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Urban air pollution is a major issue for human health and the environment. Road traffic is the main source of pollution in urban areas and contributes significantly to air pollution in these areas despite improvements in pollution control technologies and engines. To measure and improve knowledge of pollutant emissions from road vehicles, different methods exist, each with its own advantages and limitations. For example, measurements on a test bench make it possible to study vehicle emissions according to their technology and with good reproducibility of test conditions. However, this approach remains limited, particularly for the representativeness of vehicle fleet emissions under real operating conditions. The limited knowledge of emissions of unregulated pollutants, such as BTEX, C9-22 alkanes, carbonyl compounds, particulate matter and soot carbon, which have adverse effects on health and the environment and are rarely measured due to the complexity of metrology, is a second area for further study of traffic emissions. The objective of this work is to estimate in-situ emission factors for unregulated pollutants from road traffic, under real vehicle traffic conditions and for fleets whose composition is precisely characterized. For this purpose, the work of this thesis has made it possible to develop and implement methodologies for in-situ measurement, in urban areas, of unregulated pollutant emissions from road traffic, and to estimate emission factors based on measurements made at different sites (open roadside site and confined site). These emission factors are established for unregulated pollutants, and for a precisely defined actual vehicle fleet (detailed knowledge of the composition of the vehicle fleet in use and local traffic conditions). The emission factors thus determined in-situ are compared with those derived from bench measurements in order to verify their consistency and analyse them according to the different measurement sites and the impact of the composition of the fleet on pollutant emissions. Three in-situ measurement campaigns were carried out, two roadside in urban areas (open sites) and one in a tunnel near an urban area (confined site). The concentrations of the targeted pollutants measured at these three sites, as well as the different fleet compositions and traffic conditions identified, were used to estimate emission factors per vehicle or for the entire fleet., La pollution atmosphérique en milieu urbain est un enjeu majeur pour la santé humaine et l’environnement. Le trafic routier représente la principale source de pollution dans les zones urbaines et contribue fortement à cette pollution atmosphérique dans ces zones malgré des améliorations de technologies de dépollution et de motorisations. Pour mesurer et approfondir les connaissances des émissions de polluants des véhicules routiers, différentes méthodes existent, avec chacune ses avantages et ses limites. Par exemple, les mesures sur un banc d’essai permettent d’étudier les émissions des véhicules selon leur technologie et avec une bonne reproductibilité des conditions de test. Cependant, cette approche reste limitée notamment pour la représentativité des émissions d’un parc de véhicules dans des conditions réelles de fonctionnement. La connaissance limitée des émissions des polluants non-réglementés, tels que les BTEX, les alcanes de C9 à C22, les composés carbonylés, les particules en nombre et le carbone suie qui ont des effets néfastes sur la santé et l’environnement et qui sont rarement mesurés en raison de la complexité de la métrologie, constitue un second axe d’approfondissement des émissions du trafic. L’objectif de ce travail est d’estimer in-situ des facteurs d’émission des polluants non-réglementés du trafic routier, dans des conditions réelles de circulation des véhicules et pour des parcs dont la composition est caractérisée avec précision. Dans ce but, les travaux de cette thèse ont permis de développer et de mettre en œuvre des méthodologies de mesure in-situ, en zone urbaine, des émissions de polluants non-réglementés du trafic routier, d’estimer des facteurs d’émission à partir des mesures effectuées sur différents sites (site ouvert en bord de route et site confiné). Ces facteurs d’émission sont établis pour des polluants non-réglementés, et pour un parc automobile réel précisément défini (connaissance détaillée de la composition du parc automobile en circulation et des conditions locales de circulation). Les facteurs d’émission ainsi déterminés in-situ sont comparés avec ceux dérivés des mesures sur banc à rouleau afin d’en vérifier la cohérence et analyser en fonction des différents sites de mesure et de l’impact de la composition du parc sur les émissions de polluants. Trois campagnes de mesure in-situ ont été menées, deux en bord de route dans des zones urbaines (sites ouverts) et une dans un tunnel proche d’une zone urbaine (site confiné). Les concentrations des polluants ciblés mesurées sur ces trois sites, ainsi que les différentes compositions de parc et les conditions de circulation relevées ont été utilisées pour estimer des facteurs d’émission par véhicule ou pour l’ensemble d’un parc.

This thesis fits in the context of the protection against wildfire risks. The main goal is the characterization of smoke and the definition of source terms and ignition criterions, available for modelization, to improve decision support tools for fire risk management. The second objective deals with the impact of smoke exposure on human health.Flammability of vegetation fuel was studied at laboratory scale using two calorimeters (cone and Large Scale Heat Release), for two species: Cistus monspeliensis and Pteridium aquilinum. The study of ignition properties and combustion dynamics of plants showed the influence of their thickness and structure on ignition time, ignition temperature and on heat release. A limit size of fuel particles for burning behavior was defined as well as an ignition criterion independent of fuel thickness and structure.Characterization of smoke was carried out at laboratory scale (cone and LSHR) and ground scale (prescribed burns). It highlights the importance of combustion phases for smoke composition, especially for aerosols. Large quantities of tars are released during the pre-ignition phase while soot are released in flaming phase. Emission factors of effluents characteristic of Mediterranean vegetation were obtained, that can be used in fire/atmosphere modelling. This study also emphasizes the scale effect on smoke production and composition.During ground fires, the characterization was conducted at two locations (in the smoke plume and in firefighters working atmosphere). The analysis of firefighters working atmosphere in prescribed burning conditions and the following of smoke exposure biomarkers (in exhaled breath and urines) showed an overexposure to toxic compounds (irritating, asphyxiating and CMR: carcinogenic, mutagenic and reprotoxic). Recommendations on prescribed burning practices (period, timetable, atmospheric conditions, positioning) were provided in order to attempt reducing the smoke exposure., Ce travail de thèse s’inscrit dans le contexte de la protection contre les risques incendies de végétation. L’objectif principal est la caractérisation des fumées et la définition de termes sources et de critères d’inflammation utilisables en modélisation, à des fins d’améliorations des outils d’aides à la décision pour la gestion des risques incendies. Le second objectif est l’observation de l’impact de l’exposition aux fumées sur la santé humaine.La réaction au feu de deux combustibles végétaux, Cistus monspeliensis et Pteridium aquilinum, a été étudiée en laboratoire à l’échelle du cône calorimètre et du LSHR (Large Scale Heat Release). L’étude des propriétés d’inflammation et de la dynamique de combustion des végétaux a montré l’influence de leur épaisseur et de leur structure sur le temps et la température d’ignition ainsi que sur l’énergie libérée. Elle a permis de définir une taille limite des particules végétales relative à un changement de comportement au feu ainsi qu’un critère d’inflammation indépendant de l’épaisseur et de la structure du combustible.La caractérisation des fumées a été réalisée en laboratoire (cône calorimètre et LSHR) et sur le terrain (brûlages dirigés). Elle a mis en exergue l’importance de la phase de combustion pour la composition des émissions, notamment pour les aérosols. D’importantes quantités de goudrons sont émises durant la phase de pré-ignition tandis que les suies sont émises lors de la phase de flamme. Elle a notamment permis le calcul de facteurs d’émission des effluents propres à la végétation méditerranéenne, utilisables dans les modèles de simulation couplés feu/atmosphère. Cette étude a également souligné l’effet d’échelle sur la production et la composition des fumées.Sur les feux de terrain, cette caractérisation a été effectuée à deux niveaux (dans le panache de fumées et dans l’atmosphère de travail des opérationnels). L’analyse de l’atmosphère de travail des opérationnels en conditions de brûlages dirigés et le suivi de biomarqueurs d’exposition aux fumées ont révélés une surexposition à des composés toxiques (irritants, asphyxiants et CMR : cancérogènes, mutagènes et reprotoxiques) susceptible d’induire des effets sur la santé. Des recommandations sur les pratiques de brûlages dirigés (période, horaires, conditions atmosphériques, positionnement) ont alors été apportées dans ce travail, en vue de réduire l’exposition aux fumées.

This thesis fits in the context of the protection against wildfire risks. The main goal is the characterization of smoke and the definition of source terms and ignition criterions, available for modelization, to improve decision support tools for fire risk management. The second objective deals with the impact of smoke exposure on human health.Flammability of vegetation fuel was studied at laboratory scale using two calorimeters (cone and Large Scale Heat Release), for two species: Cistus monspeliensis and Pteridium aquilinum. The study of ignition properties and combustion dynamics of plants showed the influence of their thickness and structure on ignition time, ignition temperature and on heat release. A limit size of fuel particles for burning behavior was defined as well as an ignition criterion independent of fuel thickness and structure.Characterization of smoke was carried out at laboratory scale (cone and LSHR) and ground scale (prescribed burns). It highlights the importance of combustion phases for smoke composition, especially for aerosols. Large quantities of tars are released during the pre-ignition phase while soot are released in flaming phase. Emission factors of effluents characteristic of Mediterranean vegetation were obtained, that can be used in fire/atmosphere modelling. This study also emphasizes the scale effect on smoke production and composition.During ground fires, the characterization was conducted at two locations (in the smoke plume and in firefighters working atmosphere). The analysis of firefighters working atmosphere in prescribed burning conditions and the following of smoke exposure biomarkers (in exhaled breath and urines) showed an overexposure to toxic compounds (irritating, asphyxiating and CMR: carcinogenic, mutagenic and reprotoxic). Recommendations on prescribed burning practices (period, timetable, atmospheric conditions, positioning) were provided in order to attempt reducing the smoke exposure., Ce travail de thèse s’inscrit dans le contexte de la protection contre les risques incendies de végétation. L’objectif principal est la caractérisation des fumées et la définition de termes sources et de critères d’inflammation utilisables en modélisation, à des fins d’améliorations des outils d’aides à la décision pour la gestion des risques incendies. Le second objectif est l’observation de l’impact de l’exposition aux fumées sur la santé humaine.La réaction au feu de deux combustibles végétaux, Cistus monspeliensis et Pteridium aquilinum, a été étudiée en laboratoire à l’échelle du cône calorimètre et du LSHR (Large Scale Heat Release). L’étude des propriétés d’inflammation et de la dynamique de combustion des végétaux a montré l’influence de leur épaisseur et de leur structure sur le temps et la température d’ignition ainsi que sur l’énergie libérée. Elle a permis de définir une taille limite des particules végétales relative à un changement de comportement au feu ainsi qu’un critère d’inflammation indépendant de l’épaisseur et de la structure du combustible.La caractérisation des fumées a été réalisée en laboratoire (cône calorimètre et LSHR) et sur le terrain (brûlages dirigés). Elle a mis en exergue l’importance de la phase de combustion pour la composition des émissions, notamment pour les aérosols. D’importantes quantités de goudrons sont émises durant la phase de pré-ignition tandis que les suies sont émises lors de la phase de flamme. Elle a notamment permis le calcul de facteurs d’émission des effluents propres à la végétation méditerranéenne, utilisables dans les modèles de simulation couplés feu/atmosphère. Cette étude a également souligné l’effet d’échelle sur la production et la composition des fumées.Sur les feux de terrain, cette caractérisation a été effectuée à deux niveaux (dans le panache de fumées et dans l’atmosphère de travail des opérationnels). L’analyse de l’atmosphère de travail des opérationnels en conditions de brûlages dirigés et le suivi de biomarqueurs d’exposition aux fumées ont révélés une surexposition à des composés toxiques (irritants, asphyxiants et CMR : cancérogènes, mutagènes et reprotoxiques) susceptible d’induire des effets sur la santé. Des recommandations sur les pratiques de brûlages dirigés (période, horaires, conditions atmosphériques, positionnement) ont alors été apportées dans ce travail, en vue de réduire l’exposition aux fumées.

Les scooters de 50 et 125 cc et les voiturettes polluent plus que les voitures essence ou diesel récentes, montre une étude de l'Ifsttar basée sur la mesure des émissions réelles de différents véhicules dans des conditions similaires.

Les deux-roues motorisés et les voiturettes sans permis ont des émissions polluantes bien plus élevées que les véhicules essence et diesel de dernière génération. Ils ne sont pourtant pas concernés par les mesures de réduction de la pollution de l'air à Paris.

This report aims at improving knowledge on dilution ratio and temperature impact on particle emission. All experiments have been performed at chassis dynamometer bench with Euro 5 gasoline (DI) and Euro 5 Diesel (DPF) vehicles. Particle missions at different dilution ratio and temperature have been characterized directly at tailpipe and compared with CVS results. Dilution and temperature impacts showed that the nucleation, condensation and coagulation phenomena were favored at low dilution ratio (3-16) and temperature (50°C), which indicated that the CVS condition - low temperature and low dilution ratio - was not optimal and might induce artifacts on particle quantification. Different analytical techniques were also used to characterize ultrafine particles with diameter less than 30 nm. Particle morphology has been characterized using Electron Microscopy (MEB and MET). Chemical identification using mass spectrometry will be presented in next report., Dans le cadre du projet CaPVeREA, nous proposons une étude dédiée pour caractériser l'influence de conditions de prélèvement et de mesure (taux de dilution et température) sur l'émission des particules ultrafines. La mise en oeuvre de mesures d'émission à l'échappement et après CVS d'un Îhicule à injection directe d'essence (IDE) et Diesel Euro 5 a été réalisée. Les facteurs d'émissions ont été caractérisés au cours d'une campagne d'essais réalisée au banc à rouleaux et les résultats entre échappement et CVS ont été comparés. Les effets de la dilution et de la température montrent que les phénomènes de nucléation, de condensation et de coagulation sont favorisés à faible ratio de dilution (3-16) et de température (50°C). Ceci indique que les conditions de CVS, de basse température de dilution primaire, ne sont pas optimales et pourraient favoriser des éventuels artéfacts sur la quantification de particules. Différentes techniques analytiques ont été évaluées en regard de leur potentiel d'analyse des particules ultrafines de diamètre inférieur à 30 nm. La morphologie des particules sera caractérisée à l'aide de la microscopie électronique (MEB et MET). L'identification des espèces chimiques par spectrométrie de masse sera réalisée dans les phases suivantes du projet.

Dans un pays comme la France, la part de l’agriculture dans le pouvoir de réchauffement global est semblable à celles des autres secteurs d’activités tels que la production d’énergie, les transports, l’industrie ou le secteur résidentiel. Cette contribution porte surtout sur les émissions de protoxyde d’azote (N2O), liées principalement à l’usage de l’azote en agriculture, et de méthane, liées à la fermentation entérique des ruminants. De plus, même s’il n’est pas officiellement comptabilisé aujourd’hui, le dioxyde de carbone peut représenter localement une contribution importante, positive ou négative, à l’effet de serre. La production et les émissions de N2O par les sols résultent essentiellement de processus microbiens, la nitrification et la dénitrification, qui sont en grande partie contrôlés par les conditions physiques et chimiques du sol. Si l’on veut tenter de limiter les émissions de N2O, il est important de comprendre les mécanismes de production de N2O, de savoir comment elles sont contrôlées par les facteurs du milieu et comment les pratiques agricoles peuvent les modifier, voire pourraient les contrôler. Mais, au-delà de la compréhension des processus conduisant à ces émissions, il faut aussi considérer les émissions de N2O dans un contexte plus global que celui du profil de sol ou de la parcelle. En effet, ces émissions ne sont qu’un élément du bilan d’effet de serre de l’agriculture. Elles doivent être mises en regard des émissions/dépôts de CO2 et CH4, mais aussi de nombreux autres flux de composés à effet de serre dans lesquels l’agriculture intervient (particules, NH3 comme précurseur de particules, NO comme précurseur d’ozone). Il est également indispensable de dépasser l’échelle de la parcelle agricole et d’appréhender les flux de gaz à effet de serre (GES) à des niveaux d’organisation supérieurs, notamment le système de culture, l’exploitation agricole et le paysage, échelles auxquelles on peut prendre en compte de manière plus cohérente la chaîne de processus et de transferts conduisant aux émissions de GES, notamment de N2O. La forte variabilité spatiale et temporelle des émissions de GES est une difficulté majeure, mais peut aussi être une voie d’investigation, si on arrive à bien en comprendre ses déterminants. Les voies de réduction des émissions de GES en agriculture passent par une meilleure maitrise de la fertilisation azotée, par la recherche de voies novatrices de stockage ou de contrôle des émissions (par exemple, stockage du carbone, réduction de N2O en N2, influence des apports de matière organique) et par la mise au point et l’évaluation de systèmes de culture innovants. Il est également nécessaire de mettre en place de dispositifs d’observation coordonnés à moyen et long terme pour acquérir des références fiables et représentative de la variété des conditions agricoles. Il est également indispensable de resituer toutes ces actions possibles d’une part vis-à-vis du contexte économique et politique des activités agricoles, d’autre part vis-à-vis des autres problématiques (qualité de l’air et des eaux, biodiversité, pesticides, …) et politiques environnementales., In a country like France, the share of agriculture in the global warming potential is similar to those of other sectors such as energy production, transport, industry and the residential sector. This contribution focuses on emissions of nitrous oxide (N2O), mainly related to the use of nitrogen in agriculture, and methane associated with enteric fermentation by ruminants. In addition, although not officially recognized today, carbon dioxide can contribute locally, positive or negative, to the greenhouse effect. Production and N2O emissions from soils result mainly from microbial processes, nitrification and denitrification, which are largely controlled by physical and chemical conditions of the soil. If we want to try to limit emissions of N2O, it is important to understand the mechanisms of production of N2O, how they are controlled by environmental factors and how farming practices can modify or even could control them. But beyond understanding the processes leading to these emissions, we must also consider the emission of N2O in a broader context than that of the soil profile or parcel. Indeed, these emissions are only part of the balance sheet of greenhouse agriculture. They must be checked against emission / deposition of CO2 and CH4, but also many other streams of compounds greenhouse in which agriculture operates (particles, such as NH3 precursor particles, NO as a precursor of ozone). It is also essential to go beyond the scale of the agricultural parcel and to understand the flow of greenhouse gas (GHG) emissions with higher levels of organization, including the cropping system, farm and landscape, scales at which we can consider a more consistent process chain and transportation leading to GHG emissions, including N2O. The high spatial and temporal variability of GHG emissions is a major problem, but can also be a means of investigation, if we can fully understand its determinants. Ways to reduce GHG emissions in agriculture pass through a better control of nitrogen fertilization, the search for innovative ways of storage or emission control (eg, carbon storage, reduction of N2O to N2, the influence of contributions organic matter) and the development and evaluation of innovative cropping systems. It is also necessary to develop devices coordinated observation medium and long term to develop reliable references and representative of the variety of agricultural conditions. It is also essential to situate these possible actions on the one hand vis-à-vis the political and economic context of farming, on the other hand vis-à-vis other issues (air quality and water biodiversity, pesticides...) and environmental policies.