Une nouvelle façon d'examiner comment les polluants circulent dans l'atmosphère a quadruplé l'estimation du risque mondial de cancer du poumon dû à un polluant causé par la combustion, à un niveau qui est maintenant le double de la limite autorisée recommandée par l'Organisation mondiale de la santé.

Les résultats, publié cette semaine dans le Actes de l'Académie nationale des sciences Première édition en ligne, ont montré que de minuscules particules flottantes peuvent devenir semi-solides autour des polluants, leur permettant de durer plus longtemps et de voyager beaucoup plus loin que ce que prédisaient les précédents modèles climatiques mondiaux.

Les scientifiques ont déclaré que les nouvelles estimations correspondent plus étroitement aux mesures réelles des polluants de plus de 300 milieux urbains et ruraux.

L'étude a été réalisée par des scientifiques de l'Oregon State University, le Laboratoire national du Pacifique Nord-Ouest du ministère de l'Énergie, ou PNNL, et l'Université de Pékin. La recherche a été principalement soutenue par le PNNL.

"Nous avons développé et mis en œuvre de nouvelles approches de modélisation basées sur des mesures en laboratoire pour inclure le blindage des toxiques par les aérosols organiques, dans un modèle climatique mondial qui a entraîné de grandes améliorations des prévisions du modèle, " a déclaré le climatologue et auteur principal du PNNL, Manish Shrivastava.

« Ce travail rassemble la théorie, des expériences en laboratoire et des observations sur le terrain pour montrer comment les aérosols organiques visqueux peuvent considérablement augmenter l'exposition humaine mondiale aux particules toxiques, en les protégeant de la dégradation chimique dans l'atmosphère.

Les polluants issus de la combustion de combustibles fossiles, les incendies de forêt et la consommation de biocarburants comprennent des produits chimiques polluants de l'air connus sous le nom d'hydrocarbures aromatiques polycycliques, ou HAP. Aux Etats-Unis, l'Environmental Protection Agency a identifié plusieurs HAP comme agents cancérigènes.

Mais les HAP ont été difficiles à représenter dans les modèles climatiques passés. Les simulations de leur processus de dégradation ne correspondent pas à la quantité de HAP réellement mesurée dans l'environnement.

Pour examiner de plus près la distance que les HAP peuvent parcourir en roulant à l'abri d'un aérosol visqueux, les chercheurs ont comparé les chiffres du nouveau modèle aux concentrations de HAP réellement mesurées par les scientifiques de l'université d'État de l'Oregon au sommet du mont Bachelor dans la chaîne centrale des cascades de l'Oregon.

"Notre équipe a découvert que les prédictions avec les nouveaux modèles blindés d'HAP sont arrivées à des concentrations similaires à ce que nous avons mesuré sur la montagne, " dit Staci Simonich, toxicologue et chimiste au Collège des sciences agricoles et au Collège des sciences de l'OSU, et expert international sur le transport des HAP.

"Le niveau d'HAP que nous avons mesuré sur le mont Bachelor était quatre fois plus élevé que ce que les modèles précédents avaient prédit, et il y a des preuves que les aérosols sont venus de l'autre côté de l'océan Pacifique."

Ces minuscules particules en suspension forment des nuages, provoquer des précipitations et réduire la qualité de l'air, pourtant, ils sont l'aspect le plus mal compris du système climatique.

Un peu de suie en leur centre, les aérosols sont de minuscules boules de gaz, polluants, et d'autres molécules qui fusionnent autour du noyau. La plupart des molécules qui recouvrent le noyau sont ce qu'on appelle des « organiques ». Ils proviennent de matières vivantes telles que la végétation - feuilles et branches, par exemple, ou encore la molécule responsable de l'odeur de pin qui se dégage des forêts.

D'autres molécules comme les HAP polluants se collent également à l'aérosol. Les chercheurs ont longtemps pensé que les HAP pouvaient se déplacer librement à l'intérieur du revêtement organique d'un aérosol. Cette facilité de mouvement a permis aux HAP de se rendre à la surface où l'ozone, un produit chimique courant dans l'atmosphère, peut le décomposer.

Mais la compréhension des aérosols par les scientifiques a changé au cours des cinq dernières années environ.

Des expériences récentes menées par le coauteur du PNNL, Alla Zelenyuk, montrent que, selon les conditions, les revêtements en aérosol peuvent en fait être assez visqueux. Si l'atmosphère est fraîche et sèche, le revêtement peut devenir aussi visqueux que du goudron, piégeant les HAP et autres produits chimiques. En empêchant leur mouvement, le revêtement visqueux protège les HAP de la dégradation.

Les chercheurs ont développé une nouvelle façon de représenter les HAP dans un modèle climatique mondial, et l'ont exécuté pour simuler les concentrations de HAP de 2008 à 2010. Ils ont examiné l'un des HAP les plus cancérigènes en particulier, appelé BaP. Les simulations ont été comparées aux données de 69 sites ruraux et 294 sites urbains dans le monde, et a montré que les prédictions des HAP protégés étaient beaucoup plus précises que les précédentes, ceux non blindés.

Les scientifiques ont également analysé jusqu'où les HAP protégés pouvaient voyager, en utilisant à la fois les anciens et les nouveaux modèles. Dans tous les cas, les HAP blindés ont traversé les océans et les continents, alors que dans la version précédente, ils se déplaçaient à peine de leur pays d'origine.

Pour examiner l'impact que les HAP globe-trotters pourraient avoir sur la santé humaine, Shrivastava a combiné un modèle climatique mondial, exécuter soit le scénario HAP blindé, soit le scénario précédent non blindé, avec un modèle d'évaluation du risque de cancer à vie développé par les coauteurs Huizhong Shen et Shu Tao, tous deux à l'Université de Pékin.

Globalement, le modèle précédent prédisait la moitié d'un décès par cancer sur 100, 000 personnes, qui est la moitié de la limite définie par l'Organisation mondiale de la santé (OMS) pour l'exposition aux HAP. Mais en utilisant le nouveau modèle, qui a montré que les HAP protégés parcourent en fait de grandes distances, le risque global était quatre fois supérieur, ou deux décès par cancer pour 100, 000 personnes, qui dépasse les normes de l'OMS.

Les normes de l'OMS n'ont pas été dépassées partout. Il était plus élevé en Chine et en Inde et plus faible aux États-Unis et en Europe occidentale. L'étendue du blindage était également beaucoup plus faible sous les tropiques par rapport aux latitudes moyennes et élevées. Alors que les aérosols traversaient les tropiques chauds et humides, l'ozone pourrait avoir accès aux HAP et les oxyder.

"Nous ne savons pas quelles implications ont plus de produits d'oxydation des HAP sous les tropiques pour les futures évaluations des risques pour la santé humaine ou environnementale, " a déclaré Shrivastava. " Nous devons mieux comprendre comment le blindage des HAP varie avec la complexité de la composition des aérosols, vieillissement chimique atmosphérique des aérosols, température et humidité relative. J'ai d'abord été surpris de voir autant d'oxydation sous les tropiques."