Le CO₂ comme indicateur indirect des pathogènes aéroportés : ce que dit vraiment le ratio

Le CO₂ ne mesure pas les pathogènes. Mais le CO₂ et les gouttelettes pathogènes expirées partagent une source (les occupants) et un puits (la ventilation), donc le ratio CO₂ intérieur/extérieur suit la fraction d'air dans la pièce que d'autres personnes ont déjà respiré. C'est pour cela que le modèle Aranet a été largement adopté pour la surveillance de la ventilation pendant la pandémie.

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Une salle de classe en fin d'après-midi avec un afficheur CO₂ au mur indiquant 1 180 ppm, et une superposition transparente montrant une fraction d'air rerespiré d'environ 4 pour cent.
Photo : ROMAN ODINTSOV via Pexels
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Mini-courbe : CO₂ de la pièce vs fraction d'air rerespiré estimée sur une réunion de 90 minutes, avec les lignes de référence à 800 ppm et 1 500 ppm.

Le CO2 dans une pièce occupée vient massivement du souffle humain, et la ventilation est ce qui le retire. Les pathogènes respiratoires aéroportés (les familles influenza, VRS et SARS-CoV-2, plus la rougeole et bien d'autres) suivent la même physique : ils sont produits par les occupants et retirés par le même flux d'air. Ils ne sont pas identiques, parce que la production de pathogènes varie énormément d'un individu à l'autre et au cours d'une infection, et parce que la filtration retire les pathogènes à des taux qui dépendent de la taille des particules, alors que la filtration ne touche pas le CO2. Mais en première approximation, la fraction d'air intérieur déjà respirée par quelqu'un dans la pièce suit les deux, et les consignes de ventilation des CDC et les travaux de réponse pandémique de l'ASHRAE ont tous deux adopté le CO2 comme indicateur pratique du taux de ventilation pour ces raisons.

Le calcul, grosso modo. Le CO2 extérieur est d'environ 420 ppm en 2026 et monte lentement. Un adulte au repos expire de l'air à environ 40 000 ppm de CO2. La fraction d'air rerespiré dans une pièce est approximativement (CO2 intérieur − CO2 extérieur) / (CO2 expiré − CO2 extérieur), ce qui donne pour des valeurs typiques moins de 1 % de rerespiration à 800 ppm, environ 2 à 3 % à 1 000 ppm, et 5 à 6 % à 1 500 ppm. Ces pourcentages semblent petits jusqu'à ce qu'on réalise que « 5 % de l'air que vous respirez a été respiré par quelqu'un d'autre récemment » est un multiplicateur de dose substantiel quand l'une de ces autres personnes est infectieuse. La forme du modèle est la même que celle utilisée par la détection de rerespiration de CO2 pour le sommeil et les salles de réunion ; l'application est différente.

Seuils de travail. Sous 800 ppm : la ventilation est assez bonne pour que la plupart des particules respiratoires se diluent avant de s'accumuler ; c'est la cible pour les salles d'attente des cliniques, les salles de classe, et tout espace accueillant des personnes immunodéprimées pendant la saison des maladies respiratoires. 800 à 1 000 ppm : acceptable pour la plupart des espaces non cliniques occupés ; la norme WELL Building cible 900 ppm. 1 000 à 1 500 ppm : rerespiration modérée ; en saison de maladies respiratoires, dans des espaces avec activités à risque élevé (chant, exercice de groupe, soins dentaires), ou avec des personnes vulnérables présentes, c'est la bande où des mesures additionnelles (ouvrir les fenêtres, HEPA portatifs, port du masque) gagnent leur valeur. Au-dessus de 1 500 ppm : rerespiration significative ; une salle de classe typiquement mal ventilée en hiver y séjourne des heures. Les seuils sont plus mous qu'ils en ont l'air parce que la relation est monotone sans cassure nette.

Ce que le modèle dit et ne dit pas. Il ne mesure pas la charge pathogène : une pièce peut être à 600 ppm avec un chanteur très infectieux et être encore une pièce à risque élevé, ou à 1 800 ppm sans personne contagieuse et n'être pas un risque du tout. Il ne tient pas compte de la filtration : une pièce avec une boîte Corsi-Rosenthal ou un MERV-13 en gaine a un taux significatif de retrait des pathogènes que le CO2 ne voit pas du tout (le CO2 n'est pas filtré, donc deux pièces au même CO2 peuvent avoir des niveaux très différents de pathogènes aéroportés). Il ne capte pas la proximité : se tenir à 1 mètre d'une personne infectieuse est beaucoup plus à risque que se tenir à 5 mètres, peu importe la moyenne de la pièce. Le bon usage est comme un signal parmi plusieurs, pas un score de risque unique. Voir salles de classe, bureaux et ventilation à la demande pour le côté déploiement, et réduire le CO2 pour le scénario.

Il s'agit d'information environnementale, pas d'un avis médical. Les lectures du tableau de bord vous aident à prendre des décisions concernant l'air de votre espace. Elles ne diagnostiquent pas de conditions, n'interprètent pas de symptômes et ne remplacent pas les conversations avec votre médecin. Si les symptômes persistent, s'aggravent ou coïncident avec une exposition connue, consultez un professionnel de la santé. Voir la portée des avis médicaux de l'IA.

Références

  1. CDC NIOSH - Ventilation en milieu de travail www.cdc.gov
  2. ASHRAE - Ressources de préparation des bâtiments à la COVID-19 www.ashrae.org
  3. Allen et coll. - Étude COGfx sur ventilation et cognition doi.org
  4. OMS - COVID-19, ventilation et climatisation www.who.int