2012 ETUDE DE LA QUALITE DE L AIR A DEGRAD-DES-CANNES (ZI de Rémire-Montjoly) AJ/KPP/ORA Guyane Réf : 06/12/C/CG 21/12/2012
Sommaire Introduction... 3 I. Présentation de la campagne de mesure... 4 1) Equipement utilisé pour la surveillance de la qualité de l air... 4 2) Site de la campagne de mesure... 5 II. Résultats de la campagne de mesure... 6 1) Conditions météorologiques... 6 a. Les vents... 6 b. La température et l humidité relative... 6 2) Résultats par polluants... 7 a. Le dioxyde de souffre... 7 b. Les oxydes d azotes... 7 c. L ozone... 7 d. Les particules en suspension de moins de 10 µm de diamètre... 7 III. Discutions des résultats... 8 1) Bilan de la qualité de l air... 8 2) Origine principale de la pollution de l air... 10 a. Pollution due à l ozone... 10 b. Pollution due aux particules... 12 Conclusion... 14 Liste des figures... 15 Liste des sigles et acronymes utilisés... 15 Annexes... 16 Annexe I : fiches d informations sur les polluants surveillés par l ORA de Guyane... 16 Annexe II : définition des seuils réglementaires... 18 Annexe III : définition des personnes sensibles... 19 Annexe IV : cycle de l ozone... 20 2
Introduction Le laboratoire mobile de l ORA a été installé du 17/06/2012 au 10/10/2012 au sein de la société des Ciments Guyanais, afin de connaitre l état de la qualité de l air dans la zone industrielle de Dégrad-Des-Cannes. Une surveillance continue des particules en suspensions 1 (PM10), de l ozone (O 3 ), des oxydes d azote (NOx) et du dioxyde de soufre (SO 2 ) a été réalisée. En raison du feu déclaré à la décharge des Maringuins le 4 septembre 2012, la préfecture de Guyane a fait appel à l ORA afin de mettre en place la station mobile à proximité de la zone polluée, dans le but de surveiller l évolution et de connaitre la dangerosité pour les personnes exposées à la pollution engendrée. En conséquence, la campagne de mesure aux ciments Guyanais a été interrompue du 7 au 14 Septembre. 1 Dans ce rapport, poussière, particule, PM10 et aérosol sont synonymes 3
I. Présentation de la campagne de mesure 1) Equipement utilisé pour la surveillance de la qualité de l air Le laboratoire mobile, destiné à la Surveillance de la, a pour but de fournir un bilan de la pollution atmosphérique des sites sélectionnés. Le véhicule est équipé de 4 analyseurs permettant de mesurer les oxydes d azotes (NO X, NO et NO 2 ), l ozone (O 3 ), les particules en suspension de moins de 10 µm de diamètre (PM10) et le dioxyde de soufre (SO 2 ). Équipements : 1analyseur d oxydes d azote SERES 1 analyseur de dioxyde de soufre SERES 1 analyseur d ozone SERES 1 analyseur de poussières TEOM 1 centrale d acquisition des données 1 modem GSM 1 climatiseur 1 onduleur 1 mât télescopique 1 anémomètre-girouette (Hors Service lors de l étude) 1 sonde de température et d humidité relative Caractéristiques techniques: Longueur: 4,4 m Largeur: 1.8m Hauteur: 2,2m (Tête de prélèvement et mat météo replié) Mat météo télescopique: 6 m Poids en charge: 2135 kg Alimentation électrique: 32A max Transmission des données par GSM data 4
2) Site de la campagne de mesure Le laboratoire mobile a été placé sur le site de la société des Ciments Guyanais, dans la zone industrielle de Dégrad-Des-Cannes. Figure 1 : emplacement géographique du laboratoire mobile à Cayenne 5
II. Résultats de la campagne de mesure 1) Conditions météorologiques Les conditions météorologiques ayant une influence sur la dispersion et la transformation des polluants, il est important de les prendre en compte lors d une étude de la qualité de l air. - Plus la lumière et la température seront élevées et plus la dégradation des composés organiques volatils et des oxydes d azote par des réactions avec les radicaux hydroxyles seront importantes et généreront de l ozone. - Plus la vitesse du vent sera forte, et meilleure sera la dispersion des polluants dans l atmosphère. De même, la direction des vents influe sur leur déplacement. - Plus il y aura de pluie, et meilleur sera le lessivage de l atmosphère, entrainant une diminution des concentrations en polluants dans l air. Il y a soit incorporation du composé qui se solubilise dans la goutte d eau, soit abattement par effet mécanique des polluants qui sont ensuite transférés dans les sols et les eaux de surfaces. Cependant, la donnée pluviométrique n étant pas mesurée par la station météo équipant le laboratoire mobile, ce paramètre n a pas pu être pris en compte lors de cette étude. a. Les vents Les appareils de la station météorologique permettant de mesurer les caractéristiques des vents se sont révélés être défectueux, ce qui nous a obligé à invalider ces données, ne permettant pas de les prendre en compte lors de cette étude. b. La température et l humidité relative Température Humidité relative Valeur moyenne 26.5 C 83% Ecart type 2.2 9.5 Valeur maximale 37 C 98% Date d observation 20 Août 16 Août Valeur minimale 22.0 C 54% Date d observation 13-17-23 Juillet ; 20-21-25 Août et 4-9-10-25 Octobre 8 Octobre Figure 2 : valeurs de température et d'humidité relative La température moyenne relevée de 26.5 C, et le taux d humidité relatif de 83%, correspondent à des valeurs normales pour le climat équatorial humide de Guyane. Les conditions climatiques entrainent des difficultés pour l utilisation de certains appareils, qui peuvent, par exemple, voir leur durée de vie fortement diminuer en raison des taux d humidité très importants. 6
2) Résultats par polluants 2 a. Le dioxyde de souffre Le dioxyde de soufre est un polluant principalement émis lors de la combustion de combustibles fossiles tels que le charbon et les fiouls lourds. Malgré le caractère industriel de la zone surveillée 3, la concentration moyenne en dioxyde de souffre a été nulle au cours de la campagne de mesure. b. Les oxydes d azotes Les oxydes d azote sont, dans l île de Cayenne 4, principalement générés par la circulation automobile. Au cours de la campagne de mesures la concentration moyenne en oxyde d azote a été de 8.0 µg/m 3 et la concentration moyenne en dioxyde d azote de 19.4 µg/m 3. La valeur limite de protection de la santé humaine étant de 40 µg/m 3 en moyenne annuelle pour le dioxyde d azote, leur impact sur la santé a été limité lors de notre campagne d étude. c. L ozone Certains polluants dits précurseurs, tels que les oxydes d azote et les composés organiques volatils se transforment sous l action du rayonnement solaire et donnent naissance à l ozone. Dans l île de Cayenne, les précurseurs, proviennent généralement du trafic routier. Les concentrations maximales en ozone surviennent lorsque les températures et l ensoleillement sont élevés. En conséquence, le profil annuel de l ozone révèle que les plus fortes teneurs sont observées durant la saison sèche, lorsque l ensoleillement est au plus haut. Au cours de la campagne de mesure, la moyenne relevée a été de 39.2 µg/m 3, ce qui respecte les valeurs cibles réglementaires. Cependant, un pic en ozone a été observé le 4 Septembre rendant la qualité de l air médiocre 5. d. Les particules en suspension de moins de 10 µm de diamètre La concentration moyenne en particules au cours de la campagne de mesure a été de 25.1 µg/m 3 ce qui est inférieur à l objectif de qualité qui est de 30 µg/m 3 en moyenne annuelle. Cependant, le seuil d information et de recommandation a été dépassé 4 fois en raison du fort taux de particules présent dans l air (voir tableau ci-dessous). Date Concentration moyenne journalière(en µg/m 3 ) Indice 01/08 68 9 13/09 53 8 29/09 58 8 30/09 67 9 Figure 3 : détail des dépassements du seuil d'information et de recommandation pour les PM10 2 Les comparaisons avec des valeurs réglementaires ne sont présentées ici qu à titre indicatif 3 Avec notamment la centrale thermique EDF 4 Correspondant à Cayenne, Matoury et Rémire-Montjoly 5 Indice de la qualité de l air de 7 7
Indice de la qualité de l'air Membre de la Fédération ATMO III. Discutions des résultats 1) Bilan de la qualité de l air 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 IQA Qualité de l'air considérée comme moyenne Qualité de l'air considérée comme mauvaise Figure 4 : indice de la qualité de l'air Indice de la qualité de l'air 7% 5% 6% 17% 65% Très bon Bon Moyen Médiocre Mauvais Figure 5 : proportion des indices de la qualité de l'air 8
01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00 07:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 24:00:00 Concentration en µg/m3 Membre de la Fédération ATMO La qualité de l air a été très bonne et bonne durant 71% de la campagne de mesure. Le seuil d information et de recommandation a été dépassé 4 fois en raison des concentrations en particules élevées. Cela est la conséquence des nombreux «feux sauvages» ayant lieux en Guyane lors de la saison sèche ainsi que de l activité industrielle de la zone. 70 60 50 40 30 20 NO NO2 O3 DDC PM10 10 0 Figure 6 : variation journalière des concentrations en polluants Le profil journalier 6 des polluants mesurés illustre l influence de l activité humaine sur la qualité de l air à Dégrad-Des-Cannes. Entre 6h et 9h du matin, une augmentation des concentrations en PM10, est relevée, pouvant résulter de l activité industrielle ayant lieux à ce moment de la journée. Les principales voies de circulations automobiles étant éloignées du site d implantation des Ciments Guyanais, les concentrations en oxydes d azotes restent relativement stables. Certains polluants dits précurseurs, tels que les oxydes d azote et les COV se transforment sous l action du rayonnement solaire entrainant la synthèse de molécules d ozone. Ces polluants étant principalement émis par l activité automobile, qui est à son maximum entre 7h et 9 h du matin, nous observons un accroissement de la concentration en O 3 un peu après le début de cette période, à partir de 8h. Au cours de la journée, il y a une forte consommation des COV qui entraine une diminution de leur concentration vers 16h. En conséquence, les réactions en chaine mettant en jeux les COV et les NOx permettant la formation d ozone ne se font plus, d où une diminution de la concentration en ozone à partir de 16h. 6 Toutes les valeurs ont été moyennées pour avoir le profil journalier de la qualité de l air 9
01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00 07:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 24:00:00 Concentration en µg/m3 Membre de la Fédération ATMO 2) Origine principale de la pollution de l air a. Pollution due à l ozone Afin de mieux comprendre le cycle de vie des polluants atmosphériques mesurés à Dégrad-Des- Cannes, nous avons comparé les résultats du laboratoire mobile avec ceux de la station fixe de surveillance de la qualité de l air située à Baduel, dans le centre-ville de Cayenne 7. 70 60 50 40 30 20 O3 Baduel O3 DDC 10 0 Figure 7 : comparaison des données O 3 à Baduel et à Dégrad Des Cannes Le cycle de l ozone est complexe car il diffère suivant le lieu, les conditions météorologiques, et implique de très nombreux polluants réagissant via de nombreuses réactions chimiques 8. C est à Cayenne que sont principalement produits les oxydes d azotes et les COV qui conduisent à la formation d ozone par photolyse du NO 2. Les réactions de photolyses et photochimiques n étant pas immédiates et, les concentrations en monoxyde d azote étant parfois importantes à proximité des voies de circulations, pouvant, dans ces conditions, réagir avec l ozone (donc le «consommer») pour former du dioxyde d azote et de l oxygène, les plus fortes concentrations en ozone sont observées à la périphérie de Cayenne, comme à Dégrad-Des-Cannes par exemple. 7 Les appareils utilisés dans les deux stations n étant pas les mêmes, les comparaisons ne sont qu à titres indicatives 8 Voir cycle de l ozone en annexe IV 10
Concentration en µg/m3 Membre de la Fédération ATMO 180 160 140 120 100 80 60 O3 DDC 40 20 0 4/9/12 0:00 4/9/12 12:00 5/9/12 0:00 5/9/12 12:00 6/9/12 0:00 6/9/12 12:00 7/9/12 0:00 7/9/12 12:00 Figure 8 : variation des concentrations en ozone du 4 au 7 septembre Un pic en ozone a été observé le 4 septembre, rendant la qualité de l air médiocre à Dégrad-Des- Cannes. Cela s expliquerait par l addition de paramètres favorables à la formation et à la persistance de l ozone sur ce site. Tout d abord, il y aurait eu de fortes émissions en NOx et en COV à Cayenne, qui, par l action du rayonnement solaire, auraient entrainé une augmentation des concentrations en ozone dans les zones périphériques de la ville dont fait partie Dégrad-Des-Cannes. Ensuite, des conditions météorologiques peu favorables à la dispersion des polluants, auraient entrainé une persistance de la pollution en ozone sur le site d étude. 11
01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00 07:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 24:00:00 Concentration en µg/m3 Membre de la Fédération ATMO b. Pollution due aux particules Les dégradations de la qualité de l air observées sur la zone d étude, sont dues aux aérosols générés par l activité industrielle de la zone, les nombreux feux sauvages qui se sont déclarés en saison sèche, et par les passages de poussières du Sahara. 50 45 40 35 30 25 20 15 PM10 Baduel PM10 DDC 10 5 0 Figure 9 : comparaison des données PM10 à Baduel et à Dégrad Des Cannes La variation des concentrations journalières en particules n est pas la même à Baduel et à Dégrad- Des-Cannes. - Les concentrations en particules à Baduel sont marquées par une «courbe à double bosse», en raison de la pollution engendrée par la circulation automobile qui est à son maximum le matin entre 6h et 9h, puis en fin d après-midi entre 16h et 19h. La nuit les concentrations chutent fortement en raison de la diminution des activités humaines. - A Dégrad-Des-Cannes, il n y a qu un seul pic observé au cours de la journée, de 6h à 9h. La circulation automobile étant faible à proximité des ciments Guyanais, il semblerait que d autres sources de pollution soient attribuables à cette observation. L activité industrielle de la zone pourrait en être l origine. 12
Concentration en µg/m3 Membre de la Fédération ATMO 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 PM10 (en µg/m3) Seuil d'information et de recommendation Seuil d'alerte Les 29 et 30 septembre, la qualité de l air a été mauvaise sur le site d étude en raison de concentration importantes en PM10. Il y avait, lors de cette période, un feu dans la zone de Dégrad- Des-Cannes, qui a généré de nombreux polluants pouvant expliquer les concentrations atteignant 450µg/m 3 relevées par nos analyseurs PM. 13
Conclusion Lors de la campagne de mesure qui s est déroulée aux Ciments Guyanais, à Dégrad-Des- Cannes, la qualité de l air a été bonne et très bonne pendant 71% du temps de surveillance. Le seuil d information et de recommandation a été dépassé 4 fois, en raison de fortes concentrations en particules, notamment en raison de feux sauvages qui se sont déclarés à proximité de la zone d études. Une augmentation des concentrations en aérosol, potentiellement due à l activité industrielle de Dégrad-Des-Cannes, est observée chaque matin de 6h à 9h. Les Ciments Guyanais étant situés en périphérie de Cayenne, les concentrations en ozone y sont plus importantes que dans la ville capitale, avec un pic de concentration relevé le 4 septembre durant lequel la qualité de l air a été médiocre. La surveillance de la pollution photochimique dans les villes voisines de Cayenne devra être effectuée afin de surveiller les éventuelles pollutions dues à ce composé chimique. 14
Liste des figures Figure 1 : emplacement géographique du laboratoire mobile à Cayenne 5 Figure 2 : valeurs de température et d'humidité relative 6 Figure 3 : détail des dépassements du seuil d'information et de recommandation pour les PM10 7 Figure 4 : indice de la qualité de l'air 8 Figure 5 : proportion des indices de la qualité de l'air 8 Figure 6 : variation journalière des concentrations en polluants 9 Figure 7 : comparaison des données O 3 à Baduel et à Dégrad Des Cannes 10 Figure 8 : variation des concentrations en ozone du 4 au 7 septembre 11 Figure 9 : comparaison des données PM10 à Baduel et à Dégrad Des Cannes 12 Liste des sigles et acronymes utilisés COV : Composé Organique volatil IQA : Indice de la NO : monoxide d azote NO 2 : dioxide d azote NOx : oxydes d azotes, correspondant principalement au NO et NO 2 O 3 : ozone ORA : Observatoire Régional de l Air PM10 : particule de moins de 10 µm de diamètre SO 2 : dioxyde de soufre 15
Annexes Annexe I : fiches d informations sur les polluants surveillés par l ORA de Guyane Les effets DIOXYDE d AZOTE (NO 2 ) Sur la santé Le NO 2 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. Sur l environnement Les NO X participent aux phénomènes des pluies acides, à la formation de l ozone troposphérique, dont ils sont l un des précurseurs, et à l'atteinte de la couche d ozone stratosphérique comme à l effet de serre. Objectif de qualité 40 µg/m³ en moyenne annuelle civile Valeurs limites pour la protection de la santé humaine Niveau critique annuel d'oxydes d'azote pour la protection de la végétation Seuil de recommandation et d information Seuils d alerte Les effets Valeur limite pour la protection de la santé humaine 200 µg/m³ en moyenne horaire à ne pas dépasser plus de 18 fois par année civile 40 µg/m³ en moyenne annuelle civile 30 µg/m³ en moyenne annuelle civile 200 µg/m³ en moyenne horaire en moyenne horaire dépassé pendant 3 heures 400 µg/m³ consécutives ou si 200 µg/m 3 en moyenne horaire à J-1 et à J, et prévision de 200 µg/m 3 à J+1 MONOXYDE de CARBONE (CO) Sur la santé Le CO se fixe à la place de l oxygène sur l hémoglobine du sang, conduisant à un manque d oxygénation de l organisme (cœur, cerveau ). Les premiers symptômes sont des maux de tête et des vertiges. Ces symptômes s aggravent avec l augmentation de la concentration de CO (nausée, vomissements...) et peuvent, en cas d exposition prolongée, aller jusqu au coma et à la mort. Sur l environnement Le CO participe aux mécanismes de formation de l ozone troposphérique. Dans l atmosphère, il se transforme en dioxyde de carbone CO 2 et contribue à l effet de serre. 10 mg/m³ soit 10 000 µg/m³ DIOXYDE de SOUFRE (SO 2 ) Objectif de qualité 50 µg/m³ en moyenne annuelle civile Valeurs limites pour la protection de la santé humaine 350 µg/m³ 125 µg/m³ pour le maximum journalier de la moyenne glissante sur 8 heures en moyenne horaire à ne pas dépasser plus de 24 fois par année civile en moyenne journalière à ne pas dépasser plus de 3 fois par année civile 16
Niveau critique pour la protection de la végétation 20 µg/m³ Seuil de recommandation et d information 300 µg/m³ en moyenne horaire Seuil d'alerte 500 µg/m³ en moyenne horaire pendant 3 heures consécutives Les effets en moyenne annuelle civile et en moyenne sur la période du 1er octobre au 31 mars PARTICULES (PM 10 ) Sur la santé Selon leur taille (granulométrie), les particules pénètrent plus ou moins profondément dans l arbre pulmonaire. Les particules les plus fines peuvent, à des concentrations relativement basses, irriter les voies respiratoires inférieures et altérer la fonction respiratoire dans son ensemble. Certaines particules ont des propriétés mutagènes et cancérigènes. Sur l environnement Les effets de salissure des bâtiments et des monuments sont les atteintes à l'environnement les plus évidentes. Objectif de qualité 30 µg/m³ en moyenne annuelle civile Valeurs limites pour la protection de la santé humaine Seuil de recommandation et d information Seuil d'alerte Les effets Objectif de qualité pour la protection de la santé Objectif de qualité pour la protection de la végétation Valeur cible pour la protection de la santé humaine 50 µg/m³ en moyenne journalière à ne pas dépasser plus de 35 fois par an 40 µg/m³ en moyenne annuelle civile en moyenne journalière selon modalités de 50 µg/m³ déclenchement par arrêté du ministre chargé de l'environnement en moyenne journalière selon modalités de 80 µg/m³ déclenchement par arrêté du ministre chargé de l'environnement OZONE (O 3 ) Sur la santé L O 3 est un gaz agressif qui pénètre facilement jusqu aux voies respiratoires les plus fines. Il provoque toux, altération pulmonaire ainsi que des irritations oculaires. Ses effets sont très variables selon les individus. Sur l environnement L O 3 a un effet néfaste sur la végétation (sur le rendement des cultures par exemple) et sur certains matériaux (caoutchouc...). Il contribue également à l'effet de serre. 120 µg/m 3 pour le maximum journalier de la moyenne sur 8 heures pendant une année civile 6 000 µg/m³.h 120 µg/m³ Valeur cible pour la protection de la végétation 18 000 µg/m³.h Seuil de recommandation et d information 180 µg/m³ en moyenne horaire Seuil d'alerte 240 µg/m³ en moyenne horaire Seuils d'alerte pour la mise en 1er seuil : 240 µg/m³ en AOT40, calculée à partir des valeurs sur 1 heure de mai à juillet maximum journalier de la moyenne sur 8 heures à ne pas dépasser plus de 25 jours par année civile (en moyenne sur 3 ans) en AOT40, calculée à partir des valeurs sur 1 heure de mai à juillet (en moyenne sur 5 ans) moyenne horaire pendant 3 heures consécutives 17
œuvre progressive de mesures d urgence 2 e seuil : 300 µg/m³ 3 e seuil : 360 µg/m³ moyenne horaire pendant 3 heures consécutives en moyenne horaire Annexe II : définition des seuils réglementaires Objectif de qualité : un niveau à atteindre à long terme et à maintenir, sauf lorsque cela n est pas réalisable par des mesures proportionnées, afin d assurer une protection efficace de la santé humaine et de l environnement dans son ensemble ; Valeur cible : un niveau à atteindre, dans la mesure du possible, dans un délai donné, et fixé afin d éviter, de prévenir ou de réduire les effets nocifs sur la santé humaine ou l environnement dans son ensemble ; Valeur limite : un niveau à atteindre dans un délai donné et à ne pas dépasser, et fixé sur la base des connaissances scientifiques afin d éviter, de prévenir ou de réduire les effets nocifs sur la santé humaine ou sur l environnement dans son ensemble ; Seuil d'information et de recommandation : un niveau au-delà duquel une exposition de courte durée présente un risque pour la santé humaine de groupes particulièrement sensibles au sein de la population et qui rend nécessaires l émission d informations immédiates et adéquates à destination de ces groupes et des recommandations pour réduire certaines émissions ; Seuil d'alerte : un niveau au-delà duquel une exposition de courte durée présente un risque pour la santé de l ensemble de la population ou de dégradation de l environnement, justifiant l intervention de mesures d urgence. 18
Annexe III : définition des personnes sensibles Les personnes considérées comme sensibles sont (Source : http://www.ligair.fr/sentimail/suis-je-une-personne-sensible) : Les enfants : à moins de 8 ans, leur appareil respiratoire est encore en développement, ils sont plus fragiles. Les personnes âgées : en diminuant avec l âge, leurs capacités et leurs défenses respiratoires les rendent plus sensibles aux effets de la pollution de l air. Les asthmatiques, les allergiques : les polluants de l air ont des effets très irritants sur leurs muqueuses. Les insuffisants respiratoires, les malades du cœur : leur état de santé les rend particulièrement vulnérables aux effets de la pollution, dont ils doivent impérativement se protéger. Les fumeurs : la pollution renforce l irritation déjà produite par le tabac. Les sportifs : une intense activité physique, qui peut engendrer une consommation d air jusqu à quinze fois plus importante qu au repos, expose plus fortement à l effet des polluants. 19
Annexe IV : cycle de l ozone