2021 Caractérisation de la qualité de l'air ambiant entre Metz et Thionville en 2020 - ATMO Grand Est
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2021 Source : ATMO GE Source : Source ATMO GE: ATMO GE Caractérisation de la qualité de l'air ambiant REF : SURV-EN-528 entre Metz et Thionville en 2020 Campagnes réalisées entre le 06 février et le 30 décembre REF : || RF ||_|| IN ||
CONDITIONS DE DIFFUSION Diffusion libre pour une réutilisation ultérieure des données dans les conditions ci-dessous : ▪ Les données produites par ATMO Grand Est sont accessibles à tous sous licence libre «ODbL v1.0». ▪ Sur demande, ATMO Grand Est met à disposition les caractéristiques des techniques de mesures et des méthodes d’exploitation des données mises en œuvre ainsi que les normes d’environnement en vigueur. ▪ ATMO Grand Est peut rediffuser ce document à d’autres destinataires. ▪ Rapport non rediffusé en cas de modification ultérieure des données. 2
PERSONNES EN CHARGE DU DOSSIER Rédaction Sandrine BOURDET, Chargée d’Etudes Unité Surveillance et études réglementaires Vérification Emmanuel JANTZEM, Ingénieur Etudes Unité Surveillance et études réglementaires Approbation Cyril PALLARES, Responsable Unité Surveillance et études réglementaires Référence du projet : MSP-00529 Référence du rapport : SURV-EN-528 Date de publication : 04-05-2021 ATMO Grand Est Espace Européen de l’Entreprise – 5 rue de Madrid – 67300 Schiltigheim N° 3CX - Tél : 03 69 24 73 73 Mail : contact@atmo-grandest.eu 3
REMERCIEMENTS Nous remercions les mairies des communes de Montigny-lès-Metz, Metz, Châtel-Saint-Germain, Maizières-lès-Metz, Roncourt, Hagondange, Uckange, Thionville et Garche pour leur accueil et les accords obtenus afin de réaliser cette campagne de mesures. 4
Résumé du rapport Ce rapport présente une synthèse des résultats issus de six campagnes de mesures de la qualité de l’air ambiant réalisées entre Metz et Thionville en contexte urbain à influence trafic, et en fond urbain. Cette campagne de mesures rentre dans le cadre des actions du Programme Régional de Surveillance de la Qualité de l’Air (PRSQA 2017-2021) d’ATMO Grand Est, en lien avec les actions 1 et 2 ; elle va également constituer une aide au calage des sorties de modélisations urbaines réalisées sur le secteur d’étude. A cette fin, vingt-et-un sites ont été instrumentés avec des tubes passifs pour la mesure du NO2 sur neuf communes du sillon mosellan (dix en contexte de fond urbain, et onze sous influence trafic). Les résultats indiquent des niveaux moyens annuels oscillant entre 7 µg/m3 (site de fond sur la commune de Chatel-Saint-Germain) et 49 µg/m3 pour le plus chargé (site urbain d’influence trafic localisé au boulevard André Maginot à Metz). Le niveau moyen annuel atteint 36 µg/m3 tous sites d’influence trafic confondus, et 14 µg/m3 pour l’ensemble Résumé des sites de fond (soit un ratio d’environ 2,5 fois). 5
Résumé du rapport (suite) Par rapport à la réglementation actuellement en vigueur, trois sites localisés au boulevard André Maginot, au boulevard de Trèves et sur l’avenue Jean XXIII à Metz dépassent en 2020 la valeur limite annuelle correspondant à la protection de la santé humaine (40 µg/m3 sur un an) et la ligne directrice de l’OMS (40 µg/m3 sur un an). Par ailleurs, un site messin, localisé au 15 en Fournirue, s’en approche. Il s’agit généralement d’axes fortement fréquentés qui traversent la commune de Metz, soit par le centre soit en périphérie de la ville, présentant un trafic moyen journalier annuel compris entre 21 500 et 25 000 véhicules par jour en 2018. Ce constat est récurrent sur ces sites, ce seuil réglementaire ayant également été dépassé lors des campagnes précédentes (2015 à 2017). Ce composé gazeux demeure une réelle problématique, qu’il est nécessaire de surveiller en termes de niveaux observés à proximité des axes routiers et de l’impact que ce polluant a sur la santé des riverains. Résumé 6
Définitions Diagramme ombrothermique : diagramme élaboré à partir des températures moyennes journalières et du cumul des précipitations journalières, pour permettre de visualiser les variations conjointes de ces deux paramètres. Emissions : rejets de polluants dans l’atmosphère directement à partir des pots d’échappement des véhicules et des aéronefs ou des cheminées de sites industriels par exemple (exprimées en unité de masse). Immissions : concentrations de polluants dans l’atmosphère telles qu’elles sont inhalées. Les immissions résultent de la dilution, de la transformation et du transport des polluants émis (exprimées en unité de masse par volume). Lignes directrices de l’OMS (Organisation Mondiale de la Santé) : les lignes directrices de l’OMS relatives à la qualité de l’air présentent des recommandations d’ordre général concernant les valeurs seuils des principaux polluants de l’air qui posent des risques pour la santé. Niveau : concentration d’un polluant dans l’air ambiant. Objectif de qualité de l’air : niveau à atteindre à long terme et à maintenir sauf lorsque cela n’est pas réalisable par des mesures proportionnées, afin d’assurer une protection efficace de la santé humaine et de l’environnement dans son ensemble. Polluant : toute substance introduite directement ou indirectement par l’homme dans l’air ambiant et susceptible d’avoir des effets nocifs sur la santé humaine et/ou l’environnement dans son ensemble. Pollution de fond : dans sa dimension géographique, la pollution de fond représente l’exposition d’une population, en milieu rural ou urbain, non directement soumise à une pollution industrielle ou trafic de proximité. Cette pollution de fond ne doit pas être confondue avec le fond de pollution qui exprime la dose ambiante sur une longue période. Définitions Pollution de proximité : la pollution de proximité représente l’exposition d’une population directement soumise à une pollution industrielle ou de proximité trafic. Valeur limite : niveau fixé sur la base de connaissances scientifiques, dans le but d’éviter, de prévenir ou de réduire les effets nocifs sur la santé humaine et/ou l’environnement dans son ensemble, à atteindre dans un délai donné et à ne pas dépasser une fois atteint. 7
Contexte et objectifs Conclusion Dans le cadre des actions 1 et 2 du Programme Régional de Surveillance de la Qualité de l’Air (PRSQA) d’ATMO Grand Est pour la période 2017-2021, une campagne de mesure de la qualité de l’air a été mise en œuvre dans neuf communes localisées entre Metz et Thionville, en contexte urbain à influence trafic et en situation de fond. L’action Résultats 1 vise à gérer et optimiser les outils de la surveillance de la qualité de l’air, et l’action 2 à évaluer les inégalités d’exposition par des campagnes de mesures. Elle a ici pour objectif d’évaluer les niveaux en dioxyde d’azote NO2. Les neuf communes concernées par cette campagne font partie de la Zone d’Agglomération de Metz (ZAG*)- Thionville. Ces mesures vont permettre d’évaluer la qualité de l’air sur des secteurs dépourvus de station fixe de mesures, et Méthodes et moyens d’optimiser le calage des sorties de modélisations urbaines réalisées sur ce secteur d’étude, à savoir ADMS Urban. Elles alimentent également les modèles de prévisions atmosphériques réalisés par l’Unité de modélisation urbaine et régionale d’ATMO Grand Est. Les agglomérations de la région Grand Est combinent en effet des émissions de polluants importantes associées au trafic routier, aux axes urbains et interurbains, et une population résidant aux abords immédiats de ces axes. Par conséquent, la surveillance de la qualité de l’air en proximité trafic constitue un enjeu de santé publique majeur. Cette surveillance permet notamment de connaître les niveaux de pollutions les plus élevés auxquels les habitants vivant à proximité de ces infrastructures routières sont susceptibles d’être exposés. Ainsi, en 2020, six campagnes de mesures ont été mises en place du 06 février au 30 décembre sur vingt-et-un sites : onze de typologie urbaine sous influence trafic et dix en situation de fond. Introduction Ce rapport dresse le bilan des différentes campagnes, les résultats obtenus étant comparés d’une part à la réglementation actuellement en vigueur, et d’autre part aux résultats provenant d’autres stations fixes et/ou de campagnes de mesures antérieures d’ATMO Grand Est. * Le zonage européen a été révisé pour la période 2017-2021. Trois “Zones Agglomération-ZAG” (Strasbourg, Metz, Nancy), une “zone à risque-ZAR” (Reims) et 8 une « zone régionale-ZR » ont été définies. A côté du zonage européen qui répond à l'exigence réglementaire nationale et européenne, il a été proposé dans le PRSQA d’ajouter dans la réflexion sur l’évolution du réseau de mesures, l’évaluation de la qualité de l’air dans des zones atmosphériques d’intérêt général (ZADIG).
Les sites de prélèvement Conclusion Vingt-et-un sites ont été instrumentés en collaboration avec l’unité Modélisation d’ATMO Grand Est par l’Unité modélisation d’ATMO Grand Est pour compléter les connaissances sur les niveaux en dioxyde d’azote en situation urbaine de fond et sous influence trafic et pour aider au calage des sorties de modélisations urbaines réalisées sur le secteur d'étude. Résultats Ces points de mesures ont été instrumentés avec des tubes passifs en contexte urbain à influence trafic ou de fond sur neuf communes du sillon mosellan localisées entre Metz et Thionville. Il s’agit des communes de Montigny-les-Metz, Metz, Châtel Saint-Germain, Maizières-les-Metz, Roncourt, Hagondange, Uckange, Thionville et Garche. Méthodes et moyens Tableau 1 : Sites de mesures de la campagne Metz-Thionville en 2020 N° site Commune Adresse sites Type d'influence Polluants 2020 1 Roncourt 36 rue Raymond Mondon Fond NO 2 2 Châtel St Germain 2 rue de Lorry Fond NO 2 3 Garche 33 rue des 4 Seigneur, près de l’église Fond NO 2 4 Thionville Rue Georges Ditsch Fond NO 2 5 Metz Rue Ste Chrétienne (près entrée du parc Ste Chrétienne) Fond NO 2 6 Metz Jardin de l'Esplanade Fond NO 2 7 Hagondange Près de la synagogue et de la salle des fêtes (près rue Hoffmann) Fond NO 2 8 Montigny-lès-Metz Entrée jardin botanique de Metz (lampadaire-côté rue Charles de Gaulle) Fond NO 2 9 Maizières-lès-Metz Rue Victor Hugo (lampadaire) Fond NO 2 10 Thionville 22 avenue Albert 1er (lampadaire) Trafic NO 2 Introduction 11 Thionville 15 rue Saint Charles (lampadaire) Trafic NO 2 12 Thionville Chaussée d'Afrique Trafic NO 2 13 Thionville 21 rue du Général Castelnau Trafic NO 2 14 Uckange 6 D952 (cf 6 rue de la gare) Trafic NO 2 15 Metz 9 rue du sablon Trafic NO 2 16 Metz 110 rue de Verdun Trafic NO 2 17 Metz 15 En Fournirue Trafic NO 2 18 Metz 33 boulevard André Maginot Trafic NO 2 9 19 Metz Avenue Jean XXIII Trafic NO 2 20 Metz Boulevard de Trèves Trafic NO 2 21 Metz Impasse Charles et Louis Jacquard (station fixe) Fond NO 2
Carte des sites de prélèvement Conclusion Résultats Méthodes et moyens Introduction 10 Figure 1 : Localisation des sites de mesures par tubes passifs
Méthode de mesure du NO2 dans le cadre de l‘étude Conclusion Tableau 2 : Moyens de mesures et descriptif Moyen de Descriptif mesure Résultats Le principe de fonctionnement de ce mode de prélèvement est basé sur celui de la diffusion passive de molécules sur un adsorbant adapté au piégeage spécifique du polluant gazeux. La quantité de molécules piégées est proportionnelle à sa concentration dans l’environnement et est déterminée par analyse des échantillons différée en laboratoire. Ce mode de prélèvement fournit une moyenne Méthodes et moyens sur l’ensemble de la période d’exposition. Tubes La méthode analytique est la colorimétrie à 540 nm selon la réaction de Saltzmann, et la norme est la passifs et NF EN 16 339. supports Après exposition, les tubes passifs sont collectés et analysés en laboratoire. La concentration en dioxyde d’azote (NO2) correspond à une valeur moyennée sur la durée d’exposition du tube. Des contrôles qualité sont effectués tout au long de l’étude avec la réalisation de blancs et de réplicats (un site équipé de trois tubes passifs ou triplicats) permettant de s’assurer de la répétabilité. Introduction Figure 2 : Tubes passifs (NO2) et exemple de support 11
Paramètres météorologiques Conclusion Résultats Les niveaux en polluants peuvent varier fortement sur une courte durée, ces variations étant, en partie, liées aux phénomènes météorologiques qui contrôlent la dispersion des polluants ou au contraire leur accumulation (cf annexe n°5). Méthodes et moyens Dans le cadre de cette étude, les mesures des paramètres météorologiques proviennent des stations météorologiques du réseau RADOME de Météo France. En effet, ATMO Grand Est ne dispose pas de données météorologiques dans le secteur d’études (mesures non disponibles liées à des problèmes d’ordre technique ou suite aux arrêts des mesures de paramètres météorologiques sur site, ou suite à des fermetures de stations fixes en lien avec la stratégie de redéploiement des points de mesures…). Les stations météorologiques retenues sont les suivantes, sélectionnées en fonction des sites disponibles du réseau RADOME dans le secteur d’étude : Introduction - Pour le secteur de Metz : station météorologique de Metz-Frescaty, localisée à moins de 7 kilomètres à vol d’oiseau au sud-ouest de la ville de Metz, - Pour le secteur de Thionville : station météorologique d’Errouville, localisée à moins de 20 kilomètres à vol d’oiseau au nord-ouest de la ville de Thionville (site le plus proche du secteur d’étude). 12
Périodes de mesures pour permettre une couverture annuelle > 14% Conclusion Afin de pouvoir calculer des moyennes annuelles, la stratégie d’échantillonnage doit notamment répondre à certains objectifs de qualité définis dans la Directive 2008/50/CE : à savoir une période minimale de mesures sur 14 % de l’année pour des mesures indicatives, ou huit semaines, réparties sur toute l’année pour être Résultats représentatives des diverses conditions du climat. Pour répondre à ces critères, six périodes de mesures ont été planifiées au cours de l’année 2020. Les dates sont regroupées dans le tableau suivant. Il est à noter que l’épidémie liée à la Covid19 nous a contraint à décaler la seconde campagne de mesures. Méthodes et moyens Tableau 3 : Périodes de mesures en 2020 Nombre de Campagne Périodes de prélèvements jours C1 06 au 20 février 14 C2 10 au 24 juin 14 C3 09 au 23 juillet 14 C4 24 septembre au 08 octobre 14 C5 04 au 18 novembre 14 C6 16 au 30 décembre 14 Introduction Total : 84 jours Les résultats sur l’année pourront être comparés aux normes nationales annuelles de la qualité de l’air, la couverture temporelle des mesures étant de 23 %. Cependant, les résultats de la dernière campagne n’étant pas exploitables, la couverture temporelle des mesures exploitables atteint au final 19% . 13 L’ annexe 4 présente les seuils réglementaires en NO2 actuellement en vigueur.
Limites de l’étude Conclusion L’étude est limitée à une investigation concernant l’un des Résultats maillons du cycle de la pollution de l’air, celui de la qualité de l’air (concentrations atmosphériques de polluants). Compte tenu des périodes et de la fréquence des mesures, Méthodes et moyens l’étude permet de qualifier les niveaux observés au regard des normes annuelles de qualité de l’air. Des informations relatives aux dépassements de normes horaires ou journalières pour les paramètres mesurés avec des tubes passifs ne peuvent être fournies. Figure 3 : Cycle de la pollution de l’air Introduction Par ailleurs, l’année 2020 ayant été particulièrement atypique en raison du contexte sanitaire lié à la Covid19 et aux confinements mis en place (trafic routier impacté), l’ensemble des résultats et des comparaisons présentées ci-après est à considérer en intégrant ce facteur. 14
Inventaire des émissions de dioxyde d’azote NO2 Conclusion La sectorisation des émissions (Invent’Air V2020 – données 2018) est présentée à partir de l’inventaire des émissions atmosphériques de polluants et de gaz à effet de serre d’ATMO GE, en prenant en compte les communautés de communes (CC) du Pays Orne Moselle, la communauté d’agglomération Portes de Résultats France-Thionville, Metz Métropole, la communauté de communes Rives de Moselle et la communauté d’agglomérations du Val de Fensch auxquelles les neuf communes concernées par l’étude appartiennent. Sectorisation des émissions en NOx Méthodes et moyens (source : ATMO GE - Invent'AirV2020 - A2018) 100.0% 3% 80.0% 60.0% 59% 40.0% 12% 20.0% 10% 15% 0.0% 1% NOx Agriculture, sylviculture et aquaculture hors UTCATF Industrie manufacturière, traitement des déchets, construction Introduction Extraction, transformation et distribution d'énergie Résidentiel, tertiaire, commercial et institutionnel Transport routier Modes de transports autres que routier Figure 4 : Sectorisation des émissions (source : ATMO GE - Invent'AirV2020 - A2018) Les NOx sont majoritairement issus du transport routier pour près de 60%, suivis par le secteur de 15 l’industrie manufacturière-traitement des déchets-construction (15%), puis les secteurs résidentiel- tertiaire (12%) extraction-transformation-distribution d’énergie (10%).
Météo secteur Metz : fréquentes pluies fin sept-début oct. ; déficit en juillet et novembre Conclusion Ces graphiques, élaborés à partir des températures moyennes journalières et du cumul des précipitations journalières, permettent de visualiser les variations conjointes des deux paramètres lors des campagnes. Résultats C1 : du 06/02/20 au 20/02/2020 C2 : du 10/06/20 au 24/06/2020 C3 : du 09/07/20 au 23/07/2020 Méthodes et moyens C4 : du 24/09/20 au 08/10/2020 C5 : du 04/11/20 au 18/11/2020 Introduction Figure 5 : Diagrammes ombrothermiques issus de la station météo de Metz Frescaty (source Météo France, RADOME) lors des campagnes de mesures en 2020 Nous ne présentons pas le diagramme ombrothermique relatif à la dernière campagne de mesures, 16 en raison de l’absence de résultats en NO2 (voir ci-après).
Météo secteur Thionville : précipitations fréquentes fin sept-début oct; déficit en juillet et novembre Conclusion Résultats Méthodes et moyens C1 : du 06/02/20 au 20/02/2020 C2 : du 10/06/20 au 24/06/2020 C3 : du 09/07/20 au 23/07/2020 C4 : du 24/09/20 au 08/10/2020 C5 : du 04/11/20 au 18/11/2020 Figure 7 : Diagrammes ombrothermiques issus de la station météo d’Errouville (source Météo France, - RADOME) lors des campagnes de mesures en 2020 Introduction Les roses des vents à Errouville ne sont pas disponibles lors des périodes des mesures (absence de 17 mesures).
Météo secteur Metz : vents majoritairement faibles sur l’ensemble des périodes Conclusion Résultats C1 : du 06/02/20 au 20/02/2020 C2 : du 10/06/20 au 24/06/2020 C4 : du 24/09/20 au 08/10/2020 C5 C5::du du04/11/20 04/11/20au au18/11/2020 18/11/2020 C3 : du 09/07/20 au 23/07/2020 Méthodes et moyens 1à3 3à5 5à7 7à9 9à11 11à13 13à15 m/s 1à3 3à5 5à7 7à9 9à11 11à13 13à15 m/s 1à3 3à5 5à7 7à9 9à11 11à13 13à15 m/s 1à3 3à5 5à7 7à9 9à11 11à13 13à15 m/s 1à3 3à5 5à7 7à9 9à11 11à13 13à15 m/s Fréquence par direction de vent (en %) Fréquence par direction de vent (en %) Fréquence par direction de vent (en %) Fréquence par direction de vent (en %) Fréquence par direction de vent (en %) Figure 6 : roses des vents issues de la station météo de Metz Frescaty (source Météo France, RADOME) lors des périodes de mesures Tableau 4 : bilan concernant les principales directions du vent et le cumul des précipitations lors des campagnes de mesures Cumul des Périodes des campagnes 2020 Direction précipitations Introduction C1 (6 au 20 février) Sud-Ouest 53,2 mm C2 (10 au 24 juin) Ouest, et quart Nord-Est 57,9 mm C3 (9 au 23 juillet) Secteur Nord, et Ouest-Nord-Ouest 1,6 mm C4 (24 septembre au 8 octobre) Quart Sud-Ouest 93,2 mm C5 (4 au 18 novembre) Moitié Sud, et Nord 6,6 mm 18
Contrôles qualité Conclusion En termes de contrôle qualité, les sites n°11 (placé au 15 rue Saint Charles à Thionville) et n°21 qui correspond à la station fixe de Metz-Borny, ont été équipé d’un triplicat (plusieurs tubes placés au même endroit), lors de chaque campagne de mesures, afin d’évaluer la reproductibilité des mesures. L’exploitation des résultats Résultats obtenus indique une bonne reproductibilité des résultats, hormis pour la dernière campagne de mesures (du 16 au 30 décembre), où les triplicats présentent de forts écarts (voir l’annexe n°3). Par conséquent, l’ensemble des résultats de cette campagne a dû être invalidé. Ainsi, la couverture temporelle des mesures disponibles atteint 19 %. Méthodes et moyens Par ailleurs, ces deux mêmes sites ont été équipé de blancs terrain pour vérifier qu'il n'y a pas eu de contamination des tubes lors de leur pose : il s’agit d’un échantillon qui suit le même cycle qu’un échantillon pour le prélèvement (transport, conservation, analyses), excepté le prélèvement en lui-même. Les résultats des blancs sont satisfaisants (pas de contamination ou d’altération). Introduction Préalablement à leur exploitation et leur interprétation, les résultats suivent tout un protocole de validations (source : guide LCSQA de validation des données de mesures différées, janv. 2016). Les processus de validations et d’expertise des données, réalisés par des personnes habilitées, se basent sur des procédures normalisées et un jugement d’experts. 19
Résultats : amplitude marquée des niveaux moyens annuels de NO2 en fonction des sites Conclusion Les moyennes annuelles sont calculées à partir des cinq premières campagnes de mesures. Campagne Metz-Thionville 2020 : moyennes globales en NO2 avec les tubes passifs Résultats Sites prox trafic Sites de fond Valeur limite annuelle protection santé Site 18, Metz (33 Boulevard A Maginot) 49 Site 20, Metz (boulevard de Trèves) 48 Site 19, Metz (avenue Jean XXIII) 44 Site 17, Metz (15 En Fournirue) 39 Méthodes et moyens Site 15, Metz (9 rue du sablon) 33 Site 11, Thionville (15 rue Saint Charles) 29 Figure 8 : Valeurs moyennes Site 16, Metz (110 rue de Verdun) 29 Site 13, Thionville (21 Rue du Gal Castelnau) 27 annuelles 2020 en dioxyde Site 12, Thionville (chaussée d'Afrique) Site 10, Thionville (22 avenue Albert 1er - lampadaire) Absence de résultats en raison de la disparition des tubes et/ou du point de mesure. d’azote (µg/m3) sur l’ensemble Site 14, Uckange (6 D952 - cf 6 rue de la gare) 24 des sites instrumentés entre Site 6, Metz (jardin de l'Esplanade) 21 Site 4, Thionville (rue Georges Ditsch) 20 Metz et Thionville Site 9, Maizière les Metz (rue Victor Hugo) 19 Site 7, Hagondange (près synagogue et salle des fêtes… 16 Site 8, Montigny les Metz (côté rue C. de Gaulle) 14 Site 21, Metz (impasse Charles et Louis Jacquard-… 13 Site 5, Metz (rue Ste Chrétienne, près entrée parc) 12 Site 3, Garche (33 rue des 4 Seigneurs, près église) 12 Introduction Site 1, Roncourt (36 rue Raymond Mondon) 8 Site 2, Châtel St Germain (2 rue de Lorry) 7 µg/m3 0 10 20 30 40 50 Les niveaux moyens annuels s’échelonnent de 7 µg/m3 (site de fond n°2 à Châtel St Germain, 20 au 2 rue de Lorry) à 49 µg/m3 (site d’influence trafic n°18 à Metz, au 33 boulevard Maginot).
Des teneurs en NO2plus élevées en hiver, quelque soit la typologie du site Conclusion Figure 9 : Valeurs moyennes annuelles Moyennes annuelles en NO2 en fonction des Teneurs moyennes en NO2 par campagne de caractéristiques des sites mesures, tous sites confondus 2020 en NO2 en fonction des types de 50 µg/m3 50 µg/m3 50 sites, et évolution par campagne (µg/m3) 40 36 40 31 40 Résultats 30 30 27 30 21 21 22 C1 : 06/02/2020 au 20/02/2020 20 14 20 20 C2 : 10/06/2020 au 24/06/2020 10 C3 : 09/07/2020 au 23/07/2020 10 10 C4 : 24/09/2020 au 08/10/2020 0 0 0 1 C5 : 04/11/2020 au 18/11/2020 Campagne Campagne Campagne Campagne Campagne Campagne C6 : 16/12/2020 au 30/12/2020 Ensemble des sites de fond Ensemble des sites à influence trafic C1 C2 C3 C4 C5 C6 Méthodes et moyens Teneurs moyennes en NO2 par campagne de mesures, tous sites d'influence trafic confondus *Le niveau moyen annuel atteint 36 µg/m3 tous sites d’influence 50 µg/m3 42 40 trafic confondus, et 14 µg/m3 pour l’ensemble des sites de fond 40 30 32 30 34 (ratio d’environ 2,5 par rapport au niveau moyen des sites de fond). 20 *Les plus fortes teneurs proviennent des campagnes réalisées en 10 0 hiver (février, novembre), aussi bien en situation de fond qu’en Campagne Campagne Campagne Campagne Campagne Campagne C1 C2 C3 C4 C5 C6 proximité trafic. Ce constat est dû à une Teneurs hausse des moyennes en NO émissions par campagne de 2 Teneurs moyennes en NO2 par campagne de d’oxydes d’azote liées notamment à une hausse de la production mesures, tous sites confondus mesures, tous sites de fond confondus Introduction 50 50 50 d’énergie (chauffage résidentiel), combinée à des conditions µg/m3 40 40 40 31 météorologiques défavorables à une bonne dispersion 27 21 des 21 30 polluants 22 30 22 30 17 en cette saison (air stable). 20 20 20 12 9 9 10 10 10 L’annexe n° 6 présente l’ensemble des résultats par campagne. 0 Campagne Campagne Campagne Campagne Campagne Campagne 0 Campagne Campagne Campagne Campagne Campagne Campagne 0 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C1 C2 C3 C4 C5 C6 21
Comparaison à la réglementation : 3 sites dépassent la valeur limite Conclusion *Trois sites d’influence trafic messins dépassent la valeur limite pour la protection de la santé en NO2 et la ligne directrice de l’OMS (40 µg/m3 sur un an) : Résultats - site n°18 (33 boulevard André Maginot) : 49 µg/m3 Méthodes et moyens Source : ATMO GE - site n°20 (boulevard de Trèves) : 48 µg/m3 Introduction Source : ATMO GE - site n°19 (avenue Jean XXIII) : 45 µg/m3 22 Figure 10 : Localisation des sites de mesures dépassant la valeur limite en NO2 Source : ATMO GE
Caractéristiques des sites messins dépassant la valeur limite de protection de la santé Conclusion Boulevard André Maginot (site n°18) : Ce niveau élevé en NO2 est dû à la présence d’un trafic routier soutenu sur ce boulevard, combiné à l’emplacement du site à proximité immédiate de la route, et la présence de bâtiments Résultats avoisinants, limitant une bonne dispersion des polluants. A titre indicatif et en fonction des données disponibles, le trafic moyen journalier annuel en 2018 était d’environ 21 500 véhicules (source : PC Régulation, ville de Metz). Méthodes et moyens Source : Google Maps Boulevard de Trèves (site n°20) : Cette valeur moyenne annuelle élevée et du même ordre de grandeur que celle du Boulevard André Maginot, provient essentiellement du trafic routier très dense sur ce boulevard qui génère des émissions importantes en oxydes d’azote. En effet, cet axe, ainsi que la voie rapide Est, assure un contournement proche du centre de Metz. Ainsi, ils connaissent des charges de trafic très élevées. Le boulevard de Trèves enregistre un trafic moyen journalier annuel (TMJA) proche de 25 000 véhicules en Introduction 2018 (source : PC Régulation, ville de Metz). Source : ATMO GE Par ailleurs, l’emplacement du site à proximité immédiate de la route et l’accès à divers commerces (files de voitures), ainsi que la présence d’un grand bâtiment (environ 8 à 10 mètres de hauteur) à proximité du 23 site et jouant un rôle d’écran, ne permet pas une bonne dispersion des polluants.
Caractéristiques des sites messins dépassant la valeur limite de protection de la santé Conclusion Avenue Jean XXIII (site n°19) : Il s’agit du site où l’on observe la troisième valeur moyenne annuelle qui dépasse la valeur limite correspondant à la Résultats protection de la santé humaine. Le trafic est également très soutenu sur cet axe, avec un trafic moyen journalier annuel (TMJA) de près de 25 000 véhicules par jour en 2018 (source : PC Régulation, ville de Metz). Source : Google Maps Méthodes et moyens Cette avenue fait partie de la voirie radioconcentrique, ou petite couronne, qui permet de contourner le centre-ville de Metz, expliquant ainsi une forte fréquentation de véhicules. L’environnement de ce secteur, globalement un peu plus aéré que celui des deux sites précédents, pourrait expliquer les niveaux légèrement plus faibles. Introduction A noter qu’au 15, en Fournirue (point de mesure messin n°17), le niveau moyen annuel en NO2 se rapproche de la valeur limite de protection de la santé (39 µg/m3). Source : ATMO GE 24
Tendances sur les sites d’influence trafic présentant de fortes teneurs annuelles en NO2 Conclusion Les niveaux mesurés sont dépendants de l’environnement immédiat du point de mesures. La proximité d’une voie, le tissu urbain avoisinant (plus ou moins dense, plus ou moins haut...), la présence éventuelle de panneaux de signalisation (feux tricolores etc…), la configuration de la voie (étroite, à sens unique, en pente…), la densité du Résultats trafic local aux abords immédiat des sites de mesures, la présence de grands axes routiers dans un rayon de 100 mètres autour du site, ainsi que les conditions locales de circulation des vents, influent sur les résultats obtenus. Globalement, les niveaux relevés en NO2 sont ici dans des ordres de grandeur similaires à ceux habituellement observés en contexte urbain à influence trafic, dans des agglomérations de taille équivalente. Méthodes et moyens Les émissions sont complexes puisque chaque rue a son propre trafic qui émet de la pollution et induit une distribution des concentrations particulière. Ainsi, les niveaux en polluants en zones urbaines ne sont pas homogènes. La pollution de l’air peut également être modifiée localement en fonction des aménagements urbains et de la mobilité. A l’échelle d’un quartier, différents paramètres impactent la qualité de l’air locale : ▪ le type de rue (exemple : une rue-canyon, c’est à dire une rue dont les bâtiments, des deux côtés de la rue et sur plus de 100 mètres, se succèdent de manière ininterrompue ou sont très proches les uns des autres, ce qui occasionne un confinement des polluants entre les bâtiments), Introduction ▪ la circulation routière locale, ▪ les échanges des polluants au niveau des carrefours, ▪ le transport des polluants au-dessus des toits, ▪ la prise en compte des caractéristiques du vent (vitesse, direction, turbulence…). Source : ATMO GE 25
Secteurs où les concentrations les plus faibles sont obtenues Conclusion Les plus faibles concentrations moyennes annuelles proviennent des sites urbains de fond suivants : - site n°2 à Châtel St Germain (2 rue de Lorry) : 7 µg/m3 Ce constat s’explique essentiellement par Résultats un trafic routier modéré en périphérie des points de mesures (environ 3 100 véhicules en moyenne par jour en 2018 au niveau du site n°1 à Roncourt, par exemple), combiné Méthodes et moyens à un environnement urbain généralement - site n°1, Roncourt (36 rue Raymond Mondon) : 8 µg/m3 lâche, sans la présence de hauts bâtiments à proximité directe du point de mesures, permettant ainsi une dispersion satisfaisante des polluants. - les sites n°3 à Garche (33 rue des 4 Seigneur) et n°5 à Metz (rue Introduction Ste Chrétienne, près entrée parc) : 12 µg/m3 26
Comparaison des niveaux de NO2 par tubes et analyseur automatique Conclusion Les concentrations moyennes de NO2 obtenues d’une part par les tubes passifs placés au niveau du site fixe de Metz Borny (point n°21), et d’autre part par l’analyseur automatique de la station, sont globalement du même ordre de grandeur. Résultats La moyenne annuelle issue des tubes passifs est supérieure d’environ 11% à celle de l’analyseur, cette observation étant d’ailleurs observée sur plusieurs autres campagnes de mesures, et étant cohérente avec la littérature sur ce thème. Méthodes et moyens En prenant en compte les différentes périodes de mesures, l’écart est majoritairement compris entre 9% et 16%. Source : ATMO GE Introduction 27 Figure 11 : Concentrations moyennes en NO2 issues des tubes passifs et de l’analyseur du site fixe de Metz-Borny ainsi que les incertitudes associées, et photographie de la station
Représentativité des mesures Conclusion Une étude de représentativité temporelle a été réalisée sur les périodes des mesures, en prenant en compte des sites fixes d’ATMO Grand-Est de la région Lorraine. Résultats Le but est de savoir si les mesures réalisées sur les diverses périodes en 2020 sont surestimées ou sous- estimées par rapport aux valeurs moyennes annuelles 2020. Méthodes et moyens Les sites de mesures pris en compte dans l’évaluation des tendances se trouvent dans la zone du Plan de Secteur Thionville : Protection de l’Atmosphère des Trois Vallées. Il s’agit des sites fixes de Metz-Borny et Metz-Centre pour le A partir des 2020 Source : ATMO GE secteur messin, et des sites fixes de Thionville-Piscine campagnes de mesures Sur l’année 3 Ecart par rapport à entière (µg/m ) l’année entière (%) et Thionville-Centre pour le secteur thionvillois. Il sont (µg/m3) globalement représentatifs de la qualité de l’air en Thionville Thionville Thionville-Centre Thionville-Nord ( Piscine) 17 13 17 13 0 0 situation de fond urbain pour ces secteurs. L’ensemble Remarque : station fixe de Thionille-Nord (Garche) = arrêt courant 2020. Introduction des résultats est satisfaisant. Cette démarche a également été réalisée avec le site fixe de Metz Pont- Tableaux 5 : Tendances suite aux comparaisons entre les des-Grilles pour voir la situation en contexte de valeurs moyennes des périodes des campagnes, et les proximité trafic : les résultats sont identiques. Par valeurs moyennes annuelles 2020 28 conséquent, aucun ratio n’est appliqué pour redresser les résultats des mesures.
Comparaison des résultats 2020 à ceux de précédentes campagnes Conclusion Quelques sites ont déjà été instrumentés lors de campagnes précédentes, réalisées entre 2015 et 2017. Ces points sont les suivants : ▪ Pour le secteur de Metz, il s’agit des sites d’influence trafic n°18 (boulevard André Maginot), n°19 (avenue Jean Résultats XXIII) et n°20 (boulevard de Trèves). Les niveaux de 2020, bien que tous supérieurs à la valeur limite annuelle de 40 µg/m3 (entre 45 et 49 µg/m3 en fonction du site) amorcent une baisse par rapport à ceux obtenus en 2015, 2016 et 2017 à l’Avenue Jean XXIII (-15% en moyenne) et au Boulevard de Trèves (-11% en moyenne). Sur ces sites, le maintien de concentrations élevées s’explique essentiellement par la présence d’un trafic soutenu à Méthodes et moyens proximité directe de ces points, malgré les périodes de confinements, et le télétravail en 2020… Figure 12 : Moyennes annuelles en NO2 à Metz par rapport à d’anciennes campagnes Introduction Une stricte comparaison des niveaux obtenus au niveau du boulevard Maginot n’est pas réalisable, en raison du 29 déplacement du site d’une campagne à l’autre en lien avec l’objectif des précédentes campagnes réalisées, et du changement de typologie du point (passant d’un site urbain de fond à un site urbain d’influence trafic).
Comparaison des résultats 2020 à ceux de précédentes campagnes (suite) Conclusion ▪ Pour le secteur de Thionville, aucun site identique n’a été instrumenté lors de précédentes campagnes. Résultats ▪ Entre Metz et Thionville, le site d’influence trafic n°14 à Uckange (6 rue de la gare ; D952) est à environ 200 mètres de celui instrumenté en 2015 (12 rue J. d’Arc;D952 ). Méthodes et moyens ✓ On observe une baisse d’environ 35% par rapport aux résultats obtenus en 2015, cette comparaison, tout comme celles réalisées pour les sites précédents, étant toutefois à considérer avec précaution. Le positionnement différent du site sur la D952 et son positionnement par rapport à la route peut expliquer en partie ce constat. A noter qu’en fonction des données disponibles, le trafic routier n’a pas beaucoup fluctué entre 2018 (12 800 véhicules par jour) et 2012 (12 200 véhicules par jour). Introduction Toutes ces comparaisons sont toutefois à considérer avec précaution. 30
Synthèse Conclusion Sur les vingt-et-un points de mesures, trois sites localisés à Metz, au boulevard André Maginot, boulevard de Trèves et sur l’avenue Jean XXIII, dépassent la valeur limite annuelle de protection de la santé en NO2 et la ligne directrice de l’OMS (40 µg/m3 sur un an). Il s’agit d’axes généralement fortement fréquentés qui Résultats traversent la commune messine, soit par le centre soit en périphérie de la ville, présentant un trafic moyen journalier annuel compris entre 21500 et 25000 véhicules par jour en 2018. L’observation de teneurs annuelles élevées en NO2 est récurrente sur ces sites, le seuil réglementaire ayant également été dépassé lors Méthodes et moyens des campagnes précédentes (entre 2015 et 2017). Par ailleurs, un site messin (site n°17 au 15 en Fournirue) s’approche de la valeur limite annuelle. Dans le secteur de Thionville, les niveaux moyens obtenus en 2020 en contexte urbain à influence trafic sont de l’ordre de 28 µg/m3, et de 20 µg/m3 en contexte de fond. Les concentrations moyennes en NO2 de l’ensemble des sites urbains d’influence trafic sont environ 2,5 fois plus élevées que celles des sites urbains de fond (respectivement 36 µg/m3 et 14 µg/m3). Introduction Les teneurs moyennes sont plus élevées en période hivernale qu’en été, en lien avec une hausse de la production d’énergie (chauffage résidentiel…) et des conditions météorologiques plus souvent défavorables à une bonne dispersion des polluants en cette saison. 31
Synthèse (suite) Conclusion Globalement, les niveaux relevés en NO2 sont dans des ordres de grandeur similaires à ceux habituellement Résultats observés en contexte urbain à influence trafic, dans des agglomérations de taille équivalente. A titre indicatif, une comparaison des moyennes annuelles obtenues en 2020 à Metz avec celles issues des trois sites Méthodes et moyens messins d’influence trafic déjà instrumentés lors des campagnes précédentes (2015 à 2017), indique une tendance à l’amélioration des niveaux de -11% à -15% en fonction des points de mesures, bien que ceux-ci dépassent encore la valeur limite annuelle. Ces comparaisons sont cependant à prendre en compte avec précaution, notamment en lien avec les périodes de confinements liés à la pandémie Covid en 2020 et l’impact sur le trafic Introduction automobile. Ce composé gazeux demeure une réel enjeu de qualité de l’air, qu’il est nécessaire de surveiller en termes de niveaux Figure 12 : concentrations moyennes annuelles de observés à proximité des axes routiers et de l’impact que ce NO2 en 2019 dans le périmètre du Plan de Protection 32 de l’Atmosphère (PPA) des Trois Vallées (source : polluant a sur la santé des riverains. Reporting version V2019 ATMO Grand Est)
Annexe 1 : Caractérisation, origine et effets du monoxyde et dioxyde d’azote Monoxyde et dioxyde d’azote NO2 Le monoxyde d’azote NO et le dioxyde d’azote NO2 sont émis lors de processus de combustion. Le NO2 est issu de l’oxydation du NO. En région Grand Est : Les principales sources d’émission d’oxydes d’azote dans l’air ambiant (source : ATMO Grand Est – chiffres clés CAE – Edition 2020) sont les transports routiers (51%), l’industrie (22%) et le secteur Résidentiel (9%). Les secteurs de l’agriculture et de l’énergie représentent moins de 10% chacun. Environnement : Il participe aux phénomènes des pluies acides, à la formation de l’ozone Santé :. NO2 est un gaz irritant qui pénètre dans les plus fines troposphérique dont il est l’un des précurseurs, à ramifications des voies respiratoires. Il peut entraîner une l’atteinte de la couche d’ozone stratosphérique. altération de la fonction respiratoire, une hyperréactivité Suivant les conditions météorologiques, le NO2 se bronchique chez l'asthmatique et un accroissement de la sensibilité transforme en acide nitrique (HNO3), et peut être des bronches aux infections chez l'enfant. Annexes neutralisé par l’ammoniac pour former du nitrate d’ammonium, polluant inorganique secondaire semi- volatil, principal contributeur aux épisodes printaniers de pollution particulaire en Europe. 33
Annexe 2 : Photos des sites de mesures Annexes 34
Annexe 2 : Photos des sites de mesures (suite) Annexes 35
Annexe 2 : Photos des sites de mesures (suite) Annexes 36
Annexe n°3 : Assurance qualité Afin de comparer les données et leur cohérence entre analyseur automatique et tubes passifs, des tubes passifs ont été déployés en parallèle sur la station fixe de Metz Borny équipée d’un appareil de mesure de dioxyde d’azote. De plus, des blancs terrain (tubes non exposés mais laissés protégés sur le site) ont été mis en place sur les sites n°11 (15 rue Saint Charles à Thionville) et n°21 (station fixe de Metz Borny). Ils ont été analysés ensuite, pour déceler d’éventuelles sources de contamination des échantillons. Annexes 37
Annexe n°3 : Assurance qualité (suite) Des triplicats placés sur les sites n°11 (15 rue Saint Charles à Thionville) et n°21 (station fixe de Metz Borny) indiquent une bonne reproductibilité des mesures, hormis pour la dernière campagne du 16 au 30 décembre, où les triplicats présentent de forts écarts. L’ensemble de la campagne de mesure a par conséquent été invalidée. NO2 Coeff de Coeff de Variation Code préleveur Type échantillon Date et heure début prélèvement Date et heure fin prélévement Ecart type Moyenne µg/m3 à 20°C Variation en % P1Mt11 échantillon 06/02/2020 14:50 20/02/2020 11:28 30.4 P1Mt11D doublon 06/02/2020 14:50 20/02/2020 11:28 33.1 2.5 33.0 0.07487 7.49% P1Mt11T tréplicat 06/02/2020 14:50 20/02/2020 11:28 35.4 P2Mt11 échantillon 10/06/2020 10:25 24/06/2020 10:10 24.7 P2Mt11D doublon 10/06/2020 10:25 24/06/2020 10:10 25.6 0.8 24.8 0.03157 3.16% P2Mt11T tréplicat 10/06/2020 10:25 24/06/2020 10:10 24.1 P3Mt11 échantillon 09/07/2020 11:10 23/07/2020 10:53 19.24 P3Mt11D doublon 09/07/2020 11:10 23/07/2020 10:53 20.55 1.1 20.4 0.05554 5.55% P3Mt11T tréplicat 09/07/2020 11:10 23/07/2020 10:53 21.50 P4Mt11 échantillon 24/09/2020 10:45 08/10/2020 08:56 28.90 P4Mt11D doublon 24/09/2020 10:45 08/10/2020 08:56 28.41 0.4 28.9 0.01511 1.51% P4Mt11T tréplicat 24/09/2020 10:45 08/10/2020 08:56 29.28 P5Mt11 échantillon 04/11/2020 11:47 18/11/2020 11:10 49.89 P5Mt11D doublon 04/11/2020 11:47 18/11/2020 11:10 42.30 6.3 43.2 0.14473 14.47% P5Mt11T tréplicat 04/11/2020 11:47 18/11/2020 11:10 37.48 P6Mt11 échantillon 16/12/2020 11:06 30/12/2020 11:25 20.25 P6Mt11D doublon 16/12/2020 11:06 30/12/2020 11:25 34.50 17.4 36.6 0.47649 47.65% P6Mt11T tréplicat 16/12/2020 11:06 30/12/2020 11:25 54.90 P1Mt21 échantillon 06/02/2020 15:05 20/02/2020 13:22 12.19 P1Mt21D doublon 06/02/2020 15:05 20/02/2020 13:22 12.79 0.7 12.9 0.0562 5.62% P1Mt21T tréplicat 06/02/2020 15:05 20/02/2020 13:22 13.63 P2Mt21 échantillon 10/06/2020 12:15 24/06/2020 13:05 10.2 P2Mt21D doublon 10/06/2020 12:15 24/06/2020 13:05 10.9 0.5 10.3 0.05283 5.28% P2Mt21T tréplicat 10/06/2020 12:15 24/06/2020 13:05 9.8 P3Mt21 échantillon 09/07/2020 12:30 23/07/2020 12:55 10.42 Annexes P3Mt21D doublon 09/07/2020 12:30 23/07/2020 12:55 9.95 0.3 10.3 0.03026 3.03% P3Mt21T tréplicat 09/07/2020 12:30 23/07/2020 12:55 10.54 P4Mt21 échantillon 24/09/2020 12:30 08/10/2020 11:50 9.95 P4Mt21D doublon 24/09/2020 12:30 08/10/2020 11:50 9.08 0.4 9.5 0.04738 4.74% P4Mt21T tréplicat 24/09/2020 12:30 08/10/2020 11:50 9.33 P5Mt21 échantillon 04/11/2020 11:50 18/11/2020 15:40 20.66 P5Mt21D doublon 04/11/2020 11:50 18/11/2020 15:40 21.61 0.8 20.7 0.03953 3.95% P5Mt21T tréplicat 04/11/2020 11:50 18/11/2020 15:40 19.98 38 P6Mt21 échantillon 16/12/2020 13:15 30/12/2020 09:25 12.73 P6Mt21D doublon 16/12/2020 13:15 30/12/2020 09:25 9.05 3.8 9.0 0.42659 42.66% P6Mt21T tréplicat 16/12/2020 13:15 30/12/2020 09:25 5.09
Annexe 4 : La réglementation indique les seuils à ne pas dépasser Les seuils, établis pour la protection de la santé, sont à comparer avec les concentrations moyennes (généralement journalières ou annuelles selon les cas) mesurées pour chaque polluant. Sont présentés ici les seuils relatifs au dioxyde d’azote NO2. Période de calcul Polluant Seuils Valeur de référence de la moyenne 40 µg/m3 Annuelle Valeurs limites réglementaires 200 µg/m3 Horaire ; à ne pas dépasser plus de 18 h/an Dioxyde d'azote (NO2) 40 µg/m3 Annuelle Lignes directrices OMS 200 µg/m3 Horaire Sources réglementaires et OMS: • Directive 2008/50/CE concernant la qualité de l’air ambiant et un air pur pour l’Europe • Directive 2004/107/CE concernant l’arsenic, le cadmium, le mercure, le nickel et les HAP dans l’air ambiant (pas de valeur réglementaire pour le mercure) • Lignes directrices définies par l’Organisation Mondiale de la Santé (OMS) Annexes 39
Annexe 5 : Rôle de certains paramètres météorologiques sur la qualité de l’air Rôles des conditions météorologiques dans la formation et dispersion des Paramètres polluants de l’air La température agit sur la chimie et les émissions des polluants : le froid diminue la volatilité de certains gaz, peut favoriser la stagnation des gaz issus des rejets d’échappement des véhicules, des installations de chauffage (dispersion limitée) etc… Les températures froides jouent sur l’augmentation des émissions liées au chauffage, tandis que les fortes températures favorisent les transformations photochimiques des polluants. Température Conditions Phénomène normales de d’inversion de dispersion température Lors de précipitations, les gouttes de pluies captent les polluants gazeux et Précipitations particulaires, favorisant ainsi le lessivage des masses d’air et une dilution des polluants dans l’air. Annexes Le vent est un paramètre météorologique essentiel et contrôle la dispersion des Direction et vitesse du polluants. Il intervient tant par sa direction pour orienter les panaches de pollution, vent que par sa vitesse pour diluer et entrainer les émissions de polluants. Une absence 40 de vent contribuera à l’accumulation de polluants près des sources et inversement.
Annexe 6 : Résultats NO2 avec les tubes passifs (en µg/m3 et trié par ordre croissant en teneurs) Annexes 41
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