Retour sur l'épisode de pollution particulaire de mars 2015

Des épisodes de pollution particulaire remarquables par leur intensité et leur couverture géographique, ont impacté la métropole au cours du mois de mars 2015.  La France a notamment fait l’objet d’un épisode de pollution d’ampleur nationale aux particules (PM₁₀) entre le 17 et le 23 mars dernier.

Lors de cet épisode, le système PREV’AIR et les AASQA ont fourni quotidiennement des prévisions de qualité permettant de suivre et d’anticiper les variations de la pollution d’un jour à l’autre, malgré des conditions météo difficiles à prévoir sur plusieurs jours.

La prévision a été complétée par l’analyse automatique de la composition chimique des particules, mise en œuvre par plusieurs AASQA avec l’appui du LCSQA. Tous ces travaux ont permis de mettre en évidence, en temps quasi-réel, le rôle prépondérant du nitrate d’ammonium et de la matière organique au cours de ces épisodes.

L’épisode de pollution aux particules (PM₁₀) le plus remarquable et dont la métropole a fait l’objet s’est déroulé sur la période du 17 au 23 mars.

Dans un premier temps, la moitié nord de la France a été la plus affectée par des concentrations importantes, puis le phénomène s’est étendu à la vallée du Rhône et enfin l’épisode a fini par se généraliser sur l’ensemble du pays lors des journées du 19 au 21 mars.(cf. carte PREV’air, combinant résultats de modélisation et observations de terrain).

Des épisodes de pollution de large échelle géographique

Les épisodes de pollution particulaire du mois de mars 2015 sont relativement similaires à ceux ayant pu être observés au cours des années précédentes à la même époque de l’année. Ils se caractérisent en premier lieu par leur étendue spatiale. Cette situation est particulièrement instructive sur le caractère supranational de la pollution atmosphérique particulaire des épisodes printaniers. Ils résultent d’une part de conditions météorologiques d’une exceptionnelle stabilité : peu de vent, températures encore froides le matin qui favorisent la formation de couches d’inversion (couche de l’atmosphère très stable dans laquelle la température augmente avec l’altitude) qui bloquent les polluants au sol. D’autre part, ils sont amplifiés par la disponibilité d’une source spécifique de cette période en Europe, les épandages agricoles,  qui conduisent à des émissions d’ammoniac dans l’atmosphère par volatilisation. Ainsi, il apparaît indispensable que la gestion de tels épisodes intègre la coopération régionale et internationale.

Des moyens d'observation et d'analyse en temps quasi-réel

Le système PREV’AIR permet de dresser, en temps quasi-réel, un état des lieux cartographique le plus fiable possible des niveaux de concentrations en particules sur l’ensemble du territoire français, à partir des mesures réalisées par les AASQA. Le dispositif national de surveillance de la qualité de l’air s’est également doté depuis 2008 d’un programme d’amélioration des connaissances (« programme CARA ») de la composition chimique de ces particules. Reposant initialement sur l’analyse au laboratoire de filtres prélevés par les AASQA, ce programme s’enrichit aujourd’hui de mesures automatiques disponibles au fil de l’eau.En collaboration avec le Laboratoire des Sciences du Climat et de l’Environnement, Air Rhône-Alpes et Air Lorraine, le LCSQA/INERIS a ainsi pu déterminer la nature chimique des épisodes au fur et à mesure de leur évolution. Alors que la deuxième semaine du mois de mars était caractérisée par la prédominance des aérosols carbonés (carbone suie et matière organique), la troisième semaine était dominée par la présence des espèces inorganiques et en particulier le nitrate d’ammonium.

Des phénomènes de formation complexes

L’ensemble des sources d’origine humaine de polluants atmosphériques est concerné : trafic routier et non routier, chauffage résidentiel (en particulier chauffage au bois), industrie et activités agricoles intensifiées en Europe de l’Ouest à cette période de l’année. Les composés chimiques gazeux et particulaires émis par ces activités se combinent par réaction chimique. Ils forment des particules dites « secondaires » (par opposition aux particules « primaires » émises directement dans l’atmosphère). Parmi ces polluants secondaires, le nitrate d’ammonium joue un rôle prépondérant dans l’augmentation des niveaux de PM₁₀ lors des épisodes printaniers. Ce composé résulte de réactions chimiques entre les oxydes d’azote émis notamment par les activités de transport, et l’ammoniac, disponible dans l’atmosphère par volatilisation de l’ammoniac notamment suite aux épandages et amendements agricoles. En tant qu’espèce secondaire semi-volatile, sa formation est privilégiée lors des épisodes anticycloniques printaniers, périodes propices à la survenue de réactions photochimiques mais encore assez fraîches pour permettre son maintien en phase particulaire. L’analyse chimique des particules révèle que durant ces épisodes le nitrate d’ammonium peut représenter 50 à 60% de leur composition. Même si les épisodes de pollution particulaire sont toujours multi-sources, les épisodes printaniers rencontrés en Europe de l’Ouest ont une typologie réellement spécifique, qui est maintenant bien caractérisée par les experts.

En savoir plus : www.prevair.org

Lire l'extrait de la revue "Pollution Atmosphérique" : Episodes de pollution particulaire en France : quels enseignements tirer des récents épisodes ? (numéro spécial mars 2015 - Les épisodes de forte pollution des années 2013 et 2014 : un retour d'expérience)

Vos contacts : frederik.meleux@ineris.fr & olivier.favez@ineris.fr