Magnésie dans les centres d'escalade: quoi faire pour améliorer la qualité de l'air?

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Précédemment, la Clinique des grimpeurs a exposé les risques potentiels pour la santé liés à l'utilisation de la magnésie. Il a été démontré que les concentrations de particules de poussières dans l'air des gyms d'escalade dépassent largement les seuils établis par les agences de protection de la santé et de l'environnement.

Les effets pour la santé se feraient sentir principalement au niveau de la fonction pulmonaire d'expiration. Des symptômes témoignant d'une irritation des voies respiratoires (production de mucus, toux...) ont aussi été mentionnés. Les jeunes enfants et les personnes ayant des conditions pulmonaires sont plus à risque d'être incommodés. Étant donné que les particules de magnésie ont des diamètres suffisamment petits pour se déposer dans la zone d'échange gazeux des poumons et puisqu'il n'existe aucun seuil sécuritaire pour les particules fines de moins de 2,5 microns, il est conseillé de réduire son exposition à des concentrations importantes de magnésie. (1)(2)(3)


La Clinique des grimpeurs vous propose ici des comportements à adopter pour faire de l'exercice dans un environnement le plus sain possible.  Nous discuterons aussi de stratégies pour améliorer l'air dans les gyms.

Responsabilités individuelles

Quelles stratégies ont été prouvées  efficaces?

Weinbruch et al. (2012) ont testé plusieurs façons de réduire les concentrations de magnésie dans l'air: bannir l'utilisation de magnésie, utiliser de la magnésie liquide, utiliser des bloc de magnésie, utiliser de la poudre de magnésie, utiliser des bloc concassés en morceaux et utiliser de la magnésie dans les boules de filet.

Selon leurs résultats, l'utilisation de magnésie liquide est aussi efficace que bannir l'utilisation de magnésie. Les auteurs ont observé une réduction significative de la concentration de poussières avec ces deux mesures. Les valeurs étaient à 30% des concentrations en d'autres situations.  Plus encore, ces stratégies étaient plus efficaces qu'un système de ventilation moderne pour améliorer la qualité de l'air.

Adapté de Weinbruch et al. (2012) Afin de pouvoir comparer les données entre les gyms, des mesures de concentration par grimpeur ont été comptabilisées. Nous avons ajouté la donnée sur le système de ventilation.

Conséquemment, les directives des gyms d'escalade de préférer ou de favoriser un aspect de la magnésie plutôt qu'un autre pour réduire la quantité de poussières ne sont pas justifiées scientifiquement, car les blocs de magnésie, la poudre de magnésie, les blocs concassés ou la magnésie dans les filets engendrent tous la même concentration dans l'air. Nous vous invitons à lire ici les détails de l'étude si vous voulez plus de précisions.

Quoi faire en tant que propriétaire de gym pour garantir un air plus sain aux utilisateurs? L'amélioration de la ventilation et la réduction des contaminants à la source sont les mesures préconisées. 

Responsabilités des propriétaires de salles intérieures

A-t'on mesuré l'efficacité de ces stratégies ?

Castro el al. (2015) ont déterminé que le nettoyage en fin de journée aidait à réduire de 90% les concentrations de poussières de magnésie pour les PM 2,5 et les PM 10. Cette diminution continuait jusqu'à 4 h après la fermeture du gymnase. Les particules de magnésie sont donc efficacement éliminées par le nettoyage. Les auteurs suggèrent d'utiliser de puissants aspirateurs avec des filtres HEPA en plus de systèmes de filtration adéquats. Selon eux, la déposition des particules les plus fines de magnésie en suspension dans l'air prend environ 14h. 

Par ailleurs, selon Castro et al. (2015) et  Alves et al (2015), le processus de remise en suspension des particules déjà déposées représente une source majeure de poussière et augmente la concentration de particules dans l'air de façon significative. Pour éviter une remise en suspension des particules accumulées sur les matelas pendant la nuit, un nettoyage avant les activités du matin serait souhaitable. Les matelas sous les blocs avec un fini tapis ou autres surfaces poreuses sont difficiles à départir complètement de leurs poussières, car ils emprisonnent les particules. Pour éviter le phénomène de remise en suspension des particules, des matelas avec un fini vinyle ou nylon seraient préférables.

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Qu'en est-il des dispositifs de filtration d'air? Almand-Hunter et al (2013) a évalué l'efficacité de différentes méthodes de réduction de poussières dans un gym d'escalade. Ils ont testé l'effet de l'ajout de purificateurs d'air compact et ensuite de purificateurs à déposition électrostatique. Les données préliminaires montrent que le système de ventilation est la seule mesure efficace pour réduire la concentration des poussières. 

Ni l'ajout de purificateurs d'air compact à l'accueil ou dans le bureau du gym, ni l'utilisation de 5 purificateurs d'air par précipitation électrostatique dans tout le gym n'a eu d'impact sur la qualité de l'air. Lorsque l'air climatisé était en marche, la concentration maximale était de 190 µg par m³, soit une réduction de 70% par rapport aux concentrations maximales habituelles.  Le système avait un taux de renouvellement d'air de 7,1 volume d'air total du gym par heure. 

Weinbruch, S. et al. (2012) ont évalué qu'un système de ventilation puissant réduit de 40 à 60% les concentrations de poussières. (voir graphique ci-haut.) Le système de ventilation qui a été testé pouvait changer l'air à un taux de 8100 m³ par heure. Ceci correspond à un changement d'une fois et demi le volume d'air total du gym étudié par heure. Des systèmes de ventilation moins efficaces à 2000 ou 4000 m³ par heure n'ont pas empêché les concentrations de magnésie de croître dans l'air.

Les filtres des systèmes de ventilation ou de filtration d'air doivent évidemment être nettoyés souvent, peut-être plus fréquemment que la recommandation du fabricant. Par exemple, si un dispositif a été conçu pour les salles de gymnastique, la concentration en poussière dans ces conditions n'atteint jamais la magnitude de celle observée en escalade. La concentration maximale rapporté en gymnastique est d'environ 900µg par m³, tandis qu'elle peut atteindre plus de 4000 µg par m³ en escalade (1)(5)(6). La concentration de poussières dans l'air dans les gyms d'escalade atteint des niveaux similaires à ceux trouvés dans les industries textiles, minières ou chimiques! Heureusement que la magnésie a une faible toxicité...

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En conclusion, il semblerait que deux seules stratégies aideraient à assainir l'air intérieur des salles. La première responsabilité revient aux individus qui doivent limiter leur utilisation de magnésie tandis que la deuxième responsabilité est du ressort des propriétaires de gyms qui doivent fournir une ventilation adéquate et nettoyer les surfaces poussiéreuses. Selon Santé Canada: "le moyen le plus efficace pour réduire la pollution de l'air intérieur consiste à supprimer ou réduire la source de contamination. Le filtrage d'air peut réduire certains polluants de l'air intérieur, cependant, un nettoyage d'air est rarement efficace seul."(7)

Avant d'entreprendre des rénovations couteuses et l'achat de dispositifs de filtration ou de ventilation, il serait avisé de faire analyser la qualité de l'air intérieur par une firme indépendante. Plusieurs compagnies se spécialisent en tests de prélèvements au niveau des poussières fines.

Évidemment, tous ces efforts nous ramènent à une question plus fondamentale: a-t'on vraiment besoin de magnésie? Certains grimpeurs l'utilisent pour assécher leurs mains, d'autres pour améliorer la friction avec les prises. Voilà un autre aspect de la problématique à considérer.

Références

(1)Santé Canada(2012)Document de conseils sur les particules fines (PM2,5) dans l'air intérieur résidentiel https://www.canada.ca/fr/sante-canada/services/publications/vie-saine/document-conseils-particules-fines-pm2-5-air-interieur-residentiel.html

(2) Weinbruch S. et al (2008) Dust exposure in indoor climbing gyms. Journal of Environmental Monitoring. 10, 648-654.

(3)Weinbruch, S. et al. (2012) Reducing Dust exposure in indoor climbing halls. Journal of Environmental Monitoring. 14, 2114-2120.

(3)Almand-Hunter, B.B. (2013) Dust exposure in indoor climbing facilities, Department of Mechanical Engineering, University of Colorado, Boulder, CO

(4) Moshammer (2016) Lund function and dust in climbing halls. Rev Environ Health.31(4):401-407.

(5) Castro, A. et al. (2015) Indoor aerosol size distributions in a gymnasium. Science of the total environment 524-525, 178-186.

(6) Alves C. et al (2014) Particulate matter in the indoor and outdoor air of a gymnasium and a fronton. Environ Sci Pollut Res 21 (21) 12390-402.

(7) Santé Canada (2016) Améliorer la qualité de l'air intérieur https://www.canada.ca/fr/sante-canada/services/qualite-air/ameliorer-qualite-air-interieur.html

Enquête sur la magnésie: les articles scientifiques résumés ici

La Clinique des grimpeurs a souci de transparence et d'éducation, c'est pourquoi nous avons résumé ici les articles scientifiques traitant de la magnésie en escalade.

Weinbruch S. et al (2008) Dust exposure in indoor climbing gyms. Journal of Environmental Monitoring. 10, 648-654.

Les chercheurs ont mesuré la concentration des poussières dans 9 gyms d'escalade en Allemagne entre les mois de novembre et de mars.  Quatre possédaient un système de ventilation, mais aucun détail n'était donné sur la capacité de ces derniers. Trois gyms étaient pour le bloc seulement et six pour la voie. Les concentrations ont été mesurées pendant la durée totale des heures d'ouverture (jusqu'à 16h par jour) et pour les soirées et fin de semaines. Ces deux dernières sont les périodes les plus achalandées. Jusqu'à sept mesures par gym ont été prises, lors de jours différents, afin de comparer les données "intra gym".

Résultats: le diamètre des particules de poussière émises variaient principalement entre 0,7 à 4 microns et n'étaient constitué que de particules d'hydroxide de carbonate de magnésium. Les concentration suivantes ont été mesurées:

PM10 : 200 à 500 ug par m³ ( 0,2 à 0,5 mg par m³) en période calme et 1 à 4 mg par m³ en période achalandée

PM2,5 : 30 à 100 µg par m³ (0,03 à 0,1 mg par m³)  en période calme à 500 µg par m³ (0,5 mg par m³) en période achalandée
PM1 a varié entre 4 à 30 µg par m³, mais selon la caractérisation des poussières, la magnésie n'est pas une source de particules ultrafines, donc les particules proviennent d'ailleurs.

De fortes concentrations ont aussi été observées durant la journée lors du passage de groupes scolaires.  En Allemagne les normes occupationnelle pour les particules respirables et inhalables sont de 3 et 10 mg m³ respectivement.  L'auteur relate que les lignes directrices pour les milieux de travail sans substance dangereuse sont de 250 µg par m³ pour la moyenne sur 24 h pour une seule exposition et 150  µg par m³ pour l'exposition moyenne sur plusieurs jours consécutifs. Les valeurs mesurées de PM10 excèdent donc ces lignes directrices.

Moshammer (2016) Lund function and dust in climbing halls. Rev Environ Health.31(4):401-407.

Les chercheurs ont lancé deux projets pilotes pour évaluer la concentration de poussières en plus de tester la fonction pulmonaire chez les grimpeurs. Dans un premier temps 109 grimpeurs ont été évalués dans 3 gyms de bloc différents en Autriche, avant et après une séance de grimpe d'au moins 1h. En deuxième lieu, 21 grimpeurs ont été évalués avant une compétition de bloc, 3h et 24h après celle-ci. 

Résultats: dans la première partie, la concentration de poussières a varié entre 38 et 722 µg par m³ (moyenne 443 µg par m³). Les auteurs ont aussi ajouté une notion d'exposition cumulée : durée de l'exposition multipliée par la concentration moyenne mesurée. Les résultats préliminaires montrent qu'il y a eu une baisse de la fonction pulmonaire directement après une exposition. Cet effet est plus important chez les gens ayant déjà une susceptibilité pulmonaire. Bien que non significatif statistiquement, les auteurs ont noté une tendance: plus l'exposition est grande (soit dans le temps ou au niveau de la concentration) plus la fonction expiratoire diminue. La résistance des voies respiratoires est augmentée, indiquant soit une réaction de protection. 

Pour la deuxième partie, la concentration totale de PM10 a atteint 2mg par m³ pendant la compétition. la majorité de la taille des particules étaient entre 2,5 et 10 microns. Après 3h de compétition, une diminution plus importante de la fonction pulmonaire expiratoire était observée pour les compétiteurs ayant commencé plus tôt ou chez les plus jeunes. Chez les personnes plus susceptibles (asthmatique) un effet sur 24h a aussi été mesuré, quoique non significatif statistiquement. Il y a eu une diminution de la fonction pulmonaire après 24h chez les gens présentant déjà une hyperactivité du système pulmonaire.

Ce sont les réflexes de protection qui contractent les muscles lisses autour des bronchioles. La concentration maximale est déterminée par l'exposition maximale. Pour relâcher ces muscles, le corps sécrète de l'oxyde nitrique. Suite à ce stress, une inflammation de l'épithélium muqueux est déclanchée par le système immunitaire et dure jusqu'à 24 heures après l'exposition.

Dans une étude connexe, le groupe du Prof. Moshammer avait trouvé que plus les niveau de poussières était grands, plus le volume expiratoire forcé et la capacité totale était réduites. Les résultats étaient aussi significatifs chez les personnes asthmatiques qui en plus voyaient une diminution du débit expiratoire.

Malheureusement, ces résultats ont été présenté lors d'une conférence, donc seul le résumé à été publié. Gebhart, P, & al. (2015) Acute respiratory effects of magnesia dust in climbing halls, European Respiratory Journal 46: PA2021.

Almand-Hunter, B.B. (2013) Dust exposure in indoor climbing facilities, Department of Mechanical Engineering, University of Colorado, Boulder, CO

Almand-Hunter et al (2013) a mesuré les concentrations dans un gym d'escalade au Colorado en plus de tester différentes méthodes de réduction de poussières. Les échantillonnages ont été pris dans l'espace principal d'escalade de voie au rez-de-chaussée et a niveau du deuxième étage,  au deuxième étage au dessus des blocs  et dans le bureau du gym au rez-de-chaussée. Les données ont été recueillies lors de 3 soirées et lors des heures de bas achalandage un jour de semaine.

L'étude a testé l'impact de l'utilisation du système de ventilation avec l'ajout séparé:

-d'un purificateur d'air compact (remplacement d'air de 93 m³ par heure) a été placé à l'accueil pour filtrer l'air autour des employés s'y trouvant.

-de deux purificateurs d'air par précipitation électrostatique dans le bureau  (remplacement d'air de 404 m³ par heure).

-de cinq purificateurs d'air par précipitation électrostatique placés partout dans le gym.

Le PM10 a atteint 597 µg per m³. La concentration en poussière augmente avec le nombre d'utilisateurs. Le taux de renouvellement d'air sans ventilation est de 0,75.
Les données préliminaires montrent aucun effet significatif de ces mesures, le système de ventilation étant celle la plus efficace pour réduire la concentration des poussières. 

Avec l'ai climatisé, la concentration maximale était de 190 µg par m³, le système ayant un taux de renouvellement d'air de 7,1 par heure.

Weinbruch, S. et al. (2012) Reducing Dust exposure in indoor climbing halls. Journal of Environmental Monitoring. 14, 2114-2120.

Le groupe a testé plusieurs façon de réduire les concentrations de magnésie dans l'air. Les concentrations de poussières ont été mesurées à une hauteur variant de 1.2 à 1.5 m du sol et les instruments positionnés entre 3 à 4 m du mur d'escalade.  Quatre gyms ont servi de terrain d'analyse. leur superficie variait de 350 m2 à 2000 m2. Les mesures ont été prises durant toute les heures d'ouvertures. Afin de pouvoir comparer les données entre les gyms, des mesures de concentration par grimpeurs ont été comptabilisées.

Les stratégies testées étaient les suivante: bannir l'utilisation de magnésie, utiliser de la magnésie liquide, utiliser des bloc de magnésie, utiliser de la poudre de magnésie, utiliser des bloc concassés en morceaux, utiliser de la magnésie dans les boules de filet et faire fonctionner une système de ventilation moderne. 

Les 6 premières stratégies ont été testées dans un petit gym de 350m2 (volume d'air de 1800 m³) n'ayant pas de système de ventilation, afin d'avoir un meilleur contrôle sur le nombre de grimpeurs présents.
Le système de ventilation moderne a été testé dans un seul gym et pouvait changer l'air à un taux de 8100 m³ par heure. Ce qui correspond à un changement d'une fois et demi le volume d'air total par heure.

Résultats pour toutes les conditions confondues

Les concentrations absolues de PM10 variaient entre 129 et 1179 µg par m³,
Les concentrations absolues de PM2,5 de 19 à 160 µg par m³
Les concentration de PM1 de 3 à 33 µg par m³.

Cependant, les auteurs concluent que l'utilisation de magnésie produit des particules de diamètre supérieurs à 1 µm principalement, donc n'est pas une source importante de particules ultrafines. Les concentrations de PM1 ne suivent aucune tendance en lien avec les différentes conditions de magnésie testées, donc ces particules ultrafines viennent de l'extérieur.

Afin de pouvoir comparer les données entre les gyms, des mesures de concentration par grimpeur ont été comptabilisées. Voici les données moyennes.

Bannir l'utilisation de magnésie: PM10 3.5  ug par m³par personne et PM 2,5 0,5

Utilisation de magnésie liquide PM 10: 3,8 à 4.5 ug par m³ par personne et PM 2,5 0,5à 0,7

Utiliser des bloc de magnésie: PM 10: 12   PM 2,5 1,7

Utiliser de la poudre de magnésie PM 10:  11,8 PM 2,5 1,5

Utiliser des bloc concassés en morceaux PM 10: 14,1 PM 2,5 1,9

Utiliser de la magnésie dans les boules de filet. PM10  8,1 à 12,4 PM 2,5 1,3 à 1.6

Utiliser une système de ventilation moderne. PM 10 7.3  PM 2,5 0,9
Aucune restriction (condition de base) PM 1- 6,7 à 13,7 PM 2,5 0,9 à 2,3

L'utilisation de magnésie liquide est aussi efficace que bannir l'utilisation de magnésie. Les auteurs ont observé une réduction significative de 70% de la concentration de poussière avec ces deux mesures. Le système de ventilation moderne réduit de 40 à 60% concentration de poussières.

Les directives de gyms de préférer ou de favoriser un aspect de la magnésie plutôt qu'un autre pour réduire la quantité de poussière n'est pas justifié scientifiquement, car les bloc de magnésie, la poudre de magnésie, les bloc concassés ou la magnésie dans les filets engendrent tous la même concentration dans l'air.

Castro, A. et al. (2015) Indoor aerosol size distributions in a gymnasium. Science of the total environment 524-525, 178-186.

Castro (2015) Les enfants sont plus susceptible aux problèmes pulmonaires étant donné leur niveau d'activité physique et de métabolisme plus élevé résultant en une plus grande fréquence respiratoire.
La magnésie pourrait cause des effets sur le système nerveux, cardiaque et respiratoire.
Étude dans une gym en Espagne où de la magnésie est utilisée en gymnastique. Plus de 90% du volume était des particules plus grandes que 1 micron. Le diamètre moyen des particules est de 1.1 µm pour les activités n'utilisant pas de magnésie et de 2,6 µm ± 0.5 pour les activités utilisant de la magnésie. La valeur moyenne maximale du diamètre en présence de magnésie était 2,7 µm. En présence de magnésie, les concentrations moyennes enregistrées était 440 ug par m³ pour le PM10 et 51 ug par m³ pour le PM2,5. Les valeurs maximales allaient jusqu'à 900 ug par m³ et 110 ug par m³ respectivement.
Les particules de plus de 2,5 µm constituent 90% du PM10.
La resuspension des particules, qui prend jusqu'à 14 h, est aussi importante que l'utilisation de la magnésie dans la pollution de l'air intérieur. En gymnastique, plusieurs surfaces comme les tatamis et la fosse avec des cubes de mousse accumulent de la poussière et sont difficiles à laver. L'utilisation de ces surfaces et le phénomène de la resuspension des poussière contribue à l'augmentation de la concentration de particules de plus de 1 µm.
Le temps de déposition des particules plus fine (de 1à2,5 µm)est 1.3 fois plus lent que celui des particules plus grosses (2,5 à 10 µm).

Le nettoyage aide à faire descendre les concentrations de poussières continuant jusqu'à 4 h après. Les particules de magnésie sont  efficacement éliminées par le nettoyage. L'auteur suggère Lutilisation de puissant aspirateurs avec des filtres HEPA en plus de systèmes de filtration.

Lors des activités utilisant de la magnésie,  la fraction inhalable était 80% de la masse totale de la poussière, la fraction thoracique équivalait à 54% de la poussière totale et la fraction respirable 10 %.
Chez les adultes en santé 40% de la masse de la poussièrere est retenue dans la partie tracheobronchiale tandis que 49% pour les popluation à risque (enfants, personnes avec conditions respiratoire).

Alves C. et al (2014) Particulate matter in the indoor and outdoor air of a gymnasium and a fronton. Environ Sci Pollut Res 21 (21) 12390-402.

Alves (2014) a étudié dans un gymnase en Espagne n'ayant pas de système de ventilation la qualité de l'air et l'a comparé à l'air extérieur. Les auteurs ont mesuré les PM10. L'utilisation de magnésie et le processus constant de resuspension des particules déposées représentaient la source majeure de particules. L'utilisation de la magnésie causait une augmentation des particules de 0,4 à 10µm, comparé à des conditions où elle n'était pas utilisée. L'augmentation était plus prononcé pour les particules de plus de 1µm comparé à celles entre 0,4 et 1µ, 79% de la poussière était inhalable, 54% correspondait à la fraction thoracique et 14% à la fraction respirable.
La poussière sur les cubes de mousse était remise en suspension lors des activités.