EVALUATION DE LA QUALITE DE L AIR EN SITUATION DE PROXIMITE DU TRAFIC ROUTIER EN ILE-DE-FRANCE

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1 EVALUATION DE LA QUALITE DE L AIR EN SITUATION DE PROXIMITE DU TRAFIC ROUTIER EN ILE-DE-FRANCE CONCENTRATIONS MOYENNES POUR L ANNEE 2004 AIRPARIF Surveillance de la qualité de l air en Ile-de-France Décembre 2005

2 SOMMAIRE RESUME... 2 I INTRODUCTION... 8 I.1 La problématique... 8 I.2 Le contexte et la méthodologie utilisée II SELECTION DES INDICATEURS DE POLLUTION EN SITUATION DE PROXIMITE AU TRAFIC ROUTIER II.1 Critères de sélection...11 II.2 Principaux polluants atmosphériques émis par les transports routiers...11 II.3 Réglementation en vigueur II.4 Les polluants retenus pour l'étude III PRESENTATION DE LA METHODOLOGIE D EVALUATION III.1 Présentation de la chaîne de calcul des émissions III.2 Présentation du logiciel STREET et des adaptations réalisées par AIRPARIF...24 III.3 Collecte et intégration des données géométriques caractéristiques des voies...26 III.4 Détermination des concentrations de fond...29 III.5 Choix de la condition météorologique représentative IV VALIDATION DE LA METHODOLOGIE UTILISEE IV.1 Validation pour le dioxyde d'azote...32 IV.2 Validation pour le benzène...33 IV.3 Validation pour les particules PM V PRESENTATION ET ANALYSE DES RESULTATS V.1 Résultats relatifs au dioxyde d azote...36 V.2 Résultats relatifs au benzène...40 V.3 Résultats relatifs aux particules PM VI CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES ANNEXE 1: REGLEMENTATION EN VIGUEUR ANNEXE 2 : DETERMINATION DES TYPOLOGIES STREET Evaluation de la qualité de l air en situation de proximité au trafic routier en Ile-de-France Page 1

3 RESUME Ce document présente les résultats obtenus dans le cadre de l étude engagée par AIRPARIF en 2005 sur la question de la pollution en situation de proximité du trafic routier en Ile-de-France. AIRPARIF fournit depuis plusieurs années, en temps quasi-réel, des informations sur la pollution en situation de proximité du trafic routier, dite la pollution de proximité, basées sur les observations des stations permanentes de mesure du réseau fixe francilien. Ces stations dites «trafic» sont implantées dans des situations représentatives des différentes configurations du réseau routier de l agglomération parisienne : le boulevard Périphérique, une autoroute, un grand carrefour parisien, une rue très encaissée,. L outil permanent d observation fournit des informations sur l évolution contrastée de la pollution en proximité du trafic 1.Tandis que les niveaux de benzène et de monoxyde de carbone observés sur le réseau routier baissent, ceux de dioxyde d azote et de particules sont stables depuis cinq ans. La surveillance permanente est ponctuellement complémentée par des études sur des problématiques spécifiques telles les échangeurs autoroutiers 2. L objectif de l étude sur la pollution de proximité est de compléter la documentation sur ces questions en fournissant des informations exhaustives sur la pollution de proximité sur l ensemble du réseau routier francilien. De par leur nature non exhaustive, les moyens de mesure, même en grand nombre, ne permettraient pas d atteindre cet objectif. Ainsi, l étude est réalisée à l aide des outils de modélisation, outils permettant d évaluer par le calcul les niveaux de pollution au droit du réseau routier à partir notamment des informations sur le trafic circulant et sur l environnement immédiat des axes de circulation. L étude porte sur la pollution atmosphérique chronique de l année La pollution de proximité est définie comme la pollution à laquelle une personne est exposée à proximité immédiate, c est-à-dire sur les trottoirs, des axes de circulation. Cette pollution résulte de la conjugaison de la pollution dite de fond et de l impact local du trafic de l axe considéré. Lors des périodes de faible trafic, la pollution de proximité est équivalente à l ambiance générale du quartier dans lequel l axe se retrouve. Lorsque la circulation routière est importante, à cette ambiance générale s ajoute la pollution directement induite par le trafic de l axe. Ainsi les niveaux de pollution qui sont déjà élevés dans l agglomération en situation de fond le deviennent encore plus lorsque l on s approche d un axe de circulation pour atteindre un niveau local maximum en terme d exposition potentielle sur le trottoir de l axe. Les polluants retenus Trois indicateurs reconnus de la pollution liée au trafic routier sont retenus pour l étude. Il s agit de trois polluants réglementés pour leur effet sur la santé humaine pour lesquels les niveaux actuels observés sur le réseau fixe d AIRPARIF ne respectent pas partout l objectif de qualité français à l échelle de l année. Le dioxyde d azote est un traceur des combustions des moteurs thermiques. D une façon générale les émissions d oxydes d azote par le trafic routier sont favorisées lorsque les moteurs tournent à plein régime et notamment lorsque la vitesse du trafic est élevée. Les niveaux annuels de dioxyde d azote dépassent actuellement l objectif de qualité 1 Rapport d activité d AIRPARIF : résultats «Caractérisation de la qualité de l'air au voisinage d'un échangeur autoroutier urbain : l'échangeur entre le boulevard périphérique et l'autoroute A3 au niveau de la porte de Bagnolet», rapport AIRPARIF, décembre Evaluation de la qualité de l air en situation de proximité au trafic routier en Ile-de-France Page 2

4 de 40µg/m 3 en situation de fond à Paris et dans une partie des Départements de la Petite Couronne. L ensemble des stations trafic d AIRPARIF présente également des niveaux supérieurs à cet objectif. Le benzène est le seul composé organique volatil réglementé en France pour ses effets sur la santé. Les émissions routières de benzène sont plus importantes lorsque les moteurs tournent au ralenti, c est-à-dire lors des situations congestionnées du trafic ou en centre-ville. De même, des phénomènes d évaporation de l essence (véhicules roulant ou à l arrêt et distribution de carburant) contribuent d une façon significative aux émissions de benzène du trafic routier. Les niveaux annuels de benzène en situation de fond respectent aujourd hui l objectif de qualité de 2µg/m 3. Cependant cette norme n est pas respectée au niveau des stations permanentes de mesure installées à proximité immédiate des axes routiers importants. Quant aux particules de diamètre inférieur à 10µm (PM10), ils présentent également des niveaux annuels supérieurs à l objectif de qualité annuel de 30µg/m 3 sur le réseau fixe instrumenté au voisinage des axes routiers importants. Rappelons que la motorisation diesel ainsi que les phénomènes d usure des pneus et des routes sont responsables de la majorité des émissions des particules par le trafic routier. Mais le trafic n est pas la seule source de particules, l industrie et les secteurs résidentiel tertiaire et artisanat contribuant largement aux émissions régionales. Par ailleurs, ce type de polluant se forme aussi par la chimie atmosphérique comme l ozone et voyage sur de longues distances. La méthodologie : la mise en œuvre des outils de modélisation La mise en œuvre des outils de modélisation pour évaluer la pollution atmosphérique au droit des axes de circulation nécessite des connaissances fines sur le trafic circulant sur le réseau routier francilien. Un modèle du réseau routier francilien ainsi que du trafic y circulant a été mis à disposition d AIRPARIF par les gestionnaires du trafic à travers des travaux réalisés notamment dans le cadre du projet européen «HEAVEN» en collaboration étroite avec 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. Les caractéristiques du réseau de voirie francilien correspondant au dernier réseau fourni, soit l année 2002 pour Paris, sont prises en compte par ce modèle de trafic. Ainsi, certaines modifications récentes du réseau de trafic n'ont pu être prises en compte. La mise à disposition du modèle de trafic a permis notamment l élaboration d une chaîne de calcul du flux de trafic routier en temps quasi-réel pour les axes qui composent le réseau modélisé. Ce réseau est calibré, heure par heure, selon les observations en temps quasi réel d environ 600 points de comptage du trafic en Ile-de-France permettant ainsi d obtenir une image précise du trafic moyen de l année 2004 sur les km du réseau routier modélisé. Rappelons néanmoins que le modèle de trafic fournit, pour chacun des axes, la situation moyenne de trafic le long de l axe ; ainsi 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. Le calcul des émissions à partir du modèle de trafic prend en compte la motorisation et la composition du parc roulant en Ile-de-France. Ces paramètres, définis d après des données nationales disponibles à l ADEME et à l INRETS, sont localement adaptés à la situation en Ile-de- France à l aide des observations locales ponctuelles qui ont pu être mises à disposition d AIRPARIF. Pour chaque type de véhicules, et selon en particulier sa motorisation et la vitesse à laquelle il roule, un facteur d émission est appliqué selon la méthodologie européenne «Copert III». A partir du modèle de trafic et des caractéristiques du parc roulant francilien, l application des facteurs d émissions adaptés permet de déduire les émissions annuelles du trafic routier en Ile-de-France en 2004 pour chaque axe composant le réseau routier modélisé. Evaluation de la qualité de l air en situation de proximité au trafic routier en Ile-de-France Page 3

5 L étape finale du processus d évaluation porte sur l application du modèle «STREET» aux émissions routières afin d évaluer la concentration moyenne annuelle de chacun des axes de circulation en fonction notamment de ses caractéristiques environnementales (largeur de la rue, existence de bâti, hauteur du bâti, continuité ou discontinuité des façades...). Les concentrations en polluant de deux axes dont les émissions sont équivalentes, peuvent être très différentes du fait de l influence de l environnement de chaque axe sur les conditions de dispersion : à trafic identique une route traversant un espace dégagé présenterait une concentration plus faible qu une rue encaissée au sein d un tissu urbain dense. Ainsi, chacun des axes de trafic du réseau routier francilien doit être défini en terme de ses caractéristiques environnementales. Ce travail de définition des caractéristiques typologiques, mené initialement par l Institut d'aménagement et d'urbanisme de la Région Ile-de-France (IAURIF) lors d une étude précédente, a été complété par AIRPARIF dans le cadre de la présente étude afin de prendre en compte l évolution du réseau routier modélisé. Les données environnementales et les émissions de chacun des axes du réseau routier francilien servent dans le modèle «STREET» (adapté spécifiquement pour les besoins d AIRPARIF et les conditions franciliennes) à calculer, pour les conditions météorologiques représentatives de l année 2004, la concentration annuelle de l axe considéré. La méthodologie mise en œuvre dans le cadre de cette étude est fondée sur les outils les plus récents développés par AIRPARIF. Elle est notamment plus élaborée que celle utilisée lors d une étude antérieure similaire 3 qui a précédé les développements du projet «HEAVEN». Les résultats de ces deux études ne sont donc pas directement comparables. Néanmoins, en se basant sur la méthodologie actuelle, il serait possible de confronter les résultats de l étude pour l année 2004 avec par exemple ceux des études prospectives de la qualité de l air dans la mesure où AIRPARIF dispose des descriptions prospectives de trafic compatibles pour les échéances retenues. Les résultats de l étude Les résultats (en µg/m 3 ) sont présentés sous forme cartographique pour les trois polluants considérés ; il s agit, pour chacun des polluants, d une cartographie régionale, d une cartographie à l échelle du cœur de l agglomération ainsi que d un agrandissement centré sur la Ville de Paris de cette dernière cartographie. Dans la mesure où les niveaux en situation de fond du dioxyde d azote dépassent actuellement l objectif de qualité, les cartographies associées à ce polluant montrent la pollution de fond sur l ensemble du territoire sur laquelle s ajoute l impact spécifique local des axes routiers importants. Pour les deux autres polluants, seuls les niveaux observés en proximité du trafic routier sont présentés sur l ensemble du réseau routier modélisé. Les limites administratives des différents Départements sont présentées par un trait noir. Rappelons que, comme pour tout calcul et pour toute mesure, une incertitude est associée aux résultats pour chacun des polluants. L ampleur de cette incertitude résulte de l agrégation des incertitudes liées à chacune des étapes réalisées pour produire les cartes. Il s agit notamment de la qualité du modèle de trafic contraint par un réseau routier «simplifié», de la précision des connaissances sur la composition du parc roulant (en terme de motorisation et de répartition selon les différentes classes de véhicules) sur les différents axes franciliens, des facteurs d émissions associés à chaque classe de véhicule ainsi que de l application du modèle «STREET» permettant d évaluer la concentration en fonction des émissions et les caractéristiques 3 Evaluation des concentrations moyennes annuelles en polluants atmosphériques à proximité du trafic routier Ile-de-France, Rapport AIRPARIF, août Evaluation de la qualité de l air en situation de proximité au trafic routier en Ile-de-France Page 4

6 environnementales moyennes de chaque axe. La mise en place des campagnes de mesure spécifiques permet de valider la cohérence des résultats et également d évaluer l incertitude totale associée à la concentration moyenne annuelle pour les trois composés. Pour le dioxyde d azote elle s établit à environ 15% de la concentration annuelle dans la zone centrale de l agglomération où les mesures ont été effectuées. Pour le benzène cette incertitude est plus importante. Elle s élève à environ 40% de la concentration due notamment au caractère primaire de ce polluant. Pour les particules PM10 des difficultés actuelles dans la documentation de certaines sources d émissions spécifiques du trafic routier (remise en suspension par exemple) rendent très délicat l interprétation fine des cartographies associées à ces composés. Ainsi, les cartographies des niveaux en proximité des PM10 doivent être interprétées comme fournissant des ordres de grandeur de ces phénomènes dont le comportement spatial est cohérent à l échelle de la Région. Du fait de l incertitude associée aux différentes étapes de travail, il n est pas réaliste d effectuer une interprétation ponctuellement très fine des résultats à l échelle par exemple d un axe particulier du réseau routier. D une façon générale, le réseau routier est clairement visible sur la cartographie régionale, témoignant ainsi de l impact local du trafic sur la qualité de l air. L empreinte du réseau routier est globalement plus net pour le dioxyde d azote que pour les deux autres polluants, le dioxyde d azote est émis préférentiellement par les véhicules de vitesse soutenue. Cependant, pour le benzène l impact du trafic routier est le plus important aux axes localisés en général dans l agglomération parisienne où les conditions de trafic sont particulières (notamment congestionnées) et où les vitesses rencontrées sont nécessairement plus limitées. Les résultats pour les particules confirment la tendance globale ; à savoir des impacts plus importants et plus denses vers le cœur de l agglomération, avec néanmoins la mise en évidence nette des autoroutes et routes majeures qui desservent la Région à partir de son centre urbanisé. Les cartographies du cœur de l agglomération ainsi que les agrandissements centrés sur la Ville de Paris permettent de mieux apprécier le comportement des polluants dans les portions du réseau routier les plus denses. Les portions du réseau routier francilien dépassant l objectif de qualité annuel L analyse des cartographies permet de quantifier l étendue des dépassements de l objectif de qualité annuel sur le réseau routier francilien. Rappelons que le modèle de trafic couvre actuellement km du réseau routier. Pour le dioxyde d azote le niveau annuel dépasse actuellement l objectif de qualité annuel de 40 µg/m 3 sur 2600 km de ce réseau. Cela représente environ un quart (24%) du réseau francilien et touche préférentiellement la zone dense de l agglomération parisienne. Au cœur de l agglomération, c est environ les deux tiers du réseau (69 %) qui sont concernés par ce dépassement, alors que seulement 7% du réseau routier modélisé en Grande Couronne est touchée par un dépassement de l objectif de qualité. Rappelons néanmoins qu en situation de fond, c est-à-dire éloigné des axes de circulation, le secteur central de Paris et de la Petite Couronne sont concernés en 2004 par un dépassement de l objectif annuel de 40 µg/m 3. L ampleur du dépassement est logiquement plus forte lorsque l on s approche du réseau routier. Pour le benzène et les particules, une portion moins importante du réseau routier francilien est touchée par le dépassement de l objectif de qualité annuel. S agissant du benzène, km (ou 14%) du réseau routier présentent des niveaux annuels dépassant l objectif de qualité de 2 µg/m 3. Les trois quarts de cette portion du réseau sont localisés dans le cœur de l agglomération parisienne reflétant ainsi les conditions de circulation de l agglomération qui favorisent les émissions de benzène par rapport aux vitesses plus soutenues du trafic de la Evaluation de la qualité de l air en situation de proximité au trafic routier en Ile-de-France Page 5

7 Grande Couronne. Pour les particules PM10, le dépassement de 30 µg/m3 en concentration moyenne annuelle est constaté sur une portion faible du réseau routier francilien. Il s agit d environ 350 km (ou 3%) d axes de circulation qui sont localisés majoritairement le long des autoroutes et routes importantes qui desservent l ensemble de la Région à partir de son centre urbanisé. Le dépassement de l objectif de qualité dans les secteurs urbanisés de la Région Le croisement d une cartographie du dépassement de l objectif de qualité par la pollution de proximité et celle de la densité de population permet d identifier et de quantifier les portions du réseau routier touché par la pollution atmosphérique et qui traversent les secteurs les plus densément habités. Quant à la densité de population, deux seuils sont considérés ; le premier, fixé à habitants/km 2, correspond globalement à la densité moyenne des zones denses de l agglomération parisienne, et le deuxième, fixé à habitants/km 2, à celle du cœur de l agglomération, à savoir Paris et sa plus proche banlieue. 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 un peu moins d un cinquième du réseau routier francilien dépasse l objectif de qualité du dioxyde d azote tout en traversant les secteurs 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, coupent des secteurs de très forte densité de population, essentiellement à Paris et dans la Petite Couronne. Sur les km du réseau routier francilien dont les niveaux annuels de benzène dépassent l objectif de qualité, 700 km traversent des secteurs dont la densité de population est supérieure à la moyenne des zones denses de l agglomération parisienne, dont 400 km qui coupent les parties les plus densément habités dans le cœur de l agglomération. 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. Conclusions et perspectives L étude de la qualité de l air en situation de proximité du trafic routier a permis d établir un bilan de la pollution atmosphérique au plus près de ses sources principales en Ile-de-France. Ce bilan montre qu une portion importante des axes principaux du cœur de l agglomération est concernée par des dépassements chroniques 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 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 problématique (benzène et particules) par rapport aux normes en vigueur, l étendue des portions du réseau routier pour lesquelles les concentrations annuelles dépassent l objectif de qualité est également plus restreinte. Le travail de documentation de la pollution de proximité a également été l occasion d identifier certaines orientations potentielles de travail pour améliorer l image de la situation actuelle 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, au vu notamment des évolutions récentes du trafic, définit nécessairement la pertinence des résultats qui en découlent. Ainsi des procédures d actualisation systématiques du Evaluation de la qualité de l air en situation de proximité au trafic routier en Ile-de-France Page 6

8 réseau pourraient être mises en œuvre avec l appui des services techniques concernés dans le cadre d un partenariat renforcé. Parallèlement, l évaluation des niveaux des particules 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 engager des travaux spécifiques sur ces questions de sources et de facteurs d émissions pour les particules dans l avenir dans le cadre de ses missions générales de surveillance de la qualité de l air en Ile-de-France afin d apporter les informations les plus pertinentes au public et aux décideurs. Evaluation de la qualité de l air en situation de proximité au trafic routier en Ile-de-France Page 7

9 I INTRODUCTION Dans le cadre de sa mission réglementaire de surveillance de la qualité de l'air, AIRPARIF évalue régulièrement les niveaux de concentration en polluant atteints à proximité du trafic routier. Un premier niveau d'évaluation est obtenu à l'aide des stations de mesures implantées sur des trottoirs, à proximité immédiate du trafic. Bien que ces stations soient implantées sur un échantillon d'axes représentatifs des différentes typologies rencontrées dans le cœur de l'agglomération parisienne, cette évaluation ne permet pas de rendre compte de manière exhaustive des niveaux de pollution présents sur l'ensemble des axes routiers d'ile-de-france. Seule la modélisation numérique offre des possibilités d'atteindre une évaluation complète de ces niveaux. Rappelons que les techniques de modélisation numérique sont fondées sur une évaluation mathématique des niveaux de pollution à partir notamment des caractéristiques du trafic routier et de la configuration environnementale de l'axe considéré. Les résultats issus de la modélisation sont enfin validés sur la base des observations, notamment celles du réseau permanent d'airparif. Ce rapport, constituant une première étape dans la modélisation des concentrations de proximité, fournit une estimation des concentrations moyennes annuelles en polluants à proximité du trafic routier à l'aide d'un outil de modélisation simple. D'autres modélisations plus complexes décrivant par exemple la décroissance des niveaux entre la proximité et la situation de fond sont actuellement à l'étude au sein du service Etudes et Développement d'airparif afin de les valider et donc d'apporter une information encore plus fine sur cette problématique. I.1 La problématique L évaluation des niveaux de pollution en proximité des axes de circulation est un exercice complexe. En effet à cette échelle, de nombreux facteurs dimensionnent les niveaux de concentrations au niveau de la rue. Les niveaux de pollution dépendent des émissions locales générées par le trafic automobile (dépendant elles-mêmes des conditions de circulation et de la composition du parc automobile), des paramètres influant la dispersion des polluants (météorologie locale et configuration de voirie) et de la concentration de fond des zones environnantes. Rappelons que la pollution dite "de fond" traduit l'ambiance générale d'une zone considérée hors de l'influence de sources locales d'émission. La variabilité spatiale des concentrations au sein d une rue peut être très importante et dépend beaucoup de ses caractéristiques géométriques. Pour les conditions météorologiques, la pollution importée et le trafic routier fixés à l identique, il existe des variations très importantes des motifs de répartition des polluants au sein de rues de géométries différentes. Ceci est confirmé par les mesures en soufflerie (voir Figure 1). Evaluation de la qualité de l air en situation de proximité au trafic routier en Ile-de-France Page 8

10 Direction du vent bâti bâti (a) bâti bâti bâti bâti (b) (c) Figure 1 : Répartition des concentrations en polluants mesurés en soufflerie dans différentes configurations géométriques pour un vent perpendiculaire à l axe de la rue : (a) cas 1 : hauteur de bâti = largeur de rue, (b) cas 2 : hauteur de bâti >> largeur de rue, (c) cas 3 : hauteur de bâti dissymétrique (Source : Lionel Soulhac - Ecole Centrale de Lyon) De même la variabilité temporelle des concentrations en un point donné en proximité du trafic est également très importante, notamment du fait des variations d intensité du trafic ou des paramètres météorologiques au cours de la journée. La Figure 2 présente, par exemple, le profil moyen journalier des concentrations en dioxyde d azote (NO 2 ) sur 2 stations fixes du réseau permanent de proximité du trafic) [NO2] (µg/m3) 60 [NO2] Place V. Basch [NO2] (µg/m3) [NO2] Champs-Elysées Heures Heures (a) Station de la place V Basch (Paris 14 ème ) (b) Station des Champs Elysées (Paris 8 ème ) Figure 2 : Evolution journalière des concentrations de NO2 en moyenne annuelle mesurées au niveau des stations de la place Victor Basch (Paris 14 ème ) et de l'avenue des Champs Elysées (Paris 8 ème ). Chaque portion de voirie représente donc un cas particulier en terme de caractérisation de la qualité de l air. Il est donc illusoire de vouloir étudier de manière exhaustive la qualité de l air à proximité du trafic routier sur un domaine aussi large que l Ile-de-France, uniquement par les techniques de surveillance classiques (mise en place de capteurs permanents, utilisation de camions laboratoires, campagne de tubes à diffusion). Des approches combinées mêlant mesures en stations du réseau de surveillance, approches simplifiées s appuyant sur des outils de modélisation paramétriques ou déterministes à des échelles locales, et campagnes de mesure Evaluation de la qualité de l air en situation de proximité au trafic routier en Ile-de-France Page 9

11 permettent de fournir cette évaluation extensive de la qualité de l air en situation de proximité au trafic routier à l échelle régionale. I.2 Le contexte et la méthodologie utilisée Les premiers travaux de caractérisation des concentrations moyennes annuelles en polluants atmosphériques le long du réseau routier principal d Ile-de-France avaient été réalisés par AIRPARIF en collaboration avec la Direction Régionale de l Equipement d Ile-de-France (DREIF) et l Institut d Aménagement et d Urbanisme de la Région Ile-de-France (IAURIF) pour la période sur la base de données représentatives du réseau de trafic routier francilien de l année Ces premiers travaux, qui s étaient appuyés sur la mise en œuvre d outils de modélisation simplifiés avec le logiciel «STREET» version 4.1, avaient permis d identifier qu une large portion du réseau de trafic était concernée par des dépassements chroniques des objectifs de qualité relatifs aux principaux polluants atmosphériques. Ils avaient également mis en évidence la nécessité de disposer de données renforcées relatives à la description qualitative et quantitative du trafic en Ile-de-France, afin de permettre une description affinée des phénomènes de pollution atmosphérique en situation de proximité. A l aide de la collaboration étroite mise en place dans le cadre du projet européen «HEAVEN» (for an Healthier Environment through the Abatment of Vehicle Emissions and Noise) entre AIRPARIF, les services de la voirie de la Ville de Paris, la DREIF et son Service Interdépartemental de sécurité et d Exploitation Routière (SIsER), il a été possible de développer une chaîne de calcul des émissions routières intégrant les données de trafic observées sur la région Ile-de-France en temps réel. La présente étude, réalisée par AIRPARIF à partir de cette chaîne d émissions routières, montre les résultats d évaluation des niveaux moyens annuels de concentration en polluants atmosphériques le long des principaux axes routiers de la région parisienne pour l année L étude a été effectuée sur la base du trafic du mois d octobre 2004, mois validé comme étant représentatif du trafic moyen annuel en Ile-de-France. Après avoir précisé la sélection effectuée, par AIRPARIF, des indicateurs pertinents de la pollution atmosphérique à proximité du trafic, ce rapport présente les méthodologies de modélisation mises en œuvre, puis les résultats de validations réalisées par une comparaison avec les résultats de mesure et enfin les résultats d évaluation obtenus avec une discussion sur les limites et les incertitudes des évaluations obtenues. 4 Evaluation des concentrations moyennes annuelles en polluants atmosphériques à proximité du trafic routier en Ile-de-France, août 2002, rapport AIRPARIF. Evaluation de la qualité de l air en situation de proximité au trafic routier en Ile-de-France Page 10

12 II SELECTION DES INDICATEURS DE POLLUTION EN SITUATION DE PROXIMITE AU TRAFIC ROUTIER II.1 Critères de sélection Le nombre de composés gazeux et particulaires émis par le trafic routier est très important. Il serait impossible techniquement et pratiquement de tous les caractériser par la mesure ou par la modélisation. On choisit par conséquent quelques polluants caractéristiques de cette source d'émission. Cet ensemble de polluants constitue des indicateurs de la pollution liée au émissions du trafic routier. Ils sont retenus pour leur spécificité et leurs effets connus sur le milieu et la santé. Ils doivent bien évidemment être techniquement mesurables à un pas de temps correspondant aux effets connus. On peut schématiquement définir les indicateurs de la pollution due au trafic en fonction de trois critères : - Critère technique : ils doivent être techniquement mesurables, - Critère sanitaire : leurs effets doivent être connus et/ou normés, - Critère historique : jugement de priorité en fonction des niveaux habituellement relevés et comparés aux normes existantes ou futures. La liste des indicateurs de la pollution atmosphérique peut donc évoluer en fonction des nouvelles technologies et des études scientifiques. Pour guider la sélection d indicateurs pertinents, les points suivants présentent les principaux polluants émis par les transports routiers et les objectifs réglementaires en vigueur. II.2 Principaux polluants atmosphériques émis par les transports routiers Une évaluation fine des émissions liées au trafic routier en Ile-de-France pour l'année 2000 a été réalisée par AIRPARIF 5 pour le compte de la DRIRE Ile-de-France dans le cadre des travaux d élaboration du Plan de Protection de l Atmosphère (PPA), à partir du croisement des informations suivantes : - les données de trafic fournies par la DREIF pour l année 2000, - les données de composition du parc provenant d'estimations nationales (source ADEME/INRETS) corrigées localement (sources : Observatoire des Déplacements de la Ville de Paris, DREIF), - et enfin la méthodologie européenne Copert III de calcul des émissions liées au trafic. Les pourcentages d'émission des composés liés au trafic présentés ci-dessous sont notamment issus de ces travaux et du cadastre des émissions établi pour l'année de référence 2000 (source : AIRPARIF/DRIRE Ile-de-France). L'objectif est ici de présenter les principaux composés émis par le secteur des transports routiers en distinguant ceux émis sous forme gazeuse et ceux émis sous la forme de particules. 5 Evaluation de la qualité de l'air en Ile-de-France à l'échéance 2010 et impact du plan de protection de l'atmosphère, novembre 2004, rapport AIRPARIF Evaluation de la qualité de l air en situation de proximité au trafic routier en Ile-de-France Page 11

13 II.2.1. Composés gazeux Les oxydes d'azote (monoxyde d azote NO et dioxyde d azote NO2) sont formés à haute température par oxydation de l'azote de l'air. Dans l agglomération parisienne, 59 % des émissions d'oxydes d'azote proviennent du trafic routier. Les émissions d'oxydes d'azote se font majoritairement sous la forme de NO (80 à 90 %), le complément étant émis directement sous forme de NO2 (10 à 20 %). Sous la terminologie les Composés Organiques Volatils (COV), on regroupe les hydrocarbures et les composés organiques oxygénés. Ils sont issus d'une combustion incomplète et de phénomènes d évaporation. Dans l agglomération parisienne, 38 % des émissions de Composés Organiques Volatils Non Méthaniques (COVNM) proviennent du trafic routier. Parmi ces composés, le benzène est émis majoritairement par le trafic routier au niveau régional (61 % des émissions). * Hydrocarbures : alcanes, alcènes, aromatiques monocycliques (notamment le benzène et le toluène). * Composés Oxygénés : aldéhydes, acides, cétones, éthers, * Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP) : Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) regroupent des substances chimiques constituées de deux à huit cycles aromatiques juxtaposés. Le nombre théorique de HAP est supérieur à Ils sont classés en HAP légers (jusqu'à trois cycles) ou lourd (quatre cycles et plus) et possèdent des caractéristiques physico-chimiques et toxicologiques différentes. Seuls les plus volatils, émis en moins grande quantité, sont présents dans la phase gazeuse alors que les plus lourds se retrouvent généralement adsorbés à la surface des particules. Le monoxyde de carbone (CO) est le produit d'une combustion incomplète. Dans l agglomération parisienne, 78 % des émissions de CO proviennent du trafic routier. Le dioxyde de carbone (CO2) est l'un des produits normaux d'une combustion complète. Il est produit par l'oxydation des atomes de carbone contenus dans les carburants. Dans l agglomération parisienne, 30 % des émissions de CO2 proviennent du trafic routier. Le dioxyde de soufre (SO2) provient du soufre contenu dans les carburants (essentiellement dans le gazole). Dans l agglomération parisienne, un peu moins de 4 % seulement des émissions de dioxyde de soufre proviennent du trafic routier. II.2.2. Particules Les particules en suspension constituent un ensemble très hétérogène et complexe de substances organiques et minérales. Elles peuvent être grossièrement partagées en trois classes selon des critères de taille, de masse et de composition (c'est d'ailleurs l'aptitude des particules à pénétrer de façon plus ou moins profonde l'arbre respiratoire humain qui est à la base du critère de taille). Plus les particules sont fines et plus elles pénétreront dans l'arbre respiratoire. Les Particules Totales en Suspension (TSP) est l'ensemble des particules (sans critères de distinction). Parmi ces particules, on peut distinguer: - Les particules d'un diamètre aérodynamique moyen inférieur ou égal à 10 µm (PM10) comprennent les particules grossières (entre 2.5 µm et 10 µm - il s'agit de grosses particules terrigènes et de poussières provenant essentiellement des chaussées ou Evaluation de la qualité de l air en situation de proximité au trafic routier en Ile-de-France Page 12

14 d'effluents industriels) et les particules fines (inférieures à 2.5 µm). Les PM10 sont capables de pénétrer dans les voies respiratoires supérieures ; L inventaire des émissions de polluants atmosphériques établi par AIRPARIF conduit à attribuer 37 % des particules PM10 au trafic routier pour l année de référence 2000 dans l agglomération parisienne. - Les particules fines d'un diamètre aérodynamique moyen inférieur ou égal à 2.5 µm (PM2.5) : il s'agit de particules fines comprenant suies, carbone organique, carbone élémentaire, espèces ionique nitrates et sulfates et éventuellement métaux ainsi qu acides condensés dérivés entre autres des émissions du trafic. Notons que les particules dit «Diesel» entrent dans cette catégorie de particules fines. Leur composition et leur morphologie ne sont pas parfaitement connues. Cependant, leur composition peut être décrite schématiquement comme un squelette de carbone recouvert d'une phase organique et minérale ionique composée principalement d'imbrûlés provenant du carburant et du lubrifiant. De plus, les petites particules peuvent jouer un rôle de vecteur lorsque des métaux ou des composés chimiques sont adsorbés à leur surface. On trouve ainsi des noyaux carbonés issus des processus de combustion intimement liés à des composés organiques comme certains HAP de 4 cycles ou plus (benzo(a)pyrène, benzo(k)fluoranthène, benzo(b)fluoranthène, benzo(g,h,i) pérylène, benzo(a)anthracène, etc.). On trouve également des sulfates ou des nitrates (transformations des oxydes de soufre ou d'azote) ou encore des ions métalliques (cuivre, fer, manganèse, plomb, vanadium, zinc). Ces particules fines PM2.5 sont capables de penetrer profondément dans l appareil respiratoire (alvéoles). II.2.3. Polluants secondaires Une fois émis, les composés évoluent dans l'espace et dans le temps selon des mécanismes réactionnels très complexes. Certains se transforment pour aboutir à la création d'espèces comme l'ozone, le dioxyde d'azote, les aldéhydes et le nitrate de péroxy-acétyl (PAN). Les polluants primaires mis en cause sont chimiquement très réactifs, en particulier certains hydrocarbures et les oxydes d'azote. Ces réactions chimiques sont dépendantes de l'intensité lumineuse (ensoleillement) mais également de la quantité de précurseurs mis en jeu et donc notamment des émissions liées au trafic routier. Notons que les composés adsorbés à la surface des particules forment également une pollution secondaire. Les teneurs en ozone (O3) en proximité du trafic sont très nettement inférieures à celles mesurées en situation de fond du fait de la réaction quasi-instantanée qui se produit entre le NO émis par le trafic routier et l ozone en situation de proximité (NO + O3 NO2 + O2). L ozone est ainsi rapidement consommé en situation de proximité lorsqu il y a du trafic automobile et seuls les niveaux nocturnes d ozone peuvent être relativement équivalents aux niveaux observés en situation de fond du fait du faible trafic sur les axes. L ozone, bon indicateur de la pollution photo-oxydante à l échelle régionale, n est donc pas un indicateur pertinent pour caractériser la pollution de proximité. Evaluation de la qualité de l air en situation de proximité au trafic routier en Ile-de-France Page 13

15 II.3 Réglementation en vigueur L'objet des différents critères de la qualité de l'air est de traduire simplement l'effet de la pollution atmosphérique sur différentes cibles telles que la santé humaine, la végétation ou encore le bâti. Différents paramètres peuvent être pris en compte pour la fixation de critères de la qualité de l air (cf. annexe 1) : - les critères de l'organisation Mondiale de la Santé (OMS) résultent d'une compilation mondiale de toutes les études relatives aux effets de la pollution atmosphérique, disponibles à une époque donnée (critères 1999) ; - les critères de l'union Européenne ou de certains autres pays prennent en compte des études scientifiques, des paramètres économiques et politiques (estimation des coûts pour parvenir à respecter les critères définis), un handicap climatologique de certains pays par rapport à d'autres, etc. Cependant, les instances européennes s inspirent principalement des recommandations de l OMS, pour la fixation de certains critères ; - les valeurs réglementaires françaises résultent pour l essentiel de la transposition en droit national des valeurs de référence des directives européennes. II.4 Les polluants retenus pour l'étude Parmi les indicateurs de pollution liés aux transports routiers, on peut choisir de ne pas retenir les composés pour lesquels on sait avec certitude qu'ils sont à des niveaux bien inférieurs aux valeurs limites fixées par les directives européennes actuelles ou futures. Cela nécessite donc de disposer d'une base de résultats de mesure sur plusieurs années pour établir des tendances fiables. C'est en particulier le cas du plomb et du monoxyde ce carbone. Depuis l'utilisation à grande échelle de l'essence sans plomb et son interdiction totale dans les carburants dès l année 2000 ainsi que l'augmentation progressive du parc catalysé, les niveaux annuels relevés sur les sites de proximité parisiens ont très fortement diminué (cf. Figure 3). Ainsi, même si l'on assiste, avec la mise en place des nouvelles directives et du décret du 15 février 2002 à un durcissement des normes relatives au plomb (objectif de qualité fixé à 0,25 µg/m3 en moyenne annuelle, et valeur limite fixée à 0,8 µg/m3 puis à 0,5 µg/m3 aux échéances respectives 2001 et 2005 en moyenne annuelle), les niveaux relevés sur les sites trafic parisiens restent en deçà de ces chiffres depuis plusieurs années déjà, en marquant en outre une baisse notoire. Le plomb n'est donc plus aujourd'hui un indicateur pertinent de la pollution automobile. Le constat est identique pour le monoxyde de carbone (cf. Figure 4). NIVEAUX MOYENS ANNUELS DE PLOMB SUR LA STATION TRAFIC PLACE VICTOR BASCH DE 1991 A µg/m Valeur limite 2005 : 0.5 µg/m3 Objectif de qualité : 0.25 µg/m nd nd 0.03* * données disponibles du 27/07 au 31/12/2001 nd : non disponible Figure 3 : Evolution des concentrations moyennes annuelles en Plomb entre 1991 et 2004 sur la station de proximité de la Place Victor Basch (Paris 14 ème ). Evaluation de la qualité de l air en situation de proximité au trafic routier en Ile-de-France Page 14

16 Moyennes de monoxyde de carbone (CO) des stations trafic de 1994 à 2004 (échantillon constant de quatre stations) µg/m Figure 4 : Evolution des concentrations moyennes annuelles en CO entre 1994 et 2004 en situation de proximité automobile Au vu des éléments d information fournis dans les paragraphes précédents, des connaissances scientifiques relatives aux émissions des polluants du trafic routier ainsi que leurs effets connus sur le milieu environnemental et compte tenu des réglementations en vigueur le présent rapport se focalise sur 2 composés gazeux (NO2 et benzène) et sur un composé particulaire (PM10). Ces 3 polluants sont en effet considérés comme de bons indicateurs de la pollution urbaine et plus particulièrement du surcroît de pollution induit à proximité du trafic routier. III.4.1. Composés gazeux Le dioxyde d'azote est un indicateur reconnu de la pollution d'origine automobile mesuré sur de nombreux sites du réseau AIRPARIF depuis plusieurs années. La pollution au dioxyde d'azote reste un phénomène chronique avéré et une préoccupation majeure en Ile-de-France, notamment en situation de proximité automobile, où les niveaux sont relativement stables depuis quelques années (cf. Figure 5), malgré les baisses des émissions des oxydes d azote (NOx = NO + NO2) des véhicules bien traduites par les baisses des concentrations en NO enregistrées en situation de proximité. Moyennes de dioxyde d'azote (NO2) des stations trafic de 1994 à 2004 (échantillon constant de cinq stations) Moyennes de monoxyde d'azote (NO) des stations trafic de 1994 à 2004 (échantillon constant de cinq stations) µg/m µg/m (a) Concentrations NO2 (b) Concentrations NO Figure 5 : Evolution des concentrations moyennes annuelles en NO2 et de NO en situation de proximité depuis 1994 sur le réseau fixe d AIRPARIF Evaluation de la qualité de l air en situation de proximité au trafic routier en Ile-de-France Page 15

17 Les hydrocarbures aromatiques monocycliques (HAM) et en particulier le benzène, le toluène, l'éthylbenzène, les xylènes (m+p xylène, o xylène) et le 1,2,4 triméthylbenzène constituent une famille importante des composés organiques volatils (COV) présents dans les atmosphères urbaines. En ville, ce sont essentiellement les véhicules essence qui sont responsables des niveaux de contamination de l'air, de par les imbrûlés produits à la sortie de l'échappement, de par les phénomènes d'évaporation au niveau des différents organes du véhicule (réservoir, carburateur ) et de façon indirectement pour la distribution de carburant. Les composés plus communément nommés BTEX (Benzène, Toluène, Ethylbenzène et Xylènes) constituent un ensemble de polluants qui sont de bons indicateurs de la pollution urbaine, précisément liée au trafic routier. En particulier, le benzène, dont les effets sanitaires et notamment le caractère cancérigène sont bien connus, fait partie des composés réglementés par la directive européenne du 16 novembre Il illustre parfaitement l'évolution des choix des indicateurs en fonction des connaissances techniques, scientifiques et réglementaires. Avec la baisse des teneurs en benzène des carburants mise en application en 2000, les concentrations en benzène ont fortement diminuées mais présentent encore des teneurs élevées en situation de proximité (au-dessus de l objectif de qualité français fixé à 2 µg/m 3 ) voire même au-delà de la valeur limite européenne fixée à 5 µg/m 3 dans certaines configurations particulières. Moyennes annuelles de benzène Station trafic de la Place Victor Basch de 1994 à 2004 µg/m Figure 6 : Evolution des teneurs annuelles en benzène sur la station permanente de la Place Victor Basch (Paris 14 ème ) entre 1994 et 2004 III.4.2. Particules et composés particulaires Les concentrations annuelles de PM10 mesurées par le réseau montrent que les niveaux atteints en proximité du trafic routier sont au niveau de la valeur limite pour l'année 2004 et dépassent donc l'objectif de qualité de 30 µg/m 3 (cf. Figure 7). Les évolutions réglementaires tendent à conduire à l abaissement des valeurs de référence de qualité de l air pour les concentrations de PM10 dans l'air, l'évaluation de ces concentrations va donc devenir un enjeu crucial dans les prochaines années. Evaluation de la qualité de l air en situation de proximité au trafic routier en Ile-de-France Page 16

18 MAXIMUMS DES MOYENNES ANNUELLES DE PARTICULES PM10 DE 1997 A 2004 Stations trafic * Stations de fond µg/m Valeur limite 2004 : 41 µg/m Objectif de qualité : 30 µg/m * : 1 seule station trafic jusqu'en 2001 (boulevard périphérique - Auteuil), 2 à partir de 2002 Figure 7 : Evolution des teneurs annuelles en particules sur les stations trafic entre 1997 et 2004 Les résultats d évaluation de la qualité de l air qui seront présentés dans la suite de ce rapport porteront donc sur le dioxyde d azote (NO2), le benzène et les particules (PM10). Cependant on rappelle que la complexité des phénomènes physico-chimiques mis en jeu dans les mécanismes d émissions, de dispersion et de transformation des particules ne permettent pas de décrire finement toutes les origines (anthropiques, naturelles, transfrontalières, locales, émissions directes, remise en suspension, ) de particules PM10 à l échelle de l agglomération, de la région et du continent européen. Ces aspects multi-échelles imbriquées impliquent que la documentation des émissions et des concentrations ambiantes des PM10 doit être améliorée. Les techniques de modélisation et de cartographie des concentrations de PM10 le long des axes routiers mises en oeuvre par AIRPARIF dans cette étude devront donc être considérées comme des premières approches pour ce polluant. Ces approches seront raffinés au fur et à mesure de l'amélioration des connaissances scientifiques et des techniques de modélisation des phénomènes particulaires. Ainsi AIRPARIF prévoit dans les années à venir la mise en place de projets de collaboration spécifiques sur ces questions avec notamment l Institut Pierre et Simon Laplace (IPSL) du CNRS, cet institut ayant d ores et déjà acquis des connaissances significatives dans le domaine de la modélisation numérique des niveaux des PM10 dans l atmosphère francilienne 6. 6 «Modélisation des aérosols de pollution en Ile-de-France», thèse de doctorat d Alma Hodzic, octobre 2005 Evaluation de la qualité de l air en situation de proximité au trafic routier en Ile-de-France Page 17

19 III PRESENTATION DE LA METHODOLOGIE D EVALUATION La méthodologie mise en œuvre par AIRPARIF pour réaliser l évaluation des concentrations en situation de proximité au trafic repose sur l utilisation du logiciel STREET dans une forme adaptée par AIRPARIF pour intégrer directement en entrée les émissions associées au trafic routier issues de la chaîne de calcul des émissions développée dans le cadre du projet européen «HEAVEN». III.1 Présentation de la chaîne de calcul des émissions Les travaux présentés dans ce rapport s appuient sur la capacité d étude renforcée disponible à AIRPARIF et acquise dans le cadre du projet européen HEAVEN (for a Healthier Environment through the Abatement of Vehicle Emissions and Noise) lancé en début d année 2000, pour une durée de 3 ans, au sein du cinquième programme cadre de recherche et développement de l Union Européennee. Cette initiative européenne avait pour vocation d aider les agglomérations partenaires du projet à limiter les effets négatifs du trafic automobile sur l environnement en développant leur capacité à évaluer et à gérer les émissions dues au trafic automobile et leur impact atmosphérique. Six villes étaient associées à ce projet : Berlin, Leicester, Prague, Rome, Rotterdam et Paris. En Ile-de-France, le projet HEAVEN a fait l objet d un important partenariat entre les organismes en charge de la gestion et de la modélisation du trafic - la Ville de Paris et son Service de la Voirie, la Direction Régionale de l Equipement d Ile-de-France (DREIF) et son Service Interdépartemental d Exploitation Routière(SisER) - et AIRPARIF, assistés des sociétés Carte Blanche Conseil et Eurolum. Cette étroite collaboration a abouti à la mise en place et au développement d une chaîne complète de calcul permettant de connaître en temps quasi réel l état du trafic et d en déduire les émissions sur l ensemble du réseau routier principal d Ile-de-France, préalable indispensable à la détermination des niveaux de pollution correspondants. III.1.1. Modélisation du trafic La Division des Infrastructures et Transports de la DREIF a développé un modèle dynamique de trafic permettant à partir de l'exploitation de l'enquête Globale des Transports (EGT) et des données de comptages temps réel de reconstituer une image quasi temps réel du trafic sur l'ensemble du réseau routier principal d'ile-de-france (environ brins de trafic soit km de voirie). Le réseau de trafic pris en compte dans le système a été le réseau de voirie caractéristique de l année 2000 fourni par la DREIF. Ce réseau décrit de manière simplifiée les principaux axes de circulation existants en région Ile-de-France pour l année Afin de créer une base de données de trafic représentative des situations types en Ile-de- France, 258 situations horaires types ont été constituées. Ces 258 situations permettent de distinguer les jours ouvrables des samedis ou dimanches, les jours de vacances scolaires des jours hors congés, le mois d août, les départs/retours de week-ends ou de ponts. Elles ont été modélisées à partir de l exploitation des matrices «Origine/Destination» (O/D) et calées à l aide de l ensemble des données de comptages disponibles sur l année Evaluation de la qualité de l air en situation de proximité au trafic routier en Ile-de-France Page 18

20 Le trafic en temps réel pour km de voirie francilienne 75 points de comptage pour l Ile de france Modélisation du trafic 431 comptages pour Paris Données de comptage en temps réel 258 configurations représentatives de jours et d heures particulières Figure 8 : Système de modélisation du trafic Par ailleurs, dans le prolongement du projet HEAVEN et afin d améliorer la précision des descriptions du trafic sur la ville de Paris, l Agence de la Mobilité au sein de la Direction de la Voirie de Paris a fait réaliser une version améliorée du modèle de trafic utilisé sur Paris. Le nouveau modèle a été développé en prenant en compte un nombre accru de zones Origines/Destinations sensées représenter les volumes de déplacements d un secteur à l autre de Paris (249 zones contre 105 précédemment) et en utilisant un réseau de voirie plus détaillé (878 km de voirie décrite dans Paris intra-muros contre 650 km précédemment). Il a par ailleurs été mis à jour sur la base du réseau et des données de trafic En mode de fonctionnement «temps réel», le système de modélisation du trafic reconstitue, chaque heure, en moins de 30 minutes, l'image du trafic en Ile-de-France. Pour cela, le modèle sélectionne, en fonction du type de jour et de l'heure, l une des 258 situations de trafic type, cette situation étant censée représenter de manière relativement satisfaisante le trafic de ce type d'heure, puis ajuste la description de manière plus précise par un algorithme d'affectation prenant en compte les trafics observés en temps réel sur les points de comptages sélectionnés pour leur représentativité en terme de trafic (environ 500 points de comptage sur le réseau parisien et 100 sur le reste de l Ile-de-France). Le trafic reconstitué pour l année 2004 : Dans le cadre de la présente étude, le trafic pour l'ile-de-france a donc été reconstitué, en utilisant le système de modélisation du trafic au pas de temps horaire développé pendant le projet européen HEAVEN,. Pour des raisons de temps de calcul informatique, il n est pas possible de collecter, structurer et traiter l ensemble des 8784 matrices horaires de l année Ainsi de par sa représentativité historique du trafic moyen annuel, les données de trafic du mois d octobre sont retenues pour reproduire la situation annuelle. Le trafic moyen journalier (en nombre de véhicules par jour) qui a ainsi pu être reconstitué est présenté dans la Figure 9. Pour Paris, le trafic a été calculé en utilisant la version améliorée du modèle de trafic dont la précision a été augmentée sur Paris. Le trafic journalier moyen modélisé au cours de la période considérée sur Paris est également représenté à la Figure 9. Evaluation de la qualité de l air en situation de proximité au trafic routier en Ile-de-France Page 19

21 (a) carte régionale (b) carte de Paris et proche banlieue Figure 9 Trafic journalier moyen (véhicules/jour) reconstitué pour l année 2004 sur le réseau francilien (a) et zoom sur Paris et la proche banlieue (b). Ces cartes du trafic font ressortir les axes majeurs de l Ile-de-France (autoroutes et nationales) avec des volumes de circulation journalière supérieurs à véhicules. La densité de ces axes augmente au fur à mesure qu on se rapproche du cœur de l agglomération parisienne. Sur Paris et la proche banlieue, le boulevard périphérique 7 et les échangeurs autoroutiers ainsi que les axes majeurs de Paris intra-muros montrent des volumes de trafic plus particulièrement importants. III.1.2. Modélisation des émissions linéiques du trafic Le système de modélisation des émissions à partir des modèles de trafic a été développé par AIRPARIF. Il permet de produire, sur la base d une modélisation du trafic horaire, une évaluation des émissions des principaux polluants (notamment les oxydes d azote, les particules PM10 et le benzène) le long de chacun des axes de trafic. Le mode de fonctionnement schématique de ce système est présenté en Figure «caractérisation de la qualité de l'air au voisinage d'un échangeur autoroutier urbain : l'échangeur entre le boulevard périphérique et l'autoroute A3 au niveau de la porte de Bagnolet», rapport AIRPARIF, décembre 2004 Evaluation de la qualité de l air en situation de proximité au trafic routier en Ile-de-France Page 20

22 Trafic modélisé Facteurs d émission Européens COPERT III Emissions du trafic nombre de véhicules vitesse % moteurs froids Description horaire pour axes Description du parc roulant (Observatoire des Déplacements + DREIF) Description des classes technologiques (ADEME /INRETS) Répartition horaire des grandes catégories de véhicules par type de voie (auto, route, urbain) et de jour Figure 10 : Système de modélisation des émissions liées au trafic routier Le calcul se fait en deux étapes principales. La première étape concerne l éclatement du trafic modélisé sur chaque axe en grandes catégories de véhicules, à partir de profils de décomposition du parc roulant. Ces profils, élaborés conjointement par AIRPARIF, la DREIF et la Ville de Paris (Observatoire des déplacements notamment) dans le cadre du projet HEAVEN, sont fonction du type de voie considérée, du type de jour et de l heure considérée. Lors de cette étape de calcul, une correction des vitesses est réalisée pour certaines catégories de véhicules (Poids Lourds (PL) Transports en Commun (TC) et deux roues motorisées (2RM)) et pour certains types de voies en fonction de la vitesse moyenne initiale estimée par le modèle de trafic sur le brin pour l ensemble des véhicules. AIRPARIF assure la mise à jour de ces profils de décomposition du parc roulant en fonction des nouveaux éléments transmis par la Ville de Paris 8 ou la DREIF. La seconde étape concerne le calcul des émissions issues du trafic routier le long de chacun des axes à partir du croisement pour chaque catégorie de véhicules (VP,VUL,TC,PL et 2RM) des données de flux de véhicules avec les facteurs d émissions appropriés. Les facteurs d émissions dépendent de la classe technologique des véhicules, de l année en cours, de la saison, de la température extérieure, du type de voie (urbain/route/autoroute), de la vitesse moyenne de circulation et de la fraction de véhicules circulant moteur froid. On accède ainsi aux émissions associées au trafic routier. AIRPARIF assure la mise à jour des bases de données de facteurs d émissions en fonction de l évolution des connaissances dans ce domaine. Les émissions du trafic évaluées pour l année 2004 : Les émissions d'oxyde d'azote (en kg/km/jour) calculées pour un jour représentatif de l année 2004 sur la base du trafic modélisé précédemment sont présentées à la Figure 11. Les oxydes d'azote sont émis principalement par des véhicules circulant à des vitesses élevées, les axes à fortes émissions sont donc logiquement des axes à forte capacité de trafic tels que les 8 notamment «Composition du trafic rue de Rivoli, Bd de Sébastopol, Bd Beaumarchais, Bd des Filles du Calvaire», Observatoire des déplacements, Direction de la Voirie et des Déplacements, Ville de Paris, janvier Evaluation de la qualité de l air en situation de proximité au trafic routier en Ile-de-France Page 21

23 autoroutes, les voiries rapides, le boulevard périphérique, les voies sur berge et les artères principales de Paris (par exemple l'axe Avenue de la grande Armée - Avenue des Champs Elysées - Rue de Rivoli). Ainsi le motif des émissions est globalement lié au motif du trafic. (a) carte régionale (b) carte de Paris et proche banlieue Figure 11 : Emissions journalières d'oxydes d'azote (kg/km/jour) reconstituées pour l année 2004 sur le réseau francilien (a) et zoom sur Paris et la proche banlieue (b). Les émissions de benzène de l année 2004 sont présentées à la Figure 12. Les émissions de composés organiques volatils augmentent lorsque les véhicules circulent à faible vitesse. Les axes où les vitesses de circulation sont faibles du fait de circulation en centre-ville ou en situation congestionnée ont donc de fortes émissions en benzène. Le motif des émissions de benzène est donc complètement différent de celui des oxydes d azote (qui faisaient ressortir les axes proportionnellement aux volumes de trafic y circulant). Les émissions de particules de l année 2004 sont présentées à la Figure 13. La carte des émissions de particules fait ressortir les axes majeurs d'ile-de-france et de Paris, axes à fort volume de trafic routier. Ainsi le motif des émissions est relativement proche de celui des oxydes d azote. Evaluation de la qualité de l air en situation de proximité au trafic routier en Ile-de-France Page 22

24 (a) carte régionale (b) carte de Paris et proche banlieue Figure 12 : Emissions journalières de benzène (kg/km/jour) reconstituées pour l année 2004 sur le réseau francilien (a) et zoom sur Paris et la proche banlieue (b). (a) carte régionale (b) carte de Paris et proche banlieue Figure 13 : Emissions journalières de particules PM10 (kg/km/jour) reconstituées pour l année 2004 sur le réseau francilien (a) et zoom sur Paris et la proche banlieue (b). Evaluation de la qualité de l air en situation de proximité au trafic routier en Ile-de-France Page 23

25 Ces cartes d'émissions montrent que pour un polluant donné les émissions de polluants sont très différentes d'un axe à l'autre. Parallèlement pour un axe considéré et donc une configuration de trafic, d un polluant à l autre, les valeurs d émissions varient énormément en fonction notamment de la vitesse des véhicules roulant sur ces axes. Au droit des axes de circulation, les conditions météorologiques locales induites par le tissu urbain peuvent empêcher une bonne dispersion des polluants émis au niveau de l axe. Un axe à faibles émissions de polluant n'est donc pas forcément un axe à faibles concentrations si les polluants s'accumulent localement du fait d'une mauvaise dispersion. Les valeurs d émission ne constituent donc qu une des données d'entrée permettant d'estimer les concentrations C est ce passage des émissions aux concentrations que l'on se propose de réaliser à l aide de la mise en œuvre d outils de modélisation simplifiés comme le logiciel STREET présenté dans le chapitre suivant. III.2 Présentation du logiciel STREET et des adaptations réalisées par AIRPARIF III.2.1. Présentation du logiciel STREET dans sa version d origine Le logiciel STREET permet d'évaluer de manière simple les concentrations annuelles en polluant à proximité immédiate des axes routiers. Les résultats doivent être considérés comme des ordres de grandeur des niveaux de pollution pour des rues idéalisées, de géométries considérées comme simples et uniformes. Ce logiciel ne saurait tenir compte des phénomènes locaux qui pourraient intervenir dans des portions complexes de rue (par exemple des décrochements dans la continuité du bâti). De même le trafic pris en compte dans le logiciel est le trafic moyen de l axe, sans prise en compte des comportements ponctuels liés par exemple à la présence de feux tricolores. Ainsi une concentration moyenne est affectée à l ensemble de l axe considéré. Les bases scientifiques du logiciel STREET ont été élaborées lors d un programme de recherche initié par le Ministère de l Environnement du Land Baden-Württemberg en Allemagne. Elles reposent sur la mise en œuvre de nombreuses simulations 3D menées à l aide du modèle Miscam (voir descriptif du modèle en annexe 1) dans différentes configurations : 98 types de rues et de carrefours, 30 situations météorologiques, émissions normalisées. Une base de données comprenant plus de concentrations maximales «normalisées» calculées lors de ces simulations avec Miscam a été constituée. Des tests de validation ont été menées dans différentes villes allemandes telles que la ville de Düsseldorf, de Neuss, de Tübingen et de Friedrichshall, ainsi que dans différentes communes du Land de Baden-Württemberg. Le logiciel STREET comporte deux bases de données : - la base de données des concentrations normalisées constituée avec les résultats des simulations Miscam, - une base de données de facteurs d émissions Le fonctionnement du logiciel est ensuite relativement simple. Le calcul des concentrations se fait en deux étapes. La première étape consiste à calculer les émissions du trafic routier en fonction des données de trafic entrées par l utilisateur et des facteurs d émissions contenus au sein de la base de données d émissions du logiciel. La seconde étape consiste à combiner les résultats d émissions obtenus avec les concentrations annuelles maximales «normalisées» correspondantes à la configuration voirie / météorologie entrée par l utilisateur et disponibles au Evaluation de la qualité de l air en situation de proximité au trafic routier en Ile-de-France Page 24

26 sein de la base de données de concentration. Ce principe de fonctionnement permet au logiciel STREET d avoir des temps d exécution très courts. La version française du logiciel a été mise au point par KTT Umwelttechnik und Software Dr Kunz GmbH en collaboration avec la société Targeting, implantée à Versailles. Elle tient compte de la composition du parc français de véhicules et son évolution prévisible jusqu en 2010 et des facteurs d émissions spécifiques, basés sur le logiciel Impact de l ADEME utilisant la méthodologie européenne Copert II. III.2.2. Les adaptations réalisées à la demande d'airparif Le passage du logiciel d un calcul axe par axe à un calcul permettant le traitement du réseau routier francilien en une seule exécution de programme : AIRPARIF a été amené à commander à la société Targeting le développement d une version spécifique du logiciel STREET adaptée à ses besoins, permettant le calcul des concentrations annuelles en polluants sur l ensemble du réseau francilien, en une seule exécution. Cette version spécifique est la version 4.1. L utilisateur de STREET devait alors renseigner le logiciel avec les données ou les estimations suivantes : - affectation des voies dans la typologie proposée (98 configurations, voir annexe 2) - intégration des paramètres géographiques, coordonnées, orientation de la rue, pente classification des zones environnantes selon la charge polluante de fond - détermination ou évaluation des conditions météorologiques locales (direction et vitesse de vent) - entrée des données spécifiques de circulation automobile ; quantité de véhicules, décomposition du parc en VP/VUL/PL/TC/2RM, catégorie de circulation, taux d encombrements En sortie, le logiciel fournit les émissions et les concentrations calculées sur chacun des axes routiers renseignés, notamment pour les oxydes d azote, les particules PM10 et le benzène La question des relations NOx / NO 2 : Les oxydes d azote (NOx) sont émis sous la forme de monoxyde d azote (NO) 70 % à 90 % - et de dioxyde d azote (NO 2 ). La titration par l ozone conduit ultérieurement à la formation de NO 2. Le logiciel STREET ne peut fournir dans un premier temps qu une concentration de NOx totale à proximité du trafic. Pour obtenir la concentration en NO 2 à partir de cette concentration en NOx, une fonction de transfert modélisant le rapport d émissions NO/NO 2 ainsi que la production locale de NO 2 à partir du NO en présence d ozone doit être appliquée. Lors de la conception du logiciel STREET, la transformation des NOx en NO 2 lors de la dispersion dans l atmosphère a été prise en compte dans STREET en utilisant les équations suivantes : C < 60 µg/m3 C > 60 µg/m3 C(NO 2 ) = 0.75 C(NOx) C(NO 2 ) = C(NOx)^0.28 Ces équations étaient basées sur des résultats de mesures historiques effectuées en Allemagne. Cette paramétrisation empirique des relations NOx/NO 2 s est avérée insuffisante dans le cadre d une application au cas de la région Ile-de-France. En effet, une étude réalisée par AIRPARIF a Evaluation de la qualité de l air en situation de proximité au trafic routier en Ile-de-France Page 25

27 mis en lumière la complexité des relations NOx/NO 2 notamment en situation de proximité automobile 9. AIRPARIF a donc demandé à la société Kisters de modifier la version 4 du logiciel STREET en vue de fournir non seulement une évaluation des concentrations en NO 2 (prenant en compte les formules empiriques ci-dessus présentées) mais aussi les concentrations de NOx (non fournies dans la version standard de STREET), laissant la possibilité à AIRPARIF d utilisation la relation de passage NOx/NO 2 qui se révélerait la plus pertinente au vue du parc roulant francilien et des conditions météorologiques rencontrées en Ile-de-France. En exploitant les données de NOx et de NO 2 fournies par les stations de proximité au trafic entre 1998 et 2004, une relation empirique a pu être mise en évidence et appliquée dans le cadre de cette étude. La réalisation de la connexion du logiciel STREET avec la chaîne de calcul des émissions : Dans le mode de fonctionnement standard du logiciel STREET, il est nécessaire de fournir en entrée du logiciel les données spécifiques de circulation automobile suivantes : le volume de trafic journalier, la catégorie de circulation (fonction essentiellement de la vitesse moyenne), le taux d embouteillages et la composition du parc. Afin de tirer profit de l'important travail d approfondissement des émissions associées au trafic en Ile-de-France réalisé grâce à la mise en œuvre de la chaîne de calcul des émissions depuis janvier 2003, AIRPARIF a été amenée à développer son propre module permettant de connecter directement le logiciel STREET avec les résultats d émissions produits par la chaîne de calcul. Cette interfaçage permet une plus grande souplesse d utilisation du logiciel et permet notamment d intégrer les améliorations des connaissances sur les facteurs d émissions (évolution de la méthodologie Copert), sur la composition du parc automobile et de tenir compte de spécificités régionales. III.3 Collecte et intégration des données géométriques caractéristiques des voies La classification géométrique des voies retenue par STREET comporte 98 typologies différentes et est élaborée à partir de critères relatifs : - Au type de voie - A la disposition des bâtiments - Au nombre de voies - A la continuité des façades - Au ratio hauteur moyenne des bâtiments / largeur de la voie - A la distance rue-bâtiment Dans le cas qui nous concerne (traitement de l ensemble du réseau de voirie principale de l Ile-de- France), il apparaissait bien évidemment impossible de renseigner manuellement ces critères sur les axes du réseau principal francilien afin de déterminer les typologies STREET de chaque portion de voie. 9 Rapport d expertise «les réductions d émissions pressenties en Ile-de-France permettront-elles, aux horizons 2005 et 2010, le respect des valeurs de référence de qualité de l air pour le dioxyde d azote?», AIRPARIF, Robert Vautard, Matthias Beekmann, septembre 2000 Evaluation de la qualité de l air en situation de proximité au trafic routier en Ile-de-France Page 26

28 Aussi, une collaboration a été engagée dès 1999 avec l IAURIF (Institut d Aménagement et d Urbanisme de la Région Ile-de-France) afin de mettre en œuvre une détermination automatique des typologies (selon la classification STREET) à partir d une exploitation de leur système d information géographique régional (SIGR). L IAURIF dispose en effet d un mode d occupation du sol très complet, découpé en 110 postes, à la résolution de l îlot MOS (subdivision de l îlot INSEE) permettant d accéder aux principaux champs descripteurs des typologies STREET. Le détail de la méthodologie mise en œuvre à cette fin est décrite en annexe 2. Le réseau routier ayant servi de base de travail initiale dans le cadre du projet HEAVEN est un réseau plus récent (correspondant à l année 2000) que celui pris en compte initialement par l IAURIF. En effet, au moment où les travaux de caractérisation des typologies de voies ont été entamés par l IAURIF (courant 1999), le nouveau réseau de la DREIF n était pas encore disponible. Le réseau de voirie utilisé de manière opérationnelle dans la chaîne de calcul HEAVEN diffère ainsi sensiblement de celui (de 1995) qui avait été exploité par l IAURIF. En effet, certaines modifications d infrastructures ont eu lieu (nouvelles voiries ou modifications de voiries existantes) et le réseau parisien a été fortement affiné (correspondant environ à un accroissement de 35 % de la longueur de réseau décrit sur Paris), à l initiative de la DVD de la Ville de Paris. AIRPARIF a donc du procéder à certains ajustements des caractéristiques géométriques des axes. Il a tout d abord été affecté arbitrairement une typologie du type «ouverte,» aux nouveaux tronçons situés en grande couronne et une typologie du type «canyon,» aux nouveaux tronçons situés en petite couronne. Pour Paris, l Agence de la Mobilité au sein de la Direction de la Voirie a développé en 2004 un nouveau réseau de trafic plus détaillé. Ce réseau décrit plus précisément les principaux axes de circulation parisiens. Ce réseau a été donc pris en compte pour une exploitation de la base de données topographiques de l IGN sur Paris (BDtopo ) acquise par AIRPARIF. Ce travail a été effectué par AIRPARIF en collaboration avec l'agence de la Mobilité. Le travail réalisé par l'iaurif sur l'ancien réseau de trafic faisait apparaître que 13 typologies de rue permettaient de décrire 92 % des axes parisiens (3232 axes sur les 3525 axes de l'ancien réseau). Pour cette nouvelle étude, il a donc été décidé de se restreindre à ces 13 principales typologies de rues pour décrire le réseau parisien (cf. Tableau 1). Cette méthode présente l'avantage d'être relativement simple à mettre en œuvre car elle rend possible l'utilisation directe des données de la BDtopo de l'ign. Les caractéristiques géométriques moyennes de chaque brin ont été récupérés à partir des couches "Batiment_surf" et "Tronçon_routes" de la BDtopo IGN. Chaque brin a été caractérisé en fonction des bâtiments interceptés par un tampon de 25 m de large de chaque coté du brin (même largeur que celle utilisée par l'iaurif). L'attribution des typologies STREET a ensuite été effectuée au regard de la présence de bâtiments des 2 cotés du brin, d'un seul coté ou de l'absence totale de bâtiments et des rapports hauteur moyenne du bâti sur largeur moyenne du brin ainsi que de l'emprise au sol des façades des bâtiments. Evaluation de la qualité de l air en situation de proximité au trafic routier en Ile-de-France Page 27

29 (a) carte régionale (b) carte parisienne Figure 14 : Typologies STREET retenues pour décrire le réseau francilien (a) et le réseau parisien (b) Les typologies obtenues sont représentées sur la Figure 14 et le Tableau 1. A titre d'exemple, les axes les plus «canyon» 10 correspondent aux typologies S2GS (en rouge) et S4GS (en marron), les axes les plus ouverts correspondent aux rues S2OB (en bleu) et S4OB (en vert), (axes ouverts car dépourvus de bâti de part de d autre de la rue). Pour l Ile-de-France, les typologies ouvertes (S2OB et S4OB) sont logiquement les plus fréquentes en grande couronne du fait de la faible densité du bâti de cette zone. Lorsqu on se rapproche du cœur dense de l agglomération, les typologies avec du bâti deviennent logiquement majoritaires. Dans Paris, cette figure permet d'identifier globalement des quartiers avec des secteurs composés de rues à caractère canyon très marqué (par exemple le quartier du Marais, Paris 4 ème arrondissement) et d'autres avec des rues sans bâti (par exemple dans le 7 ème 10 Un axe dit «canyon» est un axe bâti des deux côtés et où la hauteur du bâti est du même ordre de grandeur que la largeur de l axe. Evaluation de la qualité de l air en situation de proximité au trafic routier en Ile-de-France Page 28

30 arrondissement de Paris). Il faut noter que des rues avec des trottoirs très larges par rapport à la hauteur des bâtiments seront considérés comme une succession d axes ouverts (par exemple les Champs Elysées) et que le périphérique est globalement considéré comme une succession d axes ouverts du fait de la très grande largeur des voies de circulation et de la distance du bâti. Typologie STREET SANS BATIMENTS S4OB Rue à 4 voies ou plus S2OB Rue à 2 voies BATIMENTS ALIGNES UNILATERALEMENT SQA2 Rue bâtiments alignés unilatéralement à grandes distances (aérée) SQA7 Rue LARGE bâtiments alignés unilatéralement à rangée fermée SQA8 Rue SERREE bâtiments alignés unilatéralement à rangée fermée BATIMENTS DES 2 COTES S4U2 Rue à 4 voies ou plus passage d'un alignement à alignements à grandes distances et rangée fermée H/L = 1 / 2 S4U1 Rue à 4 voies ou plus - passage d'un alignement à alignements à grandes distances et rangée fermée H/L = 1 / 1.5 S2U2 Rue à 2 voies passage d'un alignement à grandes distances à une rangée fermée H/L = 1 / 1 S2U1 Rue à 2 voies - passage d'un alignement à grandes distances à une rangée fermée H/L = 1 / 2 S4BG Rue à 4 voies ou plus - bâtiments mitoyens H/L = 1 / 2 S4GS Rue à 4 voies ou plus - bâtiments mitoyens H/L = 1 / 1 S2BG Rue à 2 voies - bâtiments mitoyens H/L = 1 / 2 S2GS Rue à 2 voies - bâtiments mitoyens H/L = 1 / 1 Tableau 1 : Liste des typologies STREET retenues pour décrire le réseau parisien Les autres paramètres géométriques nécessitant d être renseignés en entrée du logiciel STREET sont les suivants : - l orientation de la rue (paramètre important en relation avec la direction du vent car conditionnant les phénomènes de dispersion au sein de la rue). L orientation de la rue est rentrée avec une précision de pas de 10 dans le logiciel STREET, 0 correspondant à une orientation Nord-Sud. - la pente. Ne disposant pas d éléments fiables pour estimer les pentes en région Ile-de- France, nous avons choisi de considérer les pentes comme négligeables sur l ensemble du réseau. Les résultats en terme d émissions obtenus peuvent donc être légèrement sousévalués localement lors de présence d une pente importante. III.4 Détermination des concentrations de fond Les niveaux de pollution en proximité automobile (pour les polluants primaires du moins) peuvent être en premier ordre considérés comme la somme de deux termes : un terme de pollution correspondant à l ambiance générale du quartier considéré (communément appelé «pollution de fond») et un terme de pollution purement local provenant des polluants émis directement par le trafic routier du tronçon d axe considéré. Les concentrations en polluants modélisées par le logiciel STREET couplé à la chaîne de calcul des émissions correspondent à des concentrations purement «locales» ; c est à dire les concentrations directement imputables aux émissions du tronçon. Il est donc nécessaire de compléter ces évaluations avec les données d ambiance Evaluation de la qualité de l air en situation de proximité au trafic routier en Ile-de-France Page 29

31 générale des zones environnant chaque axe routier considéré afin d obtenir la pollution atmosphérique dans sa totalité au voisinage immédiat de l axe. Pour cela, nous avons exploité les données des stations de fond du réseau fixe d AIRPARIF pour l année Avec une résolution de 1 km 2, les concentrations de fond pour les indicateurs de pollution retenus, à savoir NOx, benzène et particules PM10, ont été calculé sur l ensemble de la région Ile-de-France. Ces concentrations ont été estimées par interpolation géostatistique des concentrations observées sur stations de fond du réseau, pour les polluants NOx et particules. Les cartographies utilisées sont présentées sur les Figures 15 et 16. NOx (µg/m 3 équivalent NO2) Figure 15 : Concentration moyenne annuelle de NOx en fond sur l'ile-de-france en PM10 (µg/m3) Objectif de qualité Figure 16 : Concentration moyenne annuelle de PM10 en fond sur l'ile-de-france en Pour le benzène, AIRPARIF travaille toujours au développement d algorithme d interpolation adapté au nombre moindre de stations qui mesure ce polluant. En conséquence, nous avons Evaluation de la qualité de l air en situation de proximité au trafic routier en Ile-de-France Page 30

32 modélisé le comportement spatial de la pollution par une fonction décroissante en fonction de la distance au centre de Paris. Les fonctions utilisées sont les suivantes : - Distance au centre de Paris inférieure à 10 km : benzène= 1.5 µg/m 3 - Distance d au centre de Paris entre 10 et 60 km : benzène = ( *d) µg/m 3 - Distance d au centre de Paris supérieure à 60 km : benzène = 0.4 µg/m 3 L utilisation de telles fonctions reposent sur l hypothèse que le niveau de fond de benzène est fortement lié au motif de l urbanisme de l agglomération parisienne, avec les concentrations les plus fortes dans le cœur de l agglomération et une décroissance de ces concentrations au fur et à mesure qu on s éloigne de Paris. Ce comportement a été mis en évidence notamment dans le cadre du projet européen «Life Resolution» 11. III.5 Choix de la condition météorologique représentative Les données météorologiques nécessaires sont les caractéristiques du vent dominant sur la période considérée. En Ile-de-France, le vent dominant à l échelle annuelle est historiquement de secteur Sud-Ouest et de vitesse moyenne d'environ 3 m/s. Ces valeurs sont rentrées dans le logiciel STREET qui peut prendre en compte 4 secteurs de vent possibles (axes Nord-Sud, Est- Ouest, NE-SO ou NO-SE) et 5 valeurs de vent moyen : 2, 2.5, 3, 3.5 ou 4 m/s. La vitesse moyenne du vent à choisir correspond à celle au-dessus des bâtiments dans un flux non perturbé. Il est à noter que lors de la simulation des concentrations normalisées, les concepteurs de STREET ont effectué des simulations détaillées des champs de vitesse pour chaque typologie, chaque vitesse de vent moyenne au-dessus des bâtiments et chaque direction de vent. 11 «Le projet européen Life Resolution : bilan final des résultats obtenus en Ile-de-France, rapport AIRPARIF, février 2003». Evaluation de la qualité de l air en situation de proximité au trafic routier en Ile-de-France Page 31

33 IV VALIDATION DE LA METHODOLOGIE UTILISEE La comparaison entre les résultats de modélisation par le logiciel STREET et des observations sur le terrain permet d'évaluer la validité de la méthodologie employée et l'incertitude sur les résultats produits. Les mesures disponibles pour cette comparaison peuvent être soit des tronçons d axes où l on dispose de stations fixes de surveillance de la qualité de l air à proximité du trafic, soit des tronçons d axes où des campagnes de mesures spécifiques ont été réalisées. Les résultats de modélisation ont été comparés aux mesures effectuées sur un échantillon d axes routiers situés dans des configurations urbaines denses et complexes sur Paris. La validation des résultats dans le contexte spécifique de la capitale permet d'extrapoler sa validité dans les autres zones de l'ile-de-france où la densité d urbanisme et de trafic sont généralement moindres. Dans un futur proche, AIRPARIF prévoit d'effectuer des campagnes de mesures ciblées et spécifiques sur des axes routiers répartis sur le territoire de l Ile-de-France afin de compléter la documentation sur l évaluation de la validité des outils de modélisation à l échelle de la région. IV.1 Validation pour le dioxyde d'azote La première étape de la validation des outils de modélisation peut être effectuée par rapport au réseau fixe de stations de mesure. Elle a été effectuée par rapport aux concentrations moyennes de NO 2 mesurées pour l'année 2004 sur 3 stations de proximité du trafic automobile : avenue des Champs Elysées, rue Bonaparte (Paris 6 ème ) et boulevard périphérique Porte d Auteuil. Les résultats sont présentés Figure 17. La comparaison des résultats STREET avec les données stations montre que l'incertitude reste inférieure à 15 % (valeur maximale pour la station du boulevard périphérique) pour cet échantillon restreint pour lequel aucun biais systématique ne peut être identifié STREET Stations 80 [NO2] (µg/m3) Avenue des Champs-Elysées Rue Bonaparte Auteuil périphérique Stations de mesure STREET (µg/m 3 ) Mesures (µg/m 3 ) Ecart relatif Champs Elysées % Bonaparte % Auteuil périphérique % Figure 17 : Comparaison des concentrations en NO 2 modélisées par STREET avec les concentrations mesurées aux stations automatiques (moyenne 2004). Evaluation de la qualité de l air en situation de proximité au trafic routier en Ile-de-France Page 32

34 Pour compléter ces premiers résultats, une campagne de mesures spécifique a permis d'évaluer les concentrations sur un nombre important de rues parisiennes pendant une période d'échantillonnage limitée dans le temps. Au début du printemps 2004, AIRPARIF a donc organisé une campagne de 15 jours avec des tubes à diffusion passive NO 2. Les sites de mesures ont été implantés sur des axes où les résultats du modèle STREET donnaient de fortes concentrations ou sur des sites emblématiques du réseau routier parisien (par exemple le Boulevard St Michel) STREET Tubes passifs Stations 80 [NO2] (µg/m3) Rue de Rivoli Bd Sébastopol Rue St Antoine Bd St Michel Bd Malesherbes Bd de Strasbourg Rue Vaugirard Station Bonaparte Station Champs Elysées Emplacement des tubes STREET (µg/m 3 ) Mesures (µg/m 3 ) Ecart relatif Rue de Rivoli % Bd Sébastopol % Rue St Antoine % Bd St Michel % Bd Malesherbes % Bd de Strasbourg % Rue Vaugirard % Station Bonaparte % Station Champs Elysées % Figure 18 : Comparaison des concentrations en dioxyde d'azote (NO 2 ) modélisées par STREET et les mesures par tubes passifs (campagne 2004). Lors de la comparaison avec les mesures par analyseur automatiques (moyenne annuelle 2004) ou par campagne de tubes (15 jours au printemps 2004), l erreur relative entre la modélisation et les observations reste inférieure à 17 %. Ces résultats confirment la cohérence des résultats modélisés par rapport aux observations et valident ainsi la méthodologie utilisée pour obtenir des évaluations de concentrations de NO 2 en proximité du trafic routier par les outils numériques. IV.2 Validation pour le benzène Pour mémoire, on rappellera que, contrairement au dioxyde d azote, le benzène est un polluant primaire car directement émis par le trafic routier. Ainsi son comportement spatial est très hétérogène avec des niveaux qui varient fortement en fonction de la distance au trafic et plus particulièrement de la densité locale des émissions autour du site considéré. De la même façon, il est très difficile d identifier un point de mesure qui pourrait être considéré comme représentatif de la situation moyenne. Evaluation de la qualité de l air en situation de proximité au trafic routier en Ile-de-France Page 33

35 Prenons l exemple des 2 stations d AIRPARIF qui mesurent en permanence les concentrations de benzène en proximité du trafic : la station Auteuil périphérique et la station de la place Victor Basch. La valeur mesurée à la place Victor Basch doit être considérée comme représentative des concentrations observables au niveau d un carrefour important et complexe avec des conditions de circulation souvent congestionnées. Malheureusement le logiciel STREET ne permet pas d'estimer les concentrations en polluants pour une telle configuration. La complexité de cette place située au carrefour de 6 axes routiers ne peut être décrite par aucune des typologies simplifiées définies dans le logiciel. Concernant la station du boulevard périphérique, la valeur des vitesses moyennes du trafic modélisé et mesuré sur l ensemble de l axe englobant la localisation de la station (de 460 m de longueur) ne semble pas être représentative des niveaux de congestion du trafic caractéristique au droit de cette station (insertion d une bretelle d accès). Par conséquent, les émissions seraient sous estimées à cet endroit (une surestimation des vitesses entraîne une sous-estimation importante des émissions de COV et donc de benzène). Cette minoration des émissions de polluants, en entrée du logiciel STREET implique une sous-estimation des concentrations de benzène aux niveaux de la station de la porte d Auteuil. 7.0 STREET Tubes passifs [C6H6] (µg/m3) Rue de Rivoli Bd Sébastopol Rue St Antoine Bd St Michel Bd Malesherbes Bd de Strasbourg Rue Vaugirard Station Bonaparte Emplacement des tubes STREET (µg/m 3 ) Mesures (µg/m 3 ) Ecart relatif Rue de Rivoli % Bd Sébastopol % Rue St Antoine % Bd St Michel % Bd Malesherbes % Bd de Strasbourg % Rue Vaugirard % Station Bonaparte % Figure 19 : Comparaison des concentrations en benzène modélisées par STREET et les mesures par tubes passifs (campagne 2004) Comme cela a été réalisé pour le NO 2, les concentrations modélisées en benzène ont été validées à l aide d une campagne de mesure par des tubes passif exposés pendant 15 jours sur les sites cités précédemment pour les tubes NO 2. Les résultats sont présentés en Figure 19 La Evaluation de la qualité de l air en situation de proximité au trafic routier en Ile-de-France Page 34

36 comparaison avec les mesures des tubes (15 jours au printemps 2004) montre que l erreur relative entre la modélisation et les observations peut être importante (supérieure à 40 % pour certains points de mesures ). Cela est cohérent avec le résultat obtenu à la Porte d Auteuil et confirme le caractère ponctuellement hétérogène des niveaux de benzène. Pour ce polluant il est très difficile d identifier un site de prélèvement qui puisse être considéré comme représentatif de l ensemble d un axe particulier. Ces résultats permettent néanmoins de valider la cohérence globale des concentrations de benzène modélisées. Sur l ensemble des points de prélèvement, les sites où l on observe les niveaux les plus élevés (resp. les plus faibles) correspondent aux sites où les évaluations issues du logiciel STREET sont les plus fortes (resp. les plus faibles). IV.3 Validation pour les particules PM10 En 2004, les concentrations en particules PM10 comme celle du benzène étaient mesurées en 2 points du réseau automatique de proximité du trafic routier d'airparif: la station du boulevard périphérique Auteuil et la station de la place Victor Basch. Ces stations de mesure permettent d'évaluer les ordres de grandeur des concentrations en particules que l'on doit rencontrer à proximité d'axes de circulation majeurs ou de grands carrefours parisiens. Pour l'année 2004, les concentrations en moyenne annuelle étaient respectivement de 41 µg/m 3 pour la station Auteuil et de 40 µg/m3 pour la station de la place Victor Basch. Ces concentrations se situent juste au niveau de la valeur limite applicable en 2004, (41 µg/m 3 ) mais très au-dessus de l'objectif de qualité de 30 µg/m 3. Le logiciel STREET ne permet pas d'évaluer les concentrations de la place Victor Basch, seules les concentrations de la station Auteuil peuvent donc être estimées. L'estimation donné par le logiciel STREET pour les concentrations en PM10 le long du périphérique est égale à 32 µg/m 3. Cette estimation est de 22 % inférieure à la moyenne annuelle observée à cette station (41 µg/m3). A la lumière de ce seul point de mesure, il semble donc que la modélisation sous-estime les concentrations en particules. Rappelons que pour des raisons techniques, il n est pas à ce jour possible de suivre les concentrations de PM10 par des méthodes moins contraignantes que les analyseurs automatiques comme les tubes à diffusion passive. La comparaison entre valeurs observées et estimées par la modélisation ne peut se faire que sur la base des stations fixes. Ainsi ce faible nombre de points de mesure ne permet pas d évaluer précisément la performance de la modélisation. AIRPARIF souhaite donc engager un programme d étude sur une meilleure documentation par des moyens de mesures des niveaux de PM10 à proximité du trafic routier en Ile-de-France. Un volet de ce programme concerne l augmentation du dispositif permanent de mesures en particules à proximité du trafic routier. En 2005, la station de proximité de l'avenue des Champs Elysées a ainsi été équipée avec un analyseur de particules PM10. AIRPARIF mettra également en œuvre des contrôles et validations métrologiques de nouveaux matériels de mesure afin d'élargir le nombre de points de mesures des particules à proximité du trafic routier en Ile-de-France. Parallèlement, dans un avenir proche, des campagnes de mesures spécifiques seront organisées à proximité d'axes majeurs de circulation en l'ile-de-france. La méthodologie de modélisation utilisée dans le cadre de la présente étude doit donc être interprétée comme fournissant, dans une première approche, des ordres de grandeur des concentrations en PM10 à proximité du trafic routier. Les résultats des campagnes de mesures à venir devraient permettre de consolider a posteriori la méthodologie et les résultats obtenus. Evaluation de la qualité de l air en situation de proximité au trafic routier en Ile-de-France Page 35

37 V PRESENTATION ET ANALYSE DES RESULTATS Ce chapitre présente les résultats d estimation des concentrations annuelles moyennes en polluants, obtenus à l aide de la méthodologie présentée précédemment. On soulignera que ces évaluations valent pour les conditions de trafic estimées par la chaîne de calcul des émissions et les performances technologiques des véhicules estimées en vigueur pour l année Pour chacun des indicateurs de pollution retenus (NO 2, benzène et particules PM10), les résultats sont fournis sous la forme de cartographies à l échelle de la région Ile-de-France, du cœur de l agglomération et d un zoom sur Paris. Pour le calcul des statistiques sur les pourcentages de réseau routier dépassant les normes, les résultats seront présentés séparément pour Paris et le reste de l Ile-de-France avec néanmoins le constat que la Grande Couronne est relativement épargnée par le problème de dépassements de l objectif de qualité à proximité du trafic. Chaque axe du réseau routier est décrit par des paramètres d'entrée moyens (un volume de trafic, une vitesse et une typologie de bâti). Le logiciel STREET donne donc des résultats qui peuvent être assimilés à des concentrations moyennes sur l ensemble de l axe considéré. V.1 Résultats relatifs au dioxyde d azote Ce chapitre présente les valeurs estimées de concentrations moyennes annuelles en NO 2 pour l année 2004 pour les principaux axes routiers de la région Ile-de-France (cf. Figure 20). On constate que le dépassement de l'objectif de qualité relatif au dioxyde d azote (40 µg/m3 en moyenne annuelle) tel que défini dans le décret n du 15 février concerne Paris, de nombreux axes du cœur dense de l agglomération ainsi que les axes majeurs (autoroutes et nationales) et les gros centres urbains de la Grande Couronne. Longueur total du réseau dépassant : Longueur (km) Pourcentage du réseau L'objectif de qualité (40 µg/m3) % La valeur limite 2004 (52 µg/m3) % Tableau 2 : Longueur du réseau francilien, à l extérieur de Paris, qui dépasse les objectifs de qualité et les valeurs limites pour le dioxyde d azote. Le Tableau 2 résume les dépassements de l'objectif de qualité et de la valeur limite pour l'ilede-france, à l exception de la ville de Paris. La modélisation permet d'estimer que, à l extérieur de Paris, environ 18 % des axes franciliens dépassaient en 2004 l'objectif de qualité de 40 µg/m 3. Pour la valeur limite de l'année 2004 (52 µg/m 3 ), le dépassement est constaté sur 4 % de la partie du réseau francilien modélisé localisé à l extérieur de Paris. Longueur total du réseau dépassant : Longueur (km) Pourcentage du réseau L'objectif de qualité (40 µg/m3) % La valeur limite 2004 (52 µg/m3) % Tableau 3 : Longueur du réseau parisien dépassant l objectifs de qualité et la valeur limite 2004 pour le dioxyde d azote. Pour Paris (cf. Tableau 3), l'ensemble des axes du réseau montre un dépassement de l'objectif de qualité. Il faut noter que ce dépassement est déjà constaté pour la pollution de fond sur Paris et qu'à proximité des axes routiers, les concentrations sont logiquement encore plus éloignées de Evaluation de la qualité de l air en situation de proximité au trafic routier en Ile-de-France Page 36

38 l'objectif de qualité. La valeur limite 2004 (52 µg/m 3 en moyenne annuelle) est dépassée sur environ 53 % du réseau parisien. (a) carte régionale (b) Cœur de l agglomération Figure 20 : Concentrations de dioxyde d'azote modélisées sur le réseau francilien (a), le cœur de l agglomération (b) et Paris (c). Evaluation de la qualité de l air en situation de proximité au trafic routier en Ile-de-France Page 37

39 (c) Zoom centré sur Paris Figure 20 (suite) : Concentrations de dioxyde d'azote modélisées sur le réseau francilien (a), le cœur de l agglomération (b) et Paris (c). Le Tableau 4 montre les répartitions de dépassement suivant la zone géographique considérée. Le dépassement de l objectif de qualité de 40 µg/m 3 constaté sur l ensemble de Paris est également constaté sur 55 % du réseau routier de la Petite Couronne et seulement 7 % de celui de la Grande Couronne. Sur les km du réseau francilien étudié, 2600 km dépassent l objectif de qualité dont 2030 km situé dans Paris et la Petite Couronne. Secteur géographique Pourcentage du réseau dépassant l'objectif de qualité (40 µg/m3) Pourcentage du réseau dépassant la valeur limite (52 µg/m3) Paris 100 % 53 % Petite couronne (Départements ) 55 % 13 % Grande couronne (Départements ) 7 % 2 % Tableau 4 : Pourcentage de dépassement de l objectif de qualité et de la valeur limite 2004 en dioxyde d azote pour Paris, Petite Couronne et Grande couronne. Le croisement des concentrations annuelles avec des données de densité de population permet d identifier et de quantifier les portions du réseau routier dépassant la valeur limite de 52 µg/m 3 et l objectif de qualité de 40 µg/m 3. 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 très 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 exceptionnellement forte. Evaluation de la qualité de l air en situation de proximité au trafic routier en Ile-de-France Page 38

40 La Figure 21 montre (en rouge magenta) les tronçons du réseau de trafic francilien où les concentrations en NO 2 dépassent la valeur limite 2004 et qui traversent des zones avec une densité de population supérieure à habitants/km 2. Cette figure, qui encadre globalement Paris et la Petite Couronne, montre qu'une très grande partie du réseau parisien est concerné par ce dépassement de la valeur limite dans des zones dont la densité de population est exceptionnellement forte. Pour le reste de l'ile-de-france, ce sont essentiellement des zones de proche banlieue avec de nombreuses infrastructures routières liées notamment à leur très forte urbanisation. Pour ces secteurs particuliers, on peut évaluer les longueurs du réseau concernées par des dépassements: 1. de la valeur limite 2004 avec des concentrations en NO2 supérieures à 52 µg/m km du réseau parisien (soit 34 % du réseau parisien) plus 50 km du réseau francilien à l extérieur de Paris. 2. de l'objectif de qualité avec des concentrations supérieures à 40 µg/m km du réseau parisien (soit 65 % du réseau parisien) plus 250 km du réseau francilien à l extérieur de Paris. Rappelons que l ensemble du territoire de la ville de Paris dépassait en 2004 l'objectif de qualité en NO 2 par la simple contribution de la pollution de fond. Ces résultats montrent que parmi les 870 km d axes franciliens dépassant la valeur limite de concentration en NO 2, environ 350 km se situent à proximité de zones de densité de population extrêmement forte dont 82 % se situe dans Paris et 18 % dans le reste de l agglomération parisienne. De la même manière, sur les 2600 km d axes franciliens concernés par un dépassement de l objectif de qualité de 40 µg/m3, environ 820 km du réseau sont implantés à proximité de zones de densité de population extrêmement forte ; 70 % de cette partie du réseau se situe dans Paris et 30 % dans le reste de la région Ilede-France. Figure 21 : Cartographie des tronçons (en rouge magenta) du réseau francilien dépassant la valeur limite 2004 en concentration de NO 2 (52 µg/m 3 ) et traversant une zone avec une densité de population supérieure à habitants/km 2. Evaluation de la qualité de l air en situation de proximité au trafic routier en Ile-de-France Page 39

41 Les longueurs du réseau dépassant la valeur limite sont encore plus importantes si l'on s'intéresse aux zones avec des densités de population supérieures à 5000 habitants/km 2 (cf. la partie en rouge magenta de la Figure 22). Figure 22 : Cartographie des tronçons (en rouge magenta) du réseau francilien dépassant la valeur limite 2004 en concentration de NO 2 (52 µg/m 3 ) et traversant une zone avec une densité de population supérieure à 5000 habitants/km 2. Pour ces zones à densités moyennes de population supérieures à 5000 habitants/km 2, on peut estimer les longueurs du réseau concernées par des dépassements: 1. de la valeur limite 2004 avec des concentrations en NO2 supérieures à 52 µg/m km du réseau parisien (soit 46 % du réseau parisien) plus 250 km du réseau francilien à l extérieur de Paris 2. de l'objectif de qualité avec des concentrations supérieures à 40 µg/m km du réseau parisien (soit 87 % du réseau parisien) plus 1060 km du réseau francilien à l extérieur de Paris Ces résultats montrent que parmi les 870 km d axes franciliens dépassant la valeur limite de concentration en NO 2 environ 650 km se situe à proximité de zones très fortement urbanisées, dont 62 % est localisé dans Paris et 38 % dans le reste de l agglomération parisienne. De la même manière, sur les 2600 km d axes franciliens concernés par un dépassement de l objectif de qualité de 40 µg/m3, environ 1830 km du réseau à proximité de zones très fortement urbanisées sont concernés par un dépassement de l objectif de qualité de 40 µg/m3. Notons que 42 % de cette partie du réseau routier se situe dans Paris et 58 % dans le reste de l Ile-de-France. V.2 Résultats relatifs au benzène La Figure 23 présente les valeurs estimées de concentrations moyennes annuelles en benzène pour l année 2004 pour les principaux axes routiers de la région Ile-de-France avec des zooms sur Paris et la Petite Couronne. Les longueurs du réseau dépassant les valeurs limites et l'objectif de qualité sont fournis dans le Tableau 5. On constate qu'aucun des axes modélisés ne Evaluation de la qualité de l air en situation de proximité au trafic routier en Ile-de-France Page 40

42 dépasse la valeur limite relatif au benzène (10 µg/m3 en moyenne annuelle pour l'année 2004). A partir de 2006, cette valeur limite décroît de 1 µg/m3 par année pour atteindre la valeur de 5 µg/m3 en L étude permet de conclure qu une infime partie du réseau francilien à l extérieur de Paris dépassaient en 2004 la valeur de 5 µg/m3 en concentration de benzène. Environ 10 % du réseau à l extérieur de Paris est concerné par un dépassement de l objectif de qualité français. Longueur total du réseau dépassant : Longueur (km) Pourcentage du réseau L'objectif de qualité (2 µg/m3) % La valeur limite 2004 (10 µg/m3) 0 0 % La valeur limite 2010 (5 µg/m3) % Tableau 5 : Longueur du réseau francilien, à l extérieur de Paris, qui dépasse les objectifs de qualité et les valeurs limites pour le benzène. Pour Paris (cf. Tableau 6), les résultats de l étude permettent d'estimer qu'environ 50 % du réseau parisien dépasse l'objectif de qualité de 2 µg/m 3 en moyenne annuelle et que seulement 0.6 % dépasse la valeur limite 2010 (5 µg/m 3 ). Pourcentage Longueur total du réseau dépassant : Longueur (km) du réseau L'objectif de qualité (2 µg/m3) % La valeur limite 2004 (10 µg/m3) 0 0 % La valeur limite 2010 ( 5 µg/m3) % Tableau 6 : Longueur du réseau parisien dépassant les objectifs de qualité et les valeurs limites pour le benzène. (a) carte régionale Figure 23 : Concentrations moyennes annuelles en benzène (µg/m3) sur le réseau francilien (a), le cœur de l agglomération (b) et Paris (c). Evaluation de la qualité de l air en situation de proximité au trafic routier en Ile-de-France Page 41

43 (b) cœur de l agglomération (c) Zoom centré sur Paris Figure 23 (suite) : Concentrations moyennes annuelles en benzène (µg/m3) sur le réseau francilien (a), le cœur de l agglomération (b) et Paris (c). Globalement les plus fortes valeurs de concentration se trouvent dans des rues des quartiers centraux de Paris où les volumes de trafic sont importants et les vitesses de circulation relativement faibles. Il faut rappeler que ces résultats sont des valeurs moyennes sur des axes. Il peut donc arriver que la valeur de 5 µg/m3 soit dépassée en un point de cet axe mais que la valeur pour l'axe moyen soit légèrement en dessous de cette valeur. C'est le cas notamment pour Evaluation de la qualité de l air en situation de proximité au trafic routier en Ile-de-France Page 42

44 des carrefours complexes (du type de la place Victor Basch) avec un bâti localement très inhomogène et des conditions de circulation locales très particulières (i.e. de nombreux arrêtredémarrage des véhicules aux niveaux des feux tricolores et de très courantes situations congestionnées). Le Tableau 7 montre les répartitions de dépassement suivant la zone géographique considérée. Le dépassement de l objectif de qualité de 2 µg/m 3 constaté sur la moitié du réseau routier de Paris est également constaté sur 30 % du réseau de Petite Couronne et seulement 5 % du réseau de Grande Couronne. Sur les km du réseau francilien étudié, 1400 km dépassent l objectif de qualité dont 1050 km situé dans Paris et la Petite Couronne. Secteur géographique Pourcentage du réseau dépassant l'objectif de qualité (2 µg/m3) Pourcentage du réseau dépassant la valeur limite 2004 (10 µg/m3) Paris 50 % 0 % Petite couronne (Départements ) 30 % 0 % Grande couronne (Départements ) 5 % 0 % Tableau 7 : Pourcentage de dépassement de l objectif de qualité et de la valeur limite 2004 en benzène pour Paris, la Petite Couronne et la Grande couronne. Pour les zones à densités de population exceptionnellement fortes (> habitants/km 2 ) en Ile-de-France, on peut estimer à partir de la cartographie de la Figure 24, les longueurs du réseau concerné par des dépassements: 1. de la valeur limite 2010 avec des concentrations en benzène supérieures à 5 µg/m km du réseau parisien (soit <0.5 % du réseau parisien), plus 3 km du réseau francilien à l extérieur de Paris ; 2. de l'objectif de qualité avec des concentrations supérieures à 2 µg/m km du réseau parisien (soit 33 % du réseau parisien), plus 132 km du réseau francilien à l extérieur de Paris. Pour les zones à densités fortes de population (> 5000 hab./km 2 ), on peut estimer les longueurs du réseau concerné par des dépassements de la valeur 5 µg/m3 à 20 km pour l'ile-de- France et à 5.1 km pour Paris. L'objectif de qualité de 2 µg/m 3 serait dépassé sur environ 704 km pour le réseau francilien et 385 km sur le réseau de Paris. Rappelons que pour l'année 2004, l'ensemble du réseau était conforme à la valeur limite en vigueur de 10 µg/m 3. Pour 2010, compte tenu de l'évolution prévisible des motorisations et du renouvellement du parc roulant, il est probable qu'aucun axe du réseau francilien et parisien ne dépassera la valeur limite applicable cette année là, soit 5 µg/m 3. Cependant ce dépassement sera probablement possible très localement, en situation de trafic très fortement congestionné ou si l'évolution du parc circulant introduit une augmentation de quantités de benzène émises par le trafic, par exemple via une augmentation significative du nombre de 2 roues motorisées. D autre part la situation à proximité des stations de distribution de carburant n a pas été investiguée dans cette étude. Evaluation de la qualité de l air en situation de proximité au trafic routier en Ile-de-France Page 43

45 Figure 24 : Cartographie des tronçons (en rouge magenta) du réseau francilien dépassant la valeur limite 2010 en concentration de benzène (5 µg/m 3 ) et traversant une zone avec une densité de population supérieure à habitants/km 2. V.3 Résultats relatifs aux particules PM10 La Figure 25 présente les valeurs estimées de concentrations moyennes annuelles en particules pour l année 2004 pour les principaux axes routiers de la région Ile-de-France. Des zooms sont présentés pour Paris et la Petite Couronne. Néanmoins, les incertitudes liées à la modélisation des particules PM10 ne nous permettant pas de fournir avec une fiabilité certaine les concentrations précises sur les axes. Nous limiterons la présentation des résultats à l'estimation des longueurs d'axes concernées par les dépassements de la valeur limite et de l'objectif de qualité. Les simulations semblent montrer que très peu d'axes franciliens dépassent l'objectif de qualité relatif aux particules (41 µg/m3 en moyenne annuelle pour l'année 2004). Le Tableau 8 résume les dépassements de l'objectif de qualité et de la valeur limite pour l'ile-de-france à l extérieur de la ville de Paris. La modélisation permet d'estimer qu'environ 3 % des axes franciliens à l extérieur de la capitale dépassaient en 2004 l'objectif de qualité de 30 µg/m 3. Pour la valeur limite de l'année 2004 (41 µg/m 3 ), le dépassement est constaté sur 0.6 % de ce réseau. Longueur (km) Pourcentage du Longueur total du réseau dépassant : réseau L'objectif de qualité (30 µg/m3) % La valeur limite 2004 (41 µg/m3) % Tableau 8 : Longueur du réseau francilien, à l extérieur de Paris, qui dépasse les objectifs de qualité et les valeurs limites pour les particules PM10. Le Tableau 9 présente les résultats pour le réseau routier du centre de l agglomération, à savoir la ville de Paris. La modélisation permet d'estimer qu'environ 8.5 % des axes parisiens dépassaient en 2004 l'objectif de qualité de 30 µg/m 3 et que seulement 0.02 % des axes parisiens dépassaient la valeur limite de 41 µg/m 3. Evaluation de la qualité de l air en situation de proximité au trafic routier en Ile-de-France Page 44

46 Longueur total du réseau dépassant : Longueur (km) Pourcentage du réseau L'objectif de qualité (30 µg/m3) % La valeur limite 2004 (41 µg/m3) <1 0.02% Tableau 9 Longueur du réseau parisien dépassant les objectifs de qualité et les valeurs limites pour les particules PM10. (a) carte régionale (b) Cœur de l agglomération Figure 25 : Concentrations moyennes annuelles en particules PM10 (µg/m3) sur le réseau francilien (a), le cœur de l agglomération (b) et Paris (c). Evaluation de la qualité de l air en situation de proximité au trafic routier en Ile-de-France Page 45

47 (c) Zoom centré sur Paris Figure 25 (suite) : Concentrations moyennes annuelles en particules PM10 (µg/m3) sur le réseau francilien (a), le cœur de l agglomération (b) et Paris (c). De nombreuses valeurs obtenues à l aide des outils de modélisation sont proches de la valeur limite de l'année 2004 égale à 41 µg/m 3. En 2004, les concentrations mesurées sur des stations permanentes du réseau d AIRPARIF implantées à proximité d un fort trafic étaient également très proches de cette valeur. Rappelons que la station du boulevard Périphérique (Porte d Auteuil) a enregistré une moyenne annuelle de 41 µg/m3 et celle de la place Victor Basch (Paris 14 ème ) 40 µg/m 3 pour les particules PM10. Compte-tenu des incertitudes inhérentes à la méthodologie utilisée, les résultats obtenus lors de cette étude devront être confirmés par les campagnes de mesures qu'airparif envisage de mettre en place à partir de l année Evaluation de la qualité de l air en situation de proximité au trafic routier en Ile-de-France Page 46

48 VI CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES Ce rapport présente une estimation des niveaux de pollution de proximité pour l ensemble du réseau principal de trafic francilien pour l année de référence Cette étude a été conduite par AIRPARIF en collaboration avec de nombreux partenaires techniques (IAURIF, DREIF, DVD de la Ville de Paris) qui ont fourni les données de trafic du réseau ou de typologie d axe, données qui déterminent largement les résultats de cette étude. Ce travail s appuie sur la mise en œuvre d un outil de modélisation simplifié, «STREET», requérant la connaissance pour chacun des axes concernés d informations relatives aux conditions précises de trafic et aux conditions de dispersion locale de la pollution. Les résultats disponibles sont essentiels à l identification des axes de circulation les plus concernés par les problèmes de pollution atmosphérique. Ils permettent dès à présent d identifier qu une portion importante des axes principaux du cœur de l agglomération est concernée par des dépassements chroniques des objectifs de qualité relatifs au dioxyde d'azote et dans une moindre mesure au benzène. Pour le dioxyde d azote, 24 % du réseau francilien dépasse l objectif de qualité de 40 µg/m 3. Ce dépassement est essentiellement localisé sur Paris et Petite Couronne (avec environ 69 % de ce réseau au-dessus de l objectif de qualité annuel). Pour ce polluant la valeur limite en vigueur de 52 µg/m3 est même dépassée pour la moitié du réseau parisien et 13 % du réseau routier de la Petite Couronne. Pour le benzène, 14 % du réseau francilien dépasse l objectif de qualité de 2 µg/m 3. Ce dépassement est essentiellement localisé sur Paris et Petite Couronne. Environ 36 % de cette partie du réseau routier francilien présente des niveaux annuels de benzène supérieurs à l objectif de qualité annuel. S agissant des particules PM10, 3 % du réseau francilien dépasse l objectif de qualité de 30 µg/m 3 en moyenne annuelle. Comme pour les deux autres composés, ce dépassement de l objectif le long du réseau routier est essentiellement localisé sur Paris et Petite Couronne. Les résultats présentés dans ce rapport constituent une première étape dans l'amélioration des connaissances en matière d'évaluation des concentrations de proximité du trafic routier. Les limites de cette approche résident dans l'absence de modélisation de la dispersion de polluants à l'échelle de la rue et du quartier. En effet, le logiciel STREET fournit seulement une évaluation de la concentration sur le trottoir d'une rue. Pour mieux décrire la très grande variabilité de la pollution de proximité, il est nécessaire de descendre à une description temporelle plus fine (par exemple des moyennes journalières voire des données horaires) à l'aide d'outils de modélisation plus complexes qui prennent explicitement en compte la dispersion des polluants aux différentes échelles pertinentes, dans les rues mais aussi au niveau du quartier. AIRPARIF travaille à la validation d une telle approche depuis maintenant deux ans à l'aide des modèles «Sirane» et «ADMS-Urban». Des résultats sur cette problématique émergeante devraient être disponibles dans le courant de l'année Concernant plus particulièrement les particules PM10, une amélioration des connaissances sur les facteurs d'émissions pour la part due au trafic est nécessaire afin d'améliorer la fiabilité des concentrations modélisées à proximité du trafic routier. Il faudra notamment quantifier Evaluation de la qualité de l air en situation de proximité au trafic routier en Ile-de-France Page 47

49 l'importance des remises en suspension des particules et étudier la part des particules secondaires (produites par réaction chimique) dans les concentrations mesurées. Il s agira également de renseigner l import naturel et anthropique vers la région Ile-de-France et de prendre en compte les phénomènes de remise en suspension d aérosols et la formation des particules secondaires. Simultanément, une optimisation de l inventaire doit aussi être menée par AIRPARIF. Alors, il serait possible d identifier et de quantifier précisément les sources directes ou indirectes de particules responsables des concentrations observées en région Ile-de-France en fond et en proximité du trafic routier. De plus, afin de caler les outils de modélisation en ce qui concerne les particules, il serait nécessaire d installer des plates-formes d analyse permettant leur spéciation chimique en Ile-de-France, en nombre et lieu à déterminer. Ce travail de fond pour une meilleure connaissance des sources de particules PM10 pourrait être engagé avec l Institut Pierre-Simon Laplace (IPSL) du CNRS, ce qui permettrait la valorisation opérationnelle du travail fondamental entrepris au cours de la thèse dédié à ce sujet et soutenue récemment à l IPSL. Evaluation de la qualité de l air en situation de proximité au trafic routier en Ile-de-France Page 48

50 ANNEXE 1: REGLEMENTATION EN VIGUEUR 1. Directives européennes Cinq directives principales de l'union Européenne relatives à la qualité de l'air doivent être considérées. Il s'agit de : - la directive 96/62/CE du Conseil du 27 septembre 1996 concernant l évaluation et la gestion de la qualité de l air ambiant ; - la directive 1999/30/CE du 22 avril 1999 relative à la fixation de valeurs limites pour le dioxyde de soufre, le dioxyde d'azote et les oxydes d'azote, les particules et le plomb dans l'air ambiant ; - la directive 2000/69/CE du 16 novembre 2000 concernant les valeurs limites pour le benzène et le monoxyde de carbone dans l'air ambiant ; - la directive 2002/3/CE du 12 février 2002 relative à l'ozone dans l'air ambiant ; - la directive 2004/107/CE du 15 décembre 2004 concernant l'arsenic, le cadmium, le mercure, le nickel et les hydrocarbures aromatiques polycycliques dans l air ambiant. La première directive définit les principes de base d une stratégie de surveillance commune aux Etats membres. Elle pose tout un ensemble de définitions et présente en annexe une liste de polluants atmosphériques à prendre en considération dans le cadre de l évaluation et de la gestion de la qualité de l air ambiant. Les deux suivantes définissent des valeurs limites et des seuils d'alerte. Les valeurs limites correspondent à des niveaux fixés sur la base de connaissances scientifiques, dans le but d éviter, de prévenir ou de réduire les effets nocifs sur la santé humaine et/ou l environnement dans son ensemble, à atteindre dans un délai donné et à ne pas dépasser une fois atteints. Ces valeurs limites sont calculées au terme d'une période donnée (année civile, année tropique ou hiver). Elles font référence à des paramètres statistiques qui, in fine, permettent un nombre de dépassements horaires ou journaliers sur la période de référence. Les seuils d'alerte correspondent à des niveaux de concentration de polluants dans l'atmosphère au-delà desquels, une exposition de courte durée présente un risque pour la santé ou l'environnement. Ces deux directives sont venues abroger les précédentes directives relatives à ces différents polluants. Néanmoins, pour certains d'entre eux, certaines valeurs limites subsistent de ces anciennes directives, et sont toujours en vigueur pour une durée limitée. C'est notamment le cas pour le dioxyde de soufre, les fumées noires et le dioxyde d'azote. On ne peut donc complètement omettre de les répertorier ici : la directive 80/779/CEE du 15 juillet 1980, modifiée en 1989 (89/427/CEE du 21 juin 1989), relative à la pollution de l'air par l'anhydride sulfureux (SO2) et les poussières ; la directive 85/203/CEE du 7 mars 1985 relative à la pollution de l'air par le dioxyde d'azote. La directive relative à l'ozone ne fixe pas de valeur limite à proprement parlé mais des valeurs cibles et des objectifs à long terme. En outre c'est la seule directive européenne à établir un seuil d'information en plus d'un seuil d'alerte à la population en cas de pointe de pollution photochimique. Cette directive, comme les deux autres, n'a pas totalement abrogé la précédente directive "ozone". Certaines valeurs guides donc, édictées par la directive 92/72/CEE du 21 septembre 1992, sont toujours en vigueur. Evaluation de la qualité de l air en situation de proximité au trafic routier en Ile-de-France Page 49

51 La dernière directive citée ci-dessus fixe, pour la première fois, une value cible à atteindre, si possible, pour l'arsenic (As), le cadmium (Cd), le mercure (Hg), le nickel (Ni) et les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP). Les tableaux qui suivent présentent, par polluant, les normes (valeurs limites et seuils d'alerte) de l'union Européenne d'après les directives en vigueur citées ci-dessus. Les valeurs limites qui y figurent en italique sont les valeurs qui subsistent de précédentes directives comme il a été précisé plus haut. Les directives alors concernées sont mentionnées dans les tableaux. Dioxyde de soufre (SO2) A Valeurs limites Période Valeur Nombre de dépassements autorisés Marge de dépassement Date où la valeur limite doit être respectée 1 Valeur limite horaire pour la protection de la santé humaine 2 Valeur limite journalière pour la protection de la santé humaine 3 Valeur limite pour la protection des écosystèmes 1 heure 350 µg/m3 24 fois par année civile 150 µg/m3 à l'entrée en vigueur diminuant le 01/01/2001 et ensuite tous les ans par tranches égales pour atteindre 0% le 01/01/ er janvier heures 125 µg/m3 3 fois par année civile 1 er janvier 2005 année civile et hiver 20 µg/m3 19 juillet 2001 Période Valeur Valeurs limites pour la protection de la santé humaine (valables jusqu'en 2004) Percentile 50 des moyennes journalières année tropique 80 µg/m3 Valeurs limites toujours en vigueur d'après la directive 80/779/CEE du 15 juillet 1980 Percentile 98 des moyennes journalières année tropique 250 µg/m3 Percentile 50 des moyennes journalières hiver 130 µg/m3 B Seuil d'alerte 500 µg/m3 relevés sur 3 heures consécutives, dans des lieux représentatifs de la qualité de l'air sur au moins 100 km2 ou une zone ou agglomération entière, la plus petite surface étant retenue Evaluation de la qualité de l air en situation de proximité au trafic routier en Ile-de-France Page 50

52 Fumées noires (FN) Valeurs limites Période Valeur Valeurs limites pour la protection de la santé humaine (valables jusqu'en 2004) Percentile 50 des moyennes journalières année tropique 80 µg/m3 Valeurs limites toujours en vigueur d'après la directive 80/779/CEE du 15 juillet Percentile 98 des moyennes journalières année tropique 250 µg/m3 Percentile 50 des moyennes journalières hiver 130 µg/m3 Dioxyde d'azote (NO2) et oxydes d'azote (NOx) A Valeurs limites Période Valeur Nombre de dépassements autorisés Marge de dépassement Date où la valeur limite doit être respectée 1 Valeur limite horaire pour la protection de la santé humaine 1 heure 200 µg/m3 NO2 18 fois par année civile 50% lors de l'entrée en vigueur diminuant le 01/01/2001 et ensuite tous les ans par tranches égales pour atteindre 0% le 01/01/ er janvier Valeur limite annuelle pour la protection de la santé humaine année civile 40 µg/m3 NO2 50% lors de l'entrée en vigueur diminuant le 01/01/2001 et ensuite tous les ans par tranches égales pour atteindre 0% le 01/01/ er janvier Valeur limite pour la protection de la végétation année civile 30 µg/m3 NOx (équiv. NO2) 19 juillet 2001 Période Valeur Valeur limite pour la protection de la santé humaine (valable jusqu'en 2009) Percentile 98 des concentrations horaires année civile 200 µg/m3 Valeur limite toujours en vigueur d'après la directive 85/203/CEE du 27 mars B Seuil d'alerte 400 µg/m3 relevés sur 3 heures consécutives, dans des lieux représentatifs de la qualité de l'air sur au moins 100 km2 ou une zone ou agglomération entière, la plus petite surface étant retenue Evaluation de la qualité de l air en situation de proximité au trafic routier en Ile-de-France Page 51

53 Particules (PM10) Valeurs limites Période Valeur Nombre de dépassements autorisés Marge de dépassement Date où la valeur limite doit être respectée Phase 1 1 Valeur limite journalière pour la protection de la santé humaine 24 heures 50 µg/m3 PM10 35 fois par année civile 50% lors de l'entrée en vigueur diminuant le 01/01/2001 et ensuite tous les ans par tranches égales pour atteindre 0% le 01/01/ er janvier Valeur limite annuelle pour la protection de la santé humaine année civile 40 µg/m3 PM10 20% lors de l'entrée en vigueur diminuant le 01/01/2001 et ensuite tous les ans par tranches égales pour atteindre 0% le 01/01/ er janvier 2005 Phase 2 1 Valeur limite journalière pour la protection de la santé humaine 24 heures 50 µg/m3 PM10 7 fois par année civile 1 er janvier Valeur limite annuelle pour la protection de la santé humaine année civile 20 µg/m3 PM10 1 er janvier 2010 Plomb Valeur limite Période Valeur Nombre de dépassements autorisés Marge de dépassement Date où la valeur limite doit être respectée Valeur limite annuelle pour la protection de la santé humaine année civile 0,5 µg/m3 100% lors de l'entrée en vigueur diminuant le 01/01/2001 et ensuite tous les ans pour atteindre 0% le 01/01/2005 ou d'ici le 1 er janvier 2010 à proximité immédiate de sources spécifiques qui sont notifiées à la Commission 1 er janvier 2005 ou le 1 er janvier 2010 à proximité de sources industrielles spécifiques Dans ces cas, valeur limite = 1 µg/m3 à compter du 01/01/2005 Evaluation de la qualité de l air en situation de proximité au trafic routier en Ile-de-France Page 52

54 Ozone (O3) A - Valeurs cibles 1 Valeur cible sur 8 heures pour la protection de la santé humaine 2 Valeur cible pour la protection de la végétation Période Valeur 8 heures 120 µg/m3 AOT40 mai-juillet 8h-20h µg/m3 moyenne calculée sur 5 ans Nombre de dépassements autorisés 25 jours par an moyenne calculée sur 3 ans Marge de dépassement (*) 2010 sera la première année où les valeurs cibles seront évaluées, sur les 3 ou 5 années suivantes Date où la valeur limite doit être respectée 1 er janvier 2010 (*) 1 er janvier 2010 (*) B Objectifs à long terme 1 Objectif à long terme pour la protection de la santé humaine 2 Objectif à long terme pour la protection de la végétation Période Valeur Nombre de dépassements autorisés Marge de dépassement Date où la valeur limite doit être respectée 8 heures 120 µg/m3 aucun année 2020 AOT40 mai-juillet 8h-20h µg/m3 année 2020 Remarque : L'AOT40 est un indicateur qui permet de représenter les doses entraînant des pertes de rendement significatives au niveau de cibles végétales. Il traduit deux notions, qui combinées, amènent à observer des impacts sur la végétation : la notion de fortes concentrations et celle de cumul. L AOT 40 (Accumulative exposure Over a Threshold of 40 ppb) représente donc le cumul de toutes les concentrations horaires supérieures ou égales à 40 ppb (80 µg/m3), aux heures ensoleillées du jour (entre 8h et 20h, heures légales) pendant la période de végétation. C Valeurs guides 1 Valeur guide pour la protection de la santé humaine Période Valeur 8 heures 110 µg/m3 2 Valeurs guides pour la 1 heure 200 µg/m3 protection de la végétation 24 heures 65 µg/m3 Valeurs guides toujours en vigueur, d'après la directive 92/72/CEE du 21 septembre 1992 D Seuil d'information 180 µg/m3 sur une heure E Seuil d'alerte 240 µg/m3 sur une heure La mise en œuvre de plans d'action à court terme est effective lorsque le seuil d'alerte est prévu ou dépassé pendant 3 heures consécutives Evaluation de la qualité de l air en situation de proximité au trafic routier en Ile-de-France Page 53

55 Benzène Valeur limite Période Valeur Nombre de dépassements autorisés Marge de dépassement Date où la valeur limite doit être respectée Valeur limite annuelle pour la protection de la santé humaine année civile 5 µg/m3 5 µg/m3 le 13 décembre 2000 diminuant le 01/01/2006 et ensuite tous les ans de 1 µg/m3 pour atteindre 0% le 01/01/ er janvier 2010 Monoxyde de carbone (CO) Valeur limite Période Valeur Nombre de dépassements autorisés Marge de dépassement Date où la valeur limite doit être respectée Valeur limite pour la protection de la santé humaine 8 heures 10 mg/m3 6 mg/m3 le 13 décembre 2000 diminuant le 01/01/2006 et ensuite tous les ans de 2 mg/m3 pour atteindre 0% le 01/01/ er janvier 2005 Métaux et hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) Valeur cible Polluant Période Valeur Nombre de dépassements autorisés Marge de dépassement Date où la valeur cible devrait être respectée Arsenic Cadnium Nickel Année civile 6 ng/m 3 5 ng/m 3 20 ng/m 3 31 décembre 2012 Benzo(a)pyrène 1 ng/m 3 Evaluation de la qualité de l air en situation de proximité au trafic routier en Ile-de-France Page 54

56 2. Recommandations de l'organisation Mondiale de la Santé (OMS) Les recommandations de l'oms n'ont pas de valeurs réglementaires. Elles sont issues des différents travaux scientifiques relatifs aux effets de la pollution atmosphérique, disponibles à une époque donnée (critères 1999). Le tableau ci-dessous présente donc les valeurs guides relatives à la qualité de l'air de l'organisation Mondiale de la Santé (critères 1999). Durée d'exposition Polluants mn 30 mn 1 heure 8 heures 24 heures Année UR Vie (µg/m 3 ) -1 Dioxyde de soufre (SO 2 ) Particules (Fumées noires) Particules (PM10) Monoxyde d'azote (NO) Dioxyde d'azote (NO 2 ) Monoxyde de carbone (CO) Pas de valeur guide disponible Les connaissances actuelles ne permettent pas de déterminer une concentration en dessous de laquelle aucun effet n'est observé Pas de valeur guide disponible Plomb 0,5 Ozone (O 3 ) 120 Benzène 6x10-6 Les valeurs sont en micro grammes par mètre cube d'air. Pour le benzène et le benzo(a)pyrène, la norme est exprimée sous forme d'un risque supplémentaire par unité de concentration pour une durée d'exposition d'une vie. UR Vie : risque additionnel de développer un cancer (dont le type dépend du composé) au cours d'une vie (soit 70 ans), pour une population hypothétiquement exposée continuellement à une concentration de 1 µg/m 3 du composé considéré dans l'air respiré. Par exemple, une personne exposée continuellement à 1 µg/m 3 de benzène tout au long de sa vie aura = fois plus de probabilité de développer un cancer qu'une personne non exposée. Evaluation de la qualité de l air en situation de proximité au trafic routier en Ile-de-France Page 55

57 3. Réglementation française Au niveau français, les valeurs limites et seuils d'information et d'alerte sont fixés par décret. Les décrets portent généralement transposition des directives européennes en vigueur. Il existe en outre une spécificité de la réglementation française qui fixe, pour les polluants, des objectifs de qualité. L'objectif de qualité est un niveau de concentration de polluant dans l'atmosphère, fixé sur la base de connaissances scientifiques dans le but d'éviter, de prévenir ou de réduire les effets nocifs du polluant considéré pour la santé humaine ou pour l'environnement, à atteindre au cours d'une période donnée. Le décret actuellement en vigueur au niveau national est le décret n du 15 février 2002 portant transposition des directives n 1999/30/CE du Conseil du 22 avril 1999 et n 2000/69/CE du Parlement européen et du Conseil du 16 novembre 2000, et modifiant le décret n du 6 mai 1998 relatif à la surveillance de la qualité de l'air et de ses effets sur la santé et sur l'environnement, aux objectifs de qualité, aux seuils d'alerte et aux valeurs limites. Décret n du 15 février 2002 Objectifs de qualité, valeurs limites, seuils d'information et d'alerte Dioxyde de soufre (SO2) Période de référence Valeur Objectif de qualité Moyenne annuelle Année civile 50 µg/m3 Valeurs limites A Protection de la santé humaine Percentile 99.7 des concentrations horaires Année civile 2001 : 470 µg/m : 440 µg/m : 410 µg/m : 380 µg/m : 350 µg/m3 Percentile 99.2 des concentrations journalières Année civile 125 µg/m3 B Protection des écosystèmes Année civile 20 µg/m3 Moyenne annuelle Moyenne hivernale Hiver (01/10 au 31/03) 20 µg/m3 Seuil de recommandation et d'information 1 heure 300 µg/m3 Seuil d'alerte 1 heure 500 µg/m3 Evaluation de la qualité de l air en situation de proximité au trafic routier en Ile-de-France Page 56

58 Dioxyde d'azote (NO2) Période de référence Valeur Objectif de qualité Moyenne annuelle Année civile 40 µg/m3 Valeurs limites Protection de la santé humaine Percentile 98 des concentrations horaires Année civile : 200 µg/m3 Percentile 99.8 des concentrations horaires Année civile 2001 : 290 µg/m : 280 µg/m : 270 µg/m : 260 µg/m : 250 µg/m : 240 µg/m : 230 µg/m : 220 µg/m : 210 µg/m : 200 µg/m3 Moyenne annuelle Année civile 2001 : 58 µg/m : 56 µg/m : 54 µg/m : 52 µg/m : 50 µg/m : 48 µg/m : 46 µg/m : 44 µg/m : 42 µg/m : 40 µg/m3 Seuil de recommandation et d'information 1 heure 200 µg/m3 Seuil d'alerte 1 heure 400 µg/m3 200 µg/m3 le jour J si le seuil d'information a été déclenché à J-1 et risque de l'être à J+1 Valeur limite Protection de la végétation Moyenne annuelle Oxydes d'azote (NOx) Période de référence Année civile Valeur 30 µg/m3 NOx (équivalent NO2) Evaluation de la qualité de l air en situation de proximité au trafic routier en Ile-de-France Page 57

59 Particules (PM10) Période de référence Valeur Objectif de qualité Moyenne annuelle Année civile 30 µg/m3 Valeurs limites Protection de la santé humaine Percentile 90.4 des concentrations journalières Année civile 2001 : 70 µg/m : 65 µg/m : 60 µg/m : 55 µg/m : 50 µg/m3 Moyenne annuelle Année civile 2001 : 48 µg/m : 46 µg/m : 44 µg/m : 42 µg/m : 40 µg/m3 Ozone (O3) Objectifs de qualité Période de référence Valeur Protection de la santé humaine 8 heures 110 µg/m3 Moyenne sur 8 heures Protection de la végétation 1 heure 200 µg/m3 Moyenne horaire 24 heures 65 µg/m3 Moyenne journalière Seuil d'alerte 1 heure 360 µg/m3 Monoxyde de carbone (CO) Valeur limite Protection de la santé humaine Moyenne sur 8 heures Période de référence Valeur 8 heures 10 mg/m3 Evaluation de la qualité de l air en situation de proximité au trafic routier en Ile-de-France Page 58

60 Plomb (Pb) Période de référence Valeur Objectif de qualité Moyenne annuelle Année civile 0,25 µg/m3 Valeur limite Protection de la santé humaine Moyenne annuelle Année civile 2001 : 0,8 µg/m : 0,5 µg/m3 Benzène Période de référence Valeur Objectif de qualité Moyenne annuelle Année civile 2 µg/m3 Valeur limite Protection de la santé humaine Moyenne annuelle Année civile : 10 µg/m : 9 µg/m : 8 µg/m : 7 µg/m : 6 µg/m : 5 µg/m3 Evaluation de la qualité de l air en situation de proximité au trafic routier en Ile-de-France Page 59

61 ANNEXE 2 : DETERMINATION DES TYPOLOGIES STREET Le réseau de trafic pris en compte initialement par l IAURIF lors des travaux de détermination des typologies a été le réseau de voirie (~34000 «brins») fourni à AIRPARIF en 1997 par la DREIF, et décrivant de manière simplifiée les principaux axes de circulation existants en région Ile-de-France pour l année Après fusion des axes orientés en tronçons de voies par AIRPARIF (dans le cas d une voie à double sens, le brin du réseau de sens A vers B est fusionné avec le brin de sens B vers A), l IAURIF a été amené à recaler le réseau de tronçons de voies sur son mode d occupation du sol. Ce travail de recalage consiste à corriger manuellement, sous SIG (Système d Information Géographique), tant que de besoin selon les portions de voie, la position des nœuds de départ et d arrivée et de créer des portions de chaque objet afin de mieux refléter le tracé réel de la portion de voie. Ce travail de «bénédictin» a été mené au cours des années 1999 et 2000 par l IAURIF pour la totalité des portions de voies décrites dans le réseau de voies simplifié qui avait été fourni par AIRPARIF. L IAURIF a ensuite pu déterminer pour chaque tronçon de voie la typologie «STREET» qui correspondait le mieux à partir de l exploitation de son mode d occupation du sol (MOS) de part et d autre des tronçons de voies selon la méthodologie présentée de manière simplifiée à la page suivante. Cette méthodologie peut être décomposée en plusieurs étapes : La détermination par des experts en urbanisme de l IAURIF des caractéristiques des 110 postes du mode d occupation du sol en fonction des critères requis pour la classification en typologie «STREET». Il s agissait ainsi, pour chacun des 110 postes et pour chaque grande zone de l Ilede-France (Paris, Petite Couronne, Grande Couronne), de donner ses caractéristiques moyennes en terme : - d ensemble bâti ; - de distance moyenne entre bâtiments ; - de distance entre l axe de la rue et le front bâti ; - d hauteur moyenne du bâti ; - de présence d écran entre la rue et les bâtiments. Evaluation de la qualité de l air en situation de proximité au trafic routier en Ile-de-France Page 60

62 Evaluation de la qualité de l air en situation de proximité au trafic routier en Ile-de-France Page 61

63 L utilisation de zones tampons d emprise 25 mètres (buffers ou demi buffers) le long de chaque tronçon de voie permet de déterminer les caractéristiques moyennes et/ou dominantes du tronçon en terme de bâti en fonction des proportions des différents postes du MOS intersectés par le tampon (cf. figure ci-dessous). Voie de circulation et zone associée (trottoir) Ilôts du MOS Zone de buffer L utilisation de la couche ROUTES94 du SIGR permet la détermination pour chaque tronçon de voie des caractéristiques de voirie (nombre de voies, emprise correspondante : nombres de voies + terre-plein) L utilisation de la couche ROUTES_ECRANSBRUIT du SIGR permet la détermination de la présence d écran anti-bruit pour chaque tronçon de voie. La réalisation d un algorithme de calcul permet à partir de la connaissance des différentes caractéristiques de bâti et de voirie des tronçons de définir leur typologie STREET. Cet algorithme a été ajusté à partir de sorties cartographiques tests, sur fond MOS ou sur image Orthophotoplan. La détermination d un attribut supplémentaire «spécial» est utilisée pour qualifier certains tronçons particuliers du type : «parafe» : pour les brins principaux du boulevard périphérique «tunnel» : pour les brins comportant une grande distance de tunnel «voiesberge» : pour les voies sur berge, situées en contrebas d une autre voirie «grand» : pour les brins de grande longueur (> 2.5 km) «petit» : pour les brins de petite longueur (< 50 m) «infra» : pour les brins où la détermination du code STREET n a pas été possible en raison d un buffer trop petit pour recouvrir autre chose que de la voirie (autoroute ou voie de plus de 25 m d emprise). Evaluation de la qualité de l air en situation de proximité au trafic routier en Ile-de-France Page 62