Bilan de la surveillance des métaux lourds dans l air ambiant en 2009 en Alsace

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1 Bilan de la surveillance des métaux lourds dans l air ambiant en 29 en Alsace Mars 21 ASPA ID 1

2 Conditions de diffusion : Diffusion libre pour une réutilisation ultérieure des données dans les conditions ci-dessous. Toute utilisation partielle ou totale de ce document doit faire référence à l ASPA en termes de «Source d information ASPA ID». Données non rediffusées en cas de modification ultérieure des données. Sur demande, l ASPA met à disposition les caractéristiques des techniques de mesure et des méthodes d exploitation des données mises en œuvre ainsi que les normes d environnement en vigueur. Les données contenues dans ce document restent la propriété de l ASPA. L ASPA peut rediffuser ce document à d autres destinataires. Intervenants : Intervenants techniques : - PARTISOLS : Marc GAROFALO et Eric HERBER Intervenants études : - Coordination : Cyril PALLARES - Rédaction du rapport : Shirley SALOMON - Tiers examen du rapport : Cyril PALLARES - Approbation finale : Emmanuel RIVIERE 2

3 TABLE DES MATIERES I. CADRE ET OBJECTIF... 5 A. Contexte reglementaire...5 B. Emissions en métaux lourds en Alsace...7 II. MOYENS MIS EN ŒUVRE... 9 A. Prélèvements...9 B. Détermination des sites de prélèvements...1 III. RESULTATS ET ANALYSES A. Conditions météorologiques...14 B. Résultats des mesures...15 C. Perspectives d évolution de la surveillance pour IV. ANNEXES A. Les métaux lourds dans l atmosphère...18 B. Impacts sanitaires et environnentaux...18 C. Résultats métaux lourds 29 par période et par site...19 D. Cartes des réseaux métaux lourds en 29 et E. Evolutions des émissions en métaux lourds en Alsace depuis F. Liste des figures

4 LISTE DES ACRONYMES ET SIGLES UTILISES As Arsenic ASPA Association pour la Surveillance et l étude de la Pollution Atmosphérique en Alsace Cd Cadmium CIRC Centre International de Recherche sur le Cancer LCSQA Laboratoire Central de la Surveillance de la Qualité de l Air Ni Nickel Pb Plomb PM1 Particules ayant un diamètre inférieur à 1 µm PRR Petroplus Raffinage Reichstett PSA Peugeot Société Anonyme SEI Seuil d Evaluation Inférieur SES Seuil d Evaluation Supérieur UIOM Usine d Incinération des Ordures Ménagères ZAS Zones Administratives de Surveillance 4

5 I. CADRE ET OBJECTIF A. CONTEXTE REGLEMENTAIRE Dans le cadre des directives européennes 28/5/CE et 24/17/CE, l ASPA (Association pour la Surveillance et l étude de la Pollution Atmosphérique en Alsace) a mis en place la surveillance de l Arsenic, du Cadmium, du Nickel et du Plomb dans les poussières types PM1 1. Dans le but d éviter, de prévenir ou de réduire les effets nocifs sur la santé et/ou l environnement, ces directives fixent pour chacun de ces polluants : Une valeur cible 2 en moyenne annuelle ; Deux valeurs «seuils d évaluation» 3 (tableau 1). Lorsque les niveaux de pollution mesurés en moyenne annuelle sont supérieurs à un Seuil d Evaluation Supérieur (SES) les mesures permanentes sont obligatoires, en dessous d un Seuil d Evaluation Inférieur (SEI) la modélisation suffit et entre les deux, une combinaison mesure/modélisation est nécessaire. Directive 24/17/CE Directive 1999/3/CE valeur cible Seuil d Evaluation Supérieur (SES) Seuil d Evaluation Inférieur (SEI) Arsenic 6 ng/m ng/m ng/m 3 Cadmium 5 ng/m 3 3 ng/m 3 2 ng/m 3 Nickel 2 ng/m 3 14 ng/m 3 1 ng/m 3 Plomb.5 µg/m 3.35 µg/m 3.25 µg/m 3 Tableau 1 : Valeurs réglementaires en métaux lourds (Directive 24/17/CE du 15/12/24) Le mercure également pris en compte par la directive 24/17/CE ne fait l objet de valeur cible. Toutefois et au regard du contexte local, un suivi du mercure en entrée de la vallée de la Thur est en cours dans le cadre du Plan Régional de Santé Publique. Remarque : ces quatre polluants sont désignés comme «métaux lourds» bien que l arsenic fasse partie de la famille des métalloïdes. 1 Particules en suspension dans l'air dont le diamètre est inférieur à 1 µmètres. 2 À respecter d ici 213 selon la directive 24/17/CE. 3 Un seuil est considéré comme dépassé s il a été franchi pendant trois années sur cinq. 5

6 La stratégie de surveillance dans l air ambiant des métaux lourds dépend également de la directive européenne intégrée 28/5/CE qui établit des zones de surveillance. En Alsace, l évaluation de la qualité de l air en 29 est effectuée sur trois zones administratives de surveillance (ZAS) (carte 1) : «Zone d agglomération Strasbourg» (ville de plus de 25 habitants) ; «Zone Mulhouse» (zone de 1 km² avec plus de 1 habitants/km²) ; «Zone Région» qui inclut le reste de l Alsace. Le suivi des métaux lourds en 29 en Alsace respecte le zonage avec un point de prélèvement mis en place par ZAS conformément à la Directive 24/17/CE annexe 2. Carte 1 : Zones Administratives de Surveillance en Alsace en En 21, les Zones Administratives de Surveillance (ZAS) passent de 3 à 4 en Alsace. Une nouvelle zone apparait, la Zone Urbaine Régionale (ZUR) qui englobe les villes de Colmar et Haguenau. 6

7 B. EMISSIONS EN METAUX LOURDS EN ALSACE Le choix des sites de surveillance des métaux lourds en Alsace s appuie pour partie sur les inventaires des émissions. Ils permettent d identifier et de quantifier les émissions des sources ponctuelles (industries ), des sources linéaires (axes routiers ) et des sources diffuses (résidentiel, agriculture ) de pollution. Les émissions en métaux lourds en Alsace sont d une part liées au secteur résidentiel/tertiaire, source diffuse de pollution et d autre part aux secteurs de la production/distribution d énergie, du traitement des déchets et de l industrie qui représentent des sources d émissions locales, ayant un impact de pollution de proximité (graphe 1). Répartition sectorielle des rejets en As en Alsace Emissions Totales = 24 kg / an Répartition sectorielle des rejets en Cd en Alsace Emissions Totales = 17 kg / an Répartition sectorielle des rejets en Ni en Alsace Emissions Totales = 3125 kg / an Répartition sectorielle des rejets en Pb en Alsace Emissions Totales = 1664 kg / an Graphique 1 : Emissions en métaux lourds en Alsace (kg/an) Données ASPA - Année de référence 27 V26 V2 7

8 L étude des émissions sectorielles en Alsace permet de constater que la PRR (Petroplus Raffinage Reichstett) du secteur Production/ distribution d énergie et les UIOM (Usine d Incinération d Ordure Ménagère) du secteur Traitement des Déchets, représentent une grande part des émissions en As, Cd, Ni et Pb en Alsace (tableau 2). Emissions par secteur As kg/an Cd kg/an Pb kg/an Ni kg/an Production/distribution énergie Contribution en % du secteur Production/distribution énergie par rapport aux émissions totales 23% 14% 5% 51% dont la PRR contribution en % de la PRR dans les émissions du secteur Production/distribution d'énergie 91% 69% 53% 83% Traitement des déchets Contribution en % du secteur Production/distribution énergie par rapport aux émissions totales 17% 17% 9% 2% dont UIOM Sausheim contribution en % de l'uiom Sausheim dans les émissions du secteur Production/distribution d'énergie 47% 18% 3% 15% dont UIOM Strasbourg contribution en % de l'uiom Sausheim dans les émissions du secteur Production/distribution d'énergie 2% 38% 69% 9% dont UIOM Colmar contribution en % de l'uiom Colmar dans les émissions du secteur Production/distribution d'énergie 23% 1% 3% 6% dont UIOM contribution en % de l'uiom dans les émissions du secteur Production/distribution d'énergie 1% 2% % 2% Total (tous les secteurs confondus) Tableau 2 : Emissions de métaux lourds par secteur en Alsace Données ASPA - Années de référence 27 V26 V2 8

9 II. MOYENS MIS EN ŒUVRE A. PRELEVEMENTS Le collecteur de particules utilisé est un préleveur bas débit type Partisol qui permet la capture automatique des particules. L air est aspiré par une tête de prélèvement. Les particules sélectionnées (PM1) sont collectées sur un filtre en fibre de quartz de 47 mm. Le débit est fixé à 1 m 3 /h. Chaque prélèvement a une durée d une semaine ce qui correspond à 168 m 3 d air analysé par échantillon 5. Remarque 1 : Pour chaque période de prélèvement, un filtre blanc c est à dire non exposé au débit du préleveur et ayant subit le même protocole que les autres filtres constitue un témoin négatif. Les concentrations relevées sur ces filtres blancs ont été soustraites des concentrations obtenues sur les filtres exposés sur la période. Remarque 2 : Le fonctionnement du préleveur nécessite une alimentation électrique ce qui n est pas sans conséquence sur le choix de l emplacement de celui ci. Préleveur bas débit Partisol Filtre blanc Filtre exposé 5 Les modalités de prélèvements sont basées sur les recommandations du LCSQA (Laboratoire Centrale de Surveillance de la Qualité de l Air) Version Finale Mai 27. 9

10 Les périodes de prélèvements ont été réparties sur l année (une période de prélèvement de 14 jours par trimestre) afin de constituer une moyenne représentative (tableau 3). Zone administrative de surveillance (ZAS) Trimestre1 Trimestre2 Trimestre3 Trimestre4 Début des mesures Fin des mesures Début des mesures Fin des mesures Début des mesures Fin des mesures Début des mesures Fin des mesures Agglomération Strasbourg Agglomération Mulhouse Zone territoriale régionale 3/1/29 5/3/29 17/2/29 12/2/29 18/3/29 2/3/29 17/4/29 18/6/29 19/5/29 3/4/29 2/7/29 1/6/29 18/7/29 23/9/29 4/8/29 31/7/29 6/1/29 17/8/29 1/1/29 24/11/29 7/11/29 23/1/29 7/12/29 2/11/29 Tableau 3 : Dates des prélèvements métaux lourds en Alsace en 29 La période de couverture annuelle par les mesures pour chaque zone est de 56 jours soit environ 15% de l année (conformément à la Directive 24/17/CE qui requiert une période de couverture d au moins 14%). B. DETERMINATION DES SITES DE PRELEVEMENTS Les sites de prélèvements choisis correspondent aux zones où la population vit dans des lieux potentiellement soumis à des émissions importantes en métaux lourds (tableau 2). Les prélèvements ont de ce fait eu lieu à proximité de la PRR (Petroplus Raffinage Reichstett), et des UIOM (Usine d Incinération des Ordures Ménagères) de Sausheim et de. Ces trois sites, répartis sur les 3 Zones Administratives de Surveillance (conformément à la Directive 24/17/CE) représentent à eux seuls respectivement 29%, 13%, 42% et 3% des émissions totales en Arsenic, Cadmium, Nickel et Plomb en Alsace. Les points de prélèvement ont été déterminés en fonction des vents et de la répartition de la population autour des sites émetteurs. L emplacement final des sites a fait l objet d une validation concertée après assurance de faisabilité technique et administrative. 1

11 Pour la «zone agglomération Strasbourg», Le préleveur a été installé à la station Strasbourg Hoerdt, dans un quartier résidentiel représentatif de l exposition de la population aux émissions de la Raffinerie. Bien que ce site de prélèvement soit relativement éloigné de la station (4 km), il s agit d une des zones habitées les plus proches du site de la raffinerie. Station Strasbourg Hoerdt Station de mesure de Strasbourg Hoerdt STG CRR 1/1/8-31/12/8 Vitesse du vent >,5 m/s Nord N-Ouest 2 1 N-Est 4 km Ouest Est S-Ouest S-Est Sud Petroplus Raffinage Reichstett Petroplus Raffinage Reichstett Le vent a un impact important sur la dispersion des émissions. Ils donnent une indication sur les orientations de la pollution autour des sources d émissions. Au niveau du site de prélèvement de Hoerdt, les vents principaux ont pour origine le Sud et le Nord-Nord Est. Le point de prélèvement est placé sous l influence de la raffinerie lorsque les vents sont de secteur Sud. 11

12 Pour la «zone agglomération Mulhouse», Le suivi s est déroulé à environ 75 m à l Est de l UIOM de Sausheim, au niveau du stade de football du site PSA (Peugeot Société Anonyme) à Sausheim. Le site de production automobile regroupe environ 1 salariés. Les autres sites de prélèvements autour de l UIOM sont limités compte tenu du fait qu elle est bordée pour une grande part par forêt de la Hardt. Uiom Sausheim Préleveur Partisol installé à Sausheim Stade de PSA 75 m UIOM Sausheim N-Ouest Nord 3 2 N-Est 1 Ouest Est Chalampé 1/1/8-31/12/8 Vitesse du vent >,5 m/s S-Ouest S-Est Sud Les vents principaux considérés autour de l UIOM de Sausheim dispersent les émissions essentiellement au niveau de l échangeur autoroutier et des zones agricoles forestières. Néanmoins comme évoqué précédemment, le préleveur a été installé à l Est afin de surveiller l impact de l UIOM sur la zone de PSA Automobile. Lors d une campagne menée en 27 autour de l UIOM de Sausheim, un point de prélèvement avait été placé à environ 3 km au Sud Sud-ouest de l UIOM, au niveau de l Ile Napoléon. Ces prélèvements réalisés à proximité des habitations n avaient pas relevé de niveaux significatifs. En 29, le site de prélèvement a été placé non directement sous les vents principaux mais à une distance moindre. 12

13 Pour la «zone territoriale Alsace», Le site de prélèvement a été installé au niveau du cimetière de, situé rue du Faubourg, à proximité d un quartier résidentiel et d une maison de retraite. Ce site de prélèvement est placé à environ 1 km au sud de l UIOM. UIOM de STG CRR 1/1/8-31/12/8 Vitesse du vent >,5 m/s UIOM de Nord N-Ouest Ouest 2 1 N-Est Est 1 km S-Ouest S-Est Sud Cimetière de Préleveur Partisol installé au Cimetière de Au niveau du site de prélèvement de, les vents principaux sont de secteurs Sud Sud-ouest et Nord Nord-est. Le point de prélèvement est placé sous l influence de l UIOM lorsque les vents sont d origine Nord Nord-est. 13

14 III. RESULTATS ET ANALYSES A. CONDITIONS METEOROLOGIQUES En fonction des périodes et des sites de prélèvements, l orientation et la force des vents varient (figure 1). Les roses des vents ci-dessous indiquent l origine des vents et le point rouge renseigne sur l emplacement des sites de mesures par rapport aux sources d émission. Figure 1 : Roses des vents pour les 2 semaines de prélèvement par trimestre pour chaque site de mesure 14

15 La station de Strasbourg Hoerdt est au Nord de la raffinerie. Elle est exposée aux émissions de la raffinerie lorsque les vents sont de secteur Sud, ce qui a été globalement le cas pendant les périodes de prélèvements, notamment au troisième trimestre. A Sausheim, comme attendu, le point de prélèvement n est pas sous les vents dominants. Les vitesses de vents ont été faibles favorisant la concentration des polluants dans un proche rayon autour de l UIOM. A, les vents sont principalement d origine Nord lors du trimestre 2, dispersant la pollution vers le préleveur. B. RESULTATS DES MESURES Pour les quatre métaux lourds, les concentrations par trimestre et par site varient légèrement pour Sausheim et, d avantage pour Hoerdt (qui est exposé au principal émetteur en métaux lourds en Alsace) (graphe 2). Concentration en As en ng/m3 par trimestre sur les 3 sites Concentration en Cd en ng/m3 par trimestre sur les 3 sites ng/m Hoerdt Sausheim Trimestre 1 Trimestre 2 Trimestre 3 Trimestre 4 ng/m Hoerdt Sausheim Trimestre 1 Trimestre 2 Trimestre 3 Trimestre Concentration en Ni en ng/m3 par trimestre sur les 3 sites Concentration en Pb en ng/m3 par trimestre sur les 3 sites ng/m Hoerdt Sausheim Trimestre 1 Trimestre 2 Trimestre 3 Trimestre 4 ng/m Hoerdt Sausheim Trimestre 1 Trimestre 2 Trimestre 3 Trimestre 4 sur Moder Graphique 2 : Concentrations en métaux lourds par trimestre sur les trois sites (ng/m3) Les concentrations en Arsenic, Cadmium, Nickel et Plombs relevées aux trimestres 1 et 4 à Hoerdt sont supérieurs (comparées aux trimestres 2 et 3) car ces périodes sont propices à l augmentation des concentrations des polluants en raison de la stabilité de l atmosphère. 15

16 Au regard des conditions météorologiques, lors du troisième trimestre la station de Strasbourg Hoerdt est placée sous les vents d origine Sud Sud-ouest, mais les résultats des mesures lors de cette période ne sont pas supérieurs à ceux constatés lors des autres périodes. De même à, les vents d origine Nord lors du trimestre 2 n ont pas d influence sur les résultats des mesures pendant cette période par rapport à ceux constatés lors des autres périodes. Les moyennes annuelles pour les quatre métaux lourds (Arsenic, Cadmium, Nickel et Plomb) sont largement inférieures au SEI (Seuil d Evaluation Inférieur) pour chacun des sites de surveillance en 29 (graphe 3). Concentration en As en ng/m3 en Alsace en 29 Concentration en Cd en ng/m3 en Alsace en 29 ng/m3 6 5 Valeur cible : 6 ng/m 3 ng/m3 5 4 Valeur cible : 5 ng/m SES : 3.6 ng/m 3 3 SES : 3 ng/m 3 2 SEI: 2.4 ng/m 3 SEI: 2 ng/m 3 1 Hoerdt Sausheim 1 Hoerdt Sausheim Concentration en Ni en ng/m3 en Alsace en 29 Concentration en Pb en ng/m3 en Alsace en 29 ng/m Valeur cible : 2 ng/m 3 SES : 14 ng/m 3 SEI: 1 ng/m 3 Hoerdt Sausheim ng/m Valeur cible : 5 ng/m 3 SES : 35 ng/m 3 SEI: 25 ng/m 3 Hoerdt Sausheim Graphique 3 : Concentrations en Arsenic, Cadmium, Nickel et Plomb en (ng/m 3 ) en moyenne annuelle en Alsace comparées aux Seuils d Evaluations (SEI et SES) et aux valeurs cibles Vis-à-vis de la réglementation européenne, au terme de la période d évaluation des concentrations en métaux lourds en Alsace, il ne sera pas nécessaire de poursuivre les mesures autour de ces sites. Une estimation de la qualité de l air par des moyens objectifs pourra être mise en place. 16

17 C. PERSPECTIVES D EVOLUTION DE LA SURVEILLANCE POUR 21 Pour la Zone "Agglomération de Strasbourg" : Déplacement des mesures de la station Strasbourg Hoerdt vers le centre de Reichstett. Bien que le Seuil d Evaluation Inférieur (SEI) n ait pas été atteint en 29 autour de la PRR, la surveillance se poursuit autour de la raffinerie car il s agit de l industrie la plus émettrice en métaux lourds en Alsace. Les mesures en 21 auront lieu au centre ville de Reichstett (situé au Sud de la Raffinerie). Elles viendront compléter la surveillance réalisée en 29 à Hoerdt (au nord de la Raffinerie), toujours en milieu urbain. Pour les zones Zone "Agglomération de Mulhouse" et Zone "non Agglomération régionale" : Suppression des mesures autour des l UIOM de Sausheim et. Les moyennes annuelles en métaux lourds étant nettement inférieures aux Seuils d Evaluations Inférieurs (SEI), il est proposé d établir la surveillance à proximité d une autre UIOM. L UIOM de Strasbourg a été retenue pour la mise en place d une surveillance en 21. Les mesures auront lieu au niveau du site de Général Motors de Strasbourg qui compte environ 11 salariés. Au vu des résultats, il sera décidé du suivi des autres UIOM par la mise en place d une surveillance à l aide de l inventaire des émissions atmosphériques. 17

18 IV. ANNEXES A. LES METAUX LOURDS DANS L ATMOSPHERE Le cadmium est présent essentiellement sous forme particulaire dans l atmosphère, la principale forme étant l oxyde de cadmium. Le nickel se retrouve sous forme particulaire et volatiles comme le nickel carbonyle (Ni(CO)4) mais ces formes sont considérées comme instables ; L arsenic est principalement présent sous forme de particules, composées majoritairement d oxydes (As2O3, As2O5), de sulfures (As2S3, As2S5) et de certains composés organiques (monométhylarsine CH3AsH2 et diméthylarsine (CH3)2AsH). Il existe aussi des formes volatiles, telles que l arsine gazeux (AsH3), l anhydride arsénieux (As2O3) ou des espèces organiques méthylées. B. IMPACTS SANITAIRES ET ENVIRONNENTAUX Le nickel n est pas un toxique cumulatif, mais local. Il est connu comme un allergène cutané, en particulier lors d un contact journalier avec un objet usuel (bijou, pièce de monnaie ). L exposition au nickel développe des pathologies irritatives et inflammatoires des voies aériennes. Le nickel métallique a été classé par le CIRC (Centre International de Recherche sur le Cancer) dans le groupe 2B comme cancérogène possible pour l homme. Le CIRC a aussi classé les composés du nickel dans le groupe 1 comme cancérogène avec preuves suffisantes chez l homme. Les composés particulaires de l arsenic peuvent être inhalés, se déposer dans l appareil respiratoire et être absorbés dans le sang. L arsenic agit sur de multiples organes. Plusieurs études ont révélé une élévation du nombre de cancers du poumon et de la peau chez les personnes exposées à l arsenic. Le CIRC considère qu il existe des indices suffisants de cancérogénicité chez l homme, et classe l arsenic et ses composés dans le groupe 1. Le cadmium est un toxique cumulatif. Il est responsable de troubles hépatodigestifs, sanguins, rénaux, osseux et nerveux. Le CIRC considère qu il existe des indices suffisants de cancérogénicité chez l homme et classe le cadmium et ses composés dans le groupe 1. 18

19 C. RESULTATS METAUX LOURDS 29 PAR PERIODE ET PAR SITE Concentration en Arsenic ng/m 3 Période Hoerdt Sausheim Trimestre Trimestre Trimestre Trimestre Concentration en Cadmium ng/m 3 Période Hoerdt Sausheim Trimestre Trimestre Trimestre Trimestre Concentration en Nikel ng/m 3 Période Hoerdt Sausheim Trimestre Trimestre Trimestre Trimestre Concentration en Plomb ng/m 3 Période Hoerdt Sausheim Trimestre Trimestre Trimestre Trimestre Tableau 4 : Résultats métaux lourds en Alsace en 29 19

20 D. CARTES DES RESEAUX METAUX LOURDS EN 29 ET 21 Carte 2 : Réseau de mesure des métaux lourds en 29 Carte 3 : Réseau de mesure des métaux lourds en 21 E. EVOLUTIONS DES EMISSIONS EN METAUX LOURDS EN ALSACE DEPUIS 2 Evolution des émissions en As depuis 2 en Alsace Evolution des émissions en Cd depuis 2 en Alsace Evolution des émissions en Ni depuis 2 en Alsace Evolution des émissions en Pb depuis 2 en Alsace Graphique 4 : Evolution des émissions en métaux lourds en Alsace (kg/an) Données ASPA 2

21 F. LISTE DES FIGURES Tableau 1 : Valeurs réglementaires en métaux lourds (Directive 24/17/CE du 15/12/24). 5 Carte 1 : Zones Administratives de Surveillance en Alsace en 29 6 Graphique 1 : Emissions en métaux en Alsace (kg/an) 7 Tableau 2 : Emissions en métaux lourds des principaux sites émetteurs en Alsace 8 Tableau 3 : Dates des prélèvements métaux lourds 1 Figure 1 : Roses des vents concernant les deux semaines de prélèvement par trimestre pour chaque site de mesure 14 Graphique 2 : Concentrations en métaux par trimestre sur les trois sites (ng/m 3 ) 15 Graphique 3 : Concentrations en Arsenic, Cadmium, Nickel et Plomb en (ng/m 3 ) en moyenne annuelle comparées aux valeurs cibles et aux Seuils d'evaluation ( SEI et SES) 16 Tableau 4 : Résultats métaux lourds en Alsace en Carte 2 : Réseau de mesure des métaux lourds en 29 2 Carte 3 : Réseau de mesure des métaux lourds en 29 2 Graphique 4 : Evolution des émissions en métaux lourds en Alsace (kg/an) 2 21