des températures tropélevées (> 650°C) [47, 48].

Pour effectivement diminuer ladangerosité des gaz d’échappement, unépurateur catalytique doit être optimiséafin de réduire la formation de dioxyded’azote et de trioxyde de soufre en fonc-tion des caractéristiques du moteur et deson type d’utilisation. L’utilisation decarburants mais aussi de lubrifiants avecune teneur en soufre aussi basse quepossible est particulièrement importantepour l’efficacité de ces épurateurs.

1 Les filtres à particules (Figure 7)

Ils sont destinés à retenir les parti-cules émises par les moteurs diesel. Ilexiste plusieurs types de filtres disponi-bles sur le marché.

• un catalyseur ajouté au carburant etqui permet également de diminuer latempérature de combustion des parti-cules ;

• un filtre catalytique couplé au filtre àparticules.

Lorsqu’un moteur n’est utilisé qu’àfaible ou moyenne charge, un systèmede régénération catalytique peut nécessi-ter un système de réchauffage des gazd’échappement pour fonctionner correc-tement.

Il existe également des systèmes derégénération du filtre hors du véhicule.Le filtre est démonté et chauffé dans unfour à une température adéquate sousune atmosphère contrôlée. De tels systè-mes sont notamment utilisés pour desengins miniers ou de travaux souter-rains.

L’efficacité de filtration des particulesvarie en fonction de la nature du filtre, ellepeut dépasser 90 % en masse. Ces filtresont également une bonne efficacité pourles particules les plus fines [51].

Schéma d’un épurateur catalytiqueDiagram of a catalytic converter

FIGURE 6

CO, HC, O2, …

AI2 O3

catalyseur

supportdu catalyseur

support

CO2, H2O

11 Ces fibres sont différentes des fibres céramiquesréfractaires (FCR), en particulier leur diamètre est del’ordre 10 µm contre un diamètre moyen de 1 à 3 µmpour les FCR. Les fibres céramiques des filtres àparticules ont des diamètres trop importants pourpouvoir atteindre les alvéoles pulmonaires et peuventpar conséquent être considérées comme moinsdangereuses que les FCR.


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Filtres en céramique avec catalyseurdéposé

Ils sont fabriqués avec une céramiqueporeuse au cœur de laquelle un catalyseurest déposé permettant la combustion desparticules de carbones pour des tempéra-tures des gaz d’échappement d’au moins350°C environ dépendant de la techno-logie utilisée.

Ces filtres assurent également unediminution de la teneur des polluantsoxydables (monoxyde de carbone, hydro-carbures, aldéhydes) pouvant aller jusqu’à90 %. L’oxydation de ces polluantsgazeux nécessite une température suffi-samment élevée, ainsi à bas régime oupeu après la mise marche du moteurfroid, l’efficacité est faible voire nulle.

Pour fonctionner, ce type de filtrenécessite des carburants avec de faiblesteneurs en soufre, en général moins de500 ppm, le fonctionnement optimal dufiltre s’obtenant lorsque la teneur ensoufre n’excède pas 50 ppm. Ce type defiltre nécessite un nettoyage périodiquesuivant les préconisations du fabricant.

Filtres en céramique avec catalyseurajouté au carburant

Le catalyseur est ajouté au carburantsous forme liquide soit directement surle véhicule par l’intermédiaire d’unepompe doseuse lors de chaque remplis-sage du réservoir soit directement dansla cuve servant à faire les pleins. Les cata-lyseurs utilisés sont à base de cérium,fer, strontium ou platine. Ils permettentl’abaissement vers 300 à 400°C, dépen-dant de la nature du catalyseur et de latempérature nécessaire pour brûler lesparticules de carbone.

De nombreuses études montrentdes réductions variables (généralementde l’ordre de 20 à 80 %) de la teneur enpolluants oxydables (monoxyde decarbone, hydrocarbures, aldéhydes). Lesémissions d’oxyde d’azote sont peuaffectées. Une étude de l’ADEMEportant sur des poids lourds équipés dece type de filtre montre une diminutiond’environ 90 % des émissions de parti-cules par kilomètre parcouru, une dimi-nution des hydrocarbures imbrûlés maisune augmentation des émissions d’aldé-hydes et de la consommation de carbu-rant d’environ 4 % [52].

L’utilisation d’un catalyseur ajoutéau carburant entraîne l’émission d’unepetite partie de ce catalyseur dans les gazd’échappement sous forme de fines

Sous l’effet de celles-ci, les particuless’agglomèrent, se chargent négative-ment et sont attirées par l’électrode posi-tive sur laquelle elles viennent se coller.Certains types d’électrofiltres utilisentégalement des dispositifs additionnelspour retenir les particules agglomérées(cyclone ou filtre). Ces filtres ont uneefficacité pouvant dépasser les 90 %. Lasaturation du filtre n’entraîne pas deperte de charge. Ces filtres doivent êtrenettoyés régulièrement pour conserverleur efficacité [54, 55].

1 Les laveurs de gaz

Les bacs de barbotage ont été lespremiers dispositifs utilisés pour luttercontre la pollution des moteurs diesel,notamment dans les mines de charbon.Le barbotage des gaz d’échappementprésente l’avantage d’éliminer les étin-celles, les particules et de refroidir lesgaz.

En ce qui concerne l’élimination despolluants gazeux, les bacs de barbotagesont pratiquement inefficaces. Seuls lesaldéhydes et les dérivés sulfureux sontpartiellement éliminés. La solubilité desaldéhydes diminue quand la tempéra-ture s’élève, on peut alors atteindre unesaturation de la solution et l’évaporationprogressive de l’eau peut conduire à unrelargage de ceux-ci.

Le monoxyde de carbone et le mono-xyde d’azote ne sont pas éliminés. Ledioxyde d’azote est transformé en mono-xyde de d’azote et en acide nitrique.

En conclusion, les bacs de barbotagen’ont, d’une part, qu’une efficacité trèslimitée face aux polluants émis par lesmoteurs diesel. D’autre part, ils occu-pent des volumes importants et il est

particules. Ces émissions ainsi que leursrisques pour la santé ont été plusparticulièrement étudiés dans le casd’additifs à base de cérium [53]. Comptetenu de ce qui est connu de ses effets surla santé et du faible niveau d’expositioncausée par son utilisation comme additifdans le carburant d’automobile, lesrisques pour la santé peuvent être consi-dérés comme négligeables. L’étudeconclut cependant que l’évaluation nepeut être considérée comme totalementfiable à cause des connaissances actuel-lement limitées sur les propriétés toxico-logiques du cérium.

Ces filtres tolèrent des carburantsavec des teneurs en soufre plus impor-tantes que les filtres avec des catalyseursdéposés. Ils nécessitent également unnettoyage périodique suivant les préco-nisations du fabricant.

Le couplage d’un filtre et d’unépurateur catalytique

Un tel système se compose d’unépurateur catalytique suivi d’un filtre àparticules. L’épurateur permet l’oxyda-tion du CO, des composés organiquesainsi que d’une partie du monoxyded’azote. Le dioxyde d’azote formé vapermettre l’oxydation des particules decarbone retenues dans le filtre à parti-cules. Un tel dispositif permet d’obtenirune bonne efficacité vis-à-vis des parti-cules et du monoxyde de carbone maisentraîne une augmentation des émis-sions de dioxyde d’azote [47].

9 Les électrofiltresOn trouve également sur le marché

des filtres à particules fonctionnant surle principe de l’électrofiltre. Les gaz etles particules circulent entre deuxélectrodes entre lesquelles est mainte-nue une différence de potentiel élevée.

Schéma d’un filtre à particules à cartouches concentriquesDiagram of a concentric cartridge particle filter

FIGURE 7

fibre

entrée du gaz


Exemple de résultats obtenus avecdes systèmes de dépollution des gazd’échappement

Le Tableau II donne les niveaux depollution obtenus sur un chariot éléva-teur équipé soit d’un moteur à gaz soitd’un moteur diesel, avec et sans équi-pements de réduction de la pollution.On constate que le chariot équipé d’unmoteur à gaz sans dispositif de dépol-lution est plus polluant, sauf pour lesparticules, que celui équipé de moteurdiesel. La configuration qui permetd’obtenir la pollution la plus bassepour pratiquement tous les polluants

nécessaire d’en renouveler fréquem-ment l’eau (environ 2 fois par poste).

Épurateurs catalytiques pourmoteurs à allumage commandé

On trouve des épurateurs cataly-tiques « deux voies » similaires à ceuxutilisés sur les moteurs diesel et desépurateurs catalytiques « trois voies »(Figure 8).

Ces derniers, en plus de l’oxydationdu CO et des composés organiques,permettent la réaction entre les oxydesd’azote et le monoxyde de carbone pourformer de l'azote et du dioxyde decarbone. Pour que l’épurateur soitefficace à la fois sur les composés oxy-dables et les oxydes d’azote, la composi-tion du mélange air / carburant doitêtre maintenue dans une fourchetteétroite conduisant à une proportionoptimisée entre les hydrocarbures, lemonoxyde de carbone et les oxydes d’a-zote, permettant au catalyseur de faireréagir les molécules entre elles. Lecontrôle du mélange air / carburant sefait au niveau de l’injection électro-nique à l’entrée du moteur grâce à unesonde (appelée sonde lambda) analy-sant la composition des gaz en sortie dumoteur.

À noter que, du fait de leur principede fonctionnement, l’efficacité des épu-rateurs 3 voies sur le monoxyde de car-bone est généralement moins bonne quecelle des épurateurs 3 voies.


est le chariot avec le moteur à gaz et unépurateur catalytique à trois voies.

Ventilation

1 Cas général

L'assainissement de l'atmosphèrede travail peut consister à appliquer l'undes deux grands principes de ventilationsuivants : • ventilation locale par aspiration au plus

près de la source d'émission avant queles gaz d'échappement ne soientdispersés dans l'atmosphère et inhaléspar les travailleurs,

FIGURE 8

contrôleélectronique

sonde Lambda

corps ducatalyseur

contrôledu mélange

Air/Gaz

moteur

catalyseur

CO2

H2O

N2

CO

HC

NO2

Schéma d’un épurateurs catalytiques « trois voies » pour moteur à allumage commandéDiagram of a "3-way" catalytic converter for controlled ignition engines

HC CO NOx ParticulesÉquipement

(g/kwh) (g/kwh) (g/kwh) (g/kwh)

Sans 1,58 2,05 20,71 -

Épurateur 2 voies 0,32 0,04 20,85 -




Sans 0,38 1,01 7,41 0,62

Filtre à particules 0,38 1,01 7,41 0,03

Épurateur 2 voies 0,19 0,20 4,45 0,62

Sans 0,14 0,61 5,18 0,14

(Données Fenwick-Linde).

Niveaux de pollution émis par un chariot selon le type de moteur et d’épurateurutilisésLevels of pollution emitted by an industrial truck according to engine and converter type used

TABLEAU II

Moteur à gaz de 41 kw(ancienne génération)

Moteur diesel de 43 kw(ancienne génération)

Moteur diesel de 43 kw(nouvelle génération)

Moteur à gaz de 41 kw(nouvelle génération)


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• ventilation générale qui consiste àdiluer les polluants par apport d'airneuf et par balayage du local.

Lorsque la pollution provient devéhicules en mouvement, le captage desgaz d’échappement à la source n’estgénéralement pas possible et c’est laventilation générale qui doit être utilisée.Celle-ci admet une pollution résiduelleet a pour but d'abaisser la concentrationdes substances toxiques en dessous desseuils considérés comme dangereuxpour l'homme (valeurs limites d'exposi-tion) et de maintenir la concentration enoxygène à un niveau convenable. Parcontre, lorsque des moteurs sont utilisésà poste fixe (moteurs industriels ou véhi-cules immobiles pour cause d’entretienou de contrôle, par exemple), on préfére-ra la ventilation par aspiration localisée,le captage directement au niveau dutuyau de l’échappement étant générale-ment possible. Il peut cependant existerdes cas où, pour des raisons de contrôletechnique ou de réglage de moteurs, ledispositif de captage ne peut être direc-tement connecté sur le tuyau de l’échap-pement. Une étude de l’INRS (nonpubliée) a montré que, dans le cas ducontrôle technique des véhicules légers,un tel dispositif de captage doit êtreplacé à moins de 30 cm de la sortie desgaz d’échappement et avoir un débitd’aspiration d’au moins 1 000 m3/h.

La ventilation générale des locauxoù fonctionnent des moteurs diesel estsouvent délicate à réaliser et admet lemélange des polluants avec l'atmo-sphère. L'installation doit répondre auxprincipes énoncés ci-dessous [56] : • s'assurer que la ventilation locale est

techniquement impossible, • compenser les sorties d'air par des

entrées d'air pour assurer l'efficacité dela ventilation tout en évitant les effetsde dépression, les courants d'air, lesmouvements tourbillonnaires dépla-çant les zones polluées vers les zonespropres, l'inconfort du personnel...

• positionner correctement les ouver-tures d'entrées et de sorties d'air pouréviter que les travailleurs soient placésentre les sources de pollution et l'ex-traction, pour tendre vers un écoule-ment général des zones propres versles zones polluées...

En théorie, le débit d’air à mettre enœuvre dans une installation de ventila-tion générale peut être estimé par larelation :

Q = K D / (C – C0)

Q : débit de ventilation générale.D : débit d’émission de polluants dans lecas de véhicules circulant dans un local.

Il peut être déterminé à partir des caracté-ristiques des moteurs données par lefabricant (attention à ce que les émissionsréelles ne soient pas plus fortes que cellesdonnées par le constructeur à cause duvieillissement du moteur ou d’un entre-tien insuffisant). Des mesures de concen-tration en polluants dans les gaz d’échap-pement peuvent également être utilisées.

C : concentration en polluant toléréedans l’ambiance du local.C0 : concentration en polluants dansl’air neuf (souvent nulle).K : facteur de sécurité. Il prend en comptel’uniformité de la répartition du débitd’air, la position des personnes par rapportaux zones d’émission, la non-uniformitédu débit des polluants. L’évaluation dufacteur K est difficile ; sa valeur peutvarier de 3 à 10 en fonction des facteursci-dessus.

En dehors de cas très simples, laventilation est une affaire de spécialistes.Elle ne peut être improvisée et doit êtreétudiée chaque fois que la configurationdes lieux change.

Particularités des travaux en souterrain (Figure 9)

Lors de travaux souterrains, la venti-lation sert également à évacuer d’autres

polluants que les gaz d’échappement :1 poussières provoquées par la perfo-ration et le marinage,1 dégagements de gaz contenus danscertaines roches : hydrogène sulfuré,radon…1 gaz et poussières émis lors de creu-sement à l’explosif.

Les principes de base à mettre enœuvre lors de travaux souterrains sontles suivants : • le premier principe consiste à chercher

à supprimer ou à limiter au mieux, surles différents sites, l’émission de sub-stances polluantes en prévoyant destechniques appropriées d’excavation,de marinage, de soutènement... ;

• le deuxième principe est de favoriser lecaptage de tous les produits dégagés auplus près de la source, afin qu’ils ne serépandent pas dans l’atmosphère duchantier ;

• enfin, en dernier lieu, il convient dediluer les polluants résiduels non captésou neutralisés à la source, afin demaintenir leur concentration au-dessous des seuils admissibles.

Pour ces types de travaux, il existe àla fois des dispositions réglementairesqui fixent des minima en matière deventilation, mais également des recom-mandations émises par l’Assurancemaladie et des organisations profession-nelles.

FIGURE 9

Chantier de construction d’un passage en souterrain d’une autorouteMotorway underpass construction site

Copyright Yves COUSSON / INRS.



1 Textes réglementaires

Citons en premier lieu les disposi-tions du décret du 8 janvier 1965 (textespécifique aux opérations de BTP) dontle titre 5 traite des travaux souterrains.

Les articles 83 à 89 traitent spécifi-quement de la ventilation et introduisentles valeurs suivantes :• ventilation au front de taille :

25 litres/seconde/homme (soit 90 m3/heure/homme),

• en cas d’utilisation d’explosifs prévoir une ventilation d’au moins200 litres/seconde/m2 de section.

Par ailleurs, les articles suivants ducode du travail sont applicables :

Art. R. 232-5-12 : Dans les puits,conduites de gaz, carneaux, conduits defumée, cuves, réservoirs, citernes, fosses,galeries et dans les lieux où il n'est paspossible d'assurer de manière permanentele respect des dispositions de la présentesous-section, les travaux ne doivent êtreentrepris qu'après vérification de l'absencede risque pour l'hygiène et la sécurité destravailleurs et, le cas échéant, après assai-nissement de l'atmosphère et vidange ducontenu.

Pendant l'exécution des travaux laventilation doit être réalisée, selon le cas,suivant les prescriptions définies à l'articleR. 232-5-3 ou à l'article R. 232-5-6, demanière à maintenir la salubrité del'atmosphère et à en assurer un balayagepermanent, sans préjudice des dispositionsdu décret no 65-48 du 8 janvier 1965.

Art. R. 232-5-6 : Pour chaque local àpollution spécifique, la ventilation doit êtreréalisée et son débit déterminé en fonctionde la nature et de la quantité des polluantsainsi que, le cas échéant, de la quantité dechaleur à évacuer, sans que le débit mini-mal d'air neuf puisse être inférieur auxvaleurs fixées à l'article R. 232-5-3.

Lorsque l'air provient de locaux àpollution non spécifique, il doit être tenucompte du nombre total d'occupants deslocaux desservis pour déterminer le débitminimal d'entrée d'air neuf.

En ce qui concerne les industriesextractives, l’utilisation des moteursthermiques dans tous les travaux souter-rains des mines et carrières doit répondreaux dispositions du décret 87-501 du1er juillet 1987 qui constitue le titre« Moteurs thermiques » du règlementgénéral des industries extractives instituépar le décret n°80-331 du 7 mai 1980.

substances polluantes, en vue de préser-ver la santé des personnes sur les lieuxde travail.

9 Recommandation de la CRAMIFLa Caisse régionale d’assurance

maladie d’Ile de France (CRAMIF) apublié une recommandation (recom-mandation CRAMIF n° 17) relative auxtravaux souterrains autres que les gale-ries linéaires [59]. En effet, les travauxtels que chantiers de parking en sous-solsous immeuble existant ou chantiers demultigaleries à formes complexes pré-sentent des configurations différentesdes cas traités par la recommandationR 352 de la CNAMTS.

Il convient par conséquent de sereporter à cette recommandation lors del’étude puis de la réalisation de chantiersde ce type.

Remerciements :Nous remercions la société John Deerepour ses conseils et pour les illustrationsfournies ainsi que la société Fenwick-Linde pour les données qu’elles nous aprocurées.

Reçu le : 10/05/2005

Accepté le : 10/10/2005

1 Recommandations

9 Recommandation de la CNAMTS (R 352) :

La Caisse nationale de l’assurancemaladie des travailleurs salariés(CNAMTS) a publié la recommandationR 352 relative aux travaux de creusementen souterrain de galeries, de puits ou degrandes excavations [57]. Cette recom-mandation définit les règles minimalesà respecter dans un projet de ventilationdestiné à traiter les polluants émis parles activités d’un chantier souterrain.

Nous nous bornerons ici à rappelerles valeurs de base recommandées pourle dimensionnement du circuit de venti-lation :• pour la dilution des gaz émis par les

moteurs thermiques : 50 l/s/CV auminimum (litre/seconde/cheval-vapeur),

• pour l’évacuation et le captage despoussières, des gaz de tirs et des gazcontenus dans les terrains : 300l/s/m2

(litres/seconde/m2 de section d’ouvrageexcavée) au minimum. Cette valeur estdonc supérieure à celle prévue dans ledécret du 8 janvier 1965 (qui est de200l/s/m2 au minimum). Elle s’appuiesur l’expérience acquise et est nécessairepour permettre un fonctionnementefficace de l’installation et parer auxaléas de chantier.

Les deux débits ne sont pas cumula-tifs. C’est le débit le plus important quiest retenu.

Par ailleurs, deux autres principesimportants sont à prendre en compte :• respecter, entre le front et la canalisa-

tion aspirante, la distance de 5.logS(distance en mètre, S = section excavéeen m2), distance déterminée de façonempirique et confirmée par l’expérience,

• au droit des emplacements de travailsitués en zones empoussiérées, faireen sorte que la vitesse du courant d’airde la ventilation soit au moins égale à0,30 m/s.

9 Recommandation de l’AFTES :L’association française de travaux en

souterrain (AFTES) a publié en 2003une recommandation relative à la venti-lation des ouvrages souterrains en coursde construction [58]. Celle-ci complète larecommandation de la CNAMTS et apour objectif de servir de guide deconception de système de ventilationd'un chantier souterrain, à savoir, l’en-semble de dispositions et d’appareillagespermettant de respecter le niveau desalubrité de l’atmosphère par la limita-tion des concentrations des différentes


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MOTEURS DIESEL ET POLLUTION EN ESPACE CONFINÉ