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Mieux comprendre la pollution atmosphérique par les particules fines et ultrafines est aujourd’hui un enjeu majeur en matière de santé. C’est pourquoi, Air PACA et le LCE (Laboratoire de Chimie de l’Environnement), se sont associés pour mettre en place un équipement de mesure dédié à l’analyse en continu des propriétés physico-chimiques des particules atmosphériques dites « submicroniques », c’est-à-dire celles pénétrant le plus profondément dans notre appareil respiratoire. Le « super site » de surveillance, accueillant cet équipement, est basé à Marseille Longchamp. Retrouvez dans cet article les premières analyses des résultats.

L’ACSM, un équipement de pointe pour la surveillance opérationnelle de la qualité de l’air

Localisée au cœur du parc Longchamp, la station de mesures historique d’Air PACA (Marseille Longchamp), représentative des niveaux moyens de l’air respiré par les habitants de Marseille, est équipée depuis juin 2017 d’une instrumentation de dernière génération, jusqu’alors disponible uniquement dans les laboratoires de recherche : l’ACSM (ou Aerosol Chemical Speciation Monitor).

Ce dispositif vient compléter un ensemble, déjà présent, d’instruments nécessaires à la mesure de l’ensemble des polluants réglementés (PM10, PM2.5, O3, NOx, SO2), et de la mesure des principaux gaz à effets de serre (CO2 et CH4). Associé à la mesure des propriétés optiques du black carbon et de la granulométrie des particules, l'ACSM permet de mieux comprendre la dynamique des phénomènes de pollution, d'en quantifier leurs sources et de permettre une meilleure appréciation de leur impact sur la santé.

L’ACSM est un spectromètre de masse (Time of Flight – Aerosol Chemical Speciation Monitor), permettant d’analyser en temps réel la composition chimique des PM1 (particules de moins de 1 µm) soit principalement la matière organique, le sulfate, le nitrate et l’ammonium.

Ce « super site » a également été équipé d’un SMPS (Scanning Mobility Particle Sizer), qui permet de quantifier le nombre de particules PM1, et leur distribution granulométrique, c’est-à-dire le nombre de particules en fonction de leur taille (dans la gamme de taille comprise entre 10 nm et 1 µm – NDLR : à titre de comparaison l’épaisseur d’un cheveu est de l’ordre de 70 µm)

A partir de juin 2018, un analyseur automatique de métaux (mesures en continue d’une trentaine de métaux) complétera cet arsenal d’instrumentation de pointe.

Pierre-Charles Maria à la station de Marseille / Cinq Avenues
« Grâce à l’acquisition d’un tel matériel, Air PACA participe à l’amélioration des connaissances des polluants dans le but de pouvoir agir sur les sources de pollution. » - Pierre-Charles MARIA, Président d’Air PACA

Des premiers résultats issus de cette surveillance à fine échelle : le cas du 23 au 26 décembre 2017

Le potentiel offert par les équipements de surveillance installés sur le site de Marseille Longchamp est illustré au travers des résultats obtenus en décembre dernier. En effet, les mesures réalisées sur cette période révèlent des phénomènes complexes de pollution par les particules impactant Marseille. Plusieurs résultats sont ainsi mis en avant :  

  • Evolution du nombre total de PM1 du 23 au 26 décembre 2017

    les conditions météorologiques et la direction des vents influent fortement sur les phénomènes de pollution : les 23 et 24 décembre, les directions de vent illustrent l'influence de la météorologie sur les niveaux de concentration de particules :

    • les brises nocturnes canalisées à Marseille par la vallée de l’Huveaune engendrent une augmentation des concentrations,

    • un léger Mistral ou une brise de mer favorisent l'arrivée de panaches industriels/trafic maritime sur Marseille. C'est le cas pour l'épisode de particules ultrafines du 23 décembre à 12h.

  • la composition des particules diffère lors de l’augmentation des concentrations : la part carbonée de l’aérosol  augmente elle aussi et constitue plus de 90 % de la masse des PM1 sur ces épisodes nocturnes (nuits du 23 et du 24 décembre) (80% en moyenne sur l'ensemble de la période).

  • le nombre de particules augmente au cours de ces épisodes : le nombre total de particules submicroniques est de l’ordre de 40 000 particules/cm3, majoritairement constituées de particules d’environ 100 nm de diamètre. Ce nombre atteint 120 000 particules/cm3 (midi du 23 décembre) avec la situation météorologique mettant le point de mesure sous le panache de particules ultrafines en provenance de bassin industriel de Fos et du port de Marseille.

Evolution de la direction du vent du 23 au 26 décembre 2017
  • la fraction secondaire de l’aérosol organique (c'est a dire celle formée in situ dans l'atmosphère à partir de composés émis à l'état gazeux) est, comme dans la grande majorité des environnements, la principale fraction représentant durant cette période 35% de la fraction carbonée des PM1.

  • la part liée aux particules directement émises par la combustion de biomasse constitue pour cette période de Noël la seconde source de matière carbonée et représente en moyenne près de 29%. Ce pourcentage augmente significativement pendant les épisodes nocturnes. L’impact de la combustion de biomasse (chauffage au bois) dépasse donc, pendant cette période, celui des émissions véhiculaires (trafic routier, 25 %).

Pour en savoir plus : les précisions techniques et scientifiques sont reprises dans une note complète.

Les résultats analysés récemment par Air PACA, en étroite collaboration avec le LCE, montrent le potentiel des informations pouvant être recueillies. Cette collaboration entre Air PACA et le LCE représente une avancée certaine à la fois pour l’observatoire de la qualité de l’air en PACA et pour les travaux de recherche sur les particules submicroniques.

Ces informations sont mises, au fur et à mesure de l’avancée des connaissances, à la disposition des acteurs publics et des citoyens. Elles permettront une meilleure information sur les causes des épisodes de pollution et une évaluation plus précise de l’efficacité des actions mises en place dans le cadre des plans de protection de l’atmosphère (PPA).