{"id":4693,"date":"2024-06-03T22:46:25","date_gmt":"2024-06-03T20:46:25","guid":{"rendered":"https:\/\/www.pedagogie.ac-nice.fr\/svt\/?p=4693"},"modified":"2025-05-26T12:15:58","modified_gmt":"2025-05-26T10:15:58","slug":"la-qualite-de-lair-et-ma-sante-pollution-aux-particules-fines-traams-2023-2024","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.pedagogie.ac-nice.fr\/svt\/?p=4693","title":{"rendered":"La qualit\u00e9 de l’air et ma sant\u00e9 – pollution aux particules fines – TraAMs 2023\/2024"},"content":{"rendered":"

par Fabrice Mourau<\/em><\/p>\n\n\n\n\n
R\u00c9SUM\u00c9<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
A l’aide d’une carte Arduino, les \u00e9l\u00e8ves assemblent un instrument de mesure des particules fines dans  l’air de la salle de classe et dans une enceinte. Les valeurs mesur\u00e9es permettront de d\u00e9montrer l’origine des particules fines, notamment les PM2.5 qui sont les plus dangereuses pour la sant\u00e9. Enfin, une r\u00e9flexion men\u00e9e \u00e0 l’\u00e9chelle du territoire am\u00e8nera les \u00e9l\u00e8ves \u00e0 r\u00e9fl\u00e9chir (1) sur leur propre exposition au risque et (2) sur les enjeux de d\u00e9veloppement durable li\u00e9s \u00e0 la d\u00e9gradation anthropog\u00e9nique de la qualit\u00e9 de l’air.<\/span><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n
 PLACE DE L\u2019ACTIVIT\u00c9<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
Niveau concern\u00e9<\/td>\nCycle 4 – 5\u00e8me<\/td>\n<\/tr>\n
Place dans le  programme<\/td>\nLa plan\u00e8te Terre, l\u2019environnement et l\u2019action humaine<\/strong><\/p>\n

Relier les connaissances scientifiques sur
\nles risques naturels ainsi que ceux li\u00e9s
\naux activit\u00e9s humaines (pollution de l\u2019air<\/span> et
\ndes mers, r\u00e9chauffement climatique, mont\u00e9e du niveau des oc\u00e9ans\u2026) aux mesures de pr\u00e9vention (quand c\u2019est
\npossible), de protection, d\u2019adaptation, ou
\nd\u2019att\u00e9nuation.<\/td>\n<\/tr>\n

Place dans la d\u00e9marche \/ s\u00e9quence<\/td>\nEn classe de cinqui\u00e8me, suite au chapitre sur la nutrition, l’entr\u00e9e Risques<\/em><\/strong> a \u00e9t\u00e9 choisie pour pr\u00e9parer le travail sur l’appareil respiratoire qui suivra dans la progression. Dans une premi\u00e8re s\u00e9ance, les \u00e9l\u00e8ves ont d\u00e9couvert les liens reliant la qualit\u00e9 de l’air et la sant\u00e9 (t\u00e9l\u00e9charger ici un exemple de fiche d’activit\u00e9<\/a>) et ils doivent maintenant estimer leur propre exposition aux risques li\u00e9s \u00e0 la qualit\u00e9 de l’air.<\/td>\n<\/tr>\n
Mots-cl\u00e9s<\/td>\nParticules fines, qualit\u00e9 de l’air, EDD, Risques, Arduino, cycle 4<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n\n\n\n\n\n\n
OBJECTIFS P\u00c9DAGOGIQUES<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
Attendus de fin de cycle \/Notions fondamentales mobilis\u00e9es<\/td>\n– Identifier les principaux impacts de l\u2019action humaine, b\u00e9n\u00e9fices et risques, \u00e0 la surface de
\nla plan\u00e8te Terre.
\n– Envisager ou justifier des comportements responsables face \u00e0 l\u2019environnement et \u00e0 la
\npr\u00e9servation des ressources limit\u00e9es de la plan\u00e8te.<\/td>\n<\/tr>\n
Comp\u00e9tences travaill\u00e9es ( en lien avec socle coll\u00e8ge- celles des pr\u00e9ambules  des  programmes en lyc\u00e9e)<\/td>\n Pratiquer des d\u00e9marches scientifiques.<\/strong><\/p>\n

– Utiliser des instruments d\u2019observation, de mesures et des
\ntechniques de pr\u00e9paration et de collecte.
\n– Interpr\u00e9ter des r\u00e9sultats et en tirer des conclusions.<\/p>\n

Adopter un comportement \u00e9thique et responsable<\/strong><\/p>\n

Identifier les impacts (b\u00e9n\u00e9fices et nuisances) des activit\u00e9s humaines sur l\u2019environnement \u00e0 diff\u00e9rentes \u00e9chelles.<\/td>\n<\/tr>\n

Comp\u00e9tence du cadre de r\u00e9f\u00e9rence des comp\u00e9tences num\u00e9riques<\/p>\n

 <\/td>\n

Domaine 1 : Informations et donn\u00e9es Comp\u00e9tence 1-3 Traiter des donn\u00e9es<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n\n\n\n\n\n\n
MODALIT\u00c9S <\/strong><\/td>\n<\/tr>\n
Dur\u00e9e indicative<\/td>\n1h00<\/td>\n<\/tr>\n
Mat\u00e9riel n\u00e9cessaire<\/td>\nLes classe enti\u00e8re, les \u00e9l\u00e8ves travaillent par groupe de 2 \u00e0 3 \u00e9l\u00e8ves. En 1\/2 groupe, ils peuvent travailler seuls.<\/p>\n

->On distribue par groupe\/\u00e9l\u00e8ve un Modul’\u00e9duc portant une carte Arduino, un \u00e9cran LCD, une breadboard.( Cliquer ici pour plus de d\u00e9tail sur  Modul’\u00e9duc ),<\/a>des connecteurs au format Dupont et un capteur de poussi\u00e8re SDS011. Ce dernier peut-\u00eatre directement fix\u00e9 sur la planchette du Modul’\u00e9duc, mais ce n’est pas une obligation.<\/p>\n

La soci\u00e9t\u00e9 AirCarto<\/a> commercialise un module p\u00e9dagogique compatible et d\u00e9j\u00e0 tout mont\u00e9. C’est plus cher mais il fera gagner beaucoup de temps aux non bricoleurs.<\/p>\n

 <\/p>\n

–> On ajoute au montage un buzzer directement reli\u00e9 aux broches 9 et GND de l’Arduino.<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Figure 1 :<\/strong> le capteur de poussi\u00e8re SDS011 mesure la quantit\u00e9 de particules fines avec des DAE de 10 et 2.5\u00b5m.<\/span><\/p>\n

-> on r\u00e9alise une enceinte d’exp\u00e9rimentation avec une boite herm\u00e9tique du commerce. On la percera pour la relier au SDS011 par un tuyau flexible<\/a> de diam\u00e8tre 6mm (on le trouve \u00e0 10\u20ac les 5 m\u00e8tres dans le commerce)<\/p>\n

\"\"<\/p>\n

Figure 2 :<\/strong> Le montage exp\u00e9rimental<\/span><\/p>\n

-> pr\u00e9parer les enceintes avec  2 types sources de particules au moins : 1 d’origine naturelle (c\u00f4ne m\u00e2le de pin mature, m\u00e9lange de granulats…) et 1 d’origine anthropog\u00e9nique : un b\u00e2ton d’encens.<\/td>\n<\/tr>\n

Pr\u00e9requis<\/td>\nPour l’enseignant : pr\u00e9parer le nombre suffisant de Modul’\u00e9ducs et de capteurs SDS011. Le guide de montage devra \u00eatre imprim\u00e9 en couleur et distribu\u00e9 aux \u00e9l\u00e8ves. Nous recommandons de le plastifier et de le r\u00e9cup\u00e9rer \u00e0 la fin de chaque s\u00e9ance.<\/p>\n

Pour les \u00e9l\u00e8ves, une utilisation pr\u00e9alable des Modul’\u00e9duc en classe de sixi\u00e8me est pr\u00e9f\u00e9rable : ils seront familiaris\u00e9s avec les mat\u00e9riel et son utilisation dans le cadre d’une approche spiralaire des comp\u00e9tences techniques.<\/p>\n

T\u00e9l\u00e9charger le guide de montage<\/a><\/p>\n

Exemple de fiche \u00ab\u00a0\u00e9l\u00e8ve\u00a0\u00bb<\/a><\/p>\n

Chaque carte Arduino devra au pr\u00e9alable \u00e9t\u00e9 programm\u00e9e \u00e0 partir du code t\u00e9l\u00e9chargeable ici : code sds011 Modul’\u00e9duc<\/a><\/p>\n

et de ces 2<\/p>\n

    \n
  1. Le capteur<\/a><\/li>\n
  2. L’\u00e9cran LCD <\/span><\/a><\/li>\n<\/ol>\n

    biblioth\u00e8ques qui g\u00e8rent :<\/p>\n

      \n
    1. Le capteur<\/a><\/li>\n
    2. L’\u00e9cran LCD <\/span><\/a><\/li>\n<\/ol>\n

      Pour plus d’information sur le t\u00e9l\u00e9versement d’un programme dans la carte Arduino, cliquer ici<\/a><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n\n\n\n
      DESCRIPTION DU SC\u00c9NARIO \/ ACTIVIT\u00c9<\/strong><\/p>\n

      Apr\u00e8s une rapide remobilisation des acquis sur la qualit\u00e9 de l’air et ses incidences sur la sant\u00e9 humaine, on annonce aux \u00e9l\u00e8ves que nous allons travailler un un instrument de mesure des particules fines qui permettra d’\u00e9valuer le risque encouru dans la salle de classe.<\/p>\n

      En classe enti\u00e8re, les \u00e9l\u00e8ves travaillent par groupe de 3 maximum. On distribue un Modul’\u00e9duc par groupe avec la fiche d’activit\u00e9. Les \u00e9l\u00e8ves sont amen\u00e9s en premier \u00e0 travailler sur le capteur SDS011 : quelle est sa fonction, quelle est son principe de fonctionnement? Les \u00e9l\u00e8ves sont ensuite  invit\u00e9s \u00e0 assembler l’instrument. On en profite pour faire des rappels sur les fonctions techniques des diff\u00e9rents composants et sur la notion d’instrument de mesure. La pr\u00e9cision de l’instrument est de \u00b110\u00b5g\/m\u00b3 (on en profite pour revenir sur les acquis de cycle 3 sur la pr\u00e9cision d’un instrument). ex : la temp\u00e9rature<\/a><\/p>\n

      On distribue ensuite la fiche de montage<\/a> aux \u00e9l\u00e8ves, puis on les accompagne \u00e9tape par \u00e9tape pour r\u00e9aliser le montage en commen\u00e7ant par l’inventaire des connecteurs rang\u00e9s dans la boite. Une fois les montages r\u00e9alis\u00e9s, les \u00e9l\u00e8ves sont autoris\u00e9s \u00e0 alimenter leur instrument en le branchant au port USB d’un ordinateur.<\/p>\n

      Les \u00e9l\u00e8ves ouvrent l’IDE Arduino et param\u00e8tres leur carte, ils doivent int\u00e9grer les biblioth\u00e8ques (si ce n’est pas encore fait (voir tuto \u00ab\u00a0programmer une carte Arduino<\/a>\u00ab\u00a0). On les am\u00e8ne \u00e0 trouver la partie du code qui va contr\u00f4ler la fonction alarme. Quand un buzzer est connect\u00e9 aux broches 9 et and de la carte, il va sonner quand la fonction alarme est appel\u00e9e dans la boucle.<\/p>\n

      l’appel \u00e0 la fonction alarme est une condition While (tant que) que l’on trouve \u00e0 la ligne 235 :<\/p>\n

      \n
      \"\"<\/div>\n
      Le code contient en commentaire des instructions destin\u00e9es aux \u00e9l\u00e8ves (lignes 229 \u00e0 232). Ils doivent d\u00e9commenter les lignes 235 et 236 en supprimant les double slashs (\/\/), puis d\u00e9finir la valeur seuil qui fera sonner l’alarme en s’aident du tableau dans la fiche d’activit\u00e9. Au final, si on veut que l’instruments sonne quand la qualit\u00e9 de l’air devient mauvaise (seuil de PM10 = 50 \u00b5g\/m\u00b3), les lignes devront ressembler \u00e0 cela :<\/div>\n
      while (pm10>50) {<\/span><\/div>\n
      alarme();}<\/span><\/div>\n
      Ce qui signifie : tant que les pm10 d\u00e9passent 50 \u00b5g\/m\u00b3, appelle la fonction alarme qui fait sonner le buzzer. Les \u00e9l\u00e8ves compilent, puis t\u00e9l\u00e9visent le code dans la carte avant de commencer \u00e0 exp\u00e9rimenter.<\/div>\n<\/div>\n
      Les \u00e9l\u00e8ves sont amen\u00e9s \u00e0 tester plusieurs sources de poussi\u00e8res :<\/div>\n
      1. Dans un premier temps, ils testent le capteur en secouant leurs v\u00eatements au dessus du tube d’aspiration. C’est une approche ludique, quel est le groupe qui fera le plus de poussi\u00e8res ?<\/div>\n
      2. Avec l’enceinte, on teste la production de PM \u00ab\u00a0naturelles\u00a0\u00bb avec des c\u00f4nes de pins m\u00e2les si c’est la p\u00e9riode de pollinisation ou tout simplement avec des granulats au fond de la boite. On obtient une augmentation des PM10 et dans une moindre mesure des PM2.5. A ce stade, non peut se rappeler qu’il suffit de d\u00e9brancher le fil reli\u00e9 \u00e0 la borne 9 pour \u00e9teindre les buzzers ;-)…<\/div>\n
      3. Enfin, on fait bruler de l’encens dans l’enceinte pour produire des PM anthropog\u00e9niques. On constate que rapidement le capteur sature et que la boite est remplie de PM10 et PM2.5.<\/div>\n
      \"\"<\/div>\n
       <\/div>\n
      L’\u00e9l\u00e8ve constate que la combustion produit beaucoup de PM2.5 qui sont les plus dangereuses pour la sant\u00e9. Un document d’accompagnement permettra d’expliquer que les muqueuses arr\u00eatent assez bien les PM10 naturelles, que les PM2.5 atteignent les bronches et que les particules plus petites vont jusqu’aux alv\u00e9oles et au sang pour les nanoparticules, c’est une question d’\u00e9volution !<\/div>\n
      \"\"<\/div>\n
      Enfin, les \u00e9l\u00e8ves sont amen\u00e9s \u00e0 r\u00e9fl\u00e9chir \u00e0 l’origine des particules les plus dangereuses et sur les comportements collectifs \u00e0 adopter pour limiter leur production.<\/div>\n
       <\/div>\n
      A l’aide des sites r\u00e9gionaux de surveillance de la qualit\u00e9 de l’air, ils r\u00e9alisent  le diagnostic des zones les plus pollu\u00e9es de leur acad\u00e9mie, en lien avec l’urbanisation et les r\u00e9seaux routiers.<\/div>\n
       <\/div>\n
      La derni\u00e8re activit\u00e9 est \u00e0 r\u00e9aliser \u00e0 la maison, l’objectif est d’identifier la cause de 3 hot-spots de PM10 dans les environs de la commune du Luc.<\/div>\n
      \"\"<\/div>\n
       <\/div>\n
       <\/div>\n
       <\/div>\n
       <\/div>\n
       <\/div>\n<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n\n\n\n
      GESTES TECHNIQUES ET EXEMPLES DE R\u00c9SULTATS OBTENUS<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n\n\n\n
      PISTES D\u2019\u00c9VALUATION<\/strong><\/p>\n