L'air de mauvaise qualité dans les salles de classe entraîne des troubles de la concentration
Pour éprouver en pratique les qualités de notre air-Q, nous avons effectué des mesures test en juin 2018 dans une école primaire. Pendant la période de mesure du 18 au 19 juin 2018, l'air-Q a accompagné les cours, hors de portée des mains des enfants, durant ces chaudes journées d'été.
Notre objectif était de mesurer la qualité de l'air dans les salles de classe, d'en analyser les conséquences et d'étudier d'éventuelles limitations des performances, comme des troubles de la concentration chez les élèves. À cette fin, nous avons enregistré avec l'analyseur d'air air-Q, entre 7 h et 13 h 30, tous les changements dans l'air de la salle de classe. Cette mesure s'est particulièrement concentrée sur des substances comme le dioxyde de carbone (CO₂), l'oxygène (O₂) et les composés organiques volatils (gaz COV). Mais la température et le bruit éventuel ont également été examinés de plus près.
Bien aérer pour augmenter la motivation d'apprentissage
La concentration de CO₂ dans l'air a présenté une évolution similaire sur les deux jours, ce qui s'explique par la même répartition des cours et des pauses. La première hausse de la teneur en CO₂ le matin s'explique par l'occupation de la salle de classe et le début du premier cours. Une grande différence entre les deux jours est apparue à 8 h 30, au moment de la première pause. Le 18 juin, les fenêtres ont ensuite été ouvertes et la salle de classe correctement aérée. L'air frais a ainsi pu circuler dans la pièce et le dioxyde de carbone a diminué. Le 19 juin en revanche, les fenêtres sont restées fermées. En raison de la respiration des enfants, la proportion de CO₂ dans l'air a augmenté rapidement.
Comme le bruit extérieur aurait perturbé le cours, les fenêtres ont été refermées. Cela a entraîné une augmentation spectaculaire de la teneur en dioxyde de carbone. Selon des études, des déficits de performance peuvent déjà apparaître à partir d'une concentration de CO₂ de 1000 ppm (parties par million). Dans la salle de classe, plus de 2000 ppm ont pourtant été mesurés. Le premier jour de mesure, vers 10 h, la valeur de 3000 ppm a même été dépassée.
On pouvait donc s'attendre à des troubles de concentration notables chez les élèves. Cette altération se manifestait non seulement par un manque de concentration, mais aussi par une fatigue accrue des enfants. La motivation à apprendre peut ainsi diminuer, voire disparaître complètement. Des erreurs d'orthographe ou de calcul plus fréquentes peuvent également apparaître.
Ce n'est que grâce à l'aération pendant la grande récréation que la salle de classe a pu à nouveau être suffisamment approvisionnée en air frais. Les fenêtres sont donc restées ouvertes les deux jours après la récréation.
L'évolution de la teneur en oxygène dans la salle de classe était opposée à celle du dioxyde de carbone, car l'O₂ inspiré est expiré à nouveau sous forme de CO₂. Grâce à l'aération, la réserve d'oxygène de la pièce a pu être reconstituée.
La salle de classe est en tout cas suffisamment grande pour qu'une asphyxie des élèves puisse être exclue même sur une période prolongée sans aération. Une concentration d'oxygène entre 18 % et 21 % est généralement considérée comme sans danger. Conformément à la concentration de CO₂ la plus élevée, la valeur d'O2 la plus basse a été mesurée le 18 juin vers 10 h. À ce moment-là, la teneur en oxygène de la salle de classe est descendue à près de 20 %.
Les gaz COV sont libérés par la respiration et la peau des élèves. Tant que la pièce n'est pas aérée, la concentration de composés organiques volatils augmente – de manière similaire au dioxyde de carbone. Ici aussi, les courbes ont augmenté considérablement vers 10 h les deux jours de mesure. Avec environ 430 ppb (parties par milliard), le pic le plus élevé a cependant été observé le 19 juin peu avant 8 h 30. Cela est probablement lié au fait que ce jour-là, on avait renoncé à aérer après le premier cours. La libération de ces gaz contribue également à réduire la capacité de concentration. Cependant, dans ce cas, une évaluation précise n'est pas clairement possible, car les gaz COV sont de nature très diverse et ont donc des effets différents.
Si la concentration de COV dans la pièce augmente également fenêtre fermée et en l'absence de personnes, c'est un indice fort d'une contamination chimique provenant par exemple de sols stratifiés, de peintures murales, de textiles ou de moisissures. Pour étudier cela, l'air-Q a continué à enregistrer différentes valeurs de COV même après la fin des cours. Aucune augmentation de celles-ci n'a alors été constatée.
Les deux jours de mesure, la température ambiante était très élevée, atteignant par moments plus de 27 °C. Une circonstance qui a encore contribué à réduire la capacité de concentration des élèves. L'ouverture des fenêtres n'a produit qu'un refroidissement de 1 °C. Un soulagement pour les enfants lors de telles journées d'été chaudes ne pourrait être obtenu qu'en installant un ventilateur silencieux et doux.
Le niveau sonore mesuré dans la salle de classe n'a pas atteint de valeurs particulièrement élevées pendant la période de mesure. L'évolution du niveau de pression acoustique reflétait très clairement l'alternance des cours et des pauses, les phases calmes et bruyantes apparaissant les deux jours aux mêmes moments et selon le même rythme. Comme aucun bruit extérieur ne pénètre pendant les heures de cours, les valeurs maximales relevées les deux jours, allant jusqu'à 70 dB(A) (décibels), restent en dessous du seuil nuisible à la santé de 80 dB(A).
L'humidité de l'air dans la salle de classe a également été mesurée. Là aussi, la concentration la plus élevée, supérieure à 43 %, a été relevée les deux jours vers 10 h. Pour le bien-être et donc la performance, une humidité de l'air de 40 à 60 % est recommandée. Alors que ces valeurs de référence ont pu être globalement respectées le 19 juin, la teneur en humidité de l'air est descendue durablement en dessous de 40 % à partir d'environ 10 h 15 le premier jour de mesure. Un air sec peut non seulement assécher les voies respiratoires et favoriser la propagation d'agents pathogènes. Il est également perçu comme désagréable, ce qui peut nuire à la performance.
Notre conclusion : éviter les troubles de la concentration et augmenter la motivation d'apprentissage grâce à l'analyse de la qualité de l'air
Comme la salle de classe étudiée, la plupart des bâtiments scolaires allemands ne disposent d'aucun système de ventilation intégré. Elle peut donc être considérée comme représentative de nombreuses salles de classe allemandes. Ce qui a particulièrement frappé lors de nos mesures, ce sont les hausses rapides de dioxyde de carbone ainsi que des gaz COV lorsque les fenêtres sont fermées. Tant qu'aucun bruit extérieur gênant ne pénètre dans la pièce, il est possible d'aérer longtemps pendant la saison chaude. Pendant les saisons froides, cela reste cependant rarement une option. On peut supposer que, durant ces périodes, les proportions de CO₂ ainsi que de composés organiques volatils dans l'air atteignent un niveau bien plus élevé. Cela a des répercussions considérables sur la capacité de concentration et donc sur la capacité d'apprentissage des élèves.
Nous recommandons donc aux enseignants d'ouvrir régulièrement les fenêtres et de bien aérer la pièce. Cependant, même avec une aération correcte entre les cours – comme dans le cas présent – la teneur en dioxyde de carbone et en COV peut atteindre des valeurs limitant les performances. Des pertes générales dans la capacité d'apprentissage des enfants dues à un air de mauvaise qualité ne sont donc pas à exclure.
Pour une évaluation plus précise de la qualité de l'air de la salle de classe, il faudrait cependant procéder à une mesure continue sur une période plus longue.
(Image de couverture : Freepik)