DE LA QUALITE DE L AIR EN CHAMPAGNE-ARDENNE

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1 2015 EVALUATION DES CONCENTRATIONS EN DIOXYDE D'AZOTE EN PROXIMITE TRAFIC ET DU TRANSFERT DE POLLUTION DANS UN ETABLISSEMENT SCOLAIRE A CHALONS-EN-CHAMPAGNE Rue Prieur de la Marne SURVEILLANCE DE LA QUALITE DE L AIR EN CHAMPAGNE-ARDENNE MDA, 2 rue Léon Patoux, CS 50001, Reims Cedex Tél : Fax : contact@atmo-ca.asso.fr Website:

2 CONDITIONS DE DIFFUSION Diffusion libre pour une réutilisation ultérieure des données dans les conditions ci-dessous : Toute utilisation partielle ou totale de ce document devra porter la mention : "Source d'information ATMO CA- ETS-AA ". Les données contenues dans ce document restent la propriété d'atmo Champagne- Ardenne. ATMO Champagne-Ardenne n est en aucune façon responsable des interprétations, travaux intellectuels et publications diverses issus de ce document et pour lesquels elle n aurait pas donné d accord préalable. PERSONNES EN CHARGE DU DOSSIER Rédaction : Arounothay Anne, Chargée d études Relecture : Chrétien Eve, Ingénieur responsable d études Approbation : Drab-Sommesous Emmanuelle, Directrice Référence du rapport : ATMO CA- ETS-AA Date de publication : 01/04/2016 1/33

3 REMERCIEMENTS Nous remercions les directeurs des écoles maternelle et primaire Prieur de la Marne pour leur accueil et leurs disponibilités, ainsi que Cités-en-Champagne pour leur aide précieuse dans la mise en place de cette étude. 2/33

4 DEFINITIONS Station dite de «fond» : station permettant le suivi de l exposition moyenne de la population aux phénomènes de pollution atmosphérique de fond dans les centres urbains. Station dite «trafic» : station permettant la fourniture d informations sur les concentrations mesurées dans des zones représentatives du niveau maximum d exposition auquel la population, située en proximité d une infrastructure routière, est susceptible d être exposée. Valeur limite annuelle : niveau maximal fixé 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. Ce niveau est à atteindre dans un délai donné et à ne pas dépasser une fois atteint. Seuil d Information et de Recommandation : niveau au-delà duquel une exposition de courte durée présente un risque pour la santé humaine des groupes particulièrement sensibles de la population et pour lequel des informations immédiates et adéquates sont nécessaires. Seuil d évaluation minimal ou inférieur : niveau en deçà duquel il est suffisant, pour évaluer la qualité de l air ambiant, d utiliser des techniques de modélisation ou d estimation objective. Seuil d évaluation maximal ou supérieur : niveau en deçà duquel il est permis pour évaluer la qualité de l air, d utiliser une combinaison de mesures fixes et de techniques de modélisation et/ou de mesures indicatives. 3/33

5 SOMMAIRE INTRODUCTION... 5 LE DIOXYDE D AZOTE Sources et effets Méthode de mesure de référence Méthode de mesure indicative... 7 EVALUATION DES TENEURS EN NO2 EN PROXIMITE TRAFIC SITE DE MESURE Présentation de la rue Prieur de la Marne, accueillant le site de mesure Localisation du site de mesure Densité de population CONDITIONS METEOROLOGIQUES EXPLOITATION DES RESULTATS EN PROXIMITE TRAFIC Profil de l étude Profils hebdomadaire et journalier Rapport NO/NO Comparaison à la réglementation Comparaison aux autres stations Comparaison avec les résultats obtenus en EXPLOITATION DES RESULTATS DE L ETUDE DE REPRESENTATIVITE DES NIVEAUX A PROXIMITE DU TRAFIC PAR METHODE INDICATIVE EVALUATION DU TRANSFERT DE POLLUTION DE L AIR EXTERIEUR VERS L AIR INTERIEUR DU BATIMENT DISPOSITIF DE MESURE DEPLOYEE Localisation des sites d implantation de l UMI et des capteurs passifs dans la cour de l école Localisation des capteurs passifs à l intérieur du bâtiment PERIODE DE MESURE CONDITIONS METEOROLOGIQUES AU COURS DE CETTE ETUDE SPECIFIQUE EXPLOITATION DES RESULTATS DANS LA COUR DE L ECOLE Exploitation des mesures issues de l UMI Evaluation de la dispersion du dioxyde d azote dans la cour de l école Evaluation du transfert de pollution de l air extérieur vers l air intérieur du bâtiment Comparaison aux Valeurs Guides CONCLUSION /33

6 INTRODUCTION ATMO Champagne-Ardenne dispose en 2015 sur la région de 10 stations fixes de fond mesurant en continu les polluants réglementés en air ambiant, et permettant le suivi de l exposition moyenne de la population à la pollution atmosphérique sur les principales agglomérations de Champagne-Ardenne. Un site de mesure à proximité du trafic routier est également présent à Reims et Epernay. Dans le cadre de l application du Plan de Surveillance de la Qualité de l Air de Champagne-Ardenne pour la période de 2010 à 2015, des mesures de concentrations en dioxyde d azote (NO 2) ont été effectuées sur la ville de Châlons-en-Champagne en 2013, au niveau de la rue Prieur de la Marne, axe très emprunté au cœur de la commune. Cette étude qui s est déroulée sur 11 semaines en 2013 a révélé un dépassement de la valeur limite annuelle, avec une concentration annuelle estimée en NO 2 de 47 µg/m 3. Conformément aux exigences réglementaires, une nouvelle campagne de mesure a été menée durant toute l année 2015 sur la rue Prieur de la Marne pour confirmer les résultats, par le biais d une méthode de référence. En parallèle, une étude complémentaire à l aide d une méthode indicative (tubes passifs) a été réalisée pour déterminer la représentativité des valeurs au niveau de la rue. Pour compléter cette évaluation, une étude du transfert de pollution de l air extérieur vers l air intérieur de l école située en bordure de la rue a été également réalisée au cours du deuxième semestre, afin d évaluer les teneurs dans un bâtiment recevant un public sensible. Cette étude spécifique a bénéficié du soutien financier de Cités-en-Champagne. 5/33

7 LE DIOXYDE D AZOTE 1. Sources et effets Le monoxyde d azote (NO) et le dioxyde d azote (NO 2) sont émis lors des phénomènes de combustion. Le NO 2 est issu de l oxydation du NO. Au niveau régional, les sources principales sont le transport routier à 58% puis l agriculture à 18%, et enfin l industrie à 14% (cf. figure 1). Sur l agglomération de Châlons-En-Champagne, le transport routier représente la source la plus importante d émission avec 73% (cf. figure 2). Figures 1 et 2: Émissions de NOx en région et sur Châlons-en-Champagne en 2010 (Source : Inventaire ATMO Champagne Ardenne A10M12-01-Secten12) D un point de vue santé, le dioxyde d azote est un gaz irritant pour les bronches. Chez les asthmatiques, il augmente la fréquence et la gravité des crises. Chez l enfant, il favorise les infections pulmonaires. Pour ce qui est de son impact environnemental, le dioxyde d azote participe au phénomène des pluies acides, à la formation de l ozone troposphérique dont il est l un des précurseurs, à l atteinte de la couche d ozone stratosphérique et à l effet de serre. 6/33

8 2. Méthode de mesure de référence La méthode de mesure en continu pour la détermination de la concentration en dioxyde d azote (NO 2) et en monoxyde d azote (NO) dans l air ambiant est détaillée dans la norme NF EN d octobre Figure 3: Photographie d analyseurs en continu 3. Méthode de mesure indicative Les capteurs de dioxyde d azote utilisés sont des tubes cylindriques en plexiglas. Ils sont installés dans des boîtes de protection afin de les protéger des perturbations extérieures (cf. figure 4), sur des candélabres ou des gouttières, et à différents endroits prédéfinis selon des critères particuliers. L échantillonnage passif se distingue de l échantillonnage actif par l absence de pompe : les composants de l air circulent librement dans les tubes par simple diffusion. Figure 4 : Positionnement sur site Figure 5: Photographie d un tube À une extrémité, le tube est fermé par un bouchon en polyéthylène opaque à la lumière, et abrite trois grilles en acier inoxydable imprégnées d une solution de triéthanolamine qui absorbe le NO 2. À l autre extrémité du tube se trouve un bouchon transparent à la lumière qui est retiré lors de l installation sur site. A la fin de l exposition, ces capteurs sont acheminés vers le laboratoire Air Lorraine pour y être analysés par spectrométrie. A l issue des analyses, une concentration moyenne en NO 2 est établie pour chaque semaine d exposition. EVALUATION DES TENEURS EN NO2 EN PROXIMITE TRAFIC 1. SITE DE MESURE 1.1. Présentation de la rue Prieur de la Marne, accueillant le site de mesure La rue Prieur de la Marne fait partie des axes routiers les plus importants de la ville. Elle présente en effet un Trafic Moyen Journalier Annuel de véhicules, avec 4.6% de poids lourds. Le tableau 1 récapitule les différents paramètres définissant la rue Prieur de la Marne. 7/33

9 Tableau 1 - Caractéristiques de la rue Prieur de la Marne Longueur de la rue (L) 170 mètres (1) Largeur moyenne de la rue (l) 5.5 mètres (1) Hauteur moyenne des bâtiments (H) 11 mètres (1) Rapport H/l = 2 (1) Source IGN BD TOPO Trafic véhicules par jour (2) (2) Source Modèle d affectation trafic, année de référence 2008, réalisé par la société Isis Cet axe est une rue étroite, 2x1 voie, 5.5 mètres de largeur en moyenne, bordée de bâtiments de 10 à 11 mètres de hauteur. Il s agit d une ligne droite sur 170 mètres de longueur, et continue de la Place Monseigneur Tissier à la rue Carnot. Par endroit le long de la rue, le rapport «hauteur moyenne des bâtiments / largeur moyenne de la rue» est égal à 2. Dans ce cas, la rue est considérée comme «rue canyon» avec un risque d accumulation de la pollution Localisation du site de mesure L Unité Mobile d Intervention (UMI) a été installée au numéro 15 de la rue Prieur de la Marne. L analyseur automatique de dioxyde d azote a ainsi effectué des mesures dites de «proximité trafic». L UMI a été installée à 3 mètres du bord du trottoir, en un endroit de la rue assez aéré, en raison des contraintes techniques du terrain (respect des règles d implantation, métrologie, alimentation en électricité). Le site n est donc pas en configuration «canyon», néanmoins le choix de cet emplacement a permis d allier objectifs de l étude et contraintes techniques du terrain. Le site de mesure est à proximité d un établissement accueillant de la population dite «sensible»: il s agit de l école maternelle et primaire publique Prieur de la Marne. Les figures 6 et 7 présentent l emplacement macroscopique et microscopique de l UMI sur cette rue. Sur la figure 6, l emplacement de la station de mesure fixe chalonnaise est également indiqué. 8/33

10 Figure 6 - Localisation du site de mesure et de la station de Châlons-en-Champagne Figure 7 - Vue aérienne de la rue Prieur de la Marne et emplacement de l UMI Les figures 8 et 9 présentent les photos des sites de mesure. 9/33

11 Figures 8 et 9 - Disposition de l UMI (Unité Mobile d Intervention) 1.3. Densité de population Le site de mesure est localisé dans une zone caractérisée par une forte densité de population de plus de 3000 habitants/km 2 et qui est représentée sur la figure 10. Rue Prieur de la Marne Figure 10 - Densité de population du site de mesure 10/33

12 2. CONDITIONS METEOROLOGIQUES Les conditions météorologiques impactent les concentrations en polluant dans l air. De manière directe elles peuvent favoriser leur dispersion ou bien les abattre au sol. Indirectement, des températures basses induisent des surémissions de polluants liés au chauffage et donc des concentrations plus élevées. Des conditions anticycloniques peuvent également induire des teneurs plus élevées, si celles-ci s accompagnent de phénomènes d inversion de températures qui ont pour effet de bloquer les polluants en basse atmosphère. C est la raison pour laquelle afin de s assurer de la représentativité annuelle de la campagne de mesures sur Châlons-en-Champagne, une comparaison de la pluviométrie et de températures observées au cours de l année 2015 avec les normales de saison est effectuée, en utilisant les données issues de la station MétéoFrance de Châlons-en-Champagne. Figure 11 : Comparaison des températures moyennes minimales et maximales de 2015 aux normales de saison La température moyenne sur la région a été dans l ensemble supérieure aux normales durant une grande partie de l'année. Des exceptions sont cependant à noter : le mois de janvier qui révèle des températures minimales et maximales proches des normales, et les mois de février, septembre et octobre qui affichent des valeurs plus douces que les normales de saison. L'année a été marquée par deux épisodes de canicule en juillet et une fin d'année exceptionnellement douce. 11/33

13 Figure 12 : Comparaison de la pluviométrie de 2015 aux normales de saison Les précipitations ont été déficitaires sur la quasi-totalité de la région. Seuls les mois d avril, août et novembre ont été bien arrosés. La fin de l'année a ensuite été marquée par le mois de décembre le plus sec enregistré sur la période Les mois de juin et de juillet ont enregistré la pluviométrie la plus faible, en lien avec un début d'été très chaud et très sec, marqué par deux vagues de chaleur successives en juillet. 3. EXPLOITATION DES RESULTATS EN PROXIMITE TRAFIC 3.1. Profil de l étude La figure 13 présente l évolution des teneurs moyennes journalières en dioxyde d azote au niveau du point de prélèvement en «proximité trafic» ainsi que des stations fixes dites «de fond» de Châlonsen-Champagne et «trafic» de Reims et Epernay. 12/33

14 Figure 13 - Concentrations moyennes journalières en dioxyde d'azote au cours de l étude Les concentrations en dioxyde d azote issues des quatre sites sont fortement corrélées. Les teneurs enregistrées au niveau de la rue Prieur de la Marne sont inférieures à celles mesurées par la station trafic de Reims mais supérieures à celles de la station trafic d Epernay. D autre part, les teneurs mesurées sur les deux sites trafic ont été nettement supérieures à celles relevées par la station de fond de Châlons-en- Champagne. Des teneurs plus élevées sont observées au cours des 4 premiers mois ainsi que les 2 derniers mois de l année. Ces dernières sont à mettre en relation avec une baisse des températures et donc des émissions provenant du chauffage (en plus du trafic pour les deux sites en proximité), mais également à de mauvaises conditions de dispersion de la pollution. Le tableau 2 présente les concentrations moyennes ainsi que les maximas horaires et journaliers enregistrés pour le dioxyde d azote au niveau de la station fixe dite de «fond» de Chalons, du point de prélèvement situé rue du Prieur de la Marne et des stations trafic de Reims et Epernay, sur la période de mesure qui s étend du 10 janvier au 22 décembre Tableau 2 - Moyennes, maximas journaliers et horaires en dioxyde d'azote au cours de l'étude statistiques en NO2 Rue Prieur de la Marne Station de fond Chalons Station trafic Reims Station trafic Epernay Moyenne Maximum horaire 147 le 17/03 99 le 06/ le 15/ le 17/03 Max journalier 70 le 17/03 44 le17/03 95 le 08/04 55 le 17/03 Les maximas journaliers et horaires sont plus élevés au niveau du point de prélèvement que ceux de la station de fond, avec des niveaux enregistrés dans la rue 1.5 fois supérieurs à ceux relevés au niveau de la station fixe de Chalons. 13/33

15 La moyenne observée lors de la campagne est 2.4 fois plus élevée que celle de la station de fond chalonnaise. Par rapport aux stations trafic de Reims et Epernay, un écart respectif de 10 et 6 µg/m 3 est constaté pour la moyenne annuelle. Les maxima journaliers et horaires sur les sites trafic d Epernay et de la rue Prieur de la Marne sont proches, la station trafic rémoise présente quant à elle des niveaux plus importants Profils hebdomadaire et journalier Les figures 14 et 15 présentent l évolution moyenne des teneurs en dioxyde d azote au cours d une semaine type et au cours d une journée type au niveau des quatre sites de mesures. Figure 14- Profil journalier des teneurs en dioxyde d'azote 14/33

16 Figure 15- Profil hebdomadaire des teneurs en dioxyde d'azote Ces graphiques mettent en évidence l influence du trafic routier sur les teneurs en dioxyde d azote. L évolution journalière et hebdomadaire est similaire sur les sites avec : o o Des niveaux moyens plus élevées du mardi au vendredi, et les niveaux les plus bas le week-end. Des niveaux horaires moyens plus élevés durant les pointes de circulation du matin et du soir, et les valeurs les plus basses au cours de la nuit. De nouveau, le site «Rue Prieur de la Marne», tout comme les sites trafic rémois et spanarciens, se distingue par des niveaux de concentration plus élevés ainsi que par une variabilité des teneurs plus prononcée traduisant la proximité de la source automobile. Le site «Rue Prieur de la Marne» présente des niveaux intermédiaires entre ceux des autres sites trafic quel que soit le jour Rapport NO/NO 2 Le tableau 3 présente les rapports de concentrations NO/NO 2 de l unité mobile et des stations de fond durant la campagne de mesure. Tableau 3 - Ratios NO/NO2 durant la campagne Ratio NO/NO2 (ppb) Station de fond Chalons Rue Prieur de la Marne Station trafic Reims Station trafic Epernay Un rapport élevé en un point permet de traduire la proximité de la source. Dans le cas présent, le rapport NO/NO 2 au niveau du point de mesure rue Prieur de la Marne apparait nettement supérieur à celui de la 15/33

17 station de fond de Châlons-en-Champagne. Mais il reste proche de celui des stations trafic de Reims et Epernay, ce qui confirme la proximité de la source du point de prélèvement, à savoir le trafic routier Comparaison à la réglementation Le tableau 4 confronte les résultats obtenus sur le site de proximité à la réglementation en vigueur pour l année 2015 (Décret n du 21 octobre 2010). Tableau 4 - Réglementation pour le NO2 (Décret n du 21 octobre 2010) NO 2 en µg/m 3 Moyenne de la campagne Maximum horaire Rue Prieur de la Marne Réglementation Seuil d évaluation inférieur Valeurs annuelles Seuil d évaluation supérieur 32 Valeur limite 40 Valeurs horaires Seuil d information et de recommandation 200 Avec une moyenne annuelle estimée de 34 µg/m 3 et un maximum horaire de 147 µg/m 3, la valeur limite en NO 2 ainsi que le seuil d information et de recommandation n ont pas été atteints. Le seuil d évaluation supérieur a été quant à lui dépassé Comparaison aux autres stations La figure 16 récapitule la situation de la concentration moyenne en NO 2 mesurée lors de cette étude avec celles de l ensemble des stations fixes de Champagne-Ardenne, ainsi que des stations de proximité trafic de Reims et Epernay. Figure 16 - Comparaison des teneurs moyenne en NO2 à celles des autres stations En 2015, la concentration moyenne en dioxyde d azote enregistrée au cours de l étude de proximité trafic dans la rue Prieur de la Marne est supérieure à celle mesurée par la station trafic d Epernay, mais en deçà de celle de la station trafic de Reims. Cette dernière est par ailleurs la seule à avoir dépassé la valeur limite annuelle. 16/33

18 3.6. Comparaison avec les résultats obtenus en 2013 Avant-Propos : il convient de préciser que les lieux d implantation en 2013 et 2015 ainsi que les périodes de mesure ne sont pas les mêmes. En 2013, le site était installé au numéro 3 de la rue durant 5 semaines en période estivale et 6 semaines en période hivernale, tandis qu en 2015, il était implanté au numéro 15 de la rue du 10 janvier au 22 décembre. Les résultats obtenus pour les 2 campagnes de mesures réalisées en 2013 et 2015 sont présentés dans le tableau 5. Tableau 5 Comparaison des résultats entre les années 2015 et 2013 Moyenne de la campagne (µg/m 3 ) Maximum journalier (µg/m 3 ) (de minuit à minuit) Maximum horaire (µg/m 3 ) Résultats du n 15 rue Prieur de la Marne Campagne du 10/01 au 22/12/15 Résultats du n 3 rue Prieur de la Marne Campagne du 28/05 au 03/07 et du 31/10 au 17/12/ le 17/ le 11/ le 17/ le 10/12 On constate que la moyenne 2015 ainsi que les maxima journaliers et horaires sont nettement inférieurs à ceux de 2013, année durant laquelle avait été constaté un dépassement de la valeur limite annuelle. L explication de cet écart viendrait en premier lieu de l implantation même de la tête de prélèvement du dioxyde d azote. En effet en 2013, le point de prélèvement était implanté dans les locaux d un bâtiment administratif situé au numéro 3 de cette rue, et se situait à 50cm du bord du trottoir de la rue Prieur de la Marne. En revanche, en 2015, l unité mobile était installée au numéro 15 mais reculée de 3 mètres environ du bord du trottoir. Une décroissance des concentrations peut être observée dès lors que l on s éloigne d un axe routier. D autre part, il convient de préciser que la configuration des sites de mesure était également différente entre les 2 années. En 2013, les prélèvements étaient réalisés en façade tandis qu en 2015 ils ont été effectués en retrait du trottoir et dans un espace aéré. Cette différence de configuration peut aussi expliquer l écart observé entre les 2 années de mesure. Les figures 17 et 18 montrent les emplacements sur les 2 années suivies. 17/33

19 Tête de prélèvement en NO2 Figure 17 : Implantation 2013 : 3 Rue Prieur de la Marne Tête de prélèvement en NO2 Figure 18: Implantation 2015 : 15 Rue Prieur de la Marne 4. EXPLOITATION DES RESULTATS DE L ETUDE DE REPRESENTATIVITE DES NIVEAUX A PROXIMITE DU TRAFIC PAR METHODE INDICATIVE Du 18 novembre au 15 décembre 2015, deux «transects 1» ont été menés le long de la rue Prieur de la Marne, dans le but d évaluer les niveaux le long de l axe mais également la décroissance du dioxyde d azote en fonction de la distance à la rue. Pour cela, deux échantillonneurs passifs ont été positionnés sur la rue Prieur de la Marne à 50 centimètres du bord du trottoir et 2 autres éloignés de 2 et 3 mètres. Ces capteurs ont ainsi été exposés durant 7 jours, puis remplacés par des nouveaux et ce durant 4 semaines consécutives. Figure 19 : Exemplaire d un échantillonneur passif Il convient cependant de préciser que l incertitude associée à la méthode de prélèvement par tube passif est de 31%. Elle est plus élevée que celle calculée pour les mesures en continu par analyseur automatique (13%). Les valeurs enregistrées par les tubes se situent donc dans l incertitude estimée pour cette 1 Transect : "coupe" transversale à l axe de circulation étudié, afin de définir la dispersion des polluants en proximité du trafic routier 18/33

20 méthode de prélèvement. Il est à préciser que malgré cette incertitude de mesure élevée, les tubes restent une méthode indicative, régulièrement utilisée dans le cadre d évaluation de niveaux en dioxyde d azote. La disposition des capteurs passifs au niveau de la rue Prieur de la Marne ainsi que les photos sont présentées dans les figures ci-dessous. Point Chalonn air Point A Point B Point C Point D Figure 20: Disposition des capteurs passifs sur la rue Prieur de la Marne Point D Point A Point B Point C Point Chalonn air Figures 21 à 23: Situation des capteurs passifs sur la rue Prieur de la Marne 19/33

21 La figure 24 présente l évolution des concentrations enregistrées par les capteurs positionnés à 50 centimètres du bord du trottoir de la rue Prieur de la Marne, à savoir les points A et D. L incertitude de mesure a été associée à chaque résultat. En complément, dans le cadre d une campagne de mesure menée pour l élaboration d une plate-forme de modélisation «Chalonn air», un échantillonneur passif a été installé tout au long de l année à raison d une semaine par mois au numéro 5 de la rue Prieur de la Marne (cf. figures 20 et 23). Au cours de ce transect, un prélèvement a eu lieu sur ce point du 25 novembre au 2 décembre et a été intégré. Figure 24: Evolution des teneurs mesurées par tubes passifs à 50 centimètres du bord du trottoir de la rue Prieur de la Marne Les niveaux de dioxyde d azote sont proches entre les 2 points A et D, ce qui démontre une bonne homogénéité des concentrations sur la rue même à 50 centimètres du bord du trottoir Il est à noter que le point situé au numéro 5 de cette rue présente des niveaux plus élevés pour la période de mesure du 25 novembre au 2 décembre. La présence d un parking à proximité de ce point pourrait expliquer les niveaux plus élevés. La distance du point de mesure par rapport à la voie semble bien jouer un rôle dans l évolution des teneurs, comme le démontre la figure 25. Cette dernière présente l évolution des teneurs entre les points situés à 50 centimètres de la rue et ceux qui sont distant de 2 et 3 mètres (respectivement le point C et le point B). 20/33

22 Figure 25: Comparaison des niveaux lors du transect sur la rue Prieur de la Marne La décroissance des concentrations semble assez rapide puisque la baisse est observable dès 2 mètres d éloignement. Ces dernières ont diminué de 14 à 16% environ au bout de 3 mètres au niveau de l école Prieur de la Marne, et de 35 à 45% au niveau de l école de musique. La décroissance semble ainsi beaucoup plus rapide sur la rue des Mégissiers qu au niveau de l accès pompiers de l école. Un bâti discontinu sur la rue des Mégissiers et une direction des vents plus favorable à la dispersion des polluants dans cette rue peuvent expliquer cette différence. L étude de représentativité réalisée au niveau de la rue Prieur de la Marne a permis de confirmer que des niveaux élevés peuvent être mesurés au niveau du trottoir tout au long de cette rue. Néanmoins, les teneurs peuvent rapidement diminuer lorsque l on s éloigne de cet axe, selon la configuration du bâti. Pour compléter l étude menée en proximité trafic, une évaluation du transfert de pollution dans l enceinte de l école a été réalisée au cours du 2 ème semestre, par méthode de référence et indicative. 21/33

23 EVALUATION DU TRANSFERT DE POLLUTION DE L AIR EXTERIEUR VERS L AIR INTERIEUR DU BATIMENT 1. DISPOSITIF DE MESURE DEPLOYEE Une deuxième UMI a été implantée dans la cour de l école Prieur de la Marne dans le prolongement de celle installée dans la rue, et à environ 15 mètres du bord du trottoir. Des capteurs passifs ont été installés à l intérieur du bâtiment ainsi que dans la cour de l école pour évaluer le transfert de pollution vers l air intérieur et également la dispersion du dioxyde d azote en fonction de l éloignement à la rue. La figure 26 présente l emplacement de l UMI ainsi que des tubes placés dans la cour de l école et au sein de l établissement. Figure 26 Dispositif déployé au sein de l école Prieur de la Marne 22/33

24 1.1. Localisation des sites d implantation de l UMI et des capteurs passifs dans la cour de l école L UMI a été implantée en bordure de l aire de jeux des maternelles, comme indiqué sur la figure 27. Figure 27- Disposition de l UMI (Unité Mobile d Intervention) dans la cour de l école Prieur de la Marne Trois capteurs passifs ont été positionnés suivant une ligne transversale à la rue Prieur de la Marne, et à distance variable de celle-ci pour mieux observer la dispersion du NO 2 en fonction de la distance. L emplacement des capteurs ainsi que la distance par rapport au bord du trottoir sont indiqués dans le tableau 6: Tableau 6 : Emplacement des capteurs et distance par rapport au bord du trottoir de la rue Prieur de la Marne Localisation du capteur Distance par rapport au bord du trottoir de la rue Prieur de la Marne (mètres) UMI_Cour de l école 18 Dans l aire de jeux des maternelles 38 Au niveau de l entrée de l école_rue Pasteur 68 Les figures suivantes présentent les trois points de mesure en extérieur: 23/33

25 Dans l aire de jeux des maternelles UMI_Cour de l école Entrée de l école_rue Pasteur Figures 28 à 30 : Photographies des capteurs passifs protégés dans des boites implantées dans la cour de l école 1.2. Localisation des capteurs passifs à l intérieur du bâtiment L évaluation du transfert de la pollution de l air extérieur vers l air intérieur du bâtiment est réalisée par la pose de 2 capteurs au sein de l établissement, constitué de 2 étages. Le dortoir des enfants étant situé en bordure de la rue Prieur de la Marne, au 1 er étage de l école, un capteur y a été placé afin de mesurer les teneurs au plus près de la rue. Une salle de classe située au 2 ème étage et au milieu du bâtiment a également été investiguée, dans le but de comparer les niveaux. 24/33

26 Les photos des 2 sites étudiés en intérieur sont présentées dans les figures 31 et 32. Figures 31 et 32 : Photographies des capteurs passifs implantés à l intérieur de l école Prieur de la Marne 2. PERIODE DE MESURE Pour cette étude, l unité mobile implantée dans la cour de l école a réalisé les mesures en continu du 12 septembre au 22 décembre 2015, soit durant 14 semaines. Les capteurs passifs ont été quant à eux installés durant 8 semaines en période de chauffe, aux dates indiquées ci-dessous : 24/09 au 01/10 07 au 14/10 14 au 21/10 21 au 28/10 18 au 25/11 25/11 au 02/12 02 au 09/12 09 au 15/12 3. CONDITIONS METEOROLOGIQUES AU COURS DE CETTE ETUDE SPECIFIQUE Les figures 33 et 34 récapitulent la température moyenne, la pluviométrie et la rose des vents issues de la station Météo-France de Vatry pour la période d étude considérée. 25/33

27 Figures 33 et 34 : Paramètres météorologiques du 12 septembre au 22 décembre 2015 L ambiance est variable au cours de cette période qui oscille entre conditions anticycloniques et passages pluvieux. Le mois de septembre se révèle humide et frisquet, suivi d un mois d octobre en général peu arrosé et plus frais que la normale. Le mois de novembre s est scindé en deux parties avec jusqu en milieu de mois, une belle poussée anticyclonique entrainant des températures agréables et plus élevées que les normales de saison. Puis un régime perturbé se met en place dès le 19 novembre, qui enregistre par ailleurs le cumul pluviométrique le plus important, suivi d un net refroidissement. Puis le temps se radoucit à nouveau avec un mois de décembre qui bat des records de douceur pour cette période. Les vents se révèlent forts au cours de cette campagne de mesure, soufflant du secteur sud-ouest et dans une moindre mesure du secteur nord-nord-est. 4. EXPLOITATION DES RESULTATS DANS LA COUR DE L ECOLE 4.1. Exploitation des mesures issues de l UMI Avant-Propos : De nombreux dysfonctionnements techniques ont occasionné des pertes de données en début de période de mesure et au cours du mois de novembre, pour l analyseur de dioxyde d azote de l UMI implantée dans la cour de l école. La figure 35 présente l évolution des teneurs moyennes journalières en dioxyde d azote au niveau du point de prélèvement en «proximité trafic», de l UMI implantée dans la cour de l école et de la station dite «de fond» de Châlons-en-Champagne. 26/33

28 Figure 35- Concentrations moyennes journalières en dioxyde d'azote durant la campagne de mesure Les concentrations en dioxyde d azote issues des trois sites sont fortement corrélées. Les teneurs enregistrées au niveau de la rue Prieur de la Marne sont supérieures à celles mesurées par l UMI dans la cour de l école et par la station dite «de fond» chalonnaise, confirmant ainsi l impact du trafic routier sur la rue Prieur de la Marne. Il est à noter que l UMI située dans la cour de l école présente des niveaux intermédiaires entre ceux de l UMI en proximité trafic et de la station chalonnaise. Le tableau 7 présente les concentrations moyennes ainsi que les maximas horaires et journaliers enregistrés pour le dioxyde d azote au niveau de la station fixe dite de «fond» de Chalons, du point de prélèvement situé rue du Prieur de la Marne et des stations trafic de Reims et Epernay, sur la période de mesure. Tableau 7 - Moyennes, maximas journaliers et horaires en dioxyde d'azote au cours de l'étude Statistiques en NO 2 UMI_Rue Prieur de la Marne UMI_Cour Ecole Station de fond Chalons Moyenne Maximum horaire 111 le 02/12 79 le 20/11 72 le 04/12 Maximum journalier 62 le 02/12 43 le 25/11 34 le 26/11 Afin d approfondir cette évaluation, une comparaison est menée avec les capteurs passifs positionnés à distance variable des deux UMI et présentée dans le paragraphe suivant Evaluation de la dispersion du dioxyde d azote dans la cour de l école Les lieux d implantation des 3 capteurs dans la cour de l école ainsi que les distances à la cabine installée dans la rue Prieur de la Marne sont rappelés dans le tableau 8. 27/33

29 Tableau 8: Emplacement des capteurs et distance par rapport au bord du trottoir de la rue Prieur de la Marne Localisation du capteur Distance par rapport au bord du trottoir de la rue Prieur de la Marne (mètres) UMI_Rue Prieur de la Marne (1) 3 UMI_Cour de l école (2) 18 Dans l aire de jeux des maternelles (3) 38 Au niveau de l entrée de l école_rue Pasteur (4) 68 Pour rappel les capteurs ont été installés durant 8 semaines dans la cour de l école. Les résultats sont présentés dans la figure 36. Il convient de préciser que, concernant l UMI implantée dans la rue Prieur de la Marne, les mesures sont issues de l analyseur, des capteurs passifs n y ont été installés que les 4 dernières semaines. 28/33

30 Figure 36 : Résultats issus des capteurs passifs et des analyseurs des UMI par période de mesure 29/33

31 Une décroissance exponentielle est observée, avec une diminution rapide des niveaux de concentration de 30% à 43% dès 15 mètres. Un écart variant entre 9 et 14 µg/m 3 est ainsi observé dès 15 mètres de distance du point de prélèvement situé au niveau de la rue, suivant les périodes de mesure. Au-delà de 15 mètres les niveaux dans l enceinte de l école oscillent autour de 20 µg/m 3. Malgré la présence d une voie à fort trafic, une bonne dispersion du dioxyde d azote s opère dans la cour de l école, permettant aux niveaux de concentration de se rapprocher de ceux relevés par la station de mesure dite «de fond» de Châlons-en-Champagne. Les teneurs restent de plus homogènes quelque soit la distance à la rue Prieur de la Marne Evaluation du transfert de pollution de l air extérieur vers l air intérieur du bâtiment Avant-Propos : L établissement scolaire, datant de 1961, est situé à proximité de la rue Prieur de la Marne et accueille 300 élèves de la maternelle à la primaire. Le bâtiment n est pas équipé de VMC (Ventilation Mécanique Contrôlée) permettant le renouvellement automatique de l air. La ventilation est donc naturelle et les prises d air se situent au niveau des fenêtres. Les lieux d implantation des 2 capteurs dans l établissement ainsi que les distances à la cabine installée dans la rue Prieur de la Marne sont indiqués dans le tableau 9. Tableau 9: Emplacement des capteurs et distance par rapport au bord du trottoir de la rue Prieur de la Marne Localisation du capteur Distance par rapport au bord du trottoir de la rue Prieur de la Marne (mètres) UMI_Rue Prieur de la Marne (1) 3 Dortoir 1 er étage (2) 3 UMI_Cour de l école (3) 18 Salle de classe 2 ème étage (4) 38 Les capteurs ont été installés durant 8 semaines dans les salles investiguées et les résultats sont présentés dans la figure 37. Afin d avoir une comparaison tube-analyseur, les données issues de ces 2 méthodes pour l UMI de la cour de l école sont intégrées aux différents graphes. 30/33

32 Figure 37 : Résultats du transfert de pollution par période de mesure 31/33

33 L unité mobile implantée dans la rue Prieur de la Marne enregistre des teneurs comprises dans l ensemble entre 34 et 47 µg/m 3, à l exception de la première semaine de mesure. Le dortoir, présent au 1 er étage et donnant directement sur la rue, relève des concentrations proches de celles issues de la cour de l école. La salle de classe, au 2 ème étage et au milieu du bâtiment, présente les niveaux les plus faibles, avec sur certaines périodes des teneurs se rapprochant de celles relevées par la station dite «de fond» chalonnaise. Suivant les périodes de mesure, la diminution des niveaux par rapport à ceux relevés dans la rue varie entre 30 et 54% dans le dortoir et entre 46 et 63% dans la salle classe. Les concentrations enregistrées dans l enceinte de l école se rapprochent des niveaux de fond relevés par la station «de fond» chalonnaise. Pour des concentrations plus élevées en extérieur, les teneurs mesurées dans le dortoir sont également plus importantes, ce qui semble indiquer que les concentrations recueillies dans ce lieu sont conditionnées par celles observées en extérieur. Un transfert de pollution de l air extérieur vers l air intérieur semble mis en évidence dans le dortoir. Les niveaux les plus bas enregistrés dans la salle de classe située au milieu du bâtiment indiquent que le transfert de pollution est moins significatif sur une plus longue distance par rapport à la rue. Comparaison aux Valeurs Guides L Agence Nationale de Sécurité Sanitaire, Alimentation, Environnement, Travail (Anses) a proposé deux Valeurs Guide en Air Intérieur (VGAI) pour le dioxyde d azote. Les VGAI ont été définies comme des concentrations dans l air d une substance chimique en dessous desquelles aucun effet sanitaire ou aucune nuisance ayant un retentissement sur la santé n est attendu pour la population générale, en l état des connaissances actuelles. Il s agit de valeurs de gestion, utiles pour la mise en place d actions visant à améliorer l état de la qualité de l air intérieur. Ces valeurs guides sont basées sur des données de concentrations de dioxyde d azote dans l air intérieur en France (logements, écoles et bureaux) mesurées entre les années 1994 et Pour une exposition sur le long terme, les niveaux étaient compris en moyenne entre 20 et 45 μg/m 3. Le tableau 10 présente les 2 valeurs guides proposées. Tableau 10: Valeurs Guides en Air Intérieur pour le dioxyde d azote VGAI court-terme 200 μg/m 3 pour une durée d exposition de 1 heure. VGAI long-terme 20 μg/m 3 pour une durée d exposition supérieure à un an. Pour la salle de classe la moyenne enregistrée est de 16 µg/m 3 donc en deçà de la Valeur Guide longterme. Pour le dortoir, la moyenne enregistrée sur les 8 semaines de mesure est de 21 µg/m 3, dépassant ainsi la Valeur Guide long-terme. Il convient cependant de rappeler d une part que cette Valeur Guide reste indicative. D autre part, la moyenne a été calculée sur la période dite de chauffe, autrement dit la période défavorable à la dispersion du dioxyde d azote, et durant laquelle sont observés en général les niveaux de concentration les plus élevés pour ce polluant. 32/33

34 CONCLUSION Dans le cadre de l application du Plan de Surveillance de la Qualité de l Air de Champagne-Ardenne pour la période de 2010 à 2015, des mesures de concentrations en dioxyde d azote (NO 2) réalisées au niveau de la rue Prieur de la Marne lors d une campagne de mesure en 2013, avaient révélé un dépassement de la valeur limite annuelle. Conformément aux exigences réglementaires, une campagne de mesure a été menée durant toute l année 2015 sur la rue Prieur de la Marne pour confirmer les résultats. Un site différent a été choisi pour prendre en compte les contraintes techniques mais également l existence d une population sensible à proximité de cet axe (école). Avec une moyenne annuelle en dioxyde d azote de 34 µg/m 3 et un maximum horaire de 147 µg/m 3, la valeur limite en NO 2 ainsi que le seuil d information et de recommandation n ont pas été atteints. La moyenne annuelle observée sur l année 2015 est nettement inférieure à celle mesurée en 2013 sur un autre site de mesure et qui dépassait la valeur limite annuelle. Aussi du 18 novembre au 15 décembre 2015, une étude sur la représentativité des mesures du NO 2 a été menée sur la rue Prieur de la Marne, afin de mieux comprendre l écart observé entre les niveaux de 2013 et ceux de Pour cela, quatre capteurs indicatifs de NO 2 ont été positionnés de manière à évaluer les concentrations le long de l axe ainsi que les teneurs du dioxyde d azote en fonction de la distance à la rue. L influence décroissante du trafic routier à mesure qu on s éloigne de la rue a été observée lors de cette étude transversale, avec la diminution de 14 à 16% environ au bout de 3 mètres au niveau de l école Prieur de la Marne, et de 35 à 45% au niveau de l école de musique. Ce transect a ainsi permis de confirmer les effets du bâti et de la configuration de la rue par endroit (type canyon). Les concentrations de dioxyde d azote peuvent se révéler élevées en bordure de voie (trottoir), mais dès qu il y a une ouverture sur la rue, les niveaux en NO 2 décroissent. En 2013, le point de prélèvement se situait en façade de la rue Prieur de la Marne à 50 centimètres du bord du trottoir. En revanche, en 2015, l unité mobile était reculée de 3 mètres du bord du trottoir. Pour évaluer le transfert du dioxyde d azote vers l enceinte de l école, une seconde étude a été mise en place au cours du 2 ème semestre, combinant mesures par méthode de référence et indicative dans la cour de l école, et méthode indicative dans 2 salles de l établissement. Une décroissance exponentielle est observée, avec une diminution rapide des niveaux de concentration de 30% à 43% dès 15 mètres, dans la cour de l école. Pour des niveaux de concentration plus élevés en extérieur, les niveaux enregistrés dans le dortoir sont également en augmentation. Un transfert de pollution de l air extérieur vers le dortoir est ainsi mis en évidence. Néanmoins, il convient de rappeler que la moyenne relevée pour le dortoir a été calculée sur la période dite de chauffe, autrement dit la période défavorable à la dispersion du dioxyde d azote, et durant laquelle sont observés en général les niveaux de concentration les plus élevés pour ce polluant. Cependant ce transfert semble devenir moins significatif avec l éloignement à la rue, avec les niveaux les plus bas relevés dans la salle de classe au milieu du bâtiment. La Valeur Guide long-terme a été dépassée dans le dortoir de l école au cours de l étude du transfert. Une campagne représentative de l année, avec des mesures réalisées en période hivernale et estivale pourra être proposée pour confirmer les niveaux observés. 33/33

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