Association pour la Surveillance et l'Etude de la Pollution Atmosphérique en Alsace
Caractérisation de la qualité de l’air dans la zone de l’Aéroport de Strasbourg-Entzheim
Campagne de mesure estivale (28/06/00-16/07/00) Campagne de mesure hivernale (12/01/01-01/02/01)
Adressé à
l’Aéroport International de Strasbourg Chambre de Commerce et d’Industrie de Strasbourg et du Bas-Rhin Aéroport- F 67960 ENTZHEIM
et à
La Direction de l’Aviation Civile Nord-Est Aéroport de Strasbourg-Entzheim 67960 ENTZHEIM
Espace Européen de l'Entreprise de Strasbourg - 5, rue de Madrid - 67309 SCHILTIGHEIM Cedex Tél. 03 88 19 26 66 - Fax 03 88 19 26 67 - 3615 ATMOS - e-mail : [email protected] N° SIRET : 318 225 422 00035 - Code APE : 751E SOMMAIRE
INTRODUCTION : CADRE ET OBJECTIF DE LA CAMPAGNE 5
I INDICATEURS DE POLLUTION ATMOSPHERIQUE, GRANDEURS CARACTERISTIQUES 6
I 1 INDICATEURS DE POLLUTION EMISE ET AMBIANTE 6
I 2 GRANDEURS DES EMISSIONS ET DE L’AIR AMBIANT 6
I 3 INDICE DE QUALITE DE L’AIR 8
II EXPLOITATION DES BASES DE DONNEES EXISTANTES A LA ZONE D’ETUDE 9
II 1 SITUATION DE LA ZONE DE L’AEROPORT DE STRASBOURG-ENTZHEIM AU REGARD DES EMISSIONS 9
II 2 SITUATION GENERALE DE LA ZONE DE L’AEROPORT DE STRASBOURG-ENTZHEIM AU REGARD DES IMMISSIONS 11
III CAMPAGNES DE MESURE AEROPORT STRASBOURG-ENTZHEIM 16
III 1 METHODE MISE EN ŒUVRE 16
III 2 CAMPAGNE DE MESURE ESTIVALE (28/06/2000 - 16/07/2000) 18 III 2.1 Implantation des sites de mesure 18 III 2.2 Conditions météorologiques 20 III 2.3 Camions laboratoires : résultats et interprétation des mesures 23 III 2.3 a) Aperçu de la qualité de l’air globale à partir de l’indice ASPA 23 III 2.3 b) Résultats des camions laboratoires, référence aux normes 25 III 2.3 c) Analyse des phénomènes observables 29 III 2.3 c1) Suivi des mesures instantanées 29 III 2.3 c2) Suivi des moyennes horaires sur le site de l’Aéroport 30 III 2.3 c3) Suivi des moyennes horaires dans les villages environnants 31 III 2.3 c4) Typologie des sites - référence aux stations fixes 32 III 2.3 c5) Mesures pendant la fermeture de l’Aéroport 33 III 2.3 d) Résultats issus du dispositif temporaire de mesure 34 III 2.3 d1) Présentation et interprétation des mesures 34 III 2.3 d2) Mesures à l’intérieur de l’aérogare 45
ASPA 01073101-I-D page 2 III 3 CAMPAGNE DE MESURE HIVERNALE (12/01/2001 – 01/02/2001) 47 III 3.1 Implantation des sites de mesure 47 III 3.2 Conditions météorologiques 48 III 3.3 Camion laboratoire : résultats et interprétation des mesures 52 III 3.3 a) Aperçu de la qualité de l’air globale à partir de l’indice ASPA 52 III 3.3 b) Résultats des camions laboratoires, référence aux normes 54 III 3.3 c) Analyse des phénomènes observables 58 III 3.3 c1) Suivi des mesures instantanées 58 III 3.3 c2) Suivi des moyennes horaires sur le site de l’Aéroport 59 III 3.3 c3) Suivi des moyennes horaires dans les villages environnants 61 III 3.3 c4) Typologie des sites - référence aux stations fixes 63 III 3.4 Résultats issus du dispositif temporaire de mesure 66 III 3.4 a) Présentation et interprétation des mesures extérieures 66 III 3.4 b) Mesures à l’intérieur de l’aérogare 78
CONCLUSION 79
ANNEXES
Annexe 1 Réseau des stations de mesure de l’ASPA Annexe 2 Liste des composés organiques volatils émis par les aéronefs Annexe 3 Référence normative des polluants Annexe 4 Description des dispositifs de mesure - Camions laboratoires -Tubes à diffusion Annexe 5 Table de correspondance Indice ATMO/ASPA
Conditions de diffusion des données :
• Diffusion libre pour une réutilisation ultérieure des données dans les conditions ci- dessous.
• Toute utilisation partielle ou totale de ce document doit faire référence à l’ASPA en terme de « Source d’information ASPA 01073101-I-D».
• Données non rediffusées en cas de modification ultérieure des données AQ 133.
• Sur demande, l’ASPA met à disposition les caractéristiques des techniques de mesures et des méthodes d’exploitation des données mises en oeuvre ainsi que les normes d’environnement en vigueur.
• Rediffusion du document réservée au demandeur.
ASPA 01073101-I-D page 3 LISTE DES ACRONYMES ET SIGLES UTILISES
ASPA : Association pour la Surveillance et l’Etude de la Pollution Atmosphérique en Alsace AFAQ : Association Française d’Assurance Qualité CITEPA : Centre Interprofessionnel Technique d’Etudes de la Pollution Atmosphérique COFRAC : Comité Français D’Accréditation IGN : Institut National Géographique STNA : Service Technique de la Navigation Aérienne SIG : Système d’Information Géographique TU : Temps Universel UTM : Universal Transverse Mercator, fuseau 32 (système de projection) CH4 : Méthane CO : Monoxyde de carbone COV : Composés Organiques Volatils COVNM : Composés Organiques Volatils Non Méthaniques HC : Hydrocarbures HCNM : Hydrocarbures Non Méthaniques NOx : Oxydes d’azote (NO+ NO2 exprimés en équivalent NO2 pour les rejets) SO2 : Dioxyde de soufre HCHO : Formaldéhyde O3 : Ozone
ASPA 01073101-I-D page 4 INTRODUCTION : CADRE ET OBJECTIF DE LA CAMPAGNE
A la demande des représentants de l’Aéroport de Strasbourg-Entzheim, engagés dans une démarche environnementale formalisée par une charte de l’environnement, l’ASPA a été chargée de réaliser l’étude de la caractérisation de la qualité de l’air sur le site et dans le voisinage immédiat de la plate forme aéroportuaire en vue d’orienter la définition d’une stratégie de surveillance de la qualité de l’air à long terme.
Cette caractérisation de la qualité de l’air s’appuie : en préalable sur la présentation des indicateurs de pollution retenus et des grandeurs caractérisant les phénomènes de pollution de l’air. en première approche sur l’exploitation, pour la zone concernée, de bases de données existantes sur l’ensemble du Rhin supérieur à la fois pour les émissions1 et pour les immissions2. Ces données permettent d’une part d’évaluer le poids des rejets atmosphériques de l’aéroport (émissions) en comparaison aux autres sources de pollution situées dans la zone ou en périphérie (concentration urbaine de Strasbourg). Elles permettent également de donner un premier aperçu comparé sur la pollution de fond (immissions) qui règne en moyenne annuelle dans ces espaces urbains et périurbains. en développement sur la réalisation de deux campagnes de mesure, l’une en période estivale (juillet 2000) et l’autre en période hivernale (janvier 2001), afin de prendre en compte au mieux la saisonnalité des phénomènes de pollution : photochimie avec production secondaire d’ozone en été et turbulence atmosphérique plus souvent réduite en hiver avec dispersion alors plus difficile des polluants primaires. Ce rapport se décompose ainsi en trois chapitres : • chap.1 : les indicateurs de pollution atmosphérique et grandeurs caractéristiques • chap.2 : l’exploitation des bases de données existantes à la zone d’étude • chap.3 : les résultats des campagnes de mesure estivale (28 juin - 16 juillet 2000) et hivernale (12 janvier - 01 février 2001). L'interprétation des données est réalisée : o à l'aide d'un indice global de qualité de l'air o en référence aux normes o à partir des phénomènes observables dans la zone d’étude o en comparaison aux autres stations de mesure de l'ASPA
1 Rejets atmosphériques de polluants 2 Concentrations de polluants dans l’atmosphère telles qu’elles sont inhalées
ASPA 01073101-I-D page 5 I INDICATEURS DE POLLUTION ATMOSPHERIQUE, GRANDEURS CARACTERISTIQUES
I 1 Indicateurs de pollution émise et ambiante
Les indicateurs mesurés correspondent essentiellement aux principaux polluants émis par les aéronefs[1] : les oxydes d’azote NO et NO2 regroupés en NOx (oxydation de l’azote de l’air à des fortes températures, notamment en phase de décollage et de montée), le monoxyde de carbone CO (combustion incomplète du kérosène), le dioxyde de soufre SO2 (oxydation du soufre contenu dans le kérosène), les composés organiques volatils non méthaniques COVNM (dont le benzène C6H6 soumis à directives et le formaldéhyde HCHO qui est l’un des composés organiques volatils majoritaires présents dans les émissions, cf. annexe 2) ainsi que les particules en suspension PM10. L’ozone O3, polluant secondaire formé par l’action des rayons ultraviolets sur les polluants primaires que sont les composés organiques volatils, les oxydes d’azotes et le monoxyde de carbone, a également été étudié au cours des campagnes de mesure. Une présentation de ces polluants est proposée en annexe 3.
I 2 Grandeurs des émissions et de l’air ambiant
Emissions Dans le chapitre 2, les rejets atmosphériques (émissions) présentés correspondent à une estimation moyenne annuelle des tonnes de polluants rejetées dans l’air (tonnes/an) par les cheminées domestiques ou industrielles, les échappements (automobiles, aéronefs, etc.) et autres sources de pollution. Les tonnages peuvent être comparés entre eux de façon absolue pour appréhender le poids respectif de chacune des sources d’émissions locales. Ainsi, l’aéroport de Strasbourg/Entzheim représente 1% (tant pour les oxydes d’azote NOx que pour les composés organiques volatils non méthaniques COVNM) des rejets émis sur l’agglomération Strasbourgeoise.
Une autre grandeur utilisée dans l’analyse des données d’émissions est la quantité émise rapportée à la surface (densité des émissions exprimée en tonnes/km2). Cette grandeur est une première approche de l’influence des rejets locaux sur la qualité de l’air locale. Ainsi, la densité d’émissions dans la zone de l’aéroport pour les NOx est cinq fois moins élevée que la densité d’émissions estimée dans le noyau urbain de Strasbourg.
Air Ambiant Les immissions (qualité de l’air ambiant que l’on respire) sont exprimées en concentrations avec la plupart du temps comme unité le microgramme de polluant par mètre cube d’air (µg/m3).
Dans le chapitre 2, les données existantes (estimées, non mesurées) de la répartition géographique des immissions sont caractérisées par des valeurs moyennes annuelles exprimant ainsi les doses moyennes annuelles auxquelles la population résidente est exposée en pollution de fond (hors pollution de proximité immédiate). De telles valeurs annuelles sont à comparer à des valeurs limites annuelles ou objectifs de qualité édictés par la réglementation européenne et française sommairement présentée dans le tableau 1 ci-dessous et plus en détails en annexe 3.
ASPA 01073101-I-D page 6 Polluant NO2 PM10 Benzène Valeur limite annuelle Objectif de Norme A partir du 01-jan-2010 qualité Valeur 40 20 2 Unité µg/m3 µg/m3 µg/m3 Tab 1. Valeurs annuelles limites et valeur objectif
Ces valeurs annuelles d’immissions ou de qualité de l’air intègrent dans la durée des phénomènes de pollution permanente (densité d’émission locale plus ou moins forte) et des phénomènes de pollution exceptionnelle (pic de pollution par temps stable en hiver et par temps caniculaire en été) sans toutefois pouvoir les différencier. C’est pourquoi d’autres grandeurs s’intéressent aux fluctuations dans le temps (évolution temporelle des valeurs horaires, journalières, etc.) et sont alors mises en regard avec des normes de courte durée. Ainsi les niveaux de recommandation et les niveaux d’alerte (bien plus élevées que les normes annuelles) correspondent à des seuils horaires voire journaliers présentés dans le tableau ci-dessous.
Polluant NO2 O3 SO2 PM10 Moyenne glissante Norme Moyenne horaire sur 24h Seuil de recommandation 200 180 300 80 Seuil d’alerte 400 360 600 125 Unité µg/m3 µg/m3 µg/m3 µg/m3 Tab 2. Seuil de courte durée (horaire ou journalier)
Mis en œuvre dans les campagnes de mesure, le laboratoire mobile de l’ASPA (équipé d’analyseurs en continu) produit des données quart horaires agrégées en valeurs horaires directement comparables à des seuils horaires. En l’absence de variation horaire ou quart horaire significative, un suivi des valeurs instantanées a été réalisé ponctuellement en lecture directe sur les analyseurs afin de détecter la trace d’un phénomène éphémère comme le décollage ou l’atterrissage d’un aéronef. En parallèle au camion laboratoire, l’évaluation de la répartition spatiale de la pollution par la mesure fait appel à des systèmes de prélèvement implantés en plusieurs endroits. Ces systèmes de prélèvements, dits tubes passifs, fournissent, après analyses en laboratoire, une valeur moyenne sur la période d’exposition des tubes (période limitée, selon le polluant, par la validité du tube de 3 à 15 jours voire 1 mois). Ces valeurs moyennes exprimées par exemple en µg/m3 /15j sont destinées à être comparées entre elles pour appréhender des écarts d’exposition à la pollution. Elles ne peuvent ainsi être comparées à des normes annuelles ou des normes horaires qu’à titre indicatif. Pour une bonne compréhension de l’interprétation des résultats, il convient donc de bien distinguer les doses annuelles (liées à des effets chroniques), les maxima horaires (liés à des effets aigus) et les valeurs périodiques (pour appréhender la répartition spatiale) et de bien se référer aux normes correspondantes qui sont toujours plus élevées pour les seuils de courte durée.
ASPA 01073101-I-D page 7 I 3 Indice de qualité de l’air
Pour faciliter la qualification globale de la qualité de l’air, il est possible de faire appel à un indice quotidien de qualité de l’air tel l’indice national ATMO décliné localement en indice ASPA.
L’indice ATMO élaboré à partir de quatre sous indices (un sous indice est défini pour chacun des polluants suivants : ozone, dioxyde d’azote, dioxyde de soufre et particules) permet une évaluation globale de la qualité de l’air dans les agglomérations de plus de 100000 habitants. La qualité de l’air est caractérisée sur une journée par l’indice le plus élevé des quatre sous indices obtenus et est associée à un qualificatif qui va de très bon (indice 1) à très mauvais (indice 10). Il est possible que sur une journée, plusieurs polluants soient responsables de l’indice de la qualité de l’air. Cet indice simple est ainsi globalement représentatif de la situation complexe de la qualité de l’air.
QUALIFICATIFS DE INDICES La déclinaison par l’ASPA de l’indice national ATMO en L’INDICE 1-2 Très Bon indice local permet de qualifier la qualité de l’air de 3-4 Bon manière homogène en cohérence avec les niveaux de 5 Moyen recommandation (borne inférieure de l’indice 8) et d’alerte 6-7 Médiocre (borne inférieure de l’indice 10). Le tableau de 8-9 Mauvais correspondance entre les indices et les concentrations en 10 Très mauvais polluants est présenté en annexe 5.
Tab 3. Qualificatifs des indices de la qualité de l’air
L'indice ASPA est en fait composé de deux indices : l’un indique le polluant dominant alors que l’autre présente le polluant secondaire associé. Cela permet de ne pas faire complètement abstraction des phénomènes de pollution non pris en compte pour le polluant dominant. En effet, l'utilisation exclusive de l'indice ATMO pourrait faire croire que la pollution est souvent globalement plus importante dans les Vosges que dans les agglomérations en raison des hauts niveaux de concentrations relevés pour l'ozone en altitude. En réalité, la pollution associée est souvent faible en altitude alors qu'elle ne l'est pas en agglomération.
Indice ASPA Polluant DOMINANT POLLUANTS
SO2 Dioxyde de soufre NO2 Dioxyde d’azote O3 Ozone SECOND Polluant Pous Poussières/Particules
ASPA 01073101-I-D page 8 II Exploitation des bases de données existantes à la zone d’étude
II 1 Situation de la zone de l’Aéroport de Strasbourg-Entzheim au regard des émissions
Le projet d’Analyse transfrontalière de la qualité de l’air dans le Rhin supérieur, réalisé dans le cadre du programme européen INTERREG II3, a contribué à l’élaboration de véritables « cadastres » régionaux d’émissions.
La réalisation d’un inventaire des émissions consiste en un calcul théorique des flux de polluants émis dans l’atmosphère (masse du composé X par unité de temps). Il s’agit d’un croisement entre les données dites primaires (statistiques, comptages, enquêtes, besoins énergétiques…) et des facteurs d’émissions (issus d’expériences métrologiques). Le calcul global est du type EMs,a,t = Aa,t x FEs,a avec EMs,a,t : émission relative à la substance ″s″ et à l’activité ″a″ pendant le temps ″t″ Aa,t : quantité d’activité relative à l’activité ″a″ pendant le temps ″t″ FEs,a : facteur d’émission relatif à la substance ″s″ et à l’activité ″a″.
Les cadastres ou « inventaires spatialisés des émissions » consistent en une répartition des résultats sur le maillage kilométrique, sous Système d’Information Géographique. Le calcul des émissions des Aéroports prend en compte notamment les combustions dues aux mouvements d’avions entre 0 et 1000 m, les évaporations de composés organiques volatils non méthaniques (COVNM) engendrées lors de la manutention de combustibles et de produits de dégivrage/antigivrage et toutes les autres sources polluantes liées aux activités aéroportuaires. L’analyse des émissions de deux indicateurs, les NOx et les COVNM, a ainsi été réalisée dans le cadre de l’Analyse transfrontalière de la qualité de l’air dans le Rhin supérieur (cf. Tab 4).
Année de Contribution des Contribution des référence Aéroports4 / aux Aéroports3 / aux émissions 1997 transports en Alsace globales en Alsace COVNM 2,4% 0,6% NOx 1,2% 0,8% Tab 4. Contribution des Aéroports de Bâle-Mulhouse et de Strasbourg-Entzheim aux émissions de NOx et de COVNM dues au secteur des transports et aux émissions globales de NOx et de COVNM en Alsace
3 INTERREG II, initiative communautaire assurant la promotion de projets dans des zones transfrontalières, en particulier le Rhin supérieur. 4 Aéroport de Bâle-Mulhouse et Aéroport de Strasbourg-Entzheim.
ASPA 01073101-I-D page 9 Il est possible d’effectuer, à partir du cadastre des émissions sous Système d’Information Géographique, des requêtes au niveau d’une zone d’étude particulière ; ceci a été réalisé pour celle de l’Aéroport de Strasbourg-Entzheim (cf. Tab 5 et cartes 1 et 2), définie par les communes de Blaesheim, Duppigheim, Entzheim, Geispolsheim, Holtzheim, Hangenbieten et Lingolsheim. Cette zone représente une surface de 64,2m km².
5 4 Année de Emissions Contribution Aéroport / Contribution Aéroport / référence Aéroport4 aux transports de aux émissions globales de 1997 en tonnes la zone d’étude la zone d’étude COVNM 130 27% 11% NOx 90 11% 10% Tab 5. Contribution de l’Aéroport de Strasbourg-Entzheim aux émissions de NOx et de COVNM dues au secteur des transports et aux émissions globales de NOx et de COVNM dans la zone d’étude 6
Répartition des émissions de COVNM dans Répartition des émissions de NOx dans la zone de l'Aéroport la zone de l'Aéroport de Strasbourg-Entzheim en 1997 de Strasbourg-Entzheim en 1997
11% 10% 8% 28% 8% 5% 2%
48% 80%
Transports hors aéroport Industries
Petites installations de combustion Biogènes et anthropiques divers
Aéroport Strasbourg-Entzheim
Graph 1. Répartition des COVNM et des NOx dans la zone de l’Aéroport
A noter que les 48% des émissions de COVNM attribués au secteur industriel dans la zone d’étude autour de l’Aéroport de Strasbourg-Entzheim (cf. Graph 1 répartition des COVNM dans la zone de l’Aéroport) proviennent essentiellement d’une installation de construction de véhicules industriels.
5 Aéroport de Strasbourg-Entzheim 6 Zone d’étude définie par les communes de Blaesheim, Duppigheim, Entzheim (y compris Aéroport), Geispolsheim, Holtzheim, Hangenbieten et Lingolsheim.
ASPA 01073101-I-D page 10 La zone d’étude englobant l’Aéroport, définie par la commune d'Entzheim et les communes environnantes est soumise à une densité d'émissions moyenne de près de 20 tonnes/km2/an de COVNM et de près de 15 tonnes/km2/an de NOx. Si les émissions de la zone de l’Aéroport de Strasbourg-Entzheim émergent des densités d’émissions constatées en moyenne en Alsace, elles restent très inférieures aux densités d’émissions constatées en agglomération (cf. Tab 6).
Densité Zone Communauté d'émissions Urbaine de Alsace d’étude7 moyenne Strasbourg 41 COVNM 20 140 en centre 5 t/km²/an urbain 27 NOx 15 80 en centre 8 t/km²/an urbain
Tab 6. Densité d’émissions moyenne
II 2 Situation générale de la zone de l’Aéroport de Strasbourg-Entzheim au regard des immissions
L’élaboration des cadastres des concentrations dans l’air repose sur des méthodes géostatistiques appliquées à des mesures issues des stations permanentes et d’une vaste campagne de mesure réalisée pendant une année sur 1998 et 1999. Ces données sont ainsi redistribuées sur l’ensemble du territoire pour produire une moyenne annuelle par maille de 200 m sur 200 m, qui n’est représentative que de la pollution de fond (Hors pollution de proximité immédiate).
Les immissions de dioxyde d’azote et de benzène ont été cartographiées sur l’ensemble du Rhin supérieur (zoom réalisé sur la zone d’étude : cf. cartes 3 et 4 respectivement). Les pollutions de fond en dioxyde d’azote et en benzène présentent une différence assez marquée entre le milieu urbain et le milieu rural ; cependant l’influence des zones d’émissions dues aux activités locales est perceptible au niveau de chaque commune.
Les valeurs limites (en vigueur actuellement) de 5 µg/m3 pour le benzène et de 60 µg/m3 pour le NO2 ne sont pas atteintes dans la zone de l’Aéroport de Strasbourg-Entzheim (période de mesure : juin 1998 à mai 1999). Hormis quelques mailles situées dans les villages et sur le site même de l’Aéroport, les moyennes annuelles obtenues dans la zone de l’Aéroport de Strasbourg-Entzheim restent proches de la valeur objectif pour le benzène (2 µg/m3) et inférieures à la valeur limite pour le 3 NO2 (applicable à partir du 01 janvier 2010) de 40 µg/m .
7 Zone d’étude définie par les communes de Blaesheim, Duppigheim, Entzheim (y compris Aéroport), Geispolsheim, Holtzheim, Hangenbieten et Lingolsheim.
ASPA 01073101-I-D page 11 ASPA 01073101-I-D page 12 ASPA 01073101-I-D page 13 ASPA 01073101-I-D page 14 ASPA 01073101-I-D page 15 III Campagnes de mesure Aéroport Strasbourg-Entzheim
III 1 Méthode mise en œuvre
Les études menées en juillet 2000 et janvier 2001 s’appuient toutes deux sur les systèmes de mesure suivants (cf. annexe 4) : − l’utilisation de deux laboratoires mobiles (celui de l’ASPA et du STNA) qui réalisent un suivi des évolutions horaires des concentrations en polluants, − un réseau de prélèvements par tubes passifs qui permettent une caractérisation de la répartition spatiale des polluants.