16. Qualité de l’air en Île-de-France et épisodes de pollution récents

Index de la série « Pollution de l’air »

1. La pollution de l’air cause 48 000 morts par an en France (+ présentation des polluants)
2. La pollution aux particules fines
3. Les graves effets des particules sur la santé
4. La pollution de l’air dans le monde
5. La pollution de l’air en Europe I (+ les morts du charbon)
6. La pollution de l’air en Europe II
7. Arrêtons avec les “centrales à charbon allemandes »
8. La pollution de l’air en France
9. Le très polluant chauffage au bois
10. Le choix erroné de la France pour le diesel
11. La pollution de l’air en Île-de-France (hors particules)
12. La pollution aux particules en Île-de-France
13. L’origine des particules en Île-de-France
14. La circulation des particules en Europe
15. Les épisodes de pollution aux particules en Île-de-France
16. Qualité de l’air en Île-de-France et épisodes de pollution récents
17. La pollution dans le métro
18. La pollution de l’air à la maison
19. Synthèse de la série Pollution de l’air
20. Suivi en direct de la pollution

Rappel : ce billet s’intéresse aux pics très médiatiques. Mais le problème réel de la pollution concerne la pollution « normale » quotidienne, que nous avons analysée précédemment.

Alertes en Île-de-France en 2015

Voici la situation des alertes en 2015 :

Et la qualité de l’air en 2015 :

Voici l’évolution récente :

Et voici le bilan 2016 :

avec le très pollué mois de décembre 2016 :

Synthèses d’épisodes remarquables de dépassement récents en Île-de-France

Concluons par l’analyse des derniers très gros épisodes de pollution récents.

Episode de particules du 24 mars au 1^er avril 2013

Pendant une dizaine de jours, un épisode de pollution aux particules a affecté plusieurs régions de la métropole. Il a couvert majoritairement les régions de l’ouest, du bassin parisien, du centre de la France et s’est étendue jusqu’en Rhône-Alpes ainsi qu’en Alsace et dans le Nord. Les concentrations proches du seuil d’information de 50µg/m³ en moyenne journalière en début d’épisode se sont renforcées autour du 30 mars à plus de 80 µg/m³ sur une large partie du bassin parisien.

Cet épisode de pollution s’explique par un effet combiné d’une faible dispersion due aux conditions météorologiques anticycloniques et des émissions locales notamment d’origine agricole qui sont importantes en cette saison et qui se sont ajoutées aux émissions du trafic et des activités industrielles.

Un changement brusque des conditions météorologiques le 2 avril a mis un terme à ces fortes concentrations sur la France.

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Episode de particules de décembre 2013

Un épisode de pollution assez sévère a sévi pendant les deux premières semaines de décembre en France: en cause des concentrations élevées en particules. Ces concentrations élevées en particules sont apparues sous l’effet de conditions météorologiques favorables à l’accumulation des polluants près du sol. De plus, la chute des températures sans atteindre des valeurs extrêmement basses a entraîné d’importantes émissions de particules liées à l’utilisation du bois pour le chauffage résidentiel.

L’épisode est apparu à partir de la fin du mois de novembre fluctuant dans un premier temps au gré des conditions météorologiques pour atteindre dans un second temps un développement d’ampleur nationale entre le 9 et le 13 décembre avec des concentrations très élevées persistantes sur plusieurs régions.

Des conditions météorologiques anticycloniques se sont progressivement installées sur la France à la fin du mois de novembre 2013 et ont persisté pendant deux semaines. Durant cette période, les vents faibles n’ont pas permis de disperser efficacement les polluants émis par les activités humaines. Les polluants se sont donc accumulés à la surface et à proximité des sources d’émission (trafic routier, chauffage domestique, industrie, agriculture, etc…). Les températures ont également chuté durant cette période ce qui a pu entraîner une surconsommation de bois de chauffage conduisant à une augmentation des polluants émis, notamment les particules fines dans la basse troposphère. (Source)

Lors de l’épisode de pollution du mois de décembre 2013, les mesures enregistrées sur le réseau de fond parisien ont permis d’identifier les causes de la pollution particulaire. Si le trafic reste majoritaire, le fort épisode hivernal a contribué à faire monter la part de la combustion de biomasse à 43 % en moyenne de la concentration en carbone suie.

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Épisode de particules de mars 2014

 

Sous l’effet de conditions météorologiques peu dispersives, une pollution en particules s’intensifie sur la France du 7 au 18 mars 2014. Cet épisode s’étend donc sur plus d’une semaine avec un nombre exceptionnel de régions dépassant le seuil d’alerte. En réaction à cet événement, la mise en œuvre d’une mesure de circulation alternée sur l’Île de France est décidée par le ministre de l’écologie, pour le lundi 17 mars. Si ce type d’épisode est assez fréquent à cette époque de l’année, son intensité a été tout à fait exceptionnelle. Elle résulte de la météorologie caractérisée par des inversions thermiques et des vents faibles qui ont concentré les polluants à proximité de la surface et par des émissions importantes, notamment issues épandages agricoles d’engrais azotés qui en réagissant avec d’autres émissions comme celles des oxydes d’azote du trafic routier, industrie et agriculture (émissions par les sols) ont favorisé la formation de particules fines. L’épisode fut également remarquable par son caractère transfrontalier, notamment pendant les premières journées de l’épisode, le Nord de la France s’étant trouvé sous l’emprise d’un flux de Nord-Est.

L’installation d’un flux de secteur nord à nord-est a été également à l’origine de l’arrivée sur la France de masses d’air d’origine continentale chargées en pollution. Un épisode de pollution qui a eu une dimension européenne, l’Allemagne, le Benelux, la Pologne, le Royaume Uni ayant été également concernés par des niveaux importants de pollution particulaire. (Source)

L’épisode de mars 2014 offre lui un profil de nature différente qu’en 2013. Les conditions météorologiques relativement clémentes du mois de mars ont entraîné un recours moindre au chauffage au bois (biomasse). La contribution du trafic représente en moyenne 85 % de la concentration totale en carbone suie. (voir aussi ici)

Une étude a été menée du 7 au 15 mars pour connaître la composition des particules durant ce pic, en situation de fond à distance du trafic (à Saclay). Elles comprenaient :

• 51 % de PM_2,5 nitrate d’ammonium (composé secondaire, formé dans l’atmosphère à partir d’ammoniac et d’oxyde d’azote, sous l’action de la photochimie. L’ammoniac est principalement émis par les activités agricoles (à une période où les mises en culture ont repris).Les oxydes d’azote (NOx) sont principalement émis par les transports, et dans une moindre mesure par l’industrie manufacturière et l’agriculture) ;
• 15 % de PM_2,5 primaires combustion de biomasse (chauffage au bois principalement) ;
• 11 % de PM_2,5 primaires fuel fossile (combustion de dérivés du pétrole, surtout par les transports) ;
• 12 % de PM_2,5 organiques secondaires (composés secondaires, générés dans l’atmosphère à partir de précurseurs gazeux comme les composés organiques volatils (COV), émis principalement par les activités humaines) ;
• 11 % de PM_2,5 sulfate d’ammonium (autre composé secondaire, formé dans l’atmosphère à partir d’ammoniac et de dioxyde de soufre – ce dernier étant surtout émis par l’industrie manufacturière et la transformation d’énergie).

En situation de fond, donc à distance du trafic routier, la pollution particulaire s’explique principalement par le couple transports routiers / pratiques agricoles.

Ce pic a été intéressant, car les pouvoirs publics ont mis en place la circulation alternée, et tenté d’en mesurer ses effets.

La baisse constatée du trafic a été d’environ 15 % (montrant qu’elle était mal respectée),

d’où une baisse des émissions de 15 % ;

Comme une partie de la pollution est importée, cela s’est traduit par une baisse de la pollution aux particules de 2 % loin des axes routiers, et de 6 % près des axes.

C’est évidemment bien peu – mais c’est peu surprenant vu les profils de pollution (ici hors pics de pollution) :

Le diesel local représente en effet 45 % de la pollution près du trafic, et 7 % ailleurs – les ordres de grandeur des chiffres observés sont cohérent avec les effets d’une baisse de 15 % des émissions (-7% et – 1%). Rappelons que le diesel n’est pas à l’origine des gros pics de pollution, mais il y participe, mais c’est le secteur sur lequel ont peut imposer et contrôler une baisse rapide des émissions pour soulager (un peu) nos poumons.

L’avantage de la nouvelle vignette Crit’Air est qu’elle permettra de cibler les véhicules les plus polluants, et donc de doubler l’efficacité de la mesure. Une application stricte durant les pics pourrait entraîner à terme une baisse de l’ordre de 50 %, et donc des effets de l’ordre de -20 % sur les zones trafic, ce qui devient très significatif en cas de gros pic.

Mais il convient de rappeler, de nouveau, que l’important n’est pas d’essayer de traiter les pics (il y a assez peu de choses à faire les quelques jours où on les subit) mais bien la pollution quotidienne, qui cause la quasi totalité des décès.

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Épisode de particules de mars 2015

Une grande partie de la France est touchée par un important épisode de pollution aux particules. Les conditions météorologiques stables sont propices à la formation et stagnation des polluants. Toutes les sources de polluants en France sont responsables de cet épisode notamment le trafic routier, l’agriculture, le chauffage et l’industrie. Par ailleurs, les flux de masse d’air de secteur Est à Nord Est durant ces derniers jours ont entraîné sur la France des masses d’air d’origine continentale pouvant être chargées en polluants gazeux et particulaires contribuant à augmenter les concentrations en particules sur la France. (Source)

Le 20 mars dernier l’épisode de pollution particulaire qui impacte la France depuis une semaine a atteint son intensité maximale, tant au niveau des concentrations, que de l’étendue géographique du phénomène. La carte du 20 mars pour la France est une analyse de la situation combinant résultats de modélisation et observations de terrain réalisées par les AASQAs. Il s‘agit donc de la meilleure « photographie » de la situation. Le seuil d’alerte national de 80 µg/m3 a été atteint et dépassé dans le Nord-pas de Calais, la Picardie, l’Ile de France, Champagne Ardennes, le Centre, la Bourgogne, Rhône-Alpes. Mais cette situation ne s’est pas limitée à la France, et en réalité une large partie de l’Europe a également été concernée par ces niveaux de pollution.

Des dépassements de la valeur limite en moyenne journalière de PM10 (50 µg/m3) imposée par la directive européenne sur la qualité de l’air (2008/50/CE) ont été observés en Allemagne, en Belgique, aux Pays-Bas et au Royaume-Uni.

Cette situation est particulièrement instructive sur le caractère de grande échelle de la pollution atmosphérique particulaire lors de ces épisodes de printemps.

Ils résultent de conditions météorologiques d’une exceptionnelle stabilité: peu de vent, températures encore froides le matin qui favorisent la formation de couches d’inversion (couche de l’atmosphère très stable dans laquelle la température augmente avec l’altitude) qui bloquent les polluants au sol.

L’ensemble des sources d’origine humaine de polluants atmosphériques est concerné : trafic routier et non routier, chauffage résidentiel, industrie mais aussi les activités agricoles intensifiées en Europe de l’Ouest à cette période de l’année (du fait de l’épandage des engrais azotés). Les composés chimiques gazeux et particulaires émis par ces activités se combinent par réaction chimique. Ils forment des particules dites « secondaires » (par opposition aux particules « primaires » émises directement dans l’atmosphère), de différentes tailles, qui peuvent perdurer dans l’atmosphère pendant plusieurs jours et ainsi se transporter sur de longues distances (plusieurs centaines voire milliers de kilomètres). Dans le cas des épisodes printaniers, l’analyse de la composition chimique de ces épisodes et nos simulations lors des dernières années montrent la part importante, parfois prépondérante, de nitrate d’ammonium qu’elles contiennent. Il résulte de réactions chimiques entre les oxydes d’azote émis notamment par les activités de transport, et l’ammoniac, disponible dans l’atmosphère par volatilisation, en particulier lorsque les températures sont douces, suite aux épandages d’engrais. Il n’y a pas d’ambigüité sur le caractère transfrontalier de ces phénomènes d’import et d’export de pollution et il apparaît indispensable que la gestion de tels épisodes intègre la coopération régionale ou internationale. (Source)

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Épisode d’ozone de l’été 2015

Après un été 2014 peu enclin aux épisodes de pollution à l’ozone, l’été 2015 a été assez fréquemment sujet à des concentrations élevées de ce polluant secondaire formé à partir des oxydes d’azote et des composés organiques volatiles.

Sous l’influence de conditions d’ensoleillement important et de vents faibles, la France a connu plusieurs périodes avec des concentrations d’ozone élevées. Ces conditions météorologiques propices à la formation de l’ozone sont apparues dès le début du mois de juin. Parmi la trentaine de journées relevées avec des concentrations supérieures au seuil d’information et recommandations, il y a eu 2 épisodes majeurs, le premier entre le 30 juin et le 7 juillet et le second entre le 7 et 9 aout. Les régions de l’Est, du Sud-est, du Sud ainsi que le bassin parisien ont été les plus affectés. (Source)

Cet événement d’ampleur n’affecte pas que la France, il touche également d’autres pays européens comme la Belgique, les Pays-Bas, l’Allemagne et l’Italie. (Source)

Un court épisode a également eu lieu à l’été 2016 (Source)

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Épisode de particules de décembre 2016

3 vagues de pollution ont frappé l’Île-de-France : les 1, 2, 6, 7, 16, 17 décembre.

 

Les conditions météorologiques expliquent en grande partie cette évolution, avec des températures basses mais en légère augmentation sur le Nord de la France, et une situation anticyclonique toujours stable avec des vents faibles sur une large partie du pays. Cette situation est propice à l’augmentation des émissions locales induites par le chauffage et limite les processus de dispersion atmosphérique des polluants émis par les sources urbaines (chauffage, trafic routier) et industrielles. (Source)

Vidéo du 15 décembre (Source) :

Sur l’animation heure par heure on représente l’évolution prévue des particules PM₁₀ attribuées aux activités humaines polluantes. Les zones émettrices des particules et de leurs précurseurs sont sans surprise les zones de forte activité, en particulier les centres urbains. Toutes les sources contribuent aux panaches de pollution (trafic routier, chauffage résidentiel, industrie, agriculture). Cette prévision animée permet d’illustrer à la fois :

• la formation de particules secondaires, qui sont issues de la transformation chimique des polluants dans l’atmosphère ;
• le transport des masses d’air sur de longues distances.

Les concentrations de PM₁₀ issues de l’activité humaine sont très importantes en cette saison sur la vallée du Po en Italie. Le vent y est faible, de telle sorte que cette pollution reste confinée à l’exception d’un export possible vers le Sud-Est de la France le 17 décembre.

A noter que le Benelux et la région de la Ruhr (Allemagne) voient aussi les concentrations monter significativement demain. La majeure partie de ce panache devrait être évacuée vers l’Est de l’Europe dimanche et lundi.

La circulation alternée est appliquée les 6, 7, 16 et 17 décembre 2016.

Pour le vent :

Les périodes du 30 novembre au 2 décembre et des 5-6 décembre sont caractérisées par des vitesses de vent très faible en surface (< 2 m.s-1 à 10 m au-dessus du sol) qui favorisent l’accumulation des particules. Par contre, les 3-4 décembre, la vitesse du vent a dépassé 5 m.s-1 (10 m.s-1) à 10m (100m) d’altitude favorisant la dispersion de polluants. La vitesse du vent a ensuite faibli de manière significative à partir de l’après-midi du 5 décembre. Cette évolution de l’intensité du vent semble bien expliquer les variations des concentrations observées (Figures 4a/4b). Sur cette période, la direction du vent est de secteur Est ou Est-Nord-Est au niveau du sol du 29 novembre au 4 décembre, s’orientant vers un secteur Sud-Est à partir du 5 décembre.

Le « couvercle » thermique piégeant la pollution

Voici les données sur la concentration en particules fines durant le 1er épisode, des 1 et 2 décembre :

On observe :

• le 30 novembre au soir un premier pic rural au nord, et pas au sud : le vent alors du sud a probablement évacué la très forte pollution de la journée à Paris ;
• on observe en rural sud une nette hausse de a pollution importée, a priori en provenance du centre du pays (feux de cheminée ?) ;
• les conditions thermiques piègent les particules à Paris, comme on le voit par exemple en zone trafic ;
• arrive alors le très fort pic du 1er décembre à Paris – où la pollution atteint presque les 140 µg, le double de ce qu’on trouve à ce moment sur le périphérique ! La pollution est essentiellement locale, piégée par le plafond bas et l’absence de vent, comme si on fait tourner son moteur dans le garage sans ouvrir la porte…
• un deuxième pic survient le 2 décembre, dans les mêmes conditions, et s’évacue en fin de journée vers le sud, en raison du vent du nord-est.

Cela recommence dans le jours suivants : la pollution augmente sensiblement, sans cette fois constater de gros pics :

Si on regarde en moyenne journalière, on voir bien que, contrairement à ce que pense voir sur le graphique, ce second épisode est plus fort que le premier (ce qui compte au niveau de la santé est bien la quantifié inhalée) :

Le même graphique en zoomant un peu :

On observe que la moitié de la pollution est importée, à priori du sud (feux de cheminée du centre de la France ?)

Les analyses chimiques ont montré ceci (Source) :

En termes de composition chimique des aérosols, c’est la matière organique qui domine la fraction fine des particules (PM₁), avec une forte présence de carbone suie et une part non négligeable de nitrate.

Les particules primaires issues de la combustion d’hydrocarbures et de biomasse représentent environ 40% de l’ensemble des PM₁₀ en moyenne pour cet épisode, avec une prédominance des émissions par le chauffage au bois.

L’épisode est donc typique des épisodes de pollution d’automne.

EDIT : l’analyse d’AirParif dans son Bilan 2016 :

Les sites pour suivre l’actualité de la pollution

AirParif

Prev’Air

Prev’Air Cartes (PM₁₀, prev PM_2.5, Sable, Ozone…)

Esmeralda

Atmo

Cartes AirVisual

Europe :

Aquicn

Copernicus (prendre modèle EURAD-IM PM₁₀ ; poussières ici ; rapport annuel ici)

AirQuality

INS

Voir aussi

• Citepa (Centre interprofessionnel technique d’études de la pollution atmosphérique) – Données officielles des inventaires d’émissions en France.

• LCSQA (Laboratoire central de surveillance de la qualité de l’air)

• Ministère chargé de l’Environnement – Rubrique « Énergie, air et climat » > « Air et pollution atmosphérique » > « Actions de réduction de la pollution de l’air »