L’air de rien, quelles mesures contre la pollution aux particules ???
Alors que le point info de la préfecture de police vient d’établir un communiqué précisant que le seuil de pollution atmosphérique aux particules (PM 10) qui déclenche la procédure d’ALERTE du public est susceptible d’être atteint le vendredi 13 décembre 2013, le plan d’urgence annoncé en février dernier par le ministère de l’Ecologie se fait attendre. Conclusion, en cette année européenne de l’air, elle s’achève sur un pic de pollution de grande envergure. En effet, La France connaît actuellement un épisode de pollution de l'air de grande envergure. Sur une échelle de 10 niveaux, de très bon à très mauvais, l'indice français Atmo qui permet d'évaluer la qualité de l'air extérieur, est à ce jour supérieur à 8 dans de très nombreuses villes Françaises comme Avignon, Strasbourg, Lyon, Paris, Nantes, Mulhouse, Tours, Lille, Valencienne... c'est à dire une qualité de l'air mauvaise à très mauvaise.
L'indice Citeair, indice européen qui affiche quant à lui la qualité de l'air des principales villes européennes, est aujourd'hui pour la capitale française supérieur à 100 !
Airparif, comme plusieurs autres Associations Agréées Surveillance Qualité de l'Air (AASQA), prévoit des niveaux soutenus en particule PM10 durant toute la semaine.
L'indice de pollution prévu pour ce jour est très élevé :
Indice de l'agglomération de Paris : >100 dû aux Particules (PM10)
Niveaux maximum sur les stations mesurant la pollution ambiante de l'agglomération compris entre :
10 µg/m³ et 40 µg/m³ pour l'Ozone (O3)
130 µg/m³ et 160 µg/m³ pour le Dioxyde d'Azote (NO2)
80 µg/m³ et 90 µg/m³ pour les Particules (PM10)
Véritable enjeu sanitaire, la pollution aux particules en France est à l’origine d’environ 42 000 décès par an. L’impact sanitaire des particules est donc démontré. Il dépend de leur taille et de leur composition chimique. Ainsi les particules fines issues de la combustion (transport, chauffage, industrie,…) sont potentiellement les plus toxiques car non seulement composées majoritairement de Carbone Suie mais aussi parce qu'elles ont la faculté de se déposer au plus profond des voies respiratoires. Les études scientifiques montrent qu’une exposition de court terme aux particules fines suffit à accroître la morbidité cardio-respiratoire, tandis qu’une exposition chronique favorise l’apparition d’asthme chez l’adulte, de broncho-pneumopathies chroniques obstructives et d’altération du développement de la fonction respiratoire chez l'enfant, de maladies cardiovasculaires et de cancers du poumon.
Par ailleurs, en plus des impacts sur la santé, la pollution impacte aussi l’économie puisque qu’elle couterait entre 400 et 500 € par habitant et par an soit 20 à 30 milliards d’euros par an en France métropolitaine rien que pour les coûts sanitaires liés à l’air extérieur, selon une étude commandée par le ministère de l’Ecologie. Une double facture humaine et financière !
Cet épisode de pollution aux particules fines qui traverse la France, mais aussi toute l’Europe va donc impacter la population urbaine. En février dernier, le ministère de l’Ecologie avait présenté une série de mesures 38 aux totales avec 5 priorités :
- Priorité 1 : favoriser le développement de toutes les formes de transport et de mobilité propres par des mesures incitatives.
- Priorité 2 : réguler le flux de véhicules dans les zones particulièrement affectées par la pollution atmosphérique.
- Priorité 3 : réduire les émissions des installations de combustion industrielles et individuelles.
- Priorité 4 : promouvoir fiscalement les véhicules et les solutions de mobilité plus vertueux en termes de qualité de l’air.
- Priorité 5 : informer et sensibiliser nos concitoyens aux enjeux de la qualité de l’air.
Hors, il est curieux de constater qu’à ce jour le dossier demeure et subsiste uniquement dans les tiroirs, les faits sont les mêmes connus depuis bien longtemps et sans effet efficace. C'est le cas notamment en Ile-de-France, où la préfecture de police a appliqué une réduction de 20 km/h de la vitesse sur les voies dont les vitesses maximales sont supérieures ou égales à 80 km/h. Elle a aussi interdit les feux de cheminée en foyer ouvert et demandé à la population de limiter les activités physiques.
Les particules des véhicules Diesel qui représentent plus de 60% du parc circulant en France, font partie de cette fraction fine de particules. Cela concerne le parc de véhicules anciens et de tous types, fortement émetteur, et en particulier les véhicules Diesel non équipés de "filtres à particules fermés".
Dans certaines zones urbaines françaises, et particulièrement à proximité du trafic routier, ces seuils sont régulièrement dépassés. Depuis le 18 mai 2011, la Commission Européenne poursuit notamment la France devant la Cour de Justice de l’Union Européenne pour non-respect des valeurs limites de PM10 dans 15 zones, dont 12 agglomérations de plus de 100 000 habitants.
En 2010, le trafic routier contribue à 14% des émissions de particules primaires (PM2,5) au niveau national. Ces émissions se trouvent bien souvent concentrées dans les zones urbanisées où vit environ 80% de la population.
C’est pourquoi depuis 1993 les normes européennes d’émissions (normes Euro) fixent des seuils maximum d’émissions de particules à l’échappement des véhicules routiers.
En juin 2012, l'Organisation Mondiale de la Santé a classé les gaz d'échappement des moteurs Diesel en «cancérogènes certains » (groupe 1) pour l’homme.
Les particules liées aux véhicules automobiles
Les particules fines PM10 et PM2,5 sont définies comme l’ensemble des particules dont la taille est inférieure à 10 et 2,5 micromètres, respectivement. Les PM2,5 sont une fraction des PM10. Les émissions de particules fines et leurs concentrations dans l’air ambiant font l’objet de réglementations.
Parmi ces particules fines figurent notamment des particules ultrafines, de taille comprise entre 10 et 500 nanomètres (0,01 et 0,5 micromètres).
La réglementation dans l’air ambiant impose la surveillance des niveaux de particules PM10 et PM2,5. Des techniques de surveillance basées sur la mesure des concentrations massiques sont utilisées sur l’ensemble du territoire. En revanche, les niveaux de particules ultrafines dans l’air ambiant ne font pas à ce jour l’objet de réglementations, les techniques actuelles ne permettent pas la mesure de leurs concentrations massiques en routine. Toutefois, ces particules ultrafines font l’objet d’évaluations dans le cadre de travaux de recherche.
Les particules fines
Les particules fines font l’objet de réglementations dans l’air ambiant. Celles issues du trafic routier sont principalement de trois types.
1. Les particules dites primaires émises à l’échappement des véhicules. Celles-ci comprennent notamment du carbone suie, et sont principalement émises par les moteurs Diesel, qui constituent aujourd’hui 60% du parc français de véhicules légers et 72% des ventes en 2011, contre 50% des ventes en 2000.
Le niveau des émissions est toutefois très dépendant de l’âge et de la technologie du véhicule (présence ou non et type de filtre à particules).
On peut souligner par ailleurs certains avantages du moteur Diesel par rapport au moteur à essence : rendement supérieur, réduction de la consommation de carburant et des émissions de CO2 de l’ordre de 20%.
2. Outre les émissions à l’échappement, le trafic routier contribue à l’émission de particules fines par la remise en suspension de particules déposées sur la chaussée au passage des véhicules et par l’usure des pneumatiques, des embrayages, des freins, ou de la route.
3. Les particules secondaires, non présentes directement à l’échappement des véhicules. Elles se forment dans l’air ambiant, à partir de gaz précurseurs émis à l’échappement des véhicules Diesel et essence. Les principaux gaz précurseurs de particules secondaires émis par les véhicules routiers sont les oxydes d’azote, qui contribuent à la formation de nitrate d’ammonium particulaire, et les composés organiques volatiles (COV), qui contribuent à la formation de particules secondaires appelées Aérosols Organiques Secondaires (AOS).
Les particules ultra fines (PUF)
Les particules ultrafines, dans l’air ambiant, se caractérisent généralement par une faible concentration massique par rapport à celle des particules fines PM2,5 ou PM10. En raison de leur taille, elles pénètrent profondément dans les poumons et sont à l’origine de pathologies diverses. Plusieurs études de référence pointent la capacité des PUF, selon leurs propriétés, à franchir les barrières biologiques. Elles sont suspectées de produire des impacts sanitaires plus graves que le reste des particules fines et font l’objet de plus en plus de recherches toxicologiques et épidémiologiques.
Les PUF issues des véhicules routiers sont principalement composées de particules primaires directement issues de la combustion, notamment du carbone suie, et de particules secondaires comme les AOS.
Le carbone suie (ou Black Carbon)
Les particules ultrafines primaires émises par les véhicules Diesel comportent une part non négligeable de carbone suie, ou « Black Carbon » (noté BC). Outre ses effets sanitaires, le carbone suie contribue au réchauffement climatique : il absorbe la lumière visible et restitue directement cette énergie sous forme de chaleur.
Aérosols organiques secondaires (AOS)
Les composés organiques volatils (COV) présents dans les gaz d’échappement sont à l’origine de la formation des aérosols organiques secondaires (AOS). Lors de leur formation dans l’air ambiant, ces AOS ont une taille initiale d’environ 10 nm, puis croissent rapidement dans l’atmosphère pour atteindre une taille de 100 nm à 300 nm. Parce qu’ils se forment après l’échappement des véhicules, ils ne sont pas filtrables au niveau du véhicule et posent donc un défi technique. Selon des études récentes11, les véhicules essence peuvent être à l’origine de ce type de particules secondaires, en particulier avec la technologie d’injection directe. A ce jour, il n’existe pas à notre connaissance d’étude de référence sur la quantité d’AOS issues de véhicules Diesel équipés de filtre à particules.
Les filtres à particules
Depuis 1993, les normes Euro13 imposent des seuils d’émissions pour les polluants primaires à l’échappement des véhicules neufs. Ces normes, de plus en plus sévères, ont permis une importante diminution des émissions de polluants atmosphériques.
Depuis le 1er janvier 2011, la norme Euro 5 impose un seuil d’émission de particules qui rend obligatoire les filtres à particules (FàP) de dernière génération sur les véhicules Diesel neufs légers.
Aujourd’hui, le nombre de véhicules Diesel équipés en filtres à particules est estimé à 4,5 millions d’unités, soit 23,8% du parc de véhicules Diesel en circulation, grâce à une introduction démarrée dans les années 2000, contre 14,5 millions sans filtre à particules (76,2%). Les véhicules utilitaires lourds, dont la durée de vie est plus longue, restent très peu équipés en filtres à particules, cet équipement n’étant apparu qu’avec la norme Euro IV, applicable depuis 2005.
Filtres à particules fermés
Les filtres « fermés » sont généralisés sur les véhicules neufs depuis janvier 2011. Ils permettent d’éliminer au moins 95 % en masse, et 99,7 % en nombre, des particules de plus de 23 nm (0,023 micromètres donc 100 fois plus petites que le seuil des PM2.5) émises par les moteurs Diesel y compris le carbone suie, ce qui les ramène à un niveau équivalent à celui des moteurs à essence. Pour les particules de moins de 23 nm, l’efficacité des filtres à particules reste mal connue, mais les premiers résultats tendraient à montrer une filtration jusqu’à 7 nm (0,007 micromètres).
Filtres à particules ouverts
Les filtres à particules dits «ouverts» ne permettent de filtrer que 30% à 50% des émissions de particules. Par conséquent, ils ne permettent pas de respecter la réglementation applicable aux véhicules neufs lourds ou légers (Euro 5 pour les VP).
Emissions de NO2 des filtres à particules catalysés
Certains filtres à particules fermés, dits « catalysés », sont à l’origine de sur-émissions de dioxyde d’azote (NO2), un polluant qui dépasse régulièrement les seuils autorisés dans les grandes agglomérations. Néanmoins, des progrès ont déjà été réalisés sur ce point. De plus, pour les véhicules légers, la norme
Euro 6 imposera dès 2015 l’abaissement des rejets en NOx à 80 mg/km au lieu de 180 mg/km pour Euro 5. Les filtres à particules fermés de type «additivés», moins courants, ne souffrent pas de ce phénomène.
Rétrofit
Afin de réduire les émissions de polluants du parc existant, il est envisageable, sous certaines conditions15, d’installer des filtres à particules fermés sur des véhicules lourds déjà en service. A défaut, des filtres ouverts peuvent être utilisés, mais leur efficacité reste très inférieure. L’installation en rétrofit sur des véhicules légers est peu efficace.
