| 8.1. Introduction
Les particules sont des entités solides ou liquides, en suspension
dans l’air; elles forment avec celui-ci un aérosol. Elles peuvent avoir
des compositions, densités, formes et dimensions très diverses, selon
leur mode de formation. Elles sont principalement caractérisées par
leur diamètre aérodynamique, variant de 0.02 µm à 100 µm, pour
les particules atmosphériques. Ce diamètre est défini comme étant celui
d’une hypothétique particule sphérique, de densité unitaire, qui aurait
les mêmes caractéristiques aérodynamiques que la particule concernée.
Selon leurs modes de formation, on distingue :
- Les grosses particules, d’origine
naturelle, sont principalement émises par des processus mécaniques
(érosion, embruns marins) et biologiques (spores, pollens).
- Les fines particules peuvent être
émises en tant que telles par les procédés de combustion ou industriels.
Elles peuvent aussi résulter de la condensation de gaz, ou encore
de réactions chimiques entre gaz, donnant lieu à la formation d’un
solide (formation de sulfates, d’ions ammonium).
La distance de transport des particules dépend de leur taille et de
leur densité. Les particules grosses et lourdes ont tendance à sédimenter
rapidement, d’où leur nom de particules sédimentables. Les particules
fines ont un comportement qui s’apparente à celui des gaz et ne sédimentent
pratiquement pas. Elles sont appelées particules en suspension. Lorsqu’elles
ont atteint le sol, les particules peuvent être remises en suspension
par le vent, avant de tomber à nouveau.
La composition des particules est très variable. En effet, les grosses
particules contiennent des éléments abondants dans la couche terrestre
et des sels marins, tels que Al, Ca, Fe, K, Ti, Mn, Sr, Si, alors que
les particules fines contiennent des sulfates, nitrates ou ammonium
résultant de la transformation dans l’air des oxydes de soufre et d’azote,
de l’ammoniac, ainsi que du carbone, des composés organiques et des
métaux, provenant, entre autres, des combustibles fossiles.
Il est très complexe de réaliser leur prélèvement et leur dosage. En
effet, chacune des méthodes permet d’estimer la concentration en particules
d’un type déterminé. En Région wallonne, nous disposons actuellement
de trois méthodes de prélèvement, dont deux pour les particules en suspension :
- La méthode des fumées noires (méthode optique). On entend par
« fumées noires » (black smoke) des particules noirâtres,
suffisamment petites pour demeurer en suspension dans l’air; ses composants
sont principalement des produits de combustion. La fumée est mesurée
grâce à un indice de noircissement de la tache produite par le dépôt
qui est traduit en concentration au moyen de la courbe normalisée
internationale d’étalonnage proposée par l’OCDE. Les fumées sont prélevées
au sein du réseau fumées noires comportant 17 stations dont la plupart
sont situées en milieu industriel et/ou urbain.
- La mesure d’un rayonnement β, après absorption par les particules
retenues sur un filtre, associée à un prélèvement avec une fraction
de coupure à 50 % (d50) égal à 10 µm. Sept moniteurs
utilisant ce principe sont installés au sein du réseau télémétrique
(depuis 1997 ou 1998, selon les stations). Ces stations correspondent
aux sites présentant le plus grand risque, c’est-à-dire dans les stations
à caractère urbain et/ou industriel.
- Une méthode pour les poussières sédimentables (gravimétrique, sans
information sur la fraction de coupure). Les poussières sont collectées
dans des récipients cylindriques munis d’un entonnoir (jauge Owen)
puis pesées et analysées en laboratoire. La Wallonie est particulièrement
concernée du fait de la place prépondérante d’industries fortement
émettrices (produits semi-finis) dans son tissu industriel et de l’implantation
d’usines en zone d’habitat. Le réseau wallon de mesure des poussières
sédimentables couvre essentiellement le sillon Sambre et Meuse. Les
retombées ne présentent pas de risque toxique justifiant des mesures
sur de courtes durées, ni de réseaux conçus comme instrument d’alerte.
A côté de ces systèmes de mesure en routine, nous possédons d’autres
procédés pour mesurer les particules en suspension :
- des moniteurs TEOM (Tapered Element Oscillating Microbalanced,
la détermination de la masse est basée sur le changement de fréquence
d’un élément oscillant sur lequel se trouve le filtre). Ces moniteurs
se trouvent dans les remorques et sont utilisés lors des campagnes
ponctuelles.
- un moniteur avec détection optique permettant le dosage simultané
des trois fractions (PM1, PM2.5 et PM10). Cet appareil est toujours
en cours de test et de validation.
- plusieurs types de préleveurs (mono ou séquentiel) pour l’échantillonnage
des fractions PM10 ou PM2.5. Ces appareils sont généralement utilisés
soit pour la comparaison et la validation d’autres systèmes de mesure
comme le monitoring (un des modèles de préleveurs est reconnu comme
référence), soit lors de campagnes ponctuelles en complément des réseaux
mobiles. Les échantillons récoltés servent à la mesure de la masse
des particules ou à l’analyse des substances comme les métaux lourds
ou les HAP.
- un appareil d’absorption β de laboratoire qui permet la mesure
de la masse des particules en suspension. Les mêmes filtres peuvent
alors servir pour l’analyse des métaux.
- une balance de précision sous atmosphère contrôlée en température
et humidité. La gravimétrie étant la méthode reconnue, nous pouvons
ainsi comparer les résultats des différents appareils avec la méthode
de référence.
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