SÉLECTION D'UN SITE DE PROXIMITÉ TRAFIC AU SEIN DE LA ZONE URBAINE RÉGIONALE

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1 SÉLECTION D'UN SITE DE PROXIMITÉ TRAFIC AU SEIN DE LA ZONE URBAINE RÉGIONALE Bilan des campagnes de mesures effectuées du 2 avril 2012 au 15 avril 2013 Rapport n 83 Mars 2015

2 Présentation d'atmosf'air BOURGOGNE : ATMOSF'air BOURGOGNE est l'association agréée par le Ministère de l Écologie, du Développement Durable et de l Énergie (décret du 6 mai 1998) pour la surveillance de la qualité de l'air en BOURGOGNE. Elle a pour principales missions de : Traduire sur le territoire bourguignon la stratégie de surveillance de la qualité de l air de l État français. Cela consiste en grande partie à produire des données (mesures, données d'émissions et de modélisation) qui répondent aux attentes qualitatives et quantitatives de l Union Européenne. Soutenir les acteurs locaux pour atteindre le respect des normes en vigueur. En cas de pic de pollution, diffuser l'information et les recommandations sanitaires, selon les modalités prévues par la délégation préfectorale. Informer de façon continue la population sur la qualité de l'air constatée et prévisible. Sensibiliser la population et les décideurs aux enjeux sanitaires liés à la qualité de l'air. Réaliser des études prospectives dans le domaine de l'air (nouveaux polluants, nouvelles sources, nouvelles expositions...). Prévoir la pollution à court terme, réaliser des diagnostics et des prospectives pour aider à la décision à court, moyen et long terme. Conditions de diffusion du rapport : La diffusion ou la réutilisation des données est libre dans les conditions cidessous : Les données contenues dans ce document restent la propriété d'atmosf'air BOURGOGNE. Toute utilisation partielle ou totale doit faire référence à ATMOSF air BOURGOGNE et au numéro du rapport, Le rapport ne sera pas forcément rediffusé en cas de modification ultérieure. En cas de remarques ou questions, prenez contact avec ATMOSF'air BOURGOGNE, Sur demande, ATMOSF air BOURGOGNE met à disposition les caractéristiques techniques des mesures et les méthodes d exploitation des données. Intervenants de l'étude : Référents techniques : Julien PLION, JeanMarc SARRAZIN, Laurent PETIT et David THOMAS Référent étude : Sandrine MONTEIRO Rédaction du rapport : Shirley SALOMON Vérification du rapport : Sandrine MONTEIRO Tiers examen du rapport : Sandrine MONTEIRO Approbation finale : 11/03/2015 2/25

3 Sommaire 1. PREAMBULE CADRE ET OBJECTIF METHODES...6 A Polluants mesurés...6 B Moyens de mesures...6 C Sites et périodes de mesures EXPLOITATION DES RESULTATS...10 A Les oxydes d'azote (NOx)...10 B Les particules (PM2,5) CONCLUSION ANNEXES...19 A Annexe B Annexe C Annexe D Annexe 4 : Comparaison Allobroges et Transvaal /25

4 1 PREAMBULE ATMOSF air BOURGOGNE réalise la surveillance de la qualité de l air par la mesure en continue de la pollution atmosphérique. Pour ce faire, un réseau de stations fixes est disposé sur l'ensemble de la région (illustration 1). Ces sites de surveillance sont implantés dans des contextes différents (proximité trafic, milieu urbain ou périurbain et rural). Selon les cas, ils représentent des environnements plus ou moins exposés aux émissions du trafic, du chauffage ou encore à la pollution de fond. Selon la réglementation européenne, la Bourgogne est divisée en deux zones administratives de surveillance : Une zone dite «Urbaine Régionale» (ZUR) qui englobe les unités urbaines de Dijon, Chalonsur Saône et Nevers. Une zone dite «Régionale» (ZR) qui concerne le reste de la région. Zone Régionale Zone Urbaine Régionale Station urbaine Station rurale Station périurbaine Station trafic Illustration 1 : carte des stations ATMOSF'air 2012 En 2011, afin de répondre aux exigences réglementaires, un nouveau site de mesures de proximité trafic au sein de la ZR a été sélectionné à NuitsSaintGeorges (Rapport AB81). En 2012, des recherches ont été menées au niveau de la ZUR afin d'implanter une nouvelle station de proximité trafic. Quatre sites de mesures ont été sélectionnés sur le Grand Dijon en fonction du trafic, de la population exposée et des faisabilités techniques d'implantation durable : Boulevard Chèvre Morte, au niveau du réservoir Marmuzot, Boulevard Mansart, au niveau de l'école élémentaire Mansart, Boulevard des Allobroges, au niveau du magasin Picard, Rue du Transvaal, au niveau du centre des sapeurs pompiers. Ce rapport présente les résultats des mesures et justifie la sélection du nouveau site de proximité trafic. ATMOSF air BOURGOGNE remercie les partenaires qui ont contribué à la réalisation de cette étude. 4/25

5 2 CADRE ET OBJECTIF Un nouveau schéma de circulation a été instauré à Dijon avec la mise en place du tramway. Le Boulevard de la Trémouille, axe de circulation initialement à trois voies, s'est transformé en une voie de passage du tram couplée à une voie en sens unique pour le trafic automobile (illustration 2). Illustration 2 : Boulevard Trémouille et station ATMOSF'air en 2008 (gauche) et 2012 (droite) Ces transformations modifient le contexte de mesures de la stations Trémouille, qui n'est plus représentative de l'exposition en proximité de la circulation automobile. C'est pourquoi, ATMOSF air BOURGOGNE a mené une recherche pour implanter une nouvelle station de proximité trafic à Dijon. Cette démarche s'inscrit dans le cadre des orientations proposées dans le Programme de Surveillance de la Qualité de l'air en Bourgogne. 5/25

6 3 METHODES A Polluants mesurés Les polluants étudiés correspondent aux principales émissions du transport routier : B Les oxydes d'azote (NOx). Ils sont issus de l oxydation de l azote de l air à température élevée. Le dioxyde d azote (NO2) est irritant pour les voies respiratoires, augmente la fréquence et la gravité des crises d asthme, favorise les infections pulmonaires chez l enfant. Les particules fines (PM2,5). Elles correspondent à la fraction de particules dont le diamètre est inférieur à 2,5 µm. Elles sont libérées lors d'une combustion incomplète. Il s agit d un irritant respiratoire. Certaines particules ont également des propriétés mutagènes et cancérigènes. Moyens de mesures Deux remorques laboratoires, équipées d analyseurs et préleveurs d air, ont permi de réaliser ces mesures (annexe 1). Illustration 3 : Remorque Boulevard Chevre Morte D un point de vue technique, les teneurs en polluants sont déterminées à partir de méthodes référencées. Les concentrations en oxydes d'azote sont déterminées par chimiluminescence (annexe 2). Pour les particules en suspension PM2,5, le préleveur réalise un comptage par absorption d'un rayonnement bêta (annexe 3). 6/25

7 C Sites et périodes de mesures La sélection des sites s'appuie sur les données des comptages routier (illustration 4) couplées à l'étude de l'exposition des populations. Elle est également dépendante des conditions d'implantation des stations (guide ADEME) et des faisabilités techniques (alimentation électrique, conditions administratives, sécurité...). Dans ce cadre, quatre sites ont été sélectionnés à Dijon : Boulevard Chèvre Morte, au niveau du réservoir Marmuzot, Boulevard Mansart, au niveau de l'école élémentaire Mansart, Boulevard des Allobroges, au niveau du magasin Picard, Rue du Transvaal, au niveau du centre des sapeurs pompiers. Les remorques ont été implantées à proximité des voies (points de prélèvements à moins de 10 mètres du bord de la route). Allobroges Chèvre Morte Transvaal Mansart Illustration 4 : Carte des comptages routiers sur Dijon Source : ATMOSF'air BOURGOGNE 7/25

8 Illustration 5 : Sites de mesures, Google Earth La première remorque a été installée au niveau du Boulevard Chèvre Morte (47 19'44.90"N, 5 0'47.27"E). Cet axe périphérique du centre de Dijon est constitué de deux fois deux voies. Les mesures ont commencé le 2 avril 2012 et ont été maintenues durant toute l'année La remorque a été désinstallée le 10 janvier La seconde remorque a été installée Boulevard Mansart, devant l'école élémentaire Mansart (47 18'35.04"N, 5 3'33.26"E). Cet axe est de type deux fois deux voies. Les mesures ont eu lieu en période estivale du 25 mai au 15 juillet /25

9 Après les mesures réalisées à Mansart, la remorque a été installée Boulevard des Allobroges, devant le magasin PICARD (47 20'13.99"N, 5 2'2.35"E). Les mesures ont eu lieu du 20 août au 29 octobre Ce site est exposé au trafic de la deux fois deux voies qui contourne le centre de Dijon. Des mesures complémentaires ont été mises en place du 22 janvier 2013 au 15 avril Le quatrième site évalué est situé rue du Transvaal, au niveau de la caserne des pompiers (47 18'55.63"N, 5 2'22.58"E). Les mesures ont débuté le 10 novembre Cette rue est caractérisée par une circulation sur deux fois une voie. Les phases de mesures par site sont représentées dans le tableau cidessous. On distingue 4 périodes pour lesquelles les prélèvements ont lieu sur deux sites en même temps. Ce sont ces périodes qui ont permis la sélection du site la plus intéressant. Année 2012 Mois Chèvre Morte Mansart Allobroges Transvaal Illustration 6 : Tableau des périodes de mesures 9/25

10 4 EXPLOITATION DES RESULTATS A Les oxydes d'azote (NOx) Les oxydes d azote sont des polluants gazeux réactifs, dont les niveaux varient selon les apports (émissions) et le brassage de l'atmosphère. En hiver, les émissions sont accrues et les conditions météorologiques sont moins favorables à la dispersion des polluants. Les concentrations sont à cette période globalement plus importantes. Au printemps et en été, les réactions photochimiques consomment une partie des émissions. Des variations du cycle hebdomadaire sont observé et correspondent à une baisse des concentrations les dimanches et jours fériés, liée à la baisse des activités. Concentrations moyennes journalières : Illustration 7 : 10/25

11 Illustration 8 : Les quatre sites suivent l'évolution annuelle présentée précédemment. C'est en période hivernale que les pics de concentration sont les plus élevées. Considérant l'évolution des teneurs, l'exploitation des données est réalisée ciaprès par comparaison, sur des périodes de mesures identiques. 11/25

12 Concentrations moyennes : Les tableaux cidessous présentent les concentrations moyennes des quatre sites en évaluation sur des périodes semblables. Illustration 9 : Tableau des concentrations moyennes en NO 2 Concentration en NO2 (µg/m3) Période 1 15/07/2012) (du 25/05/2012 au Période 2 29/10/2012) (du 20/08/2012 au Période 3 10/01/2013) (du 10/11/2012 au Période 4 15/04/2013) (du 22/01/2013 au Chèvre Morte Mansart Allobroges Transvaal 15,1 19,7 25,6 31,2 31,0 40,1 34,7 45,7 Cette comparaison montre que : Chèvre Morte est inférieur à tous les autres sites ( 23 % par rapport à Transvaal et Mansart, 18 % par rapport à Allobroges). Il correspond au site le moins impacté par la pollution en NO2. Transvaal enregistre la concentration la plus élevée (supérieure de 32 % par rapport à Allobroges en période 4). Illustration 10 : Tableau des concentrations moyennes en NO Concentration en NO (µg/m3) Période 1 15/07/2012) (du 25/05/2012 au Période 2 29/10/2012) (du 20/08/2012 au Période 3 10/01/2013) (du 10/11/2012 au Période 4 15/04/2013) (du 22/01/2013 au Chèvre Morte Mansart Allobroges Transvaal 8,1 9,2 16,1 24,2 25,2 33,1 25,0 32,8 La comparaison des concentrations en monoxyde d'azote montre que : Chèvre Morte est inférieur à tous les autres sites (12 % par rapport à Mansart, 23 % par rapport à Transvaal et 33 % par rapport à Allobroges). Transvaal enregistre la concentration moyenne la plus élevée (supérieure de 31 % par rapport à Allobroges en période 4). 12/25

13 Ratio des concentrations en monoxyde et dioxyde d'azote : Le monoxyde d azote (NO) a une durée de vie courte dans l atmosphère et se transforme en dioxyde d azote (NO2). En conséquence, plus la source d'émission (trafic) impacte la mesure, plus les teneurs en NO sont élevées. Le calcul du ratio des concentrations de NO sur NO2 permet de comparer cet équilibre chimique pour les différents sites. Illustration 11 : Tableau du ratio NO / NO2 Ratio NO / NO2 Chèvre Morte ~ 1,01 Mansart ~ 0,71 Allobroges ~ 1,15 Transvaal ~ 1,19 Les ratio NO / NO2 sont les plus élevés à Allobroges et Transvaal, où l'impact des émissions trafic est le plus marquée. Concentrations horaires maximales : Les concentrations horaires maximales des sites en évaluation sont présentées dans le tableau cidessous. A titre indicatif, la valeur limite pour le dioxyde d'azote est de 200 µg/m³ (en moyenne horaire), à ne pas dépasser plus de 18 fois dans l'année. Illustration 12 : Maxima horaires des sites en évaluation Maxima horaire (µg/m3) et date NO2 NO Chèvre Morte Mesures du 2/04/2012 au 10/01/ le 09/11/ : le 13/12/2012 à 11:00 Mansart Mesures du 25/05/2012 au 15/07/ le 06/06/2012 à 07:00 58 le 06/07/2012 à 07:00 Allobroges (1) Mesures du 20/08/2012 au 29/10/ le 19/10/2012 à 18: le 5/10/2012 à 7:00 Allobroges (2) Mesures du 22/01/2013 au 15/04/ le 07/03/2013 à 19: le15/02/2013 à 09:00 Transvaal Mesures du 10/11/2012 au 15/04/ le 05/03/2013 à 08: le 05/03/2013 à 08:00 La valeur limite en dioxyde d'azote n'a pas été dépassée lors des évaluations. 13/25

14 Profils journaliers : Les moyennes horaires, relevées chaque jour à la même heure, sont compilées afin d'obtenir une journée type. Ces profils journaliers permettent de comparer les caractéristiques de chaque site. Illustration 13 : Profils moyens journaliers en oxydes d'azote Profils journaliers NO Profils journaliers NO2 Période 1 (du 25/05/2012 au 15/07/2012) Période 2 (du 20/08/2012 au 29/10/2012) Période 3 (du 10/11/2012 au 10/01/2013) Période 4 (du 22/01/2013 au 15/04/2013) 14/25

15 Les hausses des concentrations du matin et fin d'aprèsmidi sont dues aux trajets pendulaires (allés et retours domicile travail). Elles sont plus ou moins marquées selon les fluctuations du trafic et selon les conditions météorologiques. Les concentrations les plus fortes ont été relevées lors de la dernière période de comparaison (Allobroges et Transvaal) avec des moyennes supérieures à Transvaal, surtout en NO le matin. B Les particules (PM2,5) Concentrations moyennes journalières : L évolution journalière des concentrations en particules fines PM2,5 est représentée sur le graphe suivant : Illustration 14 : Les concentrations en particules PM2,5 suivent également une évolution annuelle, liée aux variations des émissions et des conditions de dispersion des polluants. Comme pour les oxydes d'azote, les teneurs moyennes en particules PM2,5 sont à considérer selon les périodes de mesures. 15/25

16 Concentrations moyennes durant les périodes de mesurage : Illustration 15 : Tableau des concentrations moyennes en PM2,5 Concentration en PM2,5 (µg/m3) Période 1 15/07/2012) (du 25/05/2012 au Période 2 29/10/2012) (du 20/08/2012 au Période 3 10/01/2013) (du 10/11/2012 au Période 4 15/04/2013) (du 22/01/2013 au Chèvre Morte Mansart Allobroges Transvaal 7,8 7,5 9,1 9,7 12,6 13,6 26,3 23,7 Cette comparaison montre que : Mansart enregistre les concentrations les plus faibles, avec une moyenne inférieure à Chèvre Morte. Chèvre Morte présente une moyenne inférieure à Allobroges et Transvaal ( respectivement de 6 % et 7 %). Transvaal et Allobroges correspondent aux sites les plus chargés en PM2,5. Allobroges, sur la période 4, enregistre une concentration supérieure de 10 % par rapport à Transvaal. Concentrations horaires maximales : Illustration 16 : Maxima horaires en PM2,5 des sites en évaluation Maxima horaire (µg/m3) et date PM2,5 Chèvre Morte Mesures du 2/04/2012 au 10/01/ le 23/11/ :00 Mansart Mesures du 25/05/2012 au 15/07/ le 29/06/2012 à 18:00 Allobroges (1) Mesures du 20/08/2012 au 29/10/ le 17/09/2012 à 15:00 Allobroges (2) Mesures du 22/01/2013 au 15/04/ le 28/02/2013 à 22:00 Transvaal Mesures du 10/11/2012 au 15/04/ le 31/03/2013 à 06:00 16/25

17 Profils journaliers : Illustration 17 : Profils moyens journaliers en particules PM2,5 Période 1 (du 25/05/2012 au 1/07/2012) Période 2 (du 20/08/2012 au 29/10/2012) Le profil journalier de la station Chèvre Morte est particulier pour cette période. Il montre une hausse des teneurs en milieu de journée et une baisse au fur et à mesure de l'après midi. Les niveaux sont faibles la nuit. Ce site, situé en hauteur, pourrait être sous l'influence de vents d'ouest, dissipant les émissions du Boulevard. Le site Mansart indique un profil plus stable. Implanté au cœur de la ville, il connaît un niveau nocturne plus élevé, probablement lié aux émissions de fond urbain. Sur cette période, les profils entre les sites Chèvre Morte et Allobroges sont proches. En période nocturne, les teneurs sont plus faibles à Chèvre Morte. L'augmentation des concentrations est visible à partir de 8h pour les deux sites. Un pic est également observé le soir à Allobroges mais pas à Chèvre Morte. Les niveaux sont plus importants pour les deux sites durant la nuit. Ces concentrations peuvent s'expliquer en partie par des émissions accrues liées au chauffage et par des conditions stables la nuit qui limitent la dispersion des particules. Période 3 (du 10/11/2012 au 10/01/2013) Période 4 (du 22/01/2013 au 15/04/2013) En cette période, les concentrations sont les plus importantes. Allobroges semble être plus impacté avec un décalage quasi constant d'environ 3 µg/m3 par rapport à Transvaal. En début d'après midi, les teneurs diminuent plus tôt à Allobroges (boulevard) tandis que Transvaal (centre ville) peut connaître un trafic plus soutenu. 17/25

18 5 CONCLUSION ATMOSF'air a mené en 2012 des campagnes de mesures exploratoires en proximité trafic sur le Grand Dijon. Pour les quatre sites évalués, il ressort que : Chèvre Morte enregistre les concentrations les moins importantes. Ce point est probablement plus ventilé de part le relief, ce qui dissipe les émissions au niveau du Boulevard. Mansart correspond au site exposé au trafic le plus faible. Il enregistre des teneurs modérées en particules et en monoxyde d'azote. Allobroges et Transvaal se distinguent avec les concentrations les plus fortes. Les niveaux en oxydes d'azote sont plus importants à Transvaal alors que pour les PM2,5, c'est Allobroges qui enregistre les concentrations les plus fortes. L'étude statistique (annexe 4) montre que les concentrations en particules PM2,5 suivent une tendance générale au sein de l'agglomération, tandis que les oxydes d'azote sont d'avantage liés aux émissions de proximité. La station consolidée pour poursuivre les mesures de manière continue est Transvaal. En effet, ce site présente : les concentrations les plus élevées en oxydes d'azote, un profil moyen journalier et un ratio NO / NO 2 caractéristique d'une proximité d'émissions du trafic routier, les particules y sont moins nombreux en 2012, toutefois l'ouverture de la LiNo laisse présager une baisse du trafic, notamment du trafic des poids lourds, le plus polluant sur le site Allobroges. Dans le cadre d'une station pérenne, le site Transvaal est le moins susceptible d'évoluer dans les années à venir. 18/25

19 6 ANNEXES A Annexe 1 19/25

20 B Annexe 2 20/25

21 C Annexe 3 21/25

22 D Annexe 4 : Comparaison Allobroges et Transvaal Description des sites Allobroges et Transvaal Allobroges Circulation automobile Transvaal Type de voies : 2 voies à double sens Type de voies : 1 voie à double sens TMJA : ~ véhicules par jours (année TMJA :~ véhicules par jours (année 2008) 2008) Représentativité Longueur de la voie évaluée : 1000 m Longueur de la voie évaluée : 600 m du site de Population estimée dans un rayon de 150m Population estimée dans un rayon de 150m mesure autour de la voie : 3300 habitants autour de la voie : 2900 habitants Type de bâti Quartier résidentiel type lotissement avec maisons individuelles et petits immeubles. A proximité : centre commercial, station service Quartier résidentiel type centre ville avec petits immeubles. A proximité : Groupe scolaire Saint Joseph La Salle Image du site (google maps) Photo de la voie (google maps) 22/25

23 Étude statistique Allobroges et Transvaal Une étude statistique (boîtes à moustache et courbes de corrélation) est réalisée à partir des données horaires de la période 4 (environ 2000 heures de mesures). Boîtes à moustaches Sont représentées cidessous les boîtes à moustaches, appelées aussi diagrammes en boîte ou box plot. C'est un moyen de visualiser les profils des séries statistiques. Elles résument les caractéristiques des données en affichant les valeurs extrêmes (minimum et maximum), la valeur médiane (valeur qui sépare la série statistique en deux groupes de même effectif), et les quartiles 1 et 3 (qui séparent la série à ¼ et ¾ de l'effectif). Cette représentation permet d'analyser la distribution des concentrations relevées au niveau des deux stations. Illustration 20 : Boîtes à moustaches Maximum Quartile 3 Médiane Quartile 1 Minimum Les valeurs maximales sont dispersées par rapport aux valeurs médianes. Cela montre que les concentrations fortes sont rares mais peuvent être nettement audessus des valeurs du milieu de l'effectif. 23/25

24 Représentation des tendances Pour chaque heure, une valeur de concentration a été enregistrée à Allobroges et à Transvaal. Un point des graphiques cidessous, représente la valeur relevée à Allobroges pour l'axe des x, et celle de Transvaal avec l'axe y. Ainsi, pour chaque heure de mesure, un point est placé sur le graphe en tenant compte des niveaux à Allobroges (en abscisse) et à Transvaal (en ordonnées). Illustration 21 : Corrélations entre les concentrations Pour les oxydes d'azote, les concentrations ne sont pas significativement liées (R 2<<1). Les concentrations sont indépendantes d'un site à l'autre. Elles sont essentiellement liées au contexte de proximité (émissions du trafic). Pour les PM2,5, le nuage de point obtenu est globalement linéaire. Les données horaires sont proches de la droite de régression (coefficient de corrélation R 2 = 0,9) ce qui montre un lien entre les concentrations. Les teneurs en PM2,5 des deux sites suivent les mêmes tendances en fonction de phénomènes plus globaux. L'équation de la courbe indique que les niveaux de Transvaal sont environ inférieurs de 10 % aux mesures du site Allobroges. 24/25

25 ATMOSF'air BOURGOGNE remercie l'ensemble des acteurs ayant contribué à la réalisation de cette étude 25/25