Origine des PM10 dans le Nord de la France : le LCSQA/INERIS et ARMINES/SAGE s’associent pour financer une thèse de doctorat

Dans le cadre du programme CARA « Caractérisation chimique des particules », le LCSQA/INERIS et le Département des Sciences de l’Atmosphère et du Génie de l’Environnement du centre ARMINES de Mines Douai (Armines/SAGE) s’associent pour financer une thèse de doctorat visant l’amélioration des connaissances de l’origine des PM₁₀dans le Nord de la France. Ce travail de recherche consiste en l’application d’outils statistiques aux paramètres météorologiques et aux données de composition chimique obtenues par analyse de filtres collectés en 2013-2014 par les AASQA de la pointe nord de la France. En partenariat avec l’Université du Littoral Côte d’Opale (ULCO), de l’Agence flamande pour l’environnement (VMM) et du consortium européen JOAQUIN, il permettra d’étudier simultanément une douzaine de sites de la zone Manche - Mer du Nord.

L’origine géographique des sources de particules et les paramètres météorologiques : des interactions à analyser

La mise en place de mesures de réduction des concentrations ambiantes des particules nécessite une bonne estimation des principales sources d’émission. Différentes méthodologies sont aujourd’hui disponibles pour réaliser ce type d’étude. Celles se basant sur l’analyse statistique de mesures chimiques (« modèles récepteurs ») sont nécessaires à la validation et l’optimisation des modèles prédictifs. Parmi ces outils, la PMF (Positive Matrix Factorization) permet l’identification des principaux facteurs de pollution sur un site donné sans inventaire a priori. L’origine géographique de ces différentes sources peut ensuite être explorée à l’aide de nouveaux outils statistiques mettant en jeu les paramètres météorologiques. Ce protocole d’analyse a déjà été appliqué à plusieurs reprises ces dernières années par Mines Douai et l’INERIS dans le cadre des programmes MERA et CARA.

La thèse de doctorat : un projet de recherche dans le cadre du programme CARA

Géré par le LCSQA, le programme CARA permet depuis 2008 d’apporter des éléments de compréhension sur les pics de particules grâce auxprélèvements réalisés en routine par une douzaine d’AASQA. Ce programme a également permis la constitution d’une bibliothèque d’échantillons pouvant être exploitée pour des études interannuelles et/ou multi-sites. C’est dans ce cadre que le LCSQA/INERIS et Armines/SAGE mettent aujourd’hui en œuvre un projet de recherche impliquant les sites du programme CARA situé au nord de la région parisienne. Cette étude, réalisée en partenariat avec Atmo Nord Pas de Calais, Atmo Champagne-Ardenne, Atmo Picardie et Air Normand, s’achèvera fin 2016.

Les futurs travaux de thèse seront mis à disposition du dispositif national de surveillance de la qualité de l'air

• Méthodologie

La première étape de ce travail consiste en l’analyse chimique des espèces majeures (matière carbonée et espèces ioniques) ainsi que de différents traceurs métalliques et organiques présents sur les filtres collectés tous les 3 jours entre janvier 2013 et juin 2014 sur chacun des sites. Ce travail analytique, majoritairement financé par le MEDDE dans le cadre du programme CARA, est confié à Mines Douai, l’INERIS et au Laboratoire des Sciences du Climat et l'Environnement(LSCE). Les résultats obtenus seront ensuite analysés par M. Diogo Oliveira, nouveau doctorant (depuis novembre 2013) des Mines Douai sous la direction de Véronique Riffault. Il sera également encadré par Esperanza Perdrix et Stéphane Sauvage (Mines Douai) ainsi qu’Olivier Favez (INERIS). Ce travail de recherche permettra notamment de tester de nouveaux outils de type PMF (tel que le logiciel SoFi en cours de développement au Paul Scherrer Institute) ou Concentration Fields, potentiellement utilisable dans un contexte opérationnel.

•  Une étude régionale sur l’origine des PM₁₀  complémentaire aux projets européens en cours

L’originalité de cette étude repose également sur sa dimension régionale, permettant in fine de « cartographier » l’origine des PM₁₀ pendant plus d’une année sur une zone densément peuplée et soumise à de fréquents dépassements des valeurs limites. En effet, les résultats obtenus dans le cadre de cette thèse de doctorat sur différents sites français (fond urbain : Lens, Nogent-sur-Oise et Rouen  ; proximité automobile : Roubaix ; fond régional : Revin) pourront être comparés et complétés avec ceux obtenus simultanément dans le cadre du projet ECUME (géré par l’ULCO) au Cap Griz-Nez, dans le cadre du programme ChemKar (géré par le VMM) pour 5 villes flamandes, et dans le cadre du projet Européen JOAQUIN (projet INTERREG IV-B NWE) pour des sites de fond à Lille, Anvers, Amsterdam et Leicester. L’ensemble des résultats obtenus dans le cadre de la thèse de Diogo Oliveira sera mis à disposition du dispositif national de surveillance de la qualité de l’air.

Pour plus d’information :  olivier.favez@ineris.fr - veronique.riffault@mines-douai.fr