Composés organiques : introduction

7.1. Introduction

Il existe une très grande variété de composés organiques présents dans l’air. Ils peuvent provenir de sources naturelles (les forêts notamment) ou d’activités humaines et notamment le trafic routier. Certains sont volatils dans les conditions ambiantes, d’autres ne le sont pas et subsistent dans l’air adsorbés sur les particules (comme composants majoritaires ou minoritaires de celles-ci). Ces considérations mettent en exergue la complexité de la surveillance de la pollution organique, encore accrue par les difficultés rencontrées lors du prélèvement de l’échantillon et lors de son analyse. C’est la raison pour laquelle il est nécessaire de disposer de plusieurs types de systèmes d’échantillonnage.

En Région wallonne, nous disposons de trois méthodes de mesure différentes des composés organiques volatils. Le premier système, le plus ancien, est intégré au réseau télémétrique (3 stations) et permet la mesure en continu du méthane et des composés organiques. Ces moniteurs sont basés sur la détection par ionisation de flamme (FID). Il s'agit donc d'une mesure, intégrant l'ensemble des composés organiques et ne permettant pas de distinguer les différents composés présents. Depuis 1997, les résultats pour le méthane sont conservés afin de mieux pouvoir étudier son rôle dans l’effet de serre.

On dispose également de moniteurs permettant le dosage du benzène et de ses dérivés (BTEX). Les composés sont analysés par chromatographie gazeuse, couplée à un détecteur FID ou PID (détection à ionisation photométrique) selon les moniteurs. De tels moniteurs sont régulièrement utilisés lors de campagnes ponctuelles.

La troisième méthode, utilisée pour le réseau COV, fait appel à un échantillonnage sur tubes à phases d'absorption spécifiques, avec désorption et analyse en laboratoire par chromatographie gazeuse couplée à un spectromètre de masse.

Depuis 2004, un nouveau réseau permet la surveillance d’une autre catégorie de composés organiques, les HAP (Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques). Les HAP sont composés de carbone et d’hydrogène et comprennent plusieurs anneaux benzéniques (minimum 2). Cette famille de composés comporte des centaines de substances différentes qui ont deux grandes origines. Tout d’abord, les HAP peuvent être générés lors de la combustion incomplète de matière organique en milieu appauvri en oxygène. La formation des HAP commence par la rencontre de radicaux en phase gazeuse. Les premiers composés organiques polycycliques sont donc présents en phase vapeur dans les parties les plus chaudes de la flamme. Il y a d’abord formation de HAP légers qui peuvent alors subir de nouvelles transformations pour donner naissance aux HAP plus stables et plus lourds. Les HAP sont aussi considérés comme des précurseurs de la suie. La répartition des différents HAP dépend des conditions de combustion (chaleur et pression) et leur spectre dépend du type de source.

Les HAP sont aussi présents naturellement dans le pétrole brut et certains charbons. Ils se forment à partir de matière organique sous des conditions de température et de pression particulières. Suite à cette présence naturelle, une fraction importante des HAP se retrouvent dans les produits dérivés (huiles, mazout, goudrons, bitumes, huiles de créosote, …).

Les HAP sont produits pendant la combustion incomplète de charbon, pétrole, gaz, bois, déchets et autres substances organiques. Il existe des sources naturelles (volcans, incendies) et anthropiques (chauffage, trafic, incinération, raffinage du pétrole, production de coke, centrales électriques, fonderies, production d’enrobés, …). Les émissions proviennent principalement des trois secteurs : le résidentiel tertiaire avec 37% des émissions, le transport routier avec 32 % (en particulier les véhicules diesel) et l’industrie manufacturière avec 22 % (émissions pour la France métropolitaine, source CITEPA, « Emissions dans l’air en France métropole, polluants organiques persistants »).

Les HAP sont des molécules planes, non-polaires et à haut point de fusion (très supérieur à 100°C sauf pour les plus légers). Ils sont solides à température ordinaire, peu soluble dans l’eau mais hautement lipophiles. A basse tension de vapeur, ils se retrouvent le plus souvent sur les particules (suies) : par exemple, pour le benzo(a)pyrène, la phase vapeur dépasse rarement les 10 % de la concentration totale. Toutefois, les plus légers font exception ; ainsi le naphtalène (2 cycles) est presque entièrement en phase vapeur et 78 % de l’anthracène (3 cycles) atmosphérique se retrouvent en phase vapeur. Les HAP émis se dispersent d’abord dans l’atmosphère mais peuvent ensuite se retrouver dans l’eau et dans le sol. Certains sont faiblement toxiques alors que d’autres comme le benzo(a)pyrène sont cancérigènes ce qui justifie leur dosage dans l’air pour des raisons évidentes de santé publique.

Réseaux de surveillance de la qualité de l'air : Rapport 2004