ETUDE DE LA QUALITE DE L'AIR EN PROXIMITE TRAFIC RUE DE VENISE A REIMS

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1 Protégeons ensemble l'air que nous respirons ETUDE DE LA QUALITE DE L'AIR EN PROXIMITE TRAFIC RUE DE VENISE A REIMS 04 Juin au 02 Juillet Novembre au 16 Décembre 2008 Référence de l'étude : étude ES/PROX-VEN-08/01-EKD/JLP SURVEILLANCE DE LA QUALITE DE L AIR EN CHAMPAGNE-ARDENNE MDA - 2 rue Léon PATOUX REIMS Cedex 2 Tél. +33 (0) Fax +33 (0) contact@atmo-ca.asso.fr - Website :

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 devra porter la mention: "Source d'information ATMO CA- étude ES/PROX- VEN-08/01-EKD/JLP". * Les données contenues dans ce document restent la propriété d'atmo Champagne-Ardenne. * ATMO Champagne-Ardenne n est en aucune façon responsable des interprétations, travaux intellectuels et publications diverses issus de ce document et pour lesquels elle n aurait pas donné d accord préalable. Personne en charge du dossier Service Technique Stéphane NOEL, Responsable technique Rédaction Jérôme LE PAIH, Chargé d'études Vérification Emmanuelle KOHL DRAB, Directrice Approbation Emmanuelle KOHL DRAB, Directrice Rapport d'étude ES/PROX-VEN-08/01-EKD/JLP ETUDE DE LA QUALITE DE L'AIR EN PROXIMITE TRAFIC RUE DE VENISE A REIMS (2008)

3 SOMMAIRE INTRODUCTION... 1 PRESENTATION DE L ETUDE... 2 I. POLLUANTS MESURES... 2 II. SITE DE MESURE... 3 RESULTATS DE L ETUDE... 5 I. CONDITIONS METEOROLOGIQUES... 5 II. EXPLOITATION DES RESULTATS... 6 II.1. DIOXYDE D AZOTE NO II.2. POUSSIERES TRES FINES PM II.3. MONOXYDE DE CARBONE CO II.4. BENZENE C 6 H II.5. COMPOSES ORGANIQUES VOLATILS COV CONCLUSION ANNEXE... 19

4 Introduction ATMO Champagne-Ardenne dispose en 2008 sur la région de 12 stations fixes de fond dont 5 sur l agglomération rémoise, mesurant en continu les polluants réglementés en air ambiant, et permettant le suivi de l exposition moyenne de la population à la pollution atmosphérique. A ce jour l association ne dispose pas de station fixe de proximité trafic, qui lui permettrait de connaître le niveau maximum de pollution auquel la population, située en proximité d une infrastructure routière, est susceptible d être exposée. Avec la parution le 21 mai 2008 de la directive 2008/50/CE, définissant les modalités de surveillance de la qualité de l air en Europe, l installation de stations en proximité trafic est devenue réglementaire en région. D autre part, la circulaire du 12 octobre 2007, relative à l information du public sur les particules en suspension dans l air ambiant et l arrêté préfectoral 2009-DIV-05-Qualité de l air du 12 janvier 2009, intègrent la possibilité de prendre en compte les données issues de stations de proximité trafic en cas d épisode de pollution atmosphérique aux poussières. Dans ce contexte, ATMO Champagne-Ardenne a mis en place en 2008 avec le soutient financier de la région Champagne-Ardenne, une étude en proximité trafic à Reims avec pour objectif de recueillir des informations sur les concentrations mesurées en situation d exposition maximale à la pollution automobile. Après la rue Libergier en 2005 et l avenue de Paris en 2006, le moyen mobile de surveillance de la qualité de l air a été positionné rue de Venise. Les mesures ont concerné des polluants émis en partie par le trafic automobile : dioxyde d azote (NO 2 ), monoxyde de carbone (CO), poussières très fines (PM 2.5 ), et composés organiques volatils (COV) dont le benzène. Afin de prendre en compte la variabilité des teneurs au cours de l année, l étude s est déroulée sur deux saisons différentes : - Campagne de mesures estivale : du 04 juin au 02 juillet 2008, - Campagne de mesures hivernale : du 05 novembre au 16 décembre Page 1

5 Présentation de l étude I. Polluants mesurés Au cours de cette étude, ont été suivis des polluants réglementés émis en partie par le transport routier : le dioxyde d azote, le monoxyde de carbone, le benzène et les poussières très fines, ainsi que les composés organiques volatils, qui bien que non réglementés en France et en Europe, ont des conséquences sanitaires avérées et participent à la formation de l ozone troposphérique. Le tableau 1 récapitule les différents polluants suivis dans le cadre de cette étude, et pour chacun d entre eux, la méthode de mesure et la durée de l échantillonnage. En annexe sont présentés les sources et les effets de ces polluants. Polluants Méthode de mesure Durée Oxydes d azote (NO 2 +NO) Norme NF EN de juillet 2005 Mesure en continu Monoxyde de carbone (CO) Norme NF EN de juillet 2005 Mesure en continu Poussières fines dont le diamètre est inférieur à 2.5 µm (PM 2.5 ) Méthode par microbalance TEOM Benzène (C 6 H 6 ) Norme NF EN de novembre 2005 Composés Organiques Volatils Méthode par canister (COV) Tableau 1 : Récapitulatif des polluants mesurés Mesure en continu 8 semaines d échantillonnage 8 prélèvements de 24h NOx, CO, PM 2.5 Ces polluants sont mesurés en continu à l aide d analyseurs installés dans l unité mobile de surveillance de la qualité de l air d ATMO Champagne-Ardenne. Benzène Le benzène est prélevé par la technique de l échantillonnage passif, basée sur l adsorption du polluant sur la cartouche de prélèvement de charbon graphité 4 TM. Les échantillonneurs passifs de type «Radiello» sont analysés par GC/FID après désorption thermique par le Laboratoire Interrégional du Grand Est. Tube passif dans sa boîte de protection pour prélèvement benzène COV Les composés organiques volatils sont prélevés par canister et analysés par GC/FID. 41 composés sont suivis au cours de cette étude (liste complète en annexe). Canister pour prélèvement COV Page 2

6 II. Site de mesure Localisation La rue de Venise se situe au centre de la zone urbaine de Reims. La qualité de l air est surveillée sur l agglomération au moyen de 5 stations de fond : Mairie, Bétheny, Tinqueux, Murigny et Couraux. Carte 1 : Localisation de la rue de Venise et dispositif fixe d ATMO Champagne-Ardenne en 2008 Définitions : Station de fond dite «urbaine» : il s agit de suivre l exposition moyenne de la population aux phénomènes de pollution atmosphérique de fond dans les centres urbains. Station de fond dite «périurbaine» : il s agit de suivre le niveau moyen d exposition de la population aux phénomènes de pollution atmosphérique de fond à la périphérie du centre urbain, en particulier la pollution photochimique (l ozone et ses précurseurs). Page 3

7 Caractéristiques du site Le tableau 2 regroupe les principales caractéristiques de la rue de Venise. Longueur de la rue (L) 500 mètres (1) Largeur moyenne de la rue (l) 15 mètres (1) Hauteur moyenne des bâtiments (H) 15 mètres (1) Rapport H/l = 1 Trafic à véhicules par jour (2) (1) Source IGN BD TOPO (2) Source Modèle d affectation trafic, année de référence 2006, réalisé par la société Isis Tableau 2 : Principales caractéristiques de la rue de Venise Le plan précis de la rue de Venise avec la localisation du site se trouve en page 9. La rue de Venise est une rue relativement étroite, 15 mètres de largeur en moyenne, bordée de bâtiments de 12 à 22 mètres de hauteur. Elle est rectiligne sur ses 500 mètres de longueur, du Boulevard Paul Doumer à la rue Gambetta. Plusieurs feux tricolores sont présents, aux extrémités, ainsi qu aux croisements des rues Clovis, Capucin, Paul Adam et rue de l Equerre. Avec un rapport «hauteur moyenne des bâtiments / largeur moyenne de la rue» proche de 1, la rue est considérée comme «rue canyon» avec un risque d accumulation de la pollution. Rapport H/l Type de voirie < 0.3 Rue Large Entre 0.3 et 0.7 Rue canyon sans risque d accumulation de pollution > 0.7 Rue canyon avec risque d accumulation de pollution Source : Classification et critères d implantation des stations de surveillance de la qualité de l air / Ademe Tableau 3 : Critères rue canyon D après le modèle trafic utilisé par la société ISIS, basé sur des comptages de 2006, 15 à véhicules par jour circulent rue de Venise en moyenne sur l année. Les simulations intégrant la mise en fonctionnement du tramway et le futur plan de déplacement urbain prévoient une augmentation du trafic rue de Venise à l horizon Photographie 1 et 2 : Rue de Venise et moyen mobile de surveillance ATMO Champagne-Ardenne Page 4

8 Résultats de l étude I. Conditions météorologiques Du fait du rôle important des conditions atmosphériques sur la dispersion, l abattement et la réactivité chimique des polluants, différents paramètres météorologiques ont été suivis au cours de la campagne de mesures. Température moyenne et précipitations du 04 juin au 02 juillet 2008 Station Reims Courcy (Source Météo-France) Température moyenne et précipitations du 05 novembre au 16 décembre 2008 Station Reims Courcy (Source Météo-France) Précipatations (mm) Température ( C) Précipatations (mm) Température ( C) /6 5/6 6/6 7/6 8/6 9/6 10/6 11/6 12/6 13/6 14/6 15/6 16/6 17/6 18/6 19/6 20/6 21/6 22/6 23/6 24/6 25/6 26/6 27/6 28/6 29/6 30/6 1/7 2/ /11 6/11 7/11 8/11 9/11 10/11 11/11 12/11 13/11 14/11 15/11 16/11 17/11 18/11 19/11 20/11 21/11 22/11 23/11 24/11 25/11 26/11 27/11 28/11 29/11 30/11 1/12 2/12 3/12 4/12 5/12 6/12 7/12 8/12 9/12 10/12 11/12 12/12 13/12 14/12 15/12 16/ en m/s en m/s Rose des vents du 04 juin au 02 juillet 2008 Station Reims Courcy (Source Météo-France) Rose des vents du 05 novembre au 16 décembre 2008 Station Reims Courcy (Source Météo-France) km/h km/h /6 5/6 6/6 7/6 8/6 9/6 10/6 11/6 12/6 13/6 14/6 15/6 16/6 17/6 18/6 19/6 20/6 21/6 22/6 23/6 24/6 25/6 26/6 27/6 28/6 29/6 30/6 1/7 2/7 Vitesse moyenne du vent du 04 juin au 02 juillet 2008 Station Reims Courcy (Source Météo-France) 0 5/11 6/11 7/11 8/11 9/11 10/11 11/11 12/11 13/11 14/11 15/11 16/11 17/11 18/11 19/11 20/11 21/11 22/11 23/11 24/11 25/11 26/11 27/11 28/11 29/11 30/11 1/12 2/12 3/12 4/12 5/12 6/12 7/12 8/12 9/12 10/12 11/12 12/12 13/12 14/12 15/12 16/12 Vitesse moyenne du 05 novembre au 16 décembre 2008 Station Reims Courcy (Source Météo-France) 1 ère Campagne : 04 juin au 02 juillet 2008 D après Météo France, le temps est resté perturbé et instable au cours de cette période, avec un vent dominant de Nord-Ouest et des pluies parfois abondantes. Les conditions ont été plutôt favorables à une bonne dispersion de la pollution. 2 nde Campagne : 05 novembre au 16 décembre 2008 Le temps fut également perturbé et humide au cours de la seconde campagne, avec des vents souvent soutenus de secteur Sud-Ouest et des températures basses à partir de fin novembre. Les conditions météorologiques sont restées favorables à la dispersion des polluants. Page 5

9 II. Exploitation des résultats II.1. Dioxyde d azote NO 2 Profil de l étude et comparaison avec d autres sites de mesures Le graphique 1 présente l évolution des teneurs moyennes journalières en dioxyde d azote rue de Venise, ainsi qu au niveau des stations fixes d ATMO Champagne-Ardenne de l agglomération rémoise. Dioxyde d'azote Murigny Couraux Mairie Tinqueux Betheny Rue Venise 1 ère Campagne 2 nd Campagne μg/m /06 07/06 10/06 13/06 16/06 19/06 22/06 25/06 28/06 01/07 5/11 8/11 11/11 14/11 17/11 20/11 23/11 26/11 29/11 02/12 05/12 08/12 11/12 14/12 Graphique 1 : Moyennes journalières en dioxyde d azote durant les deux campagnes La courbe d évolution des teneurs moyennes en dioxyde d azote rue de Venise se détache très nettement de celles issues des stations de fond de l agglomération, notamment lors de la campagne estivale. La variabilité des teneurs au quotidien est amplifiée, alors que la variabilité saisonnière est plus limitée avec des valeurs hivernales plus élevées qu en été mais de manière atténuée en comparaison des stations de fond. En situation de fond, les valeurs hivernales en dioxyde d azote sont habituellement plus élevées, et cela s explique par : - des conditions de dispersion des polluants moins favorables en hiver du fait de phénomènes d inversion thermique, - des températures plus basses en hiver impliquant l utilisation d une nouvelle source d émissions de dioxyde d azote : le chauffage, - un rayonnement solaire plus important et des températures plus élevées en été, entraînant une réactivité plus grande du dioxyde d azote qui se transforme en ozone. Dans le cas de la rue de Venise, la proximité de la source de pollution atténue les effets de la dispersion et des réactions chimiques qui disposent d un temps plus limité pour se produire. Page 6

10 Le tableau 4 présente les concentrations moyennes et les maxima horaires enregistrés en dioxyde d azote au cours de l étude. NO 2 en µg/m 3 Moyenne étude (moyenne 2008) Maximum horaire (maximum 2008) Rue de Venise le 03/12 à 21h Mairie 32 (32) 100 le 04/12 à 19h (173) Couraux 24 (23) 93 le 17/11 à 20h (155) Murigny 21 (21) 98 les 04/12 à 20h (120) Tinqueux 21 (21) 106 le 15/12 à 09h (120) Betheny 21 (21) 84 le 11/12 à 19h (112) Tableau 4 : Moyennes et maxima horaires en dioxyde d azote au cours de l étude Avec 51 µg/m 3 de moyenne au cours de l étude et une pointe horaire à 145 µg/m 3, le site de proximité automobile rue de Venise enregistre les valeurs en dioxyde d azote les plus élevées de l agglomération, toute station de mesures confondue. En moyenne, le capteur situé rue de Venise a mesuré 60% de dioxyde d azote de plus qu à Mairie, station urbaine où sont habituellement observés les niveaux de fond en dioxyde d azote les plus élevés de l agglomération, et plus de deux fois plus que sur les autres stations du réseau rémois. La comparaison des moyennes en dioxyde d azote sur la durée de l étude et sur l année 2008 au niveau des stations fixes montre que les résultats obtenus au cours de cette étude sont représentatifs de valeurs annuelles. Ce tableau met également en évidence une vraisemblable sous-estimation des niveaux horaires maximum rue de Venise au cours de l étude ; si les mesures s étaient déroulées sur toute l année 2008 sur ce site, des maxima horaires plus élevés auraient vraisemblablement été observés. Profils hebdomadaire et journalier des teneurs en dioxyde d azote Les graphiques suivants présentent l évolution moyenne des teneurs en dioxyde d azote au cours d une semaine type et au cours d une journée type sur trois sites : - Rue de Venise, - Station fixe urbaine Mairie qui, parmi l ensemble des stations rémoises, enregistre habituellement les teneurs en dioxyde d azote les plus élevées de l agglomération, - Station fixe périurbaine Bétheny qui, parmi l ensemble des stations rémoises, enregistre habituellement les teneurs en dioxyde d azote les plus basses de l agglomération. Graphiques 2 et 3 : Profils hebdomadaire et journaliers des teneurs en dioxyde d azote Page 7

11 Ces graphiques mettent en évidence l influence de l activité automobile sur les teneurs en dioxyde d azote. L évolution est similaire sur les trois sites avec : - des niveaux moyens plus élevés en milieu de semaine, et les niveaux les plus bas le week-end, - des niveaux horaires moyens plus élevés durant les pointes de circulation du matin et du soir, et les valeurs les plus basses au cours de la nuit. Le site rue de Venise se distingue cependant par des niveaux de concentration bien plus élevés, ainsi que par une variabilité des teneurs bien plus prononcée traduisant la proximité de la source automobile. L influence va crescendo, du site périurbain Bétheny jusqu au site de proximité automobile rue de Venise, en passant par le site urbain Mairie situé au cœur du centre-ville de Reims. Rapport NO/NO 2 Le tableau 5 présente le rapport R des concentrations moyennes en monoxyde d azote (NO) et en dioxyde d azote (NO 2 ) rue de Venise ainsi que pour l ensemble des stations de l agglomération. Ce rapport est cité dans le guide national de classification des stations de l ADEME et constitue un bon marqueur de la proximité d un trafic automobile important. En effet, à la sortie du pot d échappement, le NO est majoritaire, puis s oxyde en NO 2 par la suite. Afin de valider un site de proximité automobile, ce rapport doit se rapprocher de 2. Rapport R = NO/NO 2 (Concentrations en ppb) Rue de Venise 1.7 Mairie 0.8 Couraux 0.7 Tableau 5 : Rapports NO/NO 2 Murigny 0.7 Tinqueux 0.7 Betheny 0.6 Le rapport R est homogène pour l ensemble des stations de fond de l agglomération au cours de l étude, variant de 0.6 à la station périurbaine Bétheny à 0.8 à la station urbaine Mairie. Le site prospecté rue de Venise se distingue des stations de fond par un rapport moyen NO/NO 2 atteignant 1.7, confirmant ainsi l influence bien plus importante du trafic automobile à cet emplacement. Le rapport n atteint pas 2, mais d après le guide national de classification des stations (2002), ce rapport est en constante diminution depuis quelques années, du fait de l évolution du parc automobile et des technologies de dépollution (filtre catalytique, diésélisation du parc ). Mesures complémentaires lors de la seconde campagne En complément du moyen mobile de mesures, des capteurs dits passifs, spécifiques à la mesure du dioxyde d azote, ont été disposés en plusieurs points répartis le long de la rue de Venise, afin de réaliser des mesures supplémentaires et déterminer la variabilité des teneurs en dioxyde d azote le long de la rue. Ces mesures complémentaires ont été réalisées uniquement lors de la seconde campagne, du 10 novembre au 08 décembre La carte ci-dessous présente l emplacement des points de mesures dans la rue de Venise. Page 8

12 Carte 2 : Emplacement des points de mesures rue de Venise Le tableau 6 présente les résultats obtenus sur ces différents points. Site Moyenne (µg/m 3 ) Moyen mobile Tableau 6 : Teneurs en NO 2 rue de Venise du 10/11 au 08/12 Le point 3 a été placé sur le moyen mobile de mesures, donc en parallèle de l analyseur automatique, afin de vérifier la justesse de la série d analyses par tubes à diffusion passive. Avec 53 µg/m 3 obtenu au moyen du capteur passif pour une moyenne de 54 µg/m 3 enregistrée par l analyseur, les résultats sont très bons. Sur les sites 1,2 et 6, des teneurs en dioxyde d azote plus faibles que sur le site du moyen mobile sont observées. Cette différence de niveau s explique probablement par une meilleure ventilation de la rue à ces endroits : - pour les sites 1 et 2 la rue est plus large d environ 5-6 mètres, et l échantillonnage est réalisé à une distance un peu plus importante de la chaussée, - pour le site 6, la présence d une grande ouverture entre deux bâtiments permet un brassage d air plus important. Page 9

13 Les sites 4,5 et 7 enregistrent quant à eux des teneurs moyennes en dioxyde d azote plus élevées qu au niveau du moyen mobile. Sur le trottoir longeant le bâtiment de l école Saint-Joseph, site 5, la moyenne au cours de ce mois de mesures atteint 73 µg/m 3, alors que sur la même période les stations de fond de l agglomération enregistrent des moyennes comprises entre 23 et 38 µg/m 3. Ces trois sites se situent du même coté de la rue, coté Sud-Est. Ces niveaux plus élevés s expliquent vraisemblablement par la hauteur de bâti associée à une plus faible largeur de trottoir, qui favorisent l accumulation de pollution au plus prêt de la source. Comparaison à la réglementation Le tableau 7 confronte les résultats obtenus sur le site rue de Venise à la réglementation en vigueur pour l année 2008 (Décret n du 15 février 2002). NO 2 en µg/m 3 Moyenne* Maximum horaire Rue de Venise le 03/12 à 21h Valeurs annuelles Valeurs horaires Réglementation Objectif de qualité 40 Valeur limite en Seuil d information et de recommandation 200 Valeur limite en * Moyenne des concentrations moyennes de la première et de la seconde campagne Tableau 7 : Réglementation pour le NO 2 (Décret n du 15 février 2002) Seuil d alerte 400 Avec une moyenne annuelle estimée de 51 µg/m 3, l objectif de qualité et la valeur limite de 2008 en NO 2 sont nettement dépassés sur le site de proximité automobile rue de Venise. Concernant les valeurs horaires, aucun dépassement des 200 µg/m 3 n a été observé au cours de l étude ; mais à la vue des résultats sur les autres stations du réseau rémois, il est vraisemblable que des niveaux horaires plus élevés auraient été enregistrés si les mesures s étaient déroulées sur une plus longue période. D autre part, les mesures complémentaires réalisées en d autres points de la rue durant la seconde campagne, ont permis de mettre en évidence l existence de zones d exposition encore plus importantes au dioxyde d azote, notamment sur le trottoir opposé. Page 10

14 II.2. Poussières très fines PM 2.5 Profil de l étude et comparaison avec d autres sites de mesures Le graphique 4 présente l évolution des teneurs moyennes journalières en poussières très fines rue de Venise, ainsi qu au niveau de la station fixe Tinqueux, seule station de l agglomération rémoise mesurant les PM 2.5. Poussières très fines Reims Tinqueux Reims Venise 1 ère Campagne 2 nd Campagne 30 μg/m /06 07/06 10/06 13/06 16/06 19/06 22/06 25/06 28/06 01/07 5/11 8/11 11/11 14/11 17/11 20/11 23/11 26/11 29/11 02/12 05/12 08/12 11/12 14/12 Graphique 4 : Moyennes journalières en poussières très fines durant les deux campagnes Les résultats graphiques montrent une évolution similaire des teneurs en poussières très fines, PM 2.5, entre les sites rue de Venise et Tinqueux, avec des niveaux moyens plus élevés rue de Venise. Aucune saisonnalité n a été mise en évidence au cours de cette étude, et ce pour les deux sites. Le tableau 8 présente les concentrations moyennes en PM 2.5 au cours de l étude. PM 2.5 en µg/m 3 Moyenne étude Moyenne maximale sur 24h au cours de l étude (moyenne maximale 2008) Rue de Venise Tinqueux Tableau 8 : Moyennes et maxima en PM 2.5 au cours de l étude Avec une moyenne de 23 µg/m 3 au cours de l étude, le site rue de Venise enregistre 30% de poussières fines de plus que le site de Tinqueux. Page 11

15 Profils hebdomadaire et horaire Les graphiques suivants présentent l évolution moyenne des teneurs en PM 2.5 au cours d une semaine type et au cours d une journée type sur les deux sites. Graphiques 5 et 6 : Profils hebdomadaire et journaliers des teneurs en poussières très fines De même que pour le dioxyde d azote, ces graphiques mettent en évidence l influence de l activité automobile sur les teneurs en poussières très fines. Sur les deux sites sont observés : - des niveaux moyens plus élevés en milieu de semaine, et les niveaux les plus bas le dimanche, - des niveaux horaires moyens plus élevés pendant les pointes de circulation du matin et du soir, et les valeurs les plus basses au cours de la nuit, voire de l après-midi durant cette étude sur le site de Tinqueux. Le site rue de Venise se distingue par des niveaux de concentration plus élevés, ainsi que par une variabilité des teneurs bien plus prononcée traduisant la proximité de la source automobile. Comparaison à la réglementation PM 2.5. Le tableau 9 confronte les résultats obtenus rue de Venise à la réglementation existante pour les PM 2.5 en µg/m 3 Moyenne Rue de Venise 23 Valeurs annuelles Réglementation Valeur cible au 01/01/ Valeur limite au 01/01/ Tableau 9 : Réglementation pour les PM 2.5 (Directive 2008/50/CE du 21 mai 2008) Avec 23 µg/m 3, la concentration moyenne en PM 2.5 rue de Venise au cours de cette étude est restée en deçà de la valeur limite de 25 µg/m 3 qui sera à respecter au 01 janvier Cependant, cette concentration moyenne étant très proche de la valeur limite, si l on prend en considération l incertitude de mesure propre à la technique métrologique employée, il existe une possibilité de dépassement de cette valeur limite. A noter également que suite aux orientations du «Grenelle de l Environnement», une valeur cible de 15 µg/m 3 pour les PM 2.5 est en discussion dans le cadre du deuxième Plan National Santé Environnement (PNSE 2). Page 12

16 Estimation de la teneur moyenne en PM 10 à partir des données de PM 2.5 Les particules PM 2.5 sont généralement bien corrélées aux PM 10 1, que ce soit en situation de fond comme en proximité automobile. Les particules PM 2.5 représentent en moyenne environ 70% de la masse de particules PM 10. Ce ratio varie en fonction de la zone géographique ; en France il varie de 55% en régions côtières, à 85% en Lorraine, Bourgogne et dans les Vosges, en passant par 65% de manière assez homogène sur le sud de la France. Sur l agglomération rémoise, la station de fond de Tinqueux mesure en parallèle depuis mars 2008 les teneurs en PM 2.5 et PM 10. Sur la période mars2008 février 2009, le facteur de corrélation existant entre les deux paramètres est le suivant : r = 0.96, soit une très bonne corrélation, avec un ratio moyen PM 2.5 /PM 10 de 75%. Les ratios sont généralement plus faibles sur les sites trafic, en raison d une large contribution des particules issues de la remise en suspension dans la fraction grossière 2. Ainsi en région parisienne, les ratios moyens 2006 et 2007 en situation de fond ont varié de 67% à 72% pour des ratios en situation de proximité automobile entre 66% et 67%. Afin d estimer la concentration moyenne en PM 10 rue de Venise à partir des résultats en PM 2.5, l hypothèse suivante a été retenue en moyenne au cours de l étude : 60% < Ratio PM 2.5 /PM 10 rue de Venise < 80% Cette hypothèse permet le calcul d un encadrement large de la moyenne en PM 10 rue de Venise : 29 µg/m 3 < PM 10 < 38 µg/m 3 D après le tableau 10, l encadrement met en évidence un risque important de dépassement de l objectif de qualité en poussières fines (PM 10 ) rue de Venise. PM 10 en µg/m 3 Moyenne annuelle Réglementation Objectif de qualité 30 Valeur limite 40 Tableau 10 : Réglementation pour les PM 10 (Décret n du 15 février 2002) 1 Synthèse des connaissances sur les particules en suspension dans l air AIRPARIF Joint Research Centre, European Commission (2003), «A european aerosol phenomenology, physical and chemical characteristics of particulate matte at kerbside, urban, rural and background sites in Europe», Report nr. EUR EN Page 13

17 II.3. Monoxyde de carbone CO Le tableau 11 présente les teneurs moyennes en monoxyde de carbone au cours de l étude rue de Venise et au niveau de la station fixe Mairie, ainsi que la réglementation en vigueur en CO en mg/m 3 Moyenne* Maximum journalier sur 8 heures glissantes Rue de Venise le 15/12 à 15h Mairie le 15/12 à 15h Réglementation - 10 * Moyenne des concentrations moyennes de la première et de la seconde campagne Tableau 11 : Résultats de l étude et réglementation pour le CO (Décret n du 15 février2002) Comme attendu, les valeurs de monoxyde de carbone ont été nettement plus élevées rue de Venise qu au niveau de la station de fond Mairie, avec en moyenne 75% de monoxyde de carbone de plus. Cependant, les maxima sont restés bien en deçà du seuil réglementaire des 10 mg/m 3 au cours de cette étude. II.4. Benzène C 6 H 6 Le tableau 12 présente les résultats obtenus en benzène rue de Venise, ainsi que pour comparaison ceux obtenus à la station fixe Mairie durant des périodes similaires. Benzène en µg/m 3 Moyenne* Rue de Venise** 1.9 Station Mairie** 1.1 Valeurs annuelles Réglementation Objectif de qualité 2 Valeur limite 7 * Moyenne des concentrations moyennes de la première et de la seconde campagne ** Périodes d échantillonnage : Rue de Venise : 03/06 au 01/07 et 10/11 au 08/12/08 Mairie : 29/05 au 10/07 et 13/11 au 18/12/08 Tableau 12 : Réglementation pour le benzène (Décret n du 15 février 2002) Les résultats en benzène confirment de plus fortes teneurs en situation de proximité automobile rue de Venise, qu en situation de fond à la station Mairie. Si la valeur limite est largement respectée en benzène sur le site rue de Venise au cours de cette étude, l objectif de qualité est quasiment atteint. Si l on prend en considération l incertitude de mesure qui existe sur la méthode utilisée, il existe une possibilité pour que cet objectif de qualité soit dépassé. Page 14

18 II.5. Composés organiques volatils COV Au total 41 composés organiques volatils ont été analysés rue de Venise. Deux composés n ont pu être quantifiés en raison de leurs teneurs très basses, inférieures à la limite de quantification du laboratoire : le 1,1-dichloroéthane et le 1,2-dichloroéthylène. Ils n apparaissent donc pas dans l exploitation qui suit. Profil des prélèvements Le graphique 7 présente le profil des 8 prélèvements journaliers effectués sur les deux campagnes de mesure. Les concentrations sont exprimées en ppbv (partie par billion en volume), unité qui correspond au rapport de mélange, en volume, d une molécule de polluant pour 10 9 molécules d air. 45 Autres COV 40 1ère Campagne 2nd Campagne benzène 1,2-dichloroéthane 35 propène 30 n-pentane iso-butane ppbv m+p-xylène acétylène 15 propane toluène 10 iso-pentane /06 15/06 17/06 25/06 18/11 30/11 04/12 11/12 Graphique 7 : Profils des prélèvements au cours des deux campagnes n-butane éthène éthane Pour des raisons de lisibilité, les COV minoritaires ont été regroupés sur ce graphique dans «Autres COV». Leurs concentrations individuelles apparaissent dans le graphique 8. Une saisonnalité est mise en évidence dans le graphique 7, avec des teneurs totales en COV plus élevées lors de la campagne hivernale que lors de la campagne estivale. Cette augmentation des teneurs, variable d un COV à l autre, a deux principales explications : - des processus dispersifs moins importants en hiver avec une hauteur de couche de mélange plus basse, - une source supplémentaire pour certains COV en hiver comme par exemple pour l éthylène : le chauffage. A contrario, certains COV voient leurs teneurs plus élevées en été qu en hiver. C est le cas de l iso-pentane, dont la concentration moyenne estivale a été au cours de cette étude 50% plus élevée que celle hivernale. Ce composé provenant essentiellement de l évaporation des essences, cette variation s explique par la hausse des températures en été. Page 15

19 Les jours où sont observées les teneurs totales en COV les plus basses sont respectivement, pour la campagne estivale et pour la campagne hivernale, le 15 juin et le 30 novembre. Il s agit de deux dimanches, jour de la semaine où le trafic est le moins important rue de Venise. Cette observation est conforme aux résultats obtenus pour le dioxyde d azote et les poussières très fines. Composés organiques volatils majoritaires Le graphique 8 présente les teneurs minimales, maximales et médianes 3 par composé organique volatil pour les 8 prélèvements effectués au cours de l étude ppbv éthane éthène n-butane iso-pentane toluène propane acétylène m+p-xylène iso-butane n-pentane propène 1,2-dichloroéthane benzène o-xylène iso-octane hexane 1,2,4-triméthylbenzène 1-butène éthylbenzène trans-2-butène cis-2-butène Tétrachlorométhane trans-2-pentène heptane cis-2-pentène 1-pentène 1,2,3-triméthylbenzène 1,3-butadiène 1,1,1-Trichloroéthane 1,4-Dichlorobenzène 1,3,5-triméthylbenzène isoprène styrène 1-hexène Tétrachloroéthylène Trichloroéthylène octane chlorobenzène 1,1,2-trichloroéthane Graphique 8 : Teneurs minimales, maximales et médianes 3 composé par composé au cours de l étude Les 5 composés organiques volatils majoritaires au cours de l étude rue de Venise ont été l éthane, l éthylène (éthène), le butane, l isopentane et le toluène. Ceci est en accord avec les résultats en composés organiques volatils obtenus sur le territoire national ces dernières années 4, la plupart de ces composés ayant comme sources principales les vapeurs d essence ou les gaz d échappement. L éthane est cependant habituellement associé aux fuites de gaz naturel. Il s agit d un composé à longue durée de vie, retrouvé parmi les composés majoritaires aussi bien en situation de fond qu en situation de proximité automobile % des prélèvements ont une concentration inférieure ou supérieure à cette valeur. L intérêt de travailler avec la médiane comparé à la moyenne, réside dans l atténuation de l influence perturbatrice de valeurs extrêmes et permet l obtention d une valeur représentative de la majorité des résultats. 4 Caractérisation du comportement spatio-temporel des composés organiques volatils, LCSQA Novembre Page 16

20 Comparaison avec les résultats en COV à la station Mairie Le graphique 9 présente les teneurs médianes des composés majoritaires rue de Venise ainsi que les teneurs médianes de ces mêmes composés sur l année 2008 à la station Mairie. En raison de difficultés d interprétation des résultats de butane sur Mairie, ce composé n apparaît pas dans le graphique 9. Rue de Venise Mairie 2008* 4 3 ppbv éthane éthène iso-pentane toluène * 29 prélèvements répartis sur l année Graphique 9 : Comparaison des teneurs médianes des COV majoritaires A l exception de l éthane dont la source principale est plus liée aux fuites de gaz naturel, les teneurs en éthène, iso-pentane et toluène apparaissent en toute logique bien plus élevées en situation de proximité trafic rue de Venise qu en situation de fond à la station de Mairie. Page 17

21 Conclusion Du 04 juin au 02 juillet 2008 puis du 05 novembre au 16 décembre 2008, ATMO Champagne- Ardenne a mis en place une étude en proximité trafic rue de Venise à Reims. Les polluants suivis ont été le dioxyde d azote (NO 2 ), le monoxyde de carbone (CO), les poussières très fines (PM 2.5 ) ainsi que les composés organiques volatils (COV) dont le benzène. L étude avait pour objectif de recueillir des informations en situation d exposition maximale à la pollution issue du trafic automobile. Comme attendu, les niveaux de pollution observés en proximité trafic rue de Venise ont été bien plus élevés que ceux enregistrés par les stations de fond de l agglomération. Deux polluants se distinguent par des niveaux préoccupants : - le dioxyde d azote : les teneurs moyennes en dioxyde d azote ont été 60% à 140% plus élevées que celles enregistrées par les stations de fond de l agglomération. Avec une moyenne annuelle estimée de 51 µg/m 3, les valeurs réglementaires annuelles que sont l objectif de qualité et la valeur limite de 2008 sont nettement dépassées. Aucun dépassement horaire n a été observé mais les périodes de mesure n ont pas été représentatives des maxima de l année. Enfin des mesures complémentaires réalisées en d autres points de la rue ont permis de mettre en évidence l existence de zones d exposition encore plus importante au dioxyde d azote. - les poussières très fines : les teneurs moyennes PM 2.5 ont été 30% plus élevées dans cette rue qu au niveau des stations de fond de l agglomération. Avec 23 µg/m 3, la concentration moyenne en PM 2.5 rue de Venise au cours de cette étude est restée en deçà de la valeur limite de 25 µg/m 3 qui sera à respecter au 01 janvier Cependant, cette concentration moyenne étant très proche de la valeur limite, si l on prend en considération l incertitude de mesure propre à la technique métrologique employée, il existe une possibilité de dépassement de cette valeur limite. Troisième polluant à surveiller : le benzène. Si la valeur limite est largement respectée sur le site rue de Venise au cours de cette étude, l objectif de qualité est quasiment atteint. Si l on prend en considération l incertitude de mesure qui existe sur la méthode utilisée, il existe une possibilité pour que cet objectif de qualité soit dépassé. Les niveaux observés rue de Venise nécessitent donc le maintien d une surveillance par l unité mobile d ATMO Champagne-Ardenne en 2010 sur ce site. Afin de résorber cette pollution, une réflexion globale relative à la gestion de la qualité de l air sur l agglomération doit être menée en partenariat avec Reims Métropole. A ce titre ATMO Champagne-Ardenne développera sur 2009 et 2010 un outil de modélisation fine de la pollution urbaine sur Reims afin : - d identifier les zones d exposition maximale à la pollution automobile et juger de l implantation la plus pertinente pour la future station de proximité trafic, - de simuler les scénarios visant à abaisser les niveaux de pollution sur ces zones et donc de vérifier l efficacité des actions proposées. Cet outil d aide à la décision sera opérationnel avec le concours de Reims Métropole pour 2011, année où le paysage urbain rémois sera stabilisé. Page 18

22 ANNEXE Page 19

23 Description et impact sanitaire des composés étudiés Dioxyde d azote NO 2 Sources Le monoxyde d azote (NO) et le dioxyde d azote (NO 2 ) sont émis lors des phénomènes de combustion. Le NO 2 est issu de l oxydation du NO. Les sources principales dans les villes de plus de habitants en Champagne-Ardenne sont le transport routier à 51% puis l industrie à 28% et le résidentiel et tertiaire à 14%. Le pot catalytique a permis, depuis 1993, une diminution des émissions des véhicules à essence, mais l effet reste encore peu perceptible compte tenu de l augmentation forte du trafic et de la durée de renouvellement du parc automobile. Agriculture hors machine 1% 3% 28% Autres transports Industrie 51% 14% 3% Machine et combustion agricoles Résidentiel et Tertiaire Transport routier Emissions de NOx dans les agglomérations de habitants et plus en Champagne-Ardenne (ATMO Champagne-Ardenne, plateforme Esmeralda, inventaire 2000) Effets sur la santé et sur l environnement Le dioxyde d azote est un gaz irritant pour les bronches. Chez les asthmatiques, il augmente la fréquence et la gravité des crises. Chez l enfant, il favorise les infections pulmonaires. Le dioxyde d azote participe au phénomène des pluies acides, à la formation de l ozone troposphérique, dont il est l un des précurseurs, à l atteinte de la couche d ozone stratosphérique et à l effet de serre. Page 20

24 Poussières fines PM 2.5 Sources Les particules ou poussières en suspension liées à l activité humaine proviennent majoritairement en France métropolitaine du secteur résidentiel et tertiaire, de l industrie ainsi que du transport routier. Leur taille et leur composition sont très variables. Les particules sont souvent associées à d autres polluants. Au cours de cette étude ont été mesurées les poussières de diamètre inférieur à 2.5 micromètres (PM 2.5 ). 12% 17% 2% Agriculture/Sylviculture Autres transports Industrie manufacturière Transformation d'énergie 41% 2% 26% Résidentiel et Tertiaire Transport routier Emissions de PM 2.5 en France Métropolitaine (CITEPA 2006) Effets sur la santé et sur l environnement Selon leur taille (granulométrie), les particules pénètrent plus ou moins profondément dans l arbre pulmonaire. Les particules les plus fines peuvent, à des concentrations relativement basses, irriter les voies respiratoires inférieures et altérer la fonction respiratoire dans son ensemble. Certaines particules ont des propriétés mutagènes et cancérigènes. Les effets de salissure des bâtiments et des monuments sont les atteintes à l environnement les plus perceptibles. Page 21

25 Monoxyde de carbone CO Source Gaz inodore, incolore et inflammable, le monoxyde de carbone se forme lors de la combustion incomplète de matières organiques (gaz, charbon, fioul, carburants, bois). Dans les années 80-90, le principal secteur d émission de monoxyde de carbone était le transport routier. Puis sa contribution a diminué grâce à l utilisation des pots catalytiques à compter de 1993 pour les véhicules essences et 1997 pour les véhicules diesel. En 2006 les trois secteurs contribuant le plus aux émissions de monoxyde de carbone sont le résidentiel/tertiaire, l industrie manufacturière et le transport routier. 7% 24% 3% Agriculture/Sylviculture Autres transports Industrie manufacturière 32% Transformation d'énergie 33% 1% Résidentiel et Tertiaire Transport routier Emissions de CO en France Métropolitaine (CITEPA 2006) Effets sur la santé et sur l environnement Le monoxyde de carbone se fixe à la place de l oxygène sur l hémoglobine du sang, conduisant à un manque d oxygénation de l organisme (cœur, cerveau ). Les premiers symptômes sont des maux de tête et des vertiges. Ces symptômes s aggravent avec l augmentation de la concentration en CO (nausée, vomissements ) et peuvent, en cas d exposition prolongée, conduire au coma et à la mort. Le monoxyde de carbone participe également aux mécanismes de formation de l ozone troposphérique. Dans l atmosphère, il se transforme en dioxyde de carbone et contribue à l effet de serre. Page 22

26 Composés Organiques Volatils COV Sources Dans l air ambiant extérieur, les composés organiques volatils proviennent essentiellement du secteur résidentiel et tertiaire, des établissements industriels ainsi que du trafic routier (gaz d échappement imbrûlés). 18% 12% 3% Agriculture/Sylviculture Autres transports Industrie manufacturière 33% 5% 29% Transformation d'énergie Résidentiel et Tertiaire Transport routier Emissions de COV en France Métropolitaine (CITEPA 2005) Effets sur la santé et sur l environnement A ce jour, les effets des COV sur la santé sont mal connus, notamment pour des expositions chroniques (exposition prolongée à de faibles quantités). Les COV sont des irritants des voies aériennes (nez, gorge), des yeux mais aussi de la peau. Certains, tels le benzène ou le toluène, sont connus pour provoquer des troubles neuropsychiques, des troubles digestifs, et pour avoir des propriétés cancérigènes. D'autres sont suspectés d'atteintes de la reproduction. Les composés organiques volatils sont également suivis du fait de leur implication dans le processus de formation de l ozone troposphérique. Liste des composés analysés éthane n-pentane 1,1,1-Trichloroéthane éthylbenzène éthène 1,3-butadiène benzène m+p-xylène propane trans-2-pentène Tétrachlorométhane styrène propène 1-pentène Trichloroéthylène o-xylène iso-butane cis-2-pentène iso-octane 1,3,5-triméthylbenzène n-butane isoprène heptane 1,2,4-triméthylbenzène acétylène 1,1-dichloroéthane 1,1,2-trichloroéthane 1,4-Dichlorobenzène trans-2-butène 1-hexène toluène 1,2,3-triméthylbenzène 1-butène 1,2-dichloroéthylène octane cis-2-butène hexane Tétrachloroéthylène iso-pentane 1,2-dichloroéthane chlorobenzène Page 23

27 Benzène C 6 H 6 Sources Le benzène appartient à la famille des Composés Organiques Volatils (COV), hydrocarbures aromatiques monocycliques. En France métropolitaine, le benzène provient essentiellement du secteur résidentiel et tertiaire en particulier du fait de la combustion du bois, suivi du transport routier. 15% Agriculture/Sylviculture 2% 2% 4% 2% Autres transports Industrie manufacturière Transformation d'énergie 75% Résidentiel et Tertiaire Transport routier Emissions de benzène en France métropolitaine (CITEPA 2006) Effets sur la santé et sur l environnement En cas d exposition aiguë par inhalation à des doses de benzène, il est possible de développer les symptômes suivants : irritation des voies pulmonaires et des yeux, maux de tête, troubles de la vision, de l audition et de la mémoire, douleurs abdominales, convulsions Ces symptômes peuvent aboutir, en cas de fortes doses, à un coma ou même la mort. L'effet principal d'une exposition chronique au benzène est un endommagement de la moelle osseuse, qui peut occasionner une décroissance du taux de globules rouges dans le sang et une anémie. Il peut également occasionner des saignements et un affaiblissement du système immunitaire. Enfin, le benzène est reconnu comme étant une substance cancérigène. Page 24

28 - Protégeons ensemble l'air que nous respirons ATMO Champagne-Ardenne 2 rue Léon Patoux REIMS Cedex 2 Tél.: Fax.: contact@atmo-ca.asso.fr