ETUDE DE LA QUALITE DE L AIR AU VOISINAGE DES GRANDS AXES ROUTIERS ESSONNIENS

AIRPARIF Surveillance de la Qualité de l Air en Ile-de-France ETUDE DE LA QUALITE DE L AIR AU VOISINAGE DES GRANDS AXES ROUTIERS ESSONNIENS Mai 2006!"# $!"%%% & & ' () * +, # -,/$

Synthèse : Qualité de l air au voisinage des grands axes routiers essonniens Dans le cadre de sa politique de prévention des pollutions, le Conseil Général de l Essonne a souhaité approfondir sa connaissance de l impact local sur la qualité de l air du trafic routier généré le long des grands axes traversant son territoire L étude commandée à AIRPARIF visait ainsi à : quantifier les émissions de polluants dues au trafic routier, définir l influence sur la qualité de l air ambiant essonnien de la pollution générée par les grands axes routiers traversant le département (zone d impact de ces axes en général et selon le degré d urbanisation alentour, mais aussi en fonction des directions de vent), évaluer les niveaux de pollution en Essonne ainsi que le risque de dépassement des objectifs de qualité définis par la réglementation, en 2005 comme en 2010 Pour Airparif, ce travail qui s inscrit dans la ligne initiée par l étude de l impact sur la qualité de l air de l échangeur de Bagnolet permet de progresser sur le sujet stratégique de la qualité de l air à proximité des autoroutes urbaines Ce document présente les principaux enseignements de cette étude Une démarche unique L étude menée par Airparif repose sur une démarche innovante faisant appel aux meilleures techniques de surveillance actuellement disponibles et reposant sur la combinaison : de mesures sur le terrain : Du 23 novembre au 21 décembre 2005 une campagne de mesure importante a été déployée le long de la Francilienne (N104) et de l autoroute A10 avec 40 sites de mesure instrumentés d échantillonneurs passifs (fournissant des concentrations moyennes sur quinze jours pour le benzène et le dioxyde d azote) et deux laboratoires mobiles (apportant une information sur l évolution horaire des niveaux d oxydes d azote, de particules et de monoxyde de carbone et permettant l analyse de ces niveaux en fonction des conditions météorologiques) Au cours de cette campagne, des mesures ont été effectuées perpendiculairement de part et d autre de ces deux axes routiers (soit trois transects par axe) pour évaluer la décroissance de la pollution en fonction du degré d urbanisation aux alentours de ces routes Ces éléments ont été complétés par les résultats du réseau de stations fixes d Airparif dans le département (4 stations) avec des outils de modélisation : Ces outils permettent d évaluer les émissions générées par le trafic et les niveaux de pollution tout au long des principaux axes essonniens Ces outils sont également utilisés pour faire des cartes de concentration et évaluer le risque de dépassement des normes françaises et européennes de qualité de l air en 2005 et, couplés à des hypothèses prospectives, en 2010 Quantités de polluants atmosphériques émises par l Essonne et contribution du trafic routier à ces émissions L Essonne se caractérise par des différences de densité de population et d activités économiques bien marquées entre le Nord et le Sud Cette hétérogénéité se retrouve lorsque l on s intéresse à la répartition géographique des émissions départementales de polluants atmosphériques * 01* Les émissions sont plus importantes en densité dans le nord du département, secteur qui fait partie de l agglomération parisienne Elles décroissent ensuite au fur et à mesure que l on s en éloigne Les principaux axes routiers traversant le territoire essonnien (A10, A6, N104, N20 et N118) et quelques sources industrielles très localisées ressortent également clairement comme l illustre la carte ci-contre des émissions d oxydes d azote qui sont des traceurs de la pollution émise par les transports Carte des émissions d oxydes d azote en tonnes/km2 sur l Essonne (source: cadastre des émissions AIRPARIF/DRIRE, année de référence 2000) SYNTHESE : Etude de la qualité de l air au voisinage des grands axes routiers essonniens, mai 2006 1

De façon un peu plus marquée que pour l Ile-de-France dans son ensemble, les émissions 1 de polluants atmosphériques de l Essonne sont majoritairement dominées par le transport routier qui est responsable de : 61% des émissions d oxydes d azote du département (contre 52% en moyenne sur l Ile-de-France), 79% des émissions de monoxyde de carbone (contre 77% en Ile-de-France), et 42% des émissions de particules (contre 36% au niveau régional) Si l on s intéresse plus en détails aux émissions de polluants provenant des quatre principales voies de circulation de l Essonne en 2005, on constate qu à elles seules l A6, l A10, la N104 et la N20 contribuent à la moitié des émissions engendrées par le trafic routier du département pour les particules et les oxydes d azote et un tiers des émissions de benzène et de monoxyde de carbone Cette différence entre les particules et les oxydes d azote d un côté, et le monoxyde de carbone et le benzène de l autre, peut s expliquer par les vitesses et les conditions de circulations Les émissions d oxydes d azote et de particules sont d autant plus importantes que la vitesse des véhicules augmente, en particulier au-delà de 70 km/h A l inverse, les émissions en monoxyde de carbone et de benzène sont très dépendantes de la fluidité du trafic Ces polluants seront produits en plus forte quantité en situation de congestion et lorsqu il y a une proportion élevée de véhicules dont les moteurs sont froids Des axes de circulation rapide présentent donc des émissions d oxydes d azote et de particules plus importantes que celles de monoxyde de carbone et de benzène Chacun de ces quatre axes se caractérise par un trafic et un kilométrage qui lui est propre Pour prendre en compte cette différence et pouvoir ainsi comparer chacune de ces voies de circulation, les émissions calculées pour chacune d entre elles doivent être exprimées pour un véhicule «standard 2» empruntant l axe considéré sur un kilomètre (voir figure ci-dessous) 1200 1000 800 600 400 200 Emission en NOx d'un véhicule " moyen" présent sur les différents axes étudiés 0 A6 A10 N104 N20 Emission en particules (PM 10) d'un véhicule " moyen" présent sur les différents axes étudiés 80 70 60 50 40 30 20 10 0 A6 A10 N104 N20 Pour les oxydes d azote et les particules (PM10), l autoroute A6 présente les émissions au kilomètre parcouru les plus élevées, tout en restant très proches de celles de la N104 et de l A10 Sur la nationale 20, ces émissions sont par contre plus faibles (d environ 20% pour les émissions d oxydes d azote et 40% pour les émissions de particules) Emissions au kilomètre (en mg/km) d un véhicule «moyen» parcourant l A6, l A10, la N104 et la N20 en 2005 1 Source : inventaire et cadastre régional des émissions réalisé par AIRPARIF, avec le soutien de la DRIRE, dans le cadre du Plan de Protection de l Atmosphère Ile-de-France et portant sur l année 2000 2 Véhicule «standard» ou «moyen» : véhicule représentatif des caractéristiques moyennes de l ensemble des véhicules empruntant l axe considéré, telles que le type de véhicule (véhicules utilitaires légers, véhicules particuliers, poids lourds, deux roues ) et la motorisation associée (essence, diesel, catalysé ou non) SYNTHESE : Etude de la qualité de l air au voisinage des grands axes routiers essonniens, mai 2006 2

Concernant le monoxyde de carbone et le benzène, les émissions unitaires de l A6, la N104 et l A10 sont toujours similaires mais la N20 se distingue cette fois par les émissions unitaires les plus élevées : +29% pour les CO et +80% pour le benzène par rapport aux 3 autres axes Emission en CO d'un véhicule " moyen" présent sur les différents axes étudiés 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 A6 A10 N104 N20 Emission en benzène d'un véhicule " moyen" présent sur les différents axes étudiés 30 25 20 15 10 5 0 A6 A10 N104 N20 Les conditions de trafic expliquent à nouveau ces différences entre chacune des quatre voies : les autoroutes A6 et A10 et la Francilienne (N104) se caractérisent par des vitesses de circulation plus élevées et un pourcentage plus fort de poids lourds entraînant des émissions unitaires d oxydes d azote et de particules en quantité plus importante A l inverse, la nationale 20 présente une vitesse de circulation plus faible et des conditions de circulation moins fluides (feux tricolores, passage en ville ), ainsi qu une proportion de véhicules dont le moteur est froid plus importante, qui expliquent que la quantité de monoxyde de carbone et de benzène produite sur cet axe soit plus élevée Toutefois, il n existe pas de correspondance simple et directe entre la quantité de polluants émis dans l atmosphère (estimée par un inventaire des émissions) et leur concentration dans l air ambiant dont dépend la qualité de l air respiré (mesuré par des stations et évalué par des outils de modélisation) Si la qualité de l air dépend en grande partie de la quantité de polluants émis, les réactions chimiques dans l atmosphère et les conditions météorologiques (qui peuvent jouer un rôle aggravant, lors des épisodes de pollution notamment, ou au contraire de dilution par le vent et la pluie) interviennent également de façon importante 2 3 450* 6 Qualité de l air en Essonne et impact du trafic Les cartes de pollution annuelle de l Essonne montrent que les niveaux les plus élevés sont relevés d une manière générale sur le Nord du département, en particulier le long des grands axes routiers du département (A6, A10 et Francilienne), et donc dans les zones où l urbanisation et le trafic génèrent les densités d émission les plus importantes comme montré précédemment Dans le Sud du département, l influence de l agglomération parisienne n est en revanche plus perceptible et les grands axes routiers deviennent moins visibles Niveaux de pollution dans l Essonne 378-& 9 Lorsque l on considère les niveaux de pollution le long des axes routiers et la pollution ambiante, le dioxyde d azote apparaît comme le polluant le plus problématique en Essonne C est d ailleurs également le cas pour l agglomération parisienne en général Toutefois, la superficie concernée par un dépassement de l objectif de qualité défini par la réglementation pour ce polluant (40 µg/m 3 en moyenne annuelle) ne concernait que 13,5 km 2, soit moins de 1% du territoire départemental Le nombre d habitants concernés par ce dépassement est évalué à 3% de la population essonnienne (environ 33 000 habitants) Cartes du niveau moyen annuel de dioxyde d azote évalué pour l année 2005 sur l Essonne (en µg/m 3 ) SYNTHESE : Etude de la qualité de l air au voisinage des grands axes routiers essonniens, mai 2006 3

D une manière générale, les normes en matière de qualité de l air pour les polluants traceurs du trafic routier sont respectées sur une très large part du territoire essonnien en 2005 (ce n est par contre pas le cas à Paris et en proche banlieue) Seules quelques zones très proches des axes les plus chargés, et donc impactés par ces axes, sont problématiques : aux abords de l extrémité Nord de l autoroute A10, de la partie Nord de l A6 et du tronçon de la N104 compris entre Evry et Saint- Germain-lès-Corbeil Niveaux de pollution spécifiquement le long des axes routiers Pour appréhender au mieux l impact sur la qualité de l air des principaux axes routiers essonniens, une évaluation des concentrations a été réalisée le long de ces axes pour les polluants représentatifs de la pollution engendrée par le trafic routier Cette évaluation est basée sur la complémentarité des résultats issus des outils de modélisation et de ceux obtenus par des mesures (campagne de mesure et résultats du réseau de stations fixes d Airparif) Pour l ensemble des polluants, les valeurs présentées par les cartes ci-dessous sont obtenues par modélisation et correspondent à la somme de la pollution engendrée directement par les émissions du trafic routier de l axe considéré et de la pollution ambiante de la zone correspondante Concentrations annuelles le long des principaux axes de circulation de l Essonne en 2005, Les axes figurant en orange et en rouge indiquent que les objectifs de qualité réglementaires sont dépassés Dioxyde d azote Benzène Particules PM10 Lorsque l on ne prend en compte que la pollution le long des principaux axes routiers essonniens, les niveaux de pollution sont supérieurs aux objectifs de qualité réglementaires : sur 9% (147km) du réseau routier modélisé pour le dioxyde d azote (par comparaison, 2030 km dépassent cet objectif à Paris et en petite couronne, soit les deux tiers de leur réseau routier), 2% (30km) pour le benzène, et 1% (14km) pour les particules Pour l ensemble des polluants, les concentrations les plus importantes concernent les routes au Nord du département et qui font donc partie de l agglomération parisienne Pour le dioxyde d azote et les particules, les niveaux les plus élevés sont généralement évalués sur les parties d autoroute dont le nombre journalier de véhicules est le plus important Quant au benzène et au monoxyde de carbone, les teneurs les plus fortes sont localisées sur des axes caractérisés par une circulation non négligeable, mais surtout congestionnés et dont la configuration est défavorable à la dispersion des polluants (route encaissée par exemple) Zoom sur la francilienne et l A10 : définition de leur zone d impact Des mesures ponctuelles ont été menées aux abords de l A10 et de la Francilienne Elles avaient pour objectif de déterminer l étendue de leur zone d impact pour des environnements assez représentatifs de l urbanisation le long de ces deux voies de circulation en Essonne Ces mesures indiquent que SYNTHESE : Etude de la qualité de l air au voisinage des grands axes routiers essonniens, mai 2006 4

l influence directe des axes apparaît limitée à moins de 200 mètres pour le dioxyde d azote et moins de 100 mètres pour le benzène Pour le monoxyde de carbone et les particules, la zone d impact est encore plus réduite puisque les mesures n ont pas mis en évidence d impact significatif de ces deux grandes routes au-delà d une distance comprise entre 50 et 100 m La mise en place de mesures dans un environnement particulier aux abords de l A10, caractérisé par la présence d un mur anti-bruit et d une haie végétale, a montré un effet bénéfique de ces équipements Dans la configuration étudiée, ils réduisaient la zone d impact identifiable de l A10 à quelques dizaines de mètres En règle générale, l étendue de la zone d impact d un axe routier varie en fonction du degré d urbanisation avoisinant Plus l environnement urbain à proximité de l axe est dense et plus la décroissance des niveaux de pollution au fur et à mesure que l on s éloigne de cet axe sera lente et la zone d impact importante Ces observations confirment et complètent les conclusions d études précédentes menées par AIRPARIF (porte de Bagnolet ou Charenton par exemple) Quelles perspectives pour 2010? Dans le cadre de l étude demandée par le conseil général de l Essonne, Airparif a évalué l évolution de niveaux de pollution ambiante dus au dioxyde d azote de 2000 à 2010 Pour l échéance 2010, les principales mesures réglementaires de réduction de la pollution d ores et déjà engagées au niveau français et européen ont été prises en compte ainsi que les mesures envisagées dans le cadre du plan de protection de l atmosphère francilien soumis à enquête publique en 2005 Deux cas ont été distingués pour réaliser cette prévision, en fonction de deux types de conditions météorologiques : une année 2010 avec des conditions météorologiques plutôt favorables à la dispersion de la pollution (du type de l année 2000 ou de l année 2002, plutôt venteuses et pluvieuses), une année 2010 dont les conditions météorologiques seraient plutôt défavorables (du type de l année 2003 avec des vents et une pluviométrie faibles et des températures plus élevées) En l absence d hypothèses suffisamment robustes sur l évolution du trafic dans le département, cette évaluation n a pu être faite que pour les niveaux de pollution ambiants Evolution attendue des niveaux de pollution annuelle ambiante en dioxyde d azote (µg/m 3 ) entre 2000 et 2010 En 2000 En 2005 Les cartes ci-dessous illustrent l évolution des niveaux ambiants de dioxyde d azote entre 2000 et 2005 et les perspectives 2010 en fonctions des conditions météorologiques Les concentrations de dioxyde d azote diminuent entre 2000 et 2005 Cette tendance se vérifie d ailleurs à l échelle de toute l Ile-de-France et provient essentiellement de l amélioration technique des véhicules Estimations pour 2010 Une même tendance à la baisse est prévue pour 2010, notamment en cas de conditions météorologiques favorables En cas d année météorologique défavorable, 2010 devrait être semblable à 2005 avec une légère hausse des niveaux de pollution à l extrémité Nord du département avec une météorologie favorable avec une météorologie défavorable 378-& 9 SYNTHESE : Etude de la qualité de l air au voisinage des grands axes routiers essonniens, mai 2006 5

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3< < I INTRODUCTION 9 II LES EMISSIONS DEPARTEMENTALES DE POLLUANTS ATMOSPHERIQUES 10 II1 L inventaire des émissions départementales de 2000 10 II2 Les émissions départementales dues au trafic routier en 2005 14 III LA SURVEILLANCE DE LA QUALITE DE L AIR EN ESSONNE 20 III1 L implantation des stations de mesure du réseau fixe d AIRPARIF 20 III2 Le bilan de la qualité de l air en situation de fond 21 IV MISE EN ŒUVRE DE LA CAMPAGNE DE MESURE 23 IV1 Moyens de mesure 23 IV11 Les laboratoires mobiles 23 IV12 Les échantillonneurs passifs 24 IV2 Qualité de la mesure 25 IV3 Localisation des sites de mesure 26 IV4 Période de mesure 29 V COMMENTAIRES METEOROLOGIQUES 31 VI PARAMETRES INFLUANT SUR LA DISPERSION DE LA POLLUTION GENEREE PAR LES GRANDS AXES ROUTIERS ESSONIENS 34 VI1 La décroissance des niveaux de polluants due à l éloignement de l axe 34 VI11 Cas général des transects réalisés 34 VI12 Cas particulier de l influence d un mur anti-bruit 38 VI2 L influence suivant les directions de vent 40 VI21 Démarche 40 VI22 L impact de la N104 et de l A10 41 VI23 Les roses d impact 44 VI3 L évolution temporelle de la pollution atmosphérique 48 VII LA POLLUTION AU DROIT DES GRANDS AXES ROUTIERS ESSONNIENS 51 VII1 La méthodologie d évaluation 51 VII2 Validation de la méthodologie utilisée 52 VII21 Evaluation de la concentration annuelle mesurée 52 VII22 Le dioxyde d azote 54 VII23 Le benzène 56 VII24 Les particules (PM10) 57 VII25 Le monoxyde de carbone 57 VII3 Concentrations annuelles estimées au droit des axes 59 VII31 Le dioxyde d azote 59 VII32 Le benzène 61 VII33 Les particules (PM10) 63 9 ;, 55 $"<! 7

VII34 Le monoxyde de carbone 65 VII35 Tableau de synthèse 66 VIII SITUATION AU REGARD DES NORMES EN VIGUEUR 67 VIII1 Oxydes d azote 68 VIII11 Etat de la pollution chronique 68 VIII12 Respect des normes à l échelle horaire 71 VIII2 Benzène 73 VIII3 Particules 74 VIII31 Etat de la pollution chronique 74 VIII32 Respect des normes à l échelle de la journée 76 VIII4 Monoxyde de carbone 77 IX EN 2010? 79 X CONCLUSION 83 ANNEXE 1 : EMISSIONS DE POLLUANTS ATMOSPHERIQUES (TONNES/KM/AN) ENGENDREES PAR LE TRAFIC ROUTIER EN ESSONNE POUR L ANNEE 2005 85 ANNEXE 2 : LOCALISATION DES SITES DE MESURES 88 ANNEXE 3 : L INDICE ATMO 89 ANNEXE 4 : RESULTATS DE MESURES EN NO 2 ET EN BENZENE SUR LES SITES EQUIPES D ECHANTILLONNEURS PASSIFS 91 ANNEXE 5 : EVOLUTION DES NIVEAUX EN BENZENE EN S ELOIGNANT DE L A10 OU DE LA FRANCILIENNE 92 ANNEXE 6 : EVALUATION DES MOYENNES ANNUELLES EN NO 2 ET BENZENE ET INTERVALLE D INCERTITUDE ASSOCIE POUR CHAQUE SITE DE MESURE 94 ANNEXE 7 : OBJECTIFS DE QUALITE, VALEURS LIMITES ET SEUILS D'INFORMATION ET D'ALERTE NATIONAUX 95 9 ;, 55 $"<! 8

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