Polluants d'origine trafic
Jean-Pierre VINOT 06-12-2007
1) GENERALITES :
L’activité humaine génère l’émission de nombreux polluants dans l’atmosphère. Les véhicules à moteur en émettent un grand nombre, certains sont bien connus et d’autres moins. Les résultats des recherches menées au niveau international permettent de calculer les quantités de polluants émises par le trafic.
Devant les risques que représentent certaines de ces substances pour la santé humaine, pour la faune et la flore, diverses réglementations nationales et internationales (Union européenne, Organisation Mondiale de la Santé, US EPA, …) spécifient des valeurs de concentrations des polluants atmosphériques à respecter dans l’air ambiant tant en pollution chronique qu’en épisode de pointe (les directives européennes et françaises, ainsi que les recommandations OMS actuelles sont présentées.
Actuellement, seuls 7 polluants font l’objet d’une réglementation européenne (contre 28 pour les recommandations de l’OMS). Il s’agit :
- du dioxyde de soufre (SO2),
- des particules ou PM 10,
- du plomb,
- du dioxyde d’azote (NO2),
- du benzène (C6H6),
- de l’oxyde de carbone (CO),
- et de l’ozone (O3).
Prochainement, 5 nouvelles substances feront l’objet d’une réglementation européenne et on distinguera les suies et les particules fines (diamètre < à 10 µm). Les nouveaux polluants sont les suivants :
- les Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP),
- le cadmium (Cd),
- l’arsenic (As),
- le nickel (Ni),
- le mercure (Hg).
2) LE DIOXYDE DE SOUFRE (SO2)
Il provient essentiellement des installations de combustion (chauffages domestiques au fuel ou charbon et industries). Pendant de nombreuses années, les véhicules Diesel ont contribué à la pollution par le SO2. Mais les décrets récents réduisant la teneur en soufre des carburants ont permis de réduire de façon importante les émissions des automobiles (14 % pour le transport en 1999).
3) LES OXYDES D’AZOTE (NO et NO2, aussi notés NOx)
Ces polluants sont émis en 2005 pour environ 75 % par les véhicules à moteur. Le reste est du aux chauffages et principalement à l’industrie. Seul le dioxyde d’azote (NO2) est réglementé par une directive européenne, intégrée dans la législation française par un décret.
Le dioxyde d’azote est reconnu pour son impact sur la santé, et notamment sur les voies respiratoires. Mais ces effets sur la faune ou la flore ne sont pas clairement identifiés. Les oxydes d’azote interviennent également dans la formation d’ozone, phénomène plus important en milieu interurbain qu’en milieu urbain mais moins bien connu que l’action directe de ces polluants.
Par conséquent, quel que soit le projet étudié, les oxydes d’azote, et surtout le dioxyde, sont les polluants incontournables pour une étude d’impact.
4) LES POUSSIERES EN SUSPENSION
Ce sont des particules solides de dimensions et d’origines diverses (chauffage, industries et véhicules Diesel) pouvant rester un certain temps en suspension dans un gaz.
Elles regroupent toutes les particules de diamètre inférieur à 100 µm. A noter qu’il conviet de distinguer les suies (particules les plus grosses) et les particules de diamètre aérodynamique moyen inférieur à 10 µm (type PM 10) ou < à 2.5 µm (PM 2.5).
Parmi les véhicules à moteur, les véhicules Diesel sont les principaux émetteurs de particules (suies et fines). Elles contiennent des substances toxiques comme des métaux lourds ou des hydrocarbures. Les particules fines (type PM10 et plus petites) peuvent pénétrer profondément dans les alvéoles pulmonaires et avoir des conséquences graves sur la santé humaine. Dans le milieu naturel, ces substances toxiques sont libérées au point de chute des particules, avec un risque d’impact indirect sur l’homme si des cultures sont présentes à proximité d’une infrastructure par l’ingestion d’aliments contaminés et chargés en divers éléments traces métalliques).
5) L’OZONE (O3)
Il s’agit d’un polluant secondaire issu de la réaction du dioxyde d’azote et des hydrocarbures sous l’effet du soleil. On parle de pollution photochimique. Le monoxyde d’azote, par contre, limite la formation de l’ozone. C’est la raison pour laquelle les niveaux d’ozone mesurés à proximité immédiate des infrastructures routières sont souvent très inférieurs aux valeurs limites. On en trouve toutefois en agglomération, dans des zones à faible trafic ou en périphérie. Il s’agit donc d’un problème urbain et interurbain, puisque des infrastructures urbaines comme des autoroutes sont susceptibles de générer de l’ozone à plusieurs kilomètres de distance.
La formation de l’ozone est un mécanisme très complexe faisant intervenir de nombreux paramètres chimiques (plus d’une centaine d’équations chimiques) et climatiques (température, ensoleillement, …). Actuellement, on sait mesurer les concentrations en ozone dans l’atmosphère troposphérique mais on les modélise difficilement compte tenu de la complexité de la photochimie.
Il convient de se rappeler que l’ozone n’est pas un polluant de proximité. Il réagit presque instantanément avec le monoxyde d’azote (NO) émis par les véhicules automobiles pour former le dioxyde d’azote (NO2). C’est un polluant à caractère plutôt régional.
6) LE MONOXYDE DE CARBONE (CO)
Il provient de la combustion incomplète des produits carbonés, que ce soit dans les véhicules (carburants) ou dans les installations de chauffage. Le monoxyde de carbone est avant tout un problème du milieu urbain puisqu’il a surtout une influence en proximité routière. Dès que l’on s’éloigne de la source, il se dilue et se transforme en gaz carbonique (CO2).
Il s’agit d’un polluant bien connu tant du point de vue physico-chimique que du point de vue risque sanitaire. Par conséquent, il est relativement aisé d’en tenir compte dans les études d’impacts.
7) LE BENZENE (C6H6)
Le benzène, un des constituants d’origine des produits pétroliers, est aussi produit par leur combustion. Bien qu’émis également dans les autres activités industrielles, on estime (J.M. TIMS - 1983 - Benzene emissions from passengers cars - CONCAWE Report n°12/83 - 27p.) que 80 à 85% du benzène émis dans l’atmosphère provient de l’automobile (évaporation ou gaz d’échappement). Sa présence est autorisée dans les carburants jusqu’à hauteur de 5% en volume, mais cette valeur doit être revue à la baisse dans le cadre européen. Actuellement les teneurs observées dans les carburants sont le plus souvent situées autour de 2,5 à 3%.
Le benzène est classé parmi les " cancérogènes certains pour l’homme " par l’O.M.S.
8) LES HYDROCARBURES AROMATIQUES POLYCYCLIQUES (HAP)
Cette appellation générique regroupe des substances chimiques constituées de 2 à 6 cycles aromatiques (voire 8) juxtaposés. Selon le nombre de cycles, ils sont classés en HAP légers (jusqu’à 3 cycles) ou lourds (4 et plus) qui ont des caractéristiques physico-chimiques et toxicologiques différentes. Dans l’air, l’essentiel de ces substances est adsorbé sur les poussières en suspension de toute taille (notamment celles issues des moteurs Diesel).
En milieu urbain, l’automobile est la principale source de ces substances. Et, bien que le caractère cancérogène de plusieurs d’entre elles soit avéré, les faibles capacités de mesure actuellement en place dans les villes, une connaissance encore limitée des teneurs dans l’air urbain et l’absence de valeurs limites font qu’il n’est pas envisageable de prendre en compte ces substances, en tant que telles, dans les études d’impact pour l’instant. De même en milieu interurbain, les teneurs et les différentes substances présentes ainsi que leurs impacts sur la faune et la flore font encore l’objet de recherche à ce jour. Des progrès rapides devraient permettre dans un avenir assez proche des les prendre en considération dans les études d’environnement car les HAP représentent un enjeu assez fort en terme de conservation des ressources naturelles renouvelables (faune, flore) et non renouvelable (le sol).
9) LE PLOMB (Pb)
En milieu urbain, avec la disparition des essences plombées et l’utilisation de super sans plomb et une baisse significative des concentrations moyennes annuelles a été notée. Actuellement, elles sont très inférieures à la valeur limite de 2 µg/m3 fixée par la norme européenne, mais certaines stations de proximité peuvent encore enregistrer des moyennes annuelles supérieures à la recommandation de 0,5 µg/m3 de l’OMS. En milieu interurbain, l’air contient moins de 0,1 µg/m3 de plomb.
Le plomb atmosphérique ne représente donc plus un enjeu fort pour la qualité de l’air. Toutefois, compte tenu des phénomènes de bio accumulation possibles dans les plantes (et dans le rejet encore de plomb par l’usure des pneumatiques) et dans les sols, sa prise en compte dans les études d’impacts encore obligatoire.
10) LE CADMIUM (Cd)
Le cadmium et ses sels sont utilisés pour leurs propriétés physiques, chimiques et électrochimiques, plus particulièrement dans la fabrication d’alliages métalliques, d’accumulateurs nickel - cadmium, de pigments, de stabilisants ou de colorants de matières plastiques et de traitement de surface. C’est un élément trace largement répandu dans l’environnement.
Les principales sources dans notre environnement sont soit naturelles, soit liées à l’incinération des ordures ménagères et aux activités industrielles (métallurgie, raffinage du zinc, …) et agricoles (amendement).
Par rapport aux autres activités, l’automobile émet très peu de cadmium. On en trouve essentiellement dans les additifs des lubrifiants et dans les pneumatiques. En milieu urbain, la prise en compte de ce polluant n’est pas utile dans une optique transport. En milieu interurbain, l’accumulation par les plantes de ce métal peut entraîner un risque indirect pour l’homme dans la mesure où ce sont des plantes à vocation alimentaire. Aujourd’hui, des recherches sont en cours pour déterminer la zone influencée par l’infrastructure et les teneurs en cadmium dans le sol et les végétaux imputables au trafic. Bien que les premiers résultats nous indiquent que les niveaux de pollution restent faibles, il est nécessaire de suivre le cadmium au niveau des sols car compte tenu des dangers que présentent ce métal et de son utilisation probable encore dans les années futures.
11) L’ARSENIC (As), LE NICKEL (Ni) et LE MERCURE (Hg)
Ces polluants, dans l’état des connaissances actuelles, ne sont pas émis par les véhicules à moteur, que ce soit dans les gaz d’échappement ou par usure de pièces. Par conséquent, nous ne nous en préoccuperons pas actuellement dans les études d’impact.
12) LE ZINC (Zn)
Le zinc n’est pas un métal qui sera réglementé dans les années à venir au titre de la loi sur l’air. Actuellement, on suit sa présence surtout dans les eaux de ruissellement des routes. Or, on en retrouve des quantités importantes dans les sols des emprises routières.
Les émissions automobiles de ce métal sont essentiellement dues à des fuites de lubrifiants et à l’érosion des glissières de sécurité. On peut donc en retrouver dans les gaz d’échappement sous forme de particules. Des recherches sont en cours pour tenter d’évaluer la part des véhicules dans les concentrations en zinc relevées dans les emprises.
Le zinc reflète encore mieux que les autres métaux la pollution d’origine routière (émissions des véhicules et des équipements de la route), il est donc intéressant en terme d’indicateur. On en tiendra compte au niveau des sols.
13) DIVERS
En plus des polluants bientôt réglementés par des directives européennes, la loi sur l’air demande que l’on prenne en compte d’autres " polluants " dans les études d’impacts : les émissions de gaz carbonique (CO2) et la consommation énergétique (ou consommation de carburant des véhicules).
Le gaz carbonique n’a pas d’impact direct sur la qualité de l’air aux abords des projets, ni sur la santé publique, mais il intervient dans l’effet de serre. Quant à la consommation énergétique, il s’agit d’un indicateur pour estimer " l’utilisation rationnelle de d’énergie " et l’épuisement des ressources en énergie non renouvelable.
Pour les études d’impact des grosses infrastructures routières d’autres polluants dits "exotiques" sont à prendre en compte. Il conviendra de se référer à ce sujet à la note méthodologique associée à la circulaire interministérielle (équipement, écologie et santé) DGS/5D7B/2005/273 du 15/02/2005.
