Evolution of fine particules in close proximity of maritime traffic
Evolution des particules fines en champ proche du trafic maritime
Résumé
Les émissions liées au trafic maritime ont un impact avéré sur la qualité de l’air en particulier sur les zones côtières. La réglementation sur la composition des carburants utilisés a évolué notamment pour le soufre mais reste peu contraignante pour les particules fines et certains de leurs précurseurs. Les inventaires d’émissions prennent en compte le trafic maritime mais affichent une variabilité importante et une connaissance encore parcellaire quant à la composition des particules émises et des principaux précurseurs d’aérosols secondaires. Ce Projet PAREA a pour but d’améliorer les connaissances sur les émissions du transport maritime. Sur la base d’une approche combinant observation et modélisation, l’objectif est de caractériser les particules fines émises par le trafic maritime en termes de tailles et de composition chimique, de caractériser les précurseurs de particules secondaires émis par le trafic maritime et de documenter l’évolution de ces caractéristiques en champs proches de la zone portuaire.
Une campagne de mesure intensive a été menée à Marseille pour l’obtention d’une base de données uniques de 145 composés gazeux et particulaires. La comparaison des concentrations mesurées sur le site de fond urbain et sur les sites implantés au cœur de la zone portuaire montrent clairement une influence des activités portuaires sur les niveaux de concentrations et notamment les maximas avec des évènements de pollution courts mais intenses.
Plus de 350 panaches de navires ont été identifiés pour déterminer des Facteurs d’Emissions (EF). Ces EF constituent des données précieuses, issus de mesures en champs proches et donc représentatives d’un ensemble de navires sur la zone portuaire de Marseille. Les résultats mesurés peuvent être jusqu'à cinq fois inférieurs à ceux utilisés dans les cadastres d'émissions, en particulier pour les NOX et le SO2. Concernant la phase particulaire, les quantités de particules émises par les navires peuvent varier d’un facteur 3 entre les différentes phases opérationnelles avec davantage d’émissions lors des phases de navigation et/ou de manœuvre comparativement aux phases de stationnement à quai. L’étude montre que la combinaison de la granulométrie et de la composition chimique des particules fournit des informations clés pour l’amélioration des inventaires d’émission et l’identification des différents types de carburants utilisés ainsi que l’emploi de systèmes d'épuration des fumées.
Une analyse factorielle a été conduite montrant que les émissions liées aux navires représentent environ 9 % de la masse totale des métaux mesurés en champs proche (zone portuaire) et 4 % en zone urbaine plus éloignée. En considérant la nature chimique, ces émissions contribuent spécifiquement à plus de 80 % des concentrations en nickel (Ni) et en vanadium (V), métaux reconnus pour leurs effets néfastes sur la santé des populations. Cette même analyse menée sur les COV montre une contribution totale de 18 % des concentrations en COV mesurés en champs proches et 11% en zone urbaine plus éloignée.
En deuxième approche, la modélisation déterministe a été mise en œuvre pour cartographier l’impact des activités maritimes à Marseille. Le constat est en cohérence avec celui des observations avec un impact chronique des navires peu important sur la ville mais l’occurrence de panaches de courte durée qui peuvent avoir localement un impact important. Le détail des contributions par famille d’espèce chimique montre que ces émissions peuvent avoir un impact différencié en zone éloignée pour la formation d’aérosols secondaires.
L’étude montre toute la difficulté pour l’obtention d’une bonne représentation des émissions de la sources trafic maritime et de ses impacts. L’amélioration des inventaires d’émissions en termes de spéciation chimique et d’évolution temporelle de cette source est essentielle pour évaluer des actions de remédiation.
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