- La pollution atmosphérique à proximité du trafic routier en Ile-de-France- AIRPARIF, version finale décembre 2005

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1 Réduire la quantité de polluants produits n améliore pas dans les mêmes proportions la qualité de l air que l on respire On peut choisir la qualité de son eau ou de sa nourriture, mais pas celle des litres d air qui passent chaque jour dans nos poumons. La qualité de cet air dépend en grande partie : - de la quantité de polluants émis dans l atmosphère (émissions) - des conditions météorologiques qui peuvent jouer un rôle aggravant (lors des épisodes de pollution notamment) ou au contraire de dilution par le vent et la pluie - du relief (en cuvette, en plaine, en montagne ) - et des réactions chimiques qui vont pouvoir se produire dans l atmosphère entre ces polluants pour former d autres composés C est pourquoi il n y a pas de relation simple entre les émissions de polluants rejetés dans l atmosphère et les concentrations de ces polluants dans l air que l on respire. Les contributions de Paris et de l agglomération parisienne aux émissions de polluants Paris seule représente 20% de la population de l Ile-de-France sur moins d 1% du territoire et contribue à environ 10% à 15% des émissions de polluants de l Ile-de-France (Paris contribue ainsi à 15% des émissions franciliennes d hydrocarbures (composés organiques non méthaniques, COVNM), à 14% des émissions régionales de particules (PM10) et à 11% des émissions d oxydes d azote (NOx) ). Par contre, si l on s intéresse à l agglomération de Paris, elle représente près de 90% de la population francilienne sur environ 20% du territoire et contribue à près de 70% des émissions de polluants de l Ile-de-France (77% des émissions de particules fines, 71.5% des émissions d hydrocarbures et 68% des émissions de NOx, comme l illustre le graphique ci-dessous). Les émissions d oxydes d azote (NOx) en Ile-de-France sont principalement concentrées sur l agglomération parisienne, à Paris tout particulièrement, et le long des grands axes de circulation. (source : DRIRE Ile-de-France / AIRPARIF, cadastre des émissions de l année de référence 2000) Airparif et la surveillance de la qualité de l air en Ile-de-France La surveillance mise en œuvre par Airparif repose sur l utilisation complémentaire de trois outils : les résultats 24 heures sur 24 des 46 stations de mesure réparties sur l ensemble de l Ilede-France, des modèles informatiques, qui permettent par exemple de réaliser des cartes de pollution pour les km d axes routiers principaux axes de l Ile-de-France qu il serait impossible de couvrir de stations. des campagnes de mesure très détaillées sur certaines secteurs, comme celui de la porte de Bagnolet ou des aéroports. La combinaison de ces outils permet la réalisation de cartes de pollution, la prévision de la qualité de l air et l évaluation de l impact de mesures de réduction envisagées par les décideurs à plus ou moins 1

2 long terme. La totalité des données et des informations produites sont mises à disposition du public sur son site internet : Deux types de situation font l objet de surveillance : - l exposition à la pollution générale (pollution de fond) qui correspond à la pollution quotidienne à laquelle la population est exposée en permanence, quelque soit son activité. Pour mesurer les niveaux de pollution ambiants à Paris, les stations sont placées dans des jardins. - l exposition à la pollution du trafic (pollution de proximité) qui correspond aux niveaux de polluants les plus élevés mais auxquels les automobilistes, les cyclistes et les piétons sont exposés sur un temps plus court (quelques heures par jour). Les stations trafic sont donc placées sur le trottoir, à hauteur de respiration des piétons, comme sur le périphérique à la porte d Auteuil. Les principales sources de pollution en Ile-de-France En Ile-de-France, le transport routier (voitures, véhicules de livraison, deux roues motorisés et poids lourds) apparaît comme le secteur prépondérant dans les émissions de monoxyde de carbone, d oxydes d azote et de particules, avec des contributions respectives de 52,2% (NOx), 76,9% (CO), et 36,2% (PM10). Il intervient par ailleurs dans les émissions d hydrocarbures (COVNM) avec une contribution équivalente à celle du secteur industriel (un peu plus de 30 %). L utilisation de solvants, peintures, colles... par les entreprises et les usages domestiques contribue pour plus de 40% aux émissions de ces composés. Pour les émissions de dioxyde de carbone (CO 2 ), c'est le secteur du chauffage résidentiel, des entreprises et des commerces qui prédomine avec une contribution de près de 40%, les transports en général intervenant en deuxième position à hauteur de 32%. Quant au dioxyde de soufre (SO 2 ), ses émissions sont largement dominées par les combustions du secteur industriel (à 55%, issues pour les 3/4 des centres de production d énergie) et proviennent également des combustions résidentielles, commerciales et des entreprises (à 35%) pour le chauffage et la consommation d énergie. Les émissions d'ammoniac sont elles dominées par le secteur de l'agriculture (75%) et celles de méthane sont essentiellement le fait des rejets au niveau des décharges à 84%. Responsabilité des transports dans les émissions d oxydes d azote 2

3 La qualité de l air en Ile-de-France La situation est assez différente selon les polluants, ainsi que l illustre le tableau ci-dessous pour 7 des principaux polluants: Evolution des niveaux Diminution Stabilité Augmentation Situation par rapport à la réglementation Niveaux problématiques : - en moyenne sur l agglomération Dioxyde d azote Ozone - à proximité du trafic routier benzène Dioxyde d azote, particules PM10 - en zones rurales Ozone Problème résolu Dioxyde de Soufre, plomb, monoxyde de carbone Les niveaux de certains polluants ont nettement diminués grâce : - à la mise en place de mesures réglementaires, notamment sur l essence (pour le soufre avec la diminution du taux de soufre dans le gazole, pour le plomb avec la suppression de l essence plombée et le benzène avec la diminution du taux de benzène dans l essence), - ou par l amélioration technologique du parc automobile pour les oxydes d azote et le monoxyde de carbone (les voitures actuelles étant moins polluantes que les voitures anciennes, par exemple avec la généralisation des pots catalytiques). Les niveaux de pollution du dioxyde d azote et de l ozone en Ile-de-France demeurent cependant problématiques pour la qualité de l air générale de l agglomération parisienne pour le NO 2 et l ozone et pour l Ile-de-France dans son ensemble pour l ozone. Cette situation est également problématique à proximité du trafic pour les particules, le benzène et le dioxyde d azote. Le dioxyde d azote provenant principalement des transports, compte tenu de la densité des voies de circulation et du trafic, l objectif de qualité (40 µg/m 3 ) n est pas respecté dans Paris et une partie de la Petite Couronne (graphique ci-dessous), où près de 3 millions de Franciliens auraient été exposés en 2004 à un air de qualité non satisfaisante. Zone de dépassement de l objectif de qualité du dioxyde d azote (NO 2 ) à Paris et en proche banlieue en 2004 La qualité de l air le long des rues Pour connaître la qualité de l air le long de km de réseau routier d Ile-de-France, il n est ni possible ni utile de mettre en place un réseau de stations de mesure le long de chacun de ces axes. Une étude complète a été nécessaire, utilisant des outils de modélisation. Les polluants qui ont été pris en compte dans cette étude sont les polluants réglementés et qui demeurent problématiques à proximité du trafic : - le dioxyde d azote (NO 2 ) émis par les moteurs à plein régime - le benzène, émis par les moteurs au ralenti et par évaporation de l essence - les particules (PM10) émises par la motorisation diesel, l usure des pneus et des routes 3

4 Le long des routes, la pollution provenant du trafic s ajoute à la pollution de fond, comme l illustre l exemple ci-dessous pour le dioxyde d azote. L impact de la pollution du trafic sera plus ou moins important selon : l intensité du trafic, le type de véhicules, la vitesse et l environnement de chaque axe (dégagé ou encaissé). Concentration (µg/m3) NO Impact local du trafic Pollution de fond Station de fond Champs Elysées Place Basch Périphérique Auteuil L ensemble de ces paramètres a été utilisé pour alimenter les outils de modélisation et réaliser des cartes de pollution le long des rues. Un modèle du réseau routier francilien et un modèle du trafic associé ont été mis à disposition d Airparif par la Direction Régionale de l Equipement de l Ile-de- France (DREIF), son Service Interdépartemental de Sécurité et de l Exploitation de la Route (SIsER) ainsi que la Direction de la Voirie et des Déplacements de la Ville de Paris dans le cadre notamment de travaux réalisés en collaboration au cours du projet européen «Heaven». Les caractéristiques de ce réseau francilien, correspondant à l année 2002 dans Paris, ont été prises en compte par ce modèle de trafic et certaines modifications récentes du réseau trafic n'ont donc pu être intégrées. Il nous apparaît donc plus juste d utiliser ces cartes pour répondre à une interrogation globale sur le nombre de kilomètre au-dessus d un seuil plutôt qu un que pour caractériser spécifiquement telle ou telle rue dont le trafic aurait été modifié récemment. Toutes les heures les évolutions du trafic sur ce réseau routier, et donc des émissions de polluants ( rubrique modélisation), sont mises à jour grâce aux observations en temps quasi réel d environ 600 points de comptage du trafic (du SisER et de la Ville de Paris ) à partir desquelles une image précise du trafic moyen de l année 2004 sur les km du réseau routier modélisé a été définie. Avec ces éléments, le modèle fournit une évaluation de la pollution annuelle moyenne sur le trottoir et représentative de l ensemble de la rue considérée (le modèle ne prend pas en compte des phénomènes ponctuels de circulation tels la présence des feux tricolores ou des situations particulières d accélération ou de décélération). Les résultats (en µg/m 3 ) sont présentés sous forme de cartes pour les trois polluants considérés : une carte régionale, une carte de l agglomération parisienne et un zoom centré sur la Ville de Paris. Dans la mesure où les niveaux en situation de fond du dioxyde d azote dépassent actuellement l objectif de qualité, les cartes associées à ce polluant montrent la pollution de fond sur l ensemble du territoire sur laquelle s ajoute l impact local des axes routiers importants. Pour les deux autres polluants, seuls les niveaux observés en proximité du trafic routier ont été présentés. Les limites administratives des différents Départements ont été matérialisées par un trait noir. Rappelons que, comme pour tout calcul et pour toute mesure, une incertitude est associée aux résultats pour chacun des polluants à chaque étape de la production des cartes. Compte tenu de l incertitude de calcul associée aux particules et au benzène, les résultats sont à interpréter en tant qu ordre de grandeur. Il s agit là de l état de l art des connaissances actuelles pour ces polluants que les développements futurs de la description de la qualité de l air à proximité du trafic prévus par Airparif devraient permettre de compléter et d affiner. Pour le dioxyde d azote, alors que les niveaux observés par les stations Airparif en moyenne sur l agglomération parisienne ont tendance à diminuer, le long de grands axes routiers aucune amélioration n est observée en moyenne depuis 1994 et les niveaux y sont le double de ceux de 4

5 l agglomération (graphique ci-dessous). Mais ceci n est pas généralisable aux axes dont le trafic a été fortement modifié. Maximums des moyennes annuelles de dioxyde d'azote (NO 2 ) de 1992 à 2004 Stations trafic Stations de fond Valeur limite 2004 : Objectif de qualité (décret du 15/02/2002) : µg/m Années Comparaison des niveaux de dioxyde d azote (NO2) des stations de fond et des stations trafic en Ile-de-France en 2004 par rapport à la réglementation : éloigné des axes de circulation, les concentrations ambiantes de NO 2 sont en moyenne deux fois plus faible qu à proximité du trafic routier Cette stabilité s explique en partie par un phénomène chimique : à proximité du trafic, le stock d ozone (O 3 ) présent est immédiatement consommé par le monoxyde d azote (NO) produit par le trafic pour former un stock équivalent de dioxyde d azote (NO 2 ). Or, même si le monoxyde d azote a tendance à diminuer (les véhicules actuels étant de moins en moins polluants), la quantité de ce polluant est toujours beaucoup plus importante que celle de l ozone, qui lui, au contraire, augmente d année en année. Il faudrait donc baisser de façon très importante les émissions de NO pour que le NO 2 diminue également à proximité du trafic. Cartes de la pollution de fond et de proximité liée au dioxyde d azote (résultats en µg/m 3 ) pour l année 2004 Concentration moyenne annuelle en µg/m 3 Objectif de qualité 5

6 Carte du cœur de l agglomération Carte centrée sur la Ville de Paris L analyse de ces cartes indique que 2600 km (24%) du réseau francilien étudié (soit km) dépassent l objectif de qualité de 40 µg/m3 : - dont 7 % (570 km) du réseau de la Grande Couronne 1, - et les deux tiers (2030 km) du réseau de Paris et la Petite Couronne Le croisement des données de ces cartes avec des données de densité de population permet d identifier et de quantifier les portions du réseau routier dépassant les objectifs de qualité et traversant des zones fortement peuplées. Pour prendre en compte la densité de population à proximité de ces axes, deux seuils ont été considérés ; - le premier, fixé à habitants/km 2, correspond globalement à la moyenne de l agglomération parisienne et donc à des zones d urbanisation dense. - le deuxième, fixé à habitants/km 2, fait référence à la moyenne de Paris et de sa plus proche banlieue et donc à des zones de densité de population extrêmement forte. Pour le dioxyde d azote, sur les 2600 km du réseau qui dépassent l objectif de qualité, 1830 km traversent des secteurs de la Région où la densité de population est supérieure à habitants/km 2. Ainsi 20 % du réseau routier francilien dépasse l objectif de qualité du dioxyde d azote tout en traversant les secteurs fortement urbanisés de la région. Quant au deuxième seuil de densité de population, 820 km du réseau routier dépassant l objectif de qualité pour le dioxyde d azote, recoupent des secteurs de densité de population extrêmement forte, essentiellement à Paris et dans la Petite Couronne. Pour les particules et le benzène, la situation est également problématique à proximité du trafic, avec des niveaux qui sont quasiment le double de ceux de la pollution ambiante de l agglomération pour les particules et jusqu à 4.5 fois supérieurs pour le benzène. Pour ces deux polluants, une portion moins importante du réseau routier francilien est touchée par le dépassement de l objectif de qualité annuel par rapport au NO 2. S agissant du benzène, km (soit 14% du réseau routier) présentent des niveaux annuels qui dépassent l objectif de qualité de 2 µg/m 3. Les trois quarts de ces axes routiers se trouvent à Paris et en Petite Couronne. Ce résultat reflète les conditions de circulation de l agglomération (vitesses faibles et situation de congestion) qui favorisent les émissions de benzène par rapport aux vitesses plus soutenues du trafic de la Grande Couronne. 1 Pour le NO2, les différences de niveaux sur les cartes en grande couronne entre la version provisoire du mois d octobre et celle-ci, où les niveaux sont moins élevés le long des routes, s expliquent par une prise en compte plus spécifique du rapport NO/NO2 en zone rurale. L agglomération parisienne n est pas concernée par cette modification 6

7 Sur ces km au-delà des normes, 700 km traversent des secteurs dont la densité de population est supérieure à la moyenne de l agglomération parisienne (dont 400 km dans les zones les plus fortement peuplées de Paris et de la Petite Couronne). Cartographies du benzène (résultats en µg/m 3 ) pour l année 2004 Concentration moyenne annuelle en µg/m 3 Objectif de qualité français Carte régionale Carte du cœur de l agglomération Carte centrée sur la Ville de Paris Pour les particules PM10, le dépassement de 30 µg/m 3 en concentration moyenne annuelle est constaté sur une portion faible du réseau routier francilien. Il s agit d environ 350 km d axes de circulation (soit 3% du réseau), localisés majoritairement le long des autoroutes et routes importantes qui desservent l ensemble de la Région à partir du centre de l agglomération parisienne. L incertitude associée aux cartographies des niveaux de la pollution de proximité des particules PM10 ne permettant pas leur analyse et interprétation fine, il n est pas à ce jour réaliste de chercher à localiser plus précisément les secteurs de dépassement de l objectif de qualité pour ce polluant en fonction notamment de la densité de population. 7

8 Cartes des particules (PM10) (résultats en µg/m 3 ) pour l année 2004 Concentration moyenne annuelle en µg/m 3 Objectif de qualité Carte régionale Carte du cœur de l agglomération Carte centrée sur la Ville de Paris Conclusions et perspectives L étude de la qualité de l air à proximité du trafic routier a permis d établir un bilan de la pollution atmosphérique au plus près de la source principale de pollution en Ile-de-France. Ce bilan montre qu environ un quart du réseau routier francilien est concerné par le dépassement chronique des objectifs de qualité relatifs au dioxyde d'azote et, dans une moindre mesure, au benzène et aux particules. Il confirme que pour les composés tels le dioxyde d azote, pour lesquels les niveaux chroniques sont également problématiques en situation de fond, la pollution de proximité est particulièrement élevée au regard des normes de qualité annuelles en vigueur. Pour d autres composés, moins présents en situation de fond (benzène et particules fines), l étendue du réseau routier concerné par les dépassements de l objectif de qualité est également plus restreinte. 8

9 Le travail de documentation de la pollution de proximité a également été l occasion d identifier de nouveaux axes d étude qui permettront à terme de fournir l image la plus précise possible des niveaux de pollution en proximité immédiate du trafic routier. Le réseau routier et le modèle de trafic mis à disposition d Airparif servent de données de base pour l ensemble de la démarche et donc la pertinence de ce réseau, compte tenu notamment des évolutions récentes du trafic, définit nécessairement la pertinence des résultats qui en découlent. Parallèlement, l évaluation des niveaux des particules fines en proximité de trafic est aujourd hui à améliorer. Cela demande un travail de développement sur l ensemble de sources d émissions routières pour ces composés ainsi que des phénomènes de remise en suspension. Airparif souhaite donc, dans les années à venir, engager des travaux spécifiques sur ces questions de sources et de facteurs d émissions pour les particules fines dans le cadre de ses missions générales de surveillance de la qualité de l air en Ile-de-France. 9