Dossier de presse. Visite de Chantal JOUANNO. Surveillance de la qualité de l air

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1 Dossier de presse Visite de Chantal JOUANNO Surveillance de la qualité de l air 22 avril 2010

2 Le système de surveillance de la qualité de l air français anticipe un épisode de pollution particulaire sur la France Le système PREV AIR a prévu depuis le vendredi 16 avril une pointe de pollution particulaire classique, les modèles n intégrant pas les émissions du volcan. Les mesures de PM 10 et de SO 2 du dispositif de surveillance de la qualité de l air français ont bien montré ces derniers jours des niveaux importants, notamment de pollution particulaire, qui n ont cependant pas dépassé les seuils d alerte. La concomitance du phénomène volcanique conduit à se poser la question du cumul des deux phénomènes. En l état actuel des connaissances, l INERIS tire trois enseignements de ses observations : Les dépassements des seuils règlementaires d information du public (80 µg/m 3 en moyenne journalière) des concentrations PM 10 observées entre le 18 et le 20 avril 2010 s expliquent en majorité par un épisode de nature plutôt transfrontalière, induit par les activités humaines et dont le constat est assez classique en cette saison ; un effet cumulé et limité du panache islandais a été relevé, à confirmer par les analyses de spéciation des particules ; des phénomènes de forte pollution particulaire («classique» et due au panache de cendres) peuvent, en fonction de la météo, se reproduire dans les semaines et mois à venir, de manière concomitante, tant que l éruption du volcan islandais perdurera. L épisode «classique» a été prévu grâce au système de modèles numériques 1 et à la prise en compte des apports de pollution transfrontaliers. Relativement fréquent en cette saison, il est essentiellement lié aux activités humaines. Il a été exacerbé par des activités d épandage et de fertilisation agricoles qui s ajoutent aux émissions habituelles liées aux transports notamment (moteurs diesel), et aux autres combustions (chauffage, industries). L évènement de pollution aux particules, tel que mesuré par le réseau de surveillance, a débuté le samedi 17 avril sur le Nord du pays et a atteint son maximum le lundi 19 avril sur la Normandie, le bassin parisien et plus à l Est, en Champagne Ardennes. Le département de la Marne, l Alsace et la Lorraine ont mis en place une procédure d information du public (moyenne journalière supérieure à 80µg/m 3 ) les lundi 19 et mardi 20 avril. Dans ces zones, les procédures de recommandations classiques en cas de pic de pollution de l air sont mises en œuvre. Aucun seuil d alerte (moyenne journalière supérieure à 125µg/m 3 ) n a toutefois été atteint sur le territoire national. Après avoir stagné vers 3-4 kms du sol, le nuage de cendres volcaniques provenant d Islande a poursuivi sa lente descente et il semble que l on ait assisté à un impact cumulé des deux phénomènes. Les premières simulations faites à l INERIS (exploitation des informations LIDAR ; modélisations FLEXPART et CHIMERE) indiqueraient ainsi un apport en particules du panache de l ordre de 10 à 20 µg/m 3. Les mesures de PM 10 et de SO 2 ont été réalisées par le biais de stations de mesures automatisées gérées par 33 associations agréées par le ministère en charge de l Ecologie pour la surveillance de la qualité de l air (AASQA) sur l ensemble du territoire, et au plan national par le Laboratoire Central de Surveillance de la Qualité de l Air (LSCQA). 1 Le dispositif de prévision utilise une modélisation qui prend en compte trois paramètres : connaissance des émissions primaires ; transport atmosphérique estimé à partir des conditions météorologiques ; formation des particules secondaires par les réactions chimiques.

3 La discrimination quantitative entre pollution particulaire «classique» et impact du nuage est à confirmer par l analyse des filtres de prélèvements particulaires collectés auprès des AASQA grâce au dispositif CARA. Les filtres en provenance de Normandie, de Champagne Ardennes et de l Est de la France, issus de prélèvements journaliers depuis le 16 avril ont été analysés à l INERIS comme suit : Analyses qualitatives au microscope environnemental à balayage (analyses élémentaires et formes cristallines), Analyses quantitatives des principaux éléments métalliques par ICPMS, Analyses des anions et cations par chromatographie ionique (nitrates, sulfates, chlorures, magnésium, calcium, sodium ), Analyse du Carbone élémentaire et Carbone organique, Hydrocarbures aromatiques polycycliques par HPLC, Acide fluorhydrique

4 Le réseau de surveillance de la qualité de l air en France Les AASQA Le Code de l Environnement (Article L à L ) prévoit une surveillance de la qualité de l air sur l ensemble du territoire. Pour cela, l Etat confie sa mise en œuvre dans chaque région à des organismes agréés par le ministère chargé de l Environnement : les Associations Agréées de Surveillance de la Qualité de l Air (AASQA). Ces organismes sont constitués sous forme d associations «loi 1901», dont l organe délibérant doit associer des représentants des 4 collèges suivants : - services de l Etat (DRIRE/DREAL, ADEME, DRE, DRASS, DIREN...), - collectivités territoriales (Conseil régional, Conseil général, intercommunalité, communes...), - industriels contribuant à l émission des substances surveillées (industriels locaux, Chambre de commerce et d'industrie, Chambre d'agriculture...), - personnalités qualifiées (médecins, scientifiques, chercheurs, associations écologiques, associations de consommateurs, associations de représentants de santé...). Depuis le 1 er janvier 2009, la surveillance de la qualité de l air extérieur et l information auprès du public sont réalisées sur tout le territoire par 33 associations agréées de surveillance de la qualité de l air qui emploient environ 430 personnes.

5 Plusieurs missions de base sont dévolues aux AASQA et définies notamment dans le Code de l Environnement. Parmi ces missions, on retrouve : - la mise en œuvre de la surveillance et de l'information auprès du public sur la qualité de l'air, - la diffusion des résultats et des prévisions, - la transmission immédiate aux préfets des informations relatives aux dépassements ou prévisions de dépassements des seuils d'alerte et de recommandations. Les AASQA, par l originalité de leur structure, constituent des lieux de concertation, d études et des sources d information essentiels à la connaissance des mécanismes locaux de pollution atmosphérique. La composition multipartite de ces structures est une garantie de transparence et de crédibilité des informations diffusées. Les AASQA sont réunies au sein de la fédération ATMO FRANCE. Le réseau français de mesure de la qualité de l air Le réseau français de mesure de la qualité de l air comporte plusieurs stations de mesure de différents polluants, réparties sur l ensemble du territoire national. Les polluants réglementés par les directives européennes, au nombre de 14, sont les suivants : SO 2, NO 2, NO x, O 3, PM 10, PM 2,5, CO, benzène, plomb, arsenic, cadmium, nickel, mercure, HAP. Les nombres de stations de mesure pour les principaux polluants sont les suivants : SO 2 NO 2 PM 10 PM 2,5 CO benzène O 3 France UE 27 pays %stations FR/UE 17 % 20 % 15 % 18 % 10 % 7 % 27 % Données 2007 Les données relatives à la qualité de l air sont collectées et stockées au niveau national dans deux bases de données hébergées par l ADEME : - une base de données «historiques» : la base de données qualité de l air (BDQA) ; - une base de données en temps réel : la base de données BASTER. En parallèle, le système PREV AIR de prévision et de cartographie de la qualité de l air a été mis en place au cours de l été 2003 par l INERIS, en collaboration avec le CNRS et l ADEME. Une convention de développement et d exploitation du système a également été signée en juin 2004 entre le MEEDDM, l INERIS, l ADEME, le CNRS et Météo France. Outre la diffusion par Internet d observations en temps réel, de prévisions et cartographies d ozone, de particules (PM 10 et PM 2,5 ) et d oxydes d azote, les données numériques de concentrations calculées par CHIMERE sont téléchargeables par les organismes qui en font la demande. A ce jour presque toutes les AASQA disposent d un compte sur PREV AIR et accèdent chaque jour aux prévisions et analyses calculées à l INERIS.

6 Le Laboratoire Central de Surveillance de la Qualité de l Air (LCSQA) Les enjeux de la pollution atmosphérique, que ce soit pour la prévention ou pour la protection de la santé et de l'environnement, ont conduit le Ministère chargé de l'environnement à structurer un dispositif national de surveillance, dans le cadre de la loi sur l'air du 30 décembre 1996, conformément à la Directive européenne du 27 septembre 1996 (remplacée par la nouvelle directive du 21 mai 2008) concernant l'évaluation et la gestion de la qualité de l'air ambiant. Afin d'assurer la qualité et la cohérence des données et des informations délivrées par les associations agréées de surveillance de la qualité de l'air et d'appuyer le MEEDDM sur les aspects techniques et scientifiques dans l'élaboration et l'application de sa politique sur ce sujet, l'ecole des Mines de Douai, l'ineris et le LNE se sont vus confier des programmes de travaux annuels, dès 1991, puis dans le cadre du Laboratoire Central de Surveillance de la Qualité de l'air créé par l'accord cadre du 9 octobre 1995, et devenu Groupement d Intérêt Scientifique (GIS LCSQA) le 13 décembre Un accord-cadre «appui technique au dispositif de surveillance de la qualité de l air» a été conclu le 8 avril 2008 entre le MEEDDM, l ADEME, le LCSQA et la Fédération ATMO. Chaque année, les programmes de travail de chacun des trois laboratoires du LCSQA sont financés à 100 % par le MEEDDM (soit environ 4,4 M ). Les missions générales du LCSQA sont : - D'appuyer le MEEDDM sur les aspects stratégiques, techniques et scientifiques dans sa politique de surveillance de la qualité de l'air (selon les directives européennes relatives à la qualité de l'air ambiant) y compris au niveau européen. A ce titre, il contribue également à la déclinaison au niveau local de la stratégie nationale. - En tant qu'organisme de référence notifié par le MEEDDM en application des directives européennes sur l air ambiant, de contribuer à assurer la qualité des mesures et des informations relatives à la qualité de l'air des associations agréées de surveillance de la qualité de l'air (AASQA), en leur transférant les technologies développées en son sein et en effectuant les actions nationales nécessaires. Les compétences du LCSQA portent sur l'ensemble des domaines d'action du dispositif de surveillance de la qualité de l'air, et principalement sur : - la métrologie des polluants atmosphériques (polluants réglementaires - particules, composés organiques volatils, métaux, HAP - ou considérés comme sensibles - pesticides, etc.), y compris l élaboration et le maintien des matériaux de référence et des étalons primaires nationaux, - la modélisation et le traitement des données pour l'élaboration de cartographies, de stratégies d échantillonnage et d'outils de prévision, - les aspects informatiques liés à la surveillance, et notamment la transmission fiabilisée des données de surveillance, - les problématiques autres en lien avec la surveillance de la qualité de l'air (exposition des personnes, air intérieur, caractérisation des odeurs, ) pour lesquelles le LCSQA intervient en tant que partenaire d'autres organismes et comme relais auprès des AASQA.

7 Le dispositif CARA (CARActérisation chimique des particules) Depuis le 1 er janvier 2008, le dispositif CARA permet une meilleure connaissance des sources de particules. Ce besoin de développer au plan national la spéciation chimique des PM est lié à plusieurs problématiques : le besoin de compréhension des niveaux observés et les besoins liés à la nouvelle directive. La prise en compte, depuis le 1 er janvier 2007, de la fraction volatile des PM dans la surveillance réglementaire a engendré un saut des concentrations de PM, pouvant être accentué lors des situations de fortes concentrations. Parallèlement, le besoin de compréhension et de communication sur l'origine de ces pics a fortement augmenté. Le LCSQA a donc été chargé d'organiser un dispositif de caractérisation chimique des PM, appelé CARA. Ce dispositif a pour objectif de contribuer à apporter des informations sur l'origine des PM, en situation de fortes concentrations ou d'autres situations d'intérêt. Il est important de noter qu'il ne s'agit pas d'une étude quantitative des sources de particules. La nouvelle directive européenne de 2008 prévoit la mesure de la composition chimique des PM sur plusieurs sites ruraux en France. Il est donc nécessaire de développer une méthodologie complète, et judicieux que cette méthodologie soit cohérente avec la spéciation réalisée en sites urbains dans le cadre de CARA, et plus généralement avec les méthodes développées à l'échelle européenne. Afin de mieux suivre les éventuelles retombées de poussières du nuage de l éruption volcanique, et outre les analyses en continu des concentrations de poussières dans l air, le dispositif français de surveillance de la qualité de l air (MEEDDM, LCSQA, AASQA) a déclenché depuis quelques jours le dispositif CARA. Des prélèvements de poussières dans l air sur une dizaine de sites en France (dans les régions Champagne-Ardenne, Haute-Normandie, Alsace) ont donc été mis en place pour analyser leur composition chimique journalière pendant une dizaine de jours. Ces prélèvements fournissent des éléments de caractérisation qui doivent aider à identifier plus clairement l origine de ces poussières. Les résultats seront connus dans les jours qui suivront les analyses (à partir du jeudi 22 avril) ; ils vont contribuer au suivi de l impact d une éventuelle retombée de poussières sur le sol français due à l éruption volcanique. Par ailleurs, une vaste étude de caractérisation des particules est actuellement menée par AIRPARIF et financée en partie par la DRIRE Ile-de-France. Cette étude, qui se déroulera sur 3 ans ( ) en collaboration avec le Laboratoire des Sciences du Climat et de l'environnement (LSCE) vise à estimer la contribution des différentes sources de particules aux niveaux mesurés en Ile-de-France et leur échelle géographique, de manière à fournir aux autorités locales une meilleure connaissance des sources sur lesquelles on peut agir pour diminuer les niveaux de particules. Des éléments de compréhension pourront par conséquent venir compléter les résultats obtenus par le dispositif national CARA.

8 Particules en suspension et dioxyde de soufre Particules en suspension (PM) Des particules nombreuses, complexes et variées Quelques exemples de particules atmosphériques Photos MEB réalisées au LISA Poussières désertiques, cendres minérales, carbones imbrûlés, ammoniac, composés organiques. Les sources des 3 milliards de tonnes de particules microniques (ou aérosols) émises chaque année dans l atmosphère sont nombreuses. On en distingue deux types : les particules primaires et les particules secondaires. Les particules primaires proviennent des sources naturelles et anthropiques. Parmi les sources naturelles figurent principalement l érosion éolienne des sols (dont les aérosols désertiques, première source mondiale), les éruptions volcaniques, les embruns océaniques, les feux de forêt et la combustion de biomasse... Les sources anthropiques comprennent les installations de combustions industrielles (30%), l agriculture (30%), le chauffage domestique (27%), la circulation routière (11%). Les aérosols primaires sont émis directement sous forme de particules, d une taille supérieure au micron lorsqu ils sont produits mécaniquement et inférieure au micron lorsqu ils sont issus de processus de combustion. Les particules secondaires sont formées dans l air par des processus chimiques complexes, notamment à partir de précurseurs gazeux tels que les oxydes de soufre et d azote, l ammoniac et les composés organiques. Les aérosols organiques secondaires (AOS) sont d une taille généralement submicronique.

9 Sur le plan chimique, on distingue plusieurs types d aérosols : - Les espèces inorganiques secondaires : le sulfate, le nitrate et l ammonium issus de l oxydation dans l atmosphère des oxydes de soufre et d azote combinés avec l ammoniac. - Le carbone élémentaire (EC), ou carbone suie ou Black Carbon (BC) qui est un résidu de combustion. - Le carbone organique (OC) présent dans des composés organiques issus notamment de combustions incomplètes ou formé par oxydation (AOS) dans l atmosphère. Cette classe chimique comprend plusieurs centaines de composés organiques différents, comme les Hydrocarbures Polycycliques Aromatiques (HAP). - Les composés minéraux et les sels issus de phénomènes d abrasion et d envols de poussières (chantiers, gravières, travail des sols en agriculture, érosion des routes et des sols, poussières désertiques, embruns, etc.). - Les métaux provenant de processus d abrasion (envolées de poussières, freinage des véhicules, etc.), d émissions liées à des processus industriels et aux combustions (chauffages, incinérations, etc.). - Les composés d origine biogène : pollens, spores et divers micro-organismes constitués en général de grosses particules. La réglementation distingue les PM 10 (diamètre inférieur à 10µm) et les PM 2.5 (diamètre inférieur à 2,5µm). Dans l Union européenne, les PM 10 sont réglementées depuis 1996 (Directive cadre sur la qualité de l air) et les PM 2.5 ont été intégrées à la nouvelle directive unifiée du 21 mai Des particules toxiques

10 Chez l homme, la principale voie de pénétration des particules est l inhalation. La distribution au sein du tractus respiratoire est notamment dépendante de la taille des particules, certains composés adsorbés peuvent être distribués dans l organisme en fonction de leur nature chimique et agir ensuite localement. Un des mécanismes d action est la production d espèces réactives de l oxygène. Chez l animal, la distribution est comparable malgré des différences inhérentes aux différences anatomiques des différentes espèces. En toxicité aiguë chez l homme, il a été démontré un excès de mortalité et de morbidité par pathologies cardiovasculaires. Des inflammations du tractus respiratoire sont également rapportées. Lors d expositions chroniques, les PM induisent chez l homme des effets cardiovasculaires (altérations du système vasculaire, troubles du rythme cardiaque), hématiques (troubles de la viscosité et de la coagulation), et pulmonaires de type inflammation. Ces effets sont modulés en fonction de la nature des particules ou des composés chimiques adsorbés sur ces dernières. Ces effets peuvent être exacerbés chez les populations sensibles : nouveaux nés, jeunes enfants, personnes allergiques, sujets présentant des antécédents respiratoires. Chez l animal, l inflammation des poumons a été confirmée par de nombreuses études. Des effets sur le système immunitaire ainsi que des altérations hépatiques et rénales ont aussi été identifiés. L IARC classe les échappements de moteur diesel en groupe 2A sur la base d un risque relatif de cancers pulmonaires statistiquement augmenté (1,5-1,4) au sein de deux cohortes de travailleurs. Ces résultats sont par ailleurs confortés par des études plus récentes. Les particules diesel et les composés organiques associés se sont révélés cancérigènes chez les rats et les souris pour des expositions par inhalation et par contact cutané. Les particules n ont pas fait l objet d une évaluation par l Union Européenne. Cependant, l analyse des principales études de génotoxicité disponibles semble montrer le potentiel génotoxique de ces dernières. Des effets mutagènes et des cassures de brins de l ADN sont rapportés pour différents types de particules : particules de l air urbain ambiant, émissions de fumées d incendie, émissions de combustion de charbon, émissions de moteur diesel. Des altérations de la qualité du sperme et/ou de la quantité des spermatozoïdes sont rapportées chez les hamsters et les souris. Certaines études suggèrent une association entre l exposition aux particules et le retard de croissance intra-utérine et la prématurité. Des malformations sont également suspectées mais ces effets doivent être confirmés. Concernant spécifiquement les cendres volcaniques, les études épidémiologiques tendent à montrer que l'exposition à des cendres volcaniques peut constituer un facteur de risque pour la santé des populations observées. Toutefois, les effets observés sont essentiellement de nature symptomatique et réversible (irritations oculaires et pulmonaires). Les études toxicologiques mettent en évidence un faible pouvoir cytotoxique et fibrogène de ces particules conduisant a priori, en cas d'exposition à ces cendres y compris pour des expositions de durée importante, à un risque négligeable d'apparition de cas de pathologies cardiovasculaires et respiratoires irréversibles telles que le cancer du poumon. Ces résultats sont à nuancer pour les personnes présentant des pathologies pré-existantes.

11 Dioxyde de soufre (SO 2 ) Le dioxyde de soufre (SO 2 ) est un gaz qui est fabriqué à partir des minerais soufrés, de la combustion du soufre, ou dans l industrie pétrolière. Il est utilisé dans la synthèse d acide sulfurique, du dioxyde de chlore, dans les industries pétrolières et dans la synthèse des sulfites (traitement du vin). La principale source d exposition est anthropique (combustibles fossiles, raffineries) mais le dioxyde de soufre est également émis lors des feux de forêts, et des éruptions volcaniques. La concentration ubiquitaire est de 1 à 5 µg.m -3 dans l air. Classification selon la directive 67/548/CEE : T ; R Classification selon le règlement CLP 1272/2008 : Press gas ; Acute Tox. 3 - H331 ; Skin Corr. 1B - H314. Chez l homme, la principale voie d exposition au SO 2 est l inhalation. C est un gaz très soluble dans l eau qui est rapidement absorbé par les muqueuses des voies respiratoires supérieures. Le nez filtre la majorité du SO 2 inhalé. La respiration par la bouche augmente sensiblement la quantité de SO 2 atteignant les poumons. Le SO 2 se dissocie rapidement dans l eau pour former des ions hydrogène, sulfure et bisulfure. Ces deux derniers entraînent des dommages cellulaires en interagissant avec d autres molécules. De plus, l ion bisulfite est un puissant bronchospastique. Le SO 2 absorbé passe dans le sang pour être distribué dans tout l organisme. Les sulfites réagissent avec les protéines plasmatiques pour former des S- sulfonates et peuvent réagir avec l ADN. La détoxification a lieu essentiellement au niveau hépatique par oxydation en sulfates (via l enzyme sulfite oxydase). Ces derniers sont éliminés dans les urines. Chez des volontaires sains, une exposition contrôlée à 2,66 mg.m -3 de SO 2 pendant 40 minutes provoque une légère augmentation des symptômes respiratoires avec une irritation, une altération du sens olfactif et une augmentation de la résistance pulmonaire. L exercice physique exacerbe ces effets. Les sujets asthmatiques constitueraient une population sensible aux expositions au SO 2. Dans le cadre des expositions professionnelles, l exposition aiguë au SO 2 provoque des effets sévères (brûlure des yeux, de la gorge et du nez, obstruction des voies aériennes) et souvent mortels (arrêt respiratoire). Suite à une exposition aiguë, les individus peuvent également développer une hypersensibilité bronchique. Un excès de mortalité, lié à une augmentation des bronchites et autres pathologies respiratoires, est décrit au cours d épisodes d exposition environnementale pour des pics de 500 µg.m -3 (concentration moyenne sur 24 h) associés à une forte concentration en particules. Dans le cas des expositions chroniques environnementales, une augmentation des symptômes respiratoires a lieu chez les individus les plus sensibles pour des niveaux d exposition de µg.m -3 souvent en présence de particules inhalables. L exposition professionnelle au SO 2 semble induire une altération de la réponse réflexe qui reflèterait plus une hyper-irritabilité qu une altération neurologique. Le SO 2 est classé non cancérigène par l UE, l IARC le classe dans le groupe 3 et l US EPA ne l a pas évalué. Les études chez l homme ne rapportent pas d effet cancérigène. Les études de cancérogénèse chez l animal sont peu claires. Certaines suggèrent l augmentation du risque de cancer de l estomac et de cancer pulmonaire. La seule étude chez la souris rapporte des adénomes et carcinomes pulmonaires chez la femelle. Chez l homme, aucune étude concernant les expositions environnementales au SO 2 et leur impact sur la reproduction et le développement n a mis en évidence une relation de causalité. Une étude a mis en relation l exposition au SO 2 et la naissance d enfants de faible poids. Chez l animal, aucun effet sur la reproduction n est observé chez les souris.

12 La modélisation des épisodes de pollution La prévision des épisodes particulaires : des progrès constants La prévision des épisodes de pollution particulaire constitue un enjeu opérationnel pour la mise en œuvre de stratégies de contrôle de la pollution. Il s agit également d un challenge scientifique auquel se mesurent régulièrement les équipes impliquées dans PREV AIR. Le système national de prévision de la qualité de l air, PREV AIR a été développé en 2003 par l INERIS, Météo-France, l ADEME et le CNRS pour le compte du ministère de l Écologie, de l Énergie, du Développement durable et de l Aménagement du Territoire. Il repose sur l exploitation des modèles de chimie-transport CHIMERE (développé conjointement par l INERIS et le CNRS) et MOCAGE (Météo-France). Des prévisions à trois jours (jour même, lendemain, surlendemain) et des cartographies de concentrations pour la veille portant sur l ozone, le dioxyde d azote et les particules fines sont fournies de manière opérationnelle par le système. Outre les cartes en accès libre sur Internet ( PREV AIR met ses données à la disposition des utilisateurs, parmi lesquels les AASQA, pour leur permettre d établir leurs propres prévisions et cartographies de l air à l échelle régionale. Les modèles qui sous-tendent PREV AIR font l objet de mises à jours régulières qui intègrent les résultats des travaux de recherche des équipes de modélisation. L évaluation et l amélioration de leurs performances est un sujet de vigilance. Les nombreux projets européens dédiés à l évaluation et à l intercomparaison de modèles auxquels l INERIS participe avec CHIMERE ont permis de s assurer de la qualité des résultats fournis par le modèle en regard de l état actuel des connaissances. Cela n empêche pas l Institut de toujours rechercher l amélioration des performances de son outil, en particulier dans les zones où l exposition est la plus importante : les villes. Ainsi l INERIS participe au projet CITAIR 2 2 (Common Information To european AIR) lancé fin 2008 et coordonné par AIRPARIF. L objet de ce projet est de diffuser quotidiennement une information sur la qualité de l air des principales villes européennes, basée sur des outils et des indicateurs communs au sein de l Union. L INERIS est en charge de fournir une prévision basée sur PREV AIR mais affinée à l échelle urbaine, sur les grandes villes européennes. Cette mission implique un développement méthodologique. Il s agit d affiner la résolution à partir d une simulation brute de PREV AIR afin d obtenir l information souhaitée. Les prévisions actuelles sont établies avec une résolution de 50 km sur l Europe. L année prochaine cette résolution sera réduite de moitié, ce qui constituera une avancée technique importante. Un exemple concret : le couplage de la modélisation et des observations satellitaires pour améliorer la prévision des épisodes de pollution particulaire Pour améliorer la représentation cartographique de la qualité de l air, les méthodes d assimilation de données permettent de combiner résultats de simulations et observations, de façon à avoir un écart moindre entre les deux aux points de mesure. Ces travaux sur lesquels l INERIS s est investi depuis plusieurs années sont essentiellement basés sur des réseaux d observation in situ répartis à la surface du sol. Plus récemment, des études sur le couplage de la modélisation numérique et des observations d origine satellitaire ont été engagées par l Institut dans le but d améliorer les calculs par la prise en compte d une spatialisation de l observation au-delà du réseau des stations de surface gérées par les AASQA 2 CITAIR 2 est soutenu par l UE dans le cadre du programme INTERREG 4. Les programmes INTERREG ont pour but de favoriser les ententes régionales entre pays européens.

13 ou les laboratoires de recherche. Les rares études sur le sujet ont montré la pertinence de l utilisation des données transmises par les capteurs des satellites d observation de la Terre pour pallier certaines insuffisances des réseaux au sol, en particulier le manque d information tridimensionnelle, ou l observation en des zones non couvertes par les mesures in situ (les océans par exemple). En ce qui concerne les particules, la principale difficulté provient du fait que les satellites ne mesurent pas réellement une concentration, mais plutôt un coefficient d extinction et une épaisseur optique atmosphérique. Ces travaux de recherche visent à comprendre le comportement des modèles sur l ensemble de la troposphère via la conversion des épaisseurs optiques atmosphériques fournies par les satellites en concentration intégrée de polluants particulaires. L information spatiale 2D sert également à corriger les modèles en intégrant dans les simulations l information transmise par le satellite afin d inclure, dans la chaîne de modélisation, des émissions imprévisibles de polluants telles que celles liées aux feux de biomasse (cf. le cas de l été 2007 en Grèce ) très bien détectés par des capteurs embarqués sur des satellites. À l issue de ces études qui conservent un caractère prospectif, l INERIS avait identifié certains problèmes posés par les limites de la ressource satellite : observations inexploitables par temps nuageux, fréquence insuffisante des informations (1 à 2 passages par jour sur la France) pour suivre dans la journée l évolution d un épisode de pollution. Initiés en 2006, ces travaux ont bénéficié du partenariat entre l INERIS, le CNES et le Laboratoire d optique atmosphérique, une unité mixte CNRS/Université des Sciences et Technologies de Lille. Cette collaboration a permis d exploiter les données des missions PARASOL, TERRA (capteur MODIS) et CALIPSO. Ces satellites dédiés à l étude de l évolution du climat ont la particularité d être intégrés dans une constellation de six engins (A-Train), qui se succèdent sur une orbite polaire héliosynchrone identique, de telle sorte qu ils observent les mêmes points terrestres à quelques minutes d écart (15 secondes seulement entre CALIPSO et PARASOL). De surcroît, CALIPSO dont les produits de visualisation ont été mis à la disposition de l INERIS par le Pôle ICARE est équipé d un LIDAR, technologie métrologique permettant d obtenir un profil vertical des teneurs de l atmosphère en aérosols. Ces indications, relatives à l altitude des polluants, complètent les données 2D (longitude, latitude) transmises par les autres satellites pour délivrer une image 3D du contenu en matière particulaire de l atmosphère dans les zones ciblées.

14 L expertise de l INERIS dans le domaine de la modélisation de la qualité de l air reconnue en Europe L activité de l INERIS dans le domaine de la modélisation qualité de l air s est établie depuis une dizaine d années sur la base des travaux de recherche et développement que mène l Institut pour le compte du ministère en charge de l Ecologie. Cette expertise s appuie sur de solides et fructueux partenariats avec les acteurs du dispositif de surveillance de la qualité de l air en France (AASQA, ADEME), Météo France, plusieurs laboratoires du CNRS, le Centre l Ecole des Ponts et Chaussées. En 2001, l INERIS s est rapproché du laboratoire de Météorologie Dynamique de l Institut Pierre Simon Laplace (IPSL/LMD) qui avait entrepris le développement du modèle CHIMERE, l un des deux codes implantés dans le système PREV AIR (l autre étant le modèle MOCAGE développé par Météo France). Cette collaboration s est amplifiée autour du co-développement du modèle de chimie-transport CHIMERE. Ce modèle l outil de base de l équipe de modélisation de l INERIS pour tous les travaux se rapportant à la prévision de la qualité de l air et à l évaluation, en termes de présence de polluants atmosphériques dans l environnement, de l impact des politiques de gestion et de réduction des émissions atmosphériques. Ainsi CHIMERE est mis en œuvre par l Institut depuis 2003, pour simuler l effet en France et en Europe de scénarios de réduction des émissions atmosphériques selon différentes hypothèses discutées dans le cadre des négociations sur les Directives et Protocoles internationaux ad hoc. Ces travaux permettent à la France de faire valoir ses arguments quand au rapport entre les bénéfices attendus et le coût des différentes options de gestion de la pollution atmosphérique. Considérant ces enjeux politiques il est important de maintenir le modèle à un niveau de développement en accord avec l état de l art. Afin de garantir ce niveau de qualité, le CNRS et l INERIS participent régulièrement, avec le modèle CHIMERE à des exercices de benchmark organisés à l échelle européenne et parfois internationale (notamment avec les Etats-Unis). Il s agit d exercices d intercomparaison des performances des modèles pour reproduire des indicateurs de la pollution observés par des réseaux de mesure. Grâce à son bon comportement, CHIMERE a acquis une reconnaissance certaine des pairs et les équipes de développements ont intégré de nombreux projets et systèmes européens. L INERIS fait ainsi maintenant partie du réseau EC4MACS (European Consortium for Modelling of Air Pollution and Climate Strategies), consortium travaillant pour le compte de la Commission Européenne à la mise en place d outils opérationnels d appui à l établissement de politiques de gestion de la qualité de l air et du climat. Les performances et l aspect innovant du système national de prévision de la qualité de l air PREV AIR, ont aussi largement participé à imposer les compétences du consortium à son origine (INERIS, CNRS, Météo France et ADEME) à l étranger. Ainsi, dans son actuelle phase pré-opérationnelle, la composante «atmosphère» du programme GMES (Global Monitoring for Environment and Security) intègre le pilotage de Météo France et de l INERIS pour l ensemble du volet relevant de la prévision de la qualité de l air en Europe. Ces responsabilités ont pu être accordées aux deux organismes, forts de leur expérience et compétence dans le domaine acquise au travers de PREV AIR, opérationnel depuis 2003! Le programme GMES permet la mise en réseau de modèles, d observatoires in-situ réglementaires ou à vocation de recherche, et de systèmes d observation de la Terre qui donnent une nouvelle dimension à la surveillance de l environnement. Les évènements de pollution de grande ampleur sont rapidement repérés, et peuvent être interprétés, digérés et analysés par une chaîne d acteurs qui s étend des consortiums européens aux organismes en charge localement de la surveillance de la qualité et qui sont au plus proche du citoyen, en passant par le politique. L INERIS s inscrit au sein de cette dynamique, avec une place privilégiée, assurant un relais avec le niveau européen et avec le niveau local.

15 L INERIS et la qualité de l air L INERIS est un acteur majeur de la prévention des risques sanitaires et environnementaux liés à la pollution de l air. L Institut intervient à tous les niveaux de la surveillance de la qualité de l air : caractérisation des polluants, élaboration et validation des stratégies de surveillance, développement d outils prévisionnels de qualité de l air, évaluation de l impact des politiques de réduction des émissions. L étude des polluants et de leurs effets sur la santé Pour une meilleure connaissance des polluants et de leurs effets sur la santé, les chercheurs de l INERIS travaillent sur l identification et la quantification des substances présentes dans les émissions atmosphériques et dans l air ambiant (air extérieur et air intérieur). Ils étudient également la toxicité des polluants (par inhalation), notamment des particules, et l exposition des populations à ces mêmes polluants. Au service des pouvoirs publics, des agences sanitaires et des industriels, l INERIS mène des recherches sur la maîtrise des émissions de polluants, dans le domaine des rejets industriels, agricoles (pesticides notamment) ou domestiques (combustion du bois par exemple). L INERIS s intéresse aujourd hui particulièrement aux micro-environnements : le projet Inter modal vise ainsi à développer une approche inédite permettant de comparer l exposition des populations aux particules lors de déplacements urbains intermodaux (habitacles d automobile, métro, RER, bus, marche à pied, vélo). Le traitement statistique des informations permettra d identifier les points noirs environnementaux d un parcours et les bénéfices pour les populations d une nouvelle offre de transport. En matière de qualité de l air intérieur, des études sont menées depuis 2000 sur l exposition des populations urbaines aux particules, au benzène et aux aldéhydes (en particulier le formaldéhyde). Plusieurs campagnes de mesure de perchloréthylène ont été conduites pour évaluer les risques d exposition des riverains habitant des logements mitoyens d établissements de nettoyage à sec. L INERIS a évalué l exposition non alimentaire d enfants franciliens à un certains nombre de pesticides présents dans l environnement intérieur de leurs domiciles, avec la collaboration de l Université Paris V René Descartes. Ses experts participent à la campagne de surveillance de la qualité de l air dans les écoles et les crèches lancée en septembre 2009 par Chantal Jouanno, secrétaire d État à l Écologie : l INERIS apporte son appui technique et organisationnel à l ensemble des partenaires et se charge de l exploitation des résultats de mesure du formaldéhyde et du benzène. L Institut coordonne par ailleurs le réseau RSEIN (Recherche Santé Environnement INtérieur) financé par les Ministères chargés de l Ecologie et de la Santé, réseau d'experts français réunis autour de la thématique de la qualité de l'environnement intérieur. Il participe enfin aux travaux de l'observatoire de la Qualité de l'air Intérieur (OQAI) coordonné par le CSTB. L INERIS, partie prenante du Laboratoire Central de la Qualité de l Air (LCSQA) L INERIS, organisme de référence, intervient dans l harmonisation et la validation des méthodes de surveillance de la qualité de l air. Il est, avec l Ecole des Mines de Douai et le Laboratoire National de Métrologie (LNE), l un des opérateurs du Laboratoire Central de Surveillance de la Qualité de l Air (LCSQA). Créé en 1995 par le Ministère chargé de l Ecologie, le LCSQA constitue la structure d appui scientifique et technique du dispositif national de surveillance de la qualité de l'air, articulé autour des Associations Agréées de Surveillance de la Qualité de l'air (AASQA) réparties sur tout le territoire. A ce titre, l Institut apporte un appui au Ministère chargé de l Ecologie dans sa politique en matière de qualité de l air et son assistance technique aux AASQA. Il réalise des études théoriques et expérimentales afin d'améliorer la qualité des mesures ; il développe de nouvelles méthodes de mesure, évalue les performances des instruments de métrologie et organise des essais inter-laboratoire avec les organismes agréés, grâce à un banc d essais unique en

16 Europe. Les experts de l INERIS participent aux travaux de normalisation et de réglementation dans le cadre des instances européennes et internationales. Le LCSQA réalise enfin des études spécifiques en complément des recherches menées dans le cadre du système PREV AIR, dans le but de mieux répondre à la demande des AASQA en matière de prévision de qualité de l air. Depuis 2008 par exemple, le LCSQA procède, à travers le dispositif CARA, à l analyse chimique a posteriori d'échantillons prélevés par les AASQA sur plusieurs sites, afin d effectuer une spéciation chimique des particules. Ce dispositif permet d apporter des éléments de compréhension sur l origine des particules, en particulier celles liées aux activités anthropiques, lors des épisodes de pollution particulaire ou en situation normale. Les outils prévisionnels de la qualité de l air : le système PREV AIR L INERIS est un des opérateurs du système PREV'AIR, créé en 2003 à l'initiative du Ministère chargé de l Ecologie. Ce système fournit quotidiennement des prévisions et des cartographies de qualité de l'air issues de simulations numériques, à différentes échelles spatiales. Des cartes d'observation établies à partir de mesures effectuées sur le terrain par les AASQA sont également diffusées. Fruit de la collaboration technique entre l INERIS, le CNRS, Météo France et l ADEME, PREV AIR réalise des prévisions et cartographies de polluants réglementés en fonction de leur impact sanitaire et environnemental : ozone, oxydes d'azote, particules. Disponibles sur ces prévisions sont accessibles sur le globe, l'europe et la France pour l'ozone ; sur l'europe et la France pour le dioxyde d'azote ; à l'échelle européenne pour les particules fines, et sur le globe pour les poussières désertiques. Depuis 2007, PREV AIR permet de prédire et d analyser a posteriori les épisodes de pollution particulaires. Les caractéristiques de l épisode d avril 2009 ont par exemple été déterminées : les plus fortes concentrations en aérosols, constitués en grande partie de nitrate d ammonium issu d oxydes d azote et d ammoniac, ont été observées dans les pays et régions où l activité agricole est plus intense. Cet épisode de pollution est différent de ceux observés en janvier 2009, qui ont plutôt concerné les grandes villes de l Europe de l Ouest, au cours desquels les particules émises localement par le trafic routier, les activités industrielles, le chauffage urbain se sont retrouvées piégées dans une atmosphère exceptionnellement stable, sans possibilité de dispersion. L analyse économique pour l évaluation de l impact des politiques environnementales En appui du ministère chargé de l Ecologie, l Institut mène des recherches prospectives pour évaluer l impact des politiques de réduction de la pollution atmosphérique. L objectif est d aider les pouvoirs publics à disposer d une vision claire sur la pertinence des politiques actuelles et à élaborer des propositions d évolution. Les ingénieurs de l INERIS conduisent leurs analyses au niveau international dans le cadre de la Convention LRATP (Long Range Transboundary Air Pollution) et européen avec la révision de la directive NEC (National Emissions Ceilings) qui fixe les plafonds d émissions nationaux. L Institut apporte également un soutien technique au ministère dans l élaboration et la révision des programmes d action nationaux, notamment sur le volet des mesures économiques. Depuis 2001, l INERIS travaille ainsi sur l évaluation des mesures économiques et structurelles contre la pollution : les mesures de réduction des NOx, du SO 2, des COV et du NH 3 on ainsi été étudiées en Dans le domaine des émissions industrielles, les experts sont très impliqués aux côtés du Ministère chargé de l Ecologie sur la mise en œuvre de la directive IPPC (Integrated Pollution Prevention and Control) et la mise à disposition des BREF, documents de référence sur les Meilleures Techniques Disponibles (MTD) pour réduire les pollutions dues aux rejets. L INERIS a ainsi développé un guide donnant des éléments méthodologiques pour conduire l analyse technico-économique des bilans de fonctionnement. Il conçoit en outre des outils d aide à la décision sur le choix des MTD en fonction des contraintes, environnementales, techniques et économiques.

17 L INERIS en bref 20 ans d existence et 60 ans d expérience : un expert héritier d un savoir-faire issu des secteurs des mines, de l énergie et de la chimie. L INERIS, établissement public à caractère industriel et commercial placé sous la tutelle du ministère chargé de l environnement, a été créé en Il est né d une restructuration du Centre de Recherche des Charbonnages de France (CERCHAR) et de l Institut de Recherche Chimique Appliquée (IRCHA), et bénéficie d un héritage de plus de 60 ans de recherche et d expertise reconnues. Un effectif total de 582 personnes dont 338 ingénieurs et chercheurs. 40 spécialistes des géosciences basés à Nancy dans le cadre d activités de recherche et d expertise sur les risques liés à l'après-mine. Un siège dans l Oise, à Verneuil-en-Halatte : 50 hectares, dont 25 utilisés pour des platesformes d essais, m 2 de laboratoires. Domaines de compétence : Risques accidentels : sites Seveso, TMD, malveillance, dispositifs technologiques de sécurité, GHS Risques chroniques : pollution de l eau et de l air, sols pollués, substances et produits chimiques, CEM, REACh, environnement-santé Sols et sous-sols : cavités, après-mine, émanations de gaz, filière CCS Certification, formation, outils d aide à la gestion des risques Activité (quelques chiffres) : Recettes : 63 M en 2008 LOLF : 55 % Contrats : 45 % Recherche amont et partenariale : 25 % Appui aux pouvoirs publics : 50 % Expertise réglementaire 25 % Expertise conseil 3 M de CA à l export en particulier en Europe et en Afrique méditerranéenne. Une déontologie et une gouvernance reconnues de longue date Des règles de déontologie encadrent l indépendance des avis de l INERIS. Un comité indépendant suit l application de ces règles et rend compte chaque année depuis 2001 directement au Conseil d Administration. Un conseil scientifique et des commissions scientifiques évaluent les projets de recherche ainsi que les équipes depuis Un comité d éthique suit les pratiques de recours et d essais en animalerie. L INERIS est certifié ISO 9001 : 2000 depuis 2001 ; plusieurs laboratoires disposent d agréments COFRAC ou BPL. Acteur de l Europe de la recherche, l INERIS s intègre à l Europe de l expertise L INERIS assure le secrétariat de la plate-forme European Technology Platform on Industrial Safety qui rassemble plus de 150 partenaires publics ou privés. Son succès a conduit la DG Recherche à confier à ETPIS des thématiques telles que les nanotechnologies. L Institut est engagé dans plusieurs partenariats pérennes issus de projets européens : le GEIE EU-Vri avec la fondation allemande Steinbeis (plus de 100 M en 2006 en recherche partenariale), L-Surf Services (partenaires suédois, allemands et suisses) Une démarche de développement durable Conformément au Contrat d objectifs le liant avec son autorité de tutelle, l INERIS a engagé une démarche de développement durable qui repose sur une recherche d économies et de pratiques éthiques : un accord d entreprise en faveur du travail des handicapés a par exemple été signé en septembre 2007 et un audit énergétique a été réalisé afin de veiller à une utilisation optimale des énergies.