Étude : Impact de la combustion de biomasse sur les concentrations de particules fines (PM10)

D’importants épisodes de pollution particulaire impactent régulièrement la métropole en période hivernale et le chauffage au bois représente une part prépondérante des émissions du secteur résidentiel.

L’étude, intitulée « Impact de la combustion de biomasse sur les concentrations de PM₁₀ (hiver 2014-2015) » et qui s’inscrit dans le cadre du programme CARA (Caractérisation chimique des particules), décrit la stratégie expérimentale mise en œuvre afin de mieux évaluer l’impact du chauffage résidentiel au bois concernant les niveaux de PM₁₀enregistrés sur différentes stations de mesure du dispositif national de surveillance.

Les particules fines (PM₁₀ et PM_2.5) correspondent actuellement, avec les oxydes d’azotes, aux polluants atmosphériques les plus préoccupants en matière de santé publique et de non-respect des valeurs limites fixées par les Directives européennes sur la qualité de l’air ambiant. Elles proviennent d’une multitude de sources d’émission et de processus de transformation dans l’atmosphère, expliquant la grande diversité et la complexité de leurs propriétés physico-chimiques. Les combustions de biomasse et d’énergie fossile sont tout particulièrement responsables de fortes concentrations d’aérosols carbonés dans l’atmosphère, sous forme de carbone suie (EC) et de matière organique (OM).

La présence de ce type de particules peut être identifiée via l’analyse chimique de marqueurs organiques spécifiques prélevés sur filtres, en particulier le levoglucosan provenant de la dégradation thermique de la cellulose. Le levoglucosan est l’un des principaux constituants de la matière organique issue de cette source et est considéré comme relativement stable dans l’atmosphère. Il est ensuite possible d’estimer la quantité de matière particulaire (PM) provenant de la combustion de biomasse en appliquant différents facteurs multiplicatifs aux concentrations obtenues pour ces marqueurs.

Les prélèvements sur filtre ont été réalisés sur une période hivernale élargie s’étendant de mi-novembre 2014 à mi-avril 2015.

Les résultats obtenus proviennent de dix sites de fond urbain du programme CARA implantés au sein de grandes agglomérations métropolitaines. Il s’agit, à ce jour, de la plus large étude intégrant simultanément un panel de différents sites urbains de fond dans des grandes agglomérations françaises. D’une manière générale, on constate une nette prédominance des concentrations de particules liées à la combustion de biomasse lors des premiers mois d’hiver, avec des valeurs environ 2 fois plus importantes que pour la fin d’hiver (en bleu) - début de printemps (en vert) - (voir carte ci-contre).

Illustration : Moyennes des concentrations journalières de PM_biomasseobtenues sur chaque site pour le début et la fin de la période d’étude.

Des contributions aux PM₁₀ généralisées et significatives

Pour l’ensemble de la période d’étude, la contribution moyenne globale des concentrations aux niveaux de PM₁₀ relatifs à chaque agglomération (c'est-à-dire le rapport entre les concentrations moyennes de PM_biomasse et de PM₁₀) est comprise entre 15% et 25% pour quasiment tous les sites, hormis Poitiers, où elle est d’environ 30%, et Grenoble et Bordeaux, où elle est légèrement supérieure à 35%.

Ces résultats confirment clairement l’importance de l’influence de la combustion de biomasse sur la qualité de l’air pour l’ensemble du territoire métropolitain en hiver.

Par ailleurs, le LCSQA collabore actuellement avec une dizaine d’AASQA afin d’obtenir ce type d’information de manière automatique et en temps réel. Dans ce cadre, les résultats obtenus par cette étude peuvent également être utilisés par les AASQA pour affiner la méthodologie d’exploitation des mesures par aethalomètre multi-longueurs d’onde (AE33).

Compte-tenu des conclusions de l’étude, il semble utile de renforcer les travaux visant à assurer un suivi régulier des concentrations de particules émises par le chauffage résidentiel au bois et de poursuivre les efforts de pédagogie envers la population. Dans ce contexte, les données issues de la mesure automatique permettront d’apporter des éléments utiles pour l’optimisation et l’évaluation des plans et programmes visant l’amélioration de la qualité de l’air en France.

Ce travail a été réalisé en étroite collaboration avec le Laboratoire de Glaciologie et de Géophysique de l’Environnement (LGGE, CNRS-Université de Grenoble) qui était en charge des analyses chimiques, et les Associations Agréées de Surveillance de la Qualité de l’Air (AASQA) suivantes qui se sont chargées des prélèvements : AirAq, Air Normand, Air PACA, Air Pays de la Loire, Air Rhône-Alpes, ASPA, Atmo Champagne-Ardenne, Atmo Franche-Comté, et Atmo Poitou-Charentes.

Télécharger le rapport d’étude « Impact de la combustion de biomasse sur les concentrations de PM10 (programme CARA - hiver 2014-2015) »

Pour plus d’information : Olivier.favez@ineris.fr

En savoir plus : 

Lire la note technique « Éléments de compréhension des épisodes de pollution particulaire de fin décembre 2014 – début janvier 2015 », mars 2015 - Olivier FAVEZ

Lire la note technique « Analyse de sensibilité aux émissions du chauffage au bois », décembre 2015 - Bertrand BESSAGNET