Evaluation de la qualité de l air en proximité trafic dans la vallée de la Thur

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1 Evaluation de la qualité de l air en proximité trafic dans la vallée de la Thur 1/ Comparaison des niveaux de concentrations par rapport aux stations permanentes urbaines et trafic de l ASPA Campagne de mesures réalisée à Thann du 19 décembre 2013 au 29 mars 2014 Référence interne : ASPA ID, version du 10 novembre 2014 ASPA ID, version du 20 Association octobre 2014 pour la Surveillance et l étude de la Pollution Atmosphérique 1 en Alsace

2 Conditions de diffusion du document : 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 terme 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 mesures 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 : - Coordination : Cyril PALLARES - Rédaction du rapport : Agnès BERTRAND - Tiers examen du rapport : Cyril PALLARES - Approbation finale : Emmanuel RIVIERE 2

3 Table des matières I. CONTEXTE ET OBJECTIFS... 4 II. EMPLACEMENT DU SITE DE MESURES DESCRIPTION DU SITE DE MESURES... 6 III. RESULTATS DE LA CAMPAGNE DE MESURES CONDITIONS METEOROLOGIQUES RESULTATS EN OXYDES D AZOTE NO ET NO RESULTATS EN PARTICULES PM IV. SYNTHESE DES TRAVAUX REALISES ET CONCLUSIONS Définitions Objectif de qualité Valeur cible Valeur limite Seuil d'information et de recommandation Seuil d'alerte Objectif à long terme Niveau de concentration de substances polluantes dans l'atmosphère à atteindre à long terme, sauf lorsque cela n'est pas réalisable par des mesures proportionnées, afin d'assurer une protection efficace de la santé humaine et de l'environnement dans son ensemble. Niveau de concentration de substances polluantes dans l'atmosphère fixé dans le but d'éviter, de prévenir ou de réduire les effets nocifs sur la santé humaine ou sur l'environnement dans son ensemble, à atteindre, dans la mesure du possible, dans un délai donné. Niveau de concentration de substances polluantes dans l'atmosphère fixé sur la base des connaissances scientifiques à ne pas dépasser dans le but d'éviter, de prévenir ou de réduire les effets nocifs de ces substances sur la santé humaine ou sur l'environnement dans son ensemble. Niveau de concentration de substances polluantes dans l'atmosphère au-delà duquel une exposition de courte durée présente un risque pour la santé humaine des groupes particulièrement sensibles de la population rendant nécessaires des informations immédiates et adéquates. Niveau de concentration de substances polluantes dans l'atmosphère au-delà duquel une exposition de courte durée présente un risque pour la santé de l'ensemble de la population ou de dégradation de l'environnement justifiant l'intervention de mesures d'urgence. Niveau à atteindre à long terme, sauf lorsque cela n'est pas réalisable par des mesures proportionnées, afin d'assurer une protection efficace de la santé humaine et de l'environnement. Niveau critique Niveau fixé sur la base des connaissances scientifiques, au-delà duquel des effets nocifs directs peuvent se produire sur certains récepteurs, tels que les arbres, autres plantes ou écosystèmes naturels, mais pas sur des êtres humains. 3

4 I. CONTEXTE ET OBJECTIFS La vallée de la Thur fait partie de la zone de surveillance FR16N20. La vallée concentre un important trafic en particulier de poids lourds le long de la RN66 : véhicules sont comptabilisés par jour en 2012 dont 6% de poids lourds en direction des Vosges et la Lorraine via le col de Bussang. La vallée encaissée comprend de nombreux villages implantés le long de cet axe (carte 1), une part important de la population est potentiellement exposée à d importants niveaux de pollution. Carte 1 : Vallée de la Thur (source : Google earth). Carte 2 : Zonage de la région Alsace. Suivi de la qualité de l air dans la vallée de la Thur Les différentes campagnes réalisées entre 2000 et 2009, dans le cadre des orientations ministérielles relatives à l aménagement de la RN66 dans la vallée de la Thur et du contrat de plan Etat/Région , ont mis en évidence que les normes annuelles de qualité de l air, pour les oxydes d azote et les particules PM10, étaient régulièrement dépassées dans la vallée de la Thur sur les sites de prélèvement situés à proximité immédiate des principales voies de circulation dans les communes de Thann, Vieux-Thann, Bitchwiller, Saint-Amarin, Fellering et Willer. En effet, le phénomène de couloir de pollution issu des vents parallèles à la RN66 tend à induire des niveaux de pollution relativement élevés à proximité immédiate de la RN66 et des autres axes principaux de la vallée. A noter que l ASPA gère deux stations de proximité industrielle à Thann et à Vieux-Thann pour suivre l impact de deux établissements industriels sur la qualité de l air (mesures actuellement du dioxyde de soufre et du mercure). 1 1 ère phase de mesure qui s est déroulée entre le 12 juin et le 4 septembre 2001 et du 29 novembre 2001 au 21 février 2002 : rapport ASPA ID ; 2 ème phase de mesure qui s est déroulée entre le 4 juillet et le 29 août 2002 et du 26 novembre 2002 au 21 janvier 2003 : rapport ASPA ID ; 3 ème phase de mesure réalisée entre le 8 juillet et le 2 septembre 2003 et entre le 12 novembre 2003 et le 6 janvier 2004 : rapport ASPA ID. 4

5 Le Tram - Train En 2010, l arrivée du tram-train dans la vallée (reliant Thann à la gare de Mulhouse) s est accompagnée d une réduction de trafic sur la RN66 mais également d une augmentation de la fréquence de passage de train au passage à niveau à Thann pouvant induire des bouchons à sa hauteur. Les modifications de trafic entraînent un intérêt à évaluer les concentrations des principaux indicateurs de pollution routière comme le dioxyde d azote et les particules. Etude de zone Thann - Cernay Une étude de zone santé environnement a été engagée dans la vallée de Thann dans le cadre de la mise en œuvre du deuxième Plan Régional Santé-Environnement de la Région Alsace. La première étape de cette étude, à l issue de l analyse des données de qualité de l air et d une modélisation de la dispersion atmosphérique, a classé en "priorité élevée" les particules et les oxydes d azote comme substances à suivre dans l air ambiant. Objectifs de la présente note La présente note a pour objectif de contribuer à l évaluation de la qualité de l air en proximité trafic dans la vallée de la Thur à la suite des campagnes de mesures déjà mises en œuvre en 2000 et 2009 ; pour ce faire une nouvelle campagne de mesures a été organisée à l aide d un laboratoire mobile du 19 décembre 2013 au 29 mars 2014 au niveau de la RN66 dans la zone urbaine de Thann ; 5

6 II. EMPLACEMENT DU SITE DE MESURES 1. Description du site de mesures Le laboratoire mobile a été installé dans la commune de Thann, le long de la RN66, entre la rue du 7 août et la rue Kléber (à côté de l agence des Dernières Nouvelles d Alsace). Dans la suite de ce document, cet emplacement sera désigné sous le terme Thann-RN66. Emplacement de la remorque à Thann Site de mesure Photo 1 Photo 2 Figure 1 : Emplacement du site de mesures à Thann le long de la RN66. 6

7 III. RESULTATS DE LA CAMPAGNE DE MESURES La qualité de l air sur Thann RN66 a été évaluée par une campagne de mesures. Le laboratoire mobile a mesuré les niveaux de pollution atmosphérique entre le 19 décembre 2013 et le 29 mars 2014 pour appréhender l évolution horaire des niveaux de pollution atmosphérique dans l air. Le laboratoire mobile est équipé de capteurs mesurant en continu les concentrations en monoxyde et dioxyde d azote (NO et NO 2 ) et en particules (PM10) et des paramètres météorologiques relatifs à la température, à l humidité relative, ainsi qu à la vitesse et la direction du vent. 1. Conditions météorologiques Durant cette campagne, les vents dominants ont été orientés Sud- Est / Nord-Ouest (orientation de la vallée de la Thur) avec une prédominance des vents de secteur Ouest - Nord-Ouest (voir rose des vents figure 2). Les vitesses du vent relevées à Thann sont restées relativement faibles avec des valeurs moyennes journalières comprises entre 0,1 m/s et 3,9 m/s. La moyenne sur la période est inférieure à 2 m/s (1,6 m/s). Les températures moyennes journalières ont oscillé entre -2,9 C et 23,2 C avec une moyenne sur la période de 6,5 C (figure 4). Figure 2 : Rose des vents enregistrées sur le site de Thann-RN66 Période du 19 décembre 2013 au 29 mars Figure 3 : VV et DV enregistrées sur le site de Thann-RN66 Période du 19 décembre 2013 au 29 mars Figure 4 : Températures enregistrées sur le site de Thann-RN66 Période du 19 décembre 2013 au 29 mars

8 2. Résultats en oxydes d azote NO et NO 2 Les mesures réalisées en proximité trafic sur le site de Thann RN66 ont été comparées aux niveaux observés sur la station de Strasbourg Clemenceau (de typologie trafic) implantée boulevard Clemenceau à Strasbourg ainsi que sur la station de Mulhouse Nord (station urbaine influencée par un trafic environnant dense) implantée rue Lefebvre à Mulhouse. Analyse des données horaires Les concentrations moyennes horaires en NO observées à Thann ont varié entre 0 et 362 µg/m 3 avec une moyenne 39 µg/m 3 sur la période de mesures (figure 5). Celles en NO 2 ont été légèrement plus faibles, comprises entre 0 et 133 µg/m 3 soit en moyenne 36 µg/m 3 (figure 6). Figure 6 : Moyenne, maximum horaire et P98 H. en NO. Figure 5 : Moyenne, maximum horaire et P98 H. en NO 2. Que ce soit le NO ou le NO 2, les niveaux moyens et les maxima horaires journaliers observés sur le site de Thann RN66 se positionnent entre le site urbain de Mulhouse Nord et le site de proximité trafic de Strasbourg Clemenceau. Concernant les valeurs du percentile 98 caractéristique des situations aigues de chaque site, le site de Thann RN66 se situe entre les sites de Strasbourg Clemenceau et Mulhouse Nord pour le NO, alors que pour le NO 2, les valeurs observées sur Thann RN66 sont supérieures à celles des deux stations. La comparaison des données horaires de NO et NO 2 du site Thann RN66 et des stations Mulhouse Nord et Strasbourg Clemenceau du 19 décembre 2013 au 31 mars 2014 (figures 7 à 10) donne un premier élément d information sur l influence du trafic sur les niveaux observés. Dans la gamme de concentration inférieure à 100 µg/m 3, les couples de données pour les concentrations de NO sont décalées par rapport à la bissectrice. Les concentrations relevées sur le site Thann RN66 sont plus élevées que ceux de Mulhouse Nord. En revanche, les niveaux sont plus faibles que sur la station Strasbourg Clemenceau. Pour le NO 2 il en va de même. Les concentrations sont plus élevées pour la station de Strasbourg Clemenceau que sur la station Thann-RN66. En revanche, Thann RN66 présente des concentrations plus élevées que Mulhouse Nord. 8

9 STG Clemenceau STG Clemenceau MUlhouse Nord Mulhouse Nord Thann RN Thann RN Thann RN Thann RN66 Figures 9 et 10 : Corrélation des données horaires de NO Thann RN66 et Strasbourg Clemenceau, Mulhouse Nord. Figures 7 et 8 : Corrélation des données horaires de NO 2 Thann RN66 et Strasbourg Clemenceau, Mulhouse Nord. Analyse des profils journaliers moyens : Les figures 11 à 12 présentent les profils journaliers moyens observés pour le NO et NO 2 calculés entre le 19 décembre 2013 et le 29 mars 2014 sur le site de Thann RN66 ainsi que pour les deux stations de référence : Strasbourg Clemenceau et Mulhouse Nord. Les profils horaires journaliers moyens de Thann RN66 présentent des profils pendulaires moins marqués avec des concentrations plus faibles que sur la station de Strasbourg Clemenceau mais affichent néanmoins des concentrations plus importantes que sur la station urbaine Mulhouse Nord. A certaines heures, les niveaux de NO mesurés à Thann se rapprochent même de ceux mesurés en proximité trafic sur Strasbourg Clemenceau. Figure 11 : Profils journaliers moyens en NO. Figure 12 : Profils journaliers moyens en NO 2. 9

10 Calcul du ratio NO / NO 2 : Le monoxyde d azote est l indicateur d une pollution de proximité (figure 13). Figure 13 : Evolution des moyennes horaires en NO et NO 2 sur le site de Thann Trafic. Un rapport R supérieur à 2 des concentrations moyennes annuelles en NO et en NO 2, exprimées en ppb, R = [NO] / [NO 2 ], constitue un bon marqueur de la proximité d un trafic important 2. Un rapport plus faible peut être admis pour tenir compte de l évolution du parc automobile et des technologies de dépollution qui peuvent pour certaines entraîner une oxydation des gaz d échappement et donc une augmentation de la part du NO 2 dans les émissions routières de NO x depuis quelques années. Le ratio est calculé pour sur le site de Thann RN66 ainsi que pour les deux stations de référence : Strasbourg Clemenceau et Mulhouse Nord durant la période de mesure (tableau 2). Le ratio [NO] / [NO 2 ] sur le site de Thann (1,6) est proche de celui du site de proximité trafic Strasbourg Clemenceau (1,7) confirmant l influence d un trafic routier important. Typologie Rapport [NO]/[NO 2 ] Thann RN66 Trafic 1,6 Strasbourg Clemenceau Trafic 1,7 Mulhouse Nord Urbaine 1,1 Tableau 1 : Rapport [NO] / [NO 2 ] sur la période de mesures du 19 décembre 2013 au 29 mars

11 Résultats vis-à-vis des normes de qualité de l air : Le tableau 2 ci-dessous présente les normes relatives au dioxyde d azote. En raison d une période de mesures courte (3 mois environ), la comparaison n est possible pour les valeurs réglementaires à court terme comme les seuils d information et de recommandations et d alerte. Objectifs de qualité de l'air Dioxyde d'azote (NO 2 ) Santé 40 µg/m 3 - moyenne annuelle Valeurs limites Dioxyde d'azote (NO 2 ) Santé 200 µg/m 3 - moyenne horaire - A ne pas dépasser plus de 18 heures par an (centile 99,8) 40 µg/m 3 - moyenne annuelle Seuils de recommandation et d'alerte Recommandation et information 200 µg/m 3 - moyenne horaire Dioxyde d'azote (NO 2 ) Alerte 400 µg/m 3 - moyenne horaire 200 µg/m 3 - moyenne horaire Si la procédure d'information et de recommandation a été déclenchée la veille et le jour même et que les prévisions font craindre un nouveau risque de déclenchement pour le lendemain. Tableau 2 : Normes de qualité de l air pour les oxydes d azote. Sur la période de mesure, seule la station de Strasbourg Clemenceau dépasse le seuil d information et de de recommandations fixé à 200 µg/m 3 sur 1 heure. Aucune station ne dépasse le seuil d alerte fixé à 400 µg/m 3 sur 1 heure (figure 14). Figure 14 : Evolution des maxima horaires en NO 2 sur les sites de Thann trafic, Strasbourg Clemenceau et Mulhouse Nord. En résumé, les concentrations d oxydes d azote (NO et NO 2 ) mesurées sur le site Thann RN66 sont plus faibles que sur la station de proximité trafic Strasbourg Clemenceau et plus élevées que sur la station de fond urbain Mulhouse Nord. Le ratio [NO]/[NO 2 ] se rapproche également d un comportement du site d une station de proximité trafic. 11

12 3. Résultats en particules PM10 Les mesures réalisées en proximité trafic sur le site de Thann RN66 ont été comparées aux niveaux observés sur la station de Strasbourg Clemenceau (de typologie trafic) implantée boulevard Clemenceau à Strasbourg ainsi que sur la station de Mulhouse Nord (station urbaine influencée par un trafic environnant dense) implantée rue Lefebvre à Mulhouse. Analyse des données Le site de Thann RN66 présente des grandeurs (moyenne sur la période, maxima journaliers ou horaires) inférieures à celles observées sur les stations de Strasbourg Clemenceau et de Mulhouse Nord (figure 15). Figure 15 : Moyennes, maxima horaires et journaliers en PM10. La comparaison des données horaires des stations de Thann RN66 et Strasbourg Clemenceau présente un décalage, avec des concentrations plus élevées de la station strasbourgeoise (figure 16). A l inverse, la comparaison avec les données de Mulhouse Nord présentent un nuage de points compact autour de la bissectrice, illustrant des niveaux de concentration proches entre les deux stations (figure 17). Figure 16 : Corrélation des données horaires de PM10 entre Thann RN66 et Strasbourg Clemenceau. Figure 17 : Corrélation des données horaires de PM10 entre Thann RN66 et Mulhouse Nord. 12

13 Analyse des profils journaliers moyens : L analyse comparative des profils journaliers moyens (figure 18) calculés entre le 19 décembre 2013 et le 30 mars 2014 sur le site de Thann RN66 et les deux stations de référence ( Strasbourg Clemenceau et Mulhouse Nord ) permet de qualifier le site de Thann comme un site de fond urbain. Les pics pendulaires sont toutefois un peu plus marqués sur le site de Thann RN66 que sur Mulhouse Nord. Figure 18 : Evolution des profils journaliers moyens en PM10. Résultats vis-à-vis des normes de qualité de l air : Le tableau 3 ci-dessous présente les normes relatives aux particules PM10. En raison d une période de mesures courte (3 mois environ), la comparaison n est possible pour les valeurs réglementaires à court terme comme la valeur limite journalière et les seuils d information et de recommandations et d alerte. Particules (PM10) Particules (PM10) Santé Santé Objectifs de qualité de l'air 30 µg/m 3 - moyenne annuelle (particules en suspension de diamètre aérodynamique inférieur ou égal à 10 micromètres) Valeurs limites 50 µg/m 3 - moyenne journalière A ne pas dépasser plus de 35 jours par année civile (centile 90,4) Particules (PM10) Recommandation et information Alerte 40 µg/m 3 - moyenne annuelle Seuils de recommandation et d'alerte 50 µg/m 3 - moyenne journalière 80 µg/m 3 - moyenne journalière Tableau 3 : Normes de qualité de l air pour les PM10. 13

14 19/12/ /12/ /12/ /12/ /01/ /01/ /01/ /01/ /01/ /01/ /01/ /02/ /02/ /02/ /02/ /02/ /02/ /02/ /03/ /03/ /03/ /03/ /03/ /03/ /03/2014 Au cours de la campagne de mesures, la valeur limite journalière fixée à 50 µg/m 3 a été dépassée 14 jours à Strasbourg Clemenceau, 8 jours à Mulhouse Nord et dans le même temps seulement 3 jours sur le site de Thann RN66. Sur cette période de 3 mois environ, il n est pas possible de se référer à la valeur limite annuelle : 50 µg/m 3 à ne pas dépasser plus de 35 jours par an. Concernant le seuil d information et de recommandations, celui-ci a été dépassé, durant la période de mesures 19 jours sur le site de proximité trafic de Strasbourg Clemenceau avec un maximum de 102 µg/m 3 (sur 24h glissantes) observé le 13 mars 2014 (figure 19) contre respectivement 10 et 9 jours sur les sites Mulhouse nord et Thann RN66. Les hausses des niveaux de particules PM10 observées le long de la RN66 à Thann sont dans la plupart du temps corrélés avec une élévation de la pollution particulaire sur l ensemble de la région. En hiver (fin janvier), ces augmentations de niveaux de particules sont liées aux émissions de particules du chauffage résidentiel (températures froides) et du trafic routier couplées à une stabilité atmosphérique favorable à l accumulation des polluants. Alors qu au printemps (du 5 au 15 mars), les sources de particules sont l agriculture (formation de particules secondaires avec l épandage d engrais azotés) et le trafic routier µg/m 3 Thann RN66 Strasbbourg Clemenceau Mulhouse Nord Seuil d'alerte 60 Seuil de recommandations Figure 19 : PM 10 - dépassement du seuil d information et de recommandations et du seuil d Alerte sur les stations de Thann RN66, Strasbourg Clemenceau et Mulhouse Nord (moyennes 24h). Les concentrations particules PM10 mesurées sur le site Thann RN66 sont plus faibles que sur la station de proximité trafic Strasbourg Clemenceau et proches de celles de la station de fond urbain Mulhouse Nord. Les niveaux de particules mesurés sont la résultante des émissions locales à proximité immédiate (axe routier dans le cas d une station de proximité trafic) et le fond de pollution de l agglomération de Thann-Cernay. Le fond de pollution de l agglomération de Mulhouse ( habitants) est plus élevé que celui de l agglomération de Thann-Cernay (env habitants). 14

15 IV. SYNTHESE DES TRAVAUX REALISES ET CONCLUSIONS Concernant les niveaux mesurés Les mesures effectuées entre décembre 2013 et mars 2014 ont permis de mettre en évidence : Des concentrations marquées en monoxyde d azote sur le site de Thann RN66 à certaines heures de la journée (influence du trafic pendulaire et maintien des niveaux élevés en cours de journée) qui viennent confirmer l influence du trafic sur les niveaux de pollution mesurés ; Des niveaux de concentrations en dioxyde d azote intermédiaires entre le site de proximité trafic de Strasbourg Clemenceau et le site urbain de fond de Mulhouse Nord ; Un ratio [NO] / [NO 2 ] sur le site de Thann RN66 (1,6) proche de celui du site de proximité trafic Strasbourg Clemenceau (1,7) ; le ratio pour le site de fond urbain de Mulhouse Nord étant de 1,1. Des niveaux de particules proches de ceux constatés en milieu urbain à Mulhouse. Poursuite des travaux La zone de Thann est impliquée dans l étude de zone Santé-Environnement mise en œuvre dans le cadre du Plan Régional Santé Environnement (PRSE). L état des lieux réalisé à partir des données disponibles et de modélisation a préconisé des mesures complémentaires dans l air ambiant afin d améliorer la caractérisation de la qualité de l air dans la zone de Thann Cernay. Une campagne de mesures complémentaire a été programmée au cours de l année

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