L'institut
L'Institut écocitoyen est une association dont les missions principales sont l'acquisition de connaissances scientifiques autour des questions sanitaires et environnementales, la transmission de ces savoirs et l’organisation d’actions de surveillance et de protection de l’environnement. Pour la première fois, citoyens, élus, industriels et scientifiques collaborent à un projet commun à l'échelle d'un territoire.
Sources des Particules à Fos-sur-Mer : Caractérisation des Profils d'Émissions
Les particules constituent une problématique majeure pour la qualité de l'air à Fos-sur-Mer, et pèsent donc sur la santé de ses habitants. Or une diminution des quantités de particules dans l'atmosphère nécessite de connaître les sources et les processus qui conduisent à ces niveaux de concentration.
L’objectif de l’étude Sources est d’établir les signatures chimiques des principales sources de polluants touchant les communes de Fos et de Port-Saint-Louis du Rhône. D'importants travaux scientifiques sont menés depuis plusieurs années afin d'obtenir ce type de signature pour les sources liées aux transports routiers et à la combustion de biomasse, ce qui a permis de mesurer leur contribution aux niveaux de particules observés. En revanche peu d'études ont été conduites sur les sources industrielles et leur contribution reste difficile à évaluer.
Les travaux menés ici ont tenté d’établir les signatures chimiques des sources industrielles de la ZIP de Fos. Leurs contributions aux particules ont alors pu être déterminées dans des prélèvements réalisés en zone d'habitation. Cette connaissance permet de désigner les principales sources impactant la qualité de l'air et de mieux cibler les éventuelles réponses qui pourraient être apportées pour diminuer les niveaux de concentration en particules autour des zones industrialo-portuaires (ZIP).
Afin d'obtenir des profils qui tiennent compte de l'évolution des particules lors des premiers instants de leurs émissions et se rapprocher de ce qui peut être mesurer à quelques km des industries, les prélèvements doivent être réalisés à plusieurs centaines de mètres des sites industriels étudiés. Une connaissance de la provenance du vent est également indispensable car elle permettra de définir l'origine des particules collectées et donc d'identifier la source.
L’étude Sources a été réalisée en partenariat avec le Laboratoire de Chimie Environnementale d’Aix-Marseille Université et ATMOSUD, association agréée pour la surveillance réglementaire de la qualité de l’air.
Points Clés
- - L’objectif est d’établir les signatures chimiques des principales sources de polluants touchant les communes de Fos et de Port-Saint-Louis du Rhône.
- - La contribution en masse aux particules présentes en milieu récepteur peut s’élever jusqu’à 43 % pour certaines sources pour les périodes printemps.
- - L’étude a porté, pour des raisons techniques, sur des PM2,5, de tailles donc supérieures à la majorité des particules émises par l’industrie.
Résultats
En lien
Dès 2012, L’étude CAMESCOP montrait des épisodes de pollutions atmosphériques très différents selon les conditions météo, notamment en fonction de la direction du vent. Cette problématique spécifique a également été confirmée par l’étude SULTTAN.
Source sidérurgie et terminal minéralier
Pour l’aciérie et le complexe constitué par la cokerie, les hauts-fourneaux et l’agglomération, on note une prépondérance des particules ultrafines et du SO2.
Globalement, la composition chimique y est dominée par sulfates. Les Métaux caractéristiques de ces sources sont le fer, l’aluminium, le zinc, le manganèse et le titane. Les particules sont enfin enrichies en hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) et HAP soufrés.
Pour le terminal minéralier et les laitiers, les particules sont plus grosses. Celles issues de la zone de déchets (laitiers) sont en outre très enrichies en calcium, alors que les particules du terminal minéralier le sont plutôt en carbone (organique et inorganique). En dehors du calcium, les résultats montrent un enrichissement notable en fer, Aluminium, manganèse et titane. L’enrichissement en particules est beaucoup plus élevé que pour les sources précédentes car la remise en suspension génère des particules plus grosses et donc plus lourdes. Cela dit, leur poids fait qu’elles vont probablement moins loin que des particules plus légères.
Source pétrochimie
Ici encore, on note une surreprésentation des particules ultrafines.
Les résultats témoignent d’un fort enrichissement des particules en sulfate et donc de leur caractère acide. Des enrichissements en alcanes légers et hopanes, traceurs des combustibles fossiles ont également été démontrés mais à des concentrations faibles entraînant une diffusion très faibles. Enfin, en termes d’élements traces, les particules sont également enrichies en fer, vanadium, nickel, et Zinc. Le vanadium et le nickel étant des traceurs connus des produits pétroliers.
Focus technique
Prélèvements simultanés en amont et en aval des sites industriels par l'Institut ÉcocitoyenL’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.
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 ont été prises :
- - Les pompes des préleveurs ont été asservies aux conditions de vent (direction et vitesse) afin que les prélèvements n'aient lieu que lorsque la direction du vent est parfaitement dans l'axe de l'installation industrielle. Un anémomètre-girouette sonique 2D (Vaisala WMT52) a été utilisée pour cet asservissement.
- - Les durées de prélèvement ont été 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 a été 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 ont été soustraites aux concentrations déterminées en aval permettant de s'affranchir de l'influence du fond régional ou d'autres sources située à proximité.
Source raffinerie
Des émissions de particules ultrafines largement majoritaires ont été bien observées au SMPS. De fait cette taille d’aérosol a conduit à de très faibles masses recueillies rendant ainsi quasi-impossible en l’état des connaissances la détermination d’une signature spécifique à ce type de source.
Source cimenterie
Des problématiques techniques et de nombreux dysfonctionnements matériels, ont rendu peu probants les quelques données collectées.
Contribution des sources en sites récepteurs
Les résultats montrent :
- - Une contribution des transports entre 5 et 12% !
- - Une contribution de la combustion biomasse jusqu’à 50-63% en masse en automne-hiver.
- - Une contribution de l’industrie de 36 à 43% en printemps-été, notamment pour l’aciérie et complexe cokerie, hauts-fourneaux, agglomération. Enfin, les aérosols secondaires représentent 21 à 25% en printemps-été.
Il est très important de noter que cela porte sur des contributions en masse et pas en nombre de particules, ce qui minimise la représenation des particules ultrafines, majoritaires dans les émissions industrielles .
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