L’exploration de l’hétérogénéité spatiale et temporelle du bruit environnemental à Toronto
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Résumé
Le bruit environnemental (provenant principalement de la circulation) a été impliqué comme un facteur de risque pour divers complications cardiovasculaires. Des examens systématiques des associations entre le bruit de source reliée au transport (par exemple, routier, aérien et ferroviaire) et les maladies cardio-vasculaires ont conclu que les personnes exposées à des niveaux élevés de bruit courent un risque accru d'hypertension et de cardiopathie ischémique, ce qui rend l'exposition au bruit lié à la circulation un problème potentiel de santé publique. Par conséquent, il est important de comprendre l'ampleur de l'exposition et d'utiliser cette information pour déterminer les risques pour la santé.
Dans une étude pilote, les niveaux de bruit à 10 emplacements sélectionnés à Toronto ont été mesurés en continu pendant une semaine entière pour explorer la variabilité temporelle. En outre, des échantillons de 30 minutes ont été prélevés à plus de 200 emplacements dans la région du Grand Toronto pour explorer la variabilité spatiale. L'objectif de cette étude est d'explorer et de décrire l'hétérogénéité du bruit environnemental en utilisant ces échantillons et les informations supplémentaires recueillies par Santé Publique Ontario.
Remerciements
Merci à Ray Copes et à Hong Chen du département de santé environnementale et santé au travail de Santé Publique Ontario d’avoir fourni ces données.
Prière d’adresser vos questions et interrogations concernant ces données à Lennon Li (Lennon.li@oahpp.ca), de l’unité de services analytiques de Santé Publique Ontario.
Contexte
L'exposition au bruit lié au trafic est omniprésente dans la société moderne. Pourtant, le bruit ambiant (provenant principalement de la circulation) a été identifié comme un facteur de risque pour les accidents cardiovasculaires. Une revue systématique des associations entre les sources de bruit de transport (par exemple, routier, aérien et ferroviaire) et les maladies cardio-vasculaires a conclu que les personnes exposées à des niveaux de bruit lié à la circulation sont plus à risque de développer l'hypertension et la cardiopathie ischémique. L'exposition aiguë au bruit est soupçonnée d’activer le stress sympathique et endocrinien, et à long terme, il est possible que cela entraîne des changements vasculaires irréversibles tels qu’une augmentation des hormones du stress et de la pression artérielle, ce qui peut prédisposer les individus à l'hypertension artérielle.
Ainsi, l'exposition au bruit lié à la circulation possède le potentiel de poser un problème considérable de santé publique. En effet, dans un récent rapport de l'Organisation mondiale de la Santé, on estime que 3% des cas d'infarctus du myocarde (ou 1629 nouveaux cas) survenus en Allemagne en 1999 étaient dus au bruit du trafic routier. Pour réduire les impacts potentiels sur la santé qui peuvent résulter du bruit environnemental de l'Ontario, il est important de comprendre l'ampleur de l'exposition de la population et d'utiliser cette information pour déterminer les risques qui peuvent en découler pour la santé. Malheureusement, la mesure de l'exposition de la population au bruit ambiant est pratiquement inexistante à l'heure actuelle en Ontario.
Santé publique Ontario (SPO) a pris l'initiative et a recueilli des données sonores de l'environnement en deux cycles dans les différentes saisons; voir la section suivante pour une description détaillée. Notre principal objectif est de comprendre les tendances spatiales et temporelles dans les données recueillies au cycle 1. Notre second objectif est de voir comment les données du cycle 2 se comparent avec celles du cycle 1; voir la section qui décrit les objectives pour plus de détails.
Collecte de données
Idéalement, des mesures effectuées au cours du temps et à des emplacements multiples qui couvrent toute la surface sont nécessaires. Toutefois, cela doit être équilibré avec les contraintes de temps, la sécurité des équipements et les ressources humaines. Deux stratégies d'échantillonnage ont été utilisées pour équilibrer ces besoins concurrents: a) un échantillonnage de commodité d'une durée d’une semaine sur des sites pour explorer la variabilité temporelle. Au total, 10 sites ont été sélectionnés pour la mesure en continu pendant une semaine complète. b) Lattice (grilles régulières) avec des paires d'échantillonnage proches sur les sites de surveillance à court terme pour explorer la variabilité spatiale. Au total, 70 sites équidistants (3km de distance) ont été choisis pour assurer la couverture de la région du Toronto Grand, et 130 autres emplacements aléatoires ont été générés pour l'échantillonnage mobile. Pour éviter tout biais systématique dû à la date d'échantillonnage, Toronto est divisée en 40 grilles régulières avec environ 5 sites par grille et l'ordre dans lequel les grilles sont échantillonnées est aléatoire. D'autres 41 sites ont été sélectionnés à 200 mètres de ces 200 sites pour étudier la corrélation spatiale dans les courtes distances. En conséquence, 241 sites ont été échantillonnés au total dans région du Grand Toronto avec des mesures sur des périodes de 30 minutes prises entre 9:00 et 17:00 durant les jours de semaine. D‘autres informations concernant par exemple l’intensité de la circulation et l'utilisation du territoire pour chaque site ont également été recueillies.
Un sonomètre a été utilisé pour mesurer le niveau de bruit à chaque site d'échantillonnage. Les mesures ont été prises en continu (quelques fractions de seconde) pendant 30 minutes sur les sites mobiles et une semaine sur les autres sites. L'appareil mesure le niveau moyen de pression acoustique, puis le convertit dans une lecture en décibels à échelle logarithmique (dB). Étant donné que les mesures sont continues, on doit prendre des moyennes sur différentes unités de temps (par exemple, secondes, minutes) pour la sortie et l'analyse, cette moyenne est appelé Leq (c’est l’équivalent du niveau d’un bruit moyen dans le temps, voir page 3 de ce document). Notez que cette moyenne n'est pas la moyenne arithmétique des données brutes et par conséquent, il n'est pas judicieux de prendre la moyenne arithmétique des Leqs. Les jeux de données fournis ici donnent des Leqs représentant des moyennes de 30 minutes pour les sites d'échantillonnage à la fois mobiles et d'une semaine à l'aide de la formule suivante:
où Li est la mesure i (en dB) en une fraction de seconde et n est le nombre total de mesures prises en 30 minutes. Vous pouvez utiliser les Leqs directement comme une variable réponse dans votre analyse.
Research Question:
Principal
Pour une étude pilote, l’objectif principal est de comprendre la variabilité spéciale et temporelle du bruit dans la grande région de Toronto en utilisant des mesures prises sur des période d’une durée d’une semaine (Weekly_Sample.csv) et données mobiles collectées au cycle 1 (Cycle1_mobile.csv). Plus précisément,
- Décrire les variations hebdomadaires du niveau de bruit à Toronto; Est-ce que les torontois sont exposés à plus de bruit à certaines heures de la journée et/ou certains jours de la semaine.
- Décrire les variations spatiales; est-ce que certaines localisations de Toronto sont exposées à des niveaux plus élevés de bruits que d’autres ? Comment est-ce les caractéristiques (intensité du trafic, utilisation du territoire, …etc) contribuent aux variations observée ?
Secondaire
On a aussi collecté des données à 313 sites additionnels durant une autre saison de l’année. Parmi ceux-là, 100 sites sont ré-échantillonnés parmi ceux sélectionnés au cycle 1 (Cycle1_rep.csv) et 213 sites sont nouveaux (Cycle2_Mobile.csv).
Utiliser cette base de données pour valider, calibrer et mettre à jour vos résultats. Plus précisément
- Est-ce que les variations spatiales observées au cycle 2 sont similaires à celles observées au cycle 1?
- Si les variations diffèrent d’un cycle à un autre, explorer les raisons et sources, sinon mettre à jour les résultats.
Variables:
1. WeeklySample (CSV)
- SiteID: Identité du site à long terme échantillonné.
- Time: Moment de mesure à une demie-heure.
- LEQ: Moyenne des niveaux de bruit à chaque 30 minutes.
2. Cycle1_Mobile, Cycle2_Mobile & Cycle2_rep (CSV)
- SiteID: Identité des sites mobiles.
- GridID: Grille des sites appartenant à, Grille est seulement utilisée à des fins de randomisation.
- LEQ: Moyenne des niveaux de bruit sur 30 minutes.
- Date: Date de prise de l’échantillon.
- Start.time: Heure début de l’utilisation du sonomètre.
- End.time: Heure fin de l’utilisation du sonomètre.
- Lat: Latitude du site
- Long: longitude du site
- Total.traffic: Nombre total de véhicules qui passent Durant la période d’échantillonnage.
- Distexp: Distance à la plus proche autoroute.
- Com100re: Surface totale à utilisation commerciale à l’intérieur des 100 mètres.
- Ind100re: Surface totale à utilisation industrielle à l’intérieur des 100 mètres.
- Open100re: Total de surface ouverte à 100 mètres
- Rec100re: Surface totale à utilisation récréative à l’intérieur des 100 mètres.
- Res100re: Surface totale à utilisation résidentielle à l’intérieur des 100 mètres.
- Wat100re: Surface des cours d’eau à l’intérieur des 100 mètres.
- Pop2001_500m: Densité de la population à l’intérieur des 100 mètres.
Data Access:
Pour accéder aux jeux de données, vous devez télécharger le présent document de confidentialité , l’imprimer, le signer et le retourner à Lennon Li (Lennon.li@oahpp.ca). Il vous enverra alors les jeux de données par courriel. Un petit échantillon de ces données se trouve ici.
References:
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- Diggle, Peter J., Ribeiro Jr, Paulo Justiniano, Model-based Geostatistic, Springer Series in Statistics, 2007
- Royster, Berger, Royster. The Noise Manual. American Industrial Hygiene Association, Akron, Ohio, 2003.
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