RAPPORT D ETUDE Evaluation de la qualité de l air en proximité trafic par tubes à diffusion passive sur la commune de Metz en 2010 Date de publication : XX/03/2011 Référence: 2010_Metz_TP_NO2-Bz_RS
Sommaire I. Etude et contexte... 2 II. Réglementation... 2 III. Stratégie d échantillonnage... 3 IV. Résultats... 5 1. Les mesures de dioxyde d azote... 5 2. Les mesures de benzène... 7 V. Conclusion / Perspectives... 11 Annexe : les conditions météorologiques... 12 I. Etude et contexte Dans le cadre d une meilleure compréhension des niveaux de polluants constatés sur des axes de forts trafics de l agglomération de Metz, l association Atmo Lorraine Nord a poursuivi en 2010 l évaluation de 15 sites par tubes passifs sur l agglomération de Metz, dont 10 en proximité trafic et 5 en situation de fond. Le principal objectif est de déterminer les niveaux maximum d exposition auquel la population (piétons, cyclistes, riverains) est susceptible d être exposée. Ces sites avaient déjà fait l objet de précédentes mesures grâce auxquelles nous avons pu estimer des moyennes annuelles, notamment en 2009. Afin de connaître l évolution de ces moyennes annuelles sur plusieurs années et pour, à termes, observer l impact des modifications des infrastructures routières sur l agglomération messine liées à la mise en place du Transport en Commun en Sites Propres, l association Atmo Lorraine Nord a planifié un suivi de ces sites sur une période de 3 ans : 2009 2010 2011. Les résultats des mesures réalisées en 2009 et 2010 sont présentés dans ce rapport synthétique. II. Réglementation Le tableau suivant résume la réglementation qui doit être respectée, par polluant mesuré avec la méthode de mesure par tubes passifs, pour la protection de la santé humaine pour l année 2010, en pollution de fond. Tableau I : réglementation pour la protection de la santé humaine en 2010 Niveau réglementaire Valeur réglementaire Moyenne Dioxyde d azote (NO 2 ) Valeur limite (2) 40 µg/m³ Moyenne annuelle 200 µg/m³ Moyenne horaire à ne pas dépasser plus de 18 heures par an Benzène (C 6 H 6 ) Objectif de qualité (1) 2 µg/m³ Moyenne annuelle Valeur limite (2) 6 µg/m³ Moyenne annuelle (1)Objectif de qualité : niveau de concentration de substances polluantes dans l atmosphère à atteindre dans une période donnée, fixé sur la base de connaissances scientifiques, dans le but d éviter, de prévenir ou de réduire les effets nocifs de ces substances sur la santé humaine. Valeur en deçà de laquelle on estime que les niveaux de concentrations sont acceptables. (2) Valeur limite : niveau maximal de concentration de substances polluantes dans l atmosphère, fixé sur la base de connaissances scientifiques, dans le but d éviter, de prévenir ou de réduire les effets nocifs de ces substances sur la santé humaine ou sur l environnement (L.30/12/96, art.3).valeur audelà de laquelle il est obligatoire de prendre des mesures pour faire baisser la concentration d un polluant. 2
III. Stratégie d échantillonnage Matériels utilisés Dans le cadre du suivi des concentrations en dioxyde d azote et en benzène sur des sites de proximité trafic et urbain de l agglomération de Metz, le réseau Atmo Lorraine Nord a utilisé des tubes à diffusion passive. Le tableau II définit le dispositif qui a été utilisé pour la réalisation des campagnes : Tableau II : matériels utilisés pour les campagnes de mesures par tubes passifs Matériel Diffusion (axiale / radiale) Durée de prélèvement Incertitudes sur la mesure (pratique) Composés mesurés Tubes RADIELLO Radiale 7 jours 20-25 % Benzène, Toluène, Xylènes (BTX) Tubes GRADKO (tubes de «Palmes») Axiale 14 jours 30 % Dioxyde d azote Les analyses des tubes passifs pour le dioxyde d azote ont été réalisées au laboratoire du réseau Atmo Lorraine Nord. Les analyses des tubes passifs pour le benzène ont, quant à elles, été réalisées par le laboratoire interrégional de chimie situé à Schiltigheim. Sites de mesures 3 Figure 1 : localisation géographique des sites de mesures
Parmi les 16 sites de mesures investigués lors de l étude de 2009, la poursuite de l évaluation de la qualité de l air a été réalisée sur 15 sites. Seul le site de la place de la République (site n 12) a du être arrêtée suite aux différents travaux et aménagements réalisés à proximité du site. Pour ce dernier, la typologie a changé puisque la route située juste à côté présente un trafic qui a très nettement baissé. En effet, les voitures n ont désormais plus accès à ce secteur, seuls les bus y accèdent. La station de Metz-Borny, en typologie urbaine, a permis de réaliser les tests de comparaison entre les mesures obtenues avec les tubes passifs et celles obtenues avec l analyseur automatique de dioxyde d azote. Des blancs de terrain ont également été réalisés afin de valider les résultats obtenus lors de chaque campagne de mesure. Les résultats des tests ont permis de valider les résultats. Périodes de mesures La figure 2 présente les périodes de mesures effectuées en 2010, sur la commune de Metz avec les tubes passifs. Les campagnes de mesures ont été réparties sur toute l année 2010 afin d être les plus représentatives possibles des conditions météorologiques de l année (mesures en périodes estivale, hivernale et de transition). En tout, 8 semaines, soit un peu plus de 14 % de l année, ont fait l objet de mesures de la qualité de l air. 2010 P1 P2 P3 P4 08/04 22/04 Représentativité des mesures 06/07 20/07 08/10 22/10 23/11 07/12 Figure 2 : périodes de mesures en 2010 Pour des mesures considérées comme indicatives, une période minimale de prélèvements sur 14 % de l année (8 semaines de mesures), également répartie pour être représentative de l ensemble des conditions météorologiques rencontrées au cours d une année, doit être utilisée (directive 2008/50/CE). La campagne effectuée avec les tubes passifs sur la commune de Metz, pendant les quatre périodes de mesures, respecte le critère de 14 % de mesures au cours de l année 2010. La répartition sur l année des 8 semaines de mesure est satisfaisante pour fournir une moyenne annuelle brute pour le dioxyde d azote et le benzène. La moyenne annuelle brute est la moyenne des moyennes calculées pour chaque période de mesures. A noter toutefois que les variations des concentrations aux abords d axes routiers dépendent également du flux de véhicules, critère indépendant des variations météorologiques observées au cours des saisons. 4
IV. Résultats 1. Les mesures de dioxyde d azote L ensemble des mesures de dioxyde d azote obtenues en 2010 lors des différentes campagnes effectuées sur la commune de Metz avec les tubes passifs est présenté dans le tableau III. Les sites de mesures en situation de fond sont indiqués en couleur violette. La figure 3 présente les moyennes annuelles estimées par site pour le dioxyde d azote en 2010. Tableau III : résultats des mesures de dioxyde d azote en 2010 Figure 3 : moyennes annuelles estimées pour le dioxyde d azote par site en 2010 5
Figure 4 : moyennes annuelles estimées pour le dioxyde d azote par site en 2009 Pour rappel, la figure n 4 présente les moyennes annuelles estimées en 2009 pour le dioxyde d azote sur les mêmes sites qui ont été investigués en 2010. Le tableau IV montre l évolution des moyennes annuelles en dioxyde d azote estimées sur 5 sites suivis depuis 2007. Tableau IV : comparaison des moyennes annuelles brutes de 2007, 2009 et 2010 obtenues par tubes passifs Site Adresse Quartier Moyenne annuelle (µg/m 3 ) 2007 2009 2010 3 Avenue de Strasbourg Plantières 51 55 47 5 Place Mazelle Amphithéâtre 53 58 50 6 Boulevard André Maginot Maginot 39 37 37 7 Avenue Foch Foch 43 39 37 15 1, rue de Belle-Isle Belle-Isle Garde 43 47 47 6
Interprétation des résultats en dioxyde d azote : Les conditions météorologiques rencontrées au cours de chaque période de mesures sont présentées en annexe. Pour le dioxyde d azote, sur les 10 sites de mesures en proximité trafic surveillés en 2010, 7 présentent une moyenne annuelle brute supérieure à la valeur limite annuelle de 40 µg/m 3 applicable en 2010 (8 sites en 2009). Ces résultats sont obtenus avec une méthode de mesures dont l incertitude calculée est de l ordre de 30 %. La moyenne annuelle brute la plus élevée a été mesurée au niveau de l avenue Robert Schuman, près du service de recrutement de l armée, avec 66 µg/m 3. Les maxima par période de mesures ont été mesurés au niveau de l avenue Robert Schuman et de l avenue de Strasbourg, tout comme en 2009. En 2010, La concentration maximale en dioxyde d azote a été mesurée en proximité de l avenue Robert Schuman (secteur République) avec 84 µg/m 3, en moyenne sur 2 semaines, au cours de la 3 ème période de mesures (du 08/10 au 22/10/2010). Les conditions météorologiques (températures négatives en fin de campagne et régime anticyclonique persistant) étaient propices à une augmentation des concentrations des polluants de par une plus faible dispersion de ces derniers dans l air ambiant. Après le secteur de la République, plusieurs secteurs ont présenté des résultats relativement élevés et homogènes en proximité trafic : Metz-Centre (place Roi George), les Franchissements (rue Sainte-Barbe), l Amphithéâtre (place Mazelle) et le quartier de Plantières (l avenue de Strasbourg) avec des moyennes annuelles brutes entre 47 et 51 µg/m 3. Les secteurs de Plantières et de la place Mazelle ont été marqués par un trafic moyen supérieur à 30 000 véhicules par jour. Tout comme en 2009, le quartier de Borny présente les moyennes annuelles brutes les plus faibles à la fois en proximité trafic (31 µg/m 3 ) et de fond (20 µg/m 3 ). Les rapports entre les niveaux de proximité trafic et les niveaux de fond mettent en évidence la part de contribution des émissions du trafic sur les concentrations en dioxyde d azote. En prenant en compte l ensemble des rapports calculés sur la commune de Metz, nous obtenons un rapport moyen de 1,5 (max : 2,1 min : 1,1). Cette valeur de 1,5 est légèrement plus faible que celle obtenue en 2009 (rapport de 1,6). En 2010, nous avons obtenu des valeurs similaires en fond urbain à celles de 2009 mais les concentrations en proximité trafic sont, en grande majorité, inférieures ou égales à celles de 2009. En 2007 et 2009, 5 sites avaient déjà fait l objet d une surveillance pour le dioxyde d azote (tableau IV). Les prélèvements pour le dioxyde d azote étaient hebdomadaires en 2007 (7 semaines de mesures ont été effectuées sur chaque site à partir du mois de mai 2007) et bi-hebdomadaire en 2009 (5 périodes de mesures). En comparant les résultats obtenus sur 3 ans (2007, 2009 et 2010) des tendances se confirment avec les sites de l avenue de Strasbourg, de la place Mazelle et de la rue de Belle-Isle qui sont toujours audessus de la valeur limite annuelle de 40 µg/m 3. Ces sites présentent des valeurs plutôt proches de 50 µg/m 3. Pour le site du boulevard André Maginot les concentrations restent légèrement en-dessous des 40 µg/m 3. Pour l avenue Foch, les concentrations sont en-dessous de 40 µg/m 3 depuis 2009. 2. Les mesures de benzène L ensemble des mesures de benzène obtenues en 2010 lors des différentes campagnes effectuées sur la commune de Metz avec les tubes passifs est présenté dans le tableau V. Les sites de mesures en situation de fond sont indiqués en couleur violette. La figure 5 présente les moyennes annuelles estimées par site pour le benzène en 2010. 7
Tableau V : résultats des mesures de benzène en 2010 Figure 5 : moyennes annuelles estimées pour le benzène par site en 2010 8
Figure 6 : moyennes annuelles estimées pour le benzène par site en 2009 Pour rappel, la figure n 6 présente les moyennes annuelles estimées en 2009 pour le benzène sur les mêmes sites qui ont été investigués en 2010. Le tableau VI montre l évolution des moyennes annuelles en benzène estimées sur 5 sites suivis depuis 2007. Tableau VI : comparaison des moyennes annuelles brutes de 2007, 2009 et 2010 obtenues par tubes passifs Site Adresse Quartier Moyenne annuelle (µg/m 3 ) 2007 2009 2010 3 Avenue de Strasbourg Plantières 2,0 1,8 1,5 5 Place Mazelle Amphithéâtre 2,0 1,7 nd (1,5 sur 7 semaines) 6 Boulevard André Maginot Maginot 1,4 1,3 1,0 7 Avenue Foch Foch 1,3 1,2 1,0 15 1, rue de Belle-Isle Belle-Isle Garde 1,5 1,3 1,2 9
Interprétation des résultats en benzène : Les conditions météorologiques rencontrées au cours de chaque période de mesures sont présentées en annexe. Les plus fortes concentrations en benzène, en moyenne sur une semaine, étaient de 2 µg/m 3 (3,5 µg/m 3 en 2009). Elles ont été observées au cours de la 1 ère semaine de la période n 1 (du 08/04 au 15/04/2010) et de la période n 3 (du 08/10 au 15/10/2010) à proximité de la place Mazelle. Cette valeur a également été observée au niveau de l avenue de Strasbourg au cours de la 2 ème semaine de la période n 2 (du 13/07 au 20/07/2010). La période avec les plus faibles concentrations concernait la période n 2, en période estivale. Hormis un épisode orageux en milieu de campagne, les conditions météorologiques étaient caractéristiques d un régime anticyclonique avec une température moyenne de 21,6 C. Le site n 3, en proximité de l avenue de Strasbourg, a présenté les plus fortes concentrations en benzène sur l année 2010, tout comme en 2009. La place Mazelle a également présenté des concentrations en benzène plus élevées que les autres sites de proximité trafic surveillés à Metz. Toutefois, pour ce dernier site, la moyenne annuelle brute n a pas été calculée car la période minimale de 14 % de prélèvement sur l année (8 semaines) n a pas été respectée. Hormis ces deux sites, les concentrations en benzène, quelque soit la typologie, se situent entre 0,9 µg/m 3 et 1,2 µg/m 3. Le tableau V et la figure 5 montrent que tous les sites de proximité trafic surveillés en 2010 respectent l objectif de qualité annuel de 2 µg/m 3 pour le benzène, tout comme ce fut le cas en 2009. Les niveaux de fond observés sur la commune de Metz varient entre 0,9 µg/m 3 et 1,1 µg/m 3. De même que pour les résultats de dioxyde d azote, 5 sites avaient déjà fait l objet d une surveillance du benzène en 2007 et 2009 (tableau VI). Les moyennes annuelles brutes sont comparables sur les trois années avec, toutefois, une tendance à la baisse sur l année 2010 qui sera à confirmer pour 2011. Les résultats des mesures au cours de l hiver 2007 étaient plus élevés que ceux observés au cours de l hiver 2009 et 2010. 10
V. Conclusion / Perspectives Les résultats montrent que le dioxyde d azote est le polluant principal à surveiller en proximité trafic de part la forte émission du trafic routier. En comparant les mesures de proximité trafic avec celles de fond, il a été mis en évidence, sur certains quartiers comme celui de la République, la forte contribution des émissions du trafic routier sur les concentrations de dioxyde d azote dans l air ambiant. Pour le dioxyde d azote, sur les 10 sites de mesures en proximité trafic, 7 présentent une moyenne annuelle brute supérieure à la valeur limite annuelle de 40 µg/m 3 applicable en 2010 (8 sites en 2009). Ces résultats sont obtenus avec une méthode de mesures dont l incertitude calculée est de l ordre de 30 %. Pour le benzène, les sites présentant les concentrations les plus élevées se situent aux abords de grands carrefours comme l intersection de l avenue de Plantières et de l avenue de Strasbourg ou la place Mazelle. Tous les sites surveillés respectent l objectif de qualité annuel de 2 µg/m 3 applicable pour le benzène au niveau de la réglementation française. En relation avec les résultats observés au cours de l étude de 2010 et des grands changements en cours et à venir en termes d infrastructures routières sur la commune de Metz, Atmo Lorraine Nord a d ores et déjà pris l initiative de poursuivre l évaluation de la qualité sur les mêmes sites en 2011. Ainsi, nous aurons réalisé l évaluation préliminaire de la qualité de l air sur 3 années consécutives pour 10 sites en proximité trafic sur la commune de Metz. Les principaux objectifs de l étude sont d assurer un suivi de la qualité de l air en proximité d axes routiers à fort trafic traversant la commune de Metz et d observer l évolution des concentrations en fonction des nouveaux aménagements prévus pour développer le TCSP dans la ville de Metz. Ces résultats viendront compléter les informations fournies par les stations de typologie de fond existantes ainsi que celles des futures stations fixes de mesures en proximité trafic, dont une à proximité de l autoroute A31. En 2011, deux sites en proximité trafic sur la commune de Metz font l objet d une évaluation de la qualité de l air (avenue Jean XXIII et avenue des Deux Fontaines). Quatre périodes de mesures d un mois ont été planifiées avec des laboratoires mobiles. C est au cours de ces périodes de mesures que nous réaliserons les mesures par tubes passifs sur les 15 sites présentés dans ce rapport. Enfin, ces informations seront également utilisées dans le cadre de l élaboration de cartes de dispersion de la pollution urbaine de fond (comprenant le secteur de Metz), dans lesquelles seront intégrées les émissions du linéaire routier. 11
Annexe : les conditions météorologiques Période de mesure Rose des vents Conditions de vents Observations complémentaires 08/04/2010 22/04/2010 Vents provenant majoritairement du nord-est avec des vents modérés de l ordre de 4,4%. La température moyenne au cours de la période était de 8,8 C. Peu de précipitations ont été enregistrées au cours de la campagne avec 4,6 mm d eau mesurés à Florange. En majorité, la période a été marquée par un régime anticyclonique avec des vents provenant du nord-est. 06/07/2010 20/07/2010 Vents provenant majoritairement du sud-ouest (36%) avec des vents parfois modérés puis d ouest (22%) avec que des vents calmes ou modérés. La température moyenne au cours de la période était de 21,6 C, période la plus chaude des 4 surveillées au cours de l année 2010. Les précipitations ont été plus abondantes au regard des mesures obtenues sur le secteur de Carling-L Hôpital (29,6 mm de précipitation). La période de mesures s est terminée comme elle a commencé, à savoir sous un régime anticyclonique. Au milieu de la période, un régime dépressionnaire s est installé avec un fort orage observé le 14/07/2010. 08/10/2010 22/10/2010 Vents provenant majoritairement du nord-est avec des vents modérés quasi inexistant (de l ordre de 0,2%). La température moyenne au cours de la période était de 7,5 C. Les précipitations ont été abondantes du 16/10 au 20/10 (7,5 mm de précipitation). En majorité, la période était marquée par un régime anticyclonique avec des vents provenant du nord-est. 23/11/2010 07/12/2010 Vents majoritairement de nord-est et de sud-ouest. La température moyenne au cours de la période était de -1,4 C, période la plus froide des 4 surveillées au cours de l année 2010. Des précipitations ont été enregistrées les 25/11, 29/11, 04/12 et 06/12 pour un cumul sur la période de 8,3 mm de précipitation. Vents calmes (< 1m/s) ; vents faibles (entre 1 et 4 m/s) ; vents modérés (entre 4 et 8 m/s) 12