Le système de surveillance de la qualité de l’air français anticipe un épisode de pollution particulaire sur la France

Le système PREV’AIR a prévu depuis le vendredi 16 avril une pointe de pollution particulaire classique, les modèles n’intégrant pas les émissions du volcan. Les mesures de PM10 et de SO2 du dispositif de surveillance de la qualité de l’air français ont bien montré ces derniers jours des niveaux importants, notamment de pollution particulaire, qui n’ont cependant pas dépassé les seuils d’alerte. La concomitance du phénomène volcanique conduit à se poser la question du cumul des deux phénomènes.

En l’état actuel des connaissances, l’INERIS tire trois enseignements de ses observations :

• Les dépassements des seuils règlementaires d’information du public (80 µg/m3 en moyenne journalière) des concentratio ns PM10 observées entre le 18 etle 20 avril 2010 s’expliquent en majorité par un épisode de nature plutôt transfrontalière, induit par les activités humaines et dont le constat est assez classique en cette saison ;
• un effet cumulé et limité du panache islandais a été relevé, à confirmer par les analyses de spéciation des particules ;
• des phénomènes de forte pollution particulaire (« classique » et due au panache de cendres) peuvent, en fonction de la météo, se reproduire dans les semaines et mois à venir, de manière concomitante, tant que l’éruption du volcan islandais perdurera.

L’épisode « classique » a été prévu grâce au système de modèles numériques* et à la prise en compte des apports de pollution transfrontaliers. Relativement fréquent en cette saison, il est essentiellement lié aux activités humaines. Il a été exacerbé par des activités d’épandage et de fertilisation agricoles qui s’ajoutent aux émissions habituelles liée s aux transports notamment (moteurs diesel), et aux autres combustions (chauffage,industries).
L’évènement de pollution aux particules, tel que mesuré par le réseau de surveillance, a débuté le samedi 17 avril sur le Nord du pays et a atteint son maximum le lundi 19 avril sur la Normandie, le bassin parisien et plus à l’Est, en Champagne Ardennes.

Le département de la Marne, l’Alsace et la Lorraine ont mis en place une procédure d’information du public (moyenne journalière supérieure à 80µg/m3) les lundi 19 et mardi 20 avril. Dans ces zones, les procédures de recommandations classiques en cas de pic de pollution de l’air sont mises en œuvre. Aucun seuil d’alerte (moyenne journalière supérieure à 125µg/m3) n’a toutefois été atteint sur le territoire national.
Après avoir stagné vers 3-4 kms du sol, le nuage de cendres volcaniques provenant d’Islande a poursuivi sa lente descente et il semble que l’on ait assisté à un impact cumulé des deux phénomènes. Le s premières simulations faites à l’INERIS (exploitation des informations LIDAR ; modélisations FLEXPART et CHIMERE) indiqueraient ainsi un apport en particules du panache de l’ordre de 10 à 20 µg/m3.
Les mesures de PM10 et de SO2 ont été réalisées par le biais de stations de mesures automatisées gérées par 33 associations agréées par le ministère en charge de l’Ecologie pour la surveillance de la qualité de l’air (AASQA) sur l’ensemble du territoire, et au plan national par le Laboratoire Central de Surveillance de la Qualité de l’Air (LSCQA).

La discrimination quantitative entre pollution particulaire « classique » et impact du nuage est à confirmer par l’analyse des filtres de prélèvements particulaires collectés auprès des AASQA grâce au dispositif CARA.
Les filtres en provenance de Normandie, de Champagne Ardennes et de l’Est de la France, issus de prélèvements journaliers depuis le 16 avril ont été analysés à l’INERIS comme suit :

• Analyses qualitatives au microscope environnemental à balayage (analyses élémentaires et formes cristallines),
• Analyses quantitativesdesprincipaux éléments métalliques par ICPMS,
• Analyses des anions et cations par chromatographie ionique (nitrates, sulfates, chlorures, magnésium, calcium, sodium…),
• Analyse du Carbone élémentaire et Carbone organique,
• Hydrocarbures aromatiques polycycliques par HPLC,
• Acide fluorhydrique

Le dispositif de prévision utilise une modélisation qui prend en compte trois paramètres : connaissance des émissions primaires ; transport atmosphérique estimé à partir des conditions météorologiques ; formation des particules secondaires par les réactions chimiques.

Analyses chimiques : les premières conclusions

Des filtres provenant de prélèvements journaliers, déclenchés depuis le 16 avril 2010, ont été collectés auprès des AASQA pa r mi les p l us concernées par l’épisode de pollution particulaire (Normandie, Champagne Ardennes et Alsace, en priorité) pour analyses à l’INERIS.

Les premières analyses, exploitées dès le21avril au soir, permettent d’apporter les informations suivantes qui seront consolidées par un travail d’interprétation plus large, notamment à partir des analyses encore en cours.
Les résultats obtenus au cours des journées des 18 et 19 avril révèlent une proportion de composés non volatils, insolubles, constitués d’éléments métalliques, plus importante qu’attendue, jusqu’à devenir largement majoritaire (de 60 à 80% de la masse totale des particules). En effet, ces composés se retrouvent en proportions beaucoup plus faibles lors d’épisodes de pollution particulaire fréquents en cette saison (concomitance de situations météorologiques anticycloniques et de certaines activités humaines industrielles et agricoles), comme celui qui s’est développé ces derniers jours. Dans un cas de pollution particulaire « classique », la fraction semi-volatile des particules*, notamment le nitrate d’ammonium, peut atteindre 70% de la masse totale des particules.
De plus, parmi les métaux qui ont été spécifiquement dosés dans les échantillons étudiés, des teneurs en aluminium significatives (soit 1 à 2 µg/m3, sur une totalité de masse particulaire d’environ 50 µg/m3) ont été détectées dans les zones d’études, en particulier, dans l’est de la France, ce qui confirme la présence de particules primaires naturelles d’origine crustale (croûte terrestre).
Dans la mesure où nous n’avons pas connu d’épisodes de poussières désertiques pendant toute cette période, le profil relativement atypique de la charge particulaire peut être attribué à la présence de cendres volcaniques.
Ces résultats ont également été misen perspective avec :

• les informations fournies par les AASQA à l’aide de leurs appareils automatiques permettant de suivre l’évolution temporelle des concentrations en continu en de nombreux points du territoire, pendant lapériode d’intérêt (diffusés en temps quasi réel, sur leurs sites internet),
• les observations réalisées dans les zones limitrophes (Belgique, Allemagne, en particulier).

La confrontation de l’ensemble de ces éléments permet, à ce jour, de conforter l’hypothèse issue des simulations numériques : les cendres volcaniques provenant d’Islande ont, ces derniers jours, contribué à hauteur de 10 à 30% à l’épisode de pollution particulaire observé sur la moitié nord de la France (zone géographique allant du bassin normand à la forêt noire), avec un maximum localisé dans la région de Mulhouse.
Dans tous les cas, les épisodes de pollution sont restés limités, dépassant parfois le se u il d ’information (80 µg/m3), mais n’atteignant jamais le seuil d’alerte.

Particules secondaires formées dans l’atmosphère à partir des émissions gazeuses.