Les dépôts de suies autour des aéroports : une réalité plus complexe qu il n y paraît

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1 Les dépôts de suies autour des aéroports : une réalité plus complexe qu il n y paraît Historiquement, le noircissement des façades d immeubles ou de matériaux urbains est un phénomène inhérent à l utilisation des combustibles du moment, que ce soit le bois, le charbon ou de nos jours les dérivés pétroliers. Aujourd hui les Franciliens continuent de se plaindre de dépôts noirâtres sur les rebords de fenêtres, sur le linge qui sèche à l extérieur ou sur le mobilier de jardin et cela tout particulièrement lorsqu ils sont riverains d un aéroport et doivent déjà supporter d autres nuisances, notamment sonores. Existe-t-il un lien entre l importance et la nature des salissures observées et la proximité d un trafic aérien notable? C est à cette question qu AIRPARIF s est attelée pendant un an, à la demande de son Conseil d Administration et grâce au financement du Conseil Régional d Ile-de-France, des Conseils Généraux de la Seine-et-Marne, de l Essonne, des Hauts-de-Seine, de la Seine- Saint-Denis et du Val d Oise, et d Aéroports de Paris. Cette étude s inscrit dans la continuité d un vaste programme de surveillance de l impact des activités aéroportuaires sur la qualité de l air. Une année entière d échantillons de verres à vitres exposés aux quatre coins de l Ile-de-France met en évidence des salissures sur tous les sites étudiés et permet de pointer la diversité des sources de particules à l origine du phénomène, sans pouvoir vraiment départager le trafic routier du trafic aérien. Figure 1 : photos de chapelets de suies Identifier l ensemble des impacts sur l Environnement du développement du trafic aérien est un enjeu important en Ile-de-France où le trafic aérien connaît un essor important, Roissy-Charles de Gaulle (Roissy-CDG) étant devenu le 3 ème aéroport européen. Différentes campagnes de mesure menées par AIRPARIF autour des plate-formes aéroportuaires franciliennes ont mis en évidence la forte influence de l agglomération parisienne sur les niveaux de pollution (jusqu à 50 km du centre de Paris), à laquelle s ajoute localement un surplus de pollution en lien avec des sources d émission locales importantes : réseau routier, secteurs industriels ou encore plate-formes aéroportuaires. Ainsi, pour le dioxyde d azote, l impact ponctuel des activités aéroportuaires se traduit par un surcroît notable et identifiable de pollution chronique sur certains secteurs placés sous le vent des aéroports, jusqu à une distance de quelques kilomètres (1 à 3 km dans le cas de Roissy-CDG). 1

2 Cette surveillance des zones aéroportuaires se poursuit par l étude de l accumulation des fines particules ou poussières qui constituent les dépôts de suies dont se plaignent les riverains des aéroports. Elle a été menée en collaboration avec le Laboratoire Inter-Universitaire des Systèmes Atmosphériques (LISA) et le Laboratoire des Sciences du Climat et de l'environnement (LSCE) déjà associés entre eux sur d autres études. Le LISA mène depuis de nombreuses années des travaux de recherche sur les effets de la pollution atmosphérique sur le bâti, et plus particulièrement sur le verre. Ainsi, depuis 1999, dans le cadre du programme européen «Self Cleaning Glass», des échantillons de verre autonettoyant ou standard sont exposés au sommet de l église Saint-Eustache (Paris, 1 er arrondissement) à deux pas de la station urbaine de surveillance de la qualité de l air d AIRPARIF située dans les jardins des Halles. Des échantillons de vitres exposés à l air pendant une année entière L étude des salissures nécessite un dispositif d échantillonnage très spécifique suivi de toute une batterie d analyses des caractéristiques physiques et chimiques de ces dépôts. D origines naturelles ou émises par les activités humaines, des particules de toutes natures participent aux phénomènes de dépôts et de salissure, eux-mêmes tributaires des propriétés du matériau-support (composition chimique, rugosité, porosité, etc.). Sur de la pierre, du béton ou des matières plastiques, le phénomène d abord exponentiel finit par s amortir au bout de quelques mois. Le LISA a montré que, sur un support plus inerte comme le verre, à l abri des intempéries, le dépôt de particules est exponentiel pendant 24 mois avant d atteindre un état de saturation. Pour étudier cette nuisance visuelle et déterminer si elle est plus importante et de nature particulière au voisinage d un aéroport, AIRPARIF a choisi d instrumenter avec le LISA 6 sites de mesure (voir figure 2) avec des plaques de verre à vitres. Deux sites dans des secteurs résidentiels en proximité immédiate des grandes plates-formes aéroportuaires sont représentatifs de l exposition des populations riveraines : la station fixe de mesure située sur la commune de Gonesse (95) sous l axe de décollage des avions et à environ 5 km de l aéroport de Roissy-CDG, un site temporaire implanté sur la commune de Paray-Vieille-Poste (91) à proximité immédiate de l aéroport d Orly. Les 4 autres sites correspondent à 4 stations du réseau AIRPARIF instrumentées en tant que sites «témoins» : Paris Les Halles (1 er arrondissement de Paris) avec en plus de la station de mesure existante un dispositif d échantillonnage à 45 mètres de hauteur, sur le toit de l église Saint-Eustache, en tant que référence du cœur dense de l agglomération, Bobigny (93), située en proche couronne parisienne, Issy-les-Moulineaux (92), caractérisant la très proche couronne en utilisant le toit-terrasse du Palais des Arts et des Congrès d Issy-les-Moulineaux (PACI) situé dans la rue adjacente de la station urbaine d AIRPARIF ; ce site a été instrumenté à la demande du Conseil Général des Hauts-de-Seine, notamment en raison de la présence d un héliport sur la commune, un site rural en limite du massif forestier de Fontainebleau (77). Tous ces sites de mesure, suffisamment éloignés des sources locales d émission (axes routiers, parkings ) pour ne pas être directement influencés par celles-ci, caractérisent l ambiance dite «de fond» de la qualité de l air. 2

3 Figure 2 : répartition géographique des 6 points de mesure Des plaques d un verre identique à celui des vitres classiques ont été exposées pendant un an (juillet 2004 à fin juin 2005) sur les sites d étude, les unes à l action directe de la pluie (sur un portoir incliné à 45 face au Sud), les autres à l'abri de celle-ci (fixées verticalement sous un auvent en aluminium ventilé naturellement). Elles ont été prélevées après respectivement 3, 6, 9 et 12 mois d exposition puis analysées en laboratoire afin de quantifier et de caractériser la nature du dépôt en fonction des sites et des modes d exposition. Sur chacun des 6 sites, 3 échantillons ont été prélevés chaque trimestre par le LISA (4 séries de mesures au total) sur lesquels ont été réalisées deux grandes catégories de mesures : les mesures concernant la quantité de dépôt à travers la mesure de la masse mais surtout des propriétés optiques (mesure du flou, qui permet de caractériser la nuisance visuelle), les mesures concernant la nature du dépôt avec d une part des analyses par Microscopie Electronique à Balayage et d autre part des analyses chimiques (teneurs en carbone suie, en Matière Organique Particulaire, en ions solubles.). A B Figure 3 : photos des échantillons de verres exposés à la pluie (A) ou à l abri d un auvent (B) 3

4 Des premiers résultats surprenants par leur relative homogénéité Une omniprésence des dépôts dans toute l Ile-de-France avec une différence plus de quantité que de composition entre les suies des villes et les suies des campagnes. Sur les verres abrités de la pluie, on relève une salissure nettement perceptible dès le 3 ème mois d exposition et qui augmente du moins jusqu au 9 ème mois sur l ensemble des sites de mesure (sauf sur le site de Paris-Les Halles qui a connu dès le départ un biais d échantillonnage). Sur les verres exposés à la pluie, la masse de dépôt est croissante ou décroissante au gré des événements pluvieux, l essentiel des particules déposées étant lessivé par la pluie. Cependant, il est à noter que ces verres dont l exposition aux intempéries se rapproche le plus de l exposition réelle des vitrages des habitations franciliennes, étaient tous, malgré le lessivage et quel que soit le site, recouverts d un dépôt résiduel. En terme de perception visuelle, quantifiée à travers les analyses de flou, on relève une quantité de dépôt sur les verres abrités sensiblement équivalente sur les sites urbains de la Petite Couronne (Issy-les-Moulineaux, Bobigny et le site péri-aéroportuaire de Paray-Vieille-Poste) et similaire aux valeurs mesurées au cours d une précédente étude réalisée par le LISA en 2000 à Paris Les Halles. En revanche, le site de Gonesse présente un dépôt de particules plus important qui ne peut s expliquer uniquement par sa position par rapport à l agglomération. Les verres exposés sur le site de Fontainebleau, plus éloigné de l agglomération, présentent un dépôt nettement moindre, bien que visuellement perceptible. Les polluants mesurés dans l air au cours de l année d étude confirment les tendances déjà observées ces dernières années. Les concentrations annuelles d oxydes d azote montrent globalement une décroissance des niveaux en s éloignant de l agglomération parisienne. Ainsi, les concentrations les plus élevées sont enregistrées sur les sites d Issy-les-Moulineaux et Bobigny, suivis de Gonesse et Paray-Vieille-Poste. Enfin, la station rurale de Fontainebleau présente des niveaux sensiblement plus faibles, du fait d une densité d émissions plus faible. Les niveaux de particules sont plus homogènes sur l agglomération, du fait d une plus grande diversité de sources d émission, les niveaux les plus faibles étant néanmoins également enregistrés en zone rurale. Les sites urbains et périurbains présentent donc un dépôt nettement plus important que le site rural. Ce dépôt est quantifiable et confirme l impression générale d une forte salissure extérieure des objets dans l agglomération Fontainebleau Bobigny Gonesse Issy-les-Moulineaux Paray-Vieille-Poste Flou (%) nr 3 mois 6 mois 9 mois 12 mois Durée d'exposition nr Seuil de gêne perceptible à l œil nu Figure 4 : évolution du flou sur les verres abrités de la pluie en fonction de la durée d exposition. 4

5 L analyse au microscope électronique à balayage de la forme et de la nature des particules apporte des informations complémentaires. Les différentes espèces identifiées sont assez uniformes entre les sites et révèlent la diversité des sources de pollution de l agglomération parisienne (majorité de particules terrigènes, biogéniques et de sels, rares débris métalliques, cendres volantes, suies). Toutefois, le site de Fontainebleau, situé en bordure d un massif forestier, présente un dépôt d origine essentiellement biogénique (spores, pollens, algues, lichens, débris d insectes.). Les analyses chimiques montrent que la majoration du flou sur le site de Gonesse s explique essentiellement par une quantité plus importante de sels sur ce site, dont la source n a pas été clairement identifiée. Les teneurs en carbone suie, principal traceur des activités humaines, sont sensiblement équivalentes sur l ensemble des sites urbains et périurbains et aucune majoration spécifique n est observée sur les sites proches des aéroports. Les analyses au microscope confirment la présence de suies sur l ensemble des sites. Il est cependant impossible de distinguer la source de ces particules (automobile ou avion) car les suies produites par la combustion du kérosène et des carburants automobiles sont très similaires. On observe enfin à la surface des verres un film extrêmement fin, probablement de nature carbonée, sur l ensemble des sites de mesure à l exception de Fontainebleau. La formation de ce film est donc vraisemblablement liée aux différentes activités de l agglomération parisienne, mais ne peut être attribuée spécifiquement aux activités aéroportuaires. Si par la masse, la surface couverte ou la nuisance visuelle, une hiérarchie a pu être établie entre les différents sites de mesure de cette étude, la composition chimique du dépôt, elle, ne permet pas de prouver une influence de l activité aéroportuaire sur les sites de Gonesse et de Paray-Vieille- Poste. Par contre, elle reflète nettement la complexité des sources de pollution de l agglomération parisienne. L analyse des dépôts ne permet pas de cerner spécifiquement l activité aéroportuaire, en revanche, les quelques analyses en continu de particules de carbone suie (ou «black carbon» BC) réalisées par le LSCE à titre expérimental au cours de cette étude pourraient, dans une approche différente, constituer une future piste vers la caractérisation spécifique du trafic aérien. En effet, si le carbone suie constitue un excellent traceur des activités en lien avec le trafic automobile et aérien, les profils journaliers de ce polluant pourraient, en regard à des données fines de trafic routier d une part et de trafic aérien d autre part, qui sont très différentes, permettre de distinguer les deux sources. 5