III RESULTATS DE MESURE

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1 III RESULTATS DE MESURE Ce chapitre synthétise les observations qui ont pu être faites au travers de l ensemble des résultats obtenus au cours des six séries de mesure. Il présente en outre les derniers axes de travail investigués dans le cadre de cette étude et qui avaient pour objectif d'affiner, en terme de représentativité, les cartographies déjà réalisées et présentées dans les deux bilans intermédiaires précédemment diffusés. III.1 A l échelle de l agglomération parisienne L étude à l échelle de l agglomération permet de caractériser finement l évolution spatiale des niveaux de pollution et d identifier les éventuels contrastes ou variations locales existants au sein de l agglomération. Les cartographies réalisées, série par série, à partir des 250 sites de mesures sont présentées en annexe 2 pour le dioxyde d azote et pour le benzène. Nous soulignons ici que ces cartographies prennent explicitement en compte l incertitude associée à la mesure par tube à diffusion ; c est-à-dire le fait que les concentrations mesurées sont, à l incertitude de 20 à 30% près, égale aux concentrations réelles. Ainsi, les concentrations mesurées ont été cartographiées avec prise en compte de la valeur de l incertitude afin d obtenir des cartes les plus réalistes et les plus cohérentes avec le comportement spatial des polluants. III.1-1 : Les concentrations les plus fortes dans le cœur dense de l agglomération D'une façon générale, le cœur dense de l'agglomération reste la zone où l'on observe de plus fortes concentrations de polluants par rapport à la zone périurbaine, et ce qu'il s'agisse du dioxyde d'azote ou du benzène. Ce résultat est fortement lié au fait que les émissions de polluants se font majoritairement au sein de cette zone centrale de l agglomération(cf. Figure 1). Un motif dense des axes de trafic combiné à une large fréquentation des usagers motorisés, l'existence de sources ponctuelles plus locales ainsi que des émissions plus diffuses liées au chauffage urbain contribuent à faire du cœur dense de l agglomération une zone d'émissions de polluants intense. III.1-2 : Des panaches de pollution observés sous le vent de l agglomération Une plus fine compréhension de la répartition des concentrations de polluants au sein de la zone d'étude nécessite de considérer en outre la météorologie, et plus particulièrement les vents observés durant les périodes de mesure, en terme de secteurs et de vitesses de vents. En effet, au vu des cartographies réalisées, l'influence de la météorologie apparaît déterminante quant à l'allure des champs de concentration. D'un point de vue météorologique, les quatre premières séries de mesures sont essentiellement caractérisées par des vents de secteur Sud à Sud-Ouest, alors que les deux dernières séries s'en distinguent du fait de vents de secteur Nord à Nord-Est. La Figure 14 met clairement en évidence l influence des secteurs de vent sur le champ de pollution résultant pour deux séries de mesure. Lors de la quatrième série de mesure (cf. Figure 14(a)), les masses d air arrivant par les secteurs Sud-Est à Sud-Ouest de l agglomération se chargent progressivement en polluants pour atteindre des niveaux maximums dans le cœur dense de l agglomération, où les émissions sont les plus intenses. Les vents étant en majorité restés faibles à modérés, ces masses sont déplacées vers le Nord et le Nord-Est sans véritable balayage de l'air polluée. Cela conduit à observer des niveaux élevés sous forme de «panache» sous le vent du cœur dense de l'agglomération. A l'inverse, au cours de la sixième 21

2 série (cf. Figure 14(b)), les vents ayant été globalement de secteurs Nord à Nord-Est, le panache de pollution s'étend dans le secteur sud de la zone d'étude. (a) Carte de NO 2 4 ème série (b) Carte de NO 2 6 ème série Figure 14 : Mise en évidence des «panaches» sous le vent du cœur dense de l agglomération pour le dioxyde d azote. Ces phénomènes de panaches sont moins marqués sur les cartographies du benzène. Cela est dû notamment au caractère primaire de ce composé. Ainsi le benzène est émis par des sources locales avant d être transporté et/ou dispersé selon les conditions météorologiques ou éventuellement en partie détruit en réagissant chimiquement avec d autres composés. A contrario, le dioxyde d azote, polluant majoritairement secondaire, est essentiellement formé à partir du monoxyde d azote sous le vent des sources locales d émissions des oxydes d azote, conduisant ainsi à y observer des «panaches». Outre la direction des vents qui détermine l orientation du panache des niveaux élevés sous le vent du cœur de l agglomération, deux phénomènes distincts influent fortement sur l amplitude des niveaux observés ; à savoir, les émissions lors des séries de mesure et les conditions dispersives qui, elles, peuvent être grossièrement caractérisées par les vitesses de vents. La mise en œuvre des six séries de mesure permet d illustrer clairement la relation entre les concentrations, les émissions et les conditions dispersives. III.1-3 : Variation des niveaux relevés en fonction de la saisonnalité des émissions Les émissions de benzène et d oxydes d azote varient en fonction de la période de mesure considérée avec notamment des émissions plus importantes en période hivernale. Pour les oxydes d azote, la production d énergie thermique induite par l utilisation du chauffage explique l essentiel du surcroît des émissions en hiver. Pour le benzène, les émissions hivernales plus importantes résultent de l influence conjuguée des surémissions liées au démarrage à froid (lorsque le fonctionnement du catalyseur n est pas optimal) et de l évaporation supplémentaire liée à la volatilité des carburants hivernaux. L étude des résultats de mesure observés en période d émissions contrastées, à conditions dispersives semblables, permet de quantifier la relation entre les concentrations dans l air 22

3 ambiant et les émissions de chaque polluant. Les troisième et cinquième séries de mesure (qui ont eu lieu respectivement fin janvier 2000 et fin mai 2001) ont été caractérisées par des types de vents très semblables : environ 33% de vents faible, 49% de vents modérés et 18% de vents forts. Parallèlement, la quantité de polluant émis sur le domaine d étude pour chacune des deux périodes de mesure est sensiblement différente. La figure 15 présente les émissions mensuelles de benzène (exprimées en tonnes/km 2 ) pour les mois de (a) janvier et (b) de mai qui correspondent respectivement à la période de la troisième et de la cinquième série de mesure [source : cadastre d émissions d AIRPARIF (1998)]. (a) Emissions de benzène janvier (b) Emissions de benzène mai Figure 15: Emissions mensuelles de benzène (exprimées en tonnes/km 2 ) correspondant à la troisième et à la cinquième série de mesure réalisées respectivement au mois de janvier et au mois de mai [source : cadastre d émissions d AIRPARIF (1998)]. Sur la période de quatre mois qui séparent les deux séries de mesure, les émissions globales de benzène sur le domaine d étude ont baissé d environ 30% et cela d une façon globalement homogène. (a) Carte de benzène 3 ème série (b) Carte de benzène 5 ème série Figure 16 : Concentrations de benzène (exprimées en µg/m 3 ) observées lors de la troisième (janvier 2001) et la cinquième (mai 2001) série de mesure. 23

4 L impact de cette baisse d émissions est visible sur les cartographies des concentrations (cf. Figure 16) de benzène. En effet les niveaux de benzène ont, en moyenne, diminué d environ 60% entre les deux séries. Cependant, il n est ici possible d en déduire précisément la relation entre les concentrations et les émissions car celle-ci ne dépend pas que de la vitesse de vent mais également d autres paramètres qui déterminent le caractère dispersif des conditions météorologiques. Citons, par exemple, des phénomènes d inversion thermique qui ont été rencontrés lors de la troisième série de mesure série. Cela implique que les conditions météorologiques ont été globalement moins favorables à la dispersion des polluants lors de cette série que lors de la cinquième série. Néanmoins, il est clair que les émissions moins importantes lors de la cinquième série joue également un rôle important dans la diminution des concentrations relevées lors de cette série. De la même manière, les émissions d oxydes d azote ont baissé d environ 25% entre les deux séries, tandis que la diminution des concentrations correspondantes de dioxyde d azote est de l ordre de 50%. Rappelons que le motif de pollution varie d une série à l autre en raison notamment des secteurs de vents (cf. paragraphe précédent) qui étaient globalement du Sud à Sud-Ouest lors de la troisième série et du Nord-Ouest à No rd lors de la cinquième série. III.1-4 : Des niveaux plus faibles relevés par vents dispersifs La comparaison de deux situations pour lesquelles les émissions sont semblables permet d étudier l influence des conditions dispersives sur les niveaux relevés. Selon le cadastre d émission d AIRPARIF (l année 1998), la quantité d émissions d oxydes d azote typiquement observées lors de la deuxième série de mesure (fin novembre 2000) sur l ensemble du domaine d étude est à peu près équivalent à la quantité émise lors du mois de mois de mars lorsque la quatrième série de mesure a été réalisée. Cependant les conditions dispersives, et notamment les vitesses de vents, rencontrées lors de ces campagnes sont assez différentes. La figure 17 présente la fréquence des vitesses de vents horaires observés lors des deux séries de mesure. Rappelons que les vents de vitesse jusqu à 2m/s correspondent aux vents faibles, que les vents modérés sont caractérisés par une vitesse d entre 2m/s et 4m/s et que les vents dont la vitesse est au moins 5m/s sont considérés comme forts. Fréquence de vents 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% 2ème série 4ème série Vitesse de vents (m/s) Figure 17 : Vitesses de vents horaires (exprimées en m/s) observées lors de la deuxième et quatrième séries de mesure qui avaient lieu respectivement fin novembre 2000 et fin mars

5 La deuxième série a été caractérisée par des vents globalement plus soutenus et donc plus dispersifs que ceux de la quatrième série. En particulier, la proportion des vents faibles les plus défavorables à la dispersion des polluants passe de 25% à 40% d une série à l autre. Cela reflète le fait que, plus généralement, les conditions météorologiques ont été moins dispersives lors de la quatrième série de mesure que lors de la deuxième. L influence de cette dégradation des conditions dispersives est mise en évidence à l aide des cartographies des concentrations relevées lors des séries de mesure et présentées par la figure 17 pour le dioxyde d azote. En effet, les concentrations observées lors de la quatrième série de mesure, par vents moins dispersifs, sont globalement 10% plus fortes que celles de la deuxième série. Les vents de secteurs Sud-Ouest à Sud-Est rencontrés lors les deux séries ont conduit à observer un panache de pollution au Nord et sous le vent du cœur dense de l agglomération. Les vitesses de vent plus faibles de la quatrième série induisent notamment un panache plus large et moins allongé que celui de la deuxième série. Pour le benzène, les niveaux observés sont nettement plus sensibles à l influence des vents faibles. Les niveaux de benzène relevés lors de la deuxième série (lorsqu un quart des vents sont faibles) sont environ 40% inférieurs à ceux de la quatrième série lorsque la proportion de vents faibles atteint 40%. Cela est dû au caractère primaire du benzène qui engendre une bonne dispersion de ce polluant par vent autre que faible. A contrario, le dioxyde d azote, polluant majoritairement secondaire, peut être formé loin des sources d émissions d oxydes d azote sous influence des vents modérés. (a) Carte de NO 2 2 ème série (b) Carte de NO 2 4 ème série Figure 18 : Concentrations de dioxyde d azote (exprimées en µg/m 3 ) observées lors de la deuxième (novembre 2000) et la quatrième (mars 2001) série de mesure. A travers des paragraphes précédents, il est possible de conclure que le motif de pollution sur l ensemble de l agglomération peut varier énormément. D un point de vue général, les émissions déterminent largement la base des champs de pollution sur lesquels les conditions météorologiques jouent un rôle d accumulation et de dispersion très important. Premièrement les conditions dispersives, et notamment la vitesse de vent, définissent l amplitude de balayage des émissions et donc la valeur de la concentration des polluants. Ensuite la direction de vent 25

6 détermine largement l orientation et la géométrie du panache de pollution sous le vent du cœur dense de l agglomération. Ainsi, pour les mêmes conditions dispersives la répartition des niveaux de pollution atmosphérique sur l ensemble de l agglomération peut varier d une façon significative en fonction de la direction de vent. III.2 A l'échelle de quartier L étude de la qualité de l air de fond sur l agglomération parisienne, tout en mettant en évidence les phénomènes les plus importants à cette échelle, ne permet pas de décrire la complexité du motif de la pollution atmosphérique à des échelles de travail plus fines. Pour ce faire nous avons zoomé sur deux quartiers particuliers de l agglomération, dans le cœur historique de Paris et en proche banlieue à Neuilly-sur-Seine et Courbevoie. Ainsi pour chacun des «zooms», plus de 20 sites de mesure, espacés d environ 500m, ont été instrumentés sur un domaine d étude de 2 x 3km. III.2-1 : Des niveaux localement supérieurs à la pollution de grande échelle Les résultats de mesure des «zooms» ne se prêtent pas à une exploitation cartographique par interpolation comme ceux obtenus sur l ensemble de l agglomération. Ces derniers sont en effet assimilables à des niveaux de fond, c est-à-dire représentatifs de la pollution à grande échelle, selon les critères de surveillance dite de fond. A l échelle d un quartier, ce n est pas la pollution de fond qui permettrait de caractériser les spécificités du secteur d étude en terme de la qualité de l air. A cette échelle la stratégie de surveillance se doit de tenir compte des lieux fréquentés par la population tout en mesurant les niveaux qui sont aussi représentatifs que possible de la pollution sur l ensemble du secteur avoisinant le site de mesure. Ainsi le choix des sites des zooms a privilégié des sites à la fois dégagés (parc public, terrain de sport, ruelle piétonne, ) et non directement influencés par des sources d émissions locales mais qui ne correspondent pas nécessairement aux sites de fond selon les critères de surveillance nationaux. Sur le terrain, cependant, ce choix est limité par le caractère dense de l urbanisme dans le centre de Paris et dans certains quartiers de Neuilly-sur-Seine et de Courbevoie. Ainsi la représentativité spatiale des sites est limitée par l environnement dans lequel ils se trouvent. Moins un site est dégagé et plus son micro-environnement est défavorable à la dispersion des pollutions et donc plus sa représentativité spatiale est limitée. De même, plus un site est près d une source d émissions locale et plus les niveaux relevés à ce site dépendent de la source en question, ce qui limite également sa représentativité spatiale. Une comparaison entre le niveau relevé sur chacun des sites des zooms et la pollution de fond du secteur, connue à l aide de l étude globale sur l ensemble de l agglomération, permet de positionner le niveau de pollution aux endroits différents du secteur par rapport à cette dernière. La Figure 19 présente l écart relatif moyen sur l ensemble des 6 séries pour le dioxyde d azote. Sur chaque carte, l écart relatif est égal à l écart entre le niveau relevé et la pollution de fond exprimé en pourcentage du niveau de fond ; un écart relatif positif (resp. négatif) implique que le site en question présente des niveaux qui sont supérieurs à l ambiance générale du zoom. Les niveaux relevés aux sites des zooms sont également présentés sous forme numérique en annexe. 26

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