Ces élèves semblent avoir de la difficulté à se concentrer en classe

Ces élèves semblent avoir de la difficulté à se concentrer en classe (Goldfaery, iStockphoto)

Les STIM en contexte

Y a-t-il trop de dioxyde de carbone dans ta classe?

Bryan Ng

Résumé

Savais-tu qu’un excès de dioxyde de carbone dans ta classe peut affecter non seulement ton corps mais aussi tes résultats scolaires?

Tu as été enfermé dans ta classe tout l’après-midi et il reste encore une demi-heure avant le retour à la maison. Tu as terriblement mal à la tête. Tu n’arrives pas à te concentrer ni à réfléchir comme il faut. Que se passe-t-il?

Ce pourrait bien être dû à l’air que tu respires. Examinons ce qui se produit dans ton cerveau et dans ton corps lorsque l’air que tu respires contient plus de dioxyde de carbone (CO2) qu’il le devrait.

Que se passe-t-il quand tu respires?

Ton corps utilise l’oxygène pour générer l’énergie dont tu as besoin pour vivre. Quand tu inspires l’air dans tes poumons, l’oxygène qu’il contient est capté par les globules rouges de ton sang, qui le transportent ensuite vers tes organes et vers tes muscles.

Lors d’un processus complexe appelé respiration cellulaire, l’oxygène subit une série de réactions chimiques qui produisent de l’énergie, du CO2 et de la vapeur d’eau. C’est grâce à cette énergie que ton cœur peut pomper, que ton cerveau peut penser et que tes muscles peuvent se contracter. En même temps, le CO2 et la vapeur d’eau sont rejetés dans l’air ambiant.

Alors, quel est le problème?

Le CO2 est un composant naturel de l’atmosphère. Tu as peut-être déjà entendu dire qu’une trop grande quantité de CO2 peut affecter l’environnement. Cependant, des scientifiques ont découvert qu’un excès de CO2 peut aussi affecter les gens à l’intérieur des bâtiments.

Quand il y a beaucoup de gens dans une pièce mal aérée, la concentration de CO2 peut atteindre un niveau trop élevé.

  • L’air est composé de différents gaz... pas seulement d’oxygène!
  • Azote 
  • Oxygène
  • Argon
  • Xénon
  • Hydrogène
  • Hélium
  • Krypton
  • Dioxyde de carbone

Des niveaux élevés de CO2 dans l’air peuvent réduire la quantité d’oxygène que tu respires. Cela signifie que moins d’oxygène parvient à ton cerveau. S’il y a trop de CO2 dans ta classe, tu peux avoir de la difficulté à prêter attention à ton enseignant, à te concentrer durant les examens et même à rester éveillé. Dans une étude, des chercheurs ont découvert que des niveaux élevés de CO2 peuvent même diminuer ta capacité à prendre des décisions.

Diagramme montrant les pourcentages de gaz dont l’air est composé.
Diagramme montrant les pourcentages de gaz dont l’air est composé. (Source Life of Riley [CC BY-SA 3.0] via Wikimedia Commons).

 

Graphique - Version textuelle

La proportion (%) que représente chaque gaz composant l'air. L'azote représente plus de 78%, l'oxygène près de 21%. Le xénon, le néon, l'hydrogène, l'hélium, le krypton et le dioxyde de carbone composent la portion restante.

 

Trop de CO2 peut aussi te rendre malade. Tu pourrais commencer à avoir des maux de tête, des étourdissements ou des nausées, et tu pourrais même éprouver de la fatigue et des difficultés à respirer. La mauvaise qualité de l’air à l’intérieur peut aussi aggraver les allergies, les symptômes d’asthme et les maladies pulmonaires.

Le savais-tu? 

Le Canadien moyen passe environ 90% de son temps à l’intérieur.

Quelle quantité de CO2 est jugée excessive?

Pour exprimer cette valeur en chiffres, le niveau moyen de CO2 atmosphérique s’élève à environ 400 ppm (ppm = parties par million). Les effets du CO2 se font sentir à différents niveaux chez les gens. Certaines personnes commencent à ressentir de la fatigue et d’autres effets à des niveaux de CO2 autour de 1 000 ppm.

Que veut dire «ppm»? La mesure en ppm (ou parties par million) est une mesure de concentration. Une ppm signifie donc qu’il y a une unité de quelque chose dans un million d’unités de quelque chose d’autre. Ce «quelque chose» et ce «quelque chose d’autre» peuvent être mesurés en molécules, en masses, en volumes, ou tout ce qui peut te venir à l’esprit. Normalement, lorsque nous parlons de choses dans l’air, il est question de volumes. C’est pourquoi tu verras parfois la mesure exprimée en ppmv, qui signifie «parties par million en volume».

Le savais-tu? 

Une partie sur cent (1/100) est plus communément appelée pourcentage (%). Ce terme vient du latin centum, qui signifie «cent».

Revenons à la présence de CO2 dans l’air de ta classe. Imagine que ta classe contient un volume d’air de 1 000 L et un niveau de CO2 de 1 000 ppm.

1 000 L * 1 000 parties/1 000 000 = 1 L (* est un autre symbole utilisé pour représenter la multiplication)

En d’autres mots, il y a 1 L de CO2 dans 1 000 L d’air dans ta classe.

Des niveaux de CO2 de 1 000 à 2 000 ppm peuvent causer de la somnolence. Les maux de tête et autres effets physiques décrits précédemment peuvent se faire sentir à des niveaux situés entre 2 000 et 5 000 ppm. Les effets plus graves et potentiellement toxiques peuvent apparaître à des niveaux supérieurs à 5 000 ppm.

Combien de CO2 y a-t-il dans ta classe?

Il est important de maintenir de faibles niveaux de CO2 à l’intérieur des édifices. Le CO2 peut être mesuré à l’aide d’un compteur de CO2 numérique qu’on peut se procurer en magasin ou en ligne.

Ainsi, lorsque tu te trouves dans ta classe, à quelle quantité de CO2 es-tu exposé en réalité? Entre 2010 et 2015, des tests de qualité de l’air ont été effectués dans 106 écoles torontoises. Dans 43% de ces écoles, on a mesuré une concentration de CO2 supérieure à 1 000 ppm dans au moins une classe. Cela signifie que la ventilation doit être améliorée dans certaines classes de ces écoles!

Rappelle-toi: une concentration de 1 000 ppm n’est pas assez élevée pour te causer du tort. Cependant, elle est suffisante pour produire des effets physiques qui peuvent se répercuter sur tes résultats scolaires.

Alors, si tu ne te sens pas bien dans une classe et que tu soupçonnes l’air d’être à l’origine de ton malaise, que peux-tu faire? Tu peux demander d’ouvrir une fenêtre, de laisser la porte ouverte ou de faire une pause pour aller respirer de l’air frais à l’extérieur.

Les niveaux de CO2 peuvent affecter les personnes différemment, de sorte que tes camarades de classe ne ressentiront pas nécessairement les mêmes effets que toi. Mais si les niveaux de CO2 sont élevés, il y a de bonnes chances que quelqu’un d’autre éprouve les mêmes malaises. Cela signifie qu’il vaudrait peut-être la peine que tu en informes un professeur ou un membre du personnel, qui pourrait se pencher sur le problème et le corriger. Bien entendu, cela peut se produire n’importe où, pas seulement dans ta classe. Alors, quand tu te trouves à l’intérieur, c’est une bonne idée d’interrompre tes devoirs (ou tes jeux vidéo) de temps à autre pour ouvrir une fenêtre ou pour aller dehors.

Points de départ

Connecter et Relier
  • T’arrive-t-il de remarquer la qualité de l’air quand tu entres dans une pièce? L’air est-il chaud, étouffant, sec ou humide?
  • As-tu déjà ressenti de la somnolence ou des maux de tête dans ta classe ou dans un autre environnement intérieur? Si oui, quelle en était la cause, selon toi? Comment cela a-t-il affecté ta capacité à faire tes travaux scolaires ou à accomplir d’autres tâches?
  • La qualité de l’air dans ta maison ou dans ta classe a-t-elle déjà été vérifiée? Si oui, qu’est-ce qui a été mesuré?
  • En matière de qualité de l’air, les écoles sont-elles soumises à des normes qu’elles doivent respecter pour demeurer ouvertes? Si oui, qui est responsable d’imposer ces normes et de veiller à leur application?
  • Les gouvernements devraient-ils investir davantage dans les tests sur la qualité de l’air auquel les jeunes sont exposés dans les écoles? Justifie ton point de vue.
  • Qui est responsable de définir les normes ou de fournir les lignes directrices relatives à la qualité de l’air à l’intérieur des édifices? Quels sont les niveaux de CO2 acceptables?
  • Donne quelques exemples de mesures simples qu’on peut prendre pour améliorer la qualité de l’air dans une pièce.
Connecter et Relier
  • T’arrive-t-il de remarquer la qualité de l’air quand tu entres dans une pièce? L’air est-il chaud, étouffant, sec ou humide?
  • As-tu déjà ressenti de la somnolence ou des maux de tête dans ta classe ou dans un autre environnement intérieur? Si oui, quelle en était la cause, selon toi? Comment cela a-t-il affecté ta capacité à faire tes travaux scolaires ou à accomplir d’autres tâches?
  • La qualité de l’air dans ta maison ou dans ta classe a-t-elle déjà été vérifiée? Si oui, qu’est-ce qui a été mesuré?
  • En matière de qualité de l’air, les écoles sont-elles soumises à des normes qu’elles doivent respecter pour demeurer ouvertes? Si oui, qui est responsable d’imposer ces normes et de veiller à leur application?
  • Les gouvernements devraient-ils investir davantage dans les tests sur la qualité de l’air auquel les jeunes sont exposés dans les écoles? Justifie ton point de vue.
  • Qui est responsable de définir les normes ou de fournir les lignes directrices relatives à la qualité de l’air à l’intérieur des édifices? Quels sont les niveaux de CO2 acceptables?
  • Donne quelques exemples de mesures simples qu’on peut prendre pour améliorer la qualité de l’air dans une pièce.
Explorer les Concepts
  • Quel est le rôle du CO2 dans la respiration cellulaire? Décris la réaction chimique qui se produit durant ce processus.
  • Quels facteurs peuvent contribuer à des concentrations élevées de CO2 dans une pièce?
  • Comment mesure-t-on le CO2 et quelle est la forme numérique de cette mesure? Quels outils peut-on utiliser pour mesurer les niveaux de CO2 dans un espace intérieur?
Explorer les Concepts
  • Quel est le rôle du CO2 dans la respiration cellulaire? Décris la réaction chimique qui se produit durant ce processus.
  • Quels facteurs peuvent contribuer à des concentrations élevées de CO2 dans une pièce?
  • Comment mesure-t-on le CO2 et quelle est la forme numérique de cette mesure? Quels outils peut-on utiliser pour mesurer les niveaux de CO2 dans un espace intérieur?
Nature de la Science / Nature de la Technologie
  • Il arrive parfois que la résolution d’un problème en entraîne un autre! Pour parvenir à une plus grande efficacité énergétique, les ingénieurs et les constructeurs ont amélioré l’étanchéité des habitations et des édifices, notamment en réduisant les fuites d’air autour des portes et des fenêtres et en ayant davantage recours à la climatisation centrale. Comment les préoccupations sociales en matière de conservation de l’énergie créent-elles des problèmes de qualité de l’air dans les environnements intérieurs?
Nature de la Science / Nature de la Technologie
  • Il arrive parfois que la résolution d’un problème en entraîne un autre! Pour parvenir à une plus grande efficacité énergétique, les ingénieurs et les constructeurs ont amélioré l’étanchéité des habitations et des édifices, notamment en réduisant les fuites d’air autour des portes et des fenêtres et en ayant davantage recours à la climatisation centrale. Comment les préoccupations sociales en matière de conservation de l’énergie créent-elles des problèmes de qualité de l’air dans les environnements intérieurs?
Littératie Médiatique
  • Quelles nouvelles as-tu entendues ou vues dans les médias concernant la qualité de l’air à l’intérieur des édifices? Quels sont les problèmes de qualité de l’air couramment rapportés?
Littératie Médiatique
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Suggestions d'enseignement
  • Les enseignants peuvent utiliser cet article pour soutenir l’apprentissage sur l’atmosphère de la Terre et sur ses composants gazeux. Les concepts présentés dans cet article incluent le dioxyde de carbone et la qualité de l’air.
  • Après la lecture de cet article, les élèves peuvent remplir une Toile de définition du concept de dioxyde de carbone afin d’enrichir leur compréhension en ce qui a trait à ce gaz atmosphérique. Téléchargez les fiches reproductibles prêtes à utiliser pour cet article, basées sur la stratégie d’apprentissage Toile de définition du concept disponibles dans les formats [Google doc] et [.pdf].
  • Les élèves peuvent aussi lire le document d’information Le dioxyde de carbone sur la Terre et dans la SSI, qui les aidera à élaborer la Toile de définition du concept et à mieux comprendre les risques d’un excès de CO2 dans un environnement confiné, comme à bord de la Station spatiale internationale (SSI).
  • Si vous souhaitez approfondir ce sujet, vous avez la possibilité de participer au projet d’action Espace vivant. Dans ce projet, les élèves examinent des conditions environnementales comme la température, l’humidité et la qualité de l’air dans leur classe en déterminant l’influence de ces facteurs sur la santé et sur le bien-être.
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En savoir plus

Le dioxyde de carbone dans l'air intérieur (2010) Centre de collaboration nationale en santé environnementale

Espace vivant (2018) Projet, Parlons sciences

Références

Haverinen-Shaughnessy, U., & Shaughnessy, R. (2015). Effects of classroom ventilation rate and temperature on students’ test scores. PLOS ONE, 10(8). DOI: 10.1371/journal.pone.0136165

The Lung Association. (2019). Indoor Air Quality.

Satish, U., Mendell, M., Shekhar, K., Hotchi, T., Sullivan, D., Streufert, S., & Fisk, W. (2012). Is CO 2 an indoor pollutant? Direct effects of low-to-moderate CO2 concentrations on human decision-making performance. Environmental Health Perspectives, 120(12), 1671-1677. DOI: 10.1289/ehp.1104789

Wisconsin Department of Health Services. (2018). Carbon dioxide.