Mesures dans le flux de circulation

Transcription

Surveillance de la Qualité de l’Air
en Île-de-France
Étude exploratoire
SEPTEMBRE 2007
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AIRPARIF - Surveillance de la qualité en Île-de-France
Mesures dans le flux de circulation – Étude exploratoire
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AIRPARIF
Surveillance de la Qualité de l’Air
en Île-de-France
Étude exploratoire
____________
SEPTEMBRE 2007
AIRPARIF Surveillance de la Qualité de l’Air en Île-de-France
Pôle Études
7, rue Crillon 75004 PARIS – Tél. : 01.44.59.47.64 - Fax : 01.44.59.47.67 -
www.airparif.asso.fr
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SOMMAIRE
1. Introduction........................................................................................................... 4
2. Moyens techniques mis en oeuvre .................................................................... 5
2.1 Analyseur utilisé .................................................................................................................................5
2-2 Véhicule utilisé...................................................................................................................................6
2.3 Acquisition et traitement de données :........................................................................................7
3. Résultats ................................................................................................................ 8
3.1 Trajet test sur un parcours Paris - Banlieue ...................................................................................8
3.2 Zoom sur l’impact d’un axe couvert sur les concentrations de NO2 ...................................11
3.2.1 Couverture de l’autoroute A1 lors du trajet Paris - Banlieue
11
3.2.2 Autres exemples d’impacts dus à des tunnels
12
3.3 Zoom sur les niveaux de NO2 sur le Boulevard Périphérique intérieur ..................................17
3.3.1 Portion de Périphérique empruntée lors du parcours Ermont – Paris
17
3.3.2 Autres résultats sur le Boulevard Périphérique intérieur
18
3.4 Différence entre l’exposition de l’automobiliste dans l’habitacle et l’air extérieur ..........25
3.4.1 Différence entre air de l’habitacle et air extérieur du véhicule
25
3.4.2 Exposition d’un automobiliste sur le Boulevard Périphérique
28
3.4.3 Exposition d’un automobiliste sur les Champs-Élysées
29
3.5 Particularités observées.................................................................................................................30
3.5.1 Particularité d’un pont : exemple du viaduc de Gennevilliers
30
3.5.2 Impact du véhicule qui nous précède
31
3.5.3 Impact des émissions du véhicule test sur l’air intérieur
32
4. Conclusion .......................................................................................................... 33
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1. Introduction
AIRPARIF dispose actuellement de six stations permanentes de mesure de typologie « trafic »
afin de suivre la qualité de l’air au pas de temps horaire à proximité d’axes routiers dont le
trafic est important. Ces moyens de mesure, implantés sur le trottoir à moins de 5 mètres de la
voie, caractérisent ainsi la pollution atmosphérique à laquelle les piétons ou les riverains très
proches sont généralement soumis.
Au-delà de ces mesures de qualité de l’air dans l’environnement, la question de l’exposition
personnelle à la pollution se pose de plus en plus. La réponse est complexe puisque
l’exposition à la pollution atmosphérique dépend non seulement de la qualité de l’air
extérieur mais aussi de celui des lieux que l’on traverse tout au long de la journée. Plusieurs
études exploratoires ont été lancées par AIRPARIF pour contribuer à l’amélioration des
connaissances en matière d’exposition des personnes à la pollution atmosphériques. Parmi
ces études, on peut citer celle commandée par l’AFSSET (Agence Française de Sécurité
Sanitaire de l’Environnement et du Travail) concernant des mesures de l’exposition de 150
franciliens. De même, dans le cadre d’un projet PRIMEQUAL, AIRPARIF a travaillé à
l’élaboration d’un modèle type d’exposition à la pollution en fonction du temps passé dans
certains environnements et en particulier des trajets domicile-travail. L’amélioration de cet
outil nécessite également d’approfondir les connaissances des concentrations dans des
environnements particuliers comme par exemple l’habitacle d’un véhicule.
Dans ce contexte, une étude exploratoire a été réalisée, avec la mise au point d’un système
mobile permettant de mesurer la qualité de l’air à l’intérieur du véhicule lors de
déplacements et ainsi de caractériser les niveaux de pollution auxquels les automobilistes
peuvent être exposés. Des mesures en air extérieur sont également réalisées afin de qualifier
les concentrations à l’abord immédiat des véhicules.
Cette étude exploratoire a pour but de tester la faisabilité d’utilisation de ce dispositif mais
également de dégager quelques enseignements qui serviront de base à des études plus
détaillées. Ainsi, l’influence de la typologie des axes routiers (autoroute, Boulevard
Périphérique, tunnel…) ainsi que celle des conditions de circulation (trafic routier plus ou
moins fluide, types de véhicules qui précèdent le véhicule test…) ont été étudiées.
Elle permet également d’identifier quelques ordres de grandeur et de variabilités
intéressantes sur les niveaux rencontrés dans ce type d’environnement, sans toutefois que
ces résultats préliminaires ne puissent être généralisés.
Les polluants ayant fait l’objet de mesures dans le flux de circulation sont les oxydes d’azote
(monoxyde d’azote et dioxyde d’azote), ces polluants étant des traceurs reconnus du trafic
routier. Les particules (PM10 et PM2.5) n’ont pour le moment pas encore fait l’objet de telles
mesures à AIRPARIF en raison des moyens techniques à disposition qui ne sont pas encore
adaptés pour des mesures dans un véhicule dans le flux de trafic.
Ce document présente les premiers résultats des mesures dans le flux de circulation réalisées
par AIRPARIF qui s’inscrivent dans sa stratégie de surveillance de la qualité de l’air dans sa
partie caractérisation de l’exposition des personnes.
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2. Moyens techniques mis en oeuvre
La mise au point de la méthodologie a nécessité :
- une étude pour choisir l’appareil d’analyse le plus adapté ;
- des tests métrologiques pour s’assurer de la qualité des résultats obtenus ;
- l’élaboration d’un dispositif mobile d’alimentation électrique des analyseurs.
2.1 Analyseur utilisé
Le principe utilisé par l’analyseur de NO/NOx est celui de la chimiluminescence (cf. Figure 1).
Le Thermo électron 42i, utilisé pour cette étude, est un analyseur monochambre dont ses
cycles sont de 10 secondes sur la voie NO suivi de 10 secondes sur la voie NOx.
Son fonctionnement est basé sur le principe de la réaction du monoxyde d'azote (NO) sur
l'ozone (O3). Cette réaction produit une radiation luminescente dont l'intensité est
directement proportionnelle à la concentration de NO. Lorsque la molécule de NO2 formée
revient à son état d'énergie stable, elle émet une radiation dans les infrarouges.
NO + O3
NO2 + O2 + hυ
Figure 1 : Schéma de principe d’un analyseur monochambre.
Le NO2 ne peut être mesuré directement , il doit être tout d'abord converti en NO. Ceci est
réalisé par un convertisseur au molybdène chauffé à 325°C environ.
L'air ambiant passe dans une électrovanne qui dirige l'échantillon, soit directement vers la
chambre de réaction (Voie NO), soit via le convertisseur (Voie NOx).
Un ozoniseur génère la quantité requise d'ozone pour assurer la réaction totale de
chimiluminescence. L'ozone réagit avec NO et produit du NO2. Un photomultiplicateur
mesure la luminescence du NO2. Les concentrations de NO et de NOx sont stockées en
mémoire. La différence entre ces deux concentrations représente la concentration en NO2.
L’analyseur délivre ces valeurs de concentrations NO, NO2 et NOx en affichage face avant
et en sorties analogiques ou numériques.
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Figure 2 : Principe analytique avec boucle de retard.
Cet analyseur est équipé d’une boucle de retard qui permet, malgré le décalage du cycle
analytique, de fournir un résultat pour le même air extérieur.
Il a été choisi, compte tenu, d’une part, de la présence de cette boucle de retard et,
d’autre part, de son temps de réponse, plus faible que d’autres appareils disponibles à
AIRPARIF.
Avant le lancement de cette campagne, l’analyseur utilisé a subi des tests métrologiques
pour s’assurer de ses qualités de fonctionnement.
2-2 Véhicule utilisé
Le moyen mobile de mesure choisi est un véhicule utilitaire. Celui-ci a du être adapté (cf.
Figure 3), d’une part pour permettre d’acueillir les analyseurs automatiques et, d’autre part,
pour alimenter en électricité les appareils de mesure. L’installation de six batteries de 12V,
alimentant un redresseur de courant, fournit aux analyseurs le courant alternatif nécessaire.
Ce système permet d’alimenter deux analyseurs pendant 5 heures environ.
Figure 3 : Analyseurs automatiques installés dans le véhicule test.
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Les prélèvements1 installés dans ce véhicule sont au nombre de deux . Un premier
prélèvement d’air extérieur2 est situé sur le côté gauche du véhicule à une hauteur de 1.50 m
comme l’illustre la Figure 4 (a) et un second installé dans l’habitacle (b) au niveau du siège
du passager avant.
(a) Prélèvement extérieur au véhicule
(b) Prélèvement dans l’habitacle
Figure 4 : Emplacements des prélèvements sur le véhicule permettant les mesures dans le flux de
circulation.
Actuellement, le véhicule test ne dispose pas de GPS. Les informations de positionnement de
celui-ci ont été relevées manuellement.
2.3 Acquisition et traitement de données :
Le détecteur (photomultiplicateur) fournit des résultats en continu sous la forme de signal
analogique. Ce signal est ensuite récupéré par la carte mère de l’analyseur. Celle-ci intègre
sur 30 secondes les valeurs récupérées avec un rafraichissement toutes les 10 secondes
(moyenne 30 secondes glissante au pas de temps 10 secondes). Cela permet au final de
disposer d’une concentration de NO et de NO2 sur un pas de temps de 10 secondes.
1
2
La tubulure utilisée est en PFA d’une longueur d’environ 2 mètres.
La ligne de prélèvement de la prise d’air à l’extérieur est orientée vers l’arrière du véhicule.
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3. Résultats
Plusieurs trajets empruntant des axes de typologies différentes ont été effectués dans le
cadre de cette étude exploratoire afin de mesurer les oxydes d’azote (NO et NO2) à
l’extérieur du véhicule et dans l’habitacle sur certains trajets. De plus, ces parcours ont été
réalisés suivant des conditions de circulation différentes ce qui permet de mettre également
en relief le rôle de la fluidité du trafic sur les niveaux de pollution atmosphérique.
Il est à noter que les mesures présentées dans ce chapitre ont été réalisées dans la mesure
du possible sur la voie la plus à droite de l’axe emprunté. Les mesures intérieures ont été
effectuées avec la mise en fonctionnement de la ventilation du véhicule en position 1 et les
vitres fermées.
Les résultats présentés dans ce document ne concernent que les mesures de dioxyde
d’azote (NO2) étant donné que seul ce polluant est réglementé du fait de ses effets sur la
santé reconnu.
3.1 Trajet test sur un parcours Paris - Banlieue
Un trajet Banlieue-Paris a été réalisé dans un premier temps afin de renseigner les différences
de concentrations d’oxydes d’azote relevées suivant les grands types d’axes pouvant être
empruntés lors d’un itinéraire Banlieue-Paris, à savoir les axes parisiens intra-muros, le
Boulevard périphérique, les autoroutes urbaines… Ceux-ci présentent également des
différences de typologie, autrement dit des configurations topographiques et urbaines
diverses (axe encaissé, axe en hauteur, tunnel, pont...).
Le trajet réalisé entre la commune d’Ermont (95) et Paris centre, au siège d’AIRPARIF (Rue
Crillon – 4ème Arrondissement), a fait l’objet de mesures permettant l’observation, au pas de
temps 10 secondes, de la qualité de l’air à l’extérieur et à l’intérieur de l’habitacle du
véhicule. Ce trajet présente les différentes caractéristiques d’un parcours entre la Banlieue et
Paris intra-muros lors des déplacements « domicile travail ». En effet, différents axes à la
typologie et au trafic routier contrasté constituent ce parcours.
Le Tableau 1 présente les différentes caractéristiques de ce trajet et la Figure 5 illustre les
différentes portions du parcours.
Date
Conditions de circulation
Types de parcours
Niveau moyen de fond
(µg/m3)
Distance (km)
Vitesse moyenne (km/h)
Durée
Heure de début de test
Heure de fin de test
03-juil-07
Très
congestionnée
Banlieue-Paris
Entre 35 et 50
34
16.3
2h05
7h50
9h55
Tableau 1 : Caractéristiques du trajet Ermont-Paris en totalité.
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Les différents tronçons représentant les axes empruntés sont identifiés par des couleurs afin
de faciliter la lecture.
Figure 5 : Trajet Banlieue – Paris entre Ermont et Rue Crillon (Paris 4ème) le 3 juillet 2007.
La Figure 6 présente les concentrations de NO2 mesurées à l’extérieur et à l’intérieur du
véhicule selon les grands axes routiers empruntés.
Les niveaux moyens de NO2 mesurés sont d’une ampleur très variable suivant la typologie de
l’axe. Parmi les différents tronçons, celui de l’autoroute A1 présente les concentrations de
NO2 les plus importantes. Lors du passage sur cet axe, des teneurs moyennes de NO2 à
l’extérieur du véhicule et dans l’habitacle sont respectivement 2.9 et 2.7 fois plus importantes
que celles enregistrées sur le Boulevard Périphérique (694 et 655 µg/m3 contre 242 et
246 µg/m3). Ce constat est essentiellement dû à la caractéristique du tronçon de l’A1
emprunté lors de ce trajet qui présente une tranchée couverte (cf. chapitre « Zoom sur la
couverture de l’autoroute A1 »).
La partie du Boulevard Périphérique empruntée présente ensuite des concentrations de NO2
plus importantes que celles enregistrées sur les autoroutes urbaines comme l’A86 et les
boulevards parisiens accédant au centre de Paris (quai de Bercy et boulevard Morland).
Cela peut être la conséquence d’un trafic plus dense et intense sur le Boulevard
Périphérique.
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Concentration de NO2 dans l'habitacle et à l'extérieur du véhicule
800
Concentration en µg/m3
700
600
500
400
300
200
100
0
ERMONT
A.115
A.15
A.86
A.1
Bd Périph
Quai
Bercy Bd
Morland
Rue
Crillon
Figure 6 : Résultats des mesures dans l’habitacle (histogramme plein) et à l’extérieur du véhicule
(histogramme hachuré) lors du trajet entre Ermont et Rue Crillon (Paris 4ème) le 3 juillet 2007.
Les concentrations moyennes sont, pour chacun des axes, relativement similaires entre les
données de pollution enregistrées à l’extérieur et à l’intérieur du véhicule excepté pour la
Rue Crillon marquant le point d’arrivée du trajet.
La concentration de NO2 Rue Crillon enregistrée à l’extérieur du véhicule est de 61 µg/m3
contre 370 µg/m3 à l’intérieur de l’habitacle au même instant. Cette différence peut
s’expliquer par le temps nécessaire à l’évacuation du NO2 dans l’habitacle compte tenu de
l’air pollué rencontré durant la dernière portion du parcours (boulevard Morland) et de la
faible vitesse de renouvellement d’air (portes et fenêtres fermées ainsi que la ventilation une
fois le moteur éteint).
Ces concentrations moyennes de NO2 relevées pour chaque tronçon montrent que les
niveaux de pollution atmosphérique sont fonction, d’une part, de la typologie de l’axe (plus
fort niveau dans le tunnel) et d’autre part de l’importance du trafic routier (niveaux de NO2
importants sur le Boulevard Périphérique). Des études plus approfondies permettront d’affiner
ces résultats et d’évaluer l’influence éventuelle d’autres facteurs sur les niveaux observés
comme par exemple les conditions météorologiques et le niveau général de pollution le jour
de la mesure.
Différents « zooms » ont été réalisés sur le trajet Ermont - Paris afin d’étudier plus finement les
caractéristiques topographiques des axes et l’impact du trafic routier (fluidité…).
Ceux ci sont comparés avec les résultats obtenus sur d’autres trajets effectués dans le cadre
de cette étude exploratoire, sur des portions identiques ou sur des axes de même typologie.
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3.2 Zoom sur l’impact d’un axe couvert sur les concentrations de NO2
3.2.1 Couverture de l’autoroute A1 lors du trajet Paris - Banlieue
Le Tableau 2 présente les différentes caractéristiques relatives à la tranchée couverte de
l’autoroute A1 réalisée lors du trajet Ermont – Paris.
Date
Types de parcours
(µg/m3)
Distance (km)
Durée
03-juil-07
Très
congestionnée
Couverture
49
1.35
12
7 min
8h53
9h00
Tableau 2 : Caractéristiques du parcours dans le tunnel de l’autoroute A1 lors du trajet Ermont – Paris.
La Figure 7 illustre la zone couverte de l’autoroute A1 (a) située sur la commune de SaintDenis ainsi que les concentrations de NO2 relevées à l’extérieur et à l’intérieur du véhicule (b)
sur ce tronçon lors du trajet entre Ermont et Paris (Rue Crillon, Paris 4ème).
NO2 Intérieur
Entrée du
tunnel A1
NO2 Extérieur
Sortie du
tunnel A1
1 800
1 600
Concentrations en µg/m3
1 400
1 200
1 000
800
Entrée du
tunnel A1
600
400
200
Sortie du
tunnel A1
(a) Couverture de l’A1.
60
0
55
0
50
0
45
0
40
0
35
0
30
0
25
0
20
0
15
0
10
0
50
0
0
Tem ps (se condes )
(b) Concentrations de NO2 relevées dans le tunnel de l’A1.
Figure 7 : Impact de la couverture sur les concentrations relevées en NO2 lors du trajet entre Ermont et
Rue Crillon (Paris 4ème) le 3 juillet 2007.
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Les mesures réalisées lors du trajet effectué sur l’autoroute A1 présentent un niveau moyen
de NO2 bien supérieur à ceux enregistrés sur les autres tronçons. La présence d’une
couverture sur la portion de l’A1 empruntée explique ces concentrations très élevées. En
effet, cette couverture, longue d’environ 1.350 km, engendre des niveaux de NO2 moyens sur
10 secondes pouvant atteindre près de 1 700 µg/m3 à l’extérieur du véhicule du fait du
confinement et de l’accumulation de la pollution atmosphérique. A l’intérieur de l’habitacle,
la teneur maximale de NO2 est légèrement plus faible avec une concentration de
1 630 µg/m3.
Les profils de mesure dans le tunnel sur ce parcours sont caractérisés, tant pour l’air extérieur
que pour l’air à l’intérieur de l’habitacle, par une augmentation progressive des
concentrations de NO2 au fur et à mesure de l’avancée dans le tunnel. Les teneurs les plus
importantes (environ 8 fois supérieures à celles de l’entrée) sont enregistrées en approchant
de la sortie de la couverture. Cette spécificité reste à étudier afin d’appréhender le rôle de
différents facteurs (longueur de la section couverte, ventilation, axe à double sens, …) sur
l’accumulation de la pollution atmosphérique au sein de parties couvertes.
Si les concentrations de NO2 observées à l’extérieur du véhicule baissent rapidement et
fortement à la sortie du tunnel, la décroissance des concentrations dans l’habitacle est plus
lente. En effet, une minute après la sortie du tunnel des concentrations de NO2 de l’ordre de
300 µg/m3 sont mesurées à l’extérieur du véhicule contre encore plus de 900 µg/m3 dans
celui-ci.
D’une manière générale, les teneurs de NO2 à l’intérieur du véhicule sont plus stables qu’à
l’extérieur car il y a moins de perturbation aérodynamique (vent, flux généré par la
circulation…) qu’à l’extérieur en raison de l’effet « tampon » de l’habitacle. Ce constat a été
relevé sur de nombreux parcours et est détaillé dans le chapitre « Différence entre
l’exposition de l’automobiliste dans l’habitacle et l’air extérieur ».
3.2.2 Autres exemples d’impacts dus à des tunnels
D’autres mesures dans le flux de circulation au sein de tunnels ont été réalisées et permettent
de détailler les résultats enregistrés dans la tranchée couverte de l’autoroute A1 lors du trajet
Ermont – Paris.
Ainsi, le tunnel de l’autoroute A14 et les couvertures de la RN7 par la plate-forme
aéroportuaire ont fait l’objet de mesures.
Tunnel de l’autoroute A14 :
Le tunnel de l’autoroute A14, d’une longueur d’environ 5 kilomètres, a fait l’objet de mesures
à l’extérieur du véhicule dans le sens Banlieue – Paris. Le Tableau 3 présente plusieurs
caractéristiques de ce parcours.
Date
Types de parcours
(µg/m3)
Distance (km)
Durée
05-avr-07
Fluide
Couverture
55
1.2 + 3.5
60
5 min
11h03
11h08
Tableau 3 : Caractéristiques du trajet dans le tunnel de l’autoroute A14.
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Le tracé de l’itinéraire où ces mesures dans le flux de circulation ont été réalisées est
présenté, en noir, sur la Figure 8 ci-dessous. La photographie aérienne, présente la partie
découverte du tunnel de l’A14.
Figure 8 : Itinéraire ayant fait l’objet de mesures dans le flux de circulation du tunnel de l’A14 dans le
sens banlieue-Paris le 5 avril 2007.
La Figure 9 illustre les mesures de dioxyde d’azote, sur un pas de temps de 10 secondes,
réalisées à l’extérieur du véhicule lors du passage dans le tunnel de l’autoroute A14 dans le
sens Banlieue-Paris.
1400
1200
Sortie du
tunnel A14
Entrée du
tunnel A14
1000
Tronçon
découvert
800
600
400
200
0
0
50
100
150
200
250
300
350
Tem ps (secondes)
Figure 9 : Concentrations de NO2 à l’extérieur du véhicule lors du trajet sur l’A14 dans le sens BanlieueParis le 5 avril 2007.
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Dès l’entrée dans le tunnel de l’A14, les niveaux de NO2 augmentent rapidement pour
atteindre après environ un kilomètre des concentrations près de 4 fois supérieures à celles
relevées à l’entrée avec respectivement 321 µg/m3 contre 86 µg/m3.
Puis, une forte baisse est observée en passant dans la partie découverte du tunnel. En effet,
le tunnel de l’autoroute A14 présente une particularité avec une portion découverte sur une
distance d’un peu plus de 200 m (cf. Figure 8) qui segmente celui-ci. Cela entraîne une baisse
rapide et importante des niveaux de NO2 pour rejoindre la teneur relevée auparavant à
l’entrée du tunnel. Une fois cette portion passée, les concentrations de NO2 augmentent de
manière constante pour atteindre un maximum de 1 200 µg/m3 de NO2 en bout de tunnel.
Quelques instants avant la sortie du tunnel, les concentrations de NO2 à l’extérieur du
véhicule commencent à diminuer. Dès la sortie du tunnel les teneurs de NO2 baissent
rapidement pour atteindre 80 µg/m3, soit la valeur observée à l’entrée du tunnel et lors du
passage dans la partie découverte de l’autoroute A14.
L’arrivée dans le trafic routier dense de la RN13 entraîne ensuite la remontée relative des
niveaux de NO2 à près de 200 µg/m3.
Couverture de la Nationale 7 par la plate-forme aéroportuaire d’Orly :
Le trajet effectué dans le sens Paris-Banlieue entre Paris 4ème et la commune de Draveil (91)
s’est déroulé dans une configuration de trafic relativement dense (heure de pointe de début
de soirée) sur le tronçon de la RN7. Le Tableau 4 présente plusieurs caractéristiques de ce
parcours.
Date
Types de parcours
(µg/m3)
Distance (km)
Durée
27-juin-07
Dense
Couverture
20
1.15
23
3 min
19h04
19h07
Tableau 4 : Caractéristiques du trajet sous la couverture de la N7.
Ce tronçon présente une particularité (cf. Figure 10) puisque la plate-forme aéroportuaire
d’Orly recouvre l’axe à deux endroits distincts. Cette couverture de la RN7 se décompose en
deux tronçons d’environ 550 m et 400 m. Entre ces derniers se trouve une partie découverte
d’une longueur d’un peu moins de 200 m.
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Tronçon N7 découvert
Tronçon N7 couvert
Figure 10 : Carte d’un tronçon de la RN7 ayant fait l’objet de mesures à l’aide du véhicule équipé de
moyens de mesure automatiques embarqués le 27 juin 2007.
La Figure 11 présente les concentrations de dioxyde d’azote (NO2) relevées lors du passage
du véhicule sur la RN7 traversant la plate-forme aéroportuaire.
400
Couverture
Couverture
350
300
250
200
150
100
Tronçon
découvert
50
0
0
30
60
90
120
150
180
Temps (secondes)
Figure 11 : Mesures de dioxyde d’azote (NO2) sur le tronçon de la RN7 recouvert par la plate-forme
aéroportuaire d’Orly lors du trajet Paris - Draveil le 27 juin 2007.
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Les niveaux de NO2 sur la RN7 avant d’entrer sous la couverture sont relativement faibles
avec une concentration moyenne de NO2 d’environ 50 µg/m3.
Lors du passage sous la première couverture de la RN7, les niveaux extérieurs de NO2
augmentent rapidement pour atteindre une teneur maximale de 375 µg/m3, soit 7.5 fois plus
élevée. Le second passage sous la couverture de la RN7 engendre de nouveau des teneurs
de NO2 élevées (maximum de 315 µg/m3 soit 6.3 fois plus élevé qu’à l’entrée de la
couverture) mais néanmoins plus faibles que celles relevées sur le précédant tronçon
couvert. La longueur plus importante de la première couverture peut entraîner une plus
grande accumulation et engendrer ainsi des niveaux de NO2 plus forts. Entre ces deux
tronçons couverts par la plate-forme aéroportuaire, les concentrations de NO2 diminuent
fortement et rapidement pour atteindre des teneurs 3 fois plus faibles que celles mesurées
sous la couverture de la RN7.
Ces exemples de mesures lors de trajets empruntant un tunnel montrent que le confinement
au sein de celui-ci entraîne une accumulation des polluants atmosphériques. Ainsi, les
mesures dans le flux de circulation ont permis d’observer des niveaux de NO2 très élevés à
l’extérieur comme à l’intérieur du véhicule. Au contraire, sur un tronçon découvert l’air
ambiant est brassé ce qui induit une meilleure dispersion de la pollution atmosphérique et
donc des concentrations plus faibles.
Il est à noter une spécificité du profil des niveaux de NO2 au sein d’un tunnel, puisque
l’augmentation des teneurs est progressive et constante jusqu’à la sortie.
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3.3 Zoom sur les niveaux de NO2 sur le Boulevard Périphérique intérieur
3.3.1 Portion de Périphérique empruntée lors du parcours Ermont – Paris
Lors du trajet Ermont - Paris, la portion « Est » du Boulevard Périphérique a été empruntée
entre la Porte de Pantin et la Porte de Bercy ce qui a permis des mesures dans le flux de
circulation de cet axe majeur d’Île-de-France. Rappelons qu’en moyenne, le Boulevard
Périphérique a présenté lors de ce parcours les teneurs les plus élevées après celles
enregistrées dans le contexte particulier de la couverture de l’autoroute A1.
Ce trajet sur le Boulevard Périphérique, a été réalisé à une vitesse moyenne de 18 km/h avec
un trafic routier fortement congestionné, caractéristique des embouteillages du matin. Le
Tableau 5 présente quelques éléments en rapport avec ce parcours.
Date
Types de parcours
(µg/m3)
Distance (km)
Durée
03-juil-07
Très
congestionnée
Périphérique
50
12
18
40 min
9h05
9h45
Tableau 5 : Caractéristiques du parcours sur le Périphérique entre Porte de Pantin et Porte de Bercy lors
du trajet Ermont – Paris.
La Figure 12 illustre les concentrations de NO2 observées à l’extérieur du véhicule sur le
tronçon « Est » du Boulevard Périphérique. Le passage aux différentes Portes de Paris et
couvertures du Boulevard Périphérique jalonnant ce parcours est également identifié sur
cette figure.
Figure 12 : Trajet sur le Boulevard Périphérique Intérieur, entre les Portes de Pantin et de Bercy, lors du
trajet ERMONT - Rue Crillon (Paris 4ème) le 3 juillet 2007.
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Les niveaux de NO2 enregistrés sur cette partie du Boulevard Périphérique sont relativement
dynamiques mais principalement compris entre 200 et 300 µg/m3 avec une moyenne de
243 µg/m3. Toutefois, certains « pics » de NO2, mesurés au niveau des différentes couvertures
du Boulevard Périphérique (Lilas, Bagnolet…), peuvent atteindre des teneurs de 480 µg/m3.
3.3.2 Autres résultats sur le Boulevard Périphérique intérieur
Dans le cadre de mesures portant sur le périphérique dans sa totalité, la partie Porte de
Pantin à Porte de Bercy a été empruntée à deux reprises. Les conditions de circulation y
étaient très différentes avec :
- une période congestionnée avec une vitesse moyenne de 26 km/h et un temps de 19
minutes sur ce parcours le 6 avril 2007.
- et une période fluide, le 18 mai 2007, avec un temps de parcours de 8 minutes pour
une vitesse moyenne de 62 km/h.
Avant d’étudier les concentrations de NO2 sur ces parcours dans leur ensemble, il est
intéressant d’analyser la portion du Boulevard Périphérique entre les Portes de Pantin et de
Bercy également réalisée lors du parcours Ermont – Paris.
3.3.2.1 Porte de Pantin - > Porte de Bercy
Circulation fluide le 18 mai 2007 :
Ce parcours a été effectué lors d’une période très fluide. Le Tableau 6 présente différentes
caractéristiques en relation avec ce parcours.
Date
Types de parcours
(µg/m3)
Distance (km)
Durée
18-mai-07
Fluide
Périphérique
25
8.3
62
8 min
11h32
11h40
Tableau 6 : Caractéristiques du parcours entre Porte de Pantin et Porte de Bercy le 18 mai.
Dans ce cas, le temps de parcours entre les deux portes, était beaucoup plus court que celui
du trajet Ermont – Paris (8 minutes contre 40 minutes). De ce fait, les données sont moins
nombreuses et caractérisent donc la qualité de l’air sur une distance plus grande. Ceci a
pour effet de lisser davantage les phénomènes de bouffées d’oxydes d’azote que l’on peut
rencontrer ponctuellement.
La Figure 13 présente la série temporelle des données de NO2 relevées à l’extérieur du
véhicule sur ce parcours.
________________________________________________________________________
18/35
Figure 13 : Trajet sur le Boulevard Périphérique Intérieur, entre les Portes de Pantin et de Bercy, lors de
la boucle du périphérique en période fluide, le 18 mai 2007.
Les niveaux moyens de NO2 sont nettement plus faibles et plus stables lors de ce parcours
réalisé dans des conditions de circulation très fluide. La moyenne de 243 µg/m3 sur cette
portion lors du trajet Ermont - Paris en période congestionnée descend à 144 µg/m3 le 18 mai
en période fluide (mesures extérieures).
Les niveaux de fond des journées considérées, ne peuvent expliquer à eux seuls cette
différence. En effet ils étaient de 25 µg/m3 le 18 mai contre 50 µg/m3 le 3 juillet lors du
parcours entre Ermont et Paris.
Comme lors du parcours précédent, les différentes parties couvertes du Boulevard
Périphérique se distinguent par une légère hausse des concentrations de NO2. On peut ainsi
distinguer, du Nord au Sud, les impacts de NO2 dus aux couvertures du Boulevard
Périphérique à hauteur de la Porte des Lilas et de Bagnolet et entre la Porte Dorée et la Porte
de Bercy.
Circulation congestionnée le 6 avril 2007 :
Ce parcours a été effectué lors d’une période congestionnée avec une vitesse moyenne de
26 km/h. Les niveaux de NO2 lors de ce trajet peuvent être, à la différence du parcours
réalisé en période fluide le 18 mai 2007, plus sujets aux fluctuations dues directement aux
véhicules situés à proximité immédiate, lors de bouchons par exemple.
Les niveaux moyens extérieurs de NO2 du parcours ainsi que les possibles impacts des parties
couvertes peuvent cependant être analysés.
En terme de congestion, ce trajet se situe entre les deux exemples précédemment exposés.
Le trafic était plus congestionné que dans le cas du 18 mai, mais moins que lors du parcours
entre Ermont et Paris le 3 juillet.
________________________________________________________________________
19/35
Le Tableau 7 présente différentes caractéristiques liés à ce parcours.
Date
Types de parcours
(µg/m3)
Distance (km)
Vitesse (km/h)
Durée
06-avr-07
Congestionnée
Périphérique
65
8.3
26
19 min
11h11
11h30
Tableau 7 : Caractéristiques du parcours entre Porte de Pantin et Porte de Bercy le 6 avril.
La Figure 14 présente les résultats des mesures en air extérieur sur le tronçon « Est » du
Boulevard Périphérique relevés en période congestionnée (le 6 avril 2007).
Figure 14 : Trajet sur le Boulevard Périphérique Intérieur, entre les Portes de Pantin et de Bercy, lors de la
boucle du périphérique en période congestionnée, le 6 avril 2007.
Il est à noter que quelques instabilités dues à des problèmes métrologiques ont nécessité
l’invalidation de certaines données.
Les niveaux moyens de NO2 relevés (250µg/m3) sur ce parcours dont le trafic routier était
congestionné, se rapprochent plus clairement des niveaux enregistrés durant le trajet en
période très congestionnée entre Ermont et Paris (243 µg/m3). Les niveaux de fond
correspondant aux journées du 6 avril et du 3 juillet sont respectivement de 65 et 50 µg/m3.
La dynamique des concentrations de NO2 lors de ce parcours est très fluctuante avec
d’importantes différences notamment entre les tronçons recouverts et les portions ouvertes.
Ainsi, on enregistre des teneurs de NO2 pouvant atteindre entre les Portes des Lilas et de
Bagnolet près de 700 µg/m3.
Secondairement, la partie entre les Porte Dorée et de Bercy présente les concentrations de
NO2 les plus fortes du Boulevard Périphérique « Est ». Une nouvelle fois, les différentes
couvertures engendrent au sein de l’axe une accumulation de la pollution atmosphérique
dans ces zones confinées.
________________________________________________________________________
20/35
Sur chacun des parcours, les différentes parties couvertes du Boulevard Périphérique se
distinguent par une hausse des concentrations de NO2 et font apparaître les niveaux les plus
importants. Cependant, l’influence de la fluidité du trafic routier entraîne des teneurs plus ou
moins importantes sous les couvertures du Boulevard Périphérique.
Comparaison des trois trajets effectués sur le même parcours « Est » du Boulevard
Périphérique :
La comparaison des niveaux de NO2 sur la portion « Est » du Boulevard Périphérique ne
concerne que les résultats des mesures réalisées à l’extérieur du véhicule.
La principale différence entre les mesures dans le flux de circulation réalisées à trois reprises
sur le même parcours « Est » du Boulevard Périphérique intérieur réside dans la fluidité du
trafic routier. En effet, les périodes de mesure sont bien distinctes avec des parcours réalisés
en période très fluide à très congestionnée.
Les niveaux de fond en NO2 étaient différents lors des trois journées. Pour la boucle du
périphérique en période fluide (18 mai), il y avait 25 µg/m3 de NO2 en situation de fond3,
tandis que ces niveaux de fond étaient respectivement de 50 et 65 µg/m3 lors du trajet
Ermont - Paris (3 juillet) et le jour de la boucle du périphérique en période congestionné (6
avril). Cette différence entre les niveaux de fond de NO2 peut influencer le niveau moyen des
mesures réalisées dans le flux de circulation mais de manière secondaire par rapport à
l’impact engendré par le trafic routier sur ces trois parcours.
La Figure 15 illustre les répartitions des concentrations en NO2 mesurées à l’extérieur du
véhicule à l’aide d’éléments statistiques fournis par des « boites à moustaches » (cf.
présentation de cet outil en Annexe 1). Celles-ci présentent sur un même graphique plusieurs
statistiques (médiane, moyenne, min/max, percentile 75…) permettant d’étudier ainsi les
différences entre le parcours « Est » du Boulevard Périphérique réalisé à trois reprises.
Figure 15 : Boites à moustaches des concentrations en NO2 entre les Portes de Pantin et de Bercy pour
différentes journées.
Teneur moyenne de NO2, pendant le trajet, des stations de fond situées à Paris 12ème et Bagnolet,
limitrophes de cette portion du Boulevard « Est » .
3
________________________________________________________________________
21/35
Il apparaît pour la période fluide (18 mai) que les concentrations en NO2 sont stables autour
de la moyenne et comprises principalement entre 100 et 160 µg/m3. A l’inverse, les jours de
trafic routier important et congestionné, les concentrations de NO2 relevées sont en
moyenne plus fortes et présentent des niveaux plus contrastés et variés.
En effet, la moitié des données lors du trajet très congestionné est comprise entre 200 et
260 µg/m3. Ce dynamisme des niveaux de NO2 est encore plus important lors du trajet réalisé
en conditions congestionnées avec des niveaux compris entre 150 et 310 µg/m3 pour la
moitié du temps.
Cela peut être la conséquence, d’une part, de l’influence des autres véhicules environnants
(proximité entre véhicules en période congestionnée) et d’autre part, du temps de passage
plus long sous les différentes couvertures du Boulevard Périphérique où les concentrations de
NO2 sont généralement les plus importantes. De ce fait, certaines concentrations de NO2
dites « atypiques », par rapport à l’ensemble des données du même parcours, peuvent être
observées lors du trajet congestionné (le 6 avril) pouvant atteindre des teneurs d’environ 700
µg/m3 à l’extérieur du véhicule.
Si le parcours entre les Portes de Pantin et de Bercy lors de conditions de circulation très
fluides présente les teneurs de NO2 les plus faibles, le trajet le plus congestionné ne présente
pas les niveaux les plus importants. Les mesures réalisées à trois reprises sur ce parcours ne
sont cependant pas suffisantes pour identifier à l’heure actuelle une relation entre la fluidité
du trafic routier et l’impact sur la qualité de l’air à l’extérieur du véhicule.
3.3.2.2 Intégralité du Boulevard Périphérique intérieur
A deux reprises, la boucle du Boulevard Périphérique intérieur a fait l’objet de mesures dans
le flux de circulation (air extérieur). Ces deux parcours ont été réalisés dans des conditions de
circulation très différentes.
Lors de la boucle du Boulevard Périphérique en période de circulation fluide (le 18 mai), les
mesures ont été réalisées en 30 minutes (70 km/h en moyenne) tandis que celles
caractérisées par un trafic routier congestionné (le 6 avril) ont été effectuées en un peu plus
d’une heure et demi (23 km/h en moyenne).
Le Tableau 8 présente les caractéristiques relatives au tour de périphérique réalisée le 18 mai
(période fluide) et le 6 avril (période congestionnée).
Date
Types de parcours
(µg/m3)
Distance (km)
Durée
18-mai-07
Fluide
Périphérique
25
35
70
30 min
11h10
11h40
Date
Types de parcours
(µg/m3)
Distance (km)
Durée
06-avr-07
Congestionnée
Périphérique
25
35
23
1h 40min
10h00
11h40
Tableau 8 : Caractéristiques des tours de périphériques les 18 mai et 6 avril 2007.
Seuls deux parcours ont été réalisés jusqu’à présent sur l’intégralité du Boulevard Périphérique
ce qui ne suffit pas à caractériser l’ensemble de la boucle de manière conclusive et reste de
ce fait dans un cadre exploratoire.
Il est toutefois intéressant de comparer, en terme de moyenne, des portions du Boulevard
Périphérique entre les deux types de circulations. Le découpage du Boulevard Périphérique
________________________________________________________________________
22/35
en différents tronçons (suivant notamment différentes typologies : Portions principalement
recouvertes, plus dégagées…) est présenté à la Figure 16 –a.
Porte d’Asnières
Porte de Pantin
Porte de Montreuil
Porte de Saint-Cloud
Porte de Bercy
Porte de Châtillon
(a) Cartographie des tronçons étudiés
Moyenne 264 µg/m3
Moyenne 151 µg/m3
(b) Concentrations moyenne de NO2 sur les différentes potions du Boulevard Périphérique.
Figure 16 : Carte des tronçons du Boulevard Périphérique étudiés (a) et concentrations moyennes en
NO2 pour les différentes sections (b) pour le tour de Périphérique réalisé en situation fluide et
congestionnée.
________________________________________________________________________
23/35
La Figure 16 -b, présente les différences de niveaux de NO2 que l’on peut observer entre un
jour de trafic congestionné (le 6 avril) et une circulation fluide (18 mai) et cela pour les
différentes portions de la boucle du périphérique.
En période congestionnée, les niveaux de NO2 sont forts et assez homogènes en moyenne,
excepté sur la portion Saint-Cloud/Asnières qui présente un niveau moyen de NO2 beaucoup
plus élevé. Cela peut venir de la typologie de l’axe sur ce tronçon qui est jalonné par de
nombreuses parties couvertes mais également de la spécificité du trafic routier du jour
considéré sur cette portion. Lors du parcours en période fluide (le 18 mai), même si les
concentrations moyenne de NO2 sur cette portion restent élevées par rapport à l’ensemble
du parcours, elle ne présente pas les niveaux les plus forts. Le temps passé dans les parties
couvertes du Boulevard Périphérique sur la partie Saint-Cloud/Asnières a été moins long du
fait de la fluidité de circulation, d’où un impact plus faible de ces portions confinées sur les
niveaux de NO2. Cela peut expliquer en partie les niveaux plus proches relativement aux
autres tronçons de l’axe, contrairement à ceux enregistrés lors du parcours congestionné.
La teneur moyenne de NO2 sur la portion Asnières/Villette apparaît comme la plus forte
durant ce trajet fluide. Cependant les niveaux sont beaucoup plus faibles et donc plus
facilement impactés et influencés par le trafic routier (bouffées dues à un poids lourds,
ralentissement, densité de trafic plus important…).
La réalisation de plusieurs mesures sur la totalité de la boucle du Boulevard Périphérique est
nécessaire afin d’atténuer l’influence ponctuelle du trafic routier et de la fluidité de
circulation dans le but d’identifier les différences des teneurs de NO2 suivant la typologie des
tronçons de cet axe. Ainsi, des travaux intégrant de nombreux trajets sur la boucle du
Boulevard Périphérique devront être entrepris afin de documenter les variations possibles des
concentrations relevées lors des mesures réalisées à deux reprises dans un cadre
exploratoire.
________________________________________________________________________
24/35
3.4 Différence entre l’exposition de l’automobiliste dans l’habitacle et l’air extérieur
La mise en œuvre de mesures d’oxydes d’azote à l’intérieur de l’habitacle sur certains
parcours permet la comparaison à la fois avec les concentrations relevées à l’extérieur du
véhicule et celles enregistrées sur les stations fixes du réseau AIRPARIF au même instant.
L’exposition d’un automobiliste à la pollution atmosphérique peut ainsi être mise en relief
grâce à ces premiers éléments observés à l’aide de mesures dans le flux de circulation.
Pour rappel, les mesures à l’intérieur du véhicule ont été réalisées avec le fonctionnement de
la ventilation positionnée au niveau 1 et vitres fermées.
3.4.1 Différence entre air de l’habitacle et air extérieur du véhicule
Le parcours sur la totalité du Boulevard Périphérique (période fluide) a fait l’objet de mesures
à la fois à l’extérieur et à l’intérieur de l’habitacle du véhicule.
Ainsi, la Figure 17 présente les éléments statistiques des niveaux de NO2 mesurés à cette
occasion pour l’extérieur et l’intérieur de l’habitacle du véhicule.
Figure 17 : Boîtes à moustache des concentrations de NO2 relevées à l’extérieur et à l’intérieur du
véhicule lors d’un trajet sur l’intégralité de la boucle du Boulevard Périphérique.
Si les concentrations moyennes de NO2 lors de ce trajet sont similaires entre l’extérieur et
l’intérieur du véhicule, la dynamique des valeurs mesurées est quant à elle très différente. En
effet, l’ensemble des niveaux de NO2 mesuré à l’intérieur de l’habitacle est compris entre 110
et 260 µg/m3 alors qu’à l’extérieur du véhicule ceux-ci s’échelonne entre 40 et 520 µg/m3.
Les concentrations de NO2 enregistrées à l’intérieur du véhicule sont donc beaucoup plus
stables et moins soumises aux fluctuations extérieures très ponctuelles (quelques secondes)
liées au trafic routier.
________________________________________________________________________
25/35
De manière plus fine (pas de temps de 10 secondes), il est possible d’identifier au travers de
deux exemples les dynamiques des teneurs et le transfert du dioxyde d’azote entre
l’extérieur et l’intérieur du véhicule.
La Figure 18 illustre, pour un trajet effectué sur le Quai de Bercy, les niveaux de NO2
enregistrés au sein de l’habitacle (courbe bleue) et à l’extérieur du véhicule (courbe rouge)
durant quatre minutes, soit 24 données au pas de temps 10 secondes.
NO2 Intérieur
NO2 Extérieur
400
350
300
250
200
150
100
40s
50
0
0
50
100
150
200
Temps (secondes)
Figure 18 : Exemple de concentrations de NO2 relevées à l’extérieur et dans l’habitacle du véhicule lors
d’un trajet sur le Quai de Bercy, le 29 juin 2007.
Les concentrations moyennes de NO2 relevées sont comparables à l’extérieur et à l’intérieur
de l’habitacle du véhicule avec respectivement 155 µg/m3 et 167 µg/m3. Néanmoins, le
niveau maximal est enregistré à l’extérieur du véhicule avec une concentration de 370 µg/m3
contre seulement 272 µg/m3 à l’intérieur. La « bouffée » extérieure de pollution en NO2 due au
trafic routier sur ce trajet est près de 40 % plus importante que la teneur maximale relevée à
l’intérieur du véhicule.
NO2 Intérieur
NO2 Extérieur
(µg/m3)
(µg/m3)
Moyenne
155
167
Maximum
272
370
Tableau 9 : Éléments statistiques des concentrations de NO2 relevées à l’extérieur et dans l’habitacle du
véhicule lors d’un trajet sur le Quai de Bercy, le 29 juin 2007.
De plus, les niveaux maximaux observés durant ces quatre minutes de mesure n’apparaissent
pas au même instant. En effet, le pic de NO2 mesuré à l’extérieur n’est observé que 40
secondes plus tard à l’intérieur de l’habitacle. Ce pic à l’intérieur est atténué mais perdure
plus longtemps avec une baisse des concentrations de NO2 plus lente qu’à l’extérieur. On
retrouve ainsi durant plusieurs dizaines de secondes des teneurs de NO2 plus importantes
dans l’habitacle par rapport à celles mesurées au même instant à l’extérieur du véhicule.
Cela conduit donc à mesurer, en moyenne sur la période, des teneurs comparables même si
les phénomènes de « bouffées » dues au trafic routier sont moins intenses qu’à l’extérieur du
________________________________________________________________________
26/35
véhicule. Par rapport à la qualité de l’air mesurée à l’extérieur du véhicule, les niveaux de
NO2 dans l’habitacle sont plus stables ce qui est principalement dû au délai de
renouvellement de l’air dans l’habitacle.
Ce constat est également observé sur les quelques trajets effectués à titre exploratoire, avec
des concentrations de NO2 mesurées à l’extérieur du véhicule test plus élevées et plus
dynamiques que celles enregistrées à l’intérieur de l’habitacle.
Comme l’illustre également la Figure 19, les niveaux de NO2 dans l’habitacle sont plus
atténués qu’à l’extérieur. Néanmoins les teneurs baissent moins rapidement dans le véhicule
du fait du délai de renouvellement de l’air dans l’habitacle du véhicule ce qui entraîne
également des niveaux plus lissés.
NO2 Intérieur
NO2 Extérieur
400
350
300
250
200
150
100
50
0
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
Temps (secondes)
Figure 19 : Concentrations de NO2 relevées à l’extérieur et à l’intérieur du véhicule test sur le Boulevard
Saint-Germain, le 28 juin.
NO2 Intérieur
NO2 Extérieur
(µg/m3)
(µg/m3)
Moyenne
129
127
Maximum
258
342
Tableau 10 : Éléments statistiques des concentrations de NO2 relevées à l’extérieur et dans l’habitacle
du véhicule lors d’un trajet sur le Boulevard Saint-Germain.
En moyenne, les mesures réalisées sur le trajet effectué Boulevard Saint-Germain à l’extérieur
et dans l’habitacle sont similaires malgré des phénomènes de « bouffées » plus intenses à
l’extérieur du véhicule.
De plus, à l’arrivée à la suite d’un parcours dans le trafic, les niveaux de NO2 dans le véhicule
peuvent être bien plus élevés que ceux mesurés à l’extérieur du véhicule, au même instant,
en raison du délai d’évacuation et du renouvellement de l’air de l’habitacle. Un exemple de
ce phénomène a été présenté au début de l’étude lors du trajet Ermont – Paris, à l’arrivée à
AIRPARIF rue Crillon où les niveaux intérieurs sont 6 fois supérieurs à ceux mesurés à l’extérieur.
________________________________________________________________________
27/35
3.4.2 Exposition d’un automobiliste sur le Boulevard Périphérique
Les mesures réalisées dans l’habitacle permettent d’observer les concentrations de NO2
pouvant être enregistrées à l’intérieur du véhicule et donc auxquelles l’automobiliste est
exposé. Elles peuvent être comparées à celles issues des stations fixes du réseau AIRPARIF.
La Figure 20 illustre les teneurs moyennes de NO2 relevées le 18 mai au sein de l’habitacle lors
d’un trajet effectué sur l’ensemble du Boulevard Périphérique intérieur, par rapport à celles
mesurées par les stations d’AIRPARIF :
-
à proximité du trafic du Boulevard Périphérique à hauteur de la Porte d’Auteuil,
en situation de fond aux Halles à Paris (1er arrondissement).
18 mai 2007
200
150
100
50
0
Dans l'habitacle
Boucle du Bd
Périphérique
intérieur*
A l'extérieur du
véhicule
Boucle du Bd
Périphérique
intérieur*
Station Trafic
Bd Périphérique
AUTEUIL**
Station Fond
Paris Les Halles**
* Mesures dans l’habitacle et à l’extérieur du véhicule entre 11h09 et 11h41.
**Station fixe du réseau AIRPARIF : mesures entre 11h et 11h45.
Figure 20 : Concentrations de NO2 relevées le 18 mai 2007 sur des stations fixes du réseau AIRPARIF et
dans l’habitacle du véhicule lors d’une boucle de Boulevard Périphérique.
Durant le trajet sur le Boulevard Périphérique, les niveaux de NO2 mesurés à l’intérieur de
l’habitacle sont en moyenne 2.5 fois supérieurs à ce que l’on peut mesurer au même instant
en bordure du Boulevard Périphérique4. Cela s’explique à la fois par la plus grande proximité
aux émissions du trafic routier (influence directe des véhicules alentours) lorsque l’on se
trouve dans le flux de circulation et par la faible vitesse de renouvellement de l’air de
l’habitacle. Ces mesures montrent clairement qu’un automobiliste est plus exposé à la
pollution dans sa voiture qu’un piéton le long du trafic.
Les concentrations de NO2 enregistrées au cœur de Paris sont légèrement inférieures à
20 µg/m3 et caractérisent la qualité de l’air en situation de fond, c’est-à-dire loin des sources
d’émissions, telles que celles engendrées par le trafic routier, pour ne pas en subir l’influence
directe.
4
Prélèvement à une distance inférieure à 2 mètres.
________________________________________________________________________
28/35
3.4.3 Exposition d’un automobiliste sur les Champs-Élysées
Des mesures ont également été effectuées dans le flux de la circulation sur les ChampsÉlysées (le 28 juin 2007). De la même manière que sur le périphérique, les niveaux de NO2
dans le flux de circulation et à l’intérieur de l’habitacle sont supérieurs à ceux mesurés au
même instant sur le trottoir5. En effet la concentration moyenne mesurée dans le véhicule sur
les Champs-Élysées lors de ce parcours est 1.7 fois supérieure à celle à laquelle les piétons
sont exposés au même instant.
26 juin 2007
200
150
100
50
0
Dans l'habitacle
Champs-Elysées*
A l'extérieur du
véhicule
Champs-Elysées*
Station Trafic
ChampsElysées**
Station Fond
Paris
Les Halles**
*Mesures dans l’habitacle et à l’extérieur du véhicule entre 12h01 et 12h17.
**Station fixe du réseau AIRPARIF : mesures entre 12h et 12h15.
Figure 21 : Concentrations de NO2 relevées le 28 juin 2007 sur le réseau AIRPARIF ainsi que dans
l’habitacle du véhicule et le flux de circulation lors d’un passage sur les Champs-Élysées.
Ainsi, ces mesures confirment que l’exposition au dioxyde d’azote est plus importante pour
un automobiliste que pour un piéton marchant sur le trottoir à proximité du même axe.
L’automobiliste est plus exposé aux émissions dues au trafic routier sachant qu’il se situe dans
le flux de circulation et donc directement influencé par les véhicules les plus proches.
Conformément aux règles communes de surveillance de la qualité de l’air définies en France
et en Europe, les stations trafic reflètent les niveaux de pollution liés au trafic dans
l’environnement et donc plus particulièrement l’exposition des piétons. La comparaison entre
ces deux types de mesures, par les stations fixes et en déplacement dans un véhicule,
montre clairement qu’un automobiliste est plus exposé à la pollution qu’un piéton. Elle
indique également que pour évaluer l’exposition d’un automobiliste dans son véhicule,
seules des mesures dans le flux de circulation peuvent être utilisées. Des études
complémentaires seront menées pour évaluer l’impact de l’utilisation de la ventilation ou de
l’ouverture des fenêtres sur ces niveaux de pollution dans l’habitacle et éventuellement du
type de véhicule utilisé.
5
Prélèvement sur le trottoir à une distance inférieure à 2 m de l’axe.
________________________________________________________________________
29/35
3.5 Particularités observées
Lors de certains trajets réalisés, dans le cadre exploratoire des mesures dans le flux de
circulation, des particularités liées à la configuration de l’axe ou du trafic routier ont été
identifiées.
3.5.1 Particularité d’un pont : exemple du viaduc de Gennevilliers
A l’inverse des tunnels ou couvertures d’axes où les concentrations de NO2 sont très élevées
du fait du confinement ne permettant pas la dilution de l’air, le tronçon de l’autoroute A15
correspondant au viaduc de Gennevilliers (cf. Figure 22) présente des teneurs plus faibles
qu’en amont et aval de ce pont, comme cela est illustré sur la Figure 23.
En effet, le tronçon traversant la Seine est plus sujet au brassage de l’air, compte tenu à la
fois de la hauteur du viaduc, de l’environnement plus dégagé et des conditions de dispersion
que l’on retrouve au-dessus d’un cours d’eau (flux aéraulique longitudinal au fleuve).
A15
A15
Viaduc de
Gennevilliers
Figure 22 : Carte du viaduc de Gennevilliers et de l’échangeur entre les autoroutes A15 et A86.
NO2 Extérieur
250
A15
NO2 intérieur
Entrée sur le viaduc de
Gennevilliers - A15
200
Passage sur le viaduc de
Gennevilliers - A15
150
100
50
0
0
50
100
150
200
Temps (secondes)
250
300
Figure 23 : Concentrations de NO2 dans l’habitacle et à l’extérieur du véhicule sur l’autoroute A15 lors
du parcours entre Ermont et la Rue Crillon (Paris 4ème) le 3 juillet 2007.
________________________________________________________________________
30/35
Il est également à noter que la baisse des concentrations de NO2 à l’extérieur du véhicule est
plus rapide que celle observée à l’intérieur de l’habitacle (cf. chapitre « Différence entre air
de l’habitacle et air extérieur du véhicule»).
3.5.2 Impact du véhicule qui nous précède
Si les concentrations de NO2 mesurées dans le véhicule test sont dépendantes de la
typologie de l’axe, avec notamment les teneurs les plus importantes observées dans les
tunnels, elles le sont également du fait des véhicules qui le devancent.
La Figure 24 présente les niveaux de NO2 relevés dans l’habitacle dans une rue parisienne
lorsqu’un poids lourd précède le véhicule test. Ce trajet s’est effectué dans un trafic routier
très congestionné avec une vitesse moyenne de circulation de 3 km/h.
Lorsque l’on suit ce véhicule, les teneurs de NO2 que l’on enregistre dans le véhicule peuvent
atteindre des niveaux très importants, à savoir ici ponctuellement sur quelques secondes plus
de 1 200 µg/m3. Cela représente des concentrations de NO2 plus de dix fois supérieures à
celles mesurées dans l’habitacle avant que le véhicule ne soit derrière le poids lourd.
NO2 Intérieur
1400
Derrière un
poids lourd
1200
1000
800
600
400
200
0
0
250
500
750
1000
Temps (secondes)
Figure 24 : Concentration de NO2 relevées dans l’habitacle.
Ainsi, le type et les caractéristiques du véhicule qui nous précède, jouent un rôle important
sur les concentrations que l’on mesure dans l’habitacle.
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3.5.3 Impact des émissions du véhicule test sur l’air intérieur
Afin d’étudier le potentiel impact des émissions du véhicule test sur son propre air intérieur,
des mesures ont été réalisées en milieu rural sur un axe secondaire durant une période sans
flux de circulation.
Pour ce test, la vitesse moyenne du véhicule était de 50 km/h avec un fonctionnement de la
ventilation en position 1.
La Figure 25 présente les mesures en NO2 à l’intérieur de l’habitacle et celles d’une station
rurale de fond située à proximité.
Les niveaux moyens en NO2 enregistrés en air intérieur lors de ce parcours, sans influence
d’autres véhicules, sont similaires aux niveaux de fond mesurés, à savoir 11 µg/m3.
Dès le retour sur une départementale, dans le flux d’autres véhicules, les niveaux de NO2
dans l’habitacle augmentent.
Figure 25 : Concentrations de NO2 à l’intérieur du véhicule lors d’un trajet en zone rurale.
Ceci nous laisse à penser que les émissions du véhicule test auraient un impact négligeable
sur son propre air intérieur pour le NO2. Ces observations restent cependant à valider en
fonction notamment de la vitesse du véhicule, voire du type de véhicule…
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4. Conclusion
Cette étude exploratoire, de mesures dans le flux de circulation réalisées sur quelques trajets,
apporte des résultats intéressants sur les connaissances des niveaux de concentrations
rencontrés ainsi que sur les perceptives d’utilisation de cet outil. Ils illustrent et corroborent
d’autres travaux de recherches sur cette thématique, tels que ceux de l’INSERM6 et du
CERTAM7 dans le cadre d’une étude commandée par l’AFSSET (Agence Française de
Sécurité Sanitaire de l’Environnement et du Travail).
Tout d’abord, elle confirme que les niveaux mesurés en NO2 dans le flux des véhicules sont
nettement supérieurs à ceux observés à proximité d’un axe à fort trafic par les stations
d’AIRPARIF, que ce soit dans l’habitacle même ou à l’extérieur immédiat du véhicule. En
complément d’autres travaux, ces résultats montrent à nouveau que les automobilistes sont
plus exposés à la pollution que les piétons. Elles ont de plus permis d’appréhender les
principaux paramètres d’influence de l’exposition des automobilistes : topographie de la rue
empruntée, conditions de circulation et impact des véhicules avoisinants. Sur un même
parcours, les mesures mettent en évidence des variations de niveaux de pollution en fonction
notamment de la fluidité du trafic et des véhicules qui précèdent le véhicule test, mais qu’en
revanche l’influence de son propre véhicule serait négligeable sur l’air intérieur de
l’habitacle. Il apparaît également que la typologie de l’axe (tunnel, viaduc…) peut entraîner
des différences importantes tout au long d’un trajet. Les passages en tunnel ou dans des
zones recouvertes montrent clairement une augmentation de l’exposition de l’automobiliste
à la pollution atmosphérique.
Ces premières études de cas permettent d’envisager des études complémentaires pour
d’une part caractériser l’exposition d’un automobiliste pour des trajets types (Paris-Banlieue
avec périphérique, Paris intra muros…) et d’autre part d'analyser les paramètres d’influence
des niveaux de NO2 dans l’habitacle (typologie de l’axe, conditions de trafic, influence de la
ventilation ou de l’ouverture des fenêtres…). Le même travail pourra également être réalisé
pour d’autres polluants.
De plus, ces études permettront d’affiner les modèles de calcul des concentrations à fine
échelle en proximité du trafic automobile (caractérisation des niveaux aux extrémités de
tunnel,…).
6
7
Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale.
Centre d’Études et de Recherche en Aérothermie Moteur.
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ANNEXES
- Étude exploratoire -
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ANNEXE 1
Définition statistique d’une « boite à moustache » (box plot)
Une boite à moustache (ou box plot) est un graphique représentant la répartition d’une série
statistique. Pour ce faire, l’échantillon est séparé en 4 parties de même effectif, appelées
quartiles. Un quartile est donc constitué de 25 % des données de l’ensemble de l’échantillon.
Le deuxième quartile (percentile 50) est appelé plus couramment la médiane.
La partie centrale correspondant à une « boite » représente 50 % des données. Elles se situent
entre les 1er et 3ème quartiles. La différence entre les deux est appelé l’écart inter quartiles.
Les moustaches réparties de chaque côté de la boite représentent généralement 25 % des
données, mais n’excèdent pas en terme de longueur, 1.5*I (I étant l’écart interquartile, c’est
à dire la longueur de la boite), ce qui peut amener la présence de points atypiques en
dehors des moustaches. La fin de la moustache supérieure correspond donc soit à la valeur
3Q+1.5I (3ème quartile + une fois et demi l’intervalle inter quartile), soit au maximum de
l’échantillon s’il est plus faible que cette valeur.
La fin des moustaches est très proches des centiles 1 et 99, lorsque la distribution de
l’échantillon est gaussienne (suit une loi Normale).
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Mesures dans le flux de circulation

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