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

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• Introduction
  • Objectifs
  • Les réseaux
  • Evolution en 2004
  • Traitements des données
• Composés du soufre
• Composés azotés
• Ozone
• Monoxyde de carbone
• Retombées acides
• Composés organiques
• Particules
• Analyse élémentaire
• Fluorures
• Analyse par zones
• Adresses des stations

1.2. Les réseaux de mesure de la qualité de l’air en Région wallonne

1.2.1. Généralités

Les réseaux de mesure de la qualité de l’air comptent actuellement neuf réseaux ayant chacun une histoire différente et une fonction bien particulière. Nous allons très brièvement exposer leurs caractéristiques, afin de permettre au lecteur de mieux appréhender la manière dont les résultats résumés dans ce rapport sont obtenus.

On distingue deux grandes familles de réseaux selon leur mode de fonctionnement : le réseau télémétrique, c’est-à-dire la mesure en temps réel avec transmission des résultats par voie téléphonique à un centre de traitement des données, et les réseaux non-télémétriques où un échantillon est prélevé sur le terrain puis analysé en laboratoire.

Les structures de surveillance ont été installées en fonction de problématiques dont l’échelle va du niveau local (p.ex. les composés fluorés) à l’international (p.ex. composition chimique des eaux de pluie) ainsi que dans le cadre de l’application de directives européennes.

1.2.2. Réseau fumées

Les premières stations du réseau fumées, auparavant aussi appelé réseau soufre-fumées, ont été mises en place en 1968 pour assurer la surveillance générale de la qualité de l'air et plus spécialement la pollution due à la combustion des combustibles fossiles (principalement le charbon) utilisés dans l'industrie, la production d'énergie et le chauffage des habitations et bâtiments. Ce réseau donnait accès à deux paramètres de la qualité de l'air : l'acidité forte de l'air, mesurée par titrage acidimétrique et les fumées noires, évaluées par réflectométrie.

Suite aux développements d'autres méthodes de mesure de la qualité de l'air mais aussi suite à la diminution constante de l'utilisation du charbon, ce réseau a vu son nombre de stations en Région wallonne passer d’une centaine à ses débuts à 17 stations en 2004. Pour les mêmes raisons, la mesure de l’acidité de l’air a été abandonnée en 2001, la mesure des fumées noires étant maintenue car il s’agit d’un paramètre directement en rapport avec la fraction fine des particules en suspension dans l’air.

1.2.3. Réseau télémétrique

Le réseau télémétrique peut être considéré comme l’élément capital des systèmes de mesures car il a été conçu comme étant un réseau d’alarme susceptible de fournir des informations en temps réel sur la qualité de l’air dans le but de protéger la santé de la population. Depuis l’installation des premières stations (1978), le réseau a connu plusieurs modifications structurelles et fonctionnelles. Le nombre et l’emplacement des stations ont été adaptés; la nature et le nombre de paramètres mesurés ont également évolué, non seulement dans le but d’adapter ce réseau aux obligations des directives européennes mais aussi afin d’améliorer la connaissance de certaines problématiques. Selon les sites, les polluants mesurés sont le dioxyde de soufre, le sulfure d’hydrogène, les oxydes d’azote, l’ozone, le monoxyde de carbone, le méthane, les hydrocarbures et les particules en suspension (PM10).

Actuellement, le réseau compte 22 stations dont 8 sont équipées de capteurs météorologiques. Les données sont rapatriées et traitées dans un centre de réduction des données (RDRC) situé à Liège. Le RDRC surveille également le bon état de fonctionnement des composants du réseau.

1.2.4. Réseau métaux lourds

En janvier 1973, les premiers essais de mesure du plomb contenu dans les particules en suspension dans l’air ont été effectués. L'échantillonnage était prévu pour simuler au mieux ce que respirait un individu adulte. A partir de 1977 et l’abandon, pour l’analyse des échantillons, de l’absorption atomique au profit de la fluorescence X, le réseau a connu un développement intense par la multiplication du nombre de points et du nombre d’éléments analysés.

Les différents éléments analysés dans les particules en suspension sont l’aluminium, l’antimoine, l’arsenic, le baryum,  le cadmium, le calcium, le chrome, le cuivre, le fer, le manganèse, le molybdène, le nickel, le plomb, le sélénium, le titane, le zinc et les sulfates. En 2004, ce réseau comporte 18 stations.

1.2.5. Réseau poussières sédimentables

On définit les poussières sédimentables comme étant toutes les particules se déposant dans des appareils ou jauges, conçus à cet effet. Les poussières sédimentables constituent avant tout une nuisance à l’échelle locale, fortement ressentie par la population car visible. 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.

Ce réseau subit des modifications régulières au cours des années pour s'adapter à l'évolution du paysage industriel et mieux répondre aux demandes des autorités. En 2004, le réseau wallon compte 139 jauges réparties en 32 groupes, comprenant une jauge de référence pour la pollution de fond.

Afin d’évaluer les retombées en éléments toxiques, les poussières récoltées font l'objet d'analyse. Depuis 2001, l’absorption atomique a été abandonnée au profit de la spectroscopie ICP-OES. Ce changement de méthode a permis de multiplier les analyses et actuellement le même programme d’analyse est appliqué à toutes les jauges analysées. La liste des éléments comporte deux types de métaux : les éléments traceurs (calcium, magnésium et fer), les métaux lourds (cadmium, chrome, cuivre, manganèse, mercure, nickel, plomb et zinc). De plus pour les jauges concernées par ce type de pollution, le fluor est mesuré par chromatographie ionique.

1.2.6. Réseau fluor

Les réseaux fluor sont des réseaux à caractère local, situés dans des zones industrielles. En Région wallonne, deux régions font l’objet d’une surveillance :

• Engis (6 stations). La région d'Engis est particulièrement concernée par ce type de pollution. En effet, on y retrouve deux sources potentielles de fluorures que sont une unité de production de phosphates et une centrale thermique.
• Battice (2 stations), dans les environs de l’unité de production de fibres de verre.

L’échantillonnage des fluorures se réalise sur des filtres imprégnés d’une solution de formiate de sodium et l’analyse s’effectue par ionométrie avec électrode spécifique.

1.2.7. Réseau pluies acides

Le réseau de mesure de la composition des retombées humides, aussi appelé réseau pluies acides, a été créé dans le but de permettre des études relatives à la physico-chimie des polluants atmosphériques et d'évaluer la qualité des dépôts humides sur le territoire belge. Actuellement, le réseau se compose de 8 stations dont 7 sont éloignées de toute source importante de pollution. Les analyses des composés contenus dans les retombées s’effectuent par chromatographie ionique.

1.2.8. Réseau mobile

On entend par réseau mobile un ensemble d'équipements groupés dans une remorque ou un conteneur, pouvant être installé là où le besoin de mesure se fait ressentir. Il ne s'agit en aucun cas de mesurer la qualité de l'air tout en se déplaçant.

Depuis 1997, ce réseau est associé aux réseaux de mesure fixes. Actuellement, on dispose de quatre remorques, d'un conteneur et de trois mâts météorologiques. Ces cabines sont équipées de moniteurs semblables à ceux du réseau télémétrique, de systèmes de prélèvements gazeux et particulaires et de systèmes d’acquisition des données et de communication par GSM.

Plusieurs campagnes ont déjà été réalisées soit pour répondre à des problèmes locaux de pollution, comme aux alentours des Centres d'Enfouissement Technique ou en milieu industriel (le plus souvent, à la demande de la Police de l'Environnement), soit pour apprendre à connaître une région ou un type d'environnement pour lequel on ne dispose que de peu de données.

Les résultats de ces campagnes ne sont pas repris dans ce document mais font l’objet de rapports spécifiques.

1.2.9. Réseau organique

Afin de répondre aux exigences des directives européennes, un nouveau réseau, le réseau organique aussi appelé réseau COV, est en cours de développement. Ce réseau permet la mesure des teneurs en composés organiques volatils contenus dans l’air qui sont captés sur des tubes à phases d’absorption spécifique, puis désorbés et analysés au laboratoire par chromatographie gazeuse couplée à une détection par spectroscopie de masse.

L’installation des premières stations date du dernier trimestre de 2001 et onze stations fonctionnent depuis 2002. Ces stations, installées dans les cabines du réseau télémétrique, assurent déjà une bonne couverture du territoire wallon et permettent la surveillance des villes de Charleroi et de Liège ainsi que le milieu particulier d’Engis. Lors d’une seconde phase, le déploiement de stations sur des sites ne comportant pas d’autres systèmes de mesure devrait bientôt avoir lieu. La plupart de ces sites comporteront des environnements sous influence de sources industrielles particulières.

1.2.10 Réseau Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques

Depuis plusieurs années, des recherches ont été menées au sein de notre Institut sur le prélèvement et l’analyse des hydrocarbures aromatiques polycycliques (en abrégé HAP). La technique est maintenant bien maîtrisée et les premières stations fixes ont été installées et fonctionnent en routine. Fin 2004, on comptait 5 stations sur les 9 que comportera le réseau complet. La localisation de ces stations a été choisie de manière à surveiller les deux grandes agglomérations que sont Liège et Charleroi et de manière à quadriller au maximum de territoire de la Région wallonne. Ces stations sont situées à des endroits comportant déjà d’autres systèmes de mesure de la qualité de l’air.

Les HAP sont des molécules composées uniquement d’atomes de carbone et d’hydrogène et comportant au minimum deux cycles. Ces substances peuvent être à la fois présentes en phase vapeur ou adsorbés sur une phase solide et nos systèmes de prélèvement sont donc doubles pour capter chacune de ces phases.

Certains HAP sont extrêmement toxiques et font l’objet d’une toute nouvelle législation européenne. Le réseau HAP permet donc de répondre aux exigences européennes.