Paolo Laj Physicien CNAP. Laboratoire de Glaciologie et Géophysique de l Environnement. Grenoble

Transcription

1 Paolo Laj Physicien CNAP Laboratoire de Glaciologie et Géophysique de l Environnement Grenoble

2 2h 1h Quelques généralités sur la structure et la composition de l atmosphère Polluant, Santé et Qualité de l Air: identification et normes La mesure de la pollution atmosphérique. Les acteurs (AASQA) et la métrologie La pollution en France et le cas spécifique de Grenoble Pollution de l Air, pollution trans-frontière et Climat Vers une atmosphère «durable» Discussion sur la transmission des informations vers les enfants

3

4

5 Pression Atmosphérique P(z) = P(0) exp (- kdz) k= 1/8.5 km -1 La pression diminue d un facteur 2.78 tous les 8.5 km Quelle fraction dans la Troposphère?

6 ! Alt. Alt. Troposphère libre 1,5 km 10 ène m Couche de mélange Température 0 6 h La nuit inversion de température due au refroidissement du sol Le jour, réchauffement du sol : Convection verticale

7 " Temps de mélange verticaux Temps de mélange horizontaux

8 ! Composition moyenne de l Atmosphère (0 100 km env.) Gaz ppmv* ppmw* masse (10 20 g) Azote 780, , Oxygène 209, , Argon 9,300 12, Carbon dioxyde Néon Hélium Méthane Krypton Oxide nitreux Hydrogène Ozone** Xenon Vapeur d eau ** Etc *ppm = parts per million. **Variable avec l altitude. Gaz majeurs Gaz traces

9 # Microgramme par m 3 (µg.m -3 ) : Unité peu utilisée pour les gaz 1 ppmv = 40.9 x MM gaz µg/m 3 (1 Atm, 25 C) 1 ppbv = x MM gaz µg/m 3 1 pptv = ( ) x MM gaz µg/m 3 Plus courante pour la matière particulaire

10 Qu est-ce qu un polluant? WIKIPEDIA : Le polluant a pour définition la plus souvent retenue [1] : un altéragène biologique, physique ou chimique, qui au delà d'un certain seuil, et parfois dans certaines conditions (potentialisation), développe des impacts négatifs sur tout ou partie d'un écosystème ou de l'environnement en général. Ceci revient à définir, le polluant comme un contaminant d'un ou plusieurs compartiments des écosystèmes (air, eau, sol) et/ou d'un organisme (qui peut être l'homme) ou ayant une incidence sur l'écosystème, au delà d'un seuil ou norme.

11 $!%

12 && Pollution photochimique : O 3, NOx, SO2, CO, Polluants particulaires PM10 Métaux Lourds Polluants Organiques Persistants Benzène, Toluène, Xylène (BTX)

13 ' '

14 le SO2 se transforme en acide sulfurique, avec effet pulmonaire, notamment bronchique. les particules fines ; elles se fixent plus ou moins profondément sur l'appareil respiratoire interne. Leur toxicité est à long terme et dépend : de leur taille, de leur forme et de leur composition chimique. (hydrocarbures polycycliques absorbés, silice, métaux lourds toxiques, etc.). Les effets directs apparaissent essentiellement à long terme le polluant primaire NO se fixe sur l'hémoglobine avec effet mutagène. Le NO2 qui entraîne une baisse des fonctions respiratoires et de la résistance aux infections, il favorise la synthèse de l'immunoglobuline E, un marqueur de l'allergie. l'ozone (O3) agit par irritation des muqueuses oculaires et pulmonaires et aggrave les symptômes allergiques. le CO se fixe sur l'hémoglobine à la place de l'oxygène, entraînant syncope, asphyxie et même décès. Annuellement en France, 2 à 300 personnes décèdent d'intoxication massive à l'oxyde de carbone, le plus souvent à leur domicile. les hydrocarbures et les composés organiques volatils (COV, précurseurs de l'ozone), ont une toxicité variable. Le benzène et le formaldéhyde (formol) sont des cancérigènes reconnus.

15 & (')*'+,-+. ('/$$$$0$!" # $$% ##&$ ##&%'(# # % %#&'## ' 0-'- (' )*+), #&- " '# &.!/+/$ 0112" $#&#& " '# 7'88++#9:6& # $ ' 9 #' #$# #&&&.

16 d p > 10 µm 1 < d p <10 µm d p < 1 µm

17 & Mois de vie perdus par exposition aux PM2.5 en Europe

18 Seoul, Korea, April 10, 2006 Hanyang Univ. IEIM

19 Dust in Seoul, Korea April 8, 2006 PM10 level reached 2,070 ug/m 3. Hanyang Univ. IEIM

20

21 2 3

22 (!;+ /3 &

23 Normes à l Emission (Moteurs)

24

25 Méthodologie de Calcul des émissions dans l Air E = A. F s, a, t a, t s, a E: émission relative à la substance «s» et à l activité «a» pendant un temps «t» A: quantité d activité relative à l activité «a» pendant le temps «t» F: facteur d émission relatif à la substance «s» et à l activité «a»

26 Méthodologie de Calcul des émissions dans l Air Exemple: le méthane émis par les ruminants F x n F = F F= quantité de CH4 émis par vache marron et par jour Q= quantité de CH4 émis par toutes les vaches marrons par jour F = quantité estimée de CH4 émis par vache noire et par jour 4- Fxn + F x n Q= quantité de CH4 émis par toutes les vaches par jour

27

28

29 "$ 45% Les sources d émission peuvent être classées en 2 grandes catégories Sources «primaires» Sources «secondaires»

30 "$ 45%

31 / &.$

32 HNO 33 CH 33 O 22 NO CH 33 O HCHO NO 2 hν CH 4 NO O2 CO,CO 2 hν O 33 hν H 2 O O( O( 11 D) D) OH HO 22 CH 3 O 2 CH CH 3 OOH 3 O3 HO 2 hν H 22 O H 22 O 22 Cloud droplet Le cycle de l hydrogène dans l atmosphère.

33

34 Particules Primaires 2 µm

35 Particules Secondaires

36

37 Loi sur l'air et l'utilisation Rationnelle de l'energie du 30 décembre 1996 (n ) Cette loi vise à rationaliser l'utilisation de l'énergie et à définir une politique publique intégrant l'air en matière de développement urbain. Elle reconnaît à chacun le droit de respirer un air qui ne nuise pas à sa santé. La loi rend obligatoire la surveillance de la qualité de l'air et de ses effets sur la santé, la définition d'objectifs de qualité et l'information au public. Elle est codifiée dans le code de l'environnement (articles L220-1 et suivants)

38 Valeurs guides Les valeurs guides ou " normes " sont de trois types : les objectifs de qualité, les seuils d'alerte et les valeurs limites résultant de l'annexe I du décret du 15 février 2002 modifiant le décret du 6 mai 1998 Au sens de la loi sur l'air et l'utilisation rationnelle de l'énergie, on entend par : - Objectifs de qualité, un niveau de concentration de substances polluantes dans l'atmosphère, fixé sur la base de connaissances scientifiques, dans le but d'éviter, de prévenir ou de réduire les effets nocifs de ces substances pour la santé humaine ou pour l'environnement, à atteindre dans une période donnée ; - Seuils d'alerte, un niveau de concentration de substances polluantes dans l'atmosphère au-delà duquel une exposition de courte durée présente un risque pour la santé humaine ou de dégradation de l'environnement à partir duquel des mesures d'urgence doivent être prises ; - Valeurs limites, un niveau maximal de concentration de substances polluantes dans l'atmosphère, fixé sur la base des connaissances scientifiques, dans le but d'éviter, de prévenir ou de réduire les effets nocifs de ces substances pour la santé humaine ou pour l'environnement.

39 74 ( 89 (++-/:;< * ' = (+-+>+;< * = 6 89 (++--:(,+;< * 2 30=?6(+-+(++;< *.(@ = (+-+-:(++;< * 0=

40 4 ( $2-<-*-<-( (+;< * = 89A 89AA6(++>(/+;< *. (@ = :+;< *./+@= (+++(++/*-(/;< * 0= 89 (++-(>>)+;< * 2 30= (++/(>*/+;< * 0= B$2-<-+*-<*3 89$293 (+;< * = 89AA6(++>-*+;< *. /+@ =

41 C-+ 2& & (++->D;< * ' = (++/>+;< * = (+-+(+;< * = 89A (++-*/ )+;< * 0= (++/*/ /+;< * 0= (+-+)/+ ;< * 0=

42 L Indice ATMO L indice ATMO est un indicateur de la qualité de l'air qui repose sur les concentrations de 4 polluants (dioxyde d'azote, particules de type PM10, ozone, dioxyde de soufre) Très mauvais 9 Mauvais 8 Mauvais 7 Médiocre 6 Médiocre 5 Moyen 4 Bon 3 Bon 2 Très bon 1 Très bon Il est calculé à partir des données de sites urbains ou périurbains de fond afin d'être représentatif de la pollution de l'air sur l'ensemble d'une agglomération. Cet indice permet de disposer d'une information synthétique sur la pollution atmosphérique urbaine de fond, et il est calculé chaque jour dans toutes les agglomérations de plus de habitants.

43 Les Associations Agréées pour la Surveillance de la Qualité de l'air La surveillance de la qualité de l'air ambiant est assurée en France par des associations agrées, chargées pour le compte de l'etat et des pouvoirs publics, de la mise en oeuvre des moyens de surveillance sur le territoire. Les associations agrées pour la surveillance de la qualité de l'air (AASQA) sont regroupées au sein du dispositif ATMO. Elles exercent leur activités sur des zones géographiques pouvant s'étendre, selon les cas, de l'agglomération à la région. Les associations sont chargées, entre autre : - de mettre en oeuvre et de gérer le dispositif technique de mesure (gestion des stations de mesure et des autres moyens techniques de surveillance), - de collecter, de valider et de traiter des données issues des stations mises en place dans leur zone de compétence, - d'assurer une large diffusion des informations recueillies., - de transmettre aux autorités compétentes les informations relatives à la prévision et à la détection des dépassements des niveaux et seuils préalablement définis, - de transmettre leurs données à la banque nationale des données de la qualité de l'air (BDQA) gérée par l'ademe

44 E &

45 E

46 E

47 Dépassement des seuils de qualité de l Air en 2006

48 Le Plan Régional de la Qualité de l'air Le Plan Régional de la Qualité de l'air (PRQA) est prescrit par la loi sur l'air du 30 décembre 1996 et est précisé par le décret du 6 mai 1998 relatif à la surveillance de la qualité de l'air et de ses effets sur la santé et sur l'environnement, aux objectifs de qualité de l'air, aux seuils d'alerte et aux valeurs limites. Il consiste à définir des orientations permettant de prévenir ou de réduire la pollution atmosphérique pour atteindre les objectifs de qualité définis dans ce même plan. Les services de l'etat sont associés à son élaboration. Le plan régional pour la qualité de l'air s'appuie sur un inventaire des émissions et une évaluation de la qualité de l'air et de ses effets sur la santé publique et sur l'environnement. Ce plan est évalué et éventuellement révisé tous les cinq ans pour tenir compte de l'évolution des connaissances et de la situation suite aux actions concrètes qu'il aura suscitées.

49 Plan de Protection de l Atmosphere (PPA) à Grenoble

50 Plan de Protection de l Atmosphere (PPA) à Grenoble

51 Pollution de l Air à Grenoble 2008 Organic matter (µg.m -3 ) 1 Très bon 0 2 Très bon % 50 3 Bon 112 Biomass burning 4 Bon 136 Vehicular emissions 5 Moyen 60 Vegetative detritus 6 Médiocre % Natural Gas Combustion 40 7 Médiocre 11 8 Mauvais 5 Other 9 Mauvais 0 5 1% 10 Très mauvais /13/09 01/17/09 01/21/09 01/25/09 01/29/09

52 Pollution de l Air à Grenoble

53 ' &!!

54 La Pollution Trans-frontières

55 La Pollution Trans-frontière! " # $ % & % & ' ( ) * + # % '

56 ,!-

57 Les engagements Internationaux : le protocole de Genève

58 Mesure réglementaire des PM < # +#$#*<+,

59 Caen 50 Caen FDMS Cherbourg 50 Cherbourg FDMS /3 17/3 20/3 23/3 26/3 29/3 1/4 4/4 7/4 10/4 13/4 16/4 19/4!!"

60 Ice Core and Modern CO 2 Record Ice core record: Etheridge et al., 1996, JGR

61 CO 2 Latitude Gradient

62

63 ! " #$ Mean Temperature o C Daily Minimum Daily Maximum $ %&' &'( %& %& & (

64 ' )' * +, -' ""$%./

65 Nombre de jours de dépassement des limites de concentration d ozone Eté 2002 Eté morts en Europe

66 ! Source:JRC-IES

67 FG

68 0 0* * "- /

69 0 0* * "- /

70 0 0* * "- /

71 1 "2 * " 3

72 1 ) ' 6* 6 # 7358$ $ 59 1 "": "

73 6 " % " "( (( ' # 2 &. / 0 * 1 2! 2

74 1 2!

75 H &$&