CAMPAGNE DE MESURES PAR ECHANTILLONNAGE PASSIF

Transcription

1

2 CAMPAGNE DE MESURES PAR ECHANTILLONNAGE PASSIF SUR LA GARE DE PEAGE DE BIRIATOU (64) Du 18/05/04 au 02/06/04 RAPPORT D ETUDES Rédaction Vérification Approbation Laurent CHAIX Responsable du Service Etudes Florence CAMPAGNE, Ingénieur d Etudes Frédéric DUPOND, Responsable qualité Date 04/10/04 Référence Rapport n ET/TP/04/01 Nombres de pages 23

3 SOMMAIRE Glossaire 2 Introduction 3 I) Les oxydes d azote (NO et NO 2 ) et le benzène (C 6 H 6 ) 4 1) Les sources 4 2) Effets sur la santé 5 3) Réglementation 6 4) Saisonnalité 6 II) les tubes échantillonneurs passifs 7 1) Choix de la technique de mesure 7 2) Principe général de l échantillonnage passif 7 3) Les tubes à diffusion Radiello : mesure de BTX 8 4) Les tubes à diffusion ATMOPC : mesure de NO2 10 III) Zone d étude 11 IV) Organisation de la campagne de mesures 11 1) Choix des sites 11 2) Repérage de sites sur terrain 13 3) Organisation des sorties terrain 13 V) Les résultats 13 1) Données météorologiques 13 2) Répétabilité et validité des mesures par échantillonnage passif 14 3) Exploitation 15 4) Etude du ratio NO2/BTX 19 5) Comparaison avec des stations de typologies similaires 21 VI) Comparaison à la réglementation en vigueur 21 Conclusion 23 Annexe 24

4 GLOSSAIRE ASF : Autoroutes du Sud de la France. BTX : benzène, toluène,xylène. CITEPA : Centre Interprofessionnel Technique d Etudes de la Pollution Atmosphérique. COV : les Composés Organiques Volatils (auxquels appartient le benzène), regroupe une multitude de substance : des hydrocarbures, des composés organiques et des solvants. Leurs effets sont très divers : ils vont de la simple gêne olfactive à une irritation, voire une diminution de la capacité respiratoire, jusqu à des effets mutagènes et cancérigènes (le benzène est classé comme cancérigène). C 6 H 6 : formule chimique du benzène. Exposition aigüe : exposition de courte durée. Exposition chronique : exposition persistante, continue ou discontinue, se produisant sur une longue période (comprise entre plusieurs années et la vie entière). HAM : hydrocarbure aromatique monocyclique. Immissions : le terme immission est employé pour caractériser la concentration résultante dans l air ambiant. NO 2 : formule chimique du dioxyde d azote. Objectif de qualité (ou valeur guide) : valeur de prévention, à long terme, objectif à atteindre ou référence spécifique en zone déterminée par les états membres de l Union Européenne (UE). OMS : Organisation Mondiale de la Santé. Polluant primaire : composé chimique rejeté dans l atmosphère directement par la source de pollution. Stations de fond : stations permettant d estimer la pollution de fond en milieu urbain et de connaître les taux d exposition chronique auxquels est soumise la population. Elles ne doivent pas être exposées directement à une source de pollution. Stations de proximité automobile : stations implantées à moins de 10 mètres d une route à grand trafic routier, dont la densité de circulation doit être si possible supérieure à véhicules par jour. Elles permettent de connaître les teneurs maximales en certains polluants auxquelles la population peut être exposée ponctuellement (piétons). Stations de proximité industrielle : l objectif de ces stations est de fournir des informations sur les concentrations représentatives du niveau de pollution induit par des phénomènes de panache ou d accumulation issu de source industrielle. µg/m 3 : l unité de mesure est le microgramme par mètre cube d air (1µg = 0,000001g). Valeur limite : valeur à ne pas dépasser sur l ensemble du territoire des états membres de l Union Européenne (UE).

5 INTRODUCTION Cette étude a été réalisée par AIRAQ sur une commande de ASF (Autoroute du Sud de la France). Elle a pour objectif de fournir des données permettant une description de l état initial de la pollution atmosphérique sur le site de la gare de péage de Biriatou. Ainsi une vingtaine de points de mesure a été selectionnée pour permettre le suivi du dioxyde d azote et du Benzène à l aide des tubes à diffusion passive. Ce choix a permis à AIRAQ d avoir un aperçu du comportement et de la répartition de ces polluants. La campagne de mesures s est déroulée sur une période de 15 jours, du 18 mai 2004 au 02 juin Une analyse des résultats est présentée en deuxième partie du présent rapport. Cette exploitation des mesures permet de réaliser une première approche du comportement et de l origine des polluants étudiés. Les résultats obtenus par AIRAQ seront ensuite incorporés à une étude plus globale comprenant, notamment, une modélisation de la zone d étude. Ce rapport sera inclu dans une étude plus complète, dédiée à l impact des structures routières de type gare de péage sur la qualité de l air. 4

6 I) Les oxydes d azote (NO et NO2) et le benzène (C6H6) 1) Les sources a) Le benzène Le benzène (C 6 H 6 ) est un hydrocarbure aromatique monocyclique (HAM) appartenant à la famille des Composés Organiques Volatils. Il se trouve naturellement dans le pétrole brut et les produits extraits du gaz naturel. Il est obtenu habituellement par distillation de ces produits. Les emplois du benzène sont multiples : dans l industrie chimique, il sert de matière première de synthèse organique pour la fabrication de nombreux produits d importance industrielle (plastiques, fibres synthétiques, solvants, pesticides, colles, peintures...). le benzène entre dans la composition des essences grâce à ses propriétés antidétonantes susceptibles d augmenter l indice d octane. Les dernières données accessibles concernant les émissions de benzène en France sont anciennes puisqu elles datent de Elles ont été estimées à environ tonnes par an, avec la distribution suivante (données CITEPA) : Sources Émissions de Benzène (%) Combustion 29,6 37,1 Raffinage du pétrole 0,21-0,23 Pétrochimie 0,20-0,22 Cokerie 0,61-0,68 Impressions offset 0,13-0,15 Distribution d'essence 0,67-0,75 Évaporation d'essence des réservoirs automobiles 8,0-8,9 Échappement des véhicules 48,5 54,3 Machines et véhicules hors route 4,3-4,8 Feux de forêts 0,15-0,17 Incinération des déchets agricoles 0,19-0,21 Tableau 1 : émissions nationales de benzène par secteur d activité Avec l échappement des véhicules et l évaporation d essence au niveau des réservoirs, le trafic automobile est à l origine de pratiquement 60 % du benzène total émis. Par ailleurs, une part importante ( 35 % ) des émissions est également imputable aux installations de combustion, notamment les installations de chauffage individuel. b) Les oxydes d azote Le NO 2 provient de l oxydation rapide du monoxyde d azote NO, lui-même formé lors d une combustion incomplète à haute température (>800 C) par la combinaison de l Oxygène et de l Azote de l air. Toute combustion génère donc du NO et du NO 2, c est pourquoi ils sont regroupés généralement sous le terme de NO x. Plus la température de combustion est élevée et plus la quantité de NO générée est importante. 5

7 Résidentiel/tertiaire 7% Agriculture/Sylviculture 15% Industrie manufacturière 13% Transport routier 50% Transformation Energie 10% Autres transports 5% Figure 1 : Emissions nationales de NOx par secteur d activité (2000) 2) Effets sur la santé a) Le benzène Les informations issues de la littérature ne laissent pas de doute quant à sa nature dangereuse. Selon l OMS, le benzène est une substance pour laquelle «il n existe pas de seuil de sécurité absolu en deçà duquel il n y aurait pas de risque». Les troubles engendrés par l inhalation du benzène dépendent de la concentration et de la durée d exposition mais aussi de la sensibilité des personnes. Les effets sont très variables et néfastes à n importe quel niveau d exposition : une exposition aiguë va entraîner des maux de tête, des états de somnolence et d ébriété, ainsi que des irritations (peau, muqueuses). Des altérations de la mémoire et des capacités psychiques peuvent survenir lors d expositions plus longues. une exposition chronique au benzène peut provoquer des cancers du sang. En effet, depuis 1987, le benzène est classé dans le groupe «cancérigène prouvé chez l homme» par le Centre International de Recherche sur le Cancer. b) Les oxydes d azote Le dioxyde d azote étant moins soluble que le monoxyde d azote, il pénètre plus facilement dans les voies respiratoires. En ce sens, le NO 2 est plus toxique que le NO. Comme pour le benzène, les effets du NO 2 sont très variables selon le niveau d exposition : une exposition chronique va augmenter le risque d apparition de maladies respiratoires. A faible concentration, les oxydes d azote peuvent provoquer une irritation des voies aériennes supérieures et des yeux. Des études ont montré que le NO 2 apparaissait comme l indicateur de pollution présentant l impact le plus élevé sur la maladie asthmatique des adultes en augmentant la fréquence et la gravité des crises. 6

8 une intoxication suraiguë peut engendrer la mort au bout de quelques instants par arrêt respiratoire. En effet, le NO 2 réagit avec l hémoglobine pour former un complexe stable : la méthémoglobine, empêchant ainsi, la fixation de l oxygène. 3) Réglementation a) Le benzène La Directive 2000/69/CE du Parlement européen et du Conseil du 16 novembre 2000 concernant les valeurs limites pour le benzène et le monoxyde de carbone dans l air ambiant, suivie du décret n du 15 février 2002, ont fixé deux valeurs limites : valeur limite en moyenne annuelle: 10 µg/m 3 (2001 à 2005), valeur limite en moyenne annuelle à l échéance 2010 : 5 µg/m 3. En France, le même décret fixe un objectif de qualité de 2 µg/m 3 par an. Cependant, cet objectif en terme de date n étant pas défini, nous comparerons nos résultats aux valeurs limites imposées par la directive européenne. b) Les oxydes d azote Le monoxyde d azote, considéré moins toxique que le dioxyde d azote, n est soumis à aucune réglementation. En France, le décret n du 15 février 2002 modifiant le décret d application de la loi sur l Air (n du 6 mai 1998) a fixé : pour objectif de qualité, une valeur de 40 µg/m 3 pour la moyenne annuelle, en pour valeur limite, 52 µg/m 3 pour la moyenne annuelle, en ) Saisonnalité Le benzène et le dioxyde d azote, comme tout indicateur lié au trafic automobile, connaissent un cycle saisonnier très marqué, avec des concentrations hivernales plus fortes qu en été, en raison notamment de conditions de stabilité de l atmosphère plus fortes. Par conséquent, les valeurs relevées sur la zone d étude de la gare de péage de Biriatou seront à extrapoler afin de les comparer à la valeur limite annuelle (10 µg/m 3 pour le benzène et 52 µg/m 3 pour le dioxyde d azote). II) Les tubes échantillonneurs passifs L objectif de cette campagne est de mesurer l impact du trafic routier, généré par l autoroute, et notamment la présence de la gare de péage, sur la qualité de l air. Deux catégories de polluants, caractéristiques de la pollution automobile, ont été choisies : le dioxyde d azote (NO 2 ) les BTX (Benzène, Toluène et Xylène) La technique d étude employée a été choisie afin de pouvoir répondre au mieux aux objectifs recherchés. Notre choix s est orienté vers la mise en place d une campagne de mesures par échantillonnage passif d une durée de 15 jours. Cette orientation est plus adaptée, car elle permet de caractériser la répartition spatiale des polluants mesurés sur l ensemble de la zone étudiée. 7

9 1) Choix de la technique de mesures La méthode d étude de la pollution atmosphérique utilisant l échantillonnage passif est complémentaire aux autres outils de surveillance employés par les AASQA (Association Agréée de la Surveillance de la Qualité de l Air). Alors que les stations fixes ou mobiles permettent de réaliser des mesures locales de la pollution (avec un suivi horaire précis), l utilisation des tubes passifs permet de réaliser des mesures sur des zones beaucoup plus vastes. Les zones d étude investigables par échantillonnage passif peuvent s étendre de quelques km 2 à la taille d une région. Cet avantage est rendu possible par un protocole de mesure plus simple et un coût de revient du tube (et des analyses) plus faible permettant la réalisation d un plus grand nombre de mesure sur un plus grand nombre de points. Cette technique permet donc de déterminer la concentration moyenne d un polluant dans l air ambiant sur une durée de temps déterminée (entre 2 et 3 semaines), pour une zone pouvant être vaste. Cette technique permet donc la réalisation d une cartographie de la pollution sur toute une zone. La qualité des mesures réalisées avec ces échantillonneurs a été éprouvée au cours d études précédentes. Les protocoles d utilisation et d analyse employés au cours de cette campagne ont respecté, au mieux, les normes et recommandations qui font habituellement réference à ce type de campagne. 2) Principe général de l échantillonnage passif Les tubes à diffusion passive reposent sur une méthode simple qui permet de détecter la concentration moyenne de certains polluants de l atmosphère. Cette méthode utilise le phénomène de transfert de matière appelé diffusion moléculaire. Cette diffusion se traduit par la migration du polluant d une zone de forte concentration (l atmosphère) vers une zone de captage de concentration initiale nulle (le tube passif). Les polluants sont captés par différents principes : adsorption (polymères, charbons actifs, ), chimisorption sur des matériaux imprégnés (filtres, absorbants, ). Les échantillons sont ensuite analysés par des laboratoires exterieurs, et la concentration moyenne de polluants est calculée pour la durée d exposition du tube et exprimée en microgrammes par mètre cube (µg/m 3 ). L échantillonnage passif ne permet en aucun cas d apprécier les fluctuations temporelles de sa concentration dans l air ambiant. Les mesures ont été réalisées avec deux types de tubes à échantillonnage passif. Les tubes à diffusion passive, permettant la mesure de BTX, sont fournis par l entreprise italienne Radiello (Padova). Les tubes passifs, servant à la mesure du NO 2, proviennent du réseau de mesure ATMO Poitou Charentes (La Rochelle). - Les capteurs de type Radiello utilisent le principe de la diffusion radiale pour lesquels le polluant échantillonné franchi une membrane solide. - Les capteurs fournis par ATMOPC utilisent le principe des tubes à diffusion de Palmes : pour lesquels le flux gazeux va être transporté par diffusion gazeuse dans une colonne d air. 3) Les tubes à diffusion Radiello : mesures des BTX Les tubes Radiello sont constitués par 2 tubes cylindriques concentriques : un tube externe en polyéthylène microporeux, appelé corps diffusif, au travers duquel diffusent les composés gazeux. Ce tube externe (diamètre = 16 mm, longueur =64 mm) fait office de filtre en arrêtant les poussières et autres impuretés. un tube interne («cartouche») réalisé avec un tamis cylindrique en acier inoxydable revêtu d un support imprégné (absorption), ou rempli d un adsorbant selon les caractéristiques du ou des composés à analyser. 8

10 Les tubes sont fournis avec une plaquette support munie d une pince, permettant de les fixer dans une boite de protection. Les cartouches sont livrées dans des tubes en verre et ne sont introduites dans le corps diffusif qu au moment de la pose du capteur. Schéma 1 : éléments d un tube échantillonneur passif photo 1 : tubes à diffusion avec la boîte de protection Shéma 2 : Schéma de coupe transversale de capteur Radiello et photographie du dispositif avec cartouche absorbante. Les principales caractéristiques des échantillonneurs BTX Radiello sont exposées ci-dessous. Caractéristiques Données Type de tube diffusion radiale Principe couche adsorbante en charbon graphité de surface spécifique de 210 m 2 /g Limite de détection 0,1 µg/m 3 pour 14 jours d exposition Tableau 2 : récapitulatif des caractéristiques des échantillonneurs BTX Radiello 9

11 4) Les tubes à diffusion ATMOPC : mesures du dioxyde d azote Les mesures de dioxyde d azote sont assurées par des tubes de Palmes fournis puis analysés par l AASQA de Poitou-Charentes, ATMO PC. Pour les tubes d Atmo PC (mesurant le NO 2 ), la diffusion s exerce le long d un tube contenant deux grilles en acier inoxydable positionnées à l extrémité supérieure et enduites d un produit absorbant : la triéthanolamine. En fin d échantillonnage, le dosage chimique du dioxyde d azote échantillonné sous forme de nitrites est réalisé par spectrophotométrie à 542 nm. Grille collectrice imprégnée de triéthanolamine Tube Schéma 3 : coupe d un tube de Palmes III) Zone d étude La zone d étude a été délimitée par une zone rectangulaire centrée sur la gare de péage de Biriatou (64). L échantillonnage a été mis en place afin de couvrir cette surface avec 17 sites (ou points) de mesure. Sur chaque site une mesure de NO 2 a été systématiquement effectuée (17 sites), et en fonction de l emplacement, une mesure de BTX (8 sites). L emplacement des sites de mesures répond à différents objectifs : placés aux abords des différentes voies de circulation et d accès à la gare de péage, ils permettent de mesurer l impact direct du trafic routier. placés à des distances plus ou moins grandes des voies, ils mesurent la dispersion des polluants. placés sur des points plus éloignés, ils permettent de mesurer les concentrations de fond (en l absence supposée de toute source polluante). Au total, 29 tubes (19 tubes de mesures de NO 2, 8 tubes de BTX, dont 4 doublets pour le calcul de l incertitude de la mesure et 2 blancs) ont été utilisés. Le choix des sites a fait l'objet d'un examen détaillé sur carte. Un quadrillage a été préalablement défini, afin de répartir de la façon la plus homogène possible les zones d emplacements. Le trafic estimé sur les voies et la topographie des lieux pour chaque maille ont ensuite permis de définir plus précisément l endroit où les tubes allaient être placés. Le choix de l emplacement exact des tubes, dans chaque cas, a fait l objet d'une réflexion sur le terrain. Les emplacements sur la gare de péage et dans les proches alentours ont également été choisis à l aide d une photographie aérienne, afin de repérer correctement les zones dégagées. Sur la photographie, ci-après, sont indiqués les emplacements des sites de mesures sans distinction des mesures NO 2 ou NO 2 /BTX. 10

12 IV) Organisation de la campagne de mesures 1) Choix des sites photo 2 : vue aérienne de la gare de péage de Biriatou Pour répondre aux exigences de la mesure, 17 emplacements de sites ont été définis. La position des sites de mesures est représentée sur la carte ci-dessous. Les emplacements sont indiqués par des ronds de couleurs aléatoires. 17 sites supportent des tubes NO 2, 8 impliquent à la fois une mesure NO 2 et une mesure BTX. Les tubes ont été installés sur des poteaux d éclairage public ou à défaut sur des piquets. Les positions des sites de mesures sont placées avec une numérotation aléatoire sur la carte ci-dessous : Figure 2 : position des tubes échantillonneurs passifs du dioxyde d azote et du Benzène. 11

13 2) Repérage des sites sur terrain Le repérage des sites présélectionnés a constitué la seconde étape dans l organisation de la campagne. C est une phase déterminante car elle conditionne la qualité des mesures. Il faut savoir en effet que le positionnement des tubes doit répondre à des critères stricts afin d optimiser l information contenue dans la mesure. Au final, 17 sites ont donc été repérés et géoréférencés. 3) Organisation des sorties terrains La campagne qui a été menée pour cette étude s est déroulée du 18 mai au 2 juin 2004, soit une période d exposition des tubes passifs de 15 jours. Les poses et les déposes des tubes ont eu lieu le matin. Aucune perte, de tubes n a été constatée, de même aucun échantillonneur n a été enregistré comme suspect. Rappelons qu un tube aurait été considéré comme invalidé si l opérateur avait constaté, lors de la phase de dépose, la présence d insectes ou de toiles d araignées dans (ou hors de) la boîte de protection. Le bilan logistique, enregistré à la fin de la campagne de mesures, indique donc que 100% des mesures effectuées ont été utilisées pour l exploitation de cette étude. Chaque étape s est déroulée en un jour, afin de permettre d assurer une bonne homogénéité des mesures au sein d une même série. V) Les résultats 1) Données météorologiques Les conditions météorologiques exploitées ici sont issues de la station météorologique de Météo-France basée à la Pointe de Socoa (10 km environ de Biriatou). Cette station est la plus proche du site d étude. Rose des vents du 18/05 au 02/06/2004 NO NNO N NNE NE Pendant la période de mesures, le vent a été, pendant environ 45% du temps, de secteur Ouest. ONO O OSO ENE E ESE Sa vitesse est assez variable puisqu elle est inférieure à 2 m/s pendant 38% de la période et comprise entre 3 et 5 m/s pendant 39% de la période. Pendant 23% du temps, le vent (exclusivement d Ouest) a été fort, avec des pointes atteignant 11 m/s le 25 mai à 18h TU. SO SE SSO SSE S V<=2m/s 2<V<=5m/s V>5m/s Figure 3 : rose des vents pendant la période d étude 12

14 Les températures maximales observées quotidiennement ont été supérieures à 20 Celsius au cours de la plupart des jours de l étude (11 jours). On n observe toutefois pas de température très chaude (une pointe à 25,8 C le 20 mai). Sur cette même période, les températures minimales varient légèrement, de 9,6 C le 24 mai à 15,7 C le 21 mai. L amplitude quotidienne de température varie de 3,8 C à 11,8 C. Dans l ensemble, les températures étaient plus variables en début d étude, et plus stables après le 25 mai. Il faut également remarquer que la pluviométrie a été faible durant la période d étude, avec 6,4 mm de pluie tombée du 18 mai au 2 juin. Ces conditions météorologiques ont ainsi permis une bonne dispersion de la pollution à certains moments (vent fort en particulier, amplitudes de température assez faibles), mais ont pu également favoriser l accumulation de la pollution, notamment en début d étude (amplitudes de température assez élevées, vent faible). 2) Répétabilité et validité des mesures par échantillonnage passif Les tubes passifs étant préparés et analysés par des laboratoires extérieurs agréés, les critères de qualités liés à la préparation et à l analyse, sont maîtrisés. Les incertitudes liées à la phase de manipulation des tubes sur le terrain sont contrôlées avec la mise en place de doublets sur certains points de mesures (P4 et P14 pour le NO 2, et le benzène). Les différences observées sur ces doublets restent inférieures à 2 g/m 3 pour le NO 2 et à 0,2g/m 3 pour le benzène. Ces mesures sont en cohérence avec l incertitude habituelle avec laquelle AIRAQ travaille sur ce type de campagne : 20% de la valeur enregistrée. Les résultats de blancs (échantillonneurs non exposés mais manipulés), qui devraient théoriquement présenter des teneurs en polluants nulles s ils n ont pas été contaminés, indiquent une «limite basse» de la capacité de mesure de nos tubes. Les valeurs des blancs pour les tubes NO 2 sont de 0,8g/m 3, et de 0,1 g/m 3 pour le benzène. Ces résultats de mesures révèlent, a priori, une bonne précision sur les prélèvements réalisés. Ils permettront d offrir une meilleure information sur les teneurs en polluants et de quantifier la précision des mesures réalisées. 3) Exploitation a) Présentation des résultats L ensemble des mesures effectuées au cours de cette étude est détaillé dans le tableau en annexe. Pour la période de mesures, les statistiques suivantes ont été calculées : moyenne arithmétique, médiane, minimum, maximum et écart type sur l ensemble des données mesurées par tubes échantillonneurs passifs pour les deux polluants. Valeurs de NO 2 en µg/m 3 Minimum Maximum Moyenne Médiane Ecart type 18,3 68,1 38,0 36,7 18,3 Tableau 3 : statistiques obtenues sur l ensemble des tubes échantillonneurs passifs de type NO2 pour la campagne de mesures 13

15 Valeurs de Benzène en µg/m 3 Minimum Maximum Moyenne Médiane Ecart type 0,5 0,8 0,6 0,6 0,09 Tableau 4 : statistiques obtenues sur l ensemble des tubes échantillonneurs passifs de type Benzène pour la campagne de mesures Les résultats obtenus sont très variables. Ils se répartissent essentiellement entre 18 et 68 µg/m 3 pour le NO 2. Pour le benzène, les variations sont moins importantes, car on observe des valeurs comprises entre seulement 0,5 et 0,8 µg/m 3 avec un écart type de 0,09. b) Répartition du dioxyde d azote et discussion Une carte de répartition de la pollution en dioxyde d azote est représentée ci-dessous : Figure 4 : répartition des teneurs en dioxyde d azote sur la zone d étude 14

16 Une analyse de la distribution des polluants en fonction du degré de pollution des sites conduit aux figures cidessous : Distribution décroissante des sites par concentration en NO Concentration en NO 2 en µg/m Série P16 P5 P7 P'4 P17 P1 P4 P2 P8 P3 P6 P9 P13 P10 P12 P14 P11 P'14 P15 Sites Figure 5 : distribution décroissante des teneurs en dioxyde d azote par sites de mesures d Comme on peut le constater sur le graphique des distributions, quatre groupes de sites de mesures se distinguent : Des sites plus fortement pollués en NO 2 (avec une valeur supérieure à 50µg/m 3 ) : P16, P5, et P7 Des sites pollués dont les teneurs sont stabilisées aux alentours de 50µg/m 3 : P17, P1, P4 et P4 Un groupe de sites pollués plus faiblement (avec des teneurs en NO 2 égales ou inférieures à 20 µg/m 3 ) : P12, P14, P11, P14 et P15 Les autres sites voient leurs teneurs en NO 2 régulièrement réparties entre 50 et 20 µg/m 3. Une étude de la répartition de ces groupes de sites avec la carte de la zone montre une bonne cohérence : Les sites les plus pollués par le NO 2 sont situés sur l aire de péage et sur la zone d arrêt de la douane. Dans cette zone, correspondant aux zones d accès et de sortie, la densité de véhicule est importante et la vitesse moyenne très faible. La circulation y est peu fluide, car les véhicules doivent s y arrêter : le trafic est donc marqué par des arrêts et des départs consécutifs. Ces ruptures de comportement des véhicules provoquent des modifications de régime des moteurs thermiques, très consommateurs en énergie et favorables à l émission de polluants. Les sites enregistrant des valeurs de NO 2 stabilisées autour de 50 µg/m 3 présentent des valeurs élevées, mais plus basses que celles mesurées sur l aire de péage. Les points de 15

17 mesures sont situés à proximité des voies routières où le trafic est plus fluide, et moins marqués par des arrêts-départs. Les sites donnant les valeurs de NO 2 les plus faibles sont les sites les plus éloignés de la zone de péage et du trafic routier. Les sites sont également plus aérés, plus ouverts et favorables à la dispersion des polluants. Malgré ces valeurs moins importantes, les teneurs restent supérieures aux valeurs enregistrées par les stations urbaines ou de proximité automobile d AIRAQ (comme pour le cas de Anglet). Les sites donnant les valeurs de NO 2 intermédiaires correspondent à des points dont les caractéristiques sont variables ; et à des trafics de types transits où les moteurs sont dans des phases d émissions moindres. La source de pollution en NO 2 provient donc essentiellement du trafic automobile. Bien que l ensemble des sites de mesures restent toujours sous cette influence, un certain nombre de points présentent des valeurs basses, mais néanmoins supérieures à ce qui est mesuré habituellement sur les stations urbaines ou de proximité automobile d AIRAQ. Les facteurs responsables de ces diminutions sont l éloignement de la zone de forte pollution qu est l aire de péage, l environnement direct des sites qui favorise la dispersion des polluants, ainsi que les différentes fluidités du trafic. c) Répartition du benzène et discussion La répartition du Benzène obtenue au cours de cette étude est la suivante : Figure 6 : répartition des teneurs en Benzène sur la zone d étude 16

18 Une analyse de la distribution de la pollution en benzène en fonction du degré de pollution des sites conduit à la figure ci-dessous : Distribution des sites par décroissance des concentrations mesurées en benzène 0,9 0,8 0,7 Concentration en benzène (µg/m3) 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 2,3 P8 2,3 0,1 0 P4 P7 P6 P1 P'4 P14 P'14 P8 Sites Figure 7 : Distribution décroissante des teneurs en Benzène par sites de mesures La gamme des teneurs en benzène sont beaucoup plus faibles que celles de NO 2. Les valeurs mesurées pour le benzène se trouvent ainsi à la limite du domaine de linéarité, zone où l incertitude de mesure est plus importante. Les fluctuations enregistrées, pour un nombre de sites beaucoup moins important, sont plus faibles et varient de 0,5 à 0,8 µg/m 3. Ces paramètres rendent beaucoup plus complexe une étude précise de la répartition de ce polluant. Une approche approximative semble cependant montrer que les sites les plus pollués en NO 2 sont également ceux qui enregistrent les valeurs les plus importantes de benzène. 4) Etude du ratio NO2/ C6H6 Le ratio, c est à dire le rapport des concentrations NO 2 / C 6 H 6, devrait idéalement renseigner sur la dépendance des émissions par rapport au trafic automobile (Coppale et al. «Analyse de l exposition des populations à la pollution atmosphérique générée par les transports». Juin 1998). L étude de ce ratio, calculé à partir de nos résultats, est représentée dans la figure suivante : 17

19 Ratio [NO2]/[C6H6] 70 Concentration en dioxyde d'azote (en µg/m3) R 2 = 0, ,45 0,5 0,55 0,6 0,65 0,7 0,75 0,8 0,85 Concentration en benzène (en µg/m3) Figure 8 : Etude du Ratio NO2/C6H6 On s aperçoit qu il y a une certaine concordance, malgré le faible nombre de données, entre les deux polluants sur la moyenne des 8 mesures NO 2 / C 6 H 6. Les concentrations en benzène représentent en moyenne 1,82 % des concentrations en NO 2, avec une grande variabilité. Le ratio le plus faible que l on ait calculé est de 1,28%, et le plus élevé de 3,28%. Il faut noter que les deux ratios les plus élevés correspondent aux sites P14 et P14, qui sont des tubes éloignés des sources de pollution automobile. Cette forte variabilité s explique par le faible nombre de points, et par la forte incertitude, liée à la mesure des faibles teneurs de benzène, qui rend difficile le calcul précis des ratios. Il faut noter que ce ratio n est calculé qu à titre indicatif. Sa valeur n a de sens que si on peut la relier à des conditions de circulation précises. Les émissions dépendent, comme nous l avons vu précédemment, non seulement du nombre de véhicules, mais également des conditions de circulation (taux de charge, vitesses moyennes, ) et des conditions météorologiques. Il semble donc qu il y ait une relation entre les émissions NO 2 et Benzène, caractérisant bien une pollution d origine automobile, mais nos données sont insuffisantes pour utiliser cet indicateur avec certitude. 18

20 5) Comparaison avec des stations de typologies similaires A titre d information, le tableau ci-dessous indique les concentrations en NO 2 relevées, pour la période de mesures (18 mai au 02 juin 2004) et pour l année civile 2003, par les stations de surveillance de la qualité de l air de Biarritz (station urbaine de fond) et d Anglet (station de proximité automobile) gérées par AIRAQ sur l agglomération de Biarritz et d Anglet. Teneurs moyennes en NO 2 (en µg/m 3 ) Typologie Station urbaine de fond Station de proximité automobile Commune / Station Biarritz Anglet Période de mesures 12,9 26,2 Année civile ,1 28,9 Tableau 5 : Teneurs en NO2 pour la période du 18 mai au 02 juin 2004 et pour l année 2003 relevées sur les stations de Biarritz et d Anglet. Aucun site n enregistre, pour la période de mesures, des teneurs en dioxyde d azote inférieures aux valeurs moyennes enregistrées en milieu urbain sur Biarritz (12,9 g/m 3 ). La teneur minimale mesurée autour de la gare de péage de Biriatou reste supérieure à 16,1 g/m 3. 8 sites sur 17 enregistrent des teneurs inférieures à 28,9 g/m 3, ordre de grandeur des teneurs relevées pour la station de proximité automobile d Anglet sur l année Même aux points les plus éloignés de la route, la majorité des teneurs en NO 2 mesurées restent pour la plupart supérieures aux teneurs enregistrées sur nos deux stations de référence. Le dioxyde d azote émis par les véhicules automobiles circulant sur les différentes voies est difficilement dispersé. En comparant les concentrations relevées sur la gare de péage de Biriatou, à celles obtenues par les stations fixes les plus proches du réseau de surveillance de la qualité de l air, il est constaté que les teneurs en NO 2 mesurées sur la gare de péage sont majoritairement supérieures à celles mesurées pendant l année civile VI) Comparaison à la réglementation en vigueur Le Décret d'application de la Loi sur l'air N du 15/02/02 (modifiant le décret N du 06/05/98) relatif à la surveillance de la qualité de l'air et à ses effets sur la santé et sur l'environnement fixe les valeurs suivantes : l objectif de qualité est de 40 µg/m 3 en moyenne sur l année civile ; la valeur limite en 2004 pour la protection de la santé humaine est fixée à 52 µg/m 3 en moyenne sur l année, pendant 175 heures par année civile la moyenne horaire de 200 µg/m 3 et pendant 18 heures par année civile, la moyenne horaire de 280 µg/m 3 Les réglementations fixées sont établies sur une année entière de mesures. Il n en existe pas pour des périodes de quelques jours. Cette étude a duré 15 jours. Pendant cette période de mesures, 3 sites de mesures enregistrent une teneur en NO 2 qui ne respecte pas la valeur limite fixée par la réglementation française en Ces sites, très proches des voies de circulation concernées par un trafic peu fluide, sont les points de mesure P16, P5 et P7. Il est intéressant de noter qu un nombre plus important de sites, 9 au total, ne respectent pas l objectif de qualité de 40 µg/m 3. 19

21 Pour le benzène : l objectif de qualité est de 2 µg/m 3 en moyenne sur l année civile ; la valeur limite en 2004 est fixée à 10 µg/m 3 en moyenne sur l année. Aucun des sites de mesures ne présente de valeurs dépassant les valeurs limites et objectifs qualité cités cidessus. Ces résultats sont présentés à titre indicatif. Ils concernent seulement une courte période avec des conditions météorologiques particulières qui ne peuvent être considérées comme représentatives de tous les types de conditions météorologiques rencontrées dans une année. 20

22 CONCLUSION Cette campagne de mesures par échantillonnage passif sur la zone de la gare de péage de Biriatou a été riche d enseignements à double titre. D un point de vue quantitatif, la campagne a permis de connaître les niveaux de concentration en benzène et en dioxyde d azote en période pré-estivale. Ainsi, on a pu constater que les teneurs en Benzène et en Dioxyde d Azote sont fortement influencées par le trafic automobile. Pour le Dioxyde d Azote, un nombre plus important de sites, 9 sur 17 au total, ne respectent pas l objectif de qualité de 40 µg/m 3. Pour le Benzène, aucun des sites de mesures ne présente de valeurs dépassant les valeurs limites et objectifs qualité. Au delà de l aspect normatif de cette étude, cette campagne a permis également de visionner la répartition spatiale du polluant. Quoiqu il en soit, cette campagne de mesures par échantillonnage passif a permis d établir une carte de référence sur la gare de péage de Biriatou avant d éventuelles futures modifications de la structure. 21

23 ANNEXE 22

24 Annexe 1 : Résultats de mesures. N d identifiant Position (WGS 84) Pose Dépose Concentration (g/m 3 ) NO 2 Concentration (g/m 3 ) Benzène P1 43,34110/ 1, h30 14h40 49,458 0,6 P2 43,34177/ 1, h00 10h00 42,932 z P3 43,34189/ 1, h15 10h00 37,270 z P4 43,34112/ 1, h30 10h05 49,091 0,8 P4 12h55 10h10 51,106 0,6 P5 43,34044/ 1, h55 10h10 63,647 z P6 43,34088/ 1, h45 10h40 36,218 0,7 P7 43,34016/ 1, h35 11h15 62,260 0,8 P8 43,33968/ 1, h25 11h10 40,064 0,5 P9 43,33803/ 1, h25 10h50 28,395 z P10 43,33782/ 1, h30 11h05 22,894 z P11 43,34293/ 1, h45 10h40 19,254 z P12 43,34273/ 1, h15 10h40 20,833 z P13 43,34261/ 1, h10 10h35 25,236 z P14 43,34452/ 1, h20 10h35 20,791 0,6 P14 13h20 11h00 18,282 0,6 P15 43,33759/ 1, h05 10h15 16,649 z P16 43,34092/ 1, h00 10h45 68,112 z P17 43,34131/ 1, h40 10h30 49,471 z Blanc 12h45 10h45 0,786 <0,1 N.B. : les poses ont eu lieu le 18/05/2004- les déposes ont eu lieu le 02/06/