1ere de couv rapport Vitry NO2 - atmo-ca.asso.fr · Répartition spatiale du dioxyde d’azote sur la ville de Vitry-le-François à l’aide des tubes à diffusion passive 1 II I

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Protégeons ensemble l'air que nous respirons

REPARTITION SPATIALE DU DIOXYDE D'AZOTE SUR LA VILLE DE

VITRY-LE-FRANCOIS A L'AIDE DE CAMPAGNES DE MESURE DE TUBES

A DIFFUSION PASSIVE

SURVEILLANCE DE LA QUALITE DE L’AIR EN CHAMPAGNE-ARDENNE

BP 236 - 51686 REIMS CEDEX 2

Tél. 03 26 77 36 25 - Fax 03 26 77 36 26

E-mail : [email protected] - Website : www.atmo-ca.asso.fr

Etude 2005

Référence de l'étude : étude VF 05-01/06-01-FD/EC

Rapport d'étude VF 05-01/06-01-FD/EC

-

Service Technique

Rédaction

Vérification

Approbation

Personne en charge du dossier

REPARTITION SPATIALE DU DIOXYDE D'AZOTE SUR LA VILLE DE VITRY-LE-FRANCOIS A L'AIDE DE CAMPAGNES

DE MESURE DE TUBES A DIFFUSION PASSIVE

Yannick LENGLET, Technicien Chimiste

Eve CHRETIEN, Ingénieur Chargée d'études

Jérôme LE PAIH, Chargé d'études

Conditions de Diffusion :

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05-01/06-01-FD/EC".

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des interprétations, travaux intellectuels et publications diverses

issus de ce document et pour lesquels elle n’aurait pas donné

d’accord préalable.

Florence DOSTES, Directrice Adjointe

SOMMAIRE

I I I I ---- INTRODUCTION....................................................................................................................................1

II II II II ---- PRINCIPE DES MESURES ..................................................................................................................2

1 - DESCRIPTION DU TUBE A DIFFUSION PASSIVE ........................................................................................2 2 - PRINCIPE ...................................................................................................................................................2

III III III III ---- PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDE......................................................................................3

1 - DEMOGRAPHIE DE LA VILLE DE VITRY -LE-FRANÇOIS ..........................................................................3 2 - SOURCES DE DIOXYDE D’AZOTE ..............................................................................................................4 A - EN CHAMPAGNE-ARDENNE.......................................................................................................................4 B - AU NIVEAU DE LA VILLE DE VITRY-LE-FRANÇOIS ....................................................................................4

IV IV IV IV ---- SITES DE PRELEVEMENT ...............................................................................................................5

1 - CLASSIFICATION DES POINTS DE MESURE ..............................................................................................5 2 - METHODOLOGIE EMPLOYEE POUR LA REPARTITION ET LA VALIDATION DES SITES D E MESURES....6 A - MAILLAGE DE LA ZONE D’ETUDE ..............................................................................................................6 B - VALIDATION DES MESURES.......................................................................................................................8

V V V V ---- EXPLOITATION DES CONCENTRATIONS OBTENUES ........... ...............................................10

1 - MOYENNES GLOBALES PAR PERIODE D’ECHANTILLONNAGE .............................................................10 2 - COMPARAISON AVEC LES AGGLOMERATIONS DE CHALONS-EN-CHAMPAGNE , REIMS ET TROYES 11 3 - INTERPOLATION DES DONNEES : CARTOGRAPHIES .............................................................................12 4 - CARTES DES VALEURS MESUREES PAR PERIODE..................................................................................14 A - PERIODE HIVERNALE...............................................................................................................................14 B - PERIODE ESTIVALE..................................................................................................................................15 5 - COMPARAISON AVEC LA REGLEMENTATION .......................................................................................16

VI VI VI VI ---- QUALITE DES MESURES................................................................................................................17

1 - VALIDATION DE L ’ETALONNAGE ...........................................................................................................17 2 - ABSENCE DE CONTAMINATION ..............................................................................................................17 3 - VERIFICATION DE LA REPETABILITE DE LA METHODE ........................................................................18 4 - VERIFICATION DE LA JUSTESSE DE LA MESURE ...................................................................................19

VII VII VII VII ---- CONCLUSION...................................................................................................................................20

ANNEXES ......................................................................................................................................................21

Répartition spatiale du dioxyde d’azote sur la ville de Vitry-le-François à l’aide des tubes à diffusion passive 1

I I I I ---- INTRODUCTION

Cette campagne de mesure est la première étude sur la qualité de l’air de grande ampleur menée dans la ville de Vitry-le-François. Le dioxyde d’azote, polluant choisi pour ce type de campagne est un bon traceur de l’évolution de la qualité de l’air. Il est d’une part un indicateur direct du flux routier et des émissions industrielles et d’autre part constitue un des précurseurs majoritaires dans la formation d’ozone troposphérique. Les mesures se sont déroulées en 2 phases (de janvier à février puis de juin à août 2005), sur les saisons les plus contrastées de l’année afin d’estimer les teneurs annuelles en dioxyde d’azote. L’objectif est d’évaluer les niveaux moyens d’exposition de la population en tout point de l’agglomération. Pour cela, 26 sites de mesure de la pollution de fond ont été répartis sur la ville de Vitry-le-François. De plus, le dioxyde d’azote a également été mesuré à proximité de deux axes les plus fréquentés afin d’évaluer l’exposition a priori maximale à laquelle peut être soumise la population.


II II II II ---- PRINCIPE DES MESURES

1 1 1 1 ---- DescriptionDescriptionDescriptionDescription du tube à diffusion passive du tube à diffusion passive du tube à diffusion passive du tube à diffusion passive

C’est un tube cylindrique en Plexiglas de longueur 7 cm et de diamètre 1 cm qui contient à une extrémité, fermée par une capsule en polyéthylène colorée (ne laissant pas passer la lumière), 2 grilles en acier inoxydable imprégnées d’une solution de triéthanolamine absorbant le NO2. L’autre extrémité est obturée par une seconde capsule, transparente, qui est retirée lors de l’installation sur site. Les tubes sont abrités dans des boîtes en matière plastique ouvertes en bas, de façon à limiter l’influence du vent sur le débit d’échantillonnage.

Schéma du tube Positionnement du tube sur site

2 2 2 2 ---- PrincipePrincipePrincipePrincipe

Les tubes à diffusion passive sont des échantillonneurs spécifiques. Les molécules progressent dans le tube par diffusion moléculaire puis sont absorbées au niveau des grilles par le réactif (triéthanolamine). Les tubes sont exposés pendant 15 jours puis analysés par ATMO Champagne-Ardenne au Laboratoire Municipal et Régional de Reims. L’analyse permet de connaître le niveau de pollution atmosphérique en dioxyde d’azote intégré sur la durée de la période d’exposition selon la formule ci-dessous :

[NO2] = m / (D NO2 x t) où : [NO2] est la concentration en NO2 dans l’air ambiant (en µg/m3)

m est la masse de NO2 échantillonnée (en µg) DNO2 est le débit d’échantillonnage (en m3/ h) t est la durée d’exposition (en h)

capsule de polyéthylène (colorée) grilles en acier inoxydable imprégnées de triéthanolamine

tube en Plexiglas

capsule de polyéthylène (transparente)


III III III III ---- PRESENTATION DE LA ZONE D’ETUDE

Afin de choisir les points de prélèvement, les critères démographiques et géographiques ainsi que la localisation des sources éventuelles ont été examinés.

1 1 1 1 ---- Démographie Démographie Démographie Démographie de la ville de Vitryde la ville de Vitryde la ville de Vitryde la ville de Vitry----lelelele----FrançoisFrançoisFrançoisFrançois

La ville de Vitry-le-François compte 16 709 habitants (source INSEE, données 1999). Afin de faire apparaître la densité de population par quartier, un découpage de la ville a été réalisé en s’appuyant sur les caractéristiques de l’urbanisme propre à la ville (canal, voies principales, voies ferroviaires (Figure 1) . Les secteurs les plus peuplés sont :

- le centre-ville, - le sud avec les quartiers « Rome St-Charles » et « Le Désert » - le nord avec le quartier « village hamois »

Figure1 : Densité de population à Vitry-le-François (source : INSEE, données 1999)


2 2 2 2 ---- Sources deSources deSources deSources dessss oxyde oxyde oxyde oxydessss d’azote d’azote d’azote d’azote

a a a a ---- En ChampagneEn ChampagneEn ChampagneEn Champagne----ArdenneArdenneArdenneArdenne

Les émissions des oxydes d’azote proviennent en majorité du transport routier, de l’activité agricole et des industries, comme l’indiquent les données annuelles d’inventaires effectués en Champagne-Ardenne à l’aide du modèle ESMERALDA (Figure 2) .

44%

31%

3%5%

17%

transport routier

agricole

industrie

résidentiel et Tertiaire

autre transport

Source:ATM O Champagne-Ardenne-Plateforme ESM ERALDA

Figure 2 : Emissions de NO x (NO+NO2) en Champagne-Ardenne

(source : Esméralda, données 2000)

b b b b ---- Au niveau de Au niveau de Au niveau de Au niveau de la ville de Vitryla ville de Vitryla ville de Vitryla ville de Vitry----lelelele----FrançoisFrançoisFrançoisFrançois

Afin de répartir au mieux les points à mesurer sur la zone d’étude, sont identifiées, au niveau de la ville, les sources de NO2 potentiellement significatives, d’origine industrielle ou liées aux transports. Les émissions du principal émetteur industriel de NOx s’élèvent à 36 tonnes de NOx pour l’année 2003 (source : DRIRE Champagne-Ardenne). Les données de comptage indiquent que les axes les plus fréquentés sont (hormis la N4 et la N44) :

- L’avenue de Gaulle au nord, - Le faubourg de Châlons au nord, - L’avenue de Paris à l’ouest, - L’avenue du quai des Fontaines et la rue St-Abdon à la périphérie du centre-ville.


IV IV IV IV ---- SITES DE PRELEVEMENT

1 1 1 1 ---- ClasClasClasClassification des pointsification des pointsification des pointsification des points de mesures de mesures de mesures de mesure

L’objectif de la campagne est de réaliser une cartographie du dioxyde d’azote de fond, c’est à dire représentatif du niveau moyen d’exposition de la population. Toutefois, nous avons positionné un capteur en proximité automobile (c’est à dire à une distance de moins de 5 m du trafic routier), afin d’estimer le niveau maximum d’exposition à la pollution automobile. Exemples de sites de fond :

N° : V0

N° : V21

N° : V12

N° : V15


Site de proximité automobile :

N°: V4’

2 2 2 2 ---- Méthodologie employée pour la répartitionMéthodologie employée pour la répartitionMéthodologie employée pour la répartitionMéthodologie employée pour la répartition et la validation et la validation et la validation et la validation

des sites de mesuresdes sites de mesuresdes sites de mesuresdes sites de mesures

a a a a ---- Maillage de la zone d’étudeMaillage de la zone d’étudeMaillage de la zone d’étudeMaillage de la zone d’étude

Pour positionner les sites de fond, l’agglomération a été quadrillée en mailles qui comportent chacune au moins un point de mesure. Le centre-ville est couvert par des carrés de 400 m de côté, au-delà les mailles passent à 800 m de côté. Les mailles sont plus petites lorsque les variations de concentration sont supposées être plus importantes, de façon tendre vers une concentration homogène dans chaque maille (centre-ville, zone industrielle). Chaque point de mesure à l’intérieur des mailles a été ensuite choisi en tenant compte des sources d’émissions (axes du trafic, industries) ainsi que de la densité de population. Sur le terrain, les tubes ont été placés en des points où l’air circule sans contrainte. Afin de vérifier la répétabilité des mesures, des triplets ont été installés sur certains sites. Au total, 28 points de mesure ont été sélectionnés (Figure 3 page suivante). Leur adresse précise figure en ANNEXE 1.


Figure 3 : Maillage et emplacement des sites de mes ure


b b b b ---- VVVValidation des mesuresalidation des mesuresalidation des mesuresalidation des mesures

Les valeurs successives obtenues sont examinées point par point, en étudiant le coefficient de variation des valeurs de chaque site, représentatif de chaque maille. Le coefficient de variation (CV) permet de comparer la dispersion entre des sites différents. Il est influencé par les variations des valeurs de dioxyde d’azote et des conditions météorologiques. Habituellement, un CV de l’ordre de 15% est observé. Cependant, des distinctions doivent être faites suivant l’emplacement de l’échantillonneur. En effet, un échantillonneur placé en centre-ville n’est influencé que par des vents transportant un polluant dont la distribution est homogène autour du tube à diffusion. Par contre, un échantillonneur situé en périphérie est influencé par des vents tantôt pollués, tantôt plus propres, le coefficient de variation sera donc plus élevé. Pour valider nos données, on étudie la valeur du CV et la moyenne en NO2 des sites ayant des valeurs extrêmes selon les conditions suivantes :

[NO2] Coefficient de variation

Type de zone concernée

fort faible En centre-ville, zone influencée par des émissions distribuées de façon homogène autour du site d’échantillonnage

faible fort En périphérie, zone éloignée des sources majeures d e pollution pouvant être soumises à l’influence d’une source fixe en fonction de la direction du vent

fort fort En périphérie, zone éloignée des sources majeures d e pollution pouvant être soumises à l’influence d’une source fixe intense (ex : émetteur industriel) en f onction de la direction du vent

faible faible Echantillonneur situé extrêmement loin de toute pollution

Les écarts peuvent parfois être justifiés par l’environnement du site : position des sources polluantes (fixes et mobiles), direction des vents, et homogénéité par rapport aux valeurs des sites placés à proximité (voir l’étude détaillée du CV en ANNEXE 2 : validation des données).


Le détail des données manquantes et invalidées est donné dans le tableau B ci-dessous :

Campagne hivernale Campagne estivale

période 1 période 2 période 3 période 4 période 1 période 2 période 3 période 4

Nb de tubes non analysés

3 0 0 0 4 4 0 0

Nb de valeurs invalidées

0 0 1 0 0 0 0 0

Total 3 0 1 0 4 4 0 0

Tableau B : Données éliminées durant la campagne

Les tubes non analysés correspondent soit à des échantillons non récupérés (disparition), soit à des échantillons non analysables (présence de toiles d’araignée perturbant l’échantillonnage).


V V V V ---- EXPLOITATION DES CONCENTRATIONS OBTENUES

Les résultats détaillés site par site et par période figurent en ANNEXE 3. L’exploitation graphique ci-après est basée sur les valeurs moyennes calculées exclusivement à partir des sites dits « de fond ».

1 1 1 1 ---- Moyennes globales par périodeMoyennes globales par périodeMoyennes globales par périodeMoyennes globales par période d’échantillonnage d’échantillonnage d’échantillonnage d’échantillonnage

L’évolution de la concentration en dioxyde d’azote durant les 4 périodes de 15 jours, ainsi que les moyennes hivernale et estivale sont données dans les figures 4 et 5 -dessous :

14

1719 19

17

02468

101214161820

3/01 au17/01

17/01 au31/01

31/01 au14/02

14/02 au29/02

Moyennehivernale

µg/m

3

Figure 4 : Concentrations moyennes de NONONONO

2222 (en µg/m 3) de la campagne hivernale

8

109

14

10

0

2

4

6

8

10

12

14

16

13/06 au27/06

27/06 au08/07

08/07 au25/07

25/07 au 5/08 Moyenneestivale

µg/m

3

Figure 5 : Concentrations moyennes de NONONONO2222 (en µg/m 3) de la campagne estivale


Les concentrations les plus fortes sont observées en hiver du fait des émissions supplémentaires et saisonnières liées aux chauffages. De plus, la dispersion des polluants est moins efficace en raison de la hauteur de la couche de mélange, qui est plus faible en hiver. En période estivale, les teneurs sont globalement plus faibles, même si la dernière période du 25/07 au 5/08 se démarque.

2 2 2 2 ---- Comparaison Comparaison Comparaison Comparaison avec leavec leavec leavec lessss agglomérationagglomérationagglomérationagglomérationssss de de de de ChâlonsChâlonsChâlonsChâlons----enenenen----

Champagne, Champagne, Champagne, Champagne, ReimsReimsReimsReims et et et et T T T Troyeroyeroyeroyessss

La comparaison des concentrations moyennes en dioxyde d’azote des stations fixes de fond des agglomérations de Reims, Troyes et Châlons-en-Champagne avec la moyenne de la ville de Vitry le François est représentée à partir de la figure 6 . La moyenne de l’agglomération rémoise est calculée à partir des stations implantées en milieu urbain et péri-urbain, celle de Troyes est calculée à partir de stations urbaines. La valeur de l’agglomération de Châlons-en-Champagne correspond à celle de la station péri-urbaine située à Saint-Memmie (à l’Est de l’agglomération).

Comparaison entre les mesures de dioxyde d'azote de s stations de Reims, Troyes et Châlons-en-Champagne et les tubes passifs à Vitry-le-François

0

5

10

15

20

25

30

35

40

3/01 au 17/01 17/01 au 31/01 31/01 au 14/02 14/02 au 29/02 13/06 au 27/06 27/06 au 08/07 08/07 au 25/07 25/07 au 5/08

µg/m

3

Stations Reims (urb+périurb) Stations Troyes (urb) Station Châlons (périurb) Vitry

Figure 6 : Comparaison des valeurs moyennes en NO 2 (en µg/m 3) entre agglomérations

En hiver, les teneurs en dioxyde d’azote à Vitry-le-François sont nettement inférieures à celles des trois autres agglomérations. En été, les concentrations se rapprochent de celles mesurées à Troyes et Châlons-en-Champagne, voire supérieures lors de la dernière période estivale. L’augmentation du trafic routier le 1er week-end du mois d’août en raison du chassé-croisé des vacances en est probablement la cause (la ville étant traversée par les nationales 4 et 44).


3 3 3 3 ---- Interpolation des donnéesInterpolation des donnéesInterpolation des donnéesInterpolation des données : cartographie: cartographie: cartographie: cartographiessss

L’utilisation de la géostatistique permet de caractériser des zones polluées en prenant en compte, en plus de la distribution spatiale, des caractéristiques spécifiques aux polluants, telles que leur variabilité (fluctuations). Pour réaliser la carte d’interpolation des concentrations, nous avons utilisé le logiciel Isatis, qui permet de se servir de toutes les méthodes de la géostatistique. Pour mieux comprendre comment est élaborée une carte d’interpolation, les principes de base en géostatistique sont décrits en ANNEXE 5. Les cartes hivernale et estivale des concentrations de NO2 obtenues sont reproduites sur les figures 7 et 8 . Globalement, l'influence du trafic routier sur la répartition spatiale du dioxyde d’azote est mise en évidence avec des concentrations plus élevées en centre-ville et le long des voies les plus fréquentées, à savoir l’avenue de Gaulle et le faubourg de Châlons. La ZI située à l’est ainsi que la zone artisanale au nord-est de la ville sont également mises en évidence. Les concentrations les plus basses sont mesurées au sud-sud-ouest de Vitry-le-François. Enfin, la saisonnalité du polluant est également caractérisée par une baisse de 5 à 10 µg/m3 en fonction des endroits en été.


Figure 7 : Carte d’interpolation des concentrations en NO2 (µg/m 3) – hiver 2005

Figure 8 : Carte d’interpolation des concentrations en NO2 (µg/m 3) – été 2005


4 4 4 4 ---- Cartes des valeurs mesuréesCartes des valeurs mesuréesCartes des valeurs mesuréesCartes des valeurs mesurées par période par période par période par période

Les cartes de concentration du dioxyde d’azote, site par site, durant les différentes périodes de la campagne sont représentées en ANNEXE 5.

a a a a ---- Période Période Période Période hivernhivernhivernhivernalealealeale

Période 1 Temps doux avec bruine et vent modéré, favorable à la dispersion des polluants. Les sites de fond sont dans une gamme de concentrations entre 10 et 20 µg/m3. La concentration moyenne sur l’ensemble de ces sites est de 14 µg/m3. Les quelques concentrations supérieures à 20 µg/m3 sont localisées à l’intérieur du centre-ville et près de la zone industrielle. Les concentrations les plus faibles sont mesurées à l’ouest et au sud-ouest de l’agglomération (inférieures à 10 µg/m3). Les concentrations des sites à proximité du trafic routier sont comprises entre 30 et 50 µg/m3.

Période 2 Alternance entre une situation anticyclonique (défavorable à la dispersion des polluants) et une perturbation (favorable à la dispersion des polluants) Une augmentation des concentrations est constatée sur l’ensemble de l’agglomération. La concentration moyenne sur l’ensemble des sites de fond est de 17 µg/m3. Les concentrations du centre de l’agglomération dépassent presque toutes 20 µg/m3. Les concentrations des sites à proximité du trafic routier sont comprises entre 30 et 50 µg/m3.

Période 3 Temps anticyclonique froid jusqu’au 10 févier (défavorable à la dispersion des polluants) et une dépression (favorable à la dispersion des polluants) Une nouvelle hausse des concentrations est constatée. En effet, les concentrations de certains sites en périphérie du centre-ville dépassent les 20 µg/m3. La moyenne sur l’ensemble des sites de fond est de 19 µg/m3. Les concentrations des sites à proximité du trafic routier sont comprises entre 30 et 50 µg/m3.

Période 4 Temps anticyclonique et froid très défavorable à la dispersion des polluants. Les concentrations sont relativement stables par rapport à la période précédente. La moyenne sur l’ensemble des sites de fond est de 19 µg/m3. Les concentrations des sites à proximité du trafic routier sont comprises entre 30 et 50 µg/m3. Moyenne de la campagne hivernale Les teneurs sont homogènes : la grande majorité des concentrations est comprise entre 10 et 20 µg/m3. En centre-ville, la plupart des sites dépassent 20 µg/m3. Les teneurs les plus élevées sont relevées sur le site à proximité du trafic routier (site n° 4’ : rue St-Abdon), la moyenne s’élevant à 44 µg/m3.


b b b b ---- PériodePériodePériodePériode estiv estiv estiv estivalealealeale

Période 1 Temps anticyclonique chaud du 13 au 23 juin, puis des averses jusqu’au 26 juin. Les concentrations au niveau du centre-ville, ainsi que les sites à l’est de celui-ci sont principalement situées entre 10 et 20 µg/m3. Excepté la ZI industrielle, les autres sites présentent des concentrations inférieures à 10 µg/m3. Les concentrations des sites à proximité du trafic routier sont comprises entre 40 et 50 µg/m3.

Période 2 Plusieurs épisodes pluvieux (favorable à la dispersion des polluant). Une légère augmentation des concentrations est constatée au niveau des sites situés au nord-ouest et à l’ouest du centre-ville. Elles sont comprises entre 10 et 20 µg/m3. A contrario, les sites situés au sud, sud-est subissent une légère baisse, les concentrations étant comprises entre 5 et 10 µg/m3. Les concentrations des sites à proximité du trafic routier sont comprises entre 40 et 50 µg/m3.

Période 3 Quelques épisodes pluvieux (favorable à la dispersion des polluant). Les sites du centre-ville ont une concentration comprise entre 10 et 20 µg/m3. Excepté la ZI industrielle, les autres sites présentent des concentrations inférieures à 10 µg/m3. Les concentrations des sites à proximité du trafic routier sont comprises entre 30 et 50 µg/m3.

Période 4 Alternance de temps anticyclonique et de dépressions. Une augmentation des concentrations est observée sur la plupart des sites. Excepté le sud ouest de la ville où les concentrations sont inférieures à 10 µg/m3, la grande majorité des sites ont des concentrations comprises entre à 10 et 20 µg/m3. Les concentrations des sites à proximité du trafic routier sont comprises entre 30 et 50 µg/m3. Moyenne de la campagne estivale Par rapport à la campagne hivernale, les niveaux sont globalement inférieurs. La ville est scindée en 2 zones de concentrations :

• le centre-ville et le nord-est de la ville où les teneurs sont comprises entre 10 et 20 µg/m3

• le reste de l’agglomération avec des valeurs inférieures à 10 µg/m3 Les teneurs les plus élevées sont relevées sur le site à proximité du trafic routier (site n° V4’ : ru e St-Abdon), la moyenne s’élevant à 47 µg/m3.


5 5 5 5 ---- Comparaison avec la réglementationComparaison avec la réglementationComparaison avec la réglementationComparaison avec la réglementation

Les valeurs consignées dans le tableau C sont extraites du décret n°2002-213 du 15 février 2002.

Objectif de qualité 40 µg/m3

Valeur limite en 2004 52 µg/m3

Valeur limite en 2005 50 µg/m3

Tableau C : Réglementation du dioxyde d’azote en mo yenne annuelle

Les moyennes obtenues sur l’ensemble de l’étude pour chacun des sites de fond (voir ANNEXE 3 : données valides ) restent largement inférieures aux valeurs réglementaires, puisque les teneurs moyennes les plus fortes observées en centre-ville ne dépassent pas 30 µg/m3. Cependant, au niveau du site placé en proximité du trafic routier (rue St-Abdon, n°V4’), la moyenne des campagnes atteint 45 µg/m3, la valeur annuelle de l’objectif de qualité est dépassée. Ceci est à prendre en compte car ce niveau correspondra à la valeur limite en 2010.


VI VI VI VI ---- QUALITE DES MESURES

1 1 1 1 ---- Validation de l’étalonnageValidation de l’étalonnageValidation de l’étalonnageValidation de l’étalonnage

L’analyse du NO2 absorbé dans les tubes à diffusion est réalisée par colorimétrie au moyen d’un spectromètre (CECIL CE 2031), pour lequel une courbe d’étalonnage est tracée à chaque nouvelle période d’échantillonnage, en utilisant 6 solutions de concentration connue de nitrite de sodium. Les tableaux D et E indiquent, pour chaque période, la valeur de la pente, de l’ordonnée à l’origine ainsi que le coefficient de corrélation de la courbe d’étalonnage : Absorbance = f (masse de nitrite). La valeur du coefficient de corrélation doit être proche de 1 pour avoir une droite de bonne qualité. Les valeurs obtenues pour l’ensemble des périodes de mesure sont très satisfaisantes.

Périodes Pente Ordonnée à l'origine Coefficient de corrélation

1 0,3625 -0,0022 0,9999

2 0,3602 0,0012 0,9998

3 0,3633 -0,0029 0,9998

4 0,3673 -0,0046 0,9999

Moyenne 0,3633 -0,0085

Ecart -type 0,003 0,002

Tableau D : Etalonnage de la campagne hivernale

Périodes Pente Ordonnée à l'origine Coefficient de corrélation

1 0,3688 0,0043 0,9995

2 0,3592 0,027 0,9957

3 0,3634 0,0062 0,9991

4 0,3569 0,0038 0,9999

Moyenne 0,3621 0,0103

Ecart -type 0,005 0,011

Tableau E : Etalonnage de la campagne estivale

2 2 2 2 ---- Absence de contaminationAbsence de contaminationAbsence de contaminationAbsence de contamination

Les blancs sont des tubes dont la capsule transparente n’est pas enlevée pendant la quinzaine d’échantillonnage. Pour s’assurer qu’il n’y a pas eu de contamination lors de la préparation et l’analyse sur un lot de tubes, trois blancs laboratoire ont été préparés et analysés dans les mêmes conditions que le lot d’échantillons posés sur site. Deux blancs terrain ont également été posés pour chaque période. Les valeurs mesurées pour ces 2 types de blancs sont négligeables (< 0,02 µg), confirmant l’absence de contamination.


3 3 3 3 ---- Vérification de la répétabilité de la méthodeVérification de la répétabilité de la méthodeVérification de la répétabilité de la méthodeVérification de la répétabilité de la méthode

Les tubes placés en triplets permettent de déterminer la répétabilité de la méthode. Dans le cas du dioxyde d’azote, la répétabilité, exprimée par la valeur de l’écart relatif (ER), doit être proche de 10%. Les tableaux F et G récapitulent les valeurs de l’écart relatif maximum (écart de la valeur du triplet la plus éloignée de la moyenne à la moyenne).

Concentrations (µg/m3)

N° période 1 période 2

période 3 période 4

Mur a 16 26 34 25 Mur b 16 26 34 24 Mur c 16 26 34 23 ER (%) 0 0 0 4

4’a 39 36 48 43 4’b 39 37 50 44 4’c 41 37 50 49

ER (%) 2 2 2 5 11a 11 17 20 21 11b 11 15 21 23 11c 11 17 21 23

ER (%) 0 4 3 6

Tableau F : Répétabilité de la campagne hivernale

Concentrations (µg/m3)

N° période 1 période 2

période 3 période 4

Mur a 17 13 21 15 Mur b 17 14 20 15 Mur c 11 14 18 14 ER (%) 13 5 7 2

4’a 45 54 51 47 4’b 41 48 44 45 4’c 39 53 47 45

ER (%) 8 7 7 3 11a 11 7 10 13 11b 9 5 7 15 11c 7 6 9 14

ER (%) 11 13 11 11

Tableau G : Répétabilité de la campagne estivale Les valeurs des écarts relatifs sont correctes pour l’ensemble des tubes. La répétabilité de la méthode est donc bonne.


4 4 4 4 ---- Vérification de la Vérification de la Vérification de la Vérification de la justesse de la mesurejustesse de la mesurejustesse de la mesurejustesse de la mesure

Lors de campagne à diffusion passive, des échantillonneurs sont installés systématiquement à proximité de stations de mesure automatique de dioxyde d’azote, afin de vérifier la justesse de la mesure. En l’absence de stations de mesure à Vitry-le-François, des échantillonneurs ont été installés au niveau de la station « Murigny » à Reims lors des campagnes hivernale et estivale. La figure 9 ci-dessous donne les résultats obtenus. Une bonne concordance entre les 2 techniques de mesures est observée. L’écart maximal obtenu sur la totalité de la campagne est 14% du 27/06 au 8/07. La moyenne sur l’ensemble de la campagne est de 9%.

Comparaison entre les mesures par échantillonneurs passifs et les analyseurs automatiques sur le site de Murigny (Reims)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

3/01 au 17/01 17/01 au 31/01 31/01 au 14/02 14/02 au 2 9/02 13/06 au 27/06 27/06 au 08/07 08/07 au 25/07 25/07 au 5/08

µg/m

3

AnalyseurEchantillons

Figure 9 : Comparaison analyseur automatique/tube p assif


VII VII VII VII ---- CONCLUSION

Les deux campagnes de mesures par tubes à diffusion passive réalisées en hiver et été 2005 ont permis de déterminer la répartition spatiale du dioxyde d’azote sur la ville de Vitry-le-François. Les zones les plus exposées à la pollution au dioxyde d’azote (de l’ordre de 15-20 µg/m3 en moyenne sur l’ensemble de la campagne) se trouvent au centre-ville et s’étendent selon un axe Nord-Est. Au sud-est du centre-ville, les concentrations sont plus faibles (entre 10 et 14 µg/m3). Sur ces sites représentatifs du niveau moyen d’exposition de la population, les concentrations annuelles estimées sont donc largement en-dessous des valeurs réglementaires. Par contre, au niveau des voies et carrefours les plus fréquemment empruntés (rue St-Abdon, faubourg de Châlons), les moyennes sont proches ou atteignent l’objectif de qualité annuel de 40 µg/m3.

ANNEXES

ANNEXE 1 : Localisation des points de mesure

ANNEXE 2 : Validation des données

ANNEXE 3 : Données valides

ANNEXE 4 : Principes de géostatistique

ANNEXE 5 : Cartographies du dioxyde d’azote par pé riode

ANNEXE 6 : Météorologie

ANNEXE 1 Localisation des points de mesure

Numéro Adresse

V0 Place d'Armes, lampadaire coté rue Aristide Briand

V1 Rue du Pont Levis, devant le n°3, poteau téléphoniq ue

V2 Rue Jacquet, lampadaire sur le parking de la résidence des "Serins"

V2' Faubourg de Châlons, poteau 323962

V3 2 rue Ste-Barbe, poteau "interdit de tourner à gauche"

V4 10 rue Jules Ferry, poteau "interdit de stationner"

V4' Rue St Abdon, lampadaire

V5 Place de Maucourt, lampadaire espaces verts

V6 Place Roger Collard, lampadaire devant la gendarmerie

V7 10 rue de Champagne, lampadaire n°2

V8 2, avenue Jean Jaurès, poteau téléphonique n°2

V9 Rue du Lieutenant de Gail, lampadaire à l'intersection

V10 10, rue de la Brouetterie, poteau téléphonique

V11 Rue Couronne des Indes, lampadaire au niveau de la pancarte"Lucien Herr"

V12 Au bout de la ruelle du Bac, lampadaire

V13 Rue du Pont de Givet, lampadaire n°7 avant livraiso ns "Bricorama"

V14 Au bout du chemin du désert près des voies ferrées

V15 Rue du 8 mai 45, lampadaire n°8 au niveau des silos

V16 7 rue Pierre Klein, poteau téléphonique n°4

V17 Rue St Louvent perpendiculaire Chemin de la fontaine Ludot, Poteau PTT A2

V18 Chemin au bout de la forêt sur Glannes (route de Brienne le château), piquet

V19 Avenue du Bois Bodé, lampadaire devant terrain sport

V20 Arbre route de Blacy

V21 Arbre en face de la station d'épuration

V22 2, allée de la Jénause, lampadaire n°3

V23 Rue des Champs de Manoeuvre, lampadaire n°5

V24 Avenue du Perthois, lampadaire n°9

V25 Route de Frignicourt, panneau d'indication à l'intersection avec rue Geraudel

ANNEXE 2 Validation des données

n° CV [NO 2] moy

en µg/m 3 Commentaire

Campagne hivernale

V11 29 18 Le tube est situé en périphérie de l’agglomération. La concentration du NO2 est tributaire de la direction et vitesse du vent. Le site est valide.


V18 103 16 La concentration de la 3ème période était de 43. Cette valeur est trop élevée par rapport aux sites à proximité. Elle est invalidée, mais le site reste valide.



V23 5 19 Le tube est situé dans une zone industrielle. Les concentrations, très homogènes induisent un faible CV.

ANNEXE 2 Validation des données (suite)

n° CV [NO 2] moy

en µg/m 3 Commentaire

Campagne estivale

V13 59 11 Le tube est situé en périphérie à l’ouest de la ville. Les concentrations, assez hétérogènes, induisent un fort CV.

V16 65 8 Le fort CV est dû à la valeur de la 4ère période, forte par rapport aux autres valeurs du même site. Cette valeur reste cohérente par rapport aux sites situés à proximité, donc elle est conservée.





ANNEXE 3 DONNEES VALIDES

Numéro 3/01 au 17/01 17/01 au 31/01 31/01 au 14/02 14/0 2 au 29/02 MOYENNE HIVER 13/06 au 27/06 27/06 au 08/07 08/07 au 25/07 25/07 au 5/08 MOYENNE ETE MOYENNE CAMPA GNE

V0 20 20 27 24 23 11 16 16 14 19

V1 16 14 18 13 15 6 11 6 11 9 12

V2 19 21 22 21 16 20 13 19 17 19

V2' 38 31 37 39 36 40 44 35 32 38 37

V3 19 23 23 26 23 14 19 14 17 16 19

V4 16 23 23 24 22 10 14 14 17 14 18

V4' 40 37 49 49 44 40 53 47 46 47 45

V5 14 19 24 22 20 11 11 14 12 16

V6 17 19 26 27 22 15 15 17 16 19

V7 12 14 14 16 14 6 4 4 13 7 10

V8 15 16 21 17 17 11 7 8 12 10 13

V9 9 14 16 14 13 7 2 5 9 6 10

V10 12 15 15 15 14 6 4 7 10 7 11

V11 11 16 21 22 18 10 6 9 14 10 14

V12 16 17 22 17 18 7 12 9 14 11 14

V13 18 15 21 15 17 3 14 9 18 11 14

V14 13 17 18 17 16 4 10 5 13 8 12

V15 12 18 18 18 17 7 5 7 12 8 12

V16 15 16 19 17 2 4 7 11 6 11

V17 12 12 18 23 16 2 3 6 12 6 11

V18 6 9 10 8 3 5 4 7

V19 7 14 17 16 14 2 2 4 8 4 9

V20 8 13 17 18 14 11 11 15 12 13

V21 11 11 14 12 12 10 8 3 8 7 10

V22 19 19 20 17 19 15 11 20 15 17

V23 18 19 20 19 5 13 8 18 11 14

V24 23 21 19 19 21 13 17 20 18 17 19

V25 12 19 19 19 17 14 9 18 14 16

ANNEXE 4 Principes de géostatistique

Quelques principes de base de la géostatistique :

1) Le variogramme

Le variogramme est une représentation graphique de la variance1 d’un phénomène donné. On calcule un variogramme expérimental en observant tous les couples de points de mesure séparés d’une distance h (ou pas) et cela en balayant dans toutes les directions toutes les valeurs de x (site de mesure) en un nombre n de pas réguliers de longueur h déterminée par l’opérateur. A partir de ces valeurs, on effectue la moyenne sur toutes les directions pour chaque pas donné et on obtient ainsi un variogramme omnidirectionnel. L’intérêt du variogramme est qu’il permet de se représenter la continuité spatiale de la concentration et la corrélation spatiale entre deux mesures du polluant. On suppose en effet qu’à courte distance la variabilité est faible du fait que les points sont proches, donc qu’ils sont fortement corrélés. Ceci est vrai pour des sites de fond. Lorsque le variogramme se stabilise à une certaine distance, cela signifie qu’il n’y a plus de corrélation entre les données, on appelle alors cette distance le palier.

0 1000 2000 3000 4000 5000

Distance (m)

0

5

10

15

20

variance

exemple de variogramme

2) L’ajustement du modèle

Une fois que l’on a obtenu un variogramme satisfaisant, c’est-à-dire un variogramme présentant une assez bonne continuité spatiale et qui se stabilise par la suite (démontrant ainsi la stationnarité de la variable étudiée), il est nécessaire d’ajuster un modèle sur celui-ci afin de permettre l’interpolation des autres valeurs sur le reste de la carte étudiée. Cet ajustement se fait à l’aide d’une combinaison linéaire de structures prédéfinies qui sont en fait des fonctions mathématiques générales (ex : fonction sphérique ou fonction exponentielle). Dans les cas où l’ordonnée à l’origine du variogramme est différente de zéro, on dit qu’il y a un effet pépite, ou encore qu’il y a de la variabilité à petite distance. On ajoute alors dans le modèle une autre structure pour intégrer cet effet pépite afin de bien modéliser le comportement du polluant.

1 représente la dispersion des mesures autour de la valeur moyenne de l’échantillon

3) Le Krigeage

Le krigeage est une méthode d’interpolation qui utilise le modèle que l’on a ajusté sur le variogramme pour prendre en compte le mieux possible les corrélations existant entre les différents points de la carte. En pratique la valeur de la concentration en un point donné est obtenue en faisant la somme des concentrations des autres points connus dans un certain voisinage, en leur affectant un certain poids de krigeage. Pour un variogramme qui possède une bonne continuité spatiale, plus le point est proche de la cible à estimer, plus le coefficient affecté pour le calcul de la cible va être important. Utilisé de cette façon, le krigeage fournit bien souvent des résultats qui ne reflètent pas très bien la réalité, dans la mesure où le logiciel se base sur les seules données de l’échantillon fournies en un nombre limité de points. Dans les zones qui sont très éloignées des points de l’échantillon, le logiciel va attribuer la valeur moyenne de l’échantillon. Pour surmonter ce problème et obtenir des cartes plus réalistes, il est donc nécessaire de fournir au logiciel des informations autres que les données de concentration obtenues en un nombre restreint de points. Dans cette optique la variable auxiliaire utilisée doit être la mieux corrélée possible aux données que l’on possède déjà. Cela peut être des données du trafic routier, la densité de population, le relief…

ANNEXE 5 Cartographies du dioxyde d’azote par période d’écha ntillonnage

ANNEXE 6-a Météorologie de la campagne hivernale –Pluviométrie (Source Météo-France-station Fagnières)

Précipitations Vitry Hiver période 1

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

3/1

4/1

5/1

6/1

7/1

8/1

9/1

10/1

11/1

12/1

13/1

14/1

15/1

16/1

17/1

mm


0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

18/1

19/1

20/1

21/1

22/1

23/1

24/1

25/1

26/1

27/1

28/1

29/1

30/1

31/1

mm


0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1/2

2/2

3/2

4/2

5/2

6/2

7/2

8/2

9/2

10/2

11/2

12/2

13/2

14/2

mm


0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

15/2

16/2

17/2

18/2

19/2

20/2

21/2

22/2

23/2

24/2

25/2

26/2

27/2

28/2

mm

ANNEXE 6-b Météorologie de la campagne hivernale –Températures (Source Météo-France-station Fagnières)

Température moyenne Vitry Hiver période 1

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

123/

1

4/1

5/1

6/1

7/1

8/1

9/1

10/1

11/1

12/1

13/1

14/1

15/1

16/1

17/1

°CTempérature moyenne Vitry Hiver période 2

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

12

18/1

19/1

20/1

21/1

22/1

23/1

24/1

25/1

26/1

27/1

28/1

29/1

30/1

31/1

°C


-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

12

1/2

2/2

3/2

4/2

5/2

6/2

7/2

8/2

9/2

10/2

11/2

12/2

13/2

14/2

°C


-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

12

15/2

16/2

17/2

18/2

19/2

20/2

21/2

22/2

23/2

24/2

25/2

26/2

27/2

28/2

°C

ANNEXE 6-c Météorologie de la campagne estivale –Pluviométrie (Source Météo-France-station Fagnières)

Précipitations Vitry Eté période 1

0

5

10

15

20

25

13/6

14/6

15/6

16/6

17/6

18/6

19/6

20/6

21/6

22/6

23/6

24/6

25/6

26/6

27/6

mm


0

5

10

15

20

25

28/6

29/6

30/6 1/7

2/7

3/7

4/7

5/7

6/7

7/7

8/7

mm


0

5

10

15

20

25

9/7

10/7

11/7

12/7

13/7

14/7

15/7

16/7

17/7

18/7

19/7

20/7

21/7

22/7

23/7

24/7

25/7

mm

Précipitations Vitry période 4

0

5

10

15

20

25

26/7

27/7

28/7

29/7

30/7

31/7 1/8

2/8

3/8

4/8

5/8

mm

ANNEXE 6-d Météorologie de la campagne estivale –Températures (Source Météo-France-station Fagnières)

Température moyenne Vitry Eté période 1

0

5

10

15

20

25

30

13/6

14/6

15/6

16/6

17/6

18/6

19/6

20/6

21/6

22/6

23/6

24/6

25/6

26/6

27/6

°C


0

5

10

15

20

25

30

28/6

29/6

30/6 1/7

2/7

3/7

4/7

5/7

6/7

7/7

8/7

°C


0

5

10

15

20

25

30

9/7

10/7

11/7

12/7

13/7

14/7

15/7

16/7

17/7

18/7

19/7

20/7

21/7

22/7

23/7

24/7

25/7

°C


0

5

10

15

20

25

30

25/7

26/7

27/7

28/7

29/7

30/7

31/7 1/8

2/8

3/8

4/8

5/8

°C

Documents

1ere de couv rapport Vitry NO2 - atmo-ca.asso.fr · Répartition spatiale du dioxyde d’azote sur la ville de Vitry-le-François à l’aide des tubes à diffusion passive 1 II I