Etude de la qualité de l`air aux Rousses

Etude de la qualité de l’air aux Rousses
Du 10/07 au 31/07/2003
CAMPAGNE DE MESURE DU LABORATOIRE MOBILE
DE FRANCHE-COMTE
Association de Surveillance de la Qualité de l’Air dans l’agglomération Bisontine et le
Sud Franche-Comté
15, rue Mégevand - 25000 BESANÇON - Tél. : 03 81 25 06 60 - Fax : 03 81 25 06 61
1
Avec comme objectifs la surveillance, la prévision ainsi que la réduction des polluants
atmosphériques, la loi n°96-1236 du 30 décembre 1996 sur l'air et l'utilisation rationnelle de
l'énergie préconise, entre autres, la surveillance de la qualité de l'air sur l'ensemble du
territoire national au plus tard le 1er janvier 2000. Le décret du 15 février 2002 nomme la liste
des polluants à surveiller et fixe les objectifs de qualité de l'air, les seuils d'alerte et les valeurs
limites.
L'Association de Surveillance de la Qualité de l'Air dans l'agglomération Bisontine et
le Sud Franche-Comté (ASQAB) est agréée par le Ministère de l'Aménagement du Territoire
et de l'Environnement afin de mesurer la pollution atmosphérique. Cette association exerce sa
compétence dans les départements du Doubs – hors arrondissement de Montbéliard – et du
Jura. Cette zone comprend les villes de Besançon, Dole, Lons-Le-Saunier, Pontarlier, SaintClaude et Baume-Les-Dames. A ce jour, les villes de Besançon, Dole, Lons-Le-Saunier,
Pontarlier et les communes de Damparis, Chatenois et Tavaux sont équipées de stations fixes
de mesure, nécessaires au suivi en continu de la qualité de l'air. L’association dispose
également de moyens mobiles (camion laboratoire, tubes passifs) permettant de caractériser la
qualité de l’air dans les zones non couvertes par le réseau fixe.
Durant l’été 2003, la commune des Rousses a fait l’objet d’une campagne camion
laboratoire. Au cours de cette étude, des niveaux faibles en polluants primaires (SO2, NO2,
PS, CO) ont été relevés. La comparaison des concentrations mesurées aux Rousses avec celles
observées sur nos stations présentant des caractéristiques assez proches a montré des
concentrations en ozone plus faibles aux Rousses. Ce phénomène avait déjà été observé lors
de l’étude de la répartition de l’ozone sur la Franche Comté réalisée durant l’été 2002.
2
Introduction
I/ Origine et impact des polluants sur la santé humaine et
l’environnement
I.1/ Les oxydes d’azote
I.2/ Les poussières
I.3/ Le dioxyde de soufre
I.4/ Le monoxyde de carbone
I.5/ L’ozone
II/ Campagne laboratoire mobile
II.1/ Site de mesure
II.2/ Le dioxyde de soufre
II.3/ Les poussières
II.4/ Les oxydes d’azote
II.5/ L’ozone
II.6/ Le monoxyde de carbone
Conclusion
3
Introduction
La loi sur l’air préconise la surveillance de la pollution atmosphérique sur l’ensemble
du territoire. A l’heure actuelle dans le Jura, la surveillance de la qualité de l’air est assurée de
façon continue sur Dole, Tavaux, Damparis, Chatenois et Lons-Le-Saunier. Plusieurs
campagnes camion laboratoire ont déjà été réalisées dans le Jura (Lons-Le-Saunier, SaintClaude, Champagnole) ainsi qu’une étude tubes passifs visant à caractériser la répartition de
l’ozone sur la région Franche-Comté. La commune des Rousses ainsi que certains points du
massif du Jura ont fait l’objet de cette étude.
La campagne réalisée à l’aide du camion laboratoire sur la commune des Rousses
durant l’été 2003 nous permettra de disposer d’informations sur la qualité de l’air en zone non
couverte par les stations fixes et de caractériser les niveaux de polluants sur une commune
rurale d’altitude, située en bordure d’une route nationale (RN5) assez fréquentée reliant la
Suisse. Elle nous permettra également de déterminer si la qualité de l’air des Rousses n’est
pas influencée par les métropoles suisses sous l’effet des vents dominants.
I/ Origine et impact des polluants sur la santé humaine et l’environnement
I.1/ Les oxydes d'azote
Les oxydes d’azote (NOx) constitués par le monoxyde d’azote (NO) et le dioxyde
d’azote (NO2) sont formés dans toutes les combustions fossiles, à haute température et par
association de l’azote et de l’oxygène de l’air.
Le dioxyde d’azote atmosphérique provient :
- des émissions des chaufferies domestiques et des pots d’échappement des
automobiles,
- de l’oxydation du monoxyde d’azote à la sortie des cheminées ou des pots
d’échappement,
- des réactions chimiques dans l’atmosphère dans lesquelles interviennent les
hydrocarbures.
Le NO2 est un gaz irritant qui pénètre profondément dans les voies respiratoires
provoquant une altération des alvéoles et une inhibition des défenses pulmonaires. Le
monoxyde d’azote est peu toxique. Sous l’action du rayonnement solaire, le NO2 participe,
avec d'autres précurseurs (COV), à la formation de l'ozone troposphérique. Il est également
responsable des dommages causés aux bâtiments et végétaux de part son élimination de la
phase gazeuse sous forme de dépôt sec ou de liquide (il participe de ce fait à son
acidification).
I.2/ Les poussières
Les poussières en suspension (PS) sont majoritairement d’origine naturelle (feux de
forêts, érosion des sols, éruptions volcaniques…). Certaines activités anthropiques les
génèrent également. Elles sont issues des industries, du chauffage et du trafic automobile. Les
particules solides les plus fines (< 2,5 µm) sont principalement émises par les véhicules diesel
tandis que les plus grosses proviennent d’effluents industriels.
4
Polluants irritants, leur action dépend de leur diamètre : les particules les plus grosses
sont retenues par les voies aériennes supérieures alors que les plus fines pénètrent
profondément dans les voies respiratoires. Leur toxicité est accentuée du fait qu’elles peuvent
transporter des composés nocifs et cancérogènes (plomb, hydrocarbures…).
I.3/ Le dioxyde de soufre
Le dioxyde de soufre (SO2) est formé principalement lors de la combustion de
combustibles fossiles par combinaison du soufre entrant dans leur composition et de
l’oxygène de l’air. Il est rejeté par de multiples sources (installations de chauffage
domestique, véhicules à moteur diesel, incinérateurs…).
C’est un gaz irritant pour l’appareil respiratoire qui agit en synergie avec d’autres
polluants telles que les poussières en suspension. Il contribue directement au phénomène des
'' pluies acides'', et donc à l'acidification des lacs et des forêts.
I.4/ Le monoxyde de carbone
Le monoxyde de carbone (CO) est un polluant d’origine primaire. Toutes les
combustions incomplètes en produisent. Il est principalement émis par le trafic automobile.
Les ouvrages souterrains, tunnels sont propices à l’accumulation de ce polluant.
C’est le seul composé à effet toxique immédiat. Sa toxicité est liée à son affinité pour
l’hémoglobine sur laquelle il se fixe à la place de l’oxygène provoquant un déficit
d’oxygénation du système nerveux, cœur et vaisseaux sanguins. En cas d’exposition à de
fortes concentrations, il peut entraîner la mort. Son oxydation aboutit à la formation de
dioxyde de carbone (CO2), composé reconnu comme étant l'un des principaux gaz à effet de
serre.
I.5/ L’ozone
Bien que de nature chimique identique, il convient de distinguer l'ozone stratosphérique
de l'ozone troposphérique. En effet, non seulement les mécanismes de formation ne sont pas
identiques, mais les conséquences de leur présence sont opposées. Seul l'ozone
troposphérique nous intéresse dans le cadre de cette étude.
L'ozone est considéré comme étant un polluant secondaire, car il résulte de la
transformation photochimique de certains polluants tels que les oxydes d'azote et les
hydrocarbures. En aucun cas, l'ozone n'est rejeté directement par une source anthropique. Il
est aujourd'hui reconnu que les concentrations d'ozone les plus importantes ne se localisent
non pas directement au voisinage des sources d'émission, mais en des points situés à plusieurs
kilomètres de ces sources.
La mesure de l'ozone permet de se rendre compte de l'importance des épisodes de
pollution photochimique (le smog estival) qui surviennent par temps chaud et ensoleillé. Dans
notre région, les premiers épisodes peuvent apparaître dès le mois de juin et se prolonger
jusqu'en septembre.
5
Alors que la couche naturelle d'ozone stratosphérique nous protège des rayonnements
solaires ultraviolets B et C, rayonnements nocifs à la vie animale et végétale, l'ozone
troposphérique joue le rôle d'agresseur. En effet, c'est un gaz qui pénètre facilement jusqu'aux
voies respiratoires les plus fines. Il provoque des irritations oculaires, de la toux et une baisse
de la fonction pulmonaire. L'ozone agit également sur les végétaux. A des concentrations très
basses, il perturbe les mécanismes de la photosynthèse, de la croissance et de la reproduction.
Il attaque également les matières synthétiques et détériore les couleurs.
II/ Campagne laboratoire mobile
Le laboratoire mobile, financé par l'ADEME (Agence de l’Environnement et de la
Maîtrise de l’Energie) est utilisé en association avec l’ARPAM (Association pour la mise en
œuvre du Réseau de surveillance de la Pollution Atmosphérique sur le Pays de Montbéliard).
Il a été acquis dans le but de surveiller les zones encore non couvertes par le réseau fixe. Le
camion laboratoire peut répondre aux besoins d’études ponctuelles afin d’améliorer la
connaissance de la qualité de l’air dans le sud Franche-Comté.
Il est équipé de 5 analyseurs permettant de mesurer le monoxyde de carbone (CO), le
dioxyde de soufre (SO2), l’ozone (O3), les oxydes d’azote (NOX) et les poussières en
suspension (PS) d’un diamètre inférieur à 10 µm. Le laboratoire mobile est également équipé
d’une station météorologique. La température et l’humidité relative sont mesurées à environ 2
mètres du sol, la direction et la vitesse du vent sont mesurées à 10 mètres.
Camion laboratoire ARPAM/ASQAB
6
I.1/ Site de mesure
La commune des Rousses se situe au cœur du Parc Naturel Régional du Haut-Jura, à
une altitude de 1120 à 1680 m et à quelques kilomètres de la Suisse. Elle compte 3000
habitants.
Lausanne
Genève
Localisation des Rousses
7
Le camion laboratoire a été installé du 10/07 au 31/07/2003, rue Porte de France, site
localisé dans le village et assez éloigné de la route nationale.
Site de mesure
Localisation du site de mesure
La période d’étude a été dans l’ensemble chaude, bien ensoleillée et peu arrosée.
I.2/ Le dioxyde de soufre
Sur la période d’étude, la concentration moyenne en dioxyde de soufre aux Rousses
est très faible (moyenne de 1 µg/m3). Les valeurs en SO2 sont largement inférieures à
l’objectif de qualité, au seuil d’information de la population et aux valeurs limites pour la
protection de la santé humaine.
8
Tableau 1 : Réglementation et valeurs relevées pour le SO2 aux Rousses du 10/07 au
31/07/2003
Réf.
Décret
15
février
2002
Seuil
(µg/m3)
Déf.
50
moyenne
annuelle
300
moyenne
horaire
500
470
objectif de
1
qualité
seuil de
recommandation Max horaire : 10
et d'information
moyenne
horaire
dépassée
seuil d'alerte
pendant 3H00
consécutives
centile 99,7
des
concentrations
valeur limite
horaires
pour la
centile 99,2 protection de la
des
santé humaine
concentrations
moyennes
journalières
/
8
3
350
300
Seuil d’information de la population
250
200
150
100
31/07/2003
30/07/2003
29/07/2003
28/07/2003
27/07/2003
26/07/2003
25/07/2003
23/07/2003
22/07/2003
21/07/2003
20/07/2003
19/07/2003
18/07/2003
17/07/2003
16/07/2003
14/07/2003
13/07/2003
12/07/2003
0
11/07/2003
50
10/07/2003
µg/m
3
125
Valeurs en SO2
(µg/m3) aux
Rousses
Remarque
Profil du dioxyde de soufre aux Rousses du 10/07 au 31/07/2003
9
I.3/ Les poussières
Les concentrations en poussières aux Rousses durant la campagne sont moyennes,
voire faibles, la moyenne sur la période d’étude étant de 15 µg/m3. Durant la campagne,
l’objectif de qualité annuel de 30 µg/m3 n’a pas été dépassé.
Tableau 2 : Réglementation et valeurs relevées pour les PS aux Rousses du 10/07 au
31/07/2003
Réf.
Décret 15
février
2002
Seuil
(µg/m3)
Déf
30
moyenne
annuelle
70
46
Conseil
Supérieur
d'Hygiène
Publique
80
Valeurs en PS
Remarque (µg/m3) aux
Rousses
objectif de
qualité
centile 90,4
des
concentrations valeur
moyennes limite pour
la
journalières
protection
de la santé
moyenne
annuelle
moyenne
24H00
glissante
valeur
maximale
enregistrée
15
23
15
27
I.4/ Les oxydes d’azote
La réglementation ne porte que sur le NO2. Sur l’ensemble de la campagne, les
niveaux en dioxyde d’azote sont moyens, voire faibles. L’objectif de qualité annuel de 40
µg/m3 n’a pas été dépassé. La moyenne en NO2 étant de 27 µg/m3, avec un maximum horaire
de 53 µg/m3 (pour le NO2, le seuil d’information de la population est fixé à 200 µg/m3).
10
Tableau 3 : Réglementation et valeurs relevées pour le NO2 aux Rousses du 10/07 au
31/07/2003
Réf.
Décret
15
février
2002
Valeurs en NO2
(µg/m3) aux
Rousses
Seuil
(µg/m3)
Déf.
Remarque
40
moyenne
annuelle
200
moyenne
horaire
objectif de
qualité
seuil de
recommandation
et d'information
400
200
200
290
moyenne
horaire
moyenne
seuil d’alerte
horaire si
risque sur 3
jours
consécutifs
centile 98
valeur limite
pour la
centile 99,8
moyenne protection de la
santé humaine
annuelle
Max : 53
42
49
27
250
200
Seuil d’information de la population
150
100
31/07/2003
30/07/2003
29/07/2003
28/07/2003
27/07/2003
26/07/2003
25/07/2003
24/07/2003
23/07/2003
22/07/2003
21/07/2003
20/07/2003
20/07/2003
19/07/2003
18/07/2003
17/07/2003
16/07/2003
15/07/2003
14/07/2003
13/07/2003
12/07/2003
0
11/07/2003
50
10/07/2003
µg/m
3
58
27
Profil du dioxyde d’azote aux Rousses du 10/07 au 31/07/2003
11
I.5/ L’ozone
Durant l’été 2002, une cartographie de l’ozone a été réalisée sur la Franche-Comté. 65
tubes passifs destinés à piéger le polluant ont été disposés sur l’ensemble du territoire.
Les résultats obtenus ont montré que les sites situés dans la haute chaîne du massif
Jurassien ainsi que dans le massif des Vosges sont plus exposés aux fortes concentrations que
ceux localisés au nord-ouest de la Haute Saône. Ce constat est confirmé par le relief, puisque
les concentrations les plus fortes en ozone (concentrations > 80 µg/m3) sont généralement
observées dans les zones d’altitudes supérieures à 1000 m (Ballon d’Alsace, Mont d’Or,
Septmoncel). Il est intéressant de noter que certains secteurs situés en altitude, comme Les
Rousses, présentent des concentrations plus faibles que des sites d’altitude localisés en plaine
dans un contexte de plateau (Montfaucon, Bolandoz).
90 µg/m3
91 µg/m3
77 µg/m3
Répartition ponctuelle de l’ozone sur la Franche-Comté du 03/06 au 01/07/2002
12
Les résultats de l’étude régionale 2002 semble être confirmés par les résultats obtenus
lors de la campagne camion laboratoire 2003 puisque les niveaux en ozone relevés aux
Rousses sont plus faibles que ceux mesurés sur certaines stations fixes du réseau ASQAB. Sur
la période d’étude, le seuil d’information de la population fixé à 180 µg/m3 horaire n’a pas été
atteint. Les objectifs de qualité en pollution de fond (seuils pour la protection de la santé et
pour la protection des végétaux) ont été dépassés, comme pour l’ensemble de la région
Franche-Comté.
Tableau 4 : Réglementation et valeurs relevées pour l’ozone aux Rousses du 10/07 au
31/07/2003
Valeurs en O3 mesurées (µg/m3) aux Rousses et sur les
stations fixes ASQAB
Seuil
(µg/m3)
Déf.
Remarque
Les
Rousses
BesançonPontarlier
Chailluz
Dole
Lons-LeSaunier
110
Moyenne
Seuil pour la
glissante
7 dép
28 dép
36 dép
32 dép
protection de la
sur 8
Max : 123 Max : 122 Max : 132 Max : 115
santé/objectif qualité
heures
39 dép
Max : 139
180
Seuil d'information
de la
Max : 155 Max : 175 Max : 167 Max : 167
population/objectif Le 15/07 Le 15/07 Le 13//07 Le 14/07
qualité
Max : 170
Le 15/07
Moyenne
horaire
200
65
Moyenne
24 heures
/
Moyenne
campagne
Seuil pour la
protection des
végétaux/objectif
qualité
0 dép
0 dép
0 dép
0 dép
0 dép
13 dép
15 dép
17 dép
15 dép
18 dép
/
74
80
103
88
102
13
3
µg/m
200
180
Seuil d’information de la population
160
140
120
100
80
60
40
Profil de l’ozone aux Rousses du 10/07 au 31/07/2003
Il est interessant d’analyser les données vents, facteurs influençant les niveaux de
concentrations en ozone. En effet, les niveaux mesurés en un point donné ne s’expliquent pas
uniquement par la pollution locale. Une étude réalisée par Météo-France a montré qu’en
Franche-Comté, une part non négligeable de la pollution estivale provenait des vallées du
Rhin et du Rhône. Les masses d’air se chargent de polluants sur les grandes agglomérations
pour venir ensuite accentuer les niveaux de pollution enregistrés en Franche-Comté.
La rose des vents nous renseigne sur la direction du vent, ainsi que sur sa vitesse. La
taille des bâtonnets colorés est proportionnelle au temps pendant lequel le vent a soufflé dans
une direction donnée et la couleur relate sa vitesse. La direction du vent se lit toujours de
l'extrémité du cercle vers le centre. La rose des vents indique qu’au cours de la période
d’étude, les vents ont souflé majoritairement dans la direction Est - Sud/Est (36% du temps) et
dans la direction Ouest (36% du temps). Au cours de cette période, les vitesses de vent ont été
relativement faibles ; dans 90 % du temps, elles étaient comprises entre 1m s-1 et 3 m s-1.
14
31/07/2003
30/07/2003
29/07/2003
28/07/2003
27/07/2003
26/07/2003
26/07/2003
25/07/2003
24/07/2003
23/07/2003
22/07/2003
21/07/2003
20/07/2003
19/07/2003
18/07/2003
17/07/2003
16/07/2003
15/07/2003
15/07/2003
14/07/2003
13/07/2003
12/07/2003
11/07/2003
0
10/07/2003
20
Rose des vents aux Rousses du 10/07 au 31/07/03
Lorsque l’on observe le graphique présentant les concentrations d’ozone (µg/m3) en
fonction de la direction du vent (°), il apparaît que l’ozone mesuré aux Rousses est issu d’un
phénomène de moyenne échelle dû à la présence de conditions anticycloniques et de masses
d’air polluées provenant de secteur Est-Sud/Est (direction de 90 à 130°) et Ouest (direction de
270°). La formation locale d’ozone doit probablement être quasi-inexistante compte-tenu de
l’apport très réduit de précurseurs au niveau de la commune. Les vents d’Est – Sud/Est pour
lesquels on observe les valeurs les plus fortes doivent probablement amener les polluants
issus des métropoles suisses (Lausanne et Genève). Sur Genève, les valeurs maximales en
ozone relevées sur la période d’étude ont été enregistrées le 14/07 et le 15/07 avec des
maxima horaires respectivement de 185 µg/m3 et de 163 µg/m3 (données ROPAG). La station
de Lausanne enregistre le 14/07 un maxima horaire de 155 µg/m3 (données NABEL). Sur les
Rousses, un maxima horaire de 155 µg/m3 a été relevé le 15/07. A ce jour, il paraît difficile
d’expliquer la provenance en ozone de secteur Ouest. Une analyse scientifique plus fine du
relief et des conditions météorologiques locales serait nécessaire afin d’expliquer ce
phénomène.
15
0°
µg/m
3
Nord
Ouest
160
270°
140
90°
Est
120
100
180°
80
Sud
60
40
20
0
0
50
100
150
200
250
300
direction du vent (°)
Les vents pris en compte sont les vents dont la vitesse moyenne est supérieure à 1m/s.
I.6/ Le monoxyde de carbone
Les concentrations en CO sont très faibles, le maximum horaire étant de 0,4 mg/m3,
loin de la limite des 30 mg/m3 recommandée par l'OMS (Organisation Mondiale de la Santé).
Tableau 5 : Réglementation et valeurs relevées pour le CO aux Rousses du 10/07 au
31/07/2003
Réf.
Seuil
(mg/m3)
30
Décret 15
février
2002 /
OMS
10
Déf.
Moyenne
horaire
Remarque
Valeurs en CO (mg/m3)
aux Rousses
seuil OMS
Max : 0,4
maximum
journalier de
la moyenne
valeur limite
glissante sur
8 heures
Max : 0,3
16
Conclusion
Les indices de la qualité de l’air aux Rousses ont été estimés sur la base des mesures
effectuées par le camion laboratoire, alors que sur Lons-Le-Saunier, station Jurassienne la
plus proche, plusieurs stations fixes de mesure sont utilisées pour le calcul. Les indices
ATMO des Rousses et de Lons-Le-Saunier sont respectivement de 5 (indice moyen) et de 6
(indice médiocre) sur l’ensemble de la campagne. Sur les deux sites, c’est l’ozone qui
déclasse majoritairement l’indice.
8
ATMO Lons-Le-Saunier
ATMO Les Rousses
7
6
5
4
3
2
1
31/07/2003
30/07/2003
29/07/2003
28/07/2003
27/07/2003
26/07/2003
25/07/2003
24/07/2003
23/07/2003
22/07/2003
21/07/2003
20/07/2003
19/07/2003
18/07/2003
17/07/2003
16/07/2003
15/07/2003
14/07/2003
13/07/2003
12/07/2003
11/07/2003
10/07/2003
0
Comparaison de l’indice ATMO estimé aux Rousses et l’indice de Lons-Le-Saunier du 10/07
au 31/07/2003
Pendant la période d’étude, la commune des Rousses a bénéficié d’une qualité de l’air
assez bonne, parfois soumise à des élévations des niveaux en ozone du fait de conditions
météorologiques plus favorables à la formation de ce polluant.
Sur la période d’étude, les niveaux d’ozone sont plus faibles aux Rousses que sur les
autres stations fixes du Sud Franche-Comté. L’étude de la distribution de l’ozone sur la
Franche-Comté, réalisée durant l’été 2002, avait d’ailleurs montré des concentrations
modérées de ce polluant sur les Rousses, par rapport aux valeurs relevées sur d’autres sites
d’altitude tels que Septmoncel, Métabief/Mont d’or, et Bolandoz. Les cartes de modélisation
spatiale des concentrations en ozone sur la Franche-Comté, réalisées par le laboratoire
THEMA à partir des mesures ponctuelles, ont permis de déterminer 6 variables semblant
expliquer ces variations spatiales : pente, altitude, rugosité topographique, degré
d’encaissement, orientation du versant et distance à la crête la plus proche.
Sur l’ensemble de la campagne, les teneurs en polluants primaires, indicateurs du
trafic routier, sont faibles. On peut donc supposer que les niveaux en précurseurs d’ozone
(oxydes d’azote et hydrocarbures) sont faibles et que la production locale d’ozone est très
réduite aux Rousses. Ainsi, les niveaux mesurés sur ce site proviennent essentiellement d’un
apport externe. On peut penser qu’en fonction de la direction des vents dominants, le niveau
d’ozone local est plus ou moins accentué par l’ozone provenant des agglomérations suisses.
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