Caractérisation des particules PM10 dans la vallée du Paillon
Contexte et objectifs
Les Vallées des Paillons : un contexte particulierLes vallées des Paillons sont situées dans le moyen pays au Nord-est de Nice. Les niveaux de particules PM10 dépassent régulièrement les seuils règlementaires dans ces vallées (pour plus d’informations sur les valeurs réglementaires rendez-vous à la rubrique repères). Ainsi, les services de l’Etat, la DREAL PACA, ont sollicité Atmo PACA pour améliorer la connaissance sur les particules en suspension dans ces deux vallées et comprendre l’origine des dépassements des valeurs limites. Les objectifs de l'étudeCette étude, débutée mi-novembre 2008 et menée durant une année, vise à :
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Nombre de dépassements journaliers de 50 µg/m3 en particules PM10 à Contes et Peillon. |
Moyens mis en oeuvre
La grande complexité de la phase particulaire, la multitude
des sources et la topographie justifient un protocole d’étude important,
avec 6 sites échantillonnés, 451 filtres
prélevés et un partenariat avec des laboratoires de recherche:
le Laboratoire de Glaciologie et Géophysique de
l’Environnement (LGGE) à
Grenoble et le Laboratoire Chimie Provence Instrumentation
et Réactivité Atmosphérique (LCP-IRA)
à Marseille.
Une grande partie des moyens mobiles d’Atmo PACA a été mobilisée
pendant près d’un an pour cette étude.
Contribution des sources de particules dans les vallées
Quels composés analyser ? Pour quelles sources ?
Connaître la quantité de particules dans l’air et décrypter la composition chimique de l’aérosol
L’étude la composition chimique des particules a été réalisée
sur 4 sites en parallèle, par prélèvement sur des filtres
spécifiques qui sont ensuite analysés par les laboratoires de recherche partenaires
(LGGE et LCP-IRA).
Les normes concernant les particules (PM10) sont basées sur leur concentration
en masse dans l’air ambiant, exprimée en µg/m3.
Au total, 451 prélèvements
ont été réalisé sur une période de
12h, répartis par site et par saison (été – hiver).
Parmi ces filtres, 151 ont été sélectionnés
(dépassement, niveau moyen, journée atypique, …)
à partir des données issues des stations fixes des 2 vallées.
Enfin, les grandes familles de composés (ci-dessous) ont été
analysées sur ces filtres.
Suite au post-traitement de ces résultats, 37
filtres ont été sélectionnés pour une analyse
complémentaire des traceurs (74 éléments chimiques)
des différentes combustions présentes dans
les vallées.
Les analyses portent sur :
La matière organique, (composés contenant
du carbone).
Les phases étudiées comprennent le Carbone Elémentaire
(suies émises sous la forme de graphite par les sources de combustion) et le
Carbone Organique (composés organiques fonctionnalisés,
complexes issus d’une grande variabilité de sources – photochimie, nucléation,
combustion, …).
Parmi cette dernière phase une quantité importante de traceur des différents
types de combustion a été analysée :
le lévoglucosan,
traceur de la combustion de biomasse (écobuage notamment),
les hopanes
(10) et stéranes sont des traceurs des émissions véhiculaires,
les alcanes
(19), les Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP – 16),
le mannosan, le galactosan, …
La fraction inorganique, (composés sans carbone).
Elle est composée essentiellement des ions sulfates (SO42-),
nitrate (NO3-), ammonium (NH4+),
calcium (Ca2+), … sous diverses formes chimiques.
Cette fraction comprend aussi des traceurs, tel que les métaux lourds, certains
sels et une part crustale, dite aussi minérale :
Les métaux
lourds, (23), tels que arsenic (As), cadmium
(Cd), nickel (Ni), plomb (Pb) qui ont des
seuils réglementaires et d’autres métaux tels que le vanadium (V), sont des
traceurs de différents type de combustion (fuel lourd, trafic routier, …)
Le silicium
(Si) et l’aluminium (Al) sont des composants de la croûte terrestre
le sodium
(Na)et le chlore (Cl)sont des indicateurs d’une source marine,
…
Un outil issu des derniers résultats de recherche dans le domaine des particules
Les contributions des sources primaires en PM10 ont été calculées
à l’aide de deux approches : l’une permettant d’accéder à la fraction crustale
(analyses réalisées par le LGGE) et l’autre, approche Chemical
Mass Balance (CMB), destinée à quantifier les autres principales sources primaires
(analyses réalisées par le LCP-IRA).
L’approche CMB est basée sur une déconvolution
des empreintes chimiques établies pour une série de marqueurs de sources
organiques et métalliques.
Les sources primaires dont les empreintes chimiques
sont bien identifiées et peuvent être déconvoluées avec un bon niveau
de confiance (± 20 % sur la concentration calculée) sont :
- la combustion de biomasse (chauffage résidentiel et combustion de déchets
verts),
- les émissions véhiculaires,
- les débris d’origine végétale
- la combustion de gaz naturel.
Une des limites est la connaissance
préalable des empreintes chimiques des sources.
Ne disposant pas d’empreintes chimiques précises pour les industries
présentes dans les vallées, la contribution spécifique
de ces sources n’a pas pu être nettement mise
en évidence.
Seule la combustion de fuel lourd, au cours de la campagne hivernale, a pu être
clairement identifiée et quantifiée sur les sites de Contes et Peillon.
L’étude des contributions et des concentrations en particules met en évidence des phénomènes complexes et variables en fonction des saisons, des conditions météorologiques et des activités locales épisodiques, récurrentes et permanentes.
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Période estivale |
Période hivernale |
| Sources Permanentes |
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| Sources Ponctuelles |
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| Facteur Aggravant |
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* activités cimenteries : carrière, roulage des véhicules, stockage et transport des matières. |
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1 : en hiver les sites rural et trafic n’étaient pas équipés d’un laboratoire mobile en parallèle des prélèvements. |
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Les principales conclusions
Sources d’émissions récurrentes ou permanentes
Le trafic
routier représente de 11 à 19 % de la masse des particules. Cette source
est plus importante pendant les jours ouvrés.
Les activités
de la cimenterie hors four (carrière, roulage des véhicules, stockage
et transport des matières), contribuent l’été à augmenter la
part des sources crustales à Peillon et à Contes.
Elle pourrait être estimée de l’ordre de 20 %. En effet, l’ensemble
de ces sources crustales atteint près de 50 % de la masse des
particules durant l’été, alors que le site rural à l’Escarène, plus à l’écart,
mesure une contribution de 29 %.
Le chauffage
au bois représente en hiver 18% de la masse des particules
et seulement des traces sont relevées en été.
La combustion
du four des cimenteries est quasiment permanente, toutefois du fait de
l’absence d’empreintes chimiques précises, la contribution n’a pas pu être mise
en évidence.
En dépit d’une analyse fine des composés mesurés, avec et sans fonctionnement
des fours, le post traitement des mesures n’a pas permis
d’identifier clairement cette combustion. En raison des hauteurs de cheminées,
des vitesses et des températures de rejets favorisant la dispersion, cette source
ne semble pas contribuer majoritairement aux
niveaux de particules dans les vallées.
Sources épisodiques de particules identifiées comme facteur aggravant
La combustion
de fuel lourd a pu atteindre jusqu’à 18 % de
la masse des particules. La présence de combustion de fuel lourd, est
identifiée une fois dans chacune des vallées. Elle peut être
associée à l’activité des cimenteries.
Les
brûlages de déchets verts peuvent représenter jusqu’à
45 % de la masse des particules. Cette source de particules a été
identifiée l’hiver sur les 4 sites de prélèvement.
A ces sources d’émissions s’ajoute l’
influence des conditions météorologiques défavorables
dans les vallées. Le régime de brises thermiques associé
aux inversions thermiques importantes en toutes saisons favorise l’accumulation
des polluants.
Ce phénomène est d’autant plus présent l’hiver,
période où les émissions de combustion sont également
plus nombreuses.
Respect de la réglementation
Les particules en suspension PM10
sur les stations permanentes
En 2009,
la valeur limite annuelle de 40 µg/m3
est respectée à Contes et à Peillon avec respectivement
38 µg/m3 et 32 µg/m3 en moyenne annuelle.
La valeur limite journalière de 50 µg/m3
a été dépassée 53 jours à Contes et 24 jours
à Peillon. Avec une tolérance de 35 dépassements, le site
de Contes ne respecte pas donc cette valeur
réglementaire.
En 2010, toutes
les valeurs réglementaires sont respectées
dans les deux stations fixes.
Toutefois, les tendances s’inversent entre les deux vallées : une amélioration
est mesurée à Contes, passant de 53 à 11 jours
de dépassement, tandis qu'une dégradation est
observée à Peillon avec 32 jours de dépassements au lieu de 24.
sur les sites temporaires
A Contes,
les teneurs relevées dans le quartier du Pilon,
au nord du site de la cimenterie, sont comparables
à ceux de la station fixe. La pollution s’étend au nord de cette vallée.
A Peillon,
sur le site trafic de Borghéas et sur celui de
la salle polyvalente de Peillon, le
risque de dépassement des valeurs réglementaires est possible,
mais atténué par rapport à la station fixe de Peillon située plus en amont.
A l’Escarène,
des concentrations plus faibles que dans les vallées sont observées,
le risque de dépassement des valeurs réglementaires
est faible.
Les autres polluants
Le dioxyde d'azote
Les niveaux observés sur les six sites de mesures respectent la valeur limite réglementaire annuelle (40 µg/m3). Une décroissance rapide des concentrations moyennes annuelles est constatée à proximité des deux stations de Peillon et Contes, avec respectivement 35 µg/m3 sur la RD15 et 25 µg/m3 sur le site de Contes, 31 µg/m3 sur la RD21 et 22 µg/m3 sur le site de Peillon.
Le benzo(a)pyrène et les métaux lourds
| Le nombre
de prélèvements en B(a)P et métaux lourds n’est pas
suffisant pour être représentatif de l’année et réaliser
une comparaison avec les valeurs cibles européennes. |
Les niveaux en B(a)P à Contes
et à Peillon sont plus élevés que ceux mesurés sur les grandes agglomérations
de PACA l’hiver et l’été. Un risque de dépassement de
la valeur cible annuelle (1 ng/m3/an) existe
dans les deux vallées.
Pour les métaux lourds réglementés (As, Ni, Cd, Pb),
les concentrations relevées sur les deux sites devraient
respecter les valeurs cibles annuelles européennes.
Synthèse et étude complète
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