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

Réalisation scientifique et technique

Prélèvements simultanés en amont et en aval des sites industriels par l'Institut Écocitoyen
L’objectif des prélèvements en amont (au vent) et en aval (sous le vent) des industries est de collecter un aérosol spécifique à leurs activités afin de déterminer les profils d’émissions associés. La représentativité et la spécificité des profils des différentes sources industrielles sont directement liées à la stratégie des prélèvements. Le protocole d'échantillonnage mis en place doit répondre à deux objectifs essentiels :
  • Prendre en compte l’ensemble des émissions (canalisées et diffuses) correspondant à chaque site industriel.
  • Utiliser pour la caractérisation des sources, des aérosols en équilibre avec l'atmosphère du point de vue thermique et des pressions partielles.
carte Ces deux objectifs seront atteints en plaçant simultanément les collecteurs à quelques centaines de mètres en amont et en aval du site industriel étudié. Ainsi, les émissions canalisées et diffuses auront le temps de se mélanger avant d'être prélevées et l'échantillon sera représentatifs de l'émission moyenne du site. Par ailleurs, il a été montré que l'aérosol pouvait évoluer très rapidement pendant les premières minutes de son séjour dans l'atmosphère notamment en raison des forts différentiels de température et de concentration partielle entre l'intérieur des cheminées et l'atmosphère réel. En réalisant les prélèvements à quelques centaines de mètres du point d'émission, on laissera aux aérosols le temps nécessaire à leurs mises en équilibre avec les conditions atmosphériques.

L'éloignement du point de prélèvement pose toutefois des difficultés au niveau de la représentativité des échantillons collectés puisque les aérosols émis par une activité industrielle peut être perturbée par les émissions des activités voisines (autre type d'industrie, trafic routier, combustion de biomasse…). Pour limiter ce risque plusieurs précautions seront prises :

  • Les pompes des préleveurs seront asservis aux conditions de vent (direction et vitesse) afin que les prélèvements n'aient lieu que lorsque la direction du vent sera parfaitement dans l'axe de l'installation industrielle. Un anémomètre-girouette sonique 2D (Vaisala WMT52) sera utilisé pour cet asservissement.
  • Les durées de prélèvement seront réduites (4 heures) afin de prévenir les changements de direction des vents (et donc les risques d'interruption des prélèvements) au cours d'un même échantillonnage. Cette faible durée de prélèvement sera rendue possible par les fortes concentrations d'aérosol induites par la proximité de la source et par les hauts débits d'échantillonnage (30 m3/h) du préleveur (DA-80 Digitel équipé d'une tête PM2.5).
  • Les mesures réalisées en amont seront soustraites aux concentrations déterminées en aval permettant de s'affranchir de l'influence du fond régional ou d'autres sources située à proximité.
La stratégie de prélèvement repose également sur le fait que ce dispositif de prélèvement sera installé dans une station mobile pouvant être placée de manière optimale à plusieurs centaines de mètres sous le vent des installations (la seule contrainte étant l’accès à l’électricité). Cette station mobile est une remorque adaptée qui sera entièrement dédiée à cette tâche pendant au moins deux ans, permettant au dispositif de prélèvement de stationner sur un même site le temps que les conditions météorologiques aient permis de collecter l’ensemble des échantillons requis pour déterminer le profil de la source considérée.

Choix des filtres pour les profils de sources
L'études des données collectées par le compteur de particules ainsi que les mesures SO2 serviront à sélectionner les filtres les plus pertinents à analyser. Ce travail analytique, réalisé au LCE et dans ses laboratoires partenaires pour ce type d'étude, concernera une très large gamme de composés organiques et inorganiques afin d'obtenir des profils de sources détaillés et représentatifs l’industrie considéré. Cette tâche nécessitera la mise en œuvre de divers systèmes analytiques (chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse, chromatographie ionique, torche à plasma couplée à la spectrométrie de masse…).

Étude chimique de l'aérosol en site récepteur et modélisation
Des prélèvements d’aérosol (PM2.5) en site récepteur seront réalisés en des sites urbains situés en champ proche des industries, notamment à Fos-Carabins et Port-Saint-Louis en ce qui concerne la zone de Ouest-Provence. Des prélèvements de 24 h seront réalisés quotidiennement pendant 1 an sur chacun des sites.
Dans ces échantillons, toutes les espèces chimiques, organiques et inorganiques, étudiées dans les profils de source seront analysées. Parmi les nombreux échantillons collectés (365 par site), ceux correspondant à des dépassements de seuil (PM2.5 prioritairement et SO2) et quelques échantillons de références (sans dépassement de seuil) seront analysés. Une étude des données d'AIRPACA montre qu'il y a en moyenne 35 jours/an de dépassement des seuils (PM2.5 > 25 μg/m3) sur chacun des sites. 40 échantillons (35 de dépassement et 5 de références) seront donc analysés sur chacun des sites.
Les profils de source obtenus seront utilisés pour quantifier les contributions des sources à chacun des échantillons sélectionnés en site récepteur. Les résultats de cette modélisation permettront de quantifier les contributions des différents émetteurs pendant les périodes de dépassement des seuils et en période de référence. Les contributions calculées seront confrontées afin d'identifier d'éventuels désaccords entre les résultats des différents modèles.