Gaz à effet de serre et polluants atmosphériques

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SURVEILLANCE DE LA QUALITÉ DE L’AIR EN ILE -DE-FRANCE
AIRP RIF
Actualité
Chiffres :
II4 millions de Franciliens exposés à la
pollution atmosphérique au-delà des
objectifs de qualité de l’Europe
II+ 1,1 à + 6,4°C d’augmentation de la
température du globe d’ici la fin du siècle
N°33 - Octobre 2009
Airparif
Les questions liées au
changement climatique et aux
effets sanitaires de la pollution
ne se substituent pas mais
s’additionnent.
Agir sur les 2 fronts
Encouragé pour lutter contre le
réchauffement climatique, le
chauffage au bois a toutefois un
impact sur la pollution de l’air.
4 et 5
2 et 3
Le chauffage au bois
Exemple :
Airparif
Poids du trafic
routier, du
chauffage et de
l’industrie.
Les sources
Zoom sur deux projets :
Mégaparis et Citeair II
6 et 7
de l’ampleur
Airparif
8
Un suivi qui prend
Gaz à effet de serre et
polluants atmosphériques
Vrais liens et fausses idées.

Agir sur les deux fronts FFFFFF
Le changement climatique
représente un challenge plané-
taire auquel sont confrontées
toutes les sociétés et qui focalise
toutes les attentions. Néanmoins,
la pollution de l’air est toujours
bien présente, avec un impact
local provoquant en moyenne
une dizaine de mois de perte
d’espérance de vie et des milliers
de morts anticipées tous les ans,
rien qu’en Europe (programme
CAFE-Clean air for Europe).
Les deux questions liées aux polluants atmosphériques et aux gaz à effet de serre ne se substituent
pas l’une à l’autre mais elles s’additionnent. Leurs sources comme leurs effets sont imbriqués.
Différentes par leurs effets, les
deux problématiques sont
pourtant étroitement liées.
D’une part, elles ont les mêmes
origines (voir dossier p.6 et 7):
sources naturelles et surtout
sources humaines en forte aug-
mentation au niveau planétaire
(transports, habitat, chauffage,
industrie, agriculture). D’autre
part, leurs effets sont imbriqués.
Certains polluants de l’air
Des problématiques a priori
différentes mais pourtant
étroitement liées
La qualité de l’air que l’on respire
(concentration) résulte d’un
équilibre complexe entre les
rejets de polluants (émissions) et
certaines transformations dans
l’environnement : sous l’effet de
la météo, la pollution est accen-
tuée ou au contraire dispersée.
L’air est plus ou moins contaminé
par des polluants produits par les
activités humaines (industrie,
transports, chauffage, agriculture)
voire même par des sources natu-
relles (végétation, volcans, etc.).
Les polluants qui posent le plus
de problèmes en Ile-de-France
sont le dioxyde d’azote, les
particules, l’ozone et le benzène.
Le trafic routier est la principale
source de pollution de la région,
compte tenu de la densité des
axes routiers et du nombre de
véhicules. L’ozone et certaines
particules ne sont pas directe-
ment rejetés dans l’atmosphère
mais proviennent de réactions
chimiques à partir d’autres
polluants émis directement par le
trafic routier, l’industrie, l’agricul-
ture et le chauffage.
Les polluants atmosphériques
sont réglementés à cause de
leurs effets sur la santé et l’envi-
ronnement. Un être humain
respire plusieurs milliers de litres
d’air par jour (15 000 litres en
moyenne pour un adulte).
Chacun est donc concerné par les
méfaits des polluants sur la
santé, qui peuvent être :
- aigus : notamment pour les
personnes sensibles, lors d’une
exposition à très court terme en
cas d’épisode de pollution ;
- chroniques : dus à une exposi-
tion quotidienne aux niveaux de
pollution respirés (affections respi-
ratoires, cardiovasculaires…) ;
- et surtout sur le long terme : par
exemple, des effets cancérogè-
nes provoqués notamment par
certaines particules ou par le
formaldéhyde.
La pollution a également des
effets sur les bâtiments (noircis-
sement et altération des
façades et sur les oeuvres
d’art), et sur la végéta-
tion (réduction de la
croissance des plantes,
nécroses).
La pollution
atmosphérique,
qu’est-ce que c’est ?
locaux
sur la santé et l’environnement planétaires
sur le climat
- particules (PM),
- oxydes d’azote (NOx),
- ozone (O3),
- benzène (C6H6),
- monoxyde de carbone (CO),
- hydrocarbures (COV),
- métaux,
- pesticides,
- dioxines et furanes…
Pris en compte dans le protocole de Kyoto :
- dioxyde de carbone ou gaz carbonique (CO2),
- méthane (CH4),
- protoxyde d’azote (N2O),
- hydrofluorocarbures (HFC),
- perfluorocarbures (PFC),
- hexafluorure de soufre (SF6).
Autres :
- ozone (O3),
- particules/aérosols.
Les gaz à effet de serre (GES) :
comme l’ozone et les particules
agissent sur le changement
climatique : l’ozone a tendance
à réchauffer l’atmosphère, les
aérosols à la refroidir.
Inversement, les changements
climatiques pourraient induire
des canicules, comme celle de
2003, plus fréquentes et auront
donc notamment un impact sur
les niveaux d’ozone (voir
encadré p.3).
Les effets de la pollution
atmosphérique sur la santé et
sur l’environnement ont été
reconnus dans les années 1960.
Cette prise de conscience a per-
mis d’établir la surveillance de
l’air et sa réglementation. En ce
qui concerne l’effet de serre, la
confirmation du poids des
activités humaines sur le
réchauffement climatique est
Pour lutter à la fois contre la dégradation de la qualité de l’air et contre le réchauffement
climatique, il est nécessaire d’agir simultanément sur les deux fronts.
plus récente. Mais ce problème
tend à éclipser le problème tou-
jours persistant de la qualité de
l’air respiré par les populations :
en Ile-de-France, près de
4 millions de personnes sont
soumises à un air qui ne respec-
te pas la réglementation.
En règle générale, les actions
visant à réduire la consomma-
tion énergétique permettent de
Nécessité de politiques intégrées
lutter efficacement contre les
deux problématiques. Toute-
fois, certaines stratégies menées
pour réduire l’une peuvent
avoir un impact négatif sur
l’autre. D’où le besoin d’une
gestion intégrée et synchroni-
sée de la pollution atmosphé-
rique avec le réchauffement
climatique, comme le soulignait
le rapport de 2007 de Philippe
2AIRPARIF Actualité N°33 - Octobre 2009
Pollution atmosphérique Changement climatique
effets effets
polluants responsables polluants responsables

3
Octobre 2009 - AIRPARIF Actualité N°33
Le réchauffement
climatique,
qu’est-ce que c’est ?
EE EEEEAgir sur les deux fronts
Certains gaz, appelés «gaz à effet
de serre» (GES), «captent» une
partie du rayonnement renvoyé
par la Terre vers l’espace. La
chaleur s’accumule alors dans les
basses couches de l’atmosphère.
Issu de l’utilisation des combusti-
bles fossiles, le dioxyde de
carbone (CO2) est un des
principaux représentants des gaz
à effet de serre. Mais il n’est pas
le seul (voir tableau p.2).
Ce phénomène est naturel et
intense, il permet à la Terre
d’avoir une température moyenne
de 15°C, au lieu de -18°C. Mais
le rejet massif par les activités
humaines de gaz à effet de serre
accentue ce réchauffement :
+1,1 à +6,4°C d’ici la fin du
siècle selon le GIEC. Il met en
péril l’équilibre de la planète avec
pour conséquences la fonte des
glaces et l’élévation du niveau des
mers, mais aussi des répercus-
sions climatiques variables géo-
graphiquement : précipitations
accrues, sécheresses aggravées,
phénomènes extrêmes plus
fréquents…
Par exemple, la canicule de 2003
pourrait se répéter plus souvent à
l’avenir. Or cette vague de chaleur
a causé près de 15 000 morts
dans toute la France. Elle a aussi
conduit à des épiso-
des de pollution à
l’ozone à répétition.
Rien qu’à l’échelle de
9 grandes villes fran-
çaise, ils ont été
responsables de près
de 400 morts antici-
pés (InVS). Les enjeux
justifient la mobilisa-
tion mondiale initiée
lors du protocole de
Kyoto en 1998 et dont
les suites seront dis-
cutées à Copenhague
en décembre 2009.
Richert, vice-président du Sénat
et président du Conseil national
de l’air, à l’occasion des 10 ans
de la Loi sur l’Air et l’utilisation
rationnelle de l’Énergie.
La mise en place d’une gestion
intégrée de ces deux probléma-
tiques est également un enjeu du
Grenelle de l’environnement
qui prévoit l’élaboration des
«schémas régionaux du climat,
de l’air et de l’énergie» et la
généralisation des plans climat
énergie territoriaux rendus
obligatoires tous les 5 ans.
Gare aux substitutions d’une énergie par une autre !
Ces changements doivent être étudiés sur les deux aspects pollution atmosphérique et changement
climatique :
Bien qu’elle soit le plus souvent favorable à l’air et au climat, l’amélioration de l’efficacité
énergétique peut aussi être à double tranchant :
Une seule solution gagnante
sur les deux tableaux :
aabb
Un système comme le bonus-malus, fondé uniquement sur les rejets de CO2des
véhicules, tend à favoriser les véhicules Diesel. En effet, par rapport aux véhicules
à essence, ils consomment moins de carburant et rejettent donc moins de CO2.
En revanche, en l’absence de filtres spécifiques, ils rejettent plus de particules.
De plus, ces filtres peuvent aussi augmenter leurs rejets directs de dioxyde d’azote
(NO2). Ce dernier point expliquerait d'ailleurs en partie pourquoi les mesures de
dioxyde d’azote le long du trafic ne montrent aucune amélioration.
aabb
S’agissant des transports aériens, la
consommation des nouveaux réacteurs
d’avions est améliorée mais ils sont
plus émetteurs d’oxydes d’azote.
aabb
Les agrocarburants de première génération sont mis en avant pour leur possible
effet sur les rejets de CO2. Mais ces carburants dégagent plus de polluants
atmosphériques tels que les particules, les oxydes d’azote, l’ammoniac pour
l’E85
**
, voire également de précurseurs d’ozone, dont le formaldéhyde (cancé-
rogène). Sans parler d’autres problèmes environnementaux et humains.
aa bb aabb
Une meilleure isolation des logements permet de moins chauffer et de limiter le recours à la climatisation, et donc de
dégager moins de CO2et de polluants. Mais si la ventilation n’est pas convenablement assurée, les concentrations intérieures
de polluants seront plus élevées. En effet, le mode de vie, les matériaux de construction, de décoration, et les produits
d’entretien entrainent une pollution supplémentaire à l’intérieur des bâtiments (lieux d’habitation ou de transport, écoles,
établissements publics…).
aa bb
Pour les transports maritimes, la baisse des teneurs en soufre dans le carburant
entraîne la diminution des émissions de dioxyde de soufre. Mais elle peut être contre
balancée par des rejets accrus de CO2par les raffineries qui produisent ces
carburants.
aa bb
La réduction des émissions industrielles
d’oxydes d’azote, grâce à un traite-
ment plus important des fumées,
conduit à une plus grande consom-
mation d’énergie et donc à plus de
rejets de CO2.
aabb
Idem pour le chauffage au bois, en
particulier pour le chauffage individuel :
sans traitement adéquat des fumées,
ses effets positifs sur les rejets de CO2
sont contrebalancés par un effet négatif
sur la pollution atmosphérique (voir
dossier p.4 et 5).
aa aa
Seules les baisses de consommation d’énergie,
permettent de gagner sur les deux tableaux, d’autant
plus que dans «économies d’énergie», on trouve le
mot économies ! Réduction de la vitesse sur la route,
abaissement de la température des logements,
limitation des engrais azotés en agriculture… Si l’on
consomme moins de carburant, de bois, de gaz ou
de charbon, on émet moins de CO2mais aussi moins
de polluants atmosphériques.
Les exemples de mesures de réduction ayant des effets
antagonistes ne manquent pas, comme l’illustrent différents
travaux dont ceux de l’Ineris
*
:
RAYONNEMENT
SOLAIRE
RAYONNEMENT
TERRESTRE
Une partie de l’énergie
solaire est réfléchie
vers l’espace
Énergie provenant
du soleil
qui traverse
l’atmosphère
et arrive au sol
Chaleur terrestre
renvoyée vers l’espace
atmosphère
terre
aaAmélioration de la qualité de l’air
bbDétérioration de la qualité de l’air
aaAmélioration du changement
climatique
bbAggravation du changement
climatique
Les gaz à effet de serre
retiennent une partie de
la chaleur de la Terre
*
Ineris. Politiques combinées de gestion de la qualité de l’air et du changement
climatique (partie 1) : enjeux, synergies et antagonismes. 2009
**
Effects of Ethanol (E85) versus gasoline vehicles on cancer and mortality in the
United States. Mark Z. Jacobson. Environnemental Science and Technology, 2007

4AIRPARIF Actualité N°33 - Octobre 2009
Une action au bilan mitigé
Augmentation du chauffage
au bois dans les conditions
d’utilisation actuelles
Exemple : le chauffage au bois FFFFFF
L’utilisation du chauffage au bois est encouragée pour lutter contre le réchauffement
climatique. Cependant, les bénéfices sur l’environnement, et notamment sur la qualité de
l’air, ne sont pas garantis. Airparif a mené quelques simulations pour en savoir plus.
Limiter les effets
du chauffage au bois sur la pollution locale
Rejets de particules, d’hydrocarbures, de
dioxines… Brûlé pour le chauffage, le bois n’a
pas que du bon, contrairement à son image.
Selon le Citepa (Centre interprofessionnel tech-
nique d’études de la pollution atmosphérique),
en France en 2007, ce mode de chauffage a
notamment été responsable du tiers des rejets
de particules fines et des trois quart des rejets
d’Hydrocarbures aromatiques polycycliques
(HAP) du secteur résidentiel et tertiaire. Dans
tous les cas, l’utilisation de cette ressource est
préférable dans les installations de grande
dimension où des technologies de dépollution
peuvent être mises en oeuvre, plutôt qu’au niveau
des particuliers où des progrès sont possibles mais
restent de performance inférieure. Compte tenu
de son cycle court pour le carbone, le chauffa-
ge au bois est encouragé pour lutter contre le
changement climatique, dans le Paquet climat
énergie de l’Europe ou le Plan climat français.
En Ile-de-France, il est prévu d’atteindre 300 000
tonnes de bois consommé dès 2010 (+10% par
rapport à 2005), afin de diminuer les rejets de
gaz à effet de serre. L’augmentation sans
précaution de l’utilisation du bois risque
cependant d’avoir un impact négatif sur la qualité
de l’air.
Pour mieux estimer les effets du chauffage au bois
dans l’avenir selon différents scénarios, Airparif
a réalisé quelques simulations grâce à deux outils.
D’une part, l’inventaire d’émissions 2005 (voir
p.6), pour mesurer l’impact sur les rejets de
polluants atmosphériques à l’échelle de la région.
Cet inventaire a permis de se concentrer sur
quatre polluants : les particules (PM10 et PM2,5),
les Composés organiques volatiles non
méthaniques (COVNM) et le monoxyde de
carbone (CO). Les HAPn’ont cependant pas pu
être pris en compte pour l’instant avec cet outil.
D’autre part, les résultats disponibles d’analyses
de cycle de vie, pour évaluer l’impact sur les rejets
de gaz à effet de serre (GES). Cette dernière
méthode permet en effet de réaliser un bilan des émis-
sions d’un produit sur l’ensemble de son cycle de
vie (fabrication, transport, utilisation, fin de vie).
Une première simulation théorique a été faite
pour mettre en évidence l’impact de l’augmen-
tation de ce mode de chauffage sur les émissions
du secteur résidentiel et tertiaire. L’hypothèse
d’une augmentation de la consommation de
bois de chauffage d’une fois et demie par rapport
à celle de 2005 dans les mêmes conditions
d’utilisation (technologies des appareils de
combustion) a été testée. Les résultats montrent
notamment que les émissions de particules
(PM10 et PM2,5) augmenteraient de 40%, celles
de monoxyde de carbone de plus de 45% et celles
équivalent CO2
hydrocarbure
COVNM particules PM10 particules PM2,5
-2%+46% +49% +40% +40%
Polluants atmosphériques
Tendances
par rapport
à 2005
impacts sur les émissions totales du secteur résidentiel et tertiaire
Gaz à effet
de serre
Autres impacts
sur l’environnement
étude de cas théorique
étude de cas prospective
quelle aurait été la
situation en 2005, si
l’utilisation du
chauffage au bois avait
été plus importante
(+50%)
-7%
acidification
équivalent SO2
+3%
-3%
eutrophisation
équivalent PO42-
+11%
+4%-20% -55% +1% +2%
effet en 2020 avec :
- utilisation du
chauffage au bois
augmentée (+50%)
- consommation
d’énergie diminuée (-6%)
- appareils de combus-
tion renouvelés (100%)
monoxyde
de carbone
CO

5
Octobre 2009 - AIRPARIF Actualité N°33
Le développement du bois énergie de combus-
tion devra s’accompagner d’autres mesures de
contrôle des rejets. Ainsi, les appareils de com-
bustion (chaudières, inserts, foyers fermés...)
vont se moderniser et les rejets de polluants liés
au chauffage au bois devraient s’améliorer avec
le renouvellement de ces foyers. Ces mesures
seront accompagnées par des économies
d’énergie, avec l’objectif de diminuer de 6% la
consommation totale de chauffage entre 2005
et 2020 selon les hypothèses de l’Ademe
*
.
Si on prend en compte ces deux types d’évolution
(économies d’énergie de 6% et renouvellement
complet des appareils), malgré une augmenta-
tion de 50% de la consommation de chauffage
au bois, le bilan environnemental en 2020 serait
amélioré. Les rejets seraient en diminution par
rapport à leur niveau en 2005 pour les polluants
atmosphériques étudiés. Seules les particules
seraient encore en augmentation de un ou deux
pourcents. Dans ce cas le bénéfice dans la lutte
contre le réchauffement climatique serait
meilleur puisque les rejets de gaz à effet de
serre baisseraient de 7% par rapport à ceux de
2005. Toutefois, les résultats auraient été plus
positifs pour la qualité de l’air si les appareils
avaient été renouvelés sans augmentation de la
consommation de bois. L’impact sur les HAP
serait aussi à évaluer.
Cette étude de cas, menée sur quelques para-
mètres, illustre bien l’importance de bilans
environnementaux globaux, tant pour la pollution
atmosphérique que le réchauffement climatique,
voire même pour d’autres aspects tels que l’eu-
trophisation ou l’acidification de l’eau (tableau
p.4). Dans cet objectif, l’impact du chauffage
au bois sur la qualité de l’air à l’intérieur des
bâtiments équipés d’installations individuelles
devra également être évalué.
Noël 2007 : un épisode de pollution
lié en partie au chauffage au bois
Effets sur la santé
Le monoxyde de carbone (CO)a des niveaux très inférieurs
aux objectifs de qualité. Dans l’air intérieur il peut provoquer des
asphyxies en cas de mauvaise aération et de mauvais réglage des
appareils de chauffage d’appoint.
Les particules (PM10 et PM2,5) ont des effets
cardiovasculaires et respiratoires. Leurs niveaux dans l’air ne respec-
tent pas la réglementation dans l’air ambiant en Île-de-France.
Les composés organiques volatils non méthaniques
(COVNM) sont des précurseurs de l’ozone. Parmi cette vaste
famille de polluants, certains peuvent avoir des effets sur la santé.
Les hydrocarbures aromatiques polycycliques
(HAP), notamment le benzo(a)pyrène utilisé comme traceur du risque
cancérogène des HAP. Leurs niveaux dans l’air ambiant respectent
la réglementation en Île-de-France et leur tendance sur les dix
dernières années est à la baisse, sauf entre 2006 et 2007 où l’on
observe une légère hausse probablement à mettre en lien avec la
part croissante du chauffage au bois.
Augmentation de l’utilisation du
chauffage au bois accompagnée par
un renouvellement des appareils
et des plans d’économie d’énergie
EE EEEEExemple : le chauffage au bois
Airparif
Épisode de pollution dû au dioxyde d’azote et aux particules
le 24 décembre 2007 avec un indice de 10/10 (très mauvais).
Vue depuis le 3eétage de la tour Eiffel
II
II
II
II
de composés organiques volatils de près de
50%. En revanche, les rejets de gaz à effet de
serre diminueraient environ de 2 %. Ainsi, les
quelques bénéfices escomptés vis-à-vis du
réchauffement climatique seraient contreba-
lancés par une dégradation de la qualité de l’air.
En plus d’épisodes de pollution liés au dioxyde d’azote, des
niveaux records de particules ont été observés du 19 au 25
décembre 2007 dans toute l’Île-de-France. La présence d’un
puissant anticyclone amenant un temps sec, froid avec peu de
vent et des inversions de températures, et des phénomènes de
transport de particules à travers la France et l’Europe ont été à
l’origine d’une hausse des teneurs dans de nombreuses régions
françaises. Ces particules ont été produites pour une part
importante par le chauffage, notamment au bois, sur le nord de
l’Europe.
*
Ademe. Évaluation comparative actuelle et prospective des émissions du
parc d'appareils domestiques de chauffage en France. 2005