Les composés soufrés contenus dans les particules
en suspension sont analysés par spectroscopie de fluorescence
X. Cette méthode d'analyse mesure l'atome de soufre et
donne accès à la quantité totale des dérivés
du soufre présents dans les poussières, sans faire
de distinction entre son état d'oxydation ou la nature
de ces composés soufrés.
En réalité, la majorité du soufre présent
dans les poussières atmosphériques se trouve à
l'état de sulfates qui sont parmi les composants majeurs
des aérosols; les résultats sont exprimés
en équivalent sulfates.
Les sulfates peuvent avoir deux origines : d'une part, ils
peuvent provenir des composés présents naturellement
dans la croûte terrestre, d'autre part, ils peuvent être
formés par condensation et oxydation de dioxyde de soufre,
de la même manière que les oxydes d'azote pourront
former des nitrates. Ils sont le plus souvent associés
aux cations ammonium (résultant des émissions d'ammoniac).
Ils possèdent un caractère acide.
La plupart des sulfates sont solubles et pourront être facilement
assimilés par les végétaux et les animaux.
Dans les particules " grossières ",
on retrouve des substances d'origine naturelle (aérosol
marin, érosion des sols, ...) et humaine. Les ions sulfates
que l'on détecte résultent de réactions de
surface entre les particules et le dioxyde de soufre.
Les aérosols, plus fins, sont plus particulièrement
liés aux activités humaines. Des analyses sur la
fraction soluble de ces aérosols ont montré qu'ils
étaient constitués à 80 % de sulfate et de
nitrate d'ammonium.
La transformation du dioxyde de soufre en sulfates est relativement
lente par rapport au transport des polluants et les concentrations
en sulfates dans un lieu donné peuvent provenir de la pollution
en SO2 d'une autre région. De plus, les poussières
fines peuvent être transportées sur de longues distances;
la pollution par les sulfates doit donc être considérée
sur une grande échelle.
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2.3.2. Résultats de l'année 1997
L'analyse des sulfates est effectuée pour douze stations
du réseau Métaux Lourds. Ces stations peuvent être
des stations de surveillance de la pollution urbaine et industrielle
ou des stations de surveillance de la pollution de fond, vu le
caractère parfois national de ce type de pollution. Les
résultats sont synthétisés au Tableau 12.
Par rapport à 1996, les résultats sont stationnaires
et il n'y guère d'évolution. Il faut cependant noter
l'augmentation à la station de Marche-les-Dames (MLNA01).
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2.3.3. Variations saisonnières
Comme beaucoup d'autres polluants, les concentrations en sulfates
varient au cours de l'année et les concentrations sont
plus élevées en hiver qu'en été (Figure
26).
Les évolutions des trois stations sont semblables, montrant
le caractère généralisé de la pollution
par les sulfates. On y distingue plusieurs périodes remarquables.
Au début du mois de janvier, les concentrations en sulfates
furent particulièrement élevées. Cette première
période correspond à l'épisode de fortes
concentrations en dioxyde de soufre évoqué précédemment.
Une deuxième période couvre la première quinzaine
du mois de mars. Cette augmentation n'est pas associée
à des taux de SO2 élevés et nous
ne possédons pas d'explication. Enfin, on remarque des
pics fin septembre et fin octobre.
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Les Figures 27 et 28 retracent les évolutions à long terme des concentrations en sulfates, ainsi que les évolutions des paramètres statistiques pour une station de Liège (MLLG01), une station de Charleroi (MLCH01) et une station de fond (MLNT01).
Après quelques années d'augmentation (particulièrement
visible pour la station de fond d'Offagne), les concentrations
en sulfates sont légèrement plus faibles en 1997
que l'année précédente sans pour autant revenir
aux bas niveaux atteints vers 1992-1993. Les niveaux mesurés
actuellement sont, cependant, toujours inférieurs aux niveaux
rencontrés il y a une dizaine d'année.
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Les graphiques de la Figure 29 reprennent l'évolution moyenne
selon le jour de la semaine. On constate que les concentrations
en sulfates sont légèrement plus élevées
en milieu de semaine.
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2.3.6. Interactions avec d'autres polluants
2.3.6.1. Les particules en suspension
Il ne s'agit pas à proprement parler d'interactions avec
un autre polluant car les sulfates sont parmi les principaux constituants
des particules en suspension. Le graphique de la Figure 30 retrace
l'évolution de la concentration en sulfates parallèlement
à l'évolution des particules en suspension tandis
que le graphique de la Figure 31 reprend l'évolution de
la concentration en sulfates par rapport à la pollution
par les particules en suspension PM10.
Si les évolutions sont parallèles et les fortes
concentrations en poussières sont souvent associés
aux fortes concentrations en sulfates, la corrélation entre
les deux paramètres n'est pas très élevée.
Il est fort probable que ces écarts soient causés
par un changement de composition dans les particules.
Idéalement, il faudrait pouvoir comparer les concentrations
obtenues avec deux méthodes d'échantillonnage équivalentes
(utilisation d'une tête PM10 pour l'échantillonnage
des sulfates).
2.3.6.2. Les oxydants photochimiques
Durant le mois d'août 1997, les concentrations en sulfates
ont légèrement augmenté, sans être
associées à un épisode de pollution par le
dioxyde de soufre. Ce mois a été particulièrement
riche en ozone et les deux profils montrent des similitudes évidentes
(Figure 32).
En période de forte production d'ozone, d'autres oxydants
sont produits et notamment des radicaux hydroxyles (OH) capables
d'oxyder le dioxyde de soufre en acide sulfurique qui sera neutralisé
par l'ammoniac présent dans l'air ou par d'autres composés
à caractère basique pour former des sulfates. Ce
mécanisme pourrait expliquer les pics de sulfates en été.
Une meilleure connaissance des processus photochimiques est nécessaire
pour mieux apprécier les effets sur la dégradation
des autres polluants en période de smog estival.