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 b, 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.
- 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-filtre 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.
- 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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