Quantification des émissions polluantes et simulation de la dispersion d'une pollution accidentelle

  • La pollution atmosphérique

La pollution atmosphérique est caractérisée par une altération des niveaux de qualité et de pureté de l'air. Cette dégradation est généralement causée par un ou plusieurs éléments dont les degrés de concentration et les durées de vie sont suffisants pour produire un effet toxique. On compte aujourd’hui des dizaines de milliers de substances polluantes avérées ou suspectées qui, pour la plupart, agissent en synergie entre elles et avec d’autres paramètres. Les effets de ces synergies sont encore mal connus.

La pollution atmosphérique peut être identifiée à différentes échelles d'espace et de temps :

- A l'échelle locale, la pollution provient de sources de proximité telles que les installations industrielles ou les véhicules. Les polluants les plus caractéristiques de cette échelle sont les particules (PM), les oxydes d’azote (NOx), le dioxyde de soufre (SO2), le monoxyde de carbone (CO), les composés organiques volatils (COV), les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) et les métaux. Les phénomènes relatifs à cette pollution de proximité présentent une échelle de temps de l'ordre des heures.

- A l'échelle régionale, la pollution résulte de phénomènes physico-chimiques plus ou moins complexes à l’origine de la formation dans l’atmosphère de polluants dits « secondaires » à partir de polluants dits « primaires » (polluants cités précédemment). Cette forme de pollution est dite pollution à longue distance car l’échelle du territoire affectée par ces phénomènes est large, de la centaine aux milliers de kilomètres de leurs sources émettrices. L'échelle de temps est de l'ordre des jours. Les principaux problèmes de pollution à longue distance sont l'acidification, l'eutrophisation et la pollution photochimique.

- Enfin, à l'échelle globale, la pollution dite planétaire concerne les substances impliquées dans les phénomènes de changements climatiques tels que l'effet de serre et la destruction de l'ozone stratosphérique. L'échelle de temps est alors de l'ordre des années.

La figure suivante illustre les trois échelles de pollution atmosphérique :

Illustration des trois échelles de pollution atmosphérique. Source : http://www.ifen.fr

 

La pollution atmosphérique résulte principalement des gaz et particules rejetées dans l’air par les véhicules à moteur, les installations de chauffage, les centrales thermiques et les installations industrielles. Toutefois cette pollution peut également être d'origine naturelle, comme le volcanisme et l'érosion éolienne.

Les pollutions de l'air sont nombreuses et variées. De nombreuses disciplines scientifiques sont concernées par ce domaine. Chimistes et physiciens, météorologistes, médecins et épidémiologistes, entre autres, doivent collaborer pour connaître et lutter contre les effets de la pollution. La qualité de l'air dans une agglomération est fortement impactée par les décisions politiques en matière d'urbanisme, de transport et aménagement du territoire.

A la pollution atmosphérique est associé une pollution de l’eau et des sols. En effet, la pollution de l’air forme des dépôts secs sur les sols, ces polluants sont alors lessivés par les précipitations et peuvent ainsi contaminer les eaux. L'aspect contamination des eaux est étudié dans la partie assainissement routier du projet.

La pollution urbaine présente un enjeux  de santé public au niveau planétaire. En effet, la proportion de la population mondiale urbaine ne cesse d'augmenter et avec elle la taille des agglomérations. Selon l'Organisation météorologique mondiale et la Commission Européenne, la pollution de l'air en milieu urbain cause en moyenne chaque année la mort prématurée de 2,3 millions de personnes dans le monde dont 400 000 en Europe.

 

  • Les objectifs de l'étude

L'objectif de notre étude est, dans un premier temps, de donner une vue d'ensemble des principaux polluants automobiles et de la réglementation de l'air en vigueur. Une analyse statistique appliquée au cas de la pollution automobile à proximité du périphérique toulousain permettra de dégager les principaux phénomènes et interactions régissant l'évolution des polluants dans l'atmosphère.

Après avoir mené cette étude, nous nous intéresserons au devenir dans le temps et dans l'espace de ces polluants rejetés dans l' atmosphère par le biais de la dispersion atmosphérique. Nous étudierons plus particulièrement une émission à caractère accidentel dans le cadre du transport de substances dangereuses par route. Dans ce contexte, la modélisation de la dispersion atmosphérique permet d'évaluer les mesures à prendre en temps réel. Pour cela nous utiliserons le logiciel CAMEO-ALOHA dont nous étudierons les caractéristiques et limites dans la modélisation.

Cette étude préliminaire de la dynamique des polluants dans l'atmosphère est nécessaire pour l'appréhension et la prévention des épisodes de pollution liée au trafic.

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