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International audience

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Dans le Nord de la France où sont recensés les premiers ports nationaux ou d'Europe pour la pêche, le transport de voyageurs et le fret, ou plus généralement dans les régions côtières, les activités reliées au trafic maritime jouent un rôle essentiel pour le développement économique. Maillon essentiel pour les échanges commerciaux, le trafic maritime suscite néanmoins des inquiétudes de la part de la communauté scientifique, tant son potentiel impact sur la qualité de l'air est énorme. A l'échelle de la planète, les navires sont connus pour émettre des quantités colossales d'oxydes d'azote (5-7 Tg/an), d'oxyde de soufre (4,7-6,5 Tg/an), de particules (1,2-1,6 Tg/an) et contribuer à 3,3% des émissions de CO2 [1,2]. Même si les émissions des bateaux à l'intérieur des ports contribuent peu à ce bilan global [3], elles peuvent néanmoins avoir un impact sur la qualité de l'air à l'échelle locale. C'est dans ce contexte que s'inscrit ce travail qui vise à étudier l'impact des émissions des bateaux sur la qualité de l'air dans le 1er port de voyageurs d'Europe. Une campagne de mesures a été réalisée dans le port de Calais entre février et avril 2014, en utilisant des analyseurs de SO2, NOx et PM10. En parallèle, la distribution granulométrique (0,030μm–10μm) des particules atmosphériques était enregistrée en continu. Nous avons montré un impact important des émissions des bateaux sur les concentrations en NOx et SO2 avec 70% du SO2 et 51% du NO et 19% du NO2 dans l'atmosphère de Calais. Concernant les PM10 l'impact moyen sur la période a été estimé à 3%, avec toutefois un impact moyen de +25 μg/m3 lorsque les vents soufflent depuis les bateaux. Sous les même conditions, nous avons observé que le nombre de particules augmente d'un facteur 10, avec un effet marqué pour les gammes 30-60 nm et 110-170 nm.

La région Nord-Pas-de-Calais (NPdC) figure parmi les régions françaises les plus concernées par les dépassements de valeur limite autorisée de PM10 (50 µg/m3 ). Afin de mieux en connaître les raisons, une identification des sources de PM10 la plus complète possible revêt un intérêt majeur. A l’échelle de la Région NPdC, les études axées sur l’identification des sources de particules a été menée en priorité en zone urbaine et/ou à proximité d’activités industrielles. Cependant, le niveau de fond atmosphérique particulaire demeure parfois élevé dans des zones rurales, éloignées des sources principales de particules que sont le trafic et l’industrie. En effet, l’ensemble du territoire peut être traversé par des masses d’air qui transportent des particules sur de longues distances et correspondent aussi à un système dans lequel interviennent des réactions chimiques de conversion des oxydes d’azote (NOx) et d’oxydes de soufre (SO2). Ces gaz sont ainsi connus pour être précurseurs d'aérosols secondaires pouvant alors impacter la charge particulaire atmosphérique de PM10. De plus, les différentes études ont rarement pris en compte à ce jour les contributions issues de l’espace maritime. Le travail entrepris ici s'intègre dans une étude pilotée par la DREAL Nord-Pas-de-Calais qui vise à évaluer la contribution des sources maritimes sur la teneur en PM10 de la région, et à laquelle Atmo Nord-Pas-de-Calais et l’INERIS participent également. Dans ce contexte, une campagne d'échantillonnage journalière de PM10 a débuté le 1/01/2013 et durera un an, au Cap Gris Nez, site de choix, car localisé au plus près de la mer, face au détroit du Pas-de-Calais et des voies de circulation maritimes mais aussi éloigné des autres sources majeures de particules (villes, industries, grands axes routiers). Le collecteur PM10 utilisé est le Digitel DA80 fonctionnant à un débit de 30m3 /h et permettant d'automatiser le changement de filtre toutes les 24 heures. Après sélection des échantillons (1 jour sur 3 systématiquement + jours de dépassement de la valeur limite journalière de 50 µg/m3 + échantillons représentatifs de tous les secteurs de vent), les filtres sont analysés afin de déterminer la composition chimique des particules prélevées. Les éléments majeurs et traces, dont les éléments réglementés Ni, Pb, Cd et As sont analysés par émission atomique couplée à un spectromètre de masse (ICP-MS) ou à une détection optique (ICP-AES). Les ions hydrosolubles dont NH(4+), NO3(-) et SO4(2-) sont analysés par chromatographie ionique. Les teneurs en carbone (élémentaire et organique) et les composés organiques traceurs de la combustion de la biomasse seront déterminées par l'INERIS par méthode thermo-optique et chromatographie ionique couplée à une détection ampérométrique pulsée (IC-PAD), respectivement. L’exploitation des données recueillies permet d’étudier l’évolution chronologique des teneurs en éléments et espèces et de relier la composition des particules à leurs origines (roses de concentration, rapports caractéristiques entre éléments). Ceci constitue une première étape pour ensuite, à l'aide d'un modèle, mettre en évidence les sources de PM10 présentes sur le littoral et d’en estimer les contributions relatives.

International audience; The aim of this study is to obtain the characteristic inorganic chemical profile of important particle sources identified in the integrated iron and steel process: sintering, blast furnace, steelmaking and desulfurization slag processing. A complete chemical and physical characterization program was developed: particle size distribution, chemical analysis, XRD, SEM-EDX and TGA/DTA. The sample collected from the sinter stack showed high levels of K and Cl(-), followed by Fe, NH4(+), Ca, Na and Pb. The profile of the dust samples taken from the sinter cake discharge zone was quite different, showing higher amounts of Fe, Ca and Al, and lower amounts of K, Cl(-), Na and Pb. Dust samples collected from the blast furnace (BF) and steelmaking cast house may be distinguished from each other based on the higher levels of Fe (hematite and magnetite) and lower levels of Ca, Zn and C (graphite) found in BF dust. High levels of Ca and Fe were found in samples taken from the desulfurization slag processing area. Such information can be useful for source apportionment studies at receptor sites that could be influenced by iron and steelmaking plant emissions.

International audience; abstract simple

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