la qualité de l'air dans les Pays de la Loire

contexte : une demande d’Angers Loire métropole

Selon la réglementation, la surveillance de la qualité de l’air doit notamment fournir des renseignements dans les endroits où s’observent les plus fortes concentrations de polluants atmosphériques auxquelles la population est exposée. En agglomération, il s’agit des rues soumises aux rejets atmosphériques de la circulation.

L’amélioration de la connaissance de la pollution urbaine et notamment de proximité routière constitue un axe de travail prioritaire pour Air Pays de la Loire dont un des objectifs prévoit de mieux répondre aux attentes des collectivités locales sur l’impact de leurs politiques de déplacements.

Dans ce cadre, en 2006, Air Pays de la Loire a réalisé en collaboration avec Angers Loire Métropole, une étude de la qualité de l’air dans les rues « canyons » de l’agglomération angevine. Un des objectifs de cette étude était d’évaluer, par modélisation, l’impact de la mise en œuvre du Plan de Déplacement Urbain sur la qualité de l’air dans 200 rues.

Les résultats de l’étude de modélisation ont montré que la réduction de la pollution sur la période 2002 - 2015 proviendrait pour une large part du renouvellement du parc de véhicules mais la mise en œuvre du projet de PDU devrait permettre d’anticiper le retour à une qualité de l’air favorable dans les rues de l’agglomération angevine.

Suite à ces premiers résultats, les élus d’Angers Loire Métropole ont souhaité les préciser et poursuivre l’investigation par la réalisation d’un suivi de la qualité de l’air dans certaines rues.

objectifs : étude de l’évolution de la qualité de l’air de six rues concernées par la mise en place du tramway

L’objectif de cette seconde étude est de caractériser l’évolution de qualité de l’air dans six rues potentiellement influencées par la mise en service du tramway prévue en 2010.

Les résultats de l’état initial, couvrant la période du 3 avril au 5 mai 2008, donc avant le démarrage des travaux, font l’objet du présent rapport.

Un deuxième suivi de la qualité de l’air sera réalisé après la mise en circulation du tramway, selon un protocole de surveillance identique à la phase initiale. Les résultats avant/après seront exploités statistiquement pour évaluer l’impact sur la qualité de l’air des variations de trafic, et notamment pour évaluer la situation en terme de pollution vis-à-vis des seuils réglementaires.

Six axes de circulation ont été sélectionnés :

• 3 axes empruntés par la ligne de tramway susceptibles d’enregistrer une amélioration de la qualité de l’air. Le boulevard Foch, la rue Letanduère à Angers et l’avenue Mendès France à Avrillé ont été les axes retenus par les élus d’Angers Loire Métropole et Air Pays de la Loire en 2007. Plusieurs raisons ont conduit au choix de ces rues : diminution importante de la pollution selon la modélisation (de l’ordre de 15 à 20 %) suite à la mise en œuvre du plan de déplacements urbains, concentrations élevées en polluants en raison des niveaux de trafic et de confinement, voie emblématique du centre ville d’Angers pour le boulevard Foch, forte fréquentation piétonnière et/ou automobile par les habitants de l’agglomération ;
• et parallèlement 3 axes susceptibles d’enregistrer une dégradation de leur qualité de l’air suite à des reports de circulation. Les rues Chaperonnière, du Mail et de Belgique ont été sélectionnées par Air Pays la Loire parce qu’ils seraient concernés, selon la modélisation préliminaire, par une augmentation des concentrations de l’ordre de 10 à 15 % entre 2002 et 2015.

La ville d’Angers a mis en place du 3 au 11 avril 2008 en période hors congés scolaires, des comptages sur les 5 axes angevins.

Localisation des axes de rues sélectionnés

moyens : 2 approches complémentaires

Pour répondre à cet l’objectif, Air pays de la Loire a proposé deux approches complémentaires :

• une approche mesure ;
• une approche modélisation.

L’étude s’est déroulée en partie pendant des vacances scolaires (12 au 27 avril 2008) et de ponts –jours fériés (1er mai). Durant ces journées, le trafic est plus faible ce qui conduit à une diminution des niveaux de pollution. La période d’étude n’est donc pas représentative d’une année civile. Dans ces conditions, il conviendra de réaliser la phase d’étude après mise en circulation du tramway, dans des conditions de trafic et météorologiques similaires à 2008.

approche mesure : un dispositif de mesure de la pollution d’origine automobile

Le boulevard Foch et la rue Letanduère ont été équipés d’analyseurs automatiques mesurant tous les quarts d’heures les niveaux de pollution en dioxyde d’azote (NO2), poussières fines (PM10) et monoxyde de carbone (CO), pendant un mois du 3 avril 2008 au 5 mai 2008. En complément des mesures hebdomadaires de benzène par tubes à diffusion passive ont également été réalisées du 3 au 28 avril 2008, dans ces deux rues.

Ce dispositif a été complété par des mesures hebdomadaires de NO2 et de benzène dans les rues Chaperonnière, du Mail et de Belgique du 3 au 28 avril 2008.

approche modélisation : le modèle OSPM

C’est le logiciel OSPM (Operational Street Pollution Model) déjà mis en œuvre dans l’étude des 200 rues qui a été retenu. OSPM est un logiciel destiné à la modélisation de la pollution atmosphérique dans les rues de configuration canyon. Il est donc adapté aux rues étudiées. La période modélisée est celle couvrant la campagne de mesures, soit du 3 avril au 5 mai 2008.

OSPM est modèle analytique reposant sur l’analyse physique de l’écoulement dans ce type de rue ainsi que des équations décrivant cet écoulement. La pollution totale modélisée résulte de la somme de la pollution de fond et de la pollution émise par les véhicules circulant dans la rue considérée. La pollution de fond est donnée par les sites urbains de mesure d’Air Pays de la Loire localisés dans l’agglomération. La pollution émise par les véhicules a été calculée à partir des niveaux de trafic mesurés par la ville d’Angers hors période de vacances scolaires et ponts, combinés à un calcul des émissions.

Principe d'entraînement des polluants dans une rue "canyon" par OSPM

résultats des mesures : risque de dépassement de la valeur limite du dioxyde d’azote dans 3 rues

À partir des concentrations en dioxyde d’azote mesurées dans les 6 axes sélectionnés, nous établissons une hiérarchisation de ces rues en fonction de leur niveau décroissant de pollution. Le dioxyde d’azote est choisi car c’est un polluant pour lequel, il existe des risques de dépassement de la valeur limite dans les rues des agglomérations. Cette hiérarchisation établie du 3 au 28 avril est la suivante :

• Le boulevard Foch présente la pollution la plus élevée avec une moyenne de 60 µg/m3 sur cette période. Les concentrations dans les rues du Mail et Chaperonnière sont proches mais légèrement plus faibles (environ 55 µg/m3). Par comparaison avec l’avenue de la République à Saint-Nazaire qui a bénéficié d’un suivi en continu durant l’année 2008, il existe un risque de dépassement de la valeur limite annuelle 2008 en dioxyde d’azote sur ces 3 axes angevins ;
• La rue Letanduère et l’avenue Pierre Mendès France avec des teneurs moyennes respectives de 34 et 39 µg/m3 ;
• Enfin la rue de Belgique qui présente la pollution moyenne en NO2 la plus faible des rues sélectionnées (27 µg/m3).

La valeur limite annuelle 2008 en dioxyde d’azote devrait être respectée sur ces 3 derniers axes.

Concentrations hebdomadaires en dioxyde d’azote mesurées du 03 avril au 28 avril 2008

La pollution en monoxyde de carbone mesurée dans le boulevard Foch et la rue Letanduère est restée faible durant la période d’étude, comme dans le reste des rues de la région. La valeur limite de 10 000 µg/m3 en moyenne sur huit heures a largement été respectée ; la valeur 8-horaire maximale (1291 µg/m3 sur le boulevard Foch) étant inférieure d’un facteur 7 à cette valeur limite.

La pollution en poussières fines (PM10) a été modérée dans le boulevard Foch et la rue Letanduère. Le seuil d’information et de recommandation de 80 µg/m3/24 heures n’a pas été franchi dans ces deux rues. Deux hausses de poussières sont néanmoins détectées les 10 et 22 avril 2008.

Ces épisodes de pollution particulaire sont dus à la conjonction d’émissions locales liées au trafic automobile avec un phénomène de pollution de plus grande échelle qui a touché le Nord de la France. L’ensemble des Pays de la Loire a donc été exposé à ce phénomène.

résultats de la modélisation : une comparaison mesure modèle conforme aux préconisations réglementaires

Le principal intérêt de l’approche par modélisation 2008 repose sur l’utilisation de nombreuses données mesurées pour alimenter les calculs, en particulier les mesures de trafic réalisées par la ville d’Angers au début de la campagne. Toutefois, en l’absence de données permanentes dans le centre ville, les estimations de trafic pour les période de congés scolaires ont été établies à partir de profils de circulation routière de la ville de Nantes, ce qui concourt à augmenter l’incertitude des résultats du modèle.

La directive 2008/50/CE précise les objectifs de qualité des données modélisées pour l’évaluation de la qualité de l’air ambiant. L’incertitude pour la modélisation est définie comme l’écart maximal des niveaux de concentration mesurés et calculés.

En l’absence d’objectifs de qualité mensuels, ce sont les critères pour les concentrations annuelles, les plus exigeants, qui ont été retenus.

L’accord mesure modèle, en moyenne sur la période, est conforme à ces objectifs de qualité (écart de 30 % pour le dioxyde d’azote et de 50 % pour le benzène et les particules PM10), excepté pour le dioxyde d’azote rue Chaperonnière et rue du Mail.

Le modèle a tendance à sous estimer les mesures sauf pour les particules PM10. Voici les résultats pour le benzène :

graphique : écart entre les niveaux moyens en benzène modélisés par OSPM du 3 au 28 avril 2008 et les niveaux mesurés durant cette même période sur les 6 rues sélectionnées

Compte tenu de ces résultats, les moyens de modélisation pourront être utilisés pour évaluer l’impact du PDU.

conclusions et perspectives : une seconde campagne de mesure proposée en avril 2010

Cette campagne de mesure a permis de qualifier, avant la mise en service la première ligne de tramway, les niveaux des principaux polluants d’origine automobile dans les 6 rues sélectionnées. Elle a également permis de valider les résultats de la modélisation.

Logiquement, les concentrations en polluants dans ces rues sont supérieures au niveau de fond urbain. En particulier, il existe des risques de dépassement de la valeur limite annuelle 2008 pour le dioxyde d’azote dans le boulevard Foch et dans les rues du Mail et Chaperonnière. Les concentrations en benzène sont proches de l’objectif de qualité de 2 µg/m3 sur un an. Concernant les particules, des dépassements du seuil journalier de 50 µg/m3 ont été relevés boulevard Foch. La pollution au monoxyde de carbone est faible.

En 2010, après la mise en service du tramway une campagne devra être menée durant une période analogue en termes de conditions climatiques et de trafic automobile avec comme en 2008 une partie des mesures effectuées en période de vacances scolaires. Nous proposons donc de réaliser la future campagne de mesure 2010 du 1er avril au 5 mai 2010.

L’objectif de l’étude d’impact est d’évaluer l’écart de concentrations avant et après la mise en circulation du tramway.

Les mesures de pollution atmosphérique seront comparées à l’aide de traitements statistiques qui permettront de distinguer l’ « effet tramway » d’autres variables influençant les niveaux de pollution entre les 2 horizons (météorologie, parc automobile,…). Ainsi, la station permanente du jardin des Beaux Arts servira de référence.

Par principe de construction, les outils de modélisation permettent de s’affranchir des paramètres extérieurs au PDU. Il sera donc possible d’étudier spécifiquement l’impact entre les 2 horizons des variations de pollution dues aux véhicules en circulation.