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Sources des Particules à Fos-sur-Mer : Caractérisation des Profils d'émissions

Contexte Scientifique

Depuis une dizaine d'années, la communauté scientifique française a porté des efforts importants sur la détermination des sources d'aérosols prélevés en site récepteur (zones d'habitation, naturelle, rurale qui reçoit les particules de sources supposées extérieures) et leurs contributions respectives. Les travaux ont porté notamment sur les techniques d'analyses chimiques, la méthodologie à employer, et la caractérisation de sources, en impliquant plusieurs laboratoires de recherche et AASQA, en particulier LCE (Univ. Marseille), LGGE (Univ. Grenoble), LCME (Univ. Chambéry), IRCELYON (Univ. Lyon), LAMP (Univ. Clermont-Ferrand), INERIS, ASCOPARG (AASQA Grenoble), ATMOPACA (AAQSA Marseille). Parmi les différentes méthodologies employées, l'approche CMB (modèle basé sur la loi de conservation de la matière - Chemical Mass Balance) a été, dans un premier temps, retenue pour ses différents avantages. Elle est par ailleurs développée depuis les années 1990 aux États-Unis et est devenue la méthode de référence de l'US-EPA (Agence de Protection de l'Environnement des USA). Des marqueurs chimiques sont utilisés pour établir des signatures spécifiques des sources de particules considérées. Une décomposition du signal mesuré en site récepteur permet ensuite d'établir les contributions relatives de chacune de ces sources à l'aérosol prélevé.
La méthode CMB nécessite donc de connaître au préalable les signatures chimiques des sources considérées (choix des marqueurs chimiques), et repose sur le principe que cette signature demeure inchangée quelque soit la distance entre site récepteur et source d'émission. Les études des laboratoires de recherche ont d'abord porté sur les sources suivantes,

  • Émissions véhiculaires, menée notamment par le LCE à Marseille dans le tunnel du Prado-Carénage pour établir une signature chimique spécifique du parc automobile français. Les profils déterminés au cours de ces travaux sont utilisés aujourd'hui dans l'ensemble des études de sources menées en France par la méthode CMB.
  • Combustion de biomasse, comme les systèmes de chauffages individuels au bois et la combustion de déchets verts (LGGE, LCME, INERIS) et les incendies de forêts (LCE et Laboratoire d'Aérologie à Toulouse-Lannemezan).
carte Le programme ESTAMPE de l'Institut Écocitoyen vise à caractériser les signatures des sources des particules impactant la qualité de l'air à Fos-sur-Mer, et notamment les émissions industrielles qui n'ont fait l'objet que de peu d'études jusqu'à présent. Il s'inscrit donc dans la droite ligne des travaux de recherche menés en France pour déterminer les contributions relatives des émissions à l'aérosol prélevé en site récepteur. La caractérisation chimique des empreintes de ces émissions est en effet rendue particulièrement délicate par la variété des nombreux processus industriels conduisant à des émissions de particules. Les marqueurs chimiques utilisés sont en général les seuls éléments métalliques (Pb, V, Ni...) et la méthodologie employée implique une approche statistique dont la principale limitation est de n'utiliser aucune donnée relative aux signatures chimiques des sources. Ces études ont toutefois montré que les sources industrielles peuvent représenter jusqu'à 40 % des PM10 en champ proche à Dunkerque ou encore jusqu'à 30 % du nombre de particules PM1 en centre-ville de Marseille. Les travaux réalisés à Marseille (coordonnés par le LCE) ont également mis en évidence la nature ultrafine de ces particules d'origine industrielle (diamètre < 50 nm), ce qui semble être confirmé à Fos-sur-Mer par les interprétations en cours de l'étude menée en juin 2011 par l'Institut Écocitoyen, le CEREGE et le LCE au moyen de la plate-forme MASSALYA et de divers outils de prélèvement et de caractérisation. Comme elles sont très fines, ces particules d'origine industrielle contribuent de manière marginale à la masse totale des particules, elles sont d'autant plus difficiles à appréhender, et leur nombre doit être très élevé pour représenter une part significative des PM10.