Au regard de leurs effets sanitaires inquiétants à nouveau mis en évidence dernièrement par l'InVS (Institut national de veille sanitaire) et l'Afsset (Agence française de sécurité sanitaire de l'environnement et du travail), les particules fines (PM) font l'objet d'une surveillance particulière. Outre les Associations Agréées de Surveillance de la Qualité de l'Air (AASQA) qui mesurent en direct les concentrations régionales dans l'atmosphère de plusieurs polluants dont les particules, la France possède un système de prévention baptisé PREV'AIR développé par l'INERIS, Météo France, l'ADEME et le CNRS.

Créé en 2003, le système PREV'AIR fournit quotidiennement des prévisions et des cartographies de qualité de l'air issues de simulations numériques, à différentes échelles spatiales. Ces prévisions concernent les polluants réglementés en fonction de leur impact sanitaire et environnemental : ozone, oxydes d'azote, particules.

La pollution particulaire en milieu urbain sous la loupe des chercheurs

L'origine multi-factorielle des particules fines en fait un polluant difficile à gérer. Les PM sont en effet émises à la fois par les installations de combustions industrielles (30%), le chauffage domestique (27%), l'agriculture (30%) et les transports routiers (11%). Elles peuvent également provenir de réactions chimiques entre molécules sans oublier qu'une fois dans l'atmosphère elles peuvent être remises en suspension sous l'action du vent ou par les véhicules le long des rues. Cependant, les sources de particules très fines (PM2,5) restent encore aujourd'hui mal quantifiées et mal comprises. Mieux les connaître est indispensable pour, à terme, réduire ce type de pollution et son impact sanitaire, expliquent dans un communiqué Météo-France, le CNRS et l'Ecole Polytechnique qui participent à une campagne de mesures, organisée en région parisienne, durant tout le mois de juillet.

Coordonnée par deux laboratoires dépendant de l'INSU-CNRS* et menée dans le cadre du projet européen MEGAPOLI, la campagne, qui mobilise une vingtaine d'équipes françaises et européennes, vise à quantifier et qualifier les sources de ces particules carbonées. L'Île-de-France a été choisie comme terrain d'étude du fait de la densité élevée de sa population, de sa charge en polluants relativement importante et de sa situation géographique représentative aux latitudes tempérées, soulignent les deux partenaires dépendants de l'INSU-CNRS.

Un vaste ensemble instrumental

Pour ce faire, les moyens déployés sont variés : observations au sol sur sites fixes ou plate-formes mobiles, observations aéroportées depuis un avion de recherche français, etc.

Les observations au sol sur trois lieux, l'un urbain (situé au Laboratoire de l'hygiène de la Ville de Paris) et deux autres périurbains, permettront d'étudier les variabilités spatiale et temporelle des polluants dans l'agglomération. Le site instrumental de recherche par télédétection atmosphérique de l'Institut Pierre-Simon Laplace à l'Ecole Polytechnique et celui du golf de la Poudrerie à Livry-Gargan permettront quant à eux d'échantillonner soit des masses d'air entrant dans l'agglomération parisienne, soit des masses d'air ayant subi la pollution urbaine de l'agglomération. Des paramètres dynamiques (vents, turbulence, ...) seront également mesurés.
Pour connaître l'étendue du panache de pollution au sol et la charge en pollution des masses d'air entrant en Île-de-France, des observations à partir de plusieurs camions de mesures seront mises en place.
La distribution verticale de certains polluants au-dessus de la région seront déterminés par des observations de télédétection : passive (spectrométrie), active (lidar). Cet instrument fonctionne par émission d'un faisceau laser et l'analyse de la partie retrodiffusée par l'atmosphère.
Enfin, des observations à partir d'un ballon captif (Ballon Air de Paris situé dans le parc André Citroën) permettront d'étudier l'homogénéité verticale de la pollution et des observations aéroportées depuis un avion de recherche français (ATR-42)** évalueront la dynamique de la formation des aérosols organiques secondaires dans le panache de l'agglomération.

Une seconde campagne de terrain est prévue au cours de l'hiver 2009/2010 de manière à comparer les différentes sources d'émission dans des conditions bien différentes, commente Matthias Beekmann, chercheur au Laboratoire Interuniversitaire des Systèmes Atmosphériques (LISA) et coordinateur de la contribution française du projet européen. Toutes les données recueillies permettront la caractérisation physico-chimique détaillée de la pollution particulaire (concentration, distribution en taille des aérosols, composition chimique, propriétés optiques, propriétés physiques comme la volatilité…) et de ses précurseurs gazeux. Certaines données seront connues dans un an d'autres dans cinq, souligne Matthias Beekmann.

Cette meilleure caractérisation de la pollution particulaire permettra notamment d'améliorer les modèles utilisés pour la prévision et la simulation de la pollution atmosphérique à court terme comme le système PREVAIR au niveau national.

A long terme, le projet européen, qui durera jusqu'en 2011, devrait permettre de mieux décrire l'impact des mégacités (grandes agglomérations dont la population dépasse les 10 millions d'habitants) sur la qualité de l'air, la composition chimique de la troposphère et le changement climatique à l'échelle régionale. Puisqu'une méthodologie de modélisation intégrée sera mise en oeuvre pour plusieurs autres grandes villes d'Europe (Londres, Moscou, Istanbul...) et en dehors (Le Caire, Pékin, Shanghai, Bombay, Mexico City...).


* Laboratoire interuniversitaire des systèmes atmosphériques (LISA-IPSL, CNRS / Universités Paris-Est et Paris Diderot) et Laboratoire des sciences du climat et de l'environnement (LSCE-IPSL, CNRS / CEA / UVSQ), tous deux faisant partie de l'Institut Pierre-Simon Laplace (IPSL). Le projet MEGAPOLI est soutenu par la communauté Européenne (7e PCRD, Appel d'Offre Mégacités) et par l'INSU via le programme LEFE.

** L'ATR-42 est un avion de recherche de l'unité SAFIRE. Créée en 2005, ce laboratoire regroupe les moyens aéroportés de l'INSU-CNRS, du CNES et de Météo-France. Parmi les trois aéronefs que cette unité met en oeuvre, l'ATR-42, propriété de Météo-France, est le plus gros de tous. Biturbopropulseur, il peut emporter une importante charge utile jusqu'à 7 000 mètres d'altitude sur une distance de 1 600 km.