https://www.peren-revues.fr/pollutionatmospherique/1206 Publications de Auteurs Jean-Luc Besombes fr 0 https://www.peren-revues.fr/pollutionatmospherique/7464 Cette synthèse dresse une analyse non exhaustive des dépassements du seuil réglementaire journalier de 50 µg/m3 pour les PM10 mesurés au niveau national par les Associations Agréées de Surveillance de la Qualité de l’Air (AASQA) au cours des quatre dernières années. Près des trois quarts de ces dépassements étant observés entre fin novembre et début avril, nous nous intéressons plus particulièrement ici à ces épisodes hivernaux (au sens large). La mise en œuvre de techniques analytiques permettant une prise en compte correcte des espèces semi-volatiles dans la composition des PM10 a coïncidé en mars-avril 2007 à la survenue de nombreux dépassements de seuil journalier s’accompagnant d’importants niveaux de nitrate d’ammonium (composé semi-volatil). Ce type d’épisode est régulièrement observé à cette période. Il s’explique notamment par la conjonction de conditions atmosphériques stables et propices à la condensation en phase particulaire des espèces labiles, et de la reprise des épandages agricoles, constituant une source majeure, au moins ponctuellement, de précurseurs gazeux azotés du nitrate d’ammonium. Ce type d’épisode, mettant également en cause les émissions anthropiques de combustion (dont les transports), est typiquement précédé entre novembre et février de fréquents dépassements pour lesquels le rôle des combustions de biomasse (incluant notamment le chauffage au bois individuel) peut être important. La période hivernale est également marquée par l’occurrence de phénomènes de transport longue distance se caractérisant par une augmentation des contributions du sulfate d’ammonium. Les sites de proximité automobile étant généralement les premiers concernés par les dépassements du seuil journalier en raison du surplus de concentrations provenant des émissions à l’échappement et des phénomènes de remise en suspension, le transport routier est également considéré comme un levier incontournable pour le respect des valeurs limites. Enfin, il est souligné que l’occurrence des différents types d’épisodes de dépassements dépend fortement des conditions météorologiques, de sorte qu’on observe une forte variabilité interannuelle du nombre de dépassements hivernaux : 2009 et 2011 (et 2012) étant significativement plus impactées que 2008 et 2010. Une bonne prévision de ces épisodes passe encore par l’affinage des cadastres d’émission et une meilleure compréhension du devenir dans l’atmosphère des émissions primaires (gazeuses et particulaires). This paper aims at gaining an insight into the PM10 daily threshold (50 µg/m3) exceedances measured by French regional air quality monitoring networks for the last four years. As almost three quarter of these exceedances happens to occur between November and April, we focus here on such winter (broadly speaking) pollution episodes. The deployment of monitoring devices allowing for a proper account of semi-volatile material within PM10 was achieved concomitantly to the development particulate pollution episodes largely influenced by ammonium nitrate (which is semi-volatile) in March-April 2007. Since then, such pollution events are frequently observed at this period of the year, notably due to stable meteorological conditions favoring the condensation of semi-volatile material into the particulate phase along with the resumption of manure spreading, which constitutes a major source of ammonium nitrate gaseous precursors (at least at some points of the year). Such pollution events, which are also related to combustion emissions (among which mobile sources) are typically preceded, from November to February, by frequent daily threshold exceedances with potentially significant influences of biomass burning (E.G. residential wood burning). The winter period is also impacted by long range transport episodes, corresponding notably to increases of ammonium sulfate relative abundances within PM10. Moreover, as traffic sites are generally the first ones showing PM10 exceedances due the increment of direct emissions and resuspension processes, mobile sources are also considered as a major target for action plans. Finally, it is underlined that the occurrence of daily threshold exceedances shows well-marked inter-annual variations, with 2009 and 2011 (and 2012, but not shown here) being significantly more polluted than 2008 and 2010. The on-going development of efficient forecasting systems still suffer lacks of detailed emission inventories and strong knowledge on the physical and chemical transformation processes of particles and their gaseous precursors within the boundary layer. jeu., 16 mai 2024 15:32:20 +0200 jeu., 13 juin 2024 15:26:19 +0200 https://www.peren-revues.fr/pollutionatmospherique/7464 https://www.peren-revues.fr/pollutionatmospherique/7442 jeu., 16 mai 2024 11:54:00 +0200 jeu., 13 juin 2024 14:56:00 +0200 https://www.peren-revues.fr/pollutionatmospherique/7442 https://www.peren-revues.fr/pollutionatmospherique/5952 La vallée de l’Arve (Haute-Savoie), et plus généralement les vallées alpines, sont régulièrement soumises à des phénomènes de pollution atmosphérique, caractérisés entre autres par des dépassements fréquents du seuil de 50 μg.m-3 en concentration journalière des PM10 (45 jours en 2012, 58 en 2013 et 46 en 2014). Cette situation a conduit à l’établissement d’un Plan de Protection de l’Atmosphère (PPA) sur une grande partie de la vallée de l’Arve. Dans ce contexte, une opération pilote (Fonds Air Bois), visant à réduire significativement les émissions de particules fines liées à l’utilisation du chauffage au bois, doit contribuer à terme à une amélioration de la qualité de l’air sur ce périmètre. Le programme de recherche DECOMBIO (DÉconvolution de la contribution de COMbustion de la BIOmasse aux PM10, financé par le programme Primequal) a été mis en place afin de proposer et valider des outils d’évaluation de cette opération. Depuis novembre 2013, trois sites représentatifs de l’ensemble de la vallée de l’Arve (Marnaz, Passy et Chamonix) ont ainsi été instrumentés afin d’étudier la composition chimique des particules et de réaliser un suivi sur toute la période du Fonds Air Bois de l’évolution des concentrations en carbone suie (Black Carbon, BC), permettant ainsi d’évaluer la part « biomasse » des émissions. Au cours de la première année du projet, des prélèvements sur filtres ont permis une spéciation chimique détaillée des PM10. La quantification de nombreux marqueurs de différentes sources permet de faire ressortir des processus régionaux, ou au contraire très locaux, impactant la qualité de l’air de la vallée, et de quantifier les contributions d’une dizaine de sources d’émission. Les mesures continues du BC par Aethalomètre (AE33) sur les trois sites permettent une déconvolution directe de deux sources de BC (fuel fossile noté BCff et combustion biomasse noté BCwb). Ce suivi a mis en évidence la contribution très importante de la combustion de la biomasse, pouvant atteindre presque 50 % du BC, notamment à Passy. La confrontation des deux types de mesures de traceurs de la combustion de biomasse (recherche de traceurs moléculaires sur filtre et mesure continue du BCwb par AE33) est discutée afin de valider l’utilisation des Aethalomètres en vallées alpines et de déterminer les facteurs de conversion les plus appropriés pour déduire la part de PM10 issue de la combustion de biomasse (PM10wb) à partir des mesures de BCwb. À terme, la méthodologie utilisée permettra la détermination en continu de la fraction de la contribution PM10wb, et de suivre sur le long terme l’impact des mesures de changement de dispositifs de chauffage au bois par le Fonds Air Bois. The Arve valley (Haute-Savoie), and more generally Alpine valleys are regularly subjected to atmospheric pollution with common exceedances of the European regulated limit value of 50 g.m-3 for daily PM10 concentrations (45 days in 2012, 58 in 2013 and 46 in 2014). This situation led to the establishment of an Atmospheric Protection Plan (APP) over a large part of the Arve valley. In this context, one major initiative (Fonds Air Bois) was to reduce the emissions of particles from the use of wood as energy source by facilitating the replacement of old biomass burning stoves with new ones, and should, in the end, contribute to improved air quality in this area. The research program DECOMBIO (“DÉconvolution de la contribution de la COMbustion de la BIOmasse aux PM10 dans la vallée de l’Arve) has been set up to propose and validate tools for the assessment of this action. Since November 2013, three sites representing the diversity of the valley (Marnaz, Passy and Chamonix) were instrumented to study chemical composition of particles and their light absorption properties through multi-wavelength measurements of black carbon (BC) throughout the application of the Fonds Air Bois, enabling the estimation of the “biomass” fraction of emissions. During the first year of the project, a vast chemical characterization of PM10 filter samples was conducted. Measurements of several chemical markers can enable the determination of regional or very local processes which affect the air quality of the valley, and can quantify contributions of around ten emission sources. Continuous measurements of aerosol particles’ light absorption properties with Aethalometers determined BC concentrations at the three investigated sites and enabled its direct apportionment of fossil fuel (BCff)and biomass burning (BCwb) sources. The monitoring highlighted the very high contribution of biomass burning to total BC especially in Passy, where it reached almost 50 % or more. In this paper the comparison of the two types of biomass burning tracers (research of molecular markers on the filter samples and continuous measurement of BCwb with AE33) is discussed in order to validate the use of Aethalometers in Alpine valleys, and the determination of the most appropriate conversion factors enabling to switch from BCwb measurements to biomass burning fraction of PM10 (PM10wb) is proposed. In the end, the methodology used will enable an optimized continuous determination of the PM10wb fraction, and a long-term monitoring of the impact of the change of old biomass burning appliances conducted by the Fonds Air Bois. jeu., 27 oct. 2016 14:57:21 +0200 jeu., 09 févr. 2017 16:50:23 +0100 https://www.peren-revues.fr/pollutionatmospherique/5952 https://www.peren-revues.fr/pollutionatmospherique/4696 La région Rhône-Alpes, et plus particulièrement les vallées alpines de l’Arve et de la Tarentaise, constitue l’une des zones géographiques en France particulièrement concernées par les dépassements de valeurs autorisées en PM10. Au cours des années 2007-2010, les nombres de jours de dépassement sur le site de mesure de la vallée de l’Arve à Passy (Air Rhone-Alpes) sont fréquemment au-dessus de la limite réglementaire autorisée fixée à 37 jours par an. Selon les cadastres des émissions de HAP, ces sites sont fortement impactés par 3 principaux secteurs d’activités : le chauffage au bois, le trafic routier et l’industrie. Ces dernières années, des travaux menés au LCME et au LGGE sur l’utilisation de modèles récepteurs de déconvolution des sources d’émission de PM basés notamment sur des profils chimiques (Chemical Mass Balance) ont mis en évidence la particularité des sites de montagne vis-à-vis de la dynamique des sources d’émissions de polluants atmosphériques (Piot, 2011). Ces modèles sont basés sur l’utilisation de traceurs spécifiques et la comparaison de profils chimiques d’émission. Cependant, les approches qualitatives (études ratio-ratio de composés de la famille des HAP) mises en place lors de ces études ont montré un profil chimique similaire entre les émissions de la combustion du bois et les émissions issues d’un certain type d’activité industrielle. La forte similitude entre ces sources peut donc introduire un biais dans les résultats de ces modèles, d’où la nécessité d’identifier de nouveaux traceurs spécifiques de sources d’émissions. De janvier à mars 2013, deux campagnes de mesure simultanées ont été réalisées dans la vallée de l’Arve et de la Tarentaise. La spéciation organique réalisée sur ces échantillons journaliers a mis en évidence la présence de composés aromatiques soufrés (PASHs) dans l’atmosphère de ces vallées. Dans la littérature, ces composés sont couramment utilisés comme traceurs des émissions véhiculaires directes. Cependant, l’exploration d’échantillons collectés en bordure de voie rapide ne rapporte pas la présence de ces composés dans les émissions véhiculaires en accord avec l’évolution des normes européennes sur les taux de soufre dans les essences (EU Directive 2003/17/EC). Leur détection dans l’atmosphère des vallées alpines possédant un important bassin industriel axé sur la transformation du carbone montrerait leur aptitude à tracer ce type d’activité industrielle. Leur introduction comme molécules traceurs à l’intérieur d’un modèle récepteur comme le CMB et la confrontation avec un modèle original de régression non linéaire multivariée (NLRM) pour déconvoluer les sources de HAP et de PM sont discutées afin de valider leur origine et d’améliorer la connaissance des différentes sources émettrices de HAP et de PM dans ces sites de fond de vallée. The Rhône-Alpes region and more exactly the Alpine valleys of Arve and Tarentaise, are the places of strong air pollution. During winter, this air pollution is associated to high levels of atmospheric particles (PM10) and of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) concentrations. The number of exceedance days between 2007 and 2010 is frequently above the limit value which is fixed to 37 days by year. According to the French emissions inventories, the biomass burning, traffic and industry are the three main emissions sources of pollutant in these sites. Recent studies using receptor models like Chemical Mass Balance (CMB) highlighted some important features for understanding the atmospheric pollution phenomena in alpine valleys (Piot, 2011). These models are based on the comparison of chemical fingerprints and/or the specific ratios of molecular markers. Some qualitative methodologies have shown that the chemical source profiles were very similar between biomass combustion and a type of industrial emissions on these sites. This may have introduced a bias to the results of discrimination. For this, we need to find new specific tracers of industrial source to minimize these problems. Two intensive field campaigns were conducted during winter 2013 from January to March, on two rural exposed sites in Arve valley near Passy and in Tarentaise valley near La Léchère. Daily samples were analyzed. They were focused on organic matter speciation and they have shown the presence of Sulfur-containing polycylic aromatic compounds (PASH) in ambient air of these valleys. In literature, these compounds are commonly used like markers of vehicular emissions even if the main emission source of these compounds could be changing with the introduction of sulfur-free fuel in Europe (EU Directive 2003/17/EC). The detection of PASH in two alpine valleys having an important industrial area focused on carbon transformation could highlight their capacity to trace this type of industrial activity. The interest of PASH compounds as tracers was discussed, focusing on their application in several receptor models such as Chemical Mass Balance (CMB) and Non Linear Multivariate Regression model (NLRM) for source apportionment of PM and PAH. ven., 06 févr. 2015 14:00:43 +0100 mar., 23 mai 2017 15:08:06 +0200 https://www.peren-revues.fr/pollutionatmospherique/4696 https://www.peren-revues.fr/pollutionatmospherique/4384 L'objectif de cette étude est de tester une méthodologie permettant de déterminer les contributions respectives aux teneurs atmosphériques en PM10 des émissions véhiculaires à l'échappement et hors échappement (abrasion des freins, des pneus et de la route, remise en suspension des poussières de la chaussée…) dans un milieu urbain. La stratégie adoptée est d’appliquer une méthode de déconvolution des sources par un modèle statistique d'analyses multivariées (PMF, Positive Matrix Factorization) sur un jeu de données chimiques obtenues avec des filtres collectés sur des durées réduites (4h) et comprenant des traceurs spécifiques. Les prélèvements ont été réalisés simultanément sur un site de fond urbain (Grenoble-Les Frênes, France) et sur un site de proximité automobile (Grenoble-Échirolles, France). La discrimination des sources et la quantification de leur contribution par PMF sont ensuite obtenues sur la base de données établie. Les résultats montrent que les émissions véhiculaires à l'échappement et hors échappement contribuent en moyenne à 34 % des PM10 et jusqu’à 57 % durant les heures de pointe, contre seulement 14 % durant les heures creuses. Sur la période de mesure, les émissions hors échappement sont en moyenne équivalentes aux émissions à l’échappement pour le site d’étude de proximité trafic. The goal of this work is the development of a methodology allowing the assessment of road traffic exhaust and non-exhaust contributions (resuspension of road dusts, from brakes, tyres and road-surface-wear, from the corrosion of vehicle components…) to PM10 in an urban site. The approach used source apportionment modelling by PMF (Positive Matrix Factorization) with a chemical data set including chemical tracers. These data are obtained thanks to filter samples collected during short-time periods (4h temporal resolution). This study also includes the simultaneous sampling of chemical species on an urban background site (Grenoble-Les Frênes, France) and on a roadside site (Grenoble-Echirolles, France). This combination leads to accurate determination of traffic indicators sources. Finally, the source apportionment using PMF applied to this database gives possible contribution of sources to PM10. Results show that the road traffic source contribution to PM10 (exhaust + non-exhaust sources) was on average 34% and ranged from about 57% during the rush hours to 14% during less busy periods. Non-exhaust contribution is on average equivalent to the exhaust one. jeu., 17 avril 2014 14:32:23 +0200 mar., 23 mai 2017 11:05:11 +0200 https://www.peren-revues.fr/pollutionatmospherique/4384 https://www.peren-revues.fr/pollutionatmospherique/1194 De nos jours, lʼutilisation du bois en tant que combustible est relativement répandue en France et dans le monde entier. Lʼaugmentation du prix du pétrole et des autres sources dʼénergie épuisables va certainement engendrer dans les années à venir une contribution accrue du chauffage domestique au bois. Lʼutilisation de cette source d’énergie renouvelable pose cependant de nombreux problèmes sur la santé humaine. En effet, la fumée émise lors de la combustion du bois contient un certain nombre de composés polluants, tels que les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), le benzène, les fines particules (PM10, PM2.5)… Les émissions de la combustion du bois ont donc un impact sur la qualité de lʼair. Cet impact peut être évalué par lʼétude de traceurs organiques spécifiques de la combustion du bois identifiables au sein de la composante organique des aérosols. Ces traceurs sont des produits provenant de la combustion de la cellulose et de lʼhémicellulose tels que le lévoglucosan, mannosan, galactosan et des composés issus de la thermodégradation de la lignine tels que les méthoxyphénols. Cette méthode a été appliquée à une étude commanditée à lʼINERIS par le ministère de lʼÉcologie, de lʼÉnergie, du Développement Durable et de lʼAménagement du Territoire (MEEDDAT), en partenariat avec des Associations agréées de la surveillance de la qualité de lʼair (AASQA). Lʼobjectif était de caractériser lʼinfluence de la combustion du bois sur la composante organique de lʼaérosol atmosphérique en site urbain. Des prélèvements dʼaérosols ont été effectués sur une période allant de novembre 2006 à avril 2007, dans quatre grandes villes de France : Grenoble, Lille, Strasbourg, et Gennevilliers. Lʼanalyse par chromatographie gazeuse couplée à un spectromètre de masse (GC/MS) des traceurs organiques les plus stables, lévoglucosan, mannosan et galactosan, confirme lʼinfluence de cette source sur la qualité de lʼair des quatre villes. Sur la période dʼétude, la concentration moyenne en lévoglucosan varie de 272 ng.m–3 pour la ville de Gennevilliers à 1 148 ng.m–3 pour la ville de Grenoble. La confrontation des résultats de ces traceurs avec les données usuelles de caractérisation de lʼaérosol, telles que le carbone organique (OC) et le carbone élémentaire (EC), montre une participation du chauffage au bois plus importante dans les villes de Grenoble et de Strasbourg. Les résultats dʼanalyse du lévoglucosan obtenus sur la ville de Gennevilliers indiquent une très bonne corrélation avec les HAP particulaires et les PM10. Ces résultats prouvent que la combustion du bois joue un rôle important sur la composition de la matière organique de lʼaérosol atmosphérique et sur la pollution particulaire en milieu urbain. En revanche, les méthoxyphénols ont été peu détectés sur les divers échantillons analysés. Nowadays, promoted as a renewable energy, biomass burning becomes more and more widespread all over the world. In urban and rural areas biomass, mainly wood, is burned for heating, cooking, and waste disposal purposes. This biofuel seems to be an alternative to the rarefaction of the fossil fuel and, moreover it decreases the emission of carbon dioxide causing global warming. However, wood smoke contains various air pollutants such as fine particulate matter (PM10, PM2.5), polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs), benzene, dioxins… and in consequence has an impact on the air quality. In order to estimate the contribution of wood burning on the atmospheric organic aerosol of urban areas, the French ministry of environment (MEEDDAT), called upon this study during the winter 2006/2007, in the French cities of Grenoble, Lille, Strasbourg and Gennevilliers. For this work, different species have been looked after. The global characterization of the atmospheric aerosols has been made taking in account the PM10, the organic carbon (OC), and the elementary carbon (EC). Measurement of biomass burning tracers (levoglucosan, mannosan, and galactosan) has been undertaken, as well as methoxyphenols, which are more specific wood smoke tracers. The analyses of organic tracers by gas chromatography coupled with a mass spectrometer detector (GC/MS) show average concentrations of levoglucosan in the range of 272 ng.m–3 for Gennevilliers to 1 148 ng.m–3 for Grenoble. Mannosan and galactosan have also been measured in all cities but in lower quantities. The methoxyphenols have been detected only in rare occasions and at the limit of detection of the analytical method. PM10 measurements range from 20.6 μg.m–3 for Gennevilliers to 35.8 μg.m–3 for Grenoble. At the same time, OC values range from 3.61 μg.m–3 to 11.15 μg.m–3. Moreover high correlations have been observed between levoglucosan and OC, respectively 0.80 and 0.86 for Grenoble and Strasbourg. In addition, with respectively 10.98 ng.m–3 and 8.20 ng.m–3, Grenoble and Strasbourg present the highest particulate PAHs average concentrations of the four cities. All these results seem to indicate that Grenoble and Strasbourg are more impacted by the biomass burning than the two other cities. And more particularly in Grenoble where the organic aerosol fraction is very huge, this last phenomenon is typically characteristic of the biomass burning. To conclude, this study shows and confirms the usefulness of levoglucosan as biomass burning tracer and the difficulty to use methoxyphenols as woodsmoke tracers in ambient areas. ven., 03 mai 2013 13:48:34 +0200 lun., 12 oct. 2015 16:26:41 +0200 https://www.peren-revues.fr/pollutionatmospherique/1194